基于工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的《機(jī)械設(shè)計(jì)》教學(xué)改革

王會(huì)

【摘 要】 本文結(jié)合德州學(xué)院在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)實(shí)施過(guò)程的具體措施，以提高工程實(shí)踐能力為目標(biāo)，論述了機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容及方法改革，主張合理設(shè)置課程教學(xué)體系，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué);采用啟發(fā)式教學(xué)法和案例教學(xué)法，全面提高教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】 德州學(xué)院;機(jī)械設(shè)計(jì);工程實(shí)踐能力;創(chuàng)新能力;教學(xué)改革

一、引言

目前應(yīng)用型高校培養(yǎng)的學(xué)生直接面向企業(yè)的生產(chǎn)一線，因此培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力極為重要。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門(mén)重要的基礎(chǔ)課程，在整個(gè)人才培養(yǎng)體系中占有重要的地位。在此之前學(xué)生學(xué)習(xí)的機(jī)械制圖、理論力學(xué)等課程，與工程實(shí)際還是有一定的距離，而機(jī)械設(shè)計(jì)課程則是緊密結(jié)合工程實(shí)際的課程。學(xué)生除了學(xué)習(xí)機(jī)械中通用零件和通用裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算的相關(guān)專業(yè)理論知識(shí)外，更重要的是學(xué)會(huì)如何用機(jī)械設(shè)計(jì)的理論知識(shí)來(lái)解決具體的工程實(shí)際問(wèn)題。同時(shí)為了盡快適應(yīng)本科機(jī)械類(lèi)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，教學(xué)過(guò)程中關(guān)注的重點(diǎn)正經(jīng)歷著從理論知識(shí)的培養(yǎng)向提高學(xué)生的工程素質(zhì)及工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。如何在教學(xué)課程中通過(guò)合理設(shè)置課程體系、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)成為了機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)改革中探索的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、方式過(guò)于偏重理論，而弱化了學(xué)生的工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。為適應(yīng)應(yīng)用技術(shù)型高校轉(zhuǎn)型，在機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)過(guò)程中需要進(jìn)行基于工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的教學(xué)改革。

二、合理設(shè)置課程教學(xué)體系，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程內(nèi)容是掌握通用機(jī)械零件的設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)裝置的設(shè)計(jì)。隨著新的機(jī)械設(shè)計(jì)方法的快速發(fā)展，僅通過(guò)書(shū)本內(nèi)的知識(shí)已不能適應(yīng)實(shí)際工程中的要求。因此在設(shè)置課程教學(xué)體系時(shí)，要注意機(jī)械零部件的分析計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)合;理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合;理論知識(shí)同工程實(shí)際相結(jié)合。經(jīng)典教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)代教學(xué)內(nèi)容互為依托，各教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)銜接，實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化。

1、在理論教學(xué)內(nèi)容方面

在理論教學(xué)內(nèi)容的組織方面，注意教學(xué)知識(shí)的更新，增大課堂教學(xué)的信息量，注意將學(xué)生的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)和專業(yè)素質(zhì)教育結(jié)合起來(lái)。特別是在教學(xué)內(nèi)容的組織、課堂內(nèi)容的講授等方面將啟發(fā)式等教學(xué)方法結(jié)合起來(lái)，使它們成為一個(gè)有機(jī)的整體。在課堂教學(xué)中注意學(xué)生的學(xué)習(xí)掌握情況，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（1）在課程教授時(shí)，以工程實(shí)踐應(yīng)用為基礎(chǔ)，以掌握通用零部件設(shè)計(jì)計(jì)算能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，從整體和系統(tǒng)的角度，將課程知識(shí)體系整合為機(jī)械設(shè)計(jì)總論、連接、機(jī)械傳動(dòng)、軸系零部件四大模塊，體現(xiàn)學(xué)生設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力培養(yǎng)的循序漸進(jìn)性。

（2）在教授機(jī)械設(shè)計(jì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的前提下，結(jié)合齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)及軸的設(shè)計(jì)等章節(jié)理論內(nèi)容介紹現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的方法。如在講解齒輪的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算公式多、計(jì)算量大。在教授這部分知識(shí)時(shí)，可介紹計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法：如用UG NX軟件進(jìn)行齒輪的三維實(shí)體造型，并進(jìn)行齒輪的強(qiáng)度校核，提高了計(jì)算精度，節(jié)省了時(shí)間。同時(shí)開(kāi)闊了學(xué)生的視野，提高學(xué)習(xí)興趣。

（3）對(duì)通用零件的設(shè)計(jì)計(jì)算部分的公式推導(dǎo)講解時(shí)簡(jiǎn)化推導(dǎo)過(guò)程，注重設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇和公式的具體工程實(shí)際應(yīng)用。

2、在實(shí)踐教學(xué)方面

（1）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目側(cè)重學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)課一開(kāi)始就開(kāi)設(shè)“機(jī)械零件認(rèn)知”實(shí)驗(yàn)，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生對(duì)通用機(jī)械零件和通用裝置有一定的認(rèn)識(shí)和了解;后開(kāi)設(shè)螺栓聯(lián)接綜合實(shí)驗(yàn)、帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)、軸系結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)、減速器拆裝實(shí)驗(yàn)、機(jī)械傳動(dòng)性能綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)。其中軸系結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)、機(jī)械傳動(dòng)性能綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，其余三個(gè)實(shí)驗(yàn)為綜合型實(shí)驗(yàn)。設(shè)置的六個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力。同時(shí)增加開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，開(kāi)放機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置并進(jìn)行分析，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和分析能力;培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

