崔冰艷 陳麗文 馮立艷 張雪雁 蔡玉強

（華北理工大學機械工程學院，河北 唐山 063000）

[摘 要] 針對大學機械設計課程實驗教學過程中存在的實驗技能教學和創(chuàng)新能力培養(yǎng)較弱的問題，將CDIO工程教育理論中工業(yè)產(chǎn)品的構思—設計—產(chǎn)品理念融入機械設計的實驗教學中，提出多元化的實驗教學模式，從機械機構基礎實驗的構思與實踐出發(fā)，引申到綜合實驗的融合，升華到虛擬實驗的創(chuàng)新，提升到課程設計實驗的運行，體現(xiàn)到機構創(chuàng)意的設計，運作到科研項目的實踐。

[關 鍵 詞] 機械設計課程；專業(yè)實驗；多元化教學模式；創(chuàng)新性；教研融合

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）09-0020-01

一、引言

工科高等學校引入了CDIO，即構思—設計—實踐—運行四元素，在培養(yǎng)學生夯實的專業(yè)理論知識的基礎上，側(cè)重于創(chuàng)新思維和動手實踐的訓練。將CDIO理論方法引入機械設計實驗教學中，立足于將機械設計的基礎理論與工程實踐相結合來培養(yǎng)學生的五大能力。本文結合我校的機械設計實驗教學，對基于CDIO理論的機械設計課程實驗教學進行多元化模式的研究與探索。

二、多元化實驗教學模式探索

基于CDIO理論的機械設計多元化實驗教學體系的設計，從基礎理論的學習到發(fā)揮創(chuàng)新思維的整個過程，制訂合理的從簡到繁、從實到虛、從理論到實踐、從構思到運行的多元化教學

模式。

（一）認知性與基礎實驗教學

認知性實驗培養(yǎng)學生對機械設計課程的興趣，通過認知性實驗課程的學習，可以認識各種常見的連接件結構、機構傳動類型、減速器、聯(lián)軸器等機械裝置。主要通過現(xiàn)場實物、圖片、動畫演示以及實際測繪等方式，對機構的結構、特性和應用有更深刻和本質(zhì)的認識，讓學生能夠準確地掌握用工程用語來表達機構的方法。

（二）綜合性實驗教學

綜合性實驗主要在一個或多個基礎知識理論的基礎上，根據(jù)機構設計的要求，進行綜合分析與應用，注重綜合能力的培養(yǎng)。綜合實驗教學包含了許多知識點，如螺紋連接、軸系結構、減速器結構等內(nèi)容。以設計一款陶瓷機器人噴釉生產(chǎn)線為例，要求輸送生產(chǎn)線能夠自動識別陶瓷類型從而選擇噴釉工作室和自動輸送的功能。學生根據(jù)設計要求選擇驅(qū)動方式、傳動比、傳動方式并掌握機械傳動方案設計與實施的整個流程。學生對機械傳動裝置從構思、設計到實踐過程的認識，加深了對CDIO理念的理解及應用。

（三）虛擬實驗教學形式

虛擬實驗教學形式是CDIO理論中最有利于體現(xiàn)構思和設計的教學形式。虛擬實驗中常用零件如，軸類零件、盤類零件、齒輪、軸承、箱體等類型，學生可以根據(jù)實驗具體項目實施的要求，隨時調(diào)入和修改，完成不同設計要求的機構設計。以軸類的組合創(chuàng)意為例，學生根據(jù)設計要求的不同進行虛擬實驗的構型設計與裝配，要求學生設計軸系錐齒輪連接的軸系傳動機構，利用虛擬設計實驗系統(tǒng)，下圖顯示了兩個學生根據(jù)設計要求而設計裝配的軸系結構，兩種軸系結構形式不同，但傳動的效果是相同的。達到了以虛促實、虛實結合的效果，促進了學生自主學習能力的培養(yǎng)，達到了CDIO理論中構思、設計和實踐的完美實現(xiàn)。

（四）實踐教學活動

實踐活動為機械工程專業(yè)學生將所學知識與技能同生產(chǎn)實踐進行銜接提供了途徑。在實踐教學活動中，融合了CDIO理論中的三元素，即構思—設計—實操。機械設計的課程設計實踐教學是學生在邁向工作崗位之前接觸企業(yè)生產(chǎn)設計過程的一次重要機會，也是實驗教學的一個必要環(huán)節(jié)。

（五）機構的創(chuàng)新設計與科研相融合的教學形式

機構的創(chuàng)新設計活動是學生由被動地學習向主動實際操作訓練真正轉(zhuǎn)化的里程碑。它是CDIO理論在機械設計實驗教學中檢驗和評價教學效果的重要依據(jù)。將創(chuàng)新設計融入科研活動中，可以加深學生對學科發(fā)展的理解，讓學生領悟機構創(chuàng)新設計的實用性和重要性，并且在此過程中學習科研思維。

三、結語

機械設計實驗教學多元化模式研究是一個長期的、復雜的教學系統(tǒng)，文中從五個方面全方位、多角度地闡述了機械設計實驗教學的多元化教學模式。

參考文獻：

[1]蔣學華，韓虎，田相克，等.機械設計實驗教學創(chuàng)新模式探索與實踐[J].機械制造與研究，2007，36（6）：110-112.

[2]李克勤.基于CDIO理念的機械優(yōu)化設計課程教學實踐[J].科技導刊，2015（11）：128-129.