陳金亮 趙鋒 鄧晗

摘要：通過對工業(yè)設(shè)計專業(yè)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)的開展和實(shí)踐，分析了目前教學(xué)過程中存在的問題。針對這些問題，結(jié)合工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法，實(shí)踐教學(xué)和課程考核等方面詳細(xì)介紹了課程教學(xué)改革的一些探索，以此來豐富和完善該課程的教學(xué)，使得《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)教有所成學(xué)有所用。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計；機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)；教學(xué)改革

工業(yè)設(shè)計專業(yè)的知識體系包括了工學(xué)知識體系、設(shè)計學(xué)知識體系和人文藝術(shù)知識體系， 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》是工業(yè)設(shè)計專業(yè)重要的一門工學(xué)基礎(chǔ)課程。工業(yè)設(shè)計師如果沒有掌握機(jī)械設(shè)計等方面的工程知識，就很難深入理解產(chǎn)品工作的基本原理，無法和產(chǎn)品工程師很好地溝通。通過該課程的學(xué)習(xí)，掌握常用機(jī)構(gòu)的性能、特點(diǎn)，掌握典型通用機(jī)械零部件的功能特點(diǎn)、選用原則、常用材料選取，初步具有設(shè)計常用機(jī)構(gòu)的能力，解決產(chǎn)品設(shè)計中的結(jié)構(gòu)問題，為產(chǎn)品設(shè)計服務(wù)[1]。在目前的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)中，教學(xué)觀念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和課程考核等沒有充分考慮到工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)。因此，本文通過在機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)中的經(jīng)驗方法，探討機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革，使其適應(yīng)工業(yè)設(shè)計專業(yè)特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和工程設(shè)計能力。

1機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程改革研究現(xiàn)狀

國內(nèi)已有部分高校對《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程進(jìn)行改革和建設(shè)[2]。以機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程為研究對象，基于U nity 3D游戲技術(shù)引擎，利用三維建模融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計了基于Web的三維虛擬實(shí)驗平臺[3]。建立了一套與應(yīng)用技術(shù)型教育相適應(yīng)的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程考核評價指標(biāo)體系[4]。運(yùn)用Solid Works教學(xué)方法對機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程進(jìn)行改革[5]。以網(wǎng)絡(luò)資源共享為基礎(chǔ)，通過模塊化建設(shè)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程的資源共享[6]。機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)中，以項目為載體，采用項目化教學(xué)為主導(dǎo)的多元化教學(xué)法[7]。通過應(yīng)用多媒體技術(shù)、三維仿真軟件，開發(fā)創(chuàng)新性實(shí)驗等措施對機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)進(jìn)行改革探索[8]。通過加強(qiáng)與工程實(shí)際的聯(lián)系、及時更新教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法等措施改革機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程。

上述《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程改革主要針對機(jī)械類專業(yè)，而工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后主要從事工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計和人機(jī)交互設(shè)計。對于該課程，學(xué)生只需掌握常用機(jī)構(gòu)和通用零件，產(chǎn)品設(shè)計過程中產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件之間的連接、受力特點(diǎn)、機(jī)構(gòu)原理等知識，不必掌握背后復(fù)雜的公式計算和推導(dǎo)。因此，工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生需要掌握的機(jī)械知識與機(jī)械類專業(yè)學(xué)生不同，上述《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程改革對工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生并不適用。

2目前教學(xué)中存在的問題

2.1學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣與動力

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程內(nèi)容理論性較強(qiáng)，很多知識點(diǎn)需要通過抽象思維理解。工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生抽象思維較弱，形象思維較強(qiáng)；工程意識薄弱，對機(jī)構(gòu)及零部件認(rèn)識不足，缺乏機(jī)械工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識。使得工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生覺得課程枯燥乏味，提不起學(xué)習(xí)興趣和動力。

2.2教材案例與工業(yè)設(shè)計專業(yè)結(jié)合不夠緊密

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教材中的單缸內(nèi)燃機(jī)、鄂式破碎機(jī)、牛頭刨床、鶴式起重機(jī)等案例與工業(yè)設(shè)計的研究方向結(jié)合不緊密，造成了工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生在認(rèn)知和理解上的困惑。

2.3教學(xué)方法單一，理論與實(shí)踐結(jié)合度差

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程具有很強(qiáng)的工學(xué)和理學(xué)的綜合性。因此，課堂教學(xué)以教師為主的理論講授，上課氣氛呆板，讓工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學(xué)生不適應(yīng)，失去學(xué)習(xí)興趣；直接讓學(xué)生進(jìn)行設(shè)計實(shí)踐，學(xué)生又無從下手。

