提高“機械設計”課程教學質量的探索與實踐

趙彥峻,葛文慶,曹立軍

摘要：“機械設計”課程是機械類專業一門重要的專業技術基礎課程。山東理工大學作為教育部首批“卓越工程師教育培養計劃”的試點院校，該課程以“卓越工程師教育培養計劃”培養要求為指導思想。本文分析了影響該課程教學質量的主要問題，并從六個方面對提高“機械設計”課程教學質量進行了探索與實踐。

關鍵詞：“機械設計”；教學質量；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）45-0153-02

“機械設計”課程是高等學校工科機械類專業學生的一門重要的專業技術基礎課程，是學習專業課程和從事機械產品設計的必備基礎，也是培養學生創新能力的核心課程，提高該課程的教學質量是各個高校一直探索和實踐的課題。

一、影響“機械設計”課程教學質量的主要問題

“機械設計”課程的教學內容除了使學生掌握通用機械零部件的工作原理、特點、選用及設計計算方法外，更重要的是對培養學生解決實際問題的正確思路、方法和能力有著重要的作用。但目前仍存在“機械設計”課程教學觀念落后，缺乏對知識應用、實踐能力及創新能力的培養；教學內容與工程實際脫節；“滿堂灌”的單向灌輸式教學，使學生學習參與度低；過程性考核方式尚未形成等。

二、提高“機械設計”課程教學質量的改革措施

1.轉變課程教學觀念，引入創新理念，培養學生工程意識。圍繞“學生創新能力培養”這一主線，樹立工程教育觀念，依據行業、企業人才的需求來培養學生。在教學中讓學生明確，不僅僅要學會“機械設計”的課本知識，更重要的是要具有應用所學知識去分析和解決實際工程問題的能力，在學習與應用中善于思考，培養自己的創新能力，設計要具有創新意識。

創新能力、創新設計的課程教學理念貫穿課程教學始終。課程開始即引入創新設計，告之學生設計包括”創新“兩字，設計即要進行創新性設計。學習“機械設計”這門課，既要理解和掌握基礎知識，又要重視個人創新能力的培養，提高個人的綜合素質。引導學生要有信心、毅力，做一個努力學習、具有創新精神的人。在教學的整個過程中，不斷納入創新設計，加強對其創新能力的培養。強調在機械設計過程中，常采用簡化復雜問題的方式來進行處理，利用前人經驗進行預先假設設計，以及設計數據的選取及設計數據重要性的判斷，造成設計數據的近似性，因此，設計結果不存在標準答案，設計結果不存在唯一性，使學生在解決實際問題時，要善于思考，要有工程意識。在教學中，不但要培養學生的創新意識，而且還要培養學生對自己設計作品的社會責任感，從而為祖國由“中國制造”向“中國創造”的過程中，樹立做出自己貢獻的意識與決心。

2.問題探究式教學，激發學生學習的積極性、互動性。以問題為載體，培養學生思維能力為核心，從問題探究式教學模式中激發學生對問題的求解能力。通過問題探究式方法提高學生的求知欲及課堂中的參與能力，從而也提高課堂中學生的積極性和活躍性。變被動為主動，提高學生分析問題與解決問題的能力。如，在講“鏈傳動”時，聯系學生騎自行車現象提出問題：掉過鏈子嗎？為什么會掉鏈呢？從哪個鏈輪掉鏈等問題。學生從回憶開始，回答，進而分析問題，思考問題，激發學生學習的積極性。經教師引導巧妙地將課程中的問題和學生一起進行了解決，這種學習方式不僅提高了學生的自信心，同時也培養了學生的學習能力。如在講“軸的結構設計”時，可利用探究式教學方法，引導學生運用發散性思維分析多種零件布置方案，比較各種方案的優劣，從而找到最佳的方案，最重要的是要強調學生的主動參與。在機構運動簡圖、具有確定運動的條件、自由度計算以及減速器箱體的結構設計的講授時，可采用情境學習教學方法，將課堂設置在擺好實物的實驗室，通過讓學生親自動手裝拆不同形式的實物和模型，激發學生的學習熱情，增加學生學習的成就感，這樣一來學生的學習效果將會起到事半功倍的作用。

