新時代背景下機械設計教學的改進

王修業 趙勃興

◆摘? 要：文章分析了新技術與新工程的產生對機械設計的影響，并指出了我國機械設計教學存在的問題，提出了一些改進的方法。隨著科技的飛速發展，機械設計教學的與時俱進是被重點關注的問題，當前的教學模式應結合時代特點做出相應的改進，以滿足社會發展對新型人才的培養要求。

◆關鍵詞：機械設計;教學;改進

機械設計指對機械的工作原理、運動軌跡、力和能量傳遞方式等要素進行構思、分析以及計算，將機械的使用要求和性能要求轉化為具體的制造依據，從而使最終的機械成品可以實現預定的功能并且不發生失效。機械設計作為機械生產的第一步，同時也是機械工程的重要組成部分，它直接決定了機械的性能，是工科學生必須掌握的專業知識。機械設計課程則是高等院校工科專業學生學習此類知識的重要途徑，用于培養學生機械制造領域內的設計制造、科技開發、應用研究等能力。

1新的時代背景對機械設計的要求

在19世紀末，西方先進國家就已經在幾大力學，強度理論，應力分析方法等領域取得大量成果，并建立了以力學和制造為基礎的機械設計學科體系，之后新結構、新強度理論、新力學理論等成果為機械設計提供了的新的計算與分析方法，機器的性能顯著提升，西方工業文明也在那個時候取得飛速發展。到如今，摩擦學、有限元計算、可靠性分析等新方法使得機械設計更加迅猛的發展，特別是計算機的普及和應用，令設計的速度和質量大幅提升，反映了時代的特色。隨著科技飛速發展和智能化時代的到來，海洋工程、核工程、航空航天技術、先進制造技術、智能機器人等一系列高科技領域的新技術與新工程對機械設計提出了更高的要求，綜觀近幾年的國內有關機械設計的高水平論文，會發現機械設計與新材料、電子信息、環保等學科交叉，新興學科分支不斷涌現，高端機械制造研究和應用領域不斷擴展，這意味著機械設計也將迎來新一輪的發展。

2機械設計教學的現狀與不足

機械設計教學主要包括機械傳動的設計、聯接設計、通用零件設計等方面的內容，學習這些內容要求學生在機械制圖、機械原理、工程力學、工程材料、互換性與測量技術等基礎課程上有良好的基礎，不過基礎課程概念繁多，計算公式推導復雜，知識點關聯性難以把控，這就給教學帶來諸多不便。雖然部分高校在不斷提升教學質量，國內的機械設計專業在不斷革新，但目前機械設計的教學過程中仍存在以下問題：

2.1單向、單一的教學

機械設計課程中大部分內容涉及機構的動態和靜態分析過程，分析過程復雜繁瑣，對學生的邏輯思維、抽象思維以及耐心是個很大的考驗，而長期以來的教學方式是老師在有限時間內快速將這些理論知識單向地通過黑板和PPT演示傳達給學生，不容易形象的闡述清楚，學生在聽完課后會留下一些模糊的印象，如果不在課下花大量時間去思考分析，長期下來就會積攢越來越多的疑問，甚至喪失對機械設計的學習興趣。

2.2重理論而輕實踐

許多教學單位在機械設計教學過程中過于重視課本中的理論知識，導致學生學到的專業知識無法得到有效的實際運用，雖然課程有實踐教學環節安排，但由于課時少，內容多，教師或多或少會忽視對學生的實踐能力培養，不會過多考察實驗相關原理，而是直接進行演示操作，而這樣學生也只會照搬老師的做法，為了拿高分去記結論和答案，到最后，雖然能在課程考試中取得好的成績，但是在知識的實際運用和動手能力上有很大欠缺，學生的收獲也僅限于理論和圖紙。

2.3缺少創新能力的培養

現在一些驗證性實驗課題過多，設計性課題過少，這使得學生缺乏主觀能動性的發揮，況且某些設計性實驗課題已經沿用多年而沒有更新，其方法步驟、考核內容都已有了隨處可找標準答案，不少學生會忽略設計過程中的論證，分析和計算，只是去參考答案或者拷貝資料，這直接給創新能力的培養效果帶來負面的影響。而且一些課程設計的題目也過于陳舊，缺乏新意，不利于激發學生的創新性思維。雖然許多院校都舉辦了機械設計競賽之類的比賽，但最終參與到其中的學生卻是非常少數的，所以還是要從教學手段中入手找出問題并解決。

3機械設計教學的改進

3.1提高實踐教學質量

教學過程要加強實踐環節，多讓學生自己動手操作，堅決杜絕“走過場”形式的實驗教學，要讓學生在獲得成就感的同時能將理論知識運用到實際中。另外，也可以盡可能多的為學生提供實習機會，讓他們多了解實際生產狀況，對生產設備進行熟悉和了解。這對學生在工作崗位的適應能力培養有著非常重要的意義。

3.2重視創新能力的培養

設計性課程要注重課題的更新，豐富多變的課題才能讓學生收獲更多，提高創新能力，同時也可以有效檢驗教學質量。在教學中要避免過多的指導，鼓勵學生多翻閱資料，獨立思考，引導他們整理資料，分析數據，形成以學生為主體的創造性機械設計課程。教師在做到不輕易否定學生的想法，鼓勵學生開拓思路的同時，也要做到課堂教學創新，改變單一的教學方式，提升學習趣味性。

3.3重視學科交叉，加強基本能力的培養

機械設計技術的數字化、微納化，使得其數學、物理等基礎學科以及計算機學科的支撐越來越重要，所以在教學過程中要多穿插基礎學科的知識，還要將先進的計算機輔助技術引入到課程當中，努力做到機械設計教學的與時俱進。

4結語

當下的機械設計教學要結合時代特點，并立足于當前科技發展對工程技術人才的培養需求，做出合適的改動和升級，就能做好與時俱進的準備，實現學科進步，更重要的是能為社會發展做出長足的貢獻。

參考文獻

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基金項目：本文是南京理工大學2020年“本科教學改革與建設工程”項目一流課程建設（JY1.2.2）研究成果。