机械设计基础知识点范文

导语：如何才能写好一篇机械设计基础知识点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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论文关键词：机电设备，管理模式，协调机制

 

0 引言

地铁设备安装管理包含机电设备、系统控制、车辆设备三大类。具体来讲，机电设备分为机电安装（风、水、电）专业，包括车站、区间、车辆场段、控制中心内环控、消防排烟系统；车站、区间、车辆场段，给排水系统、气体灭火、照明、动力低压系统；车站电梯、屏蔽门系统。以及供电系统专业，包括110KV主变、车站、车辆场段，牵引混合变电所、电力控制、接触网、牵引供电系统、35KV区间电缆工程。系统控制分为综合控制系统通信、信号系统、自动售检票系统。车辆设备分为车辆及车辆配套系统和车辆段车辆维护设备。

设备安装及装修是轨道交通工程建设的重点、难点之一，是工程建设的关键阶段，直接关系到地铁工程的质量和形象。设备安装阶段工期紧、任务重、难度大、环境复杂，系统性强，由于所处环境复杂，随时有可能面临突发问题，轨道交通建设单位的办事效率、决策速度、管理力度有必要达到最佳状态，因此建立有效的组织架构及协调机制至关重要，建立适合的组织架构和协调机制、管理模式是搞好安装及装修的关键所在。

1 设备安装阶段建设单位组织架构及协调机制实例

地铁建设是庞大的、复杂的系统工程，协调是灵魂，合作是保证。通过建立合适的组织架构及协调机制，协调工作是业主的首要职责和重要职能。加强业主与监理之间、监理与施工方之间、业主与施工方之间的协调。特事特办、急事急办。实行统一调度、统筹协调，共同解决施工过程中遇到的共性问题和滞后工程、难点工程、重点工程、复杂工程、起步工程的重点、难点问题。

轨道交通工程一般分为土建施工和设备安装两大部分，安装是建设工程的一部分。工程进展到安装、装修这个阶段交通论文，业主设备管理部门在职能上已经发生了变化，工作重心已经从设备采购演变到设备安装，变成了对设备安装工程管理为主的工作部门。此时如何成立有效地管理机构负责安装、装修等工作，就成为业主亟需解决的问题。而成立适合的组织架构对工程进展进行主持和安排也是全国地铁建设指挥部门普遍采取的办法。现介绍一些成熟的现场管理模式及协调机制。

1.1 以工程部为主体的模式

该安装装修管理模式为：以工程部为主体，抽调设备部、运营部等相关人员参加，行使安装、装修的管理、协调职能。在这一管理模式的主导下，在实施过程中，把安装、装修分成三个主题：

⑴ 车站设备即常规机电设备安装。以工程部为主，抽调设备部、运营部有关人员参加，依托项目部，各有关部门配合，公司总协调；

⑵ 系统设备安装。以设备部为主，工程部为辅，依托项目部，各有关部门配合，公司总协调；

⑶设备总联调。以运营部为主，设备部、工程部为辅，依托项目部，各部门协作，公司总协调。

该安装装修管理模式，体现了主题不同、主次不同、功能不同，责任主体亦相应做了变化和调整。

工程管理机构的设置，如图1所示。

图1 管理机构设置

其中，工程部车站设备安装组，负责整个风、水、电及其他常规机电设备安装，包括低压配电、照明、给水排水、环控、消防、装修等；工程部调度组，主要负责设备的运输、区间的占用、工期的安排、计划的协调管理。设备部负责系统设备安装部分，依托项目部，工程部配合，负责通信、信号、自控、高压供电等系统设备的安装。运营部（注：运营部为运营分公司的前身）负责总联调部分，组建与管理相适应的机构总负责，其他各相关部门配合。

1.2 以现场指挥部为主体的模式

该管理模式为设备安装现场指挥部对设备安装和车站装修进行全过程、全方位的组织领导，强化工程的质量控制、进度控制和投资控制。对施工中发生的问题有最终决定权。

现场指挥部管理机构的设置如图2所示期刊网。

图2 业主组织机构

现场指挥部办公室是现场指挥部委派的机电设备安装和装修工作的总调度，全面负责各项目管理部和监理、施工、设计、集成等单位的组织、协调、监督、检查和评定（考核）工作，全面落实现场指挥部提出的质量控制、进度控制和投资控制的总目标。

项目管理部是现场指挥部派驻现场的工程管理机构，在现场指挥部的领导下，在现场指挥部办公室的组织、协调、监督下行使业主对施工单位、监理单位的指导、组织、监督和管理权力，具体落实对项目单位工程、分部工程、分项工程的质量控制、进度控制和投资控制。

该协调机制的建立可以从三个层次上进行探讨，即决策层、执行层、信息层交通论文，外加一个无处不在的技术支持平台，以实现各协调管理机制的功能。

决策层主要建立决策机制，着重于制定项目目标和任务分解，处理工程项目内外部之间的有关事务。由工程项目的协调管理机构来负责工程项目的整体协调管理，如有关规则的制定、参与方的选择与淘汰、重大冲突与矛盾的消解等活动，其形式是定期或特定的协调管理会议，一般以合同、规章制度、参与方的责权利等方式明确下来，对所有成员具有强制性。

执行层主要包括合作机制、沟通机制、激励与约束机制，是工程项目协调管理最为关键的部分，也是最为复杂的部分，由项目协调管理委员会通过这些机制去执行具体的协调管理活动，如各参与方的实施进度协调、材料设备供应协调、合同的具体实施协调等。采用的形式可以多种多样，即可进行现场协调也可采用会议协调；即可由事务双方协调也可通过第三方进行协调。

信息层是前面两个层次予以实现的基础，为协调管理活动提供各种数据和信息支持，完成相关信息和资源的集成与优化调度，以更利于各种协调管理机制的贯彻实施，同时也可将协调管理机制产生的效果进行反馈，便于协调管理者判断机制是否适宜以及有无改进完善的之处。

技术支持层在协调管理的任何层次和任何协调管理机制中都发挥重大作用。因为工程项目协调管理决策是基于并行工程环境的分布式群体决策模式，由各参与方按某种方式组成决策群体，通过计算机协同工作环境、信息技术和网络技术提供支持、协调管理功能。由于这些技术支持的保障，工程项目可以实现各参与方之间、人员之间的一对一、一对多、多对一、多对多等多形态的协调管理方式。电话、传真、远程文件传输、网页浏览公告版、电子邮件、网络会议可分别实现这几种不同的功能，而且网络安全技术也为各参与方之间的协调管理提供了安全保障。

1.3 以总公司建设处为主体的模式

该管理模式的建设处是买方管理机构的职能部门，对所有建设合同具有管理权和决定权，其下达的各种指令，均为买方的最终指令，具有完全约束力。

设备工程的安装装修管理机构的设置如图3所示。

图3 安装装修管理机构

其中，地铁总公司起到统筹领导，统一部署的职责。由建设处主管，下面组建土建科、综合科、前期科、技术科、车站设备科、系统设备科五个科室。土建科主要负责土建施工、工程管理等工作。综合科主要负责财务管理、甲控材料管理等工作。前期科主要负责工程报批、前期征地拆迁、管理迁移、施工准备等工作。技术科主要负责设计院管理、图纸管理、技术管理等工作。车站设备科主要负责供电、通风、空调通风、AFC、FAS、EMCS、电扶梯、综合信息等工作。系统设备科主要负责车辆、信号、车辆段、安全门、PIS等工作。

2 关于地铁机电设备安装现场管理模式及协调机制的一些建议

机电设备安装阶段是城市轨道交通工程的关键阶段和节点，施工作业复杂，牵涉部门单位众多，施工协调难度非常大，建立一个科学、合理、高效，并符合地铁业主特点的现场协调架构和机制对于机电设备安装施工的顺利开展至关重要，并进而影响整个地铁工程的成败。而各地铁业主的组织架构不尽相同，由此而来的现场管理模式也略有差别，但我们仍可以从中找出一些共性，以供相关单位借鉴。

⑴ 按照相关城市已建线路的经验，在公司层面建立一个机电设备安装阶段现场协调组织还是非常有必要的交通论文，这样可以从公司（指挥部）的高度统一、有序、高效地指挥和协调纷繁复杂的现场安装工作。这一组织可以是在现有公司组织架构的基础上新设立的临时机构，也可以不设立临时机构，只是建立相应的协调机制来进行管理。但有一条是普遍适用的，那就是由公司（指挥部）层面的一个负责人来担任协调组织（机制）的总牵头人，统一领导和指挥机电设备安装施工，从而建立统一的指挥协调机制。

⑵ 在设备安装期，通过搭建沟通平台，建立实施多方协调的机制，确保运营人员全过程参与，熟悉掌握设备的结构和特性，在实现设备高质量、高速度移交的同时，建立并实施完善的生产运行及安全管理制度，达成从建设到运营的平稳过渡。

⑶ 通过实行指挥部现场办公、定期召开现场协调会等方式，搭建沟通平台，针对特定问题与有关人员联系，彼此交换意见，建立协调机制，减少中间环节，提高工作效率。

3 结论

鉴于地铁机电设备安装工程的复杂性、地铁业主情况的差异性，各地铁公司在安装阶段的管理模式和协调机制不尽相同。本文在总结各不同管理模式的基础上，探讨了业主在此阶段管理思路的共性与注意要点，以期为新建地铁单位提供参考。

参考文献

[1]张诚，赵峰,杨续斌.“建管结合、无缝交接”管理模式的探讨[J].中国三峡建设2004,(6):65-67.

