基于工程實踐能力培養的《機械設計》教學改革

王會

【摘 要】 本文結合德州學院在機械設計制造及自動化專業人才培養實施過程的具體措施，以提高工程實踐能力為目標，論述了機械設計課程教學內容及方法改革，主張合理設置課程教學體系，強化實踐教學;采用啟發式教學法和案例教學法，全面提高教學質量。

【關鍵詞】 德州學院;機械設計;工程實踐能力;創新能力;教學改革

一、引言

目前應用型高校培養的學生直接面向企業的生產一線，因此培養學生的工程實踐能力極為重要。機械設計是機械設計制造及其自動化專業的一門重要的基礎課程，在整個人才培養體系中占有重要的地位。在此之前學生學習的機械制圖、理論力學等課程，與工程實際還是有一定的距離，而機械設計課程則是緊密結合工程實際的課程。學生除了學習機械中通用零件和通用裝置的設計計算的相關專業理論知識外，更重要的是學會如何用機械設計的理論知識來解決具體的工程實際問題。同時為了盡快適應本科機械類應用型人才培養的需要，教學過程中關注的重點正經歷著從理論知識的培養向提高學生的工程素質及工程實踐能力培養的轉變。如何在教學課程中通過合理設置課程體系、實踐教學環節成為了機械設計教學改革中探索的重點。傳統的機械設計教學內容、方式過于偏重理論，而弱化了學生的工程實踐能力的培養。為適應應用技術型高校轉型，在機械設計的教學過程中需要進行基于工程實踐能力培養的教學改革。

二、合理設置課程教學體系，強化實踐教學

機械設計課程內容是掌握通用機械零件的設計計算、結構設計、簡單機械傳動系統裝置的設計。隨著新的機械設計方法的快速發展，僅通過書本內的知識已不能適應實際工程中的要求。因此在設置課程教學體系時，要注意機械零部件的分析計算與結構設計的結合;理論教學與實踐教學相結合;理論知識同工程實際相結合。經典教學內容與現代教學內容互為依托，各教學環節有機銜接，實現整體優化。

1、在理論教學內容方面

在理論教學內容的組織方面，注意教學知識的更新，增大課堂教學的信息量，注意將學生的工程實踐能力培養和專業素質教育結合起來。特別是在教學內容的組織、課堂內容的講授等方面將啟發式等教學方法結合起來，使它們成為一個有機的整體。在課堂教學中注意學生的學習掌握情況，激發學生的學習積極性。

（1）在課程教授時，以工程實踐應用為基礎，以掌握通用零部件設計計算能力和創新能力培養為主線，從整體和系統的角度，將課程知識體系整合為機械設計總論、連接、機械傳動、軸系零部件四大模塊，體現學生設計和實踐能力培養的循序漸進性。

（2）在教授機械設計傳統設計方法的前提下，結合齒輪傳動、蝸桿傳動及軸的設計等章節理論內容介紹現代機械設計的方法。如在講解齒輪的強度校核計算時，傳統的設計計算公式多、計算量大。在教授這部分知識時，可介紹計算機輔助設計的方法：如用UG NX軟件進行齒輪的三維實體造型，并進行齒輪的強度校核，提高了計算精度，節省了時間。同時開闊了學生的視野，提高學習興趣。

（3）對通用零件的設計計算部分的公式推導講解時簡化推導過程，注重設計參數的選擇和公式的具體工程實際應用。

2、在實踐教學方面

（1）實驗項目側重學生工程實踐能力培養。在實驗課一開始就開設“機械零件認知”實驗，增加學生的感性認識，讓學生對通用機械零件和通用裝置有一定的認識和了解;后開設螺栓聯接綜合實驗、帶傳動實驗、軸系結構組合設計、減速器拆裝實驗、機械傳動性能綜合測試實驗。其中軸系結構組合設計、機械傳動性能綜合測試實驗為設計型實驗，其余三個實驗為綜合型實驗。設置的六個實驗項目培養了學生的工程實踐意識、創新意識和動手能力。同時增加開放性實驗，開放機械設計實驗室，鼓勵學生自主設計機械傳動裝置并進行分析，增強學生的實際動手能力和分析能力;培養學生的工程實踐能力。

（2）改革機械設計課程設計內容。傳統的課程設計題目主要是二級減速器的設計，設計內容單一、雷同，達不到工程實踐能力的培養。因此在2013級機械本班課程設計中提倡綜合性設計;引導學生自主設計，增加了跑步機的設計、切面機的設計等設計題目。學生先設計出多個機械傳動方案，通過對不同方案進行分析確定出最優設計方案，提高學生的學習主動性及工程實踐能力。然后要求學生將UG NX軟件應用于機械設計課程設計的設計計算和實體建模中。在軟件中完成所有零部件建模，進行整體裝配，若出現結構問題及時進行修改計算，最后完成整個裝置的實體造型，沒有問題后最終生成二維工程圖。最后安排了課程設計答辯環節，通過設計答辯的方式對課程設計進行評價。這樣既能增強學生使用三維軟件的能力，同時提高了學生的課程設計的質量。

三、基于工程實踐能力培養的教學方法改革

1、啟發式的教學法

授課教師講解理論知識時不能只是枯燥的講解理論，要提出一些和知識點相關的工程實際問題，引導學生利用自己所學知識進行思考和分析，能夠全面的解決老師所提的問題。如講授鏈傳動的特點時，給學生提出“為什么同步帶的自行車不能代替鏈傳動的自行車”讓學生進行分析回答，有的學生就會回答“同步帶是彈性的，如果沖擊力大容易斷，有灰塵就會容易卡住”，還有的同學會回答“同步帶對工作環境要求高于鏈傳動，對張緊裝置的要求高，使用壽命沒有鏈傳動長”等。學生通過積極回答問題把鏈傳動的特點和應用全面掌握，同時還復習了同步帶傳動的知識。通過啟發式提問，既能活躍課堂授課氣氛，又能提高學生的學習的積極性，鍛煉了學生的表達能力。同時培養學生利用所學理論知識解決一些工程實際問題，提高了學生的學習效率。

2、案例教學法貫穿各個章節的授課中

引入與教學內容密切相關的典型生活實例和工程案例。每一章節內容都有工程實例進行分析，增強了理論知識的系統性。理論和工程實際相結合的授課方式，非常能調動學生學習的熱情。同時教學中引入工程實例，以及適當地增加了和畢業設計相關的實例講解，有利于難點知識的講解，使學生能夠及時了解所學理論知識的工程實際應用，激發學生的學習興趣，縮短教學內容與實際工程應用的距離。如講解螺紋連接的章節時，首先先給學生展示了《一顆螺絲釘引發的血案》、《華航飛機爆炸事故》，《由“螺栓松脫”造成的扶梯事故》，通過這些案例讓學生了解的小小螺紋連接的重要性及設計中注意的放松、受力等問題。在講解螺栓組的設計時，通過工程案例如起重吊鉤的螺栓組、聯軸器的螺栓組等依次講解各種受力情況下的螺栓組的設計，使學生很快能夠掌握和理解螺栓組的設計。

四、結束語

在教學過程中，我們課程組老師非常重視教學信息的反饋，努力提高教學質量。鼓勵和指導機械專業學生參加各類科技創新大賽，提高學生的實踐動手能力。近幾年來，機械專業學生在全國大學生節能減排與社會實踐科技競賽等競賽中獲多種獎項，工程實踐動手能力有了很大的提高。

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【作者簡介】

王 會（1973-）女，山東德州人，工學碩士，副教授，德州學院機電工程學院機械系主任，主要研究方向：機械設計CAD/CAM.