聶勇軍

摘要：本文研究了機械設(shè)計課程的教學(xué)過程中存在的問題及實際課程情況，分析了機械設(shè)計畢業(yè)生在開發(fā)新產(chǎn)品能力方面薄弱的影響因素，并給出了改革機械設(shè)計課程教學(xué)的建議和思路，希望能促進我國在機械設(shè)計方面的進步。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計;課程教學(xué)現(xiàn)狀;思考;建議

中圖分類號：G642;TH122-4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0227-02

0? 引言

機械的意義就是能夠在一定程度上減輕或者代替人類勞動力，其主要原理是機械可通過設(shè)計使得各部位間能夠靈活地運動，然后產(chǎn)生對人們有助力作用的動能或力量?？偟膩碚f，可將機械設(shè)計過程分為兩個方面，一方面是運動設(shè)計，另一方面是工作能力設(shè)計。前者是依據(jù)用戶對機械的動作要求以及在實際運行過程中機械所需要的能量來進行設(shè)計，設(shè)計的主要目的是確保機械在運動過程中保持完整性及合理性。通常而言，要求學(xué)習(xí)機械設(shè)計的人才具備創(chuàng)新思想及創(chuàng)新能力，這也是在機械設(shè)計課程學(xué)習(xí)過程中的必要要求，對于不具備創(chuàng)新能力機械設(shè)計人員來說，則需要在實際工作中通過不斷地學(xué)習(xí)和磨練來鍛煉自身能力，如此會花費大量的精力和浪費大量的不必要時間來二次學(xué)習(xí)。文章基于機械設(shè)計教學(xué)，簡單分析了在教學(xué)過程中所存在的問題，并給出了相應(yīng)的解決建議[1]。

1? 我國機械設(shè)計教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題

第一，在以往的機械原理課程教學(xué)過程中，主要存在過于重視分析，缺乏綜合學(xué)習(xí)，過分重視理論教學(xué)，忽視了實踐鍛煉。在課程設(shè)計方面，主要涉及了運動分析以及機械動力分析，但這兩方面的學(xué)習(xí)并不能稱之為設(shè)計學(xué)習(xí)，有的機械設(shè)計教材甚至提到了機械的運動方案設(shè)計是沒有規(guī)律可循的。經(jīng)過教學(xué)改造后，機械原理新教材中增加了機械運動設(shè)計。在新的課程原理，教學(xué)設(shè)計中涉及到各種類型的整機運動設(shè)計及實踐課題，并且結(jié)合了計算機來進行輔助設(shè)計，滿足當(dāng)今社會對創(chuàng)新人才的素質(zhì)培養(yǎng)要求，并緊跟現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的步伐。但由于部分教師（特別是高齡教師）在機械全過程設(shè)計方面的學(xué)習(xí)沒有涉及或者沒有進行過實踐，所以在機械設(shè)計教學(xué)方面各個高校的發(fā)展水平不一，有的高校只安排了機構(gòu)設(shè)計方面的學(xué)習(xí)，并沒有涉及整機運動設(shè)計方面的學(xué)習(xí)，甚至有的高校目前只安排了運動及動力分析課程。但總體而言在機械原理課程中綜合結(jié)構(gòu)設(shè)計，并輔助學(xué)習(xí)計算機應(yīng)用是目前的主流教學(xué)趨勢[2]。

第二，機械設(shè)計課程曾被命名為機械零件課程，對學(xué)生機械設(shè)計方面的能力培養(yǎng)及提升有較大的意義和作用，特別是對機械設(shè)計學(xué)生而言的第一個設(shè)計課程即減速器設(shè)計幾乎處于無可替代的地位。而自從機械零件更名為機械設(shè)計后，部分高校認為機械設(shè)計課程需涉及機械運動設(shè)計，否則課程設(shè)計是不科學(xué)，不全面的。然后部分教師加入了機械原理的課程內(nèi)容，將該門課程統(tǒng)稱為機械設(shè)計。在少部分的教材中還涉及到凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度方面的計算方法。但大部分的機械設(shè)計教材中，仍堅持沿用機械零件的課程設(shè)計及教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生在學(xué)習(xí)該門課程后，并不具備機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計能力以及相關(guān)的計算能力，在實踐方面的能力和經(jīng)驗缺乏，就導(dǎo)致了機械原理這門課程與機械設(shè)計的能力要求相違背，學(xué)生甚至搞不清這兩個課程之間的關(guān)系，學(xué)習(xí)效果不佳[3]。