[2]王育辉.公路建设项目业主的组织管理机制[J].广东交通职业技术学报, 2006(1).

[3]陈辉华，等.大型建设项日组织运行机制模型研究[J].项目管理技术，2008(3):13-17.

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关键词：工程教育认证；机械设计基础；轮机工程；工程案例；项目化教学

0前言

《机械设计基础》课程是我国高等院校机械类和近机械类工科专业开设的基础必修课程之一，也是浙江海洋大学轮机工程专业开设的一门重要专业基础课，本课程注重多学科基础理论和实践知识的综合运用[1][2]。近年来，国家对轮机工程专业人才培养提出了更高的要求[3]。而传统的“机械设计基础”课程的教学方式存在机械式灌输，课堂气氛沉闷，学生活跃性低，教学效果差等问题[4]。导致原有的教学模式已经无法满足现在国家和社会对轮机工程毕业生的需求。为了适应全球化的时代需要，培养工程技术人才的高等工程教育的学制与质量必须进行多方互认，即开展工程教育认证[5]。工程教育认证作为国际上公认的工程教育质量保证制度，是实现我国高等工程教育和工程师资格与国际互认的关键基础[6]。本文则基于工程教育认证的基本理念，通过修订教学大纲，增配教学资源，改进理论与实践教学方法，完善考核方式，建立闭环教学反馈系统等措施，完成了对《机械设计基础》课程的教学改革探索。可为相近的工程类专业工程教育认证提供一定的经验，促进我国高级应用型工程人才的培养。

1工程教育认证背景下《机械设计基础》课程教学要求和目标

《机械设计基础课程》是连接轮机工程基础课和专业课之间的桥梁，涵盖多学科理论、知识点散而杂、理论性强，要求理论与实践的综合运用。工程教育认证对本课程的理论和实验教学都提出了新的更高的要求[7]。理论教学应一改传统的满堂灌、机械式教学，运用灵活、新颖的方式，理论教学的内容包括：一是“机构的组成和机械设计概论”等机构和机械设计的共性基础知识；二是连杆、凸轮、轮系等“常用机构”的工作原理、应用和运动设计方法；三是带传动、链传动、齿轮和蜗杆传动等“机械传动”的工作原理、标准规范和设计计算方法；四是轴承、轴、联轴器、离合器和制动器等“轴系零部件”的工作原理、组合设计和选用计算方法；五是常用机械静联接和弹性联接的工作原理、标准规范和计算方法[8]。实验教学应改变以往单一性验证实验的机械套路，在实验的安排上，将原本的单一知识点验证性实验改为三级阶梯式实验教学。分别为要求学生掌握实验基本方法的第一级基础实验；强化学生动手操作能力和解决工程实际问题，融入项目化教学并要求理论与实践结合的第二级核心实验；要求学生独立设计并完成的第三级突破创新型实验，通过三级实验教学的递进式培养，逐步实现机械设计基础实验由理论知识点到工程运用实践的过渡[9]。该课程的教学目标是让学生掌握对机械结构原理的认知，培养学生良好的操作动手能力、灵活的创新思维以及分析、解决实际工程问题的能力。为培养出能够从事轮机系统的设计、制造、监修与监造、设备维护和管理等工作的综合性应用型工程技术人才打下良好的专业基础[10]。

2《机械设计基础》课程存在的问题

2.1大纲制定不合理

原本的教学大纲对课堂理论教学和实验、实践教学的课程量规划不合理。理论教学时长占比过大，达到了90%，导致实验和实践教学的学时被大量挤压。《机械设计基础》这门课程的目标是让学生在熟练地掌握常用机构和零件知识的同时，具备良好的实践操作能力和解决实际工程问题的能力。实验和实践环节的课时过少，直接导致无法有效的锻炼学生的实践操作能力。原有的考核方式为学期末笔试占总成绩的60%，平时分占总成绩的40%（20%的课堂出勤、20%的实验报告组成），存在无法准确评价学生的实际成绩，不能通过考核反向刺激学生主动学习以达到教学目标等问题[11]。多数学生通过期末短时间的突击便可以达到较高的最终考试成绩，成绩的水分过高，不能准确地对学生的实际成绩进行评价。而课堂教学的平时成绩仅将课堂出勤率作为评定标准，无法驱动学生主动学习，实验成绩占比过少，则无法改善学生对实验课的轻视现状。

2.2理论教学枯燥无味

目前教室理论知识教学仍然采用黑板板书加多媒体课件的教学方式[12]。这种传统的教学方式，有其优点，但缺点更甚。首先，这种教学方式对老师的教学水平要求极高，大多数老师都无法将课堂气氛调动起来，只是按部就班地机械式灌输，导致学生大都提不起学习兴趣。其次，多媒体课件内容没有及时更新，且重要的机构和零件的内容没有做到图文并茂，通俗易懂。

2.3实验教学与理论知识脱节

实验教学一向都是教学效果较不理想的环节。一方面，通常实验教学和课堂教学分别是由两个老师负责，实验课老师往往应付了事，对学生的实验学习效果要求不高，且二者之间没有做到无缝对接。另一方面，实验教学依旧采用传统的单一性验证实验，还未形成系统规范的实验教学体系，实验对学生能力的锻炼与实际工程需求不符[13]。这就导致实验环节和理论教学脱节，无法有效训练学生的创新思维和动手能力，学生不能在实践中主动学习理论，做到理论和实践相结合。大多数学生随大流做完实验，却并不知道做的实验是在证明什么或有什么实质性意义。

2.4教学资源匮乏

教学资源紧缺不光是浙江海洋大学面临的问题，也是众多高校面临的共同窘境。《机械设计基础》教材章节中，包含众多的典型机构和重要零件。这需要学生有较强的立体空间思维能力和想象力，而能够轻松理解这些机构和零件的立体形状和运动状态的学生少之又少。课堂教学缺少可用的立体教学素材，比如典型的机构和零件三维模型。学生无法形成一个直观的感受，理解不了书本的内容，也自然丧失了学习兴趣。实验教学中仪器设备资源的短缺问题更加明显。实验仪器和设备一方面数量严重不足，另一方面仪器和设备老旧，部分零件丢失。导致实验课时，一部分学生在做，一部分学生在旁边看，另一部分学生则完全脱离了实验课堂。

2.5师资力量不足

学校缺少可以同时担任理论和实践教学的双向老师，理论课老师缺乏实践经验，而实验课老师理论知识又储备不足。导致理论教学与实践教学之间没有相互衔接、相互促进，理论无法指导实践，实践也不能反作用于理论。

3《机械设计基础》课程教改探索

3.1教学大纲的修订

第一，针对学时占比不合理的问题，对大纲中的课堂理论教学时长和实验教学时长进行了调整。实验教学学时由原来的10%增加到25%，其中包括5%的校外企业参观实践时长。第二，根据轮机工程专业人才培养目标和行业要求，对《机械设计基础》课程的五大部分内容以及各章节的教学时长进行适当的增加和删减。突出课程的重点内容，让学生掌握得更牢靠，缩减不必要的课程内容，以减小学生不必要的学习压力，提高整体的学习效率。最后，考虑到原有的考核方式无法准确地体现学生的实际成绩，对考核方式进行了修改和完善。其中，期末闭卷笔试占40%，课堂成绩（课堂出勤与问答情况15%，工程案例报告15%）占30%，实验、实践成绩（实验成绩占25%，校外参观实践占5%）占30%。

3.2理论与实践教学方式改革

针对课本和多媒体课件内容陈旧，与当今实际工程问题和科技前沿相距较远的问题。在课堂教学中引入当前行业相关的前沿科技成果，以多媒体课件展现给学生，拓展学生的专业视野，将课本知识与前沿科技接轨。同时及时更新多媒体课件，在重要的机构和零件的章节，加入直观的实物、动画视频和三维模型，帮助学生理解机构的工作原理和运动状态。《机械设计基础》课程知识点具有范围广、数量多、内容杂、原理难的特点，相邻章节的内容相差很大，学生很难将前后章节的知识点联系到一起。而在课堂理论教学中融入工程案例，则可以较为有效改善这个问题[14]。例如汽车的自动变速箱，由行星齿轮机构、轴系等组成[15]。它将齿轮、轴系的传动、摩擦与等知识点综合于一体，学生在学习案例的过程中，自然将各部分的知识点融合到一起，以变速箱为载体加强对知识点的理解。对每一个工程案例都设置相应的学习任务，并要求学生撰写案例报告。融入工程案例既可以让学生见识到实际工程中基础零部件的应用，又能拓宽学生视野，提高学生的实际应用与工程创新能力。建立三级阶梯式实验教学。第一级是基础，锻炼学生基本的实验操作，要求学生掌握实验原理一般性方法。第二级是核心，要求学生能拓展书本的理论，独立完成实验操作，锻炼学生的实践操作能力，做到实践与理论结合，理论指导实践，在实践中学习理论。为了达到第二级的教学目的，在这一级中融入项目化教学，以学生为主体，从计划、实施到总结都由学生独立完成，老师作为项目的引导者和指导者[16]。例如：设立内燃机的拆装和性能分析项目，将项目分为齿轮机构、凸轮机构、曲柄滑块机构三个部分，并在每个部分设置几点相应的工作学习任务。因为一个项目涵盖的课程内容不够全面，可在全班设立不同的项目，将学生分组完成不同的项目，最后在课堂上一起交流汇报。第三级是突破，要求同学能够自己独立地设计并完成实验，强化学生的创新设计能力。三级阶梯式实验教学从基础到核心到突破，层层递进，以达到锻炼学生实践动手和解决实际工程问题的能力。

