構建基于應用型人才培養的機械基礎系列課程新體系

薛廣紅+熊南峰+曾亮華

摘要：本文根據應用型本科機械工程專業人才的培養定位，對機械基礎系列課程進行了改革，構建了適合培養本科應用型人才的機械基礎系列課程體系。

關鍵詞：應用型本科；機械基礎系列課程；教學改革；課程體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）51-0156-02

一、引言

在我國高等教育已步入大眾化教育階段的背景下，要求培養出大批不同規格和層次的人才，尤其是培養出更多的應用型人才。作為一所獨立學院，北京理工大學珠海學院以培養高素質應用型本科人才為目標，近兩年已啟動了新一輪的人才培養模式改革；機械工程專業作為我校的特色專業，一直在努力探索以培養應用能力為主線的培養方案，以“應用”為主旨和特征構建課程和教學內容體系，我院于兩年前開始進行應用型本科機械基礎系列課程教學內容的改革探索工作，并已取得可喜的成果。

機械基礎系列課程包含機械制圖、工程力學、工程材料與熱成型工藝、互換性與技術測量、機械設計基礎（機械原理+機械設計）等5門課程。這些課程都是機械類專業學生必修的核心專業基礎課，它們不僅是學生學習后續專業課程、完成課程設計和畢業設計不可缺少的基礎，更是學生畢業后從事工程技術工作的基礎。機械基礎系列課程教學內容和課程體系的改革在專業整體課程體系中占有極重要的地位，它既是工科各相關專業基礎課程改革的重要組成部分，也是機械學科教學改革的重點和難點[1]。

二、現行機械基礎系列課程的教學中存在的問題

通過獨立學院近六年來的教學實踐，我們發現大部分學生在學完機械基礎系列課程后，對現代機械設計理論及其應用只有膚淺的認識，還沒有完全具備設計機械傳動裝置和簡單機械的能力，特別是不具備基本的工程識。究其原因，主要有以下幾個方面：（1）在大學一年級學習機械制圖這門有較強實踐性的課程，對剛邁入大學、習慣于邏輯思維訓練的學生來說是一門較難的課程，學生缺乏的是機械設計和加工工藝方面的基本常識，對零件圖和裝配圖中的工藝知識難于理解，對制圖國家標準領會不透。三年級學習機械設計基礎時，機械制圖的內容已大部分忘記，增加了學習難度。（2）工程力學、工程材料與熱成型工藝、互換性與技術測量、機械設計基礎4門課程，是既有系統的理論性又有很強實踐性的課程，學習時，不僅依賴基礎理論知識，也依賴學生對機械的感性認識，大部分學生都缺乏實踐知識，加之許多內容不直觀，往往增加了學生的學習難度，特別是對一些設計性、綜合性強的內容更難于掌握，從而影響了學生學習的主動性和積極性。（3）這5門課程各自單獨成為一個體系，因而從整個系列課程來看，有些內容多次重復出現，而每次都沒講透；有些內容前后顛倒、脫節、銜接不好；同時實踐環節的安排和內容的設計也不夠合理。

三、機械基礎系列課程新體系的構建

鑒于上述問題，課題組成員以“應用”為主旨，緊密聯系機械工程實際，從整體優化的角度建立新的機械基礎系列課程體系，將目前的5門課程融為一體，整合為“機械工程基礎Ⅰ”和“機械工程基礎Ⅱ”2門課程，并構建了這2門課的課程體系和教學內容，解決了原來5門課程的部分內容存在重復、教學內容的設計不夠合理等問題，既提高了教師教的效益，又提高了學生學的效益。

1.“機械工程基礎Ⅰ”課程體系。“機械工程基礎Ⅰ”以機械制圖的教學內容為主干，其中穿插互換性與技術測量和工程材料課程中的相關內容，在整體教學實施過程中以典型機械零、部件的設計表達為主線實施教學。具體課程內容包括制圖基礎、工程材料與產品技術要求、機械制圖、零部件測繪4個基本模塊，共160學時，分3個學期執行。（1）制圖基礎模塊。該模塊56學時，包括正投影基礎，組合體三視圖和機件的常用表達方法，計算機繪圖（AutoCAD）的內容。目標是培養繪制和閱讀投影圖的能力，培養使用儀器和徒手繪圖、計算機繪圖的能力。該模塊在第二學期開課。（2）工程材料與產品技術要求模塊。該模塊40學時，包括工程材料課程中的材料力學性能、金屬材料基礎知識、鐵碳合金相圖及熱處理、常用工程材料、典型零件選材分析的內容；互換性課程中的一般零部件的公差與配合、幾何公差、表面粗糙度的基本概念和基本知識等內容。目標是培養學生依據零件工作狀況正確選擇材料的能力；培養學生通過查閱相關標準合理選擇一般零件的尺寸公差、幾何公差和表面粗糙度的能力，并能夠正確地標注在圖紙上。該模塊在第三學期開課。（3）機械制圖模塊。該模塊40學時，包括制圖課程中的標準件和常用件、零件圖和裝配圖，互換性課程中的常用結合件和圓柱齒輪傳動的互換性等內容。目標是培養繪制和閱讀零件圖和裝配圖的基本能力，培養學生通過查閱相關標準合理選擇標準件及齒輪的尺寸公差、幾何公差和表面粗糙度的能力，并能夠正確地標注在圖紙上。該模塊在第四學期開課。（4）零部件測繪模塊。該模塊24學時，通過對機器中的常用齒輪油泵、機用虎鉗、柱塞泵、球閥、減速器等典型部件的分析，使學生了解其結構和工作原理，分組測繪其中的某一部件，在測繪過程中進一步掌握零件、裝配圖的表達方法，理解標準件和常用件的規定畫法，合理選擇材料、公差及表面粗糙度并進行正確標注，進一步領會國家標準及規范。該模塊同機械制圖模塊一起均在第四學期開課。

