唐克巖

成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 四川樂山 614000

基于卓越工程師培養(yǎng)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革

唐克巖

成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 四川樂山 614000

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械工程專業(yè)的一個(gè)重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。針對我校機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的問題，結(jié)合機(jī)械工程專業(yè)卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)，從設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)方法與手段、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、指導(dǎo)方式和成績評定等方面進(jìn)行了改革，取得了較好的效果。

卓越工程師；機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃是貫徹落實(shí)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》的一項(xiàng)重大改革項(xiàng)目，旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路，建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)。[1]高等學(xué)校在人才培養(yǎng)注重基礎(chǔ)理論的同時(shí)，更要加強(qiáng)對學(xué)生專業(yè)知識、專業(yè)技能、分析和解決工程實(shí)際問題能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)出具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，較強(qiáng)創(chuàng)新意識、工程實(shí)踐能力和組織協(xié)調(diào)能力的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。高等院校作為工程教育的高地，大力開展教學(xué)模式和方法改革是創(chuàng)新工程人才培養(yǎng)，主動服務(wù)國家戰(zhàn)略和行業(yè)發(fā)展的根本需求，課程設(shè)計(jì)作為課堂教學(xué)內(nèi)容的拓展應(yīng)用，最能體現(xiàn)出學(xué)生的實(shí)踐動手能力，也是卓越計(jì)劃中培養(yǎng)學(xué)生工程技術(shù)素質(zhì)的重要一環(huán)。[2]機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械專業(yè)學(xué)生一次較綜合性的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生具有一般機(jī)械設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)目前普遍采用具有一般用途的機(jī)械傳動裝置作為設(shè)計(jì)對象，設(shè)計(jì)題目多為二級圓柱齒輪或蝸輪蝸桿減速器，這主要是因?yàn)闇p速器的設(shè)計(jì)基本涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中的主要內(nèi)容，便于學(xué)生將所學(xué)知識靈活地運(yùn)用到設(shè)計(jì)實(shí)踐中。從整個(gè)教學(xué)過程和教學(xué)效果分析，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)還存在以下一些問題和不足：

(1)部分學(xué)生對課程設(shè)計(jì)的重要性及意義認(rèn)識不足，存在應(yīng)付“差事”的錯(cuò)誤態(tài)度，缺乏積極性，而且對設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，不能積極主動思考解決方法，反而敷衍了事，導(dǎo)致問題越積越多，設(shè)計(jì)無法進(jìn)行。

(2)課程設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)生缺乏工程實(shí)際知識和設(shè)計(jì)概念，對減速器各零件的結(jié)構(gòu)尺寸、功用及特點(diǎn)和裝配關(guān)系缺乏全面系統(tǒng)地認(rèn)識和了解；在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，往往盲目模仿他人的設(shè)計(jì)資料，甚至照搬照抄，設(shè)計(jì)流于形式，質(zhì)量難以保證，難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果和設(shè)計(jì)目的。

(3)學(xué)生自身基礎(chǔ)較差，對先修課程的綜合應(yīng)用能力也較差，前后知識孤立，無法活學(xué)活用，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，特別是機(jī)械制圖課程，由于間隔時(shí)間較長，許多學(xué)生在看圖、讀圖、繪圖等方面都存在一定困難，繪制的圖紙不規(guī)范、質(zhì)量不高。

(4)教學(xué)模式過于單一，設(shè)計(jì)題目類型基本相同，任務(wù)要求過于簡單，造成學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中缺少相應(yīng)的交流與協(xié)作，多數(shù)學(xué)生是在教師指導(dǎo)下進(jìn)行的機(jī)械式模仿設(shè)計(jì)，難以調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，學(xué)生分析問題和解決問題的能力得不到鍛煉，缺乏自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)，與卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)相悖。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)改革的措施與實(shí)踐

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識分析、解決工程實(shí)際問題能力和創(chuàng)新能力的重要教學(xué)步驟，是學(xué)生第一次較全面的設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，在學(xué)生總體培養(yǎng)目標(biāo)中占有極其重要的地位。[3]結(jié)合當(dāng)前教學(xué)現(xiàn)狀和卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)，更好地適應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和行業(yè)發(fā)展需求，確定機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)改革的總體目標(biāo)：加強(qiáng)對學(xué)生基本設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，適當(dāng)加強(qiáng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，注重對學(xué)生計(jì)算機(jī)繪圖能力的培養(yǎng)，同時(shí)加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的工程意識及分析和解決實(shí)際問題的能力。

