高職《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革探討

楊永春

（新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 831401）

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》是新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)專業(yè)的一門介于基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間的重要的設(shè)計性技術(shù)基礎(chǔ)課程，通過本課程的學(xué)習(xí)，可為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)知識；為學(xué)生將來從事產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)提供必要的理論基礎(chǔ)；為將來從事工藝、運(yùn)行、管理工作時，能對所使用機(jī)械傳動原理有正確的了解，獲得對設(shè)備正確使用、維護(hù)和故障分析的能力；使學(xué)生具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊和圖冊查閱有關(guān)技術(shù)資料及編寫說明書的能力?！稒C(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》是理論知識和實(shí)踐知識綜合運(yùn)用的課程，在整個課程體系中從理論性課程過渡到結(jié)合工程實(shí)際的設(shè)計課程，起到橋梁作用。該課程體系目前仍延續(xù)過去的模式，新體系尚處于探索之中。為了突出高職高專的教學(xué)特點(diǎn)，提高教學(xué)質(zhì)量，本文就該課程在課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段、實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面的問題，提出一些探討意見。

一、《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的突出問題

（一）教學(xué)方法單一落后

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》是機(jī)械原理和機(jī)械零件的綜合，主要討論機(jī)械設(shè)計的常用方法和一般過程。傳統(tǒng)教學(xué)方法，授課內(nèi)容多，而實(shí)際教學(xué)課時安排不足；講述原理多，結(jié)合實(shí)際偏少；縱向論述多，橫向比較較少；講述常規(guī)原理多，介紹行業(yè)最新技術(shù)成果不夠；課堂講授多，課堂課外討論少。實(shí)踐教學(xué)，仍以勞動性操作為主，對學(xué)生獨(dú)立獲取知識能力和自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)不夠。教學(xué)手段也不盡如人意，課堂教學(xué)仍沿襲粉筆板書、掛圖和簡單的教具，很難取得好的教學(xué)效果。

（二）課程沒有針對專業(yè)要求合理設(shè)置

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課的知識點(diǎn)非常豐富、繁雜，如不精心組織、把握重點(diǎn)，全部灌輸給學(xué)生，將適得其反。因此，教學(xué)前，教師要對所教的內(nèi)容加以精選與提煉，把握教學(xué)重點(diǎn)，豐富教學(xué)內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在組織齒輪傳動教學(xué)時，并不是把教材上所有內(nèi)容都教給學(xué)生，而是根據(jù)高職學(xué)生的特點(diǎn)和各專業(yè)不同的要求，選擇不同的側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)。工程機(jī)械運(yùn)用與維護(hù)專業(yè)的學(xué)生，就業(yè)崗位是銷售及維修，因而對他們的教學(xué)注重的是應(yīng)用方面，如齒輪傳動的原理、分類、特點(diǎn)、失效形式、齒輪參數(shù)的測量及齒輪傳動的潤滑、密封等；而對于機(jī)電一體化專業(yè)和汽車制造與裝配技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，就業(yè)崗位主要是機(jī)械加工操作、機(jī)械加工工藝編制及機(jī)床設(shè)備的維護(hù)等工作，因而對他們的教學(xué)重點(diǎn)，除了齒輪傳動的原理、分類、特點(diǎn)、失效形式、齒輪參數(shù)的測量及齒輪傳動的潤滑、密封外，還要把齒輪的切齒原理作為重點(diǎn)，同時應(yīng)了解變位齒輪的基本概念。只有針對不同專業(yè)組織教學(xué)內(nèi)容，才能有的放矢，取得好的教學(xué)效果。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)比重偏低，學(xué)生動手能力的培養(yǎng)欠缺

實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐教學(xué)是幫助高職學(xué)生理解課堂理論教學(xué)內(nèi)容的必要手段，也是提高他們動手能力的重要途徑。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，由于實(shí)驗(yàn)器材陳舊、缺少，不能保證每位學(xué)生的動手操作機(jī)會，為此，可將實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合起來。在課余時間可至校辦工廠和校外實(shí)習(xí)基地進(jìn)行有關(guān)實(shí)踐，如參與維修設(shè)備、加工簡單的零件等。

二、《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程體系的設(shè)計

（一）改革內(nèi)容

1.改革思路

本課程組以企業(yè)需求為基本依據(jù)，按照生產(chǎn)一線實(shí)際需要，結(jié)合高職教育的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)基本知識，注重實(shí)際應(yīng)用，從機(jī)械的組成及特性出發(fā)，形成工程力學(xué)——材料及熱處理——公差與配合——常用機(jī)構(gòu)——聯(lián)接——機(jī)械傳動——支承零部件——機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計綜述這一新課程體系。該體系將以往的理論力學(xué)、材料力學(xué)、公差與配合、機(jī)械原理和機(jī)械零件幾門單列的技術(shù)基礎(chǔ)課程有機(jī)地融為一體，理論分析以適度夠用為限，突出了針對性和實(shí)用性。