（2）改革機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)題目主要是二級(jí)減速器的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容單一、雷同，達(dá)不到工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此在2013級(jí)機(jī)械本班課程設(shè)計(jì)中提倡綜合性設(shè)計(jì);引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)，增加了跑步機(jī)的設(shè)計(jì)、切面機(jī)的設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)題目。學(xué)生先設(shè)計(jì)出多個(gè)機(jī)械傳動(dòng)方案，通過(guò)對(duì)不同方案進(jìn)行分析確定出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性及工程實(shí)踐能力。然后要求學(xué)生將UG NX軟件應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算和實(shí)體建模中。在軟件中完成所有零部件建模，進(jìn)行整體裝配，若出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行修改計(jì)算，最后完成整個(gè)裝置的實(shí)體造型，沒(méi)有問(wèn)題后最終生成二維工程圖。最后安排了課程設(shè)計(jì)答辯環(huán)節(jié)，通過(guò)設(shè)計(jì)答辯的方式對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。這樣既能增強(qiáng)學(xué)生使用三維軟件的能力，同時(shí)提高了學(xué)生的課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

三、基于工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的教學(xué)方法改革

1、啟發(fā)式的教學(xué)法

授課教師講解理論知識(shí)時(shí)不能只是枯燥的講解理論，要提出一些和知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的工程實(shí)際問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生利用自己所學(xué)知識(shí)進(jìn)行思考和分析，能夠全面的解決老師所提的問(wèn)題。如講授鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)時(shí)，給學(xué)生提出“為什么同步帶的自行車(chē)不能代替鏈傳動(dòng)的自行車(chē)”讓學(xué)生進(jìn)行分析回答，有的學(xué)生就會(huì)回答“同步帶是彈性的，如果沖擊力大容易斷，有灰塵就會(huì)容易卡住”，還有的同學(xué)會(huì)回答“同步帶對(duì)工作環(huán)境要求高于鏈傳動(dòng)，對(duì)張緊裝置的要求高，使用壽命沒(méi)有鏈傳動(dòng)長(zhǎng)”等。學(xué)生通過(guò)積極回答問(wèn)題把鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用全面掌握，同時(shí)還復(fù)習(xí)了同步帶傳動(dòng)的知識(shí)。通過(guò)啟發(fā)式提問(wèn)，既能活躍課堂授課氣氛，又能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)的積極性，鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)理論知識(shí)解決一些工程實(shí)際問(wèn)題，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2、案例教學(xué)法貫穿各個(gè)章節(jié)的授課中

引入與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的典型生活實(shí)例和工程案例。每一章節(jié)內(nèi)容都有工程實(shí)例進(jìn)行分析，增強(qiáng)了理論知識(shí)的系統(tǒng)性。理論和工程實(shí)際相結(jié)合的授課方式，非常能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。同時(shí)教學(xué)中引入工程實(shí)例，以及適當(dāng)?shù)卦黾恿撕彤厴I(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)例講解，有利于難點(diǎn)知識(shí)的講解，使學(xué)生能夠及時(shí)了解所學(xué)理論知識(shí)的工程實(shí)際應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，縮短教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際工程應(yīng)用的距離。如講解螺紋連接的章節(jié)時(shí)，首先先給學(xué)生展示了《一顆螺絲釘引發(fā)的血案》、《華航飛機(jī)爆炸事故》，《由“螺栓松脫”造成的扶梯事故》，通過(guò)這些案例讓學(xué)生了解的小小螺紋連接的重要性及設(shè)計(jì)中注意的放松、受力等問(wèn)題。在講解螺栓組的設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)工程案例如起重吊鉤的螺栓組、聯(lián)軸器的螺栓組等依次講解各種受力情況下的螺栓組的設(shè)計(jì)，使學(xué)生很快能夠掌握和理解螺栓組的設(shè)計(jì)。

四、結(jié)束語(yǔ)

在教學(xué)過(guò)程中，我們課程組老師非常重視教學(xué)信息的反饋，努力提高教學(xué)質(zhì)量。鼓勵(lì)和指導(dǎo)機(jī)械專業(yè)學(xué)生參加各類(lèi)科技創(chuàng)新大賽，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。近幾年來(lái)，機(jī)械專業(yè)學(xué)生在全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排與社會(huì)實(shí)踐科技競(jìng)賽等競(jìng)賽中獲多種獎(jiǎng)項(xiàng)，工程實(shí)踐動(dòng)手能力有了很大的提高。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 王波，林其斌.應(yīng)用型本科機(jī)械原理課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].滁州學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（02）111-113.

[2] 郭維城，王琳，劉小琨等.以學(xué)生工程實(shí)踐能力為導(dǎo)向的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程改革與實(shí)施[J].科教導(dǎo)刊，2015（01）91-92.

[3] 米麗萍.三維ProE在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].課程教學(xué)研究，2013（19）191-192.

[4] 劉揚(yáng)，銀金光.“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程中應(yīng)用案例教學(xué)的探討[J].中國(guó)電力教育，2010（27）64-65.

【作者簡(jiǎn)介】

王 會(huì)（1973-）女，山東德州人，工學(xué)碩士，副教授，德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械系主任，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)CAD/CAM.