基于項目的機械設計課程學生工程實踐能力培養

紀華偉 葉紅仙

摘要：機械設計是機械工程類專業的核心課程。機械設計課程對學生工程實踐能力的培養是學生具備解決復雜機械工程問題能力的重要一環。針對工程教育專業認證標準中學生解決復雜工程問題能力培養的需求，提出基于三級項目的機械設計課程學生工程實踐能力培養方法，通過項目的實施，分別在機械零件設計能力、部件設計能力以及機器綜合設計能力三個方面對學生進行培養，為提高學生解決復雜工程問題能力奠定基礎。

關鍵詞：專業認證；復雜工程問題；項目設計；工程實踐能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）32-0087-02

近年來，工程教育得到了快速發展。為了保障和提高我國的工程教育質量，強化行業需求對工程教育的引導作用；同時，為了配合國家工程師制度改革，實施注冊工程師制度，盡快實現工程專業和工程師的國際互認，教育部于2006年3月正式成立了工程教育專業認證專家委員會及其秘書處和本科專業認證試點工作組。至此，我國的工程教育專業認證工作正式啟動。專業認證對于促進和保障高等工程教育質量具有重要意義。專業認證是優化與完善人才培養體系的一個重要契機。通過專業認證可以重新審視辦學理念，更新教育觀念，達到以認證促建設的目的。根據專業認證標準，要求培養學生具備解決復雜機械工程問題的能力，12項標準中有8項要求培養學生具備解決復雜機械工程問題的能力。培養學生解決復雜機械工程問題的能力，需要培養學生機械工程領域的工程實踐能力。

機械設計是機械工程類專業的核心課程。機械設計包括原理設計、結構設計和精度設計，機械設計課程不僅是工程圖學課程的具體應用，也是將機械原理課程從原理到具體結構的體現課程，更是互換性與技術測量課程中精度設計的集大成課程，機械設計涉及工程材料及熱加工課程中材料的選擇、熱處理以及毛坯的成型方式，更涉及機械制造工程課程中結構工藝性問題，所以說，機械設計是機械類專業的一門重要的核心課程。機械設計課程對學生工程實踐能力的培養是學生具備解決復雜機械工程問題能力的重要一環。基于此，通過三級項目設計的方式，從零件計算分析能力培養、部件專項設計訓練以及機器設計綜合訓練三個方面，逐步培養學生的工程實踐動手能力。

一、項目設計

設立三級課堂實踐項目，課堂一級項目串聯學生設計類課程，培養學生解決復雜工程問題的能力；二級項目主要培養學生機械部件設計能力；三級項目主要培養學生零件計算分析能力。三級項目課堂完成；一級、二級項目課下完成，課堂交流、討論。

1.一級項目：針對工程實踐需求，設計工程項目（課堂一級項目），學生分組解決每一項工程實踐問題，提高學生解決復雜機械工程問題的能力。該項目根據企業自動化項目實踐，將機械設計類課程串聯起來（力學、圖學、機械原理、機械設計、互換性等），培養學生具體工程問題的設計能力。一級項目學生分組課下完成，課上匯報討論。

2.二級項目：針對后續的機械設計課程設計需求，設計實踐項目（課堂二級項目），有效聯系機械設計類課程，促進學生實踐能力的提高。二級項目學生獨立課下完成，課上主要針對存在的問題講解交流。共設計了4類專項設計實踐項目，包括螺紋連接設計、V帶傳動設計、齒輪傳動設計、軸系設計等16項，每項25組不同的參數，基本做到1人1題或2人1題。此外設計3項綜合設計項目，包括車床傳動系統中大帶輪軸的卸荷裝置、醫療活動床的結構方案、三自由度工作臺，學生選做。

3.三級項目：針對學生眼高手低的問題，加強學生課堂分析計算能力的訓練，設立分析計算項目（課堂三級項目），鼓勵學生課堂用手機現場查資料、分析計算，然后針對計算過程、結果存在的問題，直接展開討論，現場一起發現問題、解決問題。三級項目學生課堂分組共同完成，課堂解決存在問題。

二、項目實施

1.三級項目。三級項目主要培養學生的分析計算能力，包括疲勞壽命計算、螺紋連接計算、軸承壽命計算等環節，該項目根據要求鍛煉學生的分析計算能力，主要在課堂上通過學生分析計算、課堂討論等完成。課堂三級項目培養學生的基本能力，通過該項目的實施，提高學生設計機械零件的能力。

2.二級項目。二級項目主要考慮到后續的機械設計課程設計需求，有效聯系機械設計類課程，訓練學生設計機械部件的能力。二級項目學生獨立課下完成，課上主要針對存在的問題講解交流。項目包括螺紋連接設計、帶傳動設計、齒輪傳動設計、軸系設計等項目。該項目根據給定的題目要求，在設計要求的指導下，針對相應設計內容進行分析、計算、繪制零部件圖等。該設計項目是在三級項目鍛煉分析計算能力的基礎上，在部件設計上的應用。

3.一級項目。根據項目設計，一級項目主要培養學生解決復雜工程問題的能力。該項目是在學生具備零件的分析設計能力、部件的分析設計能力的基礎上設計的綜合項目，學生分組課下完成。該項目根據企業實際需求，設計不同題目。

一級項目舉例：

題目：車載紗線包卸車機構設計

要求簡介：車載紗線包每包100公斤，目前主要靠人工從物流車上卸載下來，勞動強度大、危險性高；紗線包呈長方體，底面尺寸400mm×400mm、高1000mm，車上緊密排列；設計一機構，實現紗線包的自動卸車，要求安全有保證。

根據設計要求，學生綜合運用本門課程以及相關課程知識和培養的零部件設計能力，從課題分解、功能設計、結構及精度設計、加工制造工藝設計等各方面進行訓練。設計完成，學生可以在教師指導下就設計內容發表相關文章和申請相關專利。

三、結論

通過三級設計項目的實施，分別鍛煉了零件分析設計能力、部件分析設計能力以及機器綜合分析設計能力，為學生解決復雜機械工程問題能力的培養奠定基礎。同時，學生一級項目的實施，還可以促進學生競賽能力的培養，增添學生成果。

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