朱明

摘要：機械設(shè)計課程設(shè)計是培養(yǎng)機械類專業(yè)學生實踐創(chuàng)新能力的一個重要環(huán)節(jié)。文章對目前機械設(shè)計課程設(shè)計中所存在的問題進行了分析，從課堂教學方式、考核方式、實踐環(huán)節(jié)等方面入手，提出了以學生創(chuàng)新能力為導向的教學改革，以提高機械設(shè)計課程設(shè)計的教學質(zhì)量和加強學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為培養(yǎng)合格的工程師提供保證。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；課程設(shè)計；創(chuàng)新能力；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）29-0127-02

一、引言

機械設(shè)計是機械工程專業(yè)本科生的主干課程之一，也是培養(yǎng)應用型人才不可或缺的專業(yè)技能課程。這門課程對于學生的綜合能力要求較高，需要學生在課程中綜合應用機械制圖、材料力學、機械原理等前期課程的知識并要求學生運用所學的知識去分析和解決實際工程問題的能力。尤其是在科技飛速進步的時代，學生更應學會融會貫通，注重培養(yǎng)創(chuàng)新精神和能力。

目前，我校機械設(shè)計課程設(shè)計都是采用齒輪減速器裝置作為課程設(shè)計內(nèi)容，但是多年來減速器一直作為傳統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容，存在內(nèi)容陳舊、思路單一并且網(wǎng)上現(xiàn)成資料過多等諸多問題。因此，機械設(shè)計綜合實踐課的教學改革已迫在眉睫。

二、教學現(xiàn)狀分析

雖然目前的課程設(shè)計內(nèi)容包含了機械設(shè)計課程的絕大部分的知識內(nèi)容，對提高學生綜合應用知識解決問題的能力打下了基礎(chǔ)，但也暴露出不少的問題。

1.抄襲現(xiàn)象。以我校為例，雖然可以根據(jù)學生的學號選擇不同的設(shè)計參數(shù)，但是減速器總體的結(jié)構(gòu)是相同的，在學生中抄襲現(xiàn)象還是比較普遍的，甚至有學生直接照搬網(wǎng)上現(xiàn)成的資料，幾乎很少有學生會去思考適合自己參數(shù)的結(jié)構(gòu)、裝配、密封等問題。

2.缺乏重視。雖然課程設(shè)計對機械類專業(yè)的學生是一門極其重要的課程，但大部分學生還是把它當作一項任務，并未足夠重視，也沒有將此設(shè)計課程當作提高自己創(chuàng)新能力的一個很好的機會。在設(shè)計中往往都是直接照搬設(shè)計手冊，不去探究和思考產(chǎn)生問題的原因，并且在整個過程中缺乏與教師交流、探討的積極性。

3.方式陳舊。我校的課程設(shè)計工作量為手工繪制減速器裝配圖一張、零件圖兩張和一份設(shè)計報告。雖然通過此過程可以提高作圖能力，但是目前虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)非常成熟，包括CAD軟件以及動力學、力學分析軟件已經(jīng)普遍被應用在機械設(shè)計等領(lǐng)域，而僅有一小部分學生會去主動學習虛擬仿真技術(shù)。這種狀況已經(jīng)不適應現(xiàn)代機械設(shè)計發(fā)展的需求，學生的競爭力也會下降。

傳統(tǒng)的機械設(shè)計和課程設(shè)計有著重知識輕能力等弊端，因而存在學生實踐、創(chuàng)新能力較差和與實際生產(chǎn)脫節(jié)等問題。作為新一代的大學生不僅需要扎實的基礎(chǔ)知識，還應具有較強的實際應用能力。目前國內(nèi)各高校都在大力推行“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，其核心就是培養(yǎng)高質(zhì)量的工程技術(shù)人才。而上述機械設(shè)計課程設(shè)計中存在的這些問題已經(jīng)成為制約實現(xiàn)這一目標的因素之一。

三、教學改革內(nèi)容

國外尤其是歐美發(fā)達國家的高等教育，非常重視對學生綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，具有比較成熟的經(jīng)驗和傳統(tǒng)。他們鼓勵學生提出新的想法和做法，對成績的考核包括課程的報告、演講、實踐等多個方面。我校通過反思高等教育的現(xiàn)狀，借鑒國外高校的經(jīng)驗，做出如下改革。