2.4和專業(yè)課的銜接問題

目前《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)注重系統(tǒng)性地講授課程內(nèi)容，而忽略了與工業(yè)設(shè)計專業(yè)課的結(jié)合，由于課程間缺乏銜接，學(xué)生很難運(yùn)用所學(xué)知識解決產(chǎn)品設(shè)計中的實(shí)際問題。

2.5考核形式單一

目前課程考核以考試為主，過多地關(guān)注考試結(jié)果，而忽略了學(xué)習(xí)的完整性，導(dǎo)致部分學(xué)生放松平時的學(xué)習(xí)，臨時突擊復(fù)習(xí)，死記硬背、抄襲，缺乏深入的思考。

為解決上述問題，結(jié)合工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)，對《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程進(jìn)行有針對性的創(chuàng)新調(diào)整。

3改革內(nèi)容

工業(yè)設(shè)計專業(yè)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程改革，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析能力和解決實(shí)際工程問題的能力為目標(biāo)，降低理論計算要求，以工業(yè)設(shè)計常見設(shè)計產(chǎn)品為對象，堅持實(shí)用為主、夠用為度，發(fā)揮學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)地位，將理論教學(xué)和技能訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

3.1教學(xué)內(nèi)容改革

構(gòu)建知識理論與實(shí)踐一體化課程結(jié)構(gòu)與內(nèi)容。新的課程體系，以能力為本位，以工業(yè)設(shè)計常見機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計為主線，以“必需、夠用”為原則，遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，從對簡單機(jī)械結(jié)構(gòu)認(rèn)識入手，由淺入深，循序漸進(jìn)，逐步掌握機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本理論和基本方法，突出知識的實(shí)用性與針對性。設(shè)計師學(xué)習(xí)工科技術(shù)需要的是邏輯，而不是數(shù)學(xué)。刪除不必要的公式推導(dǎo)和涉及復(fù)雜計算的內(nèi)容，對于需掌握的公式，只要求學(xué)生理解公式中每個參數(shù)的意義，會應(yīng)用公式分析計算。工業(yè)設(shè)計能用到的機(jī)構(gòu)運(yùn)動的原理性內(nèi)容100多年前既已停止發(fā)展，指定一本機(jī)構(gòu)圖冊讓學(xué)生反復(fù)學(xué)習(xí)，熟悉機(jī)構(gòu)運(yùn)動的各種變形與組合應(yīng)用實(shí)例，從而掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動的原理。增加適合工業(yè)設(shè)計專業(yè)方向的教學(xué)案例，如交通工具類、家用工具類、玩具類、健身器械類等靈巧機(jī)械產(chǎn)品，用生動、直觀的產(chǎn)品實(shí)例闡述機(jī)械工程與工業(yè)設(shè)計之間的緊密關(guān)系。跟蹤學(xué)科發(fā)展動態(tài)，豐富教學(xué)內(nèi)容，在授課過程中適時地傳達(dá)新的理論和研究方法，如機(jī)器人技術(shù)、微型機(jī)械、撓性機(jī)械、納米機(jī)械等最新研究成果，培養(yǎng)專業(yè)興趣，增加學(xué)生的知識面，拓展學(xué)生的視野，提高學(xué)習(xí)熱情。

3.2教學(xué)模式改革

以機(jī)械認(rèn)識——機(jī)械設(shè)計——機(jī)械研究——機(jī)械創(chuàng)新為主線，堅持“實(shí)在”（有豐富多樣的具休內(nèi)涵）、 “實(shí)用”（密切結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計中的實(shí)用技術(shù)）的基本原則，從簡單到復(fù)雜，從一般到先進(jìn)，從局部到整體，從單一到綜合，在教學(xué)過程中采用課堂討論式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、案例教學(xué)、情境教學(xué)、項目教學(xué)、匯報點(diǎn)評等教學(xué)模式，注重基礎(chǔ)應(yīng)用性，從理論的傳授過渡到方法的學(xué)習(xí)。允許學(xué)生展開想象，自由發(fā)揮，激勵學(xué)生主動思考、合理思考，鼓勵學(xué)生多向思維，調(diào)動學(xué)生的積極性。感受機(jī)械設(shè)計成果的美感，并以此增強(qiáng)學(xué)生的審美情趣。鼓勵學(xué)生結(jié)合生活和產(chǎn)品設(shè)計實(shí)踐中的各種案例，提出問題或假設(shè)，通過分析、歸納、總結(jié)，增強(qiáng)對基礎(chǔ)理論的理解。