2.整合教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容整合上，刪除繁瑣的公式推導(dǎo)、理論證明，注重如何運(yùn)用這些公式、定理、方法等來解決實(shí)際設(shè)計問題。例如將齒輪、軸、滾動軸承等工程實(shí)踐性很強(qiáng)、并對工程設(shè)計與應(yīng)用能力有很大幫助的章節(jié)作為教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容；將潤滑與磨損、螺紋連接、彈簧等章節(jié)安排作為學(xué)生自學(xué)的內(nèi)容，通過答疑的方式對學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)；將教材中介紹很簡略，但與生產(chǎn)第一線聯(lián)系很緊密的一些工程知識比如軸承的安裝、拆卸、潤滑、組合設(shè)計以及失效形式、齒輪加工、蝸輪蝸桿加工等知識內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充。

3.結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)取舍教學(xué)內(nèi)容

由于各專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)不同，所安排的課程和教學(xué)要求也不同。因此《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課應(yīng)根據(jù)工程機(jī)械運(yùn)用與維護(hù)專業(yè)、機(jī)電一體化專業(yè)和汽車制造與裝配技術(shù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)要求，對各專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)崗位的要求選取適合的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能把有限的時間和精力花在學(xué)習(xí)掌握有用的知識上。

4.增加創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)容

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程需適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，牢牢把握住本學(xué)科的發(fā)展脈絡(luò)，及時補(bǔ)充新型機(jī)構(gòu)、傳動零件知識，介紹新的設(shè)計理論、方法、技術(shù)、計算機(jī)輔助設(shè)計等內(nèi)容，以拓寬視野，培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計的思路和方法。在課程設(shè)計實(shí)訓(xùn)中加強(qiáng)對學(xué)生在課程中應(yīng)用計算機(jī)CAD/CAM主流軟件（如MATLAB、AutocAD、UG和Pr∥Engineer）的工程實(shí)訓(xùn)。專周設(shè)計實(shí)訓(xùn)的課題主要包括從動件、軸、滾動軸承和聯(lián)接件等的設(shè)計計算、三維造型裝配、二維工程圖和設(shè)計說明書等內(nèi)容，使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用多門專業(yè)課程的知識和技能，在計算機(jī)輔助下完成，提高了專業(yè)素質(zhì)和工程應(yīng)用能力。

5.通過設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和獨(dú)立工作能力

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)中常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計、通用零件的選擇和設(shè)計是教學(xué)中的重要內(nèi)容。在教學(xué)中可以通過設(shè)計作業(yè)，如“凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計”、“齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計”及“軸系部件設(shè)計”等，使學(xué)生對常用機(jī)構(gòu)和通用零件設(shè)計獲得必要的工程實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度?！皺C(jī)械零件課程設(shè)計”是《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。課程設(shè)計要讓學(xué)生一方面加深對已學(xué)知識的掌握，培養(yǎng)自身綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能獨(dú)立、靈活地分析問題和解決問題的能力，另一方面，課程設(shè)計也要讓學(xué)生掌握使用工具書的方法和使用技術(shù)資料的技能，培養(yǎng)自身的設(shè)計能力和獨(dú)立工作能力。此外，課程設(shè)計還要有利于學(xué)生形成良好讀書習(xí)慣和自學(xué)能力，以滿足自身的終身教育的需要。

（二）課程體系設(shè)計思路

1.整體教學(xué)設(shè)計

按照典型減速器設(shè)計的流程所必須的知識和能力結(jié)構(gòu)，歸納《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程學(xué)習(xí)領(lǐng)域的主要工作任務(wù)，選擇一級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計作為載體，構(gòu)建主體學(xué)習(xí)單元（學(xué)習(xí)情境），按照資訊、決策、計劃、實(shí)施、檢查與評估六步法，工學(xué)交替、任務(wù)驅(qū)動、項(xiàng)目導(dǎo)向，將真實(shí)生產(chǎn)過程和產(chǎn)品融入教學(xué)全過程，設(shè)計學(xué)習(xí)情境。并根據(jù)行業(yè)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系，選定合適的載體，設(shè)計教學(xué)單元，完成教學(xué)設(shè)計。

本課程遵循學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的基本規(guī)律，以真實(shí)工作任務(wù)及其工作過程為依據(jù)整合、序化教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計了4個學(xué)習(xí)主情境，分別以減速器機(jī)械聯(lián)結(jié)的設(shè)計、減速器機(jī)械傳動的設(shè)計、減速器軸系的設(shè)計和減速器的潤滑與密封為載體。4個學(xué)習(xí)情境包含17個學(xué)習(xí)性工作任務(wù)，把理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐訓(xùn)練貫穿其中。