1.建立基于實際工程項目的衍生設(shè)計題庫。以往的課程設(shè)計內(nèi)容雖然包含了機械設(shè)計課程的絕大部分內(nèi)容，但是題目老舊，缺少內(nèi)容的創(chuàng)新，學生的積極性不高。并且，學生對自己完成的方案是否可實現(xiàn)也缺少途徑去驗證。因此，引入基于實際工程項目或者大學生創(chuàng)新比賽相關(guān)的題目可以有效地擴大課程設(shè)計的題目范圍，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力。當然，這對授課教師也提出了更高的要求，即不能拘泥于課本。授課教師在備課時，可以對以往的科研項目進行歸納總結(jié)，結(jié)合工程實際整理出適合作為課程設(shè)計的題目，也可以鼓勵學生結(jié)合“挑戰(zhàn)杯”等比賽自主選擇課題。教師則需對自主選擇的課題從難度、可行性、工作量等方面進行把關(guān)，保證課程設(shè)計能夠順利進行。學生也可以通過這個過程提高查閱文獻資料以及獨立思考的能力。

2.虛擬仿真分析。過去學生主要任務是完成教師布置的設(shè)計任務書，提交設(shè)計圖紙和設(shè)計報告，但是對裝置結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)原理和結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響往往一知半解，缺少知識的系統(tǒng)性學習。因此，可鼓勵學生進一步對裝置進行分析，如采用solidworks、adams和ansys等仿真軟件對方案進行動力學和力學仿真，對裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能進行分析，對裝置的運動特性、機構(gòu)組成原理有了更進一步的了解。學生也通過這個環(huán)節(jié)，對機械原理、機械設(shè)計等課程有了更進一步的鞏固。學生對所需的軟件有了一個初步的掌握，增加了競爭力。

3.撰寫發(fā)明專利、期刊論文。在上述基礎(chǔ)上，挑選較好的設(shè)計方案，鼓勵學生申請發(fā)明專利并指導學生撰寫期刊論文。在有條件的情況下，申請專項經(jīng)費購買相關(guān)材料加工出樣機。這樣既能激發(fā)學生參與課程設(shè)計的積極性，也能鍛煉學生實際參與項目的能力，為后續(xù)就業(yè)、升學打下良好的基礎(chǔ)。鼓勵優(yōu)秀的學生參加“挑戰(zhàn)杯”等比賽，使得學生在“學中做、做中學”的過程中對已學的知識進行融會貫通。

4.改進教學方法和模式。傳統(tǒng)的教學方法主要是以教師為主體，通過授課傳授學生知識。但是學生對其內(nèi)容往往印象不深，甚至一知半解。而在課改后，鼓勵教師和學生合作，共同參與交流、討論，鼓勵案例式教學模式，注重對學生知識、能力與綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。教師可布置一些綜合性、開放性的問題，引導學生查閱文獻資料，甚至可借助實驗室的設(shè)備和資源，進行分析和研究，從而引導學生獨立思考、自由發(fā)揮和自覺學習，培養(yǎng)創(chuàng)新意識與創(chuàng)造性思維，并且在這個過程中，教師也可以與學生一起探索新的教學方法及模式。

5.建立全面的成績評價體系。建立能夠全面、客觀地反映教學質(zhì)量和學生創(chuàng)新能力等的成績評價體系，提高學生對自己創(chuàng)新思維培養(yǎng)的重視程度。堅持全方位的成績評價體系，即總成績包含平時成績、設(shè)計成績以及創(chuàng)新成果等多個方面進行綜合評價。教師根據(jù)實際情況，分配各項權(quán)重進行量化分數(shù)。平時成績主要包括機械設(shè)計課程原理和方法的掌握，解決實際問題的能力以及學生的創(chuàng)新想法。設(shè)計成績包括提交的設(shè)計報告和設(shè)計圖紙分數(shù)。創(chuàng)新成果主要包括虛擬仿真、期刊論文、專利或“挑戰(zhàn)杯”等活動。此項不做硬性要求，鼓勵有能力的學生去嘗試參與相關(guān)活動，甚至可以借此鼓勵學生提前進入實驗室，跟隨教師從事相關(guān)科研項目。

四、結(jié)論

本次教學改革將專業(yè)知識和創(chuàng)新實踐等有機結(jié)合，更好地體現(xiàn)了重基礎(chǔ)、強應用的人才培養(yǎng)目標，建立特色鮮明的教學體系。這將有利于培養(yǎng)學生的工程實踐能力和駕馭實際項目的能力，也有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和團隊合作精神，對包括機械制圖、機械設(shè)計等課程有了更加深刻的認識。學生對工程問題的分析和解決能力也得到加強，為后續(xù)的教學環(huán)節(jié)、畢業(yè)設(shè)計都打下了良好的基礎(chǔ)。在這個過程中，也要求教師擺脫原有的教學觀念，提高自身的專業(yè)素質(zhì)，達到教學相長的結(jié)果。

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