2.“機械工程基礎Ⅱ”課程體系。“機械工程基礎Ⅱ”以機械設計基礎教學內容為主干，其中穿插工程力學和工程材料的相關內容，在整體教學實施過程中以典型零件和機構的設計為主線實施教學。具體課程內容包括基礎力學、機械零件、機械原理3個基本模塊，共168學時，分3個學期執行。（1）基礎力學模塊。該模塊64學時，包括靜力學的基本概念和物體的受力分析、平面力系、摩擦與重心、空間力系等靜力學內容，以及直桿的軸向拉伸與壓縮、擠壓與剪切、圓軸扭轉、梁的平面彎曲、應力狀態和強度條件等材料力學內容。目標是使學生能夠對研究對象進行正確的受力分析、畫出受力圖并進行相關計算，掌握受力構件變形及其變形過程中的內部應力的分析和計算方法，掌握構件的強度、剛度和穩定性分析理論在工程設計中的應用。該模塊在第三學期開課。（2）機械零件模塊。該模塊64學時，包括零件設計概論、連接、軸與聯軸器、離合器和制動器、支撐、帶傳動與鏈傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動等內容。其中，由于齒輪傳動的設計涉及齒輪嚙合原理的有關知識，所以將原機械原理中有關齒輪機構的基本知識納入本模塊中結合設計介紹。目標是通過學習通用零（部）件及由零件組成的聯接和傳動的基礎知識，掌握機械零（部）件的設計原理、方法和機械設計的一般規律，從而達到能正確設計和改進這些零件的目的，包括如何確定零件的最適當外形和尺寸，如何選擇材料、表面質量以及規定制造上的技術要求等。該模塊在第四學期開課。（3）機械原理模塊。該模塊40學時，包括機構的組成及平面連桿機構、凸輪與間歇運動機構、輪系、機械速度的調節與回轉件的平衡、簡單機械設計方法與實例等內容。目標是通過學習機構組成的基本知識、機構的運動分析、機械的動力分析、常用的基本機構的設計等內容，使學生并初步具備擬定機械運動方案、分析和設計機構的能力。最后通過具體的設計實例，讓學生學會綜合應用基本知識進行設計的方法和步驟。該模塊在第五學期開課。另外，為了讓學生了解專業，在新生入校的第一學期開設了一門“機械專業導論”課，其間通過參觀機械工廠、觀看錄像及現場講解等環節，使學生具備機械工程的一些基本常識，對機械設計和制造所涉及的問題有初步的認識。同時在教學計劃的第三學期開設了“工程實訓”實踐課程和“計算機輔助設計”軟件應用課程。“工程實訓”安排學生進行獨立操作，并輔以專題講授，學生通過實習獲得機械制造的基本知識，建立機械制造生產過程的概念；“計算機輔助設計”引入三維設計及制造軟件，加強了學生應用軟件提高設計制造水平和效益的能力，為機械零件、機械制圖、機械原理等模塊的學習做好鋪墊。

四、機械基礎系列課程新體系的優點

1.通過“機械專業導論”課，一開始就讓學生接觸機械設計和制造的實際，可以緊密地結合機械工程實際知識講解相關知識，克服了以前學生缺乏機械設計和加工工藝方面的基本常識給學習造成的困難。

2.新體系將各門課程有機地結合在一起，解決了原來5門課程的部分內容存在重復、教學內容的設計不夠合理等問題，減少了學時。

3.在“工程實訓”后同時開設機械制圖和機械零件模塊，使學生在具備了機械設計和制造的基本知識后再學習零件圖和裝配圖的內容，并作為表達設計的零件和部件的必然內容來學習，教學效率高，效果更好。

4.這一體系各門課程的設置，緊密圍繞機械工程實際，以“應用”為主旨和特征構建教學內容體系，課程實施過程中結合“計算機輔助設計”三維軟件的應用，有利于培養學生的綜合素質和創新能力。

參考文獻：

[1]祖業發.工程制圖改革與機械基礎系列課程新體系的探討[J].工程圖學學報，1999，（4）：88-90.

[2]柯斌清.“工程力學與機械設計基礎”教學改革與實踐[J].教改教法，2014，（12）：56-57.

[3]韓蕾蕾，韓英英.獨立學院工程材料課程教學初步改革[J].機械管理開發，2010，（4）：39-142.

[4]柴玉華，王俊鳳.獨立學院應用型人才培養模式的研究與探討[J].東北農業大學學報，2009，（4）：4-7.

Establishing a New System of Mechanical Foundation Serial Courses Based on Application-Oriented Ability Training

XUE Guang-hong，XIONG Nan-feng，ZENG Liang-hua

（College of Machinery and Vehicles，Zhuhai Campus，Beijing University of Technology，Zhuhai，Guangdong 519088，China）

Abstract：According to the cultivation orientation of mechanical engineering based on application-oriented ability training，this paper explored how to reform mechanical foundation serial courses and provides a new course system.

Key words：undergraduate application-oriented；mechanical foundation serial courses；teaching reform；course system