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关键词：教育教学环节 能力达成 评价方法

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）01（a）-0137-02

重庆大学机械工程学院针对工业工程、冶金工程、建筑环境与设备工程、工程力学等专业的非机械类本科生开设的机械设计基础课程，是学校通识教育课程中的一门重要的技术基础课程。该课程主要介绍常用机构和通用机械零部件的基本知识和基本设计方法，培养学生初步具有简单机械传动装置设计能力。在教学内容方面着重传授基本知识、基本理论、基本方法，在培养实践能力方面着重创新构思和设计技能的基本训练。为了不断提高该课程的教学质量，近年来在教育教学环节设计和能力达成的形成性评价方法上进行了一些探索。

1 明确课程培养要求

为了明确课程教学目的，首先根据国家、社会、时代对人才在知识、能力、素质三方面的要求[1]，结合课程面向的非机类专业的工程特点，提出了本门课程的培养要求，如表1所示。该课程作为非机类专业学生的技术基础课程，课程教学应注重基础知识的掌握、能力的训练及创新精神的培养。

2 课堂教学环节设计

相对机械类的机械设计基础课程而已，该课程内容略简，学时略少，在课堂教育教学环节方面，按照学生为主体、课内和课外相结合、能力训练为主导的原则来进行设计。除了传统的课堂讲授以外，主要的教育教学环节有：

（1）引导式提问环节。

在课程教学过程中，在给出知识点之前，教师通过设置问题背景，以提问的方式引出知识点，激发学生兴趣进行主动思考[2]。例如，“大齿轮和小齿轮的宽度是不是应该相等？”“自行车链条的链节数应该是奇数还是偶数？”给学生搜寻自己相关的知识结构、做出判断的时间，在听取学生回答后，再步步引导分析，得出正确结论。这种方式有助于引导学生思考，加强对知识点的理解和记忆。

（2）逻辑归纳环节。

在课程教学中，教师运用类比法、对比法、分类法、列表法、流程图法等，把教材上大段铺叙的文字、原理推导或分散的结论等演变成清晰直观的图、表等形式，帮助学生对问题形成更加直观的认识和透彻的理解，同时有利于学生的逻辑思维、归纳思维和演绎思维能力的培养。在课程全部结束前进行一次课程总结，由教师和学生共同完成，通过回顾和梳理，帮助学生从更宏观的角度对课程的整体构架和各章内容要点形成全面、深刻的认识。

（3）自学与讲授结合环节。

安排部分课程内容以自学与讲授相结合的形式进行教学。例如，“计算平面机构自由度的注意事项”“轴上零件的固定”等章节，先要求学生自学并归纳知识点，再由老师串讲知识点，学生对照进行更正或补充，然后教师结合例题或关键问题讨论考察学生对知识的掌握情况，启发学生思考和分析，最后由老师总结。通过学生自学可以培养学生独立学习、总结提炼、发现问题和分析判断的能力；通过教师讲授可以完善和补充教学内容，引导学生思考，结合实例或讨论强化知识点的掌握，从而确保教学效果。

（4）专题训练环节。

根据课程内容布置专题训练作业。例如，凸轮廓线的设计和绘制，螺纹连接的选择、强度计算和绘图等等。这一环节的目的是通过动脑和动手强化学生对知识要点的理解，利于学生更好的掌握机械设计的基本过程和方法。

（5）知识拓展环节。

针对课程涉及的教学内容，安排1～2次非命题作业，引导学生进行知识拓展。例如，在“概论”章节，结合机械类型、发展等的介绍，要求学生结合自己专业自选一类机械设备（例如交通工具、通风设备、冶金设备）查阅其发展历史、现状及趋势，形成综述报告。又如，在“铰链四杆机构”章节，要求学生在自己专业相关的机械设备中找到三类铰链四杆机构的应用实例，给出机构实物图片和机构简图，并叙述其基本工作原理。学生通过文献检索和资料阅读分析进行知识拓展，提高探索兴趣，训练综述能力。该环节可由学生单独完成，也可分组完成。

3 能力达成的形成性评价方法探索

为了考察课程各个课堂教学环节对学生达到课程培养要求的效果，将二者对应起来设计了课堂教学环节效果评价表，对能力的形成性评价方法进行了探索[3]。表中每个单项的评分为0～3分（对应效果为：无，弱，一般，好）。通过初步调查并对评价结果进行统计，得出单项的平均分及各行各列的总分平均分（取整数）如表2所示。

初步调查结果显示，目前设置的课堂教学环节，对应前四项课程培养要求的效果评价较好，在创新能力培养方面较弱，有待加强。逻辑归纳环节虽然总分较低，但在基础理论教学方面的效果较好，可以继续完善。该评价方法基本反映了教学环节与能力达成的因果关系，但要通过该评价方法来研究教育教学环节与能力培养的基本规律，还需进一步细化和完善。

4 结论

针对非机械类本科生的机械设计基础课程进行了改革探索，从知识、能力、素质三方面明确了本门课程的培养要求，再针对课程要求设置引导式提问、逻辑归纳、自学与讲授结合、专题训练、知识拓展等课堂教学环节，再采用教学环节与课程要求对应的评价方法进行能力达成的形成性评价。初步研究表明，上述教学环节中对创新能力的培养不足，有待进一步改革；能力达成的评价方法基本反映了教学环节与能力达成的因果关系，还需进一步细化和完善以便为教育教学环节与能力培养的基本规律研究打下基础。

参考文献

[1] 李良军，严兴春，易树平，等.工程教育专业认证背景下本科毕业生基本要求分析与衡量―― 以欧美国家的本科毕业生基本要求为鉴[J].高等建筑教育，2013，22（4）：27-33.

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关键词：CDIO理念；应用型人才；机械设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）02-0170-02

CDIO工程教育模式是2000年10月以来，由美国麻省理工学院和瑞典皇家理工学院等四所大学组成的工程教育改革研究团队提出，CDIO（Conceivingnesis―Designing―Implementing―Operation）即构思―设计―实现―运行的工程教育理念和以能力培养为目标的CDIO一体化理念。CDIO程教育模式以产品从研发到运行的整个周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习。目前国内，汕头大学康全礼等人提出了CDIO课程计划，鼓励多学科综合、创造性和创业精神培养，让学生通过自评、互评改变对学习和生活的态度并逐步形成相应的工作技能；浙江工业大学李红霞等人基于CDIO工程教育大纲提出了理论力学教学改革，强调了基础教育应与工程教育相结合，培养工科大学生自主创新、沟通、协调及团队合作能力，充分调动了学生学习的积极性与主动性，培养学生分析问题、解决问题的能力，取得了良好效果。CDIO工程教育理念中国化的实践将成为培养创新应用型人才的有效途径[1]。西安工业大学北方信息工程学院人才培养目标是培养具有创新精神和实践能力、特色鲜明、能够适应市场竞争的本科应用型高级专门人才。结合学院人才培养目标，基于CDIO工程教育理念，就机制专业的主要专业基础课机械设计课程，通过研究课程与学生的特点，探讨行之有效的教学方法，不断提高教学质量，培养学生分析、解决工程问题的能力与勇于创新的精神。

一、机械设计课程的特点

机械设计是机械设计制造及其自动化专业的一门重要专业基础课之一，它的地位与重要性不言而喻。该课程具有综合性、理论性与实践性很强的特点。机械设计课程本身所包含的内容比较多，综合性强，体现在要具备先修多门课程：材料力学、理论力学、机械制图、机械原理等，全面学习前期相关的基础知识，才能顺利过渡到该课程；其理论性很强，相关原理的学习及重要公式的推导对大多数学生来说有一定难度，课程所涉及的知识面范围较广，各章节之间看似无必然的联系等等；实践性体现在通过该课程的系统学习之后，要求学生具有设计通用零、部件和简单机器的能力，通过为期两周的课程程设计进一步强化与检验所学的理论知识，最终为后续专业课的学习及专业产品和机器的设计打下坚实的基础。

二、机械设计教学现状与问题

北信学院作为独立学院，大多数专业在师资与实验配备方面都依赖其母体学校，教学大纲、教材的选取等沿用母体学校的，大纲的要求过高与北信学生特点存在着不适应的地方，影响学生学习的积极性；在实际的教学过程中，教学环节中缺乏实践内容，课程的安排往往忽略各课程的衔接关系，课程与实践教学环节的教学条件有待于改善，具体主要有如下方面：

