“機械設計基礎”實踐教學環節優化改革

王紅閣 饒培軍

摘要：針對目前應用型本科“機械設計基礎”實踐教學環節存在的問題進行分析，提出為適應現代社會對復合型、應用型、創新型人才的需求，必須對“機械設計基礎”實驗及設計實踐教學環節進行優化改革，作者結合實際教學條件，進行了改革性教學嘗試，實踐證明，優化改革后的實踐教學體系，可以顯著提高學生的實踐動手能力和創新設計能力。

Abstract： The paper analyzes the problems existing in the practical teaching of "the fundamentals of mechanical design" for application-oriented undergraduate， In order to meet the needs of modern society for compound， application-oriented and innovative talents， it is necessary to optimize and reform the experimental and design practice teaching links of "the fundamentals of mechanical design". Combining with the actual teaching conditions， the author has carried out a reform teaching attempt. The practice has proved that the optimized practice teaching system can significantly improve students' practical ability and innovative design Ability.

關鍵詞：應用型;機械設計基礎;實踐教學;優化改革

Key words： aplication-oriented;the fundamentals of mechanical design;practical teaching;optimizing reform

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）20-0235-02

0? 引言

“機械設計基礎”課程是工科院校中理論性和實踐性都非常強的一門專業技術基礎課，在教學過程中起著承前啟后的作用。所以優化改革、完善實踐教學體系，加強實踐能力培養，是應用型本科院校面臨的一大現實問題。“機械設計基礎”實踐教學環節包括課程實驗、課程設計等。以往的“機械設計基礎”課程理論內容與實踐環節之間的內在邏輯關系不夠突出，沒有形成一個完整的以應用型人才為培養目標的教學體系，不能充分發揮學生的主觀能動性、創造性。為適應現代社會對應用型、創新型人才的需求，當前的任務是：必須對“機械設計基礎”實踐教學環節進行優化改革。

1? 實驗教學環節存在的問題及其優化改革措施

1.1 實驗教學環節存在的問題

實驗教學是對課程知識點的鞏固、總結和應用，是學生們對理論與實踐相結合的一個能力鍛煉，是啟發學生創新思維的重要手段，當前大多數傳統實驗教學方式，已不能適應當今應用型高水平本科教育需求。以往的實驗環節，只是理論教學的輔助手段，實驗教學內容相對固定、功能單一。80%以上都是“驗證性、演示性”實驗，幾乎沒有“設計性、創新性”實驗。不僅制約了學生的動手能力和創新思維。理論與實踐不能有機結合，更是體現不出應用型本科的培養目標，要想使實驗教學取得大的進步，就必須對實驗內容、實驗模式加以優化和創新。

1.2 實驗教學內容優化改革

在實驗教學過程中，我們淘汰了一些陳舊的實驗內容和實驗設備，保留機構運動簡圖測繪、軸系結構測繪和減速器結構裝拆這些傳統的驗證性實驗，傳統的實驗對于學生打好理論基礎，對于綜合素質的形成也是至關重要的。為培養學生工程實踐能力和創新精神，我們對實驗內容作了優化改革，減少常規性驗證性內容，增加綜合性、設計性實驗項目，根據專業需要并把實驗項目分為必選和自選。淘汰老式的實驗設備，改用計算機仿真，數據軟件處理等，不僅縮短實驗時間，提高效率，同時提高實驗精確度。

增設的綜合性設計性實驗有：機構運動方案創新組合實驗、平面機構創意組合測試分析實驗、機械速度波動調節實驗、齒輪傳動效率測試實驗、機構創意組合設計搭接實驗等。比如：在機構創意組合實驗中，根據實驗目標要求，學生自行設計傳動系統方案，根據實驗零件庫中的儲備的零件，自行挑選出需要的零部件，再逐個進行組裝。在這樣的實驗教學進行中，充分發揮學生在實驗過程中的主體地位，培養學生工程實踐能力、自主設計能力和創新能力。

1.3 實驗教學模式優化

隨著科學技術的進步，虛擬仿真實驗教學模式在實教學中得到應用，主要是利用計算機軟件技術，模擬實驗內容及實驗過程。學生還可以通過傳統實驗與虛擬仿真實驗模式相結合，實現傳統實驗模式的創新。通過用不同的運動副把零件的和構件組合連接起來，搭建各種新型機構，或通過各種傳動組件組合成不同的傳動系統，然后經性能測試、傳動系統比較，最終選擇出最佳的機構和機械傳動方案，從而加強對學生的創新和實踐設計能力的培養。比如：COJP-D機構運動創新設計仿真試驗臺（圖1搭建架），該實驗臺搭載了一套計算機仿真系統，在這套軟件里，能夠方便的學習機構的搭建方法，而且對設計好的機構進行模擬搭建和仿真運動（圖2為搭建的槽輪機構，圖3槽輪零件頁面，圖4裝配訓練頁面）。在虛擬仿真實驗中，學生還可通過交互控制演示實驗的整個過程，對整個相關實驗的理論或操作方法透徹理解與創新思維。