3.3教學(xué)方法改革

遵循以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)的教育理念，改進(jìn)教學(xué)手段和教學(xué)方法。充分利用實(shí)物、模型、計算機(jī)多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行立體化教學(xué)。用Authorware、PowerPoint等軟件制作課件，運(yùn)用Solidworks、3Dmax、ADAMS等軟件將常見的機(jī)構(gòu)制作成三維動畫，增強(qiáng)學(xué)生對機(jī)構(gòu)運(yùn)動的感性認(rèn)識，使課堂教學(xué)更加生動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。如在進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)功簡圖繪制和機(jī)構(gòu)自由度計算教學(xué)中，通過動畫演示展現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)功簡圖繪制的步驟和機(jī)構(gòu)實(shí)際的運(yùn)動情況。在進(jìn)行平面連桿機(jī)構(gòu)的教學(xué)中，通過圖片、動畫或錄像演示風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)，抓片（膠片）機(jī)構(gòu)，門窗啟閉機(jī)構(gòu)，汽車前輪轉(zhuǎn)向架等實(shí)例闡述曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)的區(qū)別。與解析法相比，圖解法具有方法直觀、原理簡單、作圖便捷等優(yōu)點(diǎn)，比較符合工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生形象思維強(qiáng)、抽象思維相對較弱的特點(diǎn)。在進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計的教學(xué)中，舍棄解析法，改用更加直觀和易于理解的圖解法。

3.4實(shí)踐教學(xué)改革

加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，形成“理論一實(shí)踐一再理論一再實(shí)踐”螺旋式推進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)。在教學(xué)中讓學(xué)生動起來，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做”學(xué)做合一。讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣和特長，制作機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計作品，鼓勵并指導(dǎo)學(xué)生積極參加各類工業(yè)設(shè)計大賽，機(jī)械創(chuàng)新大賽和大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃（SRT）項目，挖掘?qū)W生創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力，團(tuán)隊協(xié)作能力，開拓創(chuàng)新能力和綜合設(shè)計能力。

3.5課程考核改革

從“如何運(yùn)用基本理論和方法，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決實(shí)際問題”的角度，對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行客觀合理的考核。建立能激勵學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的過程性考核和終結(jié)性考核相結(jié)合，定性與定量相結(jié)合的綜合考核體系。過程性考核主要包括個人作業(yè)、團(tuán)隊作業(yè)、分析報告、課堂討論、資料閱讀、設(shè)計實(shí)踐等要素，過程性考核注重考查學(xué)生對知識的理解和掌握情況，引導(dǎo)學(xué)生重視平時學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力；終結(jié)性考核注重考查學(xué)生的知識應(yīng)用能力。

4結(jié)語

本文對工業(yè)設(shè)計專業(yè)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革做了分析介紹，課程改革針對工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)科特點(diǎn)，突出以學(xué)生為主體，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐，采用富有實(shí)效、靈活多樣的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和解決實(shí)際問題的能力，為社會培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的工業(yè)設(shè)計專業(yè)人才。

參考文獻(xiàn)

[1]楊可楨，程光蘊(yùn)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)[M]北京：高等教育出版社，2013

[2]常金光，顧若陽，孟麗麗，等基于Unity 3D的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)虛擬實(shí)驗平臺設(shè)計[J]機(jī)械工程師，2017，（2）：95 97

[3]起雪梅，張健，張敬東“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程考核方式改革與實(shí)踐[J]牡丹江大學(xué)學(xué)報，2016， 25（8）：168 170

[4]王笑竹，霍仕武，張健基于Solid Works的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程的改革[J]中央民族大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2016，25（4）：73 75

[5]陳曄，熊曉航，田萬祿機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程精品資源共享模式的研究[J]遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2015，17（1）：135 137

[6]束傳俊，陳云以項目化教學(xué)為主導(dǎo)的多元化教學(xué)法在“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程中的實(shí)踐研究[u]長沙大學(xué)學(xué)報，2014，28（5）：133 135

[7]邵園園，玄冠濤，候加林機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J]實(shí)驗室研究與探索，2012， 31（5）：132 134

[8]李延斌，高有華，田方，等面向培養(yǎng)卓越工程師的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程改革[J]實(shí)驗技術(shù)與管理，2012，29（4）：231 233