基于OBE的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教改探索

鄧 杰

（重慶科技學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，重慶401331）

1 課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的主要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生進(jìn)行的第一次較為全面的、綜合性的、理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，通過這個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)和實(shí)踐，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想、鍛煉學(xué)生的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。使學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了更加深厚的認(rèn)識(shí)和理解，對(duì)后續(xù)的專業(yè)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)起到了非常重要的作用。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀、存在的問題

2.1 對(duì)課程設(shè)計(jì)的重要性認(rèn)識(shí)不夠

機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類學(xué)生在大學(xué)學(xué)習(xí)過程中占有重要的作用，但是在課程設(shè)計(jì)的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，有一些學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題不認(rèn)真思考，不能積極主動(dòng)地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，積極查閱資料加以解決，也不主動(dòng)請(qǐng)教老師、同學(xué)幫助解決，部分學(xué)生過于依賴其他的設(shè)計(jì)說明書，設(shè)計(jì)時(shí)機(jī)械式的模仿，而非主動(dòng)積極思考，對(duì)自己所設(shè)計(jì)減速器裝置的零部件組成、參數(shù)和形狀、裝配關(guān)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系等了解不夠透徹，知其然而不知其所以然，這樣必然達(dá)不到課程設(shè)計(jì)的效果。

2.2 對(duì)學(xué)習(xí)過的課程運(yùn)用能力較差

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生要能靈活運(yùn)用以前學(xué)過的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)先修課程的綜合知識(shí)的運(yùn)用能力要求高。學(xué)生不能運(yùn)用《機(jī)械工程材料》的知識(shí)對(duì)機(jī)械零件的材料進(jìn)行選擇，大多數(shù)學(xué)生照搬教材上的例題選擇零件的材料；在進(jìn)行零件的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)不能運(yùn)用《材料力學(xué)》的知識(shí)對(duì)在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算；在裝配圖時(shí)不能按照老師介紹的“先整體后局部，先里后外，先粗后細(xì)”的原則畫出裝配草圖，而是把書上的參考圖描在設(shè)計(jì)圖紙上；不能運(yùn)用《公差與技術(shù)測(cè)量》的知識(shí)標(biāo)注零件的公差等等。

2.3 學(xué)生對(duì)減速器的結(jié)構(gòu)缺乏認(rèn)識(shí)

根據(jù)工程認(rèn)證的要求，教學(xué)要以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出（成果）為導(dǎo)向（Outcome Based Education，OBE），以前的教學(xué)以教師的講授為主，老師的講解又是從點(diǎn)到面再到整體這樣的教學(xué)內(nèi)容體系。比如在講述的時(shí)候要分別講述帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、軸承的選擇與計(jì)算等內(nèi)容，學(xué)生要在2周的課程設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)把這些內(nèi)容融合起來有一定困難。學(xué)生對(duì)減速器的結(jié)構(gòu)、作用、形狀缺乏認(rèn)識(shí)，對(duì)各個(gè)零件之間的裝配關(guān)系也不是很明白，所以在設(shè)計(jì)計(jì)算、裝配圖和零件圖的繪制過程中出現(xiàn)很多錯(cuò)誤。

2.4 學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)的“三邊設(shè)計(jì)法”掌握不好

課程設(shè)計(jì)的正確方法是“邊計(jì)算、邊畫圖、邊修改”的“三邊設(shè)計(jì)法”，很多學(xué)生在設(shè)計(jì)不能徹底貫徹執(zhí)行這一設(shè)計(jì)思想，有的學(xué)生把時(shí)間和精力都集中在零件的設(shè)計(jì)計(jì)算上，卻忽視了有的零件是一邊計(jì)算一邊畫圖，比如軸的設(shè)計(jì)必須是通過畫圖確定它的結(jié)構(gòu)尺寸，然后對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算，如果軸的強(qiáng)度不夠，就要對(duì)軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改然后再計(jì)算，如此多次反復(fù)。在設(shè)計(jì)中一些學(xué)生對(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤不去修改，害怕返工影響設(shè)計(jì)進(jìn)度，是對(duì)設(shè)計(jì)不負(fù)責(zé)的表現(xiàn)。

3 課程設(shè)計(jì)教改措施

3.1 設(shè)計(jì)題目多樣化，激發(fā)學(xué)生的設(shè)計(jì)熱情

國家組織一些學(xué)校對(duì)課程設(shè)計(jì)題目進(jìn)行一些研究，但是每個(gè)學(xué)校的具體情況不同，不能統(tǒng)一題目。根據(jù)我校的具體情況，讓部分學(xué)生嘗試完成活塞泵的設(shè)計(jì)，活塞泵一般也由機(jī)械傳動(dòng)裝置和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成，這個(gè)題目學(xué)生作起來有一定難度，但是可以適當(dāng)延長設(shè)計(jì)時(shí)間，同時(shí)也鞏固了機(jī)械原理的部分內(nèi)容。激發(fā)學(xué)生的設(shè)計(jì)激情，知識(shí)面拓寬了，同時(shí)也充分發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。通過這種方法還可以培養(yǎng)學(xué)生查閱一些相關(guān)的參考資料和國家標(biāo)準(zhǔn)的能力，使學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的國家標(biāo)準(zhǔn)有了初步的認(rèn)識(shí)和了解。通過幾年的實(shí)踐，取得了比較好的教學(xué)效果。