1.课程之间缺乏系统的衔接，教学大纲要求过高。先修课程的学习情况会直接影响机械设计的学习效果，由于好多课程一味压缩课时，上课内容只能删减，课程的开设、内容的安排缺乏系统地考虑，使得前后课程关系、衔接上出现脱节现象。学生在学习后一门课的时候，往往出现前面有些知识点不清楚；有时前后课程有重复的内容，易造成时间的浪费。教学大纲是实施教育思想与教学计划的基本保证，由于所用的教学大纲大多沿用母体学校教学大纲，要求相对较高，而我院学生整体基础相对薄弱，过高的要求起不到实质性作用，很难提高学生的学习兴趣，只能成为摆设；大纲版本相对比较旧，教材在不断更新，新的知识点在不断增加，旧大纲体现出跟不上发展的需要。

2.教学环节中实践内容的不足。学院实验室还在规划与建设中，缺少课程必备的教学器材，给教学带来很大的挑战，当给学生讲通用零部件的结构、组成时，只能用PPT图片或画简图的形式讲解，由于没有必备的零部件模型，学生没有亲自动手去拆装过，理解起来就相对困难。例如，学生在做课程设计时，对减速器的设计就显得很抽象、困难，没有动手装拆过减速器，只见过图片，有些地方的结构无法设计出来，有的同学即便画出图来，也讲不出设计的原理，更谈不上创新。

3.课程与工程实践培训未很好对接。学院在加强学生工程实践能力培训上做了许多工作，不仅要求教师要参加工程实践培训，作为职称评审、教师考核依据，学生必须参加一定时间工程实践，以获得必需的学分。但一些技术含量高的高新企业、研究所很难接收学生真正参与它们单位实践，大多数学生往往参加的是与专业不太一致的简单重复劳动，对课程的学习作用不大；生产实习时间有限，往往是参观学习，又排在机械设计课程结束后，对该课程学习与课程设计无任何影响。

由于各方面的原因，加上独立学院学生的基础知识整体薄弱、自觉性相对较差，对于机械设计这门综合性、理论性相对较强的课来说，显得相对困难，在学习方面的积极性不高、兴趣不浓厚，最终导致理论知识不扎实，实际动手操作能力难提高。

三、机械设计教学的探讨与建议

目前各个学校、学科都在强调实践环节、工程教育背景，但硬件设施不足与投入的力度不够，工作是做了，口号是喊了，仍然没有实质性的效果。实践的基础是理论知识的完备，必须在抓好理论教学的基础上，加强教师、学生的工程实践能力培训。由于机械设计本身的特点，充分利用我院有限的教学资源，基于工程CDIO教育理念，教学过程中注重学生工程实践能力与创新精神培养，对机械设计理论教学与实践教学环节，提出如下改革的思路与建议：

1.修订教学大纲，灵活调整教学内容。以课程群的形式，充分考虑各课程之间相互关系与衔接情况，对原来的教学大纲进行系统修订。结合学生的情况与学院培养目标，对相关课程的章节内容、学生的要求及考核评价形式做了详细明确的说明，对某些原理、公式要求以“会用”为尺度，对其证明与推导过程不过分追求，重点突出学生灵活应用知识分析、解决问题的能力培养。目前教材琳琅满目，必须根据大纲要求与学生的特点来挑选适合学生的优秀教材，使教材成为教师授课与学生课后学习的主要参考书之一。

2.加强教师、学生工程背景培训。由于目前我们的专职教师队伍以青年教师为主，缺乏工程实践经验，因此加强工程实践培训显得尤为重要。青年教师利用工作之余进行与专业相同或相近的工程背景培训，积累自己在工程实际中接触的问题来充实理论教学环节，通过实际案例分析，将课堂理论与实践有机结合，使课堂气氛更加活跃，充分调动学生学习的积极性与主动性。积极开展与学校周边企业的合作培训，给学生提供方便、多样化的工程培训机会，学生可根据自己的专业及兴趣选择，也可以自行联系合适的单位进行工程培训，将所学的理论运用于工程实践中，再通过实践使得对某些原理与理论理解更加深刻。

3.充分发挥多媒体教学的优势。学院实验室在规划与筹建中，随着逐步分期分批建设，为机械设计课程购置必备的零部件模型与实验设备仪器，将为教学顺利开展与提高学生的实际动手能力提供有力保障。教与学的互动是实现有效教学的关键。目前，充分利用多媒体进行引导与互动，在讲到传动装置与轴系零部件时装时，播放相关视频、动画取得良好的效果。

4.发挥好课程设计的作用。机械设计课程设计作为实践课程，要求学生在老师的指导下在两周的时间里独立完成，工作量相对较大。机械原理中学的连杆机构和凸轮机构学生无法应用，致使机械原理与机械设计课程内容脱节，这两门课程的课程设计分别为机器方案设计和减速器设计，致使两个课程设计脱节。如何起到预期效果，值得不断地研究、探索。为了避免传统的题目减速器在网上资料应有尽有，学生抄袭不利于培养学生创新能力的培养，把题目设计成包含有减速器的传动装置设计，在结构与装置的选择上，使得设计更加灵活，给学生一定的设计空间，鼓励他们大胆创新，充分利用机械原理中所学的机构，使课程之间自然衔接起来。实施过程中采用以组为单位，共同讨论设计方案，在总体方案一致的条件下，每个同学的部分设计参数有所不同，来加强学生团队合作精神与创新能力的培养。

今后可将课程设计题目与工程实践相结合，教师可通过工程拓宽题目内容，改变传统设计题目比较单一的现状；学生可根据自己的参加实践的情况提出感兴趣的设计题目，鼓励大胆创新，从而真正实现理论与实践的结合，使学生走出学校之前得到充分锻炼。

基于CDIO工程一体化理念，通过对机械设计课程教学中存在的问题与课程本身特点，并结合北信学院人才培养目标的要求，进行初步研究和探讨，对教学大纲的修订、工程实践培训、课程设计等提出了一些建议，旨在通过改革，提高教育教学质量，培养学生分析、解决工程问题的能力与勇于创新的精神，为后续专业课的学习、毕业设计及今后从事相关工作打下坚实的基础。

参考文献：

[1]康全礼，陆小华，熊光晶.CDIO大纲与工程创新型人才培养[J].高等教育研究学报，2008，31（4）.

[2]李红霞，张淑佳，李乐胡等.基于CDIO工程教育大纲的理论力学教学改革[J].神州，2011，（5）.

[3]钱静，陈安军.CDIO理念下的包装工程专业实践教学初探与思考[J].西南师范大学学报：自然科科学版，2012，37（1）.

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关键词 机械设计；课堂教学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2013）33-0104-02

机械设计是机械类各专业的主干课程之一，是学生今后从事各项技术工作的重要基础，也是培养学生机械创新能力的核心课程。通过本课程的学习，学生应该具备运用本课程的基本理论与基本设计方法，独立完成简单传动装置和简单机械的设计能力。因此，为了增强这门课的教学效果，改变以往的课堂教学模式，对本门课程内容进行分析和重构，提出一些课堂教学改革的做法。

1 教学过程设计

机械设计课程主要研究常用、通用机械零部件的设计，但每类零部件都是相对独立的，前后章节联系不大，比如第5章是螺纹连接，第6章是键、花键、无键连接和销连接，第7章是铆接、焊接等，知识内容各不相同且不衔接，学生开始学习此门课时会感到零碎，而难以入门。

通过研究本门课每章节的内容特点，发现基本上每个零部件的学习过程都会研究该零件的主要失效形式，并对零件进行受力分析和强度计算，以及确定出零件的关键尺寸或选择出零件尺寸。 因此，为了让学生有效地掌握所学的内容和理论知识，在教学设计时，笔者以“失效形式——受力分析——强度计算——结构设计”作为贯穿整个教学过程的主线，突出重点，使学生对所学内容心中有数。无论学习哪种零部件的设计，若以此主线为纲，就便于入门、便于掌握。

2 多样化教学方法的应用

机械设计内容比较繁杂，信息分散，计算公式比较多，特别是对一些重要概念、理论，仅用PPT和黑板结合方式进行讲解，学生会觉得枯燥，注意力不易集中，导致对理论不理解。而且由于学生不是来自于工业生产第一线，没有一定的工业技术背景，对零件的结构、材料、强度要求等方面缺乏感性认识。

因此在讲解过程中适当加入演示法，使理论与实际联系起来。比如：在讲解螺栓强度计算时，结合螺栓事故现场的视频，可吸引学生的注意力，提高学习兴趣，使学生意识到螺栓强度计算的重要性；在讲疲劳破坏时，引入1998年德国列车事故的视频，直观地加深学生对循环应力作用下零件会出现疲劳断裂这种失效形式的理解，由感性认识上升为理论知识，对该知识点的印象深刻；在讲解带传动的打滑时，通过Flash演示打滑的特性，增加学生的感性认识。通过这些教学手段，使深奥的理论知识得到简化、直观，使学生获得最真切的感性和理性认识，能够比较牢固地掌握一些基本理论和概念。

