機械設計課程設計實訓教學改革

劉月英 李敬 張海霞

摘 要：機械設計課程設計是培養機械類專業學生實踐創新能力的一個重要環節。本文對目前機械設計課程設計中所存在的問題進行了分析，從課堂教學方式、考核方式、實踐環節等方面入手，提出了以學生創新能力為導向的教學改革，以提高機械設計課程設計的教學質量和加強學生創新能力的培養，為培養合格的技能型應用型人才提供保證。

關鍵詞：機械設計;課程設計;創新能力;教學改革

1 前言

機械設計是機械工程專業本科生的主干課程之一，也是培養應用型人才不可或缺的專業技能課程。本課程對學生的綜合能力要求較高，需要學生在課程中綜合應用機械制圖、材料力學、機械原理等前期課程的知識，并要求學生運用所學的知識去分析和解決實際工程問題的能力。尤其是在科技飛速進步的時代，學生更應學會融會貫通，注重培養創新精神和能力。

能夠運用新的方法和知識去解決突發的問題。基于這樣一種情況，目前的機械設計課程設計已經不能滿足時代的要求，必須對機械設計課程設計進行改革。

2機械設計課程設計現狀分析

2.1 傳統的機械設計課程設計題目太單一和簡單，模式化問題嚴重

目前我校機械設計課程設計都是采用齒輪減速器裝置作為課程設計內容，但是多年來減速器一直作為傳統的設計內容，存在內容陳舊、思路單一并且網上現成資料過多等諸多問題。在課程設計內容中包含了機械設計課程的絕大部分的知識內容，對提高學生綜合應用知識解決問題的能力打下了基礎，但也暴露出不少的問題。

2.2抄襲現象

以我校為例，雖然可以根據學生的學號選擇不同的設計參數，但是減速器總體的結構是相同的，在學生中抄襲現象還是比較普遍的，甚至有學生直接照搬網上現成的資料，幾乎很少有學生會去思考適合自己參數的結構、裝配、密封等問題。

2.3缺乏重視

雖然課程設計對機械類專業的學生是一門極其重要的課程，但大部分學生還是把它當作一項任務，并未足夠重視，也沒有將此設計課程當作提高自己創新能力的一個很好的機會。在設計中往往都是直接照搬設計手冊，不去探究和思考產生問題的原因，并且在整個過程中缺乏與教師交流、探討的積極性。

2.4方式陳舊

我校的課程設計工作量為手工繪制減速器裝配圖一張、零件圖兩張和一份設計報告。雖然通過此過程可以提高作圖能力，但是目前虛擬仿真技術已經非常成熟，包括CAD軟件以及動力學、力學分析軟件已經普遍被應用在機械設計等領域，而僅有一小部分學生會去主動學習虛擬仿真技術。這種狀況已經不適應現代機械設計發展的需求，學生的競爭力也會下降。傳統的機械設計和課程設計有著重知識輕能力等弊端，因而存在學生實踐、創新能力較差和與實際生產脫節等問題。作為新一代的大學生不僅需要扎實的基礎知識，還應具有較強的實際應用能力。目前國內各高校都在大力推行“卓越工程師教育培養計劃”，其核心就是培養高質量的工程技術人才。而上述機械設計課程設計中存在的這些問題已經成為制約實現這一目標的因素之一。

3教學改革內容

國外尤其是歐美發達國家的高等教育，非常重視對學生綜合能力和創新能力的培養，具有比較成熟的經驗。他們鼓勵學生提出新的想法和做法，對成績的考核包括課程的報告、答辯、實踐等多個方面。我校通過反思高等教育的現狀，借鑒國外高校的經驗，做出如下改革。

