基于創(chuàng)新意識培養(yǎng)的機械設(shè)計課程群設(shè)置

周培　蘆書榮

【摘要】傳統(tǒng)的機械設(shè)計課程僅局限于機械設(shè)計課和機械設(shè)計課程設(shè)計，無論是課堂教學(xué)還是課程設(shè)計在對學(xué)生的創(chuàng)新意識的培養(yǎng)方面還很薄弱，學(xué)生對現(xiàn)代實際結(jié)構(gòu)的完整設(shè)計過程沒有系統(tǒng)的體驗。借助精品課程平臺，新的機械設(shè)計課程群的設(shè)置，建立了從基礎(chǔ)課到專業(yè)課的完整教學(xué)鏈條，有效鍛煉了學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識。

【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計 創(chuàng)新教育 精品課程

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）01-0042-01

機械設(shè)計是一門傳統(tǒng)的機械專業(yè)基礎(chǔ)課，傳統(tǒng)的機械設(shè)計教學(xué)主要分為理論部分的機械原理、機械設(shè)計課堂教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)的課程設(shè)計。理論教學(xué)往往內(nèi)容比較固定，由于內(nèi)容相對來說較為枯燥，如果老師在課堂上還是一味講解灌輸，不聯(lián)系工程實際，學(xué)生很容易喪失學(xué)習(xí)興趣，久而久之，學(xué)習(xí)就變成了應(yīng)付考試的工具，學(xué)生的能力僅僅停留在解題，遇到實際工程問題無從下手，這樣無法達到真正的教學(xué)目的，而且對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識毫無益處。如何讓傳統(tǒng)的學(xué)科在新形勢新背景下煥發(fā)生機，既能使學(xué)生主動產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，又能培養(yǎng)他們的實際能力？借助南航金城學(xué)院《機械設(shè)計》精品課程這一平臺，本文對機械設(shè)計相關(guān)課程設(shè)置作了研究。

課程設(shè)置方面，對機械設(shè)計課程群相關(guān)課程進行了整合、改進設(shè)計。原有的機械設(shè)計相關(guān)課程有：proE軟件應(yīng)用、機械原理、機械設(shè)計、課程設(shè)計、機械工程有限元基礎(chǔ)。每門課由不同的老師講授，除了機械原理和機械設(shè)計關(guān)聯(lián)性較強，其他的課程教學(xué)呈碎片化分布，學(xué)生學(xué)一門扔一門，無法將相關(guān)知識聯(lián)系運用。這與實際情況是相違背的，他們在參加到工作中去之后會發(fā)現(xiàn)，從事機械設(shè)計工作，需要協(xié)調(diào)調(diào)用各門課程的知識，知識的運用往往是大面積交叉的，這樣的教學(xué)往往不能在學(xué)生畢業(yè)的時候?qū)ζ涮峁┯行У膶I(yè)支撐，使學(xué)生很難迅速進入角色。這也是現(xiàn)在很多本科院校提倡培養(yǎng)“應(yīng)用型“人才的出發(fā)點之一。

本文在課程的設(shè)置上，除了保留原有的課程，添加了《機械設(shè)計綜合實驗》這門實踐類課程。機械設(shè)計綜合實驗立足于機械設(shè)計實驗的基礎(chǔ)性、整體性、創(chuàng)新性，是將機械系統(tǒng)傳動方案設(shè)計理論、實驗測試方法和軟件技術(shù)進行整合優(yōu)化而開發(fā)的一體化、多層次、開放式綜合性、研究型實驗。學(xué)生可根據(jù)實驗要求自主擬訂多種傳動方案，進行多級傳動方案的組裝、搭接、裝配、調(diào)節(jié)，并通過測試進行性能綜合分析和評估。目的拓展機械設(shè)計實驗的內(nèi)容，調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)新積極性，提高其知識綜合應(yīng)用的能力。在機械設(shè)計綜合實驗中，既包含驗證類實驗，又有創(chuàng)新類實驗，需要學(xué)生動腦創(chuàng)新多，對提高其實踐動手能力又重要作用。

課程與課程之間，加強聯(lián)系。以機構(gòu)設(shè)計綜合實驗為平臺，在學(xué)習(xí)機械原理和計算機三維應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)上，通過機構(gòu)運動的組合設(shè)計，并采用機構(gòu)型綜合的連桿組合創(chuàng)新技法進一步改進，運用計算機三維軟件對機構(gòu)運動進行分析、進而進行機構(gòu)的虛擬設(shè)計與運動仿真，并對實物機構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。融合了機構(gòu)方案的設(shè)計、運動分析與實驗驗證，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力、科學(xué)計算能力以及工程實踐能力。對于創(chuàng)新型搭建的結(jié)構(gòu)，后續(xù)可以利用有限元分析軟件，進行結(jié)構(gòu)校核，在加工實驗室進行樣機加工，從而給學(xué)生實現(xiàn)從設(shè)計到加工出樣機的完整體驗，為以后快速融入工作崗位打下基礎(chǔ)。

教學(xué)內(nèi)容方面，加強應(yīng)用型軟件的教學(xué)。為了響應(yīng)學(xué)校培養(yǎng)“應(yīng)用型”人才的號召，機械工程自動化專業(yè)設(shè)置了機械工程有限元分析基礎(chǔ)這門課程。該課程原本是研究生課程，本科院校開設(shè)較少，因為其難度大，要求鋪墊的基礎(chǔ)知識較多，對學(xué)生能力要求高。本科學(xué)校該門課的內(nèi)容全部是有限元法的理論，學(xué)時長，難度大，但是對于我們本三院校來說，照搬其教學(xué)模式不現(xiàn)實，在教學(xué)上也起不到作用，我們更多著眼點于學(xué)生的應(yīng)用能力，所以該課程內(nèi)容設(shè)置上盡可能弱化理論部分，加入有限元軟件的介紹和操作。當(dāng)然，無論什么有限元分析軟件，其功能都是相當(dāng)繁復(fù)的，安排課程時，我們主要集中介紹ANSYS基本力學(xué)分析模塊，學(xué)生學(xué)習(xí)完之后能對設(shè)計的結(jié)構(gòu)進行簡單的分析校核，如果工作中需要用到更多的模塊，學(xué)生也有能力找到相應(yīng)的資料學(xué)習(xí)，這就比其他沒有有限元知識的學(xué)生更有優(yōu)勢，更能快速地掌握技能。

這樣，將機械設(shè)計相關(guān)課程甚至畢業(yè)設(shè)計關(guān)聯(lián)起來，形成完整的教學(xué)鏈條，既有理論分析，又有實踐驗證；既有硬件支撐，又有軟件助力；既能進行科學(xué)計算，又能動手實現(xiàn)。以實踐環(huán)節(jié)鞏固理論教學(xué)，用理論教學(xué)助力實踐環(huán)節(jié)，使機械設(shè)計課程形成一個整體，讓原本枯燥的機械設(shè)計教學(xué)煥發(fā)新的生機。當(dāng)然，在優(yōu)化了課程設(shè)置的同時，課堂的教學(xué)模式也應(yīng)隨之轉(zhuǎn)變，將課堂還給學(xué)生，賦予學(xué)生更多的主動權(quán)，培養(yǎng)創(chuàng)造性、甚至是批判性思維，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂，讓學(xué)生更主動地吸取知識、扎實基礎(chǔ)，才能在新教育環(huán)境下，實現(xiàn)教育的根本目標。

作者簡介：

周培（1983.01-），女，江蘇南京人，畢業(yè)于南京航空航天大學(xué)，碩士研究生，講師，主要研究方向：機械設(shè)計及理論。