基于OBE的機械設計課程設計教改探索

鄧 杰

（重慶科技學院機械與動力工程學院，重慶401331）

1 課程設計的性質

機械設計課程設計是機械設計課程的主要的實踐教學環節，是學生進行的第一次較為全面的、綜合性的、理論聯系實際的實踐性環節，通過這個環節的教學和實踐，對培養學生正確的設計思想、鍛煉學生的獨立設計能力、創新設計能力。使學生對機械設計有了更加深厚的認識和理解，對后續的專業課程設計和畢業設計起到了非常重要的作用。

2 機械設計課程設計的現狀、存在的問題

2.1 對課程設計的重要性認識不夠

機械零件課程設計是機械類學生在大學學習過程中占有重要的作用，但是在課程設計的教學中發現，有一些學生對設計中出現的問題不認真思考，不能積極主動地完成設計任務，積極查閱資料加以解決，也不主動請教老師、同學幫助解決，部分學生過于依賴其他的設計說明書，設計時機械式的模仿，而非主動積極思考，對自己所設計減速器裝置的零部件組成、參數和形狀、裝配關系、運動關系等了解不夠透徹，知其然而不知其所以然，這樣必然達不到課程設計的效果。

2.2 對學習過的課程運用能力較差

機械設計課程設計要求學生要能靈活運用以前學過的基礎知識，對先修課程的綜合知識的運用能力要求高。學生不能運用《機械工程材料》的知識對機械零件的材料進行選擇，大多數學生照搬教材上的例題選擇零件的材料；在進行零件的強度計算時不能運用《材料力學》的知識對在復雜應力狀態下進行強度計算；在裝配圖時不能按照老師介紹的“先整體后局部，先里后外，先粗后細”的原則畫出裝配草圖，而是把書上的參考圖描在設計圖紙上；不能運用《公差與技術測量》的知識標注零件的公差等等。

2.3 學生對減速器的結構缺乏認識

根據工程認證的要求，教學要以學生為中心，以產出（成果）為導向（Outcome Based Education，OBE），以前的教學以教師的講授為主，老師的講解又是從點到面再到整體這樣的教學內容體系。比如在講述的時候要分別講述帶傳動設計、齒輪傳動設計、軸的設計、軸承的選擇與計算等內容，學生要在2周的課程設計時間內把這些內容融合起來有一定困難。學生對減速器的結構、作用、形狀缺乏認識，對各個零件之間的裝配關系也不是很明白，所以在設計計算、裝配圖和零件圖的繪制過程中出現很多錯誤。

2.4 學生對課程設計的“三邊設計法”掌握不好

課程設計的正確方法是“邊計算、邊畫圖、邊修改”的“三邊設計法”，很多學生在設計不能徹底貫徹執行這一設計思想，有的學生把時間和精力都集中在零件的設計計算上，卻忽視了有的零件是一邊計算一邊畫圖，比如軸的設計必須是通過畫圖確定它的結構尺寸，然后對軸進行強度校核計算，如果軸的強度不夠，就要對軸的結構進行修改然后再計算，如此多次反復。在設計中一些學生對已經發現的錯誤不去修改，害怕返工影響設計進度，是對設計不負責的表現。

3 課程設計教改措施

3.1 設計題目多樣化，激發學生的設計熱情

國家組織一些學校對課程設計題目進行一些研究，但是每個學校的具體情況不同，不能統一題目。根據我校的具體情況，讓部分學生嘗試完成活塞泵的設計，活塞泵一般也由機械傳動裝置和曲柄滑塊機構組成，這個題目學生作起來有一定難度，但是可以適當延長設計時間，同時也鞏固了機械原理的部分內容。激發學生的設計激情，知識面拓寬了，同時也充分發揮了學生學習的主觀能動性。通過這種方法還可以培養學生查閱一些相關的參考資料和國家標準的能力，使學生對機械設計的國家標準有了初步的認識和了解。通過幾年的實踐，取得了比較好的教學效果。

3.2 加強理論與實踐的聯系

根據工程認證對本次實踐教學的要求，要求學生學會從機械的傳動方案和設計條件出發，合理選擇標準部件的類型和型號，正確計算主要零件的工作能力，確定它們的尺寸、形狀、結構及材料，并考慮制造工藝、使用、維護、經濟和安全等問題，進行結構設計，達到了解和掌握機械設計方案、機械零件、機械傳動裝置的設計過程和方法，培養機械設計能力。學生感覺課程設計的時間短，在設計過程中會遇到一些具體的問題，比如結構設計不合理，結構尺寸不好確定等，將實驗室對學生開放，在學習理論知識以及課程設計過程中都能夠到實驗室去裝拆減速器，學生將理論知識和工程實際結合起來，提高和鍛煉了學生的實際動手能力和解決較復雜工程問題的能力。

3.3 充分利用多媒體課件和網絡課堂平臺

利用多媒體課件演示多種類型和結構的減速器仿真拆裝實驗，學生通過網絡教學平臺，反復觀看減速器拆裝實驗過程，從而弄清各種減速器的結構及其各個零件的結構和工藝要求。不僅為學生順利進入課程設計工作、高質量地完成課程設計任務提供了良好的條件，而且可以拓寬學生的視野和思路，激發學生的創新意識，培養學生的創新精神和探索能力。

3.4 悉心指導，變模仿型設計為思考型設計訓練，增加討論課環節

討論課上要求學生講解分析和解決問題的過程，接受老師和同學的意見和建議，認真聽取其他同學的講解，發表自己的意見，再由老師做出總結，給出指導性意見，確定方案。這樣可以促進學生積極主動地思考問題，培養了學生對以前學過的知識綜合運用能力。

3.5 制定科學的成績評定依據和持續改進措施

成績評定應該包括設計圖紙和設計說明書的質量，以及答辯情況和設計態度四部分內容。設計圖紙的工作量和難度相對最大，在課程設計總評成績中的比例應最大，占40%左右較為合適。設計說明書的工作量和難度相對于設計圖紙要小些，在總評成績中的比重也應小些，占30%左右為宜。工程認證中要求培養學生個人和團隊的協作能力，對較復雜工程問題的溝通表達能力，開展課程設計的答辯可以檢驗學生是否真正搞懂了設計中的各個細節問題，對設計理解的深度和廣度，團隊之間的協作，語言表達能力，答辯成績在總評成績中占15%左右較為合適。課程設計態度體現了學生自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發展的能力。對學生的成績評定完成后，教師對本次設計中存在的問題提出反思與持續改進措施。

3.6 提高學生的溝通與交流能力

根據工程認證的畢業指標點的要求：學生要能夠就復雜的工程問題與業界同行及社會公眾進行有效的溝通和交流的能力，在課程設計中設置了答辯環節，提高學生溝通與交流能力。雖然每個學生的設計題目和參數不相同，但是仍然具有一定的模仿性，少數學生盲目照搬圖冊繪圖，抄襲同學的設計參數，通過答辯可以發現這方面的問題，促使學生對課程設計的重視，在以后的課程設計和畢業設計中加以改進。

4 結束語

機械設計課程設計教學改革是一個復雜而長期的過程，通過系列的教學改革與實踐，激發了學生對機械設計課程設計的積極性和主動性，為社會培養出整體設計意識強、有創新意識和實際的動手能力的應用型人才。