机械设计课程设计教学模式分析

1机械设计课程设计教学目前存在的问题

机械设计课程设计一般以传动装置中的减速器为设计对象，设计课题主要以圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗杆传动中任意两者的组合构成两级减速器［2］。为达到独立设计和团队协作的目的，指导教师一般只进行方向性指导，切实培养了学生独立设计工作的能力，普遍收获较大。但通过指导和评阅机械设计课程设计，特别是随着新工科建设和产学研合作的逐步深入，从中发现还存在一些必须引起重视和解决的问题。1．1教学方法固定且教学内容不连贯。新工科背景下，现有机械设计课程设计在教学模式上存在教学方法固定、教学内容不连贯问题，难以满足学生个性化发展、特别是应用型人才培养的需求。通常一位教师指导近40位学生，时间紧、任务重，在教学上采用“批量生产通用产品”的方法，要求学生按照指导教师规划的设计框架，填充式完成模板内各部分内容，导致学生形成了以习题形式开展设计工作、以进度快和图纸美观为得分追求点的片面认识，这严重限制了学生思维和个性化开展工作的途径，使学生欠缺对各部分内容间连贯性和前因后果的考虑，设计过程难以体现出学生的创新能力。1．2课程设计环节与理论教学过程脱节。机械设计课程设计通常安排在机械设计课程结束后才统一布置设计题目，要求学生在三周内完成设计工作任务，由于理论课程持续时间较长，且缺乏实际工程问题的设计训练，学生对理论课程知识点记忆淡化，需重温和实操课程内容而花费较多时间，造成课程设计时间紧张，学生都要加班加点，通宵达旦，对很对知识点的实际应用来不及思考就在匆忙中完成课程设计［3］，在注重效率的情况下忽略了设计质量。1．3课程设计选题陈旧单一。长期以来，课程设计的命题主要是根据机械设计所学内容对通用二级齿轮减速器进行设计，相关指导书和网络资源丰富，难免有部分学生存在抄袭和依葫芦画瓢的仿制现象，就导致学生缺乏学习的主动性、积极性，并少有结构创新设计［2］。因此，从命题角度看，现有课程设计缺少新工科背景下对产学研合作企业新型零件设计的考虑。1．4设计方法滞后。随着计算机技术的广泛应用，如何利用先进的设计方法和技术手段进行新产品设计，最大程度缩短产品开发周期和节约开发成本，已成为同行们所追求的目标。一方面，目前机械设计课程设计仍要求学生采用手工绘图，修改工作量较大，但往往绘图效率较低且绘图质量层次不齐，也是导致学生不能如期完成设计任务的主要原因之一。另一方面，新工科背景下，机械产品的开发和设计方法已逐渐改变，计算机辅助工程及其创新设计方法已被提升到了重要地位［4］。有限元分析作为先修课程，其所强调的对产品结构分析、力学分析和结构优化设计方法已成为机械设计的重要方法，能有效减少不必要的手工重复计算。1．5考核方式单调。课程设计的指导通常注重方向性引导，已期望学生独立完成整个设计过程的目的。因此，在最终考核上采取学生对设计过程答辩方式阐述，加之对完成图纸及设计报告评分给出最终成绩，缺乏对各设计环节的关注，缺乏设计过程中的交流与互动，难以有效调动学生学习积极性，对抄袭和独立完成情况的判断和最终成绩的评定欠公平。

2新工科背景下基于问题的教改思路

新工科教育理念的提出对人才培养提出了更高的要求，随之制定了新版人才培养方案。作为应用型本科院校，机械类专业已全面实行卓越工程师人才培养模式，在人才培养过程中增加了实践教学的比重，重视理论知识的同时更加重视实践教学环节。因此，课程设计实践教学环节的教改也迫在眉睫。本文在目前教学环节突出问题的基础上，结合新工科建设要求，对机械设计课程设计的教学提出以下教改思路。2．1问题引导下理论教学与课程设计同步进行。一方面在新工科背景下，更应注重加强学生专业实践的教学环节，在本课程进行前或课程实验(机械零件认知)环节，有目的的将学生带入产学研合作企业工厂参观实习，在企业现场开展机械零件认知实验，并了解企业生产实际需求，让学生自行选择或企业师傅推荐相关产品重点认知，作为自己课程设计目标;另一方面，在开展机械设计理论教学伊始，指导教师布置课程设计任务，将理论课学习和课程设计同步进行，按照理论课教学进度，学习完一部分理论内容后，学生应针对该部分理论知识完成课程设计中相应模块的设计、计算任务，将理论知识得以充分实践，既增强学生应用理论知识解决工程问题的能力，又保证课程设计任务顺利完成。2．2产学研合作基础上拟定课程设计命题。在题目设定方面应尽可能从产学研或学生经常开展专业实践教学的企业工厂中获得，保证学生能在开展实习实践教学环节时经常接触，以提高感性认识。因此，搜集课程设计题目可通过与产学研合作企业的合作关系，主动了解企业需求，将工厂一线问题纳入到课程设计中，明确设计目标，提高学生参与课程设计的主动性，将原有仿制产品设计转变为学生主动思考型。2．3运用先进设计方法提高产品开发效率。新形势下，产品的开发过程更注重先进设计方法，不仅缩短了产品开发周期，又节省了大量开发成本。课程设计对学生能力的培养应注重学生和工程技术人员过渡过程的培养，将三维设计软件、二维绘图软件和有限元分析软件引入到课程设计，学生可采用三维设计软件完成系统方案设计和结构设计，利用有限元分析软件完成结构受力、寿命模拟及结构优化过程，最后使用二维制图软件完成零件图和装配图的绘制，不仅提高了课程设计的含金量，同时也大大提高了产品设计和绘图质量，锻炼了学生应用先进设计方法进行产品开发的能力。2．4增加设计过程的评分比重。教育部印发《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》的文件中提到，在教学方面，应严格过程考核，加大过程考核成绩在课程总成绩中的比重。因此，指导教师更应注重在设计过程中与学生的交流和讨论，在不同设计阶段，及时了解和记录学生设计情况，给予相应评分，作为最终成绩的重要组成成分，以调动学生学习的积极性，同时也能有效避免抄袭现象的发生，从而保证最终成绩能全面反映出学生的设计能力。

3结语

新工科建设是对传统工科专业的升级改造，更是以学生实践能力本位的培养模式，这就要求更加注重学生实践能力和创新能力的锻炼。结合产学研合作，基于问题引导下的创新教学模式正是强调学生实践基础前提下提出的教学改革思路，以解决企业一线典型产品设计需求为目标，通过同步实施理论课与课程设计两个环节，运用先进设计方法，重视和加大设计过程的评分比重，以满足学生个性化发展需要，达到激发学生学习的主动些和创新能力的目的。

参考文献:

［1］赵国勇，李志永，程祥，等．新工科背景下机械制造自动化专业课程体系及教学模式［J］．教育教学论坛，2019(38):181-182．

［2］马登秋，叶振环，熊飞峤，等．基于工作室的机械设计系列课程创新教学模式探讨［J］．遵义师范学院学报，2019，21(05):133-137．

［3］汤晓明，潘晓红．“目标引导，任务驱动”下的课程设计与专业课教学同步的教改尝试———以机械设计基础课程为例［J］．大学教育，2019(01):58-60．

［4］李霞，陈建萍，魏敏，等．机械设计课程设计现状与改革实践的探索［J］．教育教学论坛，2016(25):63-64．

作者:刘宏 单位:北方民族大学机电工程学院