第三，在我國機械設(shè)計教學(xué)課程中還缺乏對學(xué)生基于運動原理進行設(shè)計繪圖方面的能力培養(yǎng)，比如培養(yǎng)學(xué)生繪制工程裝配圖或者零件圖方面的能力。所以對于學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計而言參考圖十分重要，甚至部分學(xué)生認為沒有參考圖的輔助就無法進行設(shè)計。長此以往，我國將缺乏原創(chuàng)性設(shè)計人才。學(xué)生在畢業(yè)實習(xí)期間到處搜羅參考圖，而畢業(yè)設(shè)計則基本上不涉及原創(chuàng)方案設(shè)計及機械運動設(shè)計方面的內(nèi)容，通常都是抄襲圖紙并加以校核，并且這種類型的畢業(yè)設(shè)計的處理方式也是許多指導(dǎo)老師默認許可的，作為學(xué)生只需要搞懂就滿足要求。這種培養(yǎng)方式無法培養(yǎng)出創(chuàng)新能力強的機械設(shè)計學(xué)生。

第四，高校機械設(shè)計課程教學(xué)過程中，缺少學(xué)生自主動手實踐的平臺和機會。在設(shè)計學(xué)習(xí)時往往處于繪制圖紙或者模擬設(shè)計階段，其準確性無法得到檢驗。部分高校會定期舉辦機械設(shè)計方面的競賽或開展挑戰(zhàn)杯競賽，但通常只有少部分的學(xué)生會參與。

第五，許多高校進行機械設(shè)計專業(yè)改革時在改革創(chuàng)新思路方面會無從下手，通常會調(diào)研其他高校的教學(xué)實況，然后將收集的材料綜合，這種改革方式無法打破傳統(tǒng)思想的禁錮，缺乏創(chuàng)新思想。甚至在高校內(nèi)部各課程互相競爭課程學(xué)時，都在積極教改，強調(diào)實踐環(huán)節(jié)的重要性，新的教學(xué)內(nèi)容在不斷地增加，但是無法去掉以往的教學(xué)課程，所以只能平均壓縮各課程，學(xué)校整體觀念缺失，權(quán)威性無法保證，對學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)以及人文素質(zhì)教育方面無法取得良好的成績。

2? 機械設(shè)計教學(xué)改革的思路與建議

2.1 培養(yǎng)學(xué)生興趣

在教授《機械設(shè)計》這一門課程時，要向?qū)W生強調(diào)本課程在所有機械專業(yè)課程中所占據(jù)的地位，并理清該門課程同其他課程之間的聯(lián)系，分析該門課程的課程性質(zhì)，強調(diào)該門課程學(xué)習(xí)的重要性。機械類專業(yè)主要用來培養(yǎng)實踐能力較強的工程師，對未來經(jīng)濟建設(shè)有重要的意義，能滿足未來社會發(fā)展過程中所需的高素質(zhì)設(shè)計專業(yè)人才的需求。為學(xué)生分析在我國社會發(fā)展過程中，工程師對人類進步與社會發(fā)展所做出的貢獻，樹立學(xué)生對所學(xué)專業(yè)的歸屬感，以及即將成為一名工程師而具備的自豪感，讓學(xué)生對未來的發(fā)展有清晰的認知，能有效地提升學(xué)生對該專業(yè)課程學(xué)習(xí)的積極性。然后再敘述《機械設(shè)計》這門課程的特點，比如因研究對象特殊而具備的一些獨特的特點。在教授課程時盡可能向?qū)W生展示目前人們所設(shè)計的對生活有極大改善作用的機械設(shè)備，以及我國目前工程師設(shè)計的高端機械設(shè)備，培養(yǎng)學(xué)生對本門課程的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 創(chuàng)新課程內(nèi)容

在機械設(shè)計的課程要求中，增添連桿和凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的學(xué)習(xí)，大約10個小時左右，充分結(jié)合機械原理課程的實踐結(jié)果和機械設(shè)計課程的機械設(shè)計題目，兩門課程的結(jié)合，能夠鍛煉學(xué)生全程參與機械設(shè)計的能力，在進行畢業(yè)設(shè)計時學(xué)生具備更好的實踐能力，鍛煉學(xué)生的實操能力。如此在未來參加工作時，無論設(shè)計用于各種工作的機器，就可根據(jù)所學(xué)內(nèi)容以及相關(guān)要求進行機械設(shè)計。大可不必將機械專業(yè)細致劃分為多個二級專業(yè)，可通過壓縮專業(yè)課程的學(xué)時，學(xué)習(xí)各方面的知識，對學(xué)生今后的工作適應(yīng)能力有所幫助。但是曾被普遍認可的減速器設(shè)計課程被放棄了，而且對于學(xué)生而言，將整機設(shè)計作為結(jié)構(gòu)與強度設(shè)計學(xué)習(xí)的第一個課程難度過大。所以建議將這兩門課程更改為機械設(shè)計與傳動設(shè)計，并且建議在機械設(shè)計授課過程中，按照設(shè)計順序進行講授，也就是說，先向?qū)W生講解機構(gòu)的基本原理和概念，然后再講授對各種機構(gòu)進行運動設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力設(shè)計等，然后再教授組成機構(gòu)的一些設(shè)計方法，以及關(guān)于整機的方案設(shè)計。繪制整機運動的簡要圖紙，然后再講授如何將運動簡圖轉(zhuǎn)換成工程圖。最后講解組織結(jié)構(gòu)的運動分析，以及各種計算方法等等。在畢業(yè)設(shè)計時可加入廣義機構(gòu)設(shè)計方面的內(nèi)容，盡力做出有實際作用的原創(chuàng)性畢設(shè)。此外，這些課程的選修課程也不能落下，比如靜力學(xué)、動力學(xué)、材料力學(xué)等等。合理安排課程內(nèi)容，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，可將比較枯燥的設(shè)計分析部分放在最后講，也能更好地與強度計算內(nèi)容相結(jié)合。如圖1所示。

