新時(shí)代背景下機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)的改進(jìn)

王修業(yè) 趙勃興

◆摘? 要：文章分析了新技術(shù)與新工程的產(chǎn)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的影響，并指出了我國機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)存在的問題，提出了一些改進(jìn)的方法。隨著科技的飛速發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)的與時(shí)俱進(jìn)是被重點(diǎn)關(guān)注的問題，當(dāng)前的教學(xué)模式應(yīng)結(jié)合時(shí)代特點(diǎn)做出相應(yīng)的改進(jìn)，以滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)新型人才的培養(yǎng)要求。

◆關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);教學(xué);改進(jìn)

機(jī)械設(shè)計(jì)指對(duì)機(jī)械的工作原理、運(yùn)動(dòng)軌跡、力和能量傳遞方式等要素進(jìn)行構(gòu)思、分析以及計(jì)算，將機(jī)械的使用要求和性能要求轉(zhuǎn)化為具體的制造依據(jù)，從而使最終的機(jī)械成品可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能并且不發(fā)生失效。機(jī)械設(shè)計(jì)作為機(jī)械生產(chǎn)的第一步，同時(shí)也是機(jī)械工程的重要組成部分，它直接決定了機(jī)械的性能，是工科學(xué)生必須掌握的專業(yè)知識(shí)。機(jī)械設(shè)計(jì)課程則是高等院校工科專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)此類知識(shí)的重要途徑，用于培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計(jì)制造、科技開發(fā)、應(yīng)用研究等能力。

1新的時(shí)代背景對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的要求

在19世紀(jì)末，西方先進(jìn)國家就已經(jīng)在幾大力學(xué)，強(qiáng)度理論，應(yīng)力分析方法等領(lǐng)域取得大量成果，并建立了以力學(xué)和制造為基礎(chǔ)的機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科體系，之后新結(jié)構(gòu)、新強(qiáng)度理論、新力學(xué)理論等成果為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了的新的計(jì)算與分析方法，機(jī)器的性能顯著提升，西方工業(yè)文明也在那個(gè)時(shí)候取得飛速發(fā)展。到如今，摩擦學(xué)、有限元計(jì)算、可靠性分析等新方法使得機(jī)械設(shè)計(jì)更加迅猛的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用，令設(shè)計(jì)的速度和質(zhì)量大幅提升，反映了時(shí)代的特色。隨著科技飛速發(fā)展和智能化時(shí)代的到來，海洋工程、核工程、航空航天技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、智能機(jī)器人等一系列高科技領(lǐng)域的新技術(shù)與新工程對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)提出了更高的要求，綜觀近幾年的國內(nèi)有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的高水平論文，會(huì)發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)與新材料、電子信息、環(huán)保等學(xué)科交叉，新興學(xué)科分支不斷涌現(xiàn)，高端機(jī)械制造研究和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，這意味著機(jī)械設(shè)計(jì)也將迎來新一輪的發(fā)展。

2機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)的現(xiàn)狀與不足

機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)主要包括機(jī)械傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、聯(lián)接設(shè)計(jì)、通用零件設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容，學(xué)習(xí)這些內(nèi)容要求學(xué)生在機(jī)械制圖、機(jī)械原理、工程力學(xué)、工程材料、互換性與測量技術(shù)等基礎(chǔ)課程上有良好的基礎(chǔ)，不過基礎(chǔ)課程概念繁多，計(jì)算公式推導(dǎo)復(fù)雜，知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)性難以把控，這就給教學(xué)帶來諸多不便。雖然部分高校在不斷提升教學(xué)質(zhì)量，國內(nèi)的機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)在不斷革新，但目前機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)過程中仍存在以下問題：

2.1單向、單一的教學(xué)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程中大部分內(nèi)容涉及機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)分析過程，分析過程復(fù)雜繁瑣，對(duì)學(xué)生的邏輯思維、抽象思維以及耐心是個(gè)很大的考驗(yàn)，而長期以來的教學(xué)方式是老師在有限時(shí)間內(nèi)快速將這些理論知識(shí)單向地通過黑板和PPT演示傳達(dá)給學(xué)生，不容易形象的闡述清楚，學(xué)生在聽完課后會(huì)留下一些模糊的印象，如果不在課下花大量時(shí)間去思考分析，長期下來就會(huì)積攢越來越多的疑問，甚至喪失對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)興趣。