3.充分利用信息技術，通過多種教學手段，提高學生對知識的理解與記憶。機械設計教學內容繁雜，聯系生產實際的內容較多，理論知識比較枯燥，而且難以理解。為了解決這個難題，教師充分利用信息技術，采用動畫、立體的方式進行教學是有效的解決方案。這主要是因為采用生產實際的視頻能夠解決學生沒有見過和接觸過實際情況的難題。利用flash軟件制作動畫來展示機械運動的原理和內容。利用solidworks三維軟件制作了形象生動的三維模型，使課程內容立體直觀地擺在學生面前，提高了學生對于某些知識點的理解性。到企業拍攝與購買的方式獲得了大量的視頻，將視頻圖像應用于教學，使枯燥的內容轉變為具體、形象的畫面，使得在機械設計課程的教學中枯燥難以理解的理論知識，容易講，容易聽，容易理解，容易記憶了，提高機械設計課程的課堂質量和效率。利用網絡教學手段進行課外輔導答疑與討論，學生可以通過網絡課件和網絡習題隨時在網上論壇切磋，網絡教學極大地提高了學生學習的實時性。

4.創新設計大作業，鼓勵學生參加各類創新設計比賽，培養學生創新精神。為了培養學生的創新能力、團結協作精神、理論聯系實際解決實際問題的能力，在“機械設計”課程的教學中，增加了機械創新設計大作業。通常以宿舍為單位3—5人為一組進行創新設計作業。創新作業通常分為以下六個模塊：（1）每組討論，發現或尋找問題；（2）組內初擬設計題目，課堂5分鐘的演講，相互討論，最終組內確定題目；（3）創新作業的設計、計算、校核、繪制三維圖；（4）階段設計的演講以及最終設計成果的演講；（5）打印設計說明書；（6）鼓勵學生參加實踐鍛煉，參加比賽。創新設計大作業提交時間確定在學期末，占課程成績的20%，通過機械創新設計大作業，提高學生專業知識的同時，培養和鍛煉學生的創新、溝通和團結協作能力。

5.充分利用機械設計課程設計教學環節，培養學生綜合設計能力。機械設計課程設計是一次綜合實踐性教學環節。教學中要著力培養學生獨立分析問題和解決問題的能力，引導學生在掌握了基本方法的基礎上進行有效的思考，避免被自己固有的思維定式所束縛。通過課程設計使學生得到系統性設計訓練，鍛煉學生的創新思維和創新能力。此外，教師也可以鼓勵學生通過調研相關實際工程需要，自主確定設計題目。在設計過程中鼓勵并創造條件讓學生拆裝相關機械產品，實地進行考察，提高其感性認識。學生通過網絡等途徑查閱相應資料，培養學生查閱資料的能力，組織學生分組進行相互學習與討論，提高學生的學習興趣。通過課程設計，不但提高了學生對知識的綜合應用能力與自學能力，而且還提高了學生的創新設計能力。

6.加強過程性考核方式，全力提高學生學習能力，提升學習效果。課程考核是測試學生的知識與能力的基本手段，它具有導向功能、反饋功能、評價功能等多種功能，是教學過程中的重要一環。恰當的考核方式能夠引導學生選擇正確而科學的學習與學習方法。“機械設計”課程考核過程中增加過程性考核方式，加強學生平時學習成績，學生期末總評成績包括課堂成績、實驗成績、大設計作業成績以及期末考試成等4大部分組成。教學過程中，注重學生平時的學習，全面關注學生平時學習，避免“突擊式”準備考試現象的發生，保證學生的學習效果，讓教師和學校可以更好地掌握學生的學習情況。通過增加過程性考核方式，增大實踐及平時學習部分的內容，注重學生過程性考核，培養學生功夫用在平時，促進了學生學習能力的提高，尤其是提高了學生把理論知識應用于實踐的能力，對卓越工程師的培養也起到了良好的激勵作用。

機械設計課程是機類大學生一門承上啟下的課程，掌握好機械設計課程對于學生鞏固以前學過的知識和學好以后的專業課具有重要的作用。以培養學生“創新能力”為主線，教師通過不斷提高自身素質，改革教學模式，轉變學生的學習方式，不斷提高機械設計課程的教學質量，不僅滿足了“卓越計劃”人才培養方案提出的要求，而且對于培養適應新型工業化要求的卓越工程技術人才也有著十分重要的意義。

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