2.3 注重開展實踐實訓(xùn)活動

建議相關(guān)高校在講授整機運動設(shè)計課程后，可開設(shè)學(xué)生自主設(shè)計的實踐課程內(nèi)容，比如可以為學(xué)生布置設(shè)計機器模型或者機械方面的玩具等實踐課作業(yè)，鍛煉學(xué)生創(chuàng)新能力和動手能力。這有助于剛學(xué)習(xí)專業(yè)知識的新學(xué)員鞏固知識，通過最小的成本代價鍛煉能力，也能驗證學(xué)生所學(xué)的專業(yè)知識是否扎實，以及驗證自己所做出的設(shè)計能否成為可以使用的實物，也能讓學(xué)生從運動設(shè)計學(xué)習(xí)很好地過渡到構(gòu)型設(shè)計學(xué)習(xí)，一方面能夠充分地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，另一方面也便于發(fā)現(xiàn)學(xué)生是否有這方面的天賦，這個活動也是學(xué)生最積極最主動的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。如圖2是學(xué)生做的分析題，齒輪軸在只受扭矩作用下的應(yīng)力分析和同時受扭矩及齒輪齒頂集中載荷作用下的應(yīng)力分析圖，這樣使學(xué)生由感性認識到理性認識再到應(yīng)用。

單純地通過課堂教學(xué)的模式無法讓學(xué)生深入了解到機械設(shè)計的本質(zhì)，因此，在教學(xué)過程中，可以給學(xué)生提供實際操作的機會，增加學(xué)生的實踐操作能力，例如，安排一些對機械設(shè)計進行分析的作業(yè)，以便于在完成作業(yè)的過程中提高學(xué)生的綜合實踐能力，類似“典型機構(gòu)的綜合與分析”一類的內(nèi)容，這樣可以使學(xué)生的機械設(shè)計不僅僅局限于課堂教學(xué)，還可以深入到實際生活當(dāng)中。除此之外，還可以組織“機構(gòu)創(chuàng)意設(shè)計”競賽等，讓學(xué)生運用所學(xué)知識來完成機械設(shè)計，在比賽過程中，不僅可以加深鞏固機械設(shè)計基礎(chǔ)知識，還能對機械設(shè)計產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，從而提高學(xué)生的專業(yè)能力。

3? 結(jié)語

綜上所述，文章中分析了我國目前各高校的機械設(shè)計學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，可以得知如今機械設(shè)計學(xué)習(xí)的成果并不樂觀，對于學(xué)生而言理論僅是理論，無法有效地運用所學(xué)知識進行自主創(chuàng)新設(shè)計，創(chuàng)新能力和動手能力十分薄弱，在學(xué)校打下的專業(yè)知識基礎(chǔ)無法滿足工作崗位的需求。這對于人才培養(yǎng)和人才需求而言都是一種資源浪費，只有基于實際需求與實際教學(xué)情況，進行合理的調(diào)整，幫助學(xué)生進行自主創(chuàng)作并實踐，鍛煉學(xué)生的各方面能力，讓學(xué)生更好地從學(xué)習(xí)過渡到實際操作中，為我國機械設(shè)計行業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，培養(yǎng)能為我國機械設(shè)計行業(yè)做出貢獻的優(yōu)秀人才。

參考文獻：

[1]張小安.機械設(shè)計課程教學(xué)現(xiàn)狀的思考及建議[J].內(nèi)燃機與配件，2017，07：150-151.

[2]羅曉蘭，陳建義，張仕民.基于OBE的“機械設(shè)計”課程教學(xué)方法研究[J].中國校外教育，2020，12：69-70.

[3]許賢澤，徐逢秋，魯興.精密機械設(shè)計MOOC+翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究[J].大學(xué)教育，2020，06：60-62.