2.2重理論而輕實(shí)踐

許多教學(xué)單位在機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)過程中過于重視課本中的理論知識(shí)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)到的專業(yè)知識(shí)無法得到有效的實(shí)際運(yùn)用，雖然課程有實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)安排，但由于課時(shí)少，內(nèi)容多，教師或多或少會(huì)忽視對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)，不會(huì)過多考察實(shí)驗(yàn)相關(guān)原理，而是直接進(jìn)行演示操作，而這樣學(xué)生也只會(huì)照搬老師的做法，為了拿高分去記結(jié)論和答案，到最后，雖然能在課程考試中取得好的成績，但是在知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用和動(dòng)手能力上有很大欠缺，學(xué)生的收獲也僅限于理論和圖紙。

2.3缺少創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

現(xiàn)在一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)課題過多，設(shè)計(jì)性課題過少，這使得學(xué)生缺乏主觀能動(dòng)性的發(fā)揮，況且某些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課題已經(jīng)沿用多年而沒有更新，其方法步驟、考核內(nèi)容都已有了隨處可找標(biāo)準(zhǔn)答案，不少學(xué)生會(huì)忽略設(shè)計(jì)過程中的論證，分析和計(jì)算，只是去參考答案或者拷貝資料，這直接給創(chuàng)新能力的培養(yǎng)效果帶來負(fù)面的影響。而且一些課程設(shè)計(jì)的題目也過于陳舊，缺乏新意，不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。雖然許多院校都舉辦了機(jī)械設(shè)計(jì)競賽之類的比賽，但最終參與到其中的學(xué)生卻是非常少數(shù)的，所以還是要從教學(xué)手段中入手找出問題并解決。

3機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)的改進(jìn)

3.1提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量

教學(xué)過程要加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，多讓學(xué)生自己動(dòng)手操作，堅(jiān)決杜絕“走過場”形式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，要讓學(xué)生在獲得成就感的同時(shí)能將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中。另外，也可以盡可能多的為學(xué)生提供實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，讓他們多了解實(shí)際生產(chǎn)狀況，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行熟悉和了解。這對(duì)學(xué)生在工作崗位的適應(yīng)能力培養(yǎng)有著非常重要的意義。

3.2重視創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

設(shè)計(jì)性課程要注重課題的更新，豐富多變的課題才能讓學(xué)生收獲更多，提高創(chuàng)新能力，同時(shí)也可以有效檢驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。在教學(xué)中要避免過多的指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生多翻閱資料，獨(dú)立思考，引導(dǎo)他們整理資料，分析數(shù)據(jù)，形成以學(xué)生為主體的創(chuàng)造性機(jī)械設(shè)計(jì)課程。教師在做到不輕易否定學(xué)生的想法，鼓勵(lì)學(xué)生開拓思路的同時(shí)，也要做到課堂教學(xué)創(chuàng)新，改變單一的教學(xué)方式，提升學(xué)習(xí)趣味性。

3.3重視學(xué)科交叉，加強(qiáng)基本能力的培養(yǎng)

機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的數(shù)字化、微納化，使得其數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)學(xué)科以及計(jì)算機(jī)學(xué)科的支撐越來越重要，所以在教學(xué)過程中要多穿插基礎(chǔ)學(xué)科的知識(shí)，還要將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)引入到課程當(dāng)中，努力做到機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)的與時(shí)俱進(jìn)。

4結(jié)語

當(dāng)下的機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)要結(jié)合時(shí)代特點(diǎn)，并立足于當(dāng)前科技發(fā)展對(duì)工程技術(shù)人才的培養(yǎng)需求，做出合適的改動(dòng)和升級(jí)，就能做好與時(shí)俱進(jìn)的準(zhǔn)備，實(shí)現(xiàn)學(xué)科進(jìn)步，更重要的是能為社會(huì)發(fā)展做出長足的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目：本文是南京理工大學(xué)2020年“本科教學(xué)改革與建設(shè)工程”項(xiàng)目一流課程建設(shè)（JY1.2.2）研究成果。