2.單元教學(xué)設(shè)計

學(xué)習(xí)情境1：減速器機(jī)械聯(lián)結(jié)的設(shè)計通過螺紋聯(lián)結(jié)、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)結(jié)的設(shè)計計算，讓學(xué)生熟悉機(jī)械零件的受力分析，熟悉桿件拉壓變形、剪切變形、擠壓變形的強(qiáng)度計算，熟悉螺紋聯(lián)結(jié)、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)結(jié)的選用方法和工作原理，并掌握相應(yīng)聯(lián)結(jié)的設(shè)計與安裝方法和工藝要求。

學(xué)習(xí)情境2：減速器機(jī)械傳動的設(shè)計通過圓柱齒輪的設(shè)計計算，讓學(xué)生熟悉齒輪失效形式、材料選擇、熱處理方法、各類齒輪受力分析和設(shè)計準(zhǔn)則，并掌握相應(yīng)的齒輪的選用方法。通過帶傳動的設(shè)計計算，讓學(xué)生熟悉帶傳動的組成、工作原理、特點(diǎn)、類型和應(yīng)用；V帶傳動；V帶輪的常用材料和結(jié)構(gòu)；帶傳動的安裝、張緊和維護(hù)；了解同步齒形帶傳動簡介。

學(xué)習(xí)情境3：減速器軸系的設(shè)計計算通過減速器軸的設(shè)計計算，讓學(xué)生熟悉軸的材料及選擇；軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計；軸強(qiáng)度的粗略計算；按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算；按彎扭合成強(qiáng)度計算。通過減速器軸承的設(shè)計選擇，讓學(xué)生熟悉軸承功用、類型；滑動軸承類型、結(jié)構(gòu)；軸瓦的結(jié)構(gòu)及材料；液體與非液體摩擦軸承簡介；滾動軸承類型、特點(diǎn)、精度及代號；滾動軸承失效形式；滾動軸承組合設(shè)計。通過減速器輸出端的聯(lián)軸器的設(shè)計選擇，讓學(xué)生熟悉聯(lián)軸器的功用，類型、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和選擇；離合器主要類型及其結(jié)構(gòu)。

學(xué)習(xí)情境4：減速器的潤滑與密封通過減速器的潤滑與密封的設(shè)計，了解機(jī)械中有關(guān)潤滑與密封的基本知識。

減速器專用周：通過對減速器整體的設(shè)計，讓學(xué)生掌握整個機(jī)械設(shè)計過程。教、學(xué)、做有機(jī)融合，把理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐訓(xùn)練貫穿其中。

三、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

（一）啟發(fā)引導(dǎo)式

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)是一門理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，我們在講授理論知識的同時非常重視聯(lián)系工程實(shí)際，重結(jié)論，重應(yīng)用。例如在講述摩擦的自鎖概念時，列舉大量常見的實(shí)例，啟發(fā)學(xué)生去思考，并同時從反面提出問題，請學(xué)生回答并解釋，以此來培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立思考的能力。

（二）多種教學(xué)方法進(jìn)行組合

采用理論教學(xué)、多媒體教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課堂討論、做學(xué)合一及綜合能力訓(xùn)練等教學(xué)手段相結(jié)合，常用機(jī)構(gòu)講解改變過去羅列式的教法，從創(chuàng)新的角度用大量的應(yīng)用實(shí)例讓學(xué)生對生產(chǎn)和生活中的機(jī)械裝置有更廣泛的了解，開闊眼界，學(xué)以致用。

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程實(shí)驗(yàn)是高職學(xué)生職業(yè)技能培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，可直接接觸到生產(chǎn)一線的技術(shù)問題和操作技能問題。因此，該課程實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)的針對性。如通過漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)測定實(shí)驗(yàn)和減速器的結(jié)構(gòu)分析和裝配實(shí)驗(yàn)等，使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握具體的測試技術(shù)，測量方法，從而接觸和熟悉測量工具與設(shè)備。

采用課堂討論方法調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，教與學(xué)融為一體，使學(xué)生成為課堂的主體。例如在講授軸的設(shè)計時，先給出各種軸的結(jié)構(gòu)，由學(xué)生從加工、裝配、承載上討論分析軸的特點(diǎn)，給出條件然后組織學(xué)生討論，在教師的引導(dǎo)下，得出正確、合理的結(jié)論。使學(xué)生真正參與到教學(xué)中來，課堂氣氛活躍，教學(xué)效果明顯。