3 课内任务学习

教师在课堂上以讲授为主，长时间满堂灌时，学生的注意力下降，思想不易集中，理解能力也随之降低。导致学生在学习新理论时，思维速度滞后于教师传递信息的速度，来不及仔细、深入思索，处于听不太懂、记不太清的被动状态。

因此，可以在课内以适当的时间，由教师主讲变为与学生互动的方式，使学生对接受的信息进行一次由浅入深的再加工，对错过的信息进行重新认识，这样更有利于优化教学效果。比如在讲授完相关知识点后，可利用适当的课堂时间与学生进行互动，如通过“螺纹联接的类型和应用”任务，使学生具备常用螺纹连接的选用能力；通过“轴的应用与结构设计”任务，使学生具备轴结构设计和轴与轴上零件装配的能力；通过“齿轮的参数与尺寸计算”任务，使学生具备认识齿轮各部分和进行齿轮结构尺寸计算的能力；等等。通过这些课内小任务，可将每次课的教学内容重点和难点突显出来，使学生更容易把握所学知识的核心内容，目标明确，达到可以看得见的学习效果。

4 小组项目教学法

该教学方法的学习模式是由教师确立项目内容，全班分为多个学习小组，共同完成此任务。比如，本门课大部分内容讲解完后，教师可布置多个设计项目，如进行X-Y送料装置结构设计等小型的设计任务，学生自行分成4～5人的小组，每小组根据任务要求，对项目进行分析并确定出设计方案。然后，对设计进行介绍和原理说明，并由其他小组对设计进行讨论和分析，确定其设计的可靠性和可行性。因此，小组项目教学法具有实用性和综合性，可将以前学习的内容，即各类零部件的应用场所、设计、使用要求等进行融合，对本门课的离散性、零碎性的特点进行弥补，使学生能充分体会机械设计的乐趣，了解机械设计过程。

在小组项目教学过程中采取启发式教学，学生是主体，教师以指导为辅，起到把握项目大方向和启发学生的创新性思维的作用，在教师的指导下，学生具体完成机械结构方案的设计、零件类型选择、结构设计等。通过项目设计的完成，可充分调动学生的自主性和合作性，为后期的机械设计课程设计及毕业设计打下基础。

5 结论

采用上述的教学方法和教学形式，针对本门课对两届本科生进行了课堂教学模式改革，得到以下收获。

1）本课程内容比较繁杂，知识点分散，在学生开始学这门课时，先梳理好学习本门课程的主线。在讲解不同章节时，学生根据此主线学习不同的知识内容，觉得比较容易入门，对本课程的学习内容更加明确，而且也不易被本门课信息分散的特点所干扰。

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在教学机械设计基础时，要了解所任教班级学生的兴趣爱好、性格差异及认知水平等情况，进行针对性教学。老师在教学过程中，应该深入了解学生，对学生的接受能力做到心里有数，搜集和组织机械设计基础课程中的重点与难点，把需要完成的知识点分解成基础性知识与提高性知识，运用一定的教学方法将基础性知识传授给全部学生，在此基础上，将提高性知识传授给中等以上水平的学生。

二、因需施教，优化教学内容

技工教育需要传授理论性知识，更重要的是要教会学生职业技能以及提高学生的动手实践能力。技工教育中的理论教学应以够用和必需为前提，将更多时间留给学生校内与校外实习。为此，机械设计基础课程应该根据学生的认知水平选择教学内容，对于理论性强以及实践中较少利用的内容，如静平衡、变位齿轮等知识删去不讲；对于以前学过的内容少讲；对于实践常用的知识，如带传动设计、螺纹链接、齿轮设计、轴的结构设计、轴承拆装等内容应该多讲与精讲。总之，技工教学中要以应用为目标，够用为度，以概念与应用为重点组织教学。

三、区别对待，分层教学

新学期开始，学生对新学年的激情比较高，上课比较认真。但由于学生基础知识以及接受能力的不同，在开学后3周左右学习的层次性就会表现出来，这时还用“一刀切”的教学法，就会出现有些学生吃不饱、有些学生吃不好的情况。为此，在机械设计基础课程教学中应该使用“分合相接”法：“合”指的是集中讲授与归纳，“分”指的是分类指导与练习。其中，集体讲授面向全班同学，分类指导面向学习有困难的学生或者学习一般的学生，集中归纳起着点睛作用，使学习有困难以及成绩一般的学生加强理解，分类练习指的是根据学生学习不同层次安排识记、理解、简单应用与综合应用四个层次的课外练习，让不同层次的学生都能有适合自己难易程度的练习可做，这些练习可尽量选择实践性强的题目，以培养学生解决实际问题的能力，通过练习真正使学生学以致用。

四、采用多种教学方法，加深学生的理解

采用多种教学方法，提高教学效果。机械设计基础课程中设备种类比较多、结构比较复杂，比如四杆机构以及齿轮等，仅仅依靠老师口述，学生很难理解教学内容，采用多媒体课件，特别是三维动画，能轻松地解决这个问题，从而提高学生学习的积极性，提高教学效果。

五、理论和实践相结合，提高感性认识

机械设计基础课程与机械工业生产实践密切相关，因此在教学中应该注重理论与实践相结合，以提高感性认识。学院学生除了在机电机械专业实验室内进行动手实践操作外，还可到学院内的实习工厂进行实习，从而使学生真正领悟到“学中做”和“做中学”的真正内涵。比如，为了完成“曲柄摇杆机构”和“急回特性”原理的教学，可以组织学生到实习工厂内观看牛头刨床机构的运行情况，从而加深对“曲柄摇杆机构”运行原理的认识，在观看牛头刨床机构的运动过程中，可以看到加工过程中存在进刀慢、退刀快的情况，就能很容易理解“急回特性”原理。

六、制定合理的评价体系，激发学生学习积极性

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[关键词]机械设计基础 行为导向法 教学改革

[中图分类号]G [文献标识码]A

[文章编号]0450-9889（2013）02C-0055-02

一、机械设计基础课程教学现状

机械设计基础是机械类、机电类、近机类专业必修的一门技术基础课，它研究的是机械设计中的共性问题，是机械设计工程的技术基础，应用广泛。其在课程设置中起着承前启后的作用，综合性强，密切联系生产实际，既要为学习后续专业课服务，又可直接用于生产实际；既有较强的理论性，又有一定的实践性。在培养机类工程技术人才的过程中，学生通过学习该课程，增强机械理论基础，提高对机械技术工作的认知水平，培养创新能力，为后续的专业学习和今后从事设计技改工作打下基础。

对于本课程，教师难教，学生难学。它的难教在于：要求教师熟练运用基础课知识，因材施教，把相对枯燥的知识转化成学生想学、乐学的形式，而且要理论联系实际地进行教学。它的难学在于：集许多基础学科的知识于一体，但高职生的基础普遍不好，学起来更加吃力，而且课程重点不突出，各章节内容之间相对独立，相互之间联系少，各有特点。

学生普遍反映这门课“比较难”“当时听得懂，过后就忘了”。如何在课堂上讲学生听得懂、学得会的知识，如何在课后巩固学习成果，让学生能懂、会做、有想法，是我们要解决的问题。

二、机械设计基础课程改革的必要性

由于机械设计基础在课程体系中具有不可替代的地位，因此在各类规划教材中都可以看到它。但这些教材普遍是对本科教材进行删减，降低难度，各章节不系统连贯的问题还是没有得到根本的解决。机械设计的程序，实际上是对机械设计基础所研究内容的系统应用过程。教师要把设计思路和程序贯穿于教学的始终，让同学们知道如何解决在设计过程中遇到的问题，学了能解决什么问题，为什么学；在学习过程中，从易到难，将知识点分解成一个个小任务，并且引导学生进行设计的实践，从无到有，每一步都是师生共同探究的过程。要大大提高学生的参与热情，教师就要对教材进行改革，每一个章节就是一个课题，是一个系统工程，解决一个机构设计问题，让学生带着问题、带着任务去学习。

三、机械设计基础课程教学改革的探索

生产实际中的创新和技改，是对机械设计的基本理论的实践。而创新是企业生存和发展的基本要素之一。机械基础知识和设计的基本思路给了学生创新和技改的基本思路和方法。而机械设计的程序，是对机械设计基础所研究内容的系统应用过程。这些方面都要求学生积极实践和思考，并且是一个系统的过程。行为导向教学法可以很好地应用到机械设计基础课程教学中。

我们从社会需求出发，坚持以就业为导向，以能力为本位的指导思想，以机械设计基础课程的教学模式为研究对象，借助项目教学法、案例教学法等教学方法，系统地研究分析了行为导向教学模式对机械设计基础课程教学质量及提高学生职业能力的影响，编写一套基于项目教学法的机械设计基础课程实训教学内容，制定一套行之有效的以行为导向教学为基础的机械设计基础课程教学模式。不仅使学生充分掌握机械设计基础，提高了机械设计能力和职业能力，同时培养了学生的自主意识、创新意识，促进学生的个性发展。