3.1建立基于實際工程項目的衍生設計題庫

以往的課程設計內容雖然包含了機械設計課程的絕大部分內容，但是題目老舊，缺少內容的創新，學生的積極性不高。并且學生對自己完成的方案是否可實現也缺少途徑去驗證。因此，引入基于實際工程項目或者大學生創新比賽相關的題目可以有效地擴大課程設計的題目范圍，挖掘學生的創新潛力。同時這對授課教師也提出了更高的要求，即不能拘泥于課本授課，教師在備課時，可以對以往的科研項目進行歸納總結，結合工程實際整理出適合作為課程設計的題目，也可以鼓勵學生結合“挑戰杯”等比賽自主選擇課題。教師則需對自主選擇的課題從難度、可行性、工作量等方面進行把關，保證課程設計能夠順利進行。學生也可以通過這個過程提高查閱文獻資料以及獨立思考的能力。

3.2虛擬仿真分析

過去學生主要任務是完成教師布置的設計任務書，提交設計圖紙和設計報告，但是對裝置結構方案、結構原理和結構參數的影響往往一知半解，缺少知識的系統性學習。因此，可鼓勵學生進一步對裝置進行分析，如采用solidworks、adams和ansys等仿真軟件對方案進行動力學和力學仿真，對裝置的結構參數和性能進行分析，對裝置的運動特性、機構組成原理有了更進一步的了解。學生也通過這個環節，對機械原理、機械設計等課程有了更進一步的鞏固。學生對所需的軟件有了一個初步的掌握，增加了競爭力。

3.3撰寫發明專利、期刊論文

在上述基礎上，挑選較好的設計方案，鼓勵學生申請發明專利并指導學生撰寫期刊論文。在有條件的情況下，申請專項經費購買相關材料加工出樣機。這樣既能激發學生參與課程設計的積極性，也能鍛煉學生實際參與項目的能力，為后續就業、升學打下良好的基礎。鼓勵優秀的學生參加“挑戰杯”等比賽，使得學生在“學中做、做中學”的過程中對已學的知識進行融會貫通。

3.4改進教學方法和模式

傳統的教學方法主要是以教師為主體，通過授課傳授學生知識。但是學生對其內容往往印象不深，甚至一知半解。而在課改后，鼓勵教師和學生合作，共同參與交流、討論，鼓勵案例式教學模式，注重對學生知識、能力與綜合素質的培養。教師可布置一些綜合性、開放性的問題，引導學生查閱文獻資料，甚至可借助實驗室的設備和資源，進行分析和研究，從而引導學生獨立思考、自由發揮和自覺學習，培養創新意識與創造性思維，并且在這個過程中教師也可以與學生一起探索新的教學方法及模式。

3.5建立全面的成績評價體系

建立能夠全面、客觀地反映教學質量和學生創新能力等的成績評價體系，提高學生對自己創新思維培養的重視程度。堅持全方位的成績評價體系，即總成績包含平時成績、設計成績以及創新成果等多個方面進行綜合評價。教師根據實際情況，分配各項權重進行量化分數。平時成績主要包括機械設計課程原理和方法的掌握，解決實際問題的能力以及學生的創新想法。設計成績包括提交的設計報告和設計圖紙分數。創新成果主要包括虛擬仿真、期刊論文、專利或“挑戰杯”等活動。此項不做硬性要求，鼓勵有能力的學生去嘗試參與相關活動，甚至可以借此鼓勵學生提前進入實驗室，跟隨教師從事相關科研項目。

4結論

本次教學改革將專業知識和創新實踐等有機結合，更好地體現了重基礎、強應用的人才培養目標，建立特色鮮明的教學體系。這將有利于培養學生的工程實踐能力和駕馭實際項目的能力，也有利于培養學生的創新精神和團隊合作精神，對包括機械制圖、機械設計等課程有了更加深刻的認識。學生對工程問題的分析和解決能力也得到加強，為后續的教學環節、畢業設計都打下了良好的基礎。在這個過程中，也要求教師擺脫原有的教學觀念，提高自身的專業素質，達到教學相長的結果。

參考文獻：

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[2]李天箭，丁曉紅.創新創業教育在機械設計課程設計環節，2016.7