3.2 加強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系

根據(jù)工程認(rèn)證對(duì)本次實(shí)踐教學(xué)的要求，要求學(xué)生學(xué)會(huì)從機(jī)械的傳動(dòng)方案和設(shè)計(jì)條件出發(fā)，合理選擇標(biāo)準(zhǔn)部件的類型和型號(hào)，正確計(jì)算主要零件的工作能力，確定它們的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)及材料，并考慮制造工藝、使用、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問題，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到了解和掌握機(jī)械設(shè)計(jì)方案、機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)過程和方法，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)能力。學(xué)生感覺課程設(shè)計(jì)的時(shí)間短，在設(shè)計(jì)過程中會(huì)遇到一些具體的問題，比如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，結(jié)構(gòu)尺寸不好確定等，將實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開放，在學(xué)習(xí)理論知識(shí)以及課程設(shè)計(jì)過程中都能夠到實(shí)驗(yàn)室去裝拆減速器，學(xué)生將理論知識(shí)和工程實(shí)際結(jié)合起來，提高和鍛煉了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和解決較復(fù)雜工程問題的能力。

3.3 充分利用多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)課堂平臺(tái)

利用多媒體課件演示多種類型和結(jié)構(gòu)的減速器仿真拆裝實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，反復(fù)觀看減速器拆裝實(shí)驗(yàn)過程，從而弄清各種減速器的結(jié)構(gòu)及其各個(gè)零件的結(jié)構(gòu)和工藝要求。不僅為學(xué)生順利進(jìn)入課程設(shè)計(jì)工作、高質(zhì)量地完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)提供了良好的條件，而且可以拓寬學(xué)生的視野和思路，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和探索能力。

3.4 悉心指導(dǎo)，變模仿型設(shè)計(jì)為思考型設(shè)計(jì)訓(xùn)練，增加討論課環(huán)節(jié)

討論課上要求學(xué)生講解分析和解決問題的過程，接受老師和同學(xué)的意見和建議，認(rèn)真聽取其他同學(xué)的講解，發(fā)表自己的意見，再由老師做出總結(jié)，給出指導(dǎo)性意見，確定方案。這樣可以促進(jìn)學(xué)生積極主動(dòng)地思考問題，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)以前學(xué)過的知識(shí)綜合運(yùn)用能力。

3.5 制定科學(xué)的成績?cè)u(píng)定依據(jù)和持續(xù)改進(jìn)措施

成績?cè)u(píng)定應(yīng)該包括設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)說明書的質(zhì)量，以及答辯情況和設(shè)計(jì)態(tài)度四部分內(nèi)容。設(shè)計(jì)圖紙的工作量和難度相對(duì)最大，在課程設(shè)計(jì)總評(píng)成績中的比例應(yīng)最大，占40%左右較為合適。設(shè)計(jì)說明書的工作量和難度相對(duì)于設(shè)計(jì)圖紙要小些，在總評(píng)成績中的比重也應(yīng)小些，占30%左右為宜。工程認(rèn)證中要求培養(yǎng)學(xué)生個(gè)人和團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力，對(duì)較復(fù)雜工程問題的溝通表達(dá)能力，開展課程設(shè)計(jì)的答辯可以檢驗(yàn)學(xué)生是否真正搞懂了設(shè)計(jì)中的各個(gè)細(xì)節(jié)問題，對(duì)設(shè)計(jì)理解的深度和廣度，團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)作，語言表達(dá)能力，答辯成績?cè)诳傇u(píng)成績中占15%左右較為合適。課程設(shè)計(jì)態(tài)度體現(xiàn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。對(duì)學(xué)生的成績?cè)u(píng)定完成后，教師對(duì)本次設(shè)計(jì)中存在的問題提出反思與持續(xù)改進(jìn)措施。

3.6 提高學(xué)生的溝通與交流能力

根據(jù)工程認(rèn)證的畢業(yè)指標(biāo)點(diǎn)的要求：學(xué)生要能夠就復(fù)雜的工程問題與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效的溝通和交流的能力，在課程設(shè)計(jì)中設(shè)置了答辯環(huán)節(jié)，提高學(xué)生溝通與交流能力。雖然每個(gè)學(xué)生的設(shè)計(jì)題目和參數(shù)不相同，但是仍然具有一定的模仿性，少數(shù)學(xué)生盲目照搬圖冊(cè)繪圖，抄襲同學(xué)的設(shè)計(jì)參數(shù)，通過答辯可以發(fā)現(xiàn)這方面的問題，促使學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)的重視，在以后的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中加以改進(jìn)。

4 結(jié)束語

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革是一個(gè)復(fù)雜而長期的過程，通過系列的教學(xué)改革與實(shí)踐，激發(fā)了學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的積極性和主動(dòng)性，為社會(huì)培養(yǎng)出整體設(shè)計(jì)意識(shí)強(qiáng)、有創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)際的動(dòng)手能力的應(yīng)用型人才。