（一）教材内容及侧重点的选择

为了适应高职高专的普遍需要，市面上我们所能选用的教材内容比较广泛，也比较深奥。对于数学基础不好的学生来说，一些计算分析的内容很难学，严重打击了学习积极性，而计算公式推导对提高学生工程设计能力帮助并不大，完全可以删减，只强调运用。对滚动轴承的选择及组合设计、轴的设计及受力优化，齿轮的设计等在生产实际中应用较多的内容，则多花时间进行讲解和训练。我们在认真研究课程特点、整合课程内容、突出专业特点的基础上，大量加入学生实践的内容，建立和完善适合专业和生产一线需求的课程新体系。根据专业的要求重新设计课程体系，对已有的教材内容进行整合，增加实用性强的新知识，删减一些对生产实践用处不大的章节，使之符合学生的认知特点，有的放矢地教授学生在该学科中应该掌握的知识，特别强调“做中学、学中做”。紧紧抓住高职教育的特点，根据专业要求，对生产一线的内容进行整合，补充实例，重新编排所讲内容的顺序、详略，重新确定重点。

（二）教学模式的改革

教学模式改革的总体思路是：以设计为主线，以培养学生机械系统方案的创新设计能力为目标，建立课堂教学和实践教学相结合的教学模式。着眼于学生综合素质的培养，注重理论与实践、理论讲授与实验操作相结合。

1.课堂教学模式的改革

（1）虽然各章节内容相对独立，各机构相互之间结构特点联系少，看似重点不突出，但机器是由各个机构系统组成，这就是它们的联系。教师在吃透内容的前提下，选用相对简单又常用的机械，先在实训现场进行拆装分析，画好草图，再对该机器的各机构进行分解。采用步步推进的办法，进行系统性教学，环环相扣，既可以先从执行机构往后推演，一个个解决配套机构问题，也可以从原动机开始，层层推进，最后进行整合，相关的运动机构就都有了联系。在推演选择的过程中，特点、区别等问题就能得到关注，有利于学生对知识的理解和掌握。

（2）采用能激发学生的学习兴趣和主观能动性的教学手段，对课堂信息量进行调整，本着“能学会、够用、精练”的原则，以培养学生思维能力为出发点，不求多、不求全，一步一个脚印，扎扎实实推进。以学生为主体，采用行为导向法，以讨论课的方式进行参与式教学，按教学内容的特点应用启发式教学和任务驱动法等方式，以学生比较熟悉和关心的话题为内容，不需要标准答案，让学生在课堂上充分发表自己的观点和见解。

课程的重点是设计，设计章节教学过程可采用任务驱动法。包括五个步骤：第一，提出任务。教师首先给学生讲清楚要完成的工作任务的内容、条件和目标，并通过对工作任务的提示，激发学生的学习动机。第二，简单演示，学生跟学。由教师在黑板上演示，要求学生一起来做，教师在简单演示后，即让学生尝试完成任务，教师适当指导。如果学生由于缺乏必要的知识准备而难以完成任务，那么就应当尽快转入第三个阶段。第三，提出问题。如果学生通过模仿能够基本完成任务，那么所提的问题就应当是针对如何理解操作过程的；如果学生无法完成任务，那么所提出的问题就应当是针对问题解决的。第四，引导解决。引导学生通过阅读教材或查阅其他资料，或通过教师讲解，获得完成丁作任务所需要的专业技能和专业知识，并理解和应用。第五，回归任务。学生把所获得的知识与提出的任务联系起来，看看在掌握了这些专业知识后，能否把工作任务完成得更好。这样，学生在整个设计的过程都参与动手并得到指导，对比较难理解的方法和设计的过程都有感性认识，更容易掌握所学内容。

如果学生水平不够高，那就采用模拟学习法，全部由教师讲解，并完成整个过程，要求学生亦步亦趋，完成一个过程。

（3）充分培养学生的学习能力，采用自学和启发式教学相结合的方法。对常见易懂的内容可以安排学生自学，难度不大的内容则采用启发式教学，抛砖引玉，充分发挥学生的主观能动性，推动他们思考，培养解决问题的能力。

（4）尽量多联系生活、生产实际举例，举生活中常见的机械为例子，让学生有亲切感，更容易接受教学过程。

2.教学过程

（1）从身边的实物人手。我们学院的学生基本都是从农村来的，对于一些简单的工具、用具都比较熟悉，我们就从这方面人手，在项目中作为设计目标让学生来完成。比如四杆机构，我们先启发学生，有没有见过类似的用具，机械就是把人的工作实现的过程。如果把人工转成机械是怎么样的？引导学生多想筛东西的过程，木工刨木头的过程，和四杆机构有什么关系？通过思考和联系，引出四杆机构的基本形式和特点。类似的还有从舂米机引出凸轮机构。

（2）布置设计项目。学生思考后，懂得了常见用品和我们设计机构的相互联系，就开始列出我们要设计的机构，比如自动摇筛、自动舂米机等。

（3）具体实践。要实现简单的运动，也需要一系列的知识，我们从动力开始，先选电机，从中引出传动比的概念，但开始我们可以先不讲解传动比的内容，而是遵循先易到难，将其暂时先搁置，放到后面解决。先要求学生设计一定尺寸的执行机构，学生兴趣很大，在设想的过程中，就能基本掌握相关知识了。比如摇筛，就有四五种设想，然后大家讨论方案的优劣，确定方案（不是唯一方案）。

执行系统已经设计好，有了功率和速度的要求，怎么提供合适的动力和速度？这就要开始选电机，选好电机，速度如何改变？又引进带传动和变速箱，一步步地选用和设计。传动比的分配、性能和尺寸参数以及轴的设计都紧紧围绕任务来实行。传动比分配好，带传动和变速箱参数确定好后，就是选轴承和联轴器了。学生因为要设计一个东西出来，有了目标，学习积极性比较高。

经过一段时间的教学实践，学生参与的积极性比较高，收到了比较好的教学效果。

[基金项目]2011年度新世纪广西高等教育教学改革工程立项项目（2011JGB25t3）

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关键词：机械设计基础；教学方法；教学质量；教学改革

Reform and practice on experiment teaching of independent colleges

Tang Keyan， Zheng Fei

Chengdu University of Technology， Leshan， 614000， China

Abstract： Aiming at the contradiction between the more teaching contents of basis of mechanical design and the less class time， and meanwhile combined with the talents training objective， the teaching methods were discussed by putting forward some effective means as following： strengthening the introduction class， using the heuristic and interactive teaching， fully using the multimedia technology， summing up and summarizing well， using contrast method reasonably and so on. The students’ initiative and enthusiasm were stimulated. And the teaching effects and teaching quality have been improved.

Key words： basis of mechanical design； teaching methods； teaching quality； teaching reform

高等教育肩负着人才培养、服务社会的重要责任，为了适应21世纪国家经济建设和社会发展的需要，各高校必须培养更多的应用型、创新型人才，使之具备一定的专业技术技能和新产品的设计与研发能力。21世纪初，教育部启动了“新世纪高等教育教学改革工程”项目，其目的是深化教育改革，全面推进素质教育，开展人才培养战略规划研究[1]。机械设计基础是一门介绍机械设计基础知识和培养学生机械设计能力的课程，它是以组成机器的常用机构及通用零部件为研究对象的学科[2]。课程的主要任务是培养学生设计通用零件和机械传动装置的能力，掌握重要机械参数的测定以及运用标准、规范、手册、图册和查阅有关设计资料进行初步的工程设计的能力，培养学生分析问题、解决问题、动手实践和创新设计能力[3，4]。机械设计基础作为机械专业一门重要的专业基础课，是学生由基础课转向专业课学习的重要桥梁和纽带，具有承前启后的重要作用，在人才培养中占有举足轻重的地位。

机械设计基础课程涉及内容繁杂，且具有较强的实践性和应用性。经过多年的教学改革和课程体系调整，机械设计基础课已成为我院的一门优秀课程。随着科学技术的不断发展和教学改革的进一步深化，课程教学内容也在不断更新和增加，但课时却在不断减少，导致课程内容多和学时少之间的矛盾愈加突出。因此，如何采用灵活多样的教学方法和教学手段提高学生的学习兴趣，激发学习的主动性和积极性，使他们在较短的时间内更好地掌握基本理论和基础知识，同时又具有一定的基本技能，是当前教师在课程教学过程中亟待解决的问题。

1 重视绪论课教学，激发学生学习兴趣

在绪论课中，需要阐述课程的重要性，重点是介绍本课程的研究内容，即机器中常用的机构和通用零部件的工作原理和设计方法。如果仅采用传统的挂图或教学模型，难以全面展现出机器和机构的特征，因此，应综合运用动画、视频、录像等现代教学手段，将具体的机械产品，如内燃机、缝纫机、起重机等的结构组成及运动过程清晰地展示给学生，从而在课程讲授之初，激发学生对课程的学习兴趣，调动其积极性，后续学习的效果将大大提高。

