机械设计基础课程教学探讨

1卓越工程师培养对机械设计基础课程教学的目标要求

卓越工程师教育培养计划是落实我国教育改革和人才发展规划的重要举措，其目的在于为创新型国家建设和人才强国战略提供高质量的工程技术人才保障。高等学校作为工程教育的高地，在培养具有扎实基础理论知识的高素质人才方面发挥了极大作用。但我国高等教育体系长期以来存在重理论轻实践、重模仿轻创新的弊端，在面临工程实际问题的时候，学生思考问题、解决问题的能力明显不足，难以适应现代社会的发展需求。因此，目前高教界正在积极探讨培养学生创新意识、创新能力的方法和途径。

2机械设计基础课程教学现状

机械设计基础课程具有涉及知识面广、理论联系实践的特点，主要由理论教学、实验教学和课程设计三个环节组成。以我校机械设计基础课程教学为例，理论教学依然以教师多媒体讲授为主，主要原因：①多媒体图文并茂，动画、视频丰富；②教师备课相对容易，但这也忽视了多媒体重难点不突出的弊端，学生短时无法接受大量的信息。在教学方法上忽视案例教学、问题导向式教学等方式的运用，影响教学质量和学生能力培养。机械设计基础课程设计以带式输送机传动装置设计为任务，其设计对象仍为一级圆柱齿轮减速器，概因减速器设计理论成熟，可以做到有章可循，而且减速器中齿轮、轴、轴承等零件的设计恰是机械设计基础课程研究的主要内容之一。但从课程设计教学效果看，还存在以下不足：①学生缺乏工程实践，对减速器认识也仅是“听说”，特别是结构设计时完全依靠指导书中例图，没有自己设计思路；②学生对力学、图学等先修课程知识综合运用能力较差，特别是绘图质量不高；③教学模式单一，设计任务相同仅设计数据不同。学生在设计过程中缺少交流与协作，个别学生抄袭别人资料，学生分析问题和解决问题的能力得不到锻炼。

3机械设计基础课程教学改革思路

3.1融合实验实践内容于理论教学、引入工程实例

机械设计基础课程主要内容包括两部分：①研究常用机构的机构组成、运动特点、设计方法等；②研究一般条件下通用零部件的类型、作用、设计计算方法。实际教学中对第一部分内容注重于机构结构分析内容、图解法内容和单个机构而不是机械系统的介绍；对第二部分内容仍将机械零件分成：常用传动（齿轮传动、带传动、链传动）、机械连接（螺纹连接、键连接、销连接）、机械支承（轴、轴承）、其它零部件（机座、箱体）几部分，部分和部分之间缺少一定的联系，知识点比较零散。为此，应融合实验、实践内容于理论教学，在课程教学之初就提出机械设计的最终目的是“设计机械”，以两种典型的机器——四冲程内燃机和机械传动装置——减速器为例，介绍内燃机的结构组成、工作原理、运动特点，从而提出内燃机的机构组成包括三大机构：连杆机构、齿轮机构、凸轮机构，它们是机械设计基础课程的重点内容；从机械制造的角度介绍减速器的零件组成：齿轮、轴、轴承、螺栓、箱体等，从而引出课程的另一部分重要内容——机械零部件的设计计算。对教材的内容根据授课专业的不同进行适当取舍，由于我校的一些近机类专业如材料、安全工程等专业力学、金工实习等先修课程开设的不足，在带传动设计、齿轮传动设计中若一味地讲解受力分析，学生势必难以接受，应抛开推导过程而重点强调应用。将案例作为课堂教学的基本素材，把学生引到工程问题的现场，借助于多媒体的情景再现，首先让学生用工程语言描述工作过程，其次让学生提出工程问题并构思解决问题的方案。这不仅有助于学生提高感性认识，更重要的是让学生体会知识应用的成就感。

3.2重点改革实践教学环节

基于减速器应用的广泛性、教学示范效果的典型性、设计方法的成熟性，减速器设计仍是检验学生理论知识掌握和运用熟练程度的最好的载体。但应该改变以往在给学生布置设计任务时就给出设计方案的作法，而是仅给出工作机的工作要求和工作参数，对原动机、传动装置由学生自己选定。由于学生对机械的感性认识和工程实践知识十分缺乏，不能将所学的知识与实际联系起来，更不会应用于工程实际，因此将减速器拆装测绘综合实验安排在课程设计任务下达之后进行。通过实验让学生对减速的功用、结构组成有一个直观的认识，对提高课程设计质量有直接的帮助。实验结束之后，在组织学生讨论之前提出的几种不同设计方案，比较各方案中各传动装置的形式及布置的先后顺序并确定出最优方案。这样每一位同学都有提出自己设计思路的机会，通过交流发言使每一位学生认识到自身学习的主体地位，在课程设计之初就积极参与到解决工程实际问题的过程中来。在以往指导教师分配给学生的数据不同，可以避免学生抄袭。但由于现代信息的发达，网络上只要提供数据就可以提供设计过程，这就造成了部分学生的“信手拈来”。可以根据班级学生数量将其分成5～6个设计小组，每个小组一组数据所算得的传动装置运动和动力参数应该是一致的，而在传动比分配时各级传动比又可以是不同的。学生一边计算一边交流，不仅了解了其他人的设计思路，发现自身问题也可随时解决。

3.3机械设计基础课程考核方式改革

学生最关心的必然是课程考核成绩，因此机械设计基础课程的改革与探索必须得到学生的配合与支持。如果课程考核方式不能客观地反映出学生的学习状态，优秀学生的学习积极性必将受挫。随着社会对人才能力需求的提升，机械设计基础课程内容的广泛性、能力要求的全面性与有限的学时之间的矛盾就日渐显现出来，一方面教师教学中要保证课程内容的系统性、全面性；另一方面学生学习时又感到时间紧、任务重，因此传统的教学模式及考核评价方法与机械类卓越工程师能力要求已不相适应。在我校，机械设计基础的总评成绩由两部分组成，其中考试成绩占70%，平时成绩（包括出勤和课堂表现、作业、实验）占30%。近年来针对课程考核方式也进行了改革。但平时成绩在总评成绩中占的比重仍较小，且平时成绩的组成仍比较简单，缺少行之有效的评价内容体系。应以机械类卓越工程师培养对机械设计基础课程教学的能力培养目标为依据，适当增大平时成绩的比例，并寻求可以定量化考核的评价内容。因此可以提高平时成绩的比例到40%，增加课堂讨论发言、创新机构设计、大作业等环节，其占总成绩比例为10%，通过这种形式提高学生学习的主动性和参与性，提高学生的动手创新设计能力，达到课程教学目的。

4结束语

机械设计基础课程教学是培养具有创新意识和实践能力的机械类卓越工程师的重要环节。随着社会对机械类人才综合素质要求的逐步提高，各高校对机械设计基础课程相继进行了改革，但无论如何都是基于创新能力培养的核心。在机械设计基础课程教学中对课程内容体系、课程设计和课程考核评价方法等方面都进行了积极的探索，这些措施的实施收到了大量有益的效果。将继续按照制定的基于卓越工程师培养对机械设计基础课程教学的知识和能力目标要求，完善机械设计基础课程的教学方法和体系。

作者:陈国辉 杨松华 宋胜伟 单位:黑龙江科技大学机械工程学院

参考文献：

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