2.1 改革設(shè)計(jì)任務(wù)要求 激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)仍采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)題目——減速器設(shè)計(jì)，但與傳統(tǒng)要求不同的是：在設(shè)計(jì)任務(wù)書中不擬定設(shè)計(jì)方案，而只給定接近工程實(shí)際的功能要求。由于學(xué)生缺乏整體設(shè)計(jì)概念，因此在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之前，指導(dǎo)教師要先組織學(xué)生獨(dú)立完成減速器的裝拆實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對減速器的基本結(jié)構(gòu)組成和工作原理有一個(gè)較全面的、感性的認(rèn)識和了解，然后學(xué)生再根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書中給定的功能要求，獨(dú)立思考，提出幾種不同的設(shè)計(jì)方案，由教師指導(dǎo)學(xué)生對每一種方案進(jìn)行分析，比較其中的優(yōu)缺點(diǎn)，并最終確定出最佳方案作為本次課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，指導(dǎo)教師鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，敢于創(chuàng)新，加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。這樣從課程設(shè)計(jì)一開始，就激發(fā)了學(xué)生的積極性和主動性，使學(xué)生積極參與到課程設(shè)計(jì)中來。

2.2 加強(qiáng)協(xié)作設(shè)計(jì) 培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神

為了滿足市場和企業(yè)的需求，提高就業(yè)競爭力，必須提高學(xué)生的協(xié)作設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)精神。傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)往往要求學(xué)生獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，這樣可以使每個(gè)學(xué)生都加深對機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)所學(xué)主要內(nèi)容的理解與掌握，但卻忽視了協(xié)作能力的培養(yǎng)。改革后的課程設(shè)計(jì)將采取分組形式，指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生自身的情況，以每組4～5名學(xué)生進(jìn)行分組。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，指導(dǎo)教師組織學(xué)生以小組為單位分析討論，發(fā)現(xiàn)問題可以隨時(shí)解決。同時(shí)通過相互交流，還可以了解其他人的設(shè)計(jì)方法和思路，不僅開拓了自己的知識面，而且也有利于打開和改進(jìn)自己的設(shè)計(jì)思路。通過小組內(nèi)學(xué)生之間的相互合作，共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)，能夠很好地達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)精神的目的。

2.3 改革設(shè)計(jì)手段 加強(qiáng)CAD技術(shù)的應(yīng)用

CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各工程領(lǐng)域，機(jī)械產(chǎn)品也已基本全部使用二維或三維CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力對培養(yǎng)應(yīng)用型高素質(zhì)人才而言是相當(dāng)重要和必要的，運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)是面向21世紀(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)改革的重要方向，熟練掌握CAD技術(shù)已成為工科院校大學(xué)生必須具備的基本技能。[4]

在課程設(shè)計(jì)過程中，我們要求學(xué)生在完成手工繪圖的前提下，再運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行繪圖。之所以采取這種方式一方面是因?yàn)槭止だL圖對學(xué)生的基本功和工程素質(zhì)培養(yǎng)具有重要的意義，能夠加深學(xué)生對制圖標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械實(shí)體結(jié)構(gòu)的理解，同時(shí)在一定程度上又可避免相互復(fù)制的現(xiàn)象；另一方面是因?yàn)檫\(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)不但可以使學(xué)生熟悉和掌握CAD技術(shù)的應(yīng)用，又能減少學(xué)生繪圖的工作量，從而將更多的時(shí)間和精力放在查閱資料進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等較薄弱環(huán)節(jié)，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。采用CAD技術(shù)可以保證學(xué)生在完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)，也鍛煉了計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能力，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為今后的就業(yè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

2.4 轉(zhuǎn)變理念 精心指導(dǎo)

課程設(shè)計(jì)要體現(xiàn)“卓越工程師計(jì)劃”的要求，要使學(xué)生明確，對于工科院校的學(xué)生，不僅要學(xué)習(xí)知識，更重要的是應(yīng)用學(xué)過的知識分析和解決具體的實(shí)際工程問題，做一名卓越的工程師。[5]現(xiàn)代教育理念是教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，在設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，指導(dǎo)教師都要高度重視這一點(diǎn)，要充分發(fā)揮宏觀引導(dǎo)作用，把學(xué)生的主動性和積極性充分調(diào)動起來，加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)的組織管理，按照學(xué)校正常的教學(xué)秩序?qū)W(xué)生嚴(yán)格要求，嚴(yán)把設(shè)計(jì)質(zhì)量關(guān)，讓學(xué)生從思想上重視課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。與此同時(shí)還要做好設(shè)計(jì)指導(dǎo)及輔導(dǎo)答疑工作，針對不同層次的學(xué)生，注重因材施教，個(gè)別指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生從工程實(shí)際出發(fā)，認(rèn)真思考，逐步樹立正確的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)理念，使學(xué)生明白設(shè)計(jì)結(jié)果不具有唯一性，但要合理性，不存在標(biāo)準(zhǔn)答案，指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真修改，反復(fù)思考每一個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，盡量做到“邊計(jì)算、邊設(shè)計(jì)、邊畫圖、邊修改”，使設(shè)計(jì)結(jié)果趨于合理，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