2 认真备课，精心组织教学内容

机械设计基础具有“内容多，零件类型多，公式、参数、图表多”以及实践性强的特点，但课程学时数却在不断减少，这就要求教师必须认真备课，精炼教学内容，精心组织教学过程。教学内容的少而精并不是单纯地减少教学内容，而是要针对学科发展趋势，以人才培养目标和市场需求为导向，恰当地精选教学内容，科学地组织教学内容，因材施教。因此，必须明确课程的基本教学要求，有目的性和针对性地精选教学内容，各章内容看似相互独立，实则存在一定的联系，在讲授时可打破教材章节的先后次序，对教学内容合理调整，做到主次分明、逻辑严密，教学效果会更好。教师要认真备课，精心组织教学过程，重点考虑如何引出问题，怎样分析问题，如何解决问题并得到什么结论，以问题吸引学生的注意力，注重培养学生理论联系实际并将理论知识用于解决实际问题的能力。

教师讲授时，既要做到胸有成竹、信心满满，也要注重语言简明扼要、生动活泼，语调抑扬顿挫、缓急有度，多引用生活中常见的事物或现象说明问题，同时还要恰如其分地使用肢体语言，活跃课堂气氛，学生自然就会觉得生动、形象、有趣，提高学习兴趣和效果。

3 采取启发式、互动式教学方法

学生是教学过程的主体，而教师起主导作用，因此，传统的灌输式教学难以激发学生的主动性和积极性。启发式、互动式教学则能使师生之间由单向的传授关系转变为双向互动关系，教师通过设置启发性问题能够激发学生学习的积极性和主动性，变“要我学”为“我要学”，从而提高学生分析和解决问题的能力，使学生的主体地位得以充分体现，真正实现教与学的互动。启发式、互动式教学要求教师在整个教学过程中要精心设计问题，如在讲解曲柄摇杆机构的死点特性时，可以先采用模型或动画演示，让学生有一定的感性认识，然后提问学生：踩踏缝纫机脚踏板时，为什么有时会踏死呢？以此调动学生积极思考，找出问题的原因和本质。在讲解齿轮传动能将回转运动转变成直线运动时，可以提问其他传动形式是否也能够实现相同的运动功能。采用启发式、互动式教学方法，拉近了师生之间的距离，学生会觉得更加自然和亲切，心情更加愉悦，更容易理解和掌握课程教学内容。

4 合理运用多媒体辅助教学

多媒体教学以其信息量大、形象直观、交互性强，课堂教学轻松活泼、效率高等优点，而广泛应用于各类课程的教学过程中。多媒体教学已成为一种重要的现代教育手段，对于促进教学改革，提高教学质量具有重要作用。如在讲授平面连杆机构时，可通过多媒体课件和相关的动画，生动形象地演示杆长的变化、机架的改变与四杆机构类型的变化规律。又如在讲解机构运动简图的绘制时，通过形象逼真的动画，可将原本难以理解的机构运动状态与运动关系生动地展示出来，使学生更容易理解和接受。再如在介绍四杆机构的设计时，多媒体教学能将设计结果通过动态仿真演示所设计机构的运动情况，以验证所设计的结果是否满足设计要求，提高学生的学习兴趣。在介绍设计凸轮机构的轮廓曲线时，多媒体教学可以将设计的轮廓曲线展示成实际的凸轮机构，并演示机构的工作过程，帮助学生从理论向实践转变，不但提高学生理论联系实际的能力，而且增加学生的成就感[5]。

采用多媒体手段进行教学时，多媒体课件作为教师与学生之间的重要信息传递载体，其质量直接影响教学效果。多媒体课件应能正确表达课程基本知识内容，突出重点和难点，具有一定的艺术性，但应避免过于花哨和凌乱，以免影响教学效果。图片素材应按照教学内容进行设计，并尽可能自己动手绘制；动画素材要使抽象复杂的问题变得形象、直观，演示效果要好。最重要的是要将多媒体教学与黑板板书有机地结合起来，教师在讲解的过程中，不能一直对着屏幕念教案，对重点和难点内容、重要的概念及公式等，应用板书加以阐述和强调，同时，多媒体课件应随着学科知识的发展适时增加新的内容，便于学生及时了解学科发展趋势。

5 做好归纳总结和合理对比

机械设计基础各章节内容比较独立，学生难以系统地理解和掌握。实践证明，对各章节内容进行简要的归纳总结，使学生对本章知识有一个宏观的理解和把握，能够大大提高学生的学习兴趣和学习效率，能够产生良好的教学效果，是一种十分有效的教学方法。如可将常见的机构归纳总结为：机构基本组成―分类与联系―工作原理及运动规律―特点与应用场合―设计方法（图解法和解析法）；而对于各种机械传动零部件，则可总结为：功能特点、类型、工作原理―失效形式―受力分析―设计准则―强度计算、结构设计等。通过归纳总结，一些原本看似凌乱无关的知识内容变得富有逻辑和条理，不仅提高了课程内容的系统性和整体性，也有助于加深学生的理解。

机械设计基础课程每一章内容都有新的概念、公式等，而且公式繁多，学生在学习时容易产生厌倦和畏难情绪，难以有效地消化吸收，学习效果不佳。采用对比法进行教学，对照学生已熟悉的知识进行新知识的讲授，学生在学习新知识的同时，又复习巩固了已学过的知识，能够有效地帮助学生在学习过程中建立有机的知识体系。例如：在讲解蜗杆传动时，将新授知识与斜齿轮传动进行对比可发现，普通蜗杆传动可看做是斜齿轮传动―螺旋传动―蜗杆传动演变得到的，从而使学生理解斜齿轮传动与蜗杆传动的异同点，对蜗杆传动的结构参数、失效形式、选材原则有清晰的轮廓[6]。教师进行讲解时，只需针对蜗杆传动的特点，重点讲清蜗杆传动设计应注意的事项即可，而无需过多地介绍设计公式。

6 改革实验教学内容

实验教学是课程体系的重要组成部分，机械设计基础课程具有很强的实践性，其实验教学既有助于学生深刻理解和掌握所学的理论教学内容，又有利于培养和提高学生的工程意识和实践能力。

传统的实验教学内容和设备比较陈旧，大多是演示性和验证性实验，学生基本是被动地做实验，缺乏积极性和主动性，对实验失去了兴趣。因此，必须积极改革实验教学方法，更新实验仪器设备，合理设计实验内容，对原有的实验项目重新优化组合，删除落后的、不合时宜的演示性和验证性实验项目，只保留一些必要的项目，同时针对人才培养目标设计一些综合性、创新性的实验项目，构建新的实验教学体系。新体系主要包括基础认知实验、验证性实验、综合性实验和创新设计性实验（见表1）[7]。

表1 机械设计基础实验层次与项目

除上述教学方法外，还有很多行之有效的教学方法。如在讲解齿轮范成法加工实验时，可以采用现场教学方法，带领学生到校内实习工厂参观齿轮的加工过程，现场解答学生的疑问，帮助学生更好地掌握这一知识点。此外，还应注重加强课程学习与工程实际的结合，多将工程实际问题作为例题进行讲解，重点讲授结构的设计及影响因素，对公式的应用简单介绍即可。开放实验室也是一种有效的方法，学生可根据实验条件及自身的兴趣爱好和知识水平，在教师指导下，自主设计实验项目，自行拟定实验方案，经指导教师审查通过后，自己选择实验设备，搭建实验系统，完成实验操作，并进行总结，这样不但锻炼了学生的实际动手能力，而且提高了学生分析问题、解决问题的能力，也有利于学生创新能力的培养。师生之间建立平等和谐的关系对提高教学质量具有重要意义，教师与学生之间是一种相互学习、相互启发、共同探索、共同进步的关系，建立两者之间的新的更富现代气息和人文精神的共处关系，才能真正实现教学相长[8]。

7 结束语

教学方法是保证教学具有鲜活生命力的关键，只有不断地在教学实践中探索总结、改进和提高，才能进一步提高教学效果和教学质量。机械设计基础课程教学方法灵活多样，教师在讲授时应根据授课内容、授课对象等的不同，合理采用教学方法，使学生的学习兴趣和主观能动性得到最大限度的激发，学生的主体地位得到充分展现，提高分析和解决问题的能力。为了进一步提高教学质量，实现培养21世纪高素质工程应用型、创新型人才的培养目标，需继续努力探索，进一步深化教学改革。

参考文献

[1] 马晓丽.面向应用型技术人才培养的机械设计基础教学改革与实践[C].全国机械设计教学研讨会议，2007.

[2] 杨恩霞，应丽霞.机械设计基础课实践研究型教学模式的探讨[J].黑龙江高教研究，2008（11）：165-167.

[3] 杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计基础[M].第五版.北京：高等教育出版社，2006.

[4] 濮良贵，纪名刚.机械设计[M].第八版.北京：高等教育出版社，2007.

[5] 李衡燕，曹义忠，王凤娟.利用现代教育手段进行机械设计基础教学[J].中国科教创新导刊，2008（13）：54.

[6] 杨元凤，鄢利群，杜永英.机械设计课程教学方法研究与实践[J].沈阳工程学院学报：社会科学版，2006，2（1）：97-99.

