“機械設計”課程教學模式探索

李偉達 李娟 李軒

摘要：“機械設計”是高等院校面向機類、近機類工科專業開設的專業基礎課，是培養學生綜合設計能力、創新能力的重要環節。文章根據本科應用型技術人才的培養要求，結合本科學生的教學實踐，并考慮“機械設計”課程內容及其特點，提出了授課內容、授課形式、考核方式、教師培養與評價標準等教學改革方法與思路，對于促進學生綜合設計能力和技術創新能力的提高以及教師教學水平的提高等方面有著重要的意義。

關鍵詞：“機械設計”;課程教學;模式探索

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）14-0326-02

一、引言

當今的制造業正在向數字化、信息化、智能化等方向深度發展，對制造業人才的培養也提出了新的要求。高等院校的主要職能是人才培養，更應與時俱進，需要培養出一大批掌握現代科技知識的實用型制造業人才。因此，需要結合制造業發展趨勢，以及我國制造業發展現狀，積極推動機械類專業教育教學改革創新。在此形勢下，筆者根據機械設計教學中存在的教學與實踐脫節等問題，提出了以實踐應用為目標的新型機械設計教學模式，為機械設計的教學改革提出一種新的思路。

二、授課內容

以高等教育出版社2018年出版的《機械設計》教材第十版為例，機械設計課程教學課時通常為54學時，分為總論、連接、機械傳動、軸系零部件和其他零部件，共五篇，其中總論主要講述機械設計總論、機械零件的強度和摩擦、磨損及潤滑概述，是從通用零部件的角度探討基本概念及定義;而后四篇主要講解連接，包括螺紋連接和螺旋傳動，鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接;機械傳動，包括帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動;軸系零部件，包括滑動軸承、滾動軸承、聯軸器和離合器、軸;其他零部件，包括彈簧、機座和箱體簡介、減速器和變速器。這些章節的內容通常是獨立講解的，關聯性不強，不利于學生掌握總論中所述內容在各個零部件設計中的應用，尤其是純講解的課程設置也不利于學生掌握現代設計方法，與數字化、信息化、智能化的要求相去甚遠。因此，在教學實踐過程中，可根據每種零部件，探討其強度、摩擦磨損及潤滑等相關基礎理論，并要求學生利用計算機軟件，進行零部件設計、數值計算、有限元分析來完成章節作業。這樣可使理論與實踐進一步結合，使學生在掌握機械設計原理、方法的基礎上，還掌握了相關軟件的使用方法，使教學效果事半功倍。

三、授課形式

目前機械設計主要以講授為主，通常會另外配置18學時的機械設計課程設計，以培養學生的自主設計能力。筆者認為，為提高教學效果，可采用下述三種方式：（1）在課堂上，教師可利用現代3D打印技術，將一些常用的零部件模型作為講授課程的輔助教具，增加學生的直觀理解與感受，做到講授與實物、實驗相結合，提高教學效果。（2）可在課堂教學的同時設置機械設計的實踐環節，比如講授課學時與實踐學時的比例設為1∶2，每一章結束后布置一定的設計作業，提高學生的實際零件設計能力，在實踐中提高對理論知識的掌握和運用。（3）可選擇優秀的設計作業加工成零件，通過實物零件再講授設計的效果，并指導學生進行設計改進。上述三點在教學過程中相輔相成，利于學生扎實地掌握機械設計基本理論，并在實踐中學習設計方法與設計技巧。

四、考核方式

通常機械設計課程的考核方式是以筆試為主，考查學生對于相關知識點的掌握情況，但掌握了基本理論不等同于掌握了實際的設計方法，對于給定設計要求的零部件設計，不能紙上談兵。因此，鑒于教學的目標是使學生掌握機械零部件的設計與分析的方法，可把考核方法改為以實踐為主、筆試為輔，重點考查學生在一定的設計任務下的實際設計能力。改進方法是設計綜合作業，考核包括從設計、分析到制造、裝配、調試的所有環節的掌握和理解程度，真正做到任務導向，以理論為基礎，以實踐為目標，達到真正掌握機械設計相關理論與應用的目的。

五、教師培養

教師授課的過程也是自身基礎理論提升的過程。考慮到當前高校教師隊伍一般為教學與科研并重，而教師的科研方向通常為某一領域的一個具體的研究方向，很難完全涵蓋機械設計教學內容的全部，因此，可根據授課教師的科研方向與實際情況，采用多教師合作的模式進行團隊授課，由團隊共同制訂教學計劃、互相探討教學策略、共同解決實際問題。而且，授課團隊中的年輕教師可以向經驗豐富的教師學習教學經驗和教學方法，提高自己的教學水平和專業素養;而教學經驗豐富的教師也可以與年輕教師探討教學方法的新思路、了解國際前沿的機械設計技術等，融入新知識新思路，提高其創造性。此外，還可以彌補教師科研方向精細、知識片面等缺點，做到精準講解，同時這種授課方式還利于教師精確地講解與授課內容相關的國內外前沿的發展現狀，開闊學生的視野，促進學生對機械學科的理解與定位。同時對于教師而言，每一次授課都是一次國內外研究現狀及其基礎理論的研究報告，也能促進其對科研的理解與深入，是一種雙贏的教育教學模式。

六、評價標準

人才培養的效果不是立竿見影的，因此對授課效果的評價也不能急功近利，應放眼于較長時期，考查學生掌握基礎知識后的成長性。當前課程的考核通常只局限于考試成績，誠然，這是課程考核的最簡單最直接的方式，但若能適當增加學生就業用人單位的滿意度評價，則更能全面了解課程的教學效果，從而進一步改進教學方法，促進高校機械學科整體教學水平的提升。

七、結語

機械設計的教學內容涉及多個機械領域必備的零部件的設計原理與方法，對機械類專業學生來說是一門非常重要的專業基礎課，為了有效增強教學效果，需要在課程體系設置、教學方法、教師隊伍培養以及評價標準等方面著手改革，以適應不斷發展的時代需求。總而言之，實踐是機械設計教學的終極目標，需要在教學過程中時刻注意培養和鍛煉學生的實踐能力。希望通過以上各種教學方法的探討與實踐，不斷完善教學方法，不但能切實有效地讓學生學有所獲，更能為國家培養一流的機械專業人才。

Abstract："Mechanical Design" is a basic course for computer and near-machine engineering majors in colleges and universities，and it is an important link to cultivate students' comprehensive design ability and innovation ability.According to the training requirements of undergraduate applied technical talents，combined with the teaching practice of undergraduate students，and considering the content and characteristics of the course of "Mechanical Design"，this paper puts forward some teaching reform methods and ideas，such as teaching content，teaching form，assessment method，teacher training and evaluation standard，which is of great significance to promote the improvement of students' comprehensive design ability and technological innovation ability，as well as the improvement of teachers' teaching level.

Key words："Mechanical Design"; course teaching; mode exploration