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》是與工程實(shí)際聯(lián)系緊密的課程，在教學(xué)過程中應(yīng)特別注重理論聯(lián)系實(shí)際。例如，在講解機(jī)構(gòu)時，列舉了實(shí)際機(jī)器（汽車、內(nèi)燃機(jī)等）和日常生活中（客車上的折疊椅、縫紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu)等）的應(yīng)用實(shí)例，又特別介紹了與專業(yè)有關(guān)的金屬切削機(jī)床（車床、銑床、牛頭刨床等）應(yīng)用實(shí)例，因而增強(qiáng)了基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的聯(lián)系。

（三）利用現(xiàn)代教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

將多媒體教學(xué)手段引進(jìn)課堂教學(xué)。在遵循教學(xué)基本規(guī)律和學(xué)生認(rèn)識規(guī)律的基礎(chǔ)上，恰當(dāng)?shù)刂谱鰿AI課件可以將傳統(tǒng)教學(xué)手段難以表現(xiàn)的內(nèi)容、教材中的重點(diǎn)和難點(diǎn)表達(dá)清楚。

利用生產(chǎn)現(xiàn)場拍攝的錄像，再現(xiàn)范成法加工齒輪的過程及根切現(xiàn)象；利用多媒體動畫片展現(xiàn)帶傳動中的彈性滑動現(xiàn)象、展現(xiàn)四桿機(jī)構(gòu)的演化、展現(xiàn)各種間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的原理、展示行星輪系與差動輪系的區(qū)別、齒輪的失效機(jī)理等等。通過多媒體課件直觀而形象的展示出來。

如在齒輪一章授課過程中，學(xué)生對漸開線的形成等內(nèi)容的理解較困難，若利用相關(guān)軟件，編制并演示漸開線的形成過程，然后對漸開線上各點(diǎn)進(jìn)行齒形角和受力分析，學(xué)生很快就理解了什么是漸開線，為什么通常采用基圓附近的一段漸開線作為齒廓。同樣通過兩齒廓的嚙合、嚙合線和嚙合角的動態(tài)顯示、中心距的變化等又能使學(xué)生對漸開線齒輪的嚙合特性有更深刻的理解，從而大大提高了課堂教學(xué)的效率和效果。

四、搞好課程設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計是綜合本課程以及相關(guān)課程的理論知識、基本技能，獨(dú)立完成機(jī)械傳動裝置或簡單機(jī)械設(shè)計任務(wù)的一種途徑，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性、綜合性，是一次提升和整合知識的過程。通過課程設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決機(jī)械設(shè)計問題的能力，同時教會學(xué)生查閱和使用各種資料和手冊，熟悉國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，掌握常用的設(shè)計方法和手段（如計算機(jī)繪圖和計算機(jī)輔助設(shè)計等）。在選題上，仍以單級或兩級直（斜）齒圓柱齒輪減速器設(shè)計為主。在課程后期，組織學(xué)生對該傳動裝置進(jìn)行拆卸、安裝和到減速器生產(chǎn)廠家現(xiàn)場參觀，提前下發(fā)設(shè)計任務(wù)書，讓學(xué)生進(jìn)行一些前期的計算工作，最后通過編寫設(shè)計計算說明書和答辯，提高學(xué)生對設(shè)計的論證能力和可行性分析能力。

課程結(jié)構(gòu)決定課程功能。課程能否體現(xiàn)出它的創(chuàng)新價值，在一定程度上取決于課程結(jié)構(gòu)是否有利于師生創(chuàng)造性的發(fā)揮和培養(yǎng)，能否為學(xué)生的創(chuàng)新提供寬松適宜的時空條件和環(huán)境，使學(xué)生積極、主動地創(chuàng)造性地學(xué)習(xí)和發(fā)展。教師應(yīng)在教學(xué)中注重提高學(xué)生處理實(shí)踐中具體問題的能力，形成課程知識與實(shí)踐的連貫溝通，使學(xué)生逐步具備適應(yīng)社會的能力，盡快成為國家需要的高技能應(yīng)用型專業(yè)人才。

［1］史新民，高飛.高職《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教改與研究［J］.常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2005，（3）.

［2］程帆，王洪飛.機(jī)械設(shè)計教學(xué)中的改革與實(shí)踐［J］.杭州電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2003，（5）.

［3］王世輝，韋林.高職《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革［J］.高教論壇，2007，（3）：

［4］陳立德.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書［M］.北京：高等教育出版社，2004.

［5］姜大源.當(dāng)代德國職業(yè)教育主流教學(xué)思想研究［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2007.

［6］江凌云.機(jī)電一體化專業(yè)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)改革初探［J］.職業(yè)教育研究，2007，（6）.

［7］林承全.《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)改革淺談［J］.職教論壇，2006，（8）.