篇9

[关键词]课程设计 试卷库 学生创新大赛 CDIO

综合素质教育和创新能力的培养是新世纪高等学校人才培养和教学改革的主要目标，机械类专业人才培养和就业是直接面向机械工程的主战场，显然具有强烈的工程背景和鲜明的机械特色，随着科学技术的迅猛发展和知识更新的快速变化，原有传统的教学模式已不能适应当今社会对高素质、创新型人才培养的需求，所暴露出来的缺陷也非常明显，特别是重理论、轻实践，工程意识淡薄，导致创新动力不足。为此，探讨、研究如何围绕和重视工程意识下创新能力培养，进行课程改革，以适应时代的需要，为社会输送合格人才，显得十分重要和迫切。近几年来，为了培养同学们的创新意识和能力，我们已在相关方面做了大量的卓有成效的尝试和改革。

一、探索创新考核模式，并在教学过程中实施

从2011年起，我们就以机械设计及理论平台课程群为切入点，包括《机械原理》、《机械设计》、《机械设计基础》、《精密机械设计》等课程，对工科课程考核方式的改革做以探索，使之克服现有考核方式的缺欠，形成一套切实可行的、与用人单位的要求接轨的、以考察能力而不是考察知识为主的考核系统。这个考核系统包含的题目没有唯一正确的标准答案，也不是客观的标准化考试。教师根据具体需要选择闭卷、开卷、闭卷和开卷混合、小论文、小设计、口试、实验、参与科研、实地调查等多种方式。像实验、论文、设计、口试、参与科研实地调查等，均可适当采用等级制；增加平时考试的次数和在总成绩中所占的比例；改变一门课程结束时进行一次考试的习惯做法。教师在课堂教学的过程中有意识地随时观察和记录学生的学习表现，通过面谈、正式作业、项目调查、书面报告、讨论问题、写论文等方式对学生的学习进行即时的和全面的评价。

通过详实的企业调研，编制了包括《机械原理》、《机械设计》、《机械设计基础》、《精密机械设计》各20套考题的试卷库；选定各课程中近10种小论文的题目；选定近100道来自生产实际的口试题。并把这种考核内容和考试模式在教学中试点应用，学生普遍反应这种考核模式摈弃了单纯的死记硬背，对学生的理解能力、创新能力的培养起到积极作用，使得“校园人”和“社会人”自然衔接，缩短“断乳期”。

二、更新传统课程设计模式

《机械设计课程设计》是机械设计课程的后续必修课，对多门课程起到融会贯通的作用。传统的课程设计模式是老师指定题目，学生按步骤计算，最后成图。由于设计时间短，学生对方案的修改很排斥，更无法做到多种方案比较。我们采用的方法是：让一部分学生从学期初就开始用C、VB等计算机语言，进行参数化设计，把课程设计中耗时多的模块譬如：带传动设计、齿轮设计、轴的设计编成参数化设计程序，学生利用编制的程序输入原始参数，原来齿轮设计需要两天的计算量，现在则需要十几分钟，这样就使改变参数带来的重复计算工作量大大降低，学生可以做出多种设计方案，实现方案的优化。

三、基于CDIO理念的课程教学体系

为了加强学生的学习技能、沟通技巧、管理能力、领导才能、实际应用能力和团队合作能力，我们在《机械原理》课程教学中引入了CDIO（构思、设计、实现和运作）工程教育模式，在课堂教学中增加了基于功能原理方法论的机械系统设计知识点；随课堂教学的进展，同步了22个设计题目，每4或5个人组成一个设计组，组内按设计任务进行合理分工，课程结束时，提交了设计结果（包括设计的三维数字模型、仿真模型、设计报告）。通过基于项目的学习方法，同学们一方面掌握了理论知识，同时也锻炼了解决实际工程问题的能力和团队合作的能力，取得了良好的教学效果。

四、指导学生参加各种创新大赛，取得丰硕成果

机电学院的学生参加大赛由来已久，继山东省机电产品设计大赛之后，从2011年，我们又牵头组织学生参加全国信息技术应用水平大赛，此项赛事是教育部主办，每年参赛规模大，参加学校多，对学生的创新能力培养有很大好处。2011年，我们获得最佳指导教师奖3项，优秀指导教师奖2项，全国二等奖3项，全国三等奖5项，全国优秀奖9项；2012年，获得最佳指导教师奖5项，优秀指导教师奖5项，全国二等奖4项，全国三等奖7项，全国优秀奖5项。烟台大学连续两届获得优秀组织奖。对此项比赛，学校给予了充分的肯定。

综上所述，我们针对学生学业能力的评价，创建了一种多层次多视角的以能力为主和知识为辅的综合考核系统，对学生的理解能力、创新能力的培养起到积极作用；我们在传统的机械设计课程设计中引入计算机辅助技术，培养了同学们在传统机械设计中应用现代信息技术的能力，加强了与工程实践的接轨；2006--2012年学科组指导学生参加全国机械创新设计大赛和山东省机电产品创新设计大赛，获得诸多奖项；2011-2012年组织学生参加全国信息技术应用水平大赛，获得多项优秀指导教师奖和学生国家级奖、省级奖，我们通过把大学生机电产品创新设计大赛、信息技术大赛等各种创新设计竞赛作为检验教学效果和学生能力培训的一个平台引入教学过程中，从而加强了学生基础知识和实践能力的培养；在课程教学中引入基于项目的学习理念，加强学生的学习技能、沟通技巧、管理能力、领导才能、实际应用能力和团队合作能力的培养。总之，成果所解决的问题正是当前高等教育面临的应试教育与素质教育之间转变的重要问题，我们通过创新性教育和教学不仅提高了学生的动手实践能力和创新的积极性，而且对于进一步深化机械本科教学改革、加快创新型人才的培养步伐、全面推进创新教育理念都是具有深远意义的。

[参考文献]

[1]《创新人才培养与新世纪日本研究生教育改革》 Comparative Education Review.2009/11；

[2]《创新实验教学，培养创新人才》China University Teaching.2009/10；

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机械装备制造业是为我国经济发展和国防建设提供技术装备的基础性产业,对我国推进经济结构战略性调整,推动产业升级,扩大国内需求,实现经济可持续发展的战略至关重要。

“制造装备及自动化”是机械设计制造及其自动化专业的一门主要专业课,它以机械制造装备为研究对象,重点介绍机械制造装备设计相关理论和技术,较为全面、系统地讲述机械制造装备的设计原理和方法。[1]本课程应注重理论联系实际,注重所学知识的综合应用。通过本门课程的学习,学生应掌握机械制造装备设计的相关概念和技术,具备机械制造装备总体设计和结构设计能力,从中可以看出该课程教学内容综合性强、知识面广、实践性强。

然而近年来,随着高校教学改革的深入,该课程学时压缩至32个学时,其中课堂教学课时只有26课时,实验只有6课时。采用传统的教学方法难以满足教学的需要。另外,随着我国经济结构的战略调整,产业不断升级,对工程应用型人才的需求也不断增大。因此,怎样有效地讲好这门课,让学生了解国内外装备制造业的技术现状及发展趋势,掌握机械制造装备先进的设计原理和方法,并具备一定的机械制造装备总体设计和结构设计的能力,是一个值得思考的问题。

一、认真备好每一堂课,将专业基础课中相关知识有效地串起来

“制造装备及自动化”这门课中很多相关的基础知识在其他课程都有介绍,比如机床设计时涉及轴所受的力及轴承的选择等。老师需要了解学生的先修课程及知识结构,并在合适的时期及时复习在专业基础课程中所学过的相关知识。例如讲主轴轴承的选用时,应及时复习在机械设计课程中所学的能承受轴向力的轴承都有哪些,一般有角接触球轴承,圆锥滚子轴承,推力轴承等;轴是通过什么方式将所受的轴向力传递到箱体机体上的,一般来说轴向力的传递顺序是轴肩轴承内圈滚子轴承外圈端盖螺钉机体;斜齿轮如何传递轴向力,一般来说,主动齿轮的轴向力Fa方向根据左右手定则确定、从动齿轮的轴向力Fa根据各个分力之间的关系确定。主动齿轮的左右手定则:主动齿轮是左旋就用左手,主动齿轮是右旋就用右手;将手掌展开,使拇指与四指垂直;使四指的指向与主动齿轮转向一致,并环绕轴线;拇指的指向就是轴向力的方向。诸如此类的相关知识点,在讲到相对应的知识时都应该认真地串一串,或者事先让学生复习其他课程所讲的相关知识点。古人云“温故而知新”,这样学生不但容易听明白,而且还感兴趣、记得牢,不至于学一科,考一科,忘一科。

二、改革课堂组织形式,加强学生的学习主动性

中国的课堂教学中大多是老师讲授,学生坐着听,偶尔记一下笔记,课堂上师生很少交流讨论。经过几年甚至十几年这样的被动接受式的教育,学生逐渐习惯于老师讲什么就听什么,从来不问为什么。以至到大学课堂有时老师课堂上提问,学生不管是会还是不会都不回答,老师教得累,学生缺乏学习的兴趣和内在动力,不愿意学,课堂教学缺乏活力。