2.5 做好課程設(shè)計(jì)的總結(jié)和成績評定

總結(jié)是課程設(shè)計(jì)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，需要進(jìn)一步加強(qiáng)，指導(dǎo)教師在對學(xué)生的課程設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)評價(jià)時(shí)，首先要明確指出學(xué)生在設(shè)計(jì)中值得肯定和借鑒的方面，要肯定學(xué)生的成績，使學(xué)生對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)充滿興趣和信心。同時(shí)也要指出設(shè)計(jì)中存在的問題與不足，說明今后應(yīng)當(dāng)注意的方面，并提出相應(yīng)的可行性方案或措施，拓展學(xué)生的思維。

表1 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)成績評定標(biāo)準(zhǔn)

成績評定方法對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方式有著重要的影響。結(jié)合具體情況，將機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)成績評定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置見表1。將表1的評定標(biāo)準(zhǔn)貫穿于課程設(shè)計(jì)的全過程，主要包括三個(gè)方面：平時(shí)成績占30%、圖紙(零件圖和裝配圖)質(zhì)量占40%、設(shè)計(jì)說明書占30%。評定成績采用五級制，即優(yōu)秀(≥90分)、良好(80～89分)、中等(70～79分)、及格(60～69分)和不及格(<60分)，而且為了考查學(xué)生的綜合素質(zhì)，規(guī)定三部分成績只要其中一項(xiàng)不及格，總評成績即為不及格。由于課程設(shè)計(jì)講求設(shè)計(jì)方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等的合理性，為了鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，評定標(biāo)準(zhǔn)中也適當(dāng)增加了對創(chuàng)新設(shè)計(jì)意識的評定。

3 結(jié)束語

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)面向21世紀(jì)具有創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力的機(jī)械類卓越工程師的重要環(huán)節(jié)，通過上述改革，取得了良好的效果，學(xué)生的積極性大大提高，學(xué)生的工程意識和實(shí)踐能力得到了加強(qiáng)。下一階段我們將繼續(xù)加大機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的改革力度，精心設(shè)計(jì)更接近于工程實(shí)際的設(shè)計(jì)任務(wù)，嘗試課程設(shè)計(jì)選題的多樣性，充分調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性，進(jìn)一步提高學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新意識，增強(qiáng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力，同時(shí)提升學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和仿真分析的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，為學(xué)生就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)而良好的基礎(chǔ)。

[1] 教育部.教育部關(guān)于實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的若干意見(教高[2011]1號)[EB/OL]. http://www.moe.edu.cn/ publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3860/201102/115066. html.

[2] 吳雪峰,薛銅龍.基于卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)改革[J].中國電力教育,2013(13):107-108.

[3] 田君,韓立發(fā).基于卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)下機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)的改革[J].東莞理工學(xué)院學(xué)報(bào),2013,20(1):100-104.

[4] 王忠祥.加強(qiáng)CAD教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力[J].中國輕工教育,1999(4):30-31.

[5] 薛銅龍,王小林,鞏琦.基于卓越工程師培養(yǎng)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革[J].中國大學(xué)教學(xué),2013(3):57-58.

Teaching Reform on the Course Design of Mechanical Design Basis Based on Training Excellent Engineers

Tang Keyan
Chengdu University of Technology, Leshan, 614000, China

The course design of mechanical design basis is an important practice teaching link of mechanical engineering. In view of the problems about the course design of mechanical design foundation, and in the combination of the training goals of mechanical excellent engineers, the reform was carried on from the design task, design method and means, teamwork, guide way, performance evaluation, etc, and good results have been achieved.

excellent engineers; mechanical design basis; course design; teaching reform

2014-07-17

唐克巖，碩士，副教授。

四川省機(jī)械工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目。