相較于傳統實驗教學，虛擬仿真實驗成本低，直觀性強，優勢更為突出。實踐證明，虛擬仿真實驗教學提高了學生的學習興趣、動手能力，教學效果有了明顯提高。

2? 課程設計存在的問題及其優化改革

2.1 課程設計存在的問題

“機械設計基礎”課程設計傳統的題目是減速器，由于減速器只是一個部件，有些專業在“機械制圖”課的課程設計中也常常選擇繪制減速器，這就使得課程設計題目有點重復。一般情況，指導教師指定設計題目，這樣使得設計內容單一、枯燥。另外，傳統的教學模式一般都是，先理論課的講授，到課程結束后前兩周，才按部就班的進行課程設計，我們在調研中發現，學生普遍認為在兩周的設計實踐過程中，掌握的知識比一個學期的理論學習還要深刻，這也充分說明前面講授的內容沒有及時得到實踐應用的鍛煉，教學與課程設計不能很好的及時融為一體，到最后兩周的課程設計時，由于內容復雜，時間也非常緊張。使得學生沒有足夠的時間進行創新設計。

2.2 課程設計選題模式優化

“機械設計基礎”課程設計是綜合所學理論知識和技能，獨立完成機械傳動裝置或簡單機械設計任務的一種實踐教學。首先，在選題上要考慮應用型本科的培養目標，有針對性，有側重面。其次，課程設計必須拓寬設計項目的選題。同時還要基本涵蓋該課程的主要理論知識，使學生得到較為全面的實踐訓練。題目的選擇不僅具有靈活性，而且近于生產實際。應充分發揮以學生為主體的課程設計教學模式，從以前的教師指定設計項目，過渡到現在由學生根據自己的學習能力、專業特長、個人興趣，自己擬定設計方案，教師在設計任務書中主要是給定功能要求，讓學生從功能分析出發，自己擬定結構系統方案，然后進行比較優化，確定參數，而后進行相應的計算、校核，完成項目設計內容。而后老師負責盡可能的為學生提供科技制作實踐場所，讓學生實現從產品設計到加工裝配的全過程。

課程設計一般時間緊，學生人數又比較多，教師為了了解每個學生掌握知識面的情況和實踐設計動手能力的強弱，以便合理快速的給出設計成績，我們自己設計了一款具有選題、正誤判斷和記分的答辯模塊系統，指導老師可在模塊中點選題目，學生根據設計課題要求選擇答題，學生上交完課程設計任務，教師就可以快速給出答題分數。

2.3 課程設計教學模式優化

我們打破傳統的先理論后設計的教學模式，將課程設計內容貫穿于整個理論教學過程中，設計跟隨理論教學同步進行。使傳統理論教學與課程設計教學“合二為一”，教師可用“案例教學”、“演示講授”、“項目引導”啟發學生思維，根據內容需要劃分授課單元，講授完一個知識單元，給學生設定1-2個涵蓋理論知識的設計項目，根據項目要求布置相應知識模塊的設計任務，學生可以通過分組討論、資料查閱、實驗室觀察、軟件動畫演示等，選出多個與設計項目相關的模塊內容，可以貫穿于全部理論課程，最后根據目標總體運動功能要求，將設計項目模塊進行匯總裝配，最后得出多個與目標相關的設計方案。再對各設計方案進行分析比較，優化出最終的確定方案。

實踐證明課程設計的選題和教學模式優化改革可以充分調動學生的積極性、主動性，從而培養學生的工程實踐能力，開拓創造性的思維模式。最終完成以應用型人才培養為目標的實踐教學環節優化改革。

3? 結語

“機械設計基礎”實踐教學的優化改革是一個系統工程，隨著該課程實踐教學優化改革的深入，對推動應用型本科教學改革，提高教學質量，具有深遠意義。我們及時轉變教育教學理念，緊密圍繞應用型本科人才培養目標，對“機械設計基礎”實踐教學環節進行嘗試性的優化改革，在師生的共同參與和努力下，實踐教學不斷改進和優化，取得了良好的教學效果。

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