梁棟 陳星

[摘 要] 新時(shí)代智能制造背景下，本科高等院校機(jī)械設(shè)計(jì)課程實(shí)施過程中存在一定的問題，較難適應(yīng)時(shí)代發(fā)展新需求。文章在教學(xué)資源和平臺(tái)建設(shè)、教學(xué)方法與手段、教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合、考核評(píng)價(jià)實(shí)施等方面，提出一系列教學(xué)改革與探索思路，更好地為高校課程教學(xué)和人才培養(yǎng)服務(wù)。

[關(guān)鍵詞] 智能制造;機(jī)械設(shè)計(jì);教學(xué)改革;人才培養(yǎng)

[基金項(xiàng)目] 2020年度重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“新工科背景下基于STEI模式的智能制造類高技能復(fù)合型人才培養(yǎng)體系研究與實(shí)踐”（203304）;2018年度重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“基于TOPCARES-CDIO理念的城市軌道車輛工程復(fù)合型人才培養(yǎng)模式研究”（183086）;2019年度重慶交通大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“‘智能制造背景下以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心的機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐”（1903029）

[作者簡(jiǎn)介] 梁 棟（1987—），男，山東煙臺(tái)人，博士，重慶交通大學(xué)機(jī)電與車輛工程學(xué)院副教授，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及理論研究;陳 星（1985—），男，江西南昌人，博士，重慶交通大學(xué)機(jī)電與車輛工程學(xué)院副教授，主要從事機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）42-0183-02? ? [收稿日期] 2020-03-02

作為“中國(guó)制造2025”的核心目標(biāo)之一，智能制造是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵，也是由“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”轉(zhuǎn)變的必由之路。智能制造體系下，產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)周期大幅縮短，生產(chǎn)效率和質(zhì)量性能快速提高，對(duì)機(jī)械行業(yè)人員的綜合素質(zhì)和能力需求也相應(yīng)提高。

一、現(xiàn)階段機(jī)械設(shè)計(jì)課程存在的問題

（一）教學(xué)定位、培養(yǎng)目標(biāo)與智能制造背景聯(lián)系不緊密

現(xiàn)有機(jī)械設(shè)計(jì)課程標(biāo)準(zhǔn)和培養(yǎng)目標(biāo)的制定是按照傳統(tǒng)人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和模式形成的，在課程目標(biāo)定位、實(shí)施方法和手段、評(píng)價(jià)方式等方面與智能制造背景聯(lián)系不緊密，較難適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展需求和人才能力建設(shè)。在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)認(rèn)清課程的性質(zhì)、地位和作用，注重理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和綜合能力運(yùn)用，提高創(chuàng)新能力和意識(shí)，培養(yǎng)專業(yè)與復(fù)合型人才。

（二）課程內(nèi)容多，教學(xué)課時(shí)少，教學(xué)效果較差

當(dāng)前，機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)章節(jié)包含總論、連接、機(jī)械傳動(dòng)、軸系零部件和其他零部件五篇內(nèi)容，教學(xué)課時(shí)設(shè)定40學(xué)時(shí)。在課程授課過程中，學(xué)生前期對(duì)于零、部件的了解或熟識(shí)程度不夠，往往感覺內(nèi)容較繁多雜亂，各篇之間的關(guān)聯(lián)性不清晰，沒有學(xué)習(xí)頭緒從而導(dǎo)致能力培養(yǎng)達(dá)成度不高，教學(xué)效果較差。

（三）教學(xué)方法和手段不夠靈活

現(xiàn)階段機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)方式以“教+看”為主，即課程教師按照大綱要求和教材內(nèi)容制作PPT展示，學(xué)生在課堂上觀看，教學(xué)效果不理想。教師通常依據(jù)課本內(nèi)容講授，很少結(jié)合具體工程實(shí)例，在教學(xué)手段和方法應(yīng)用形式上較為單一，信息化輔助教學(xué)應(yīng)用較少，學(xué)生對(duì)涉及的通用零、部件具體結(jié)構(gòu)和工作原理等理解不清楚。

（四）學(xué)生工程意識(shí)薄弱，實(shí)踐能力較差，創(chuàng)新能力有待提高

課程內(nèi)容缺乏本領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)現(xiàn)狀及前沿技術(shù)，難以延伸學(xué)生知識(shí)面，理論授課內(nèi)容與工程實(shí)踐聯(lián)系不夠緊密?，F(xiàn)有的課程實(shí)踐內(nèi)容主要是課程設(shè)計(jì)，往往采用設(shè)計(jì)兩級(jí)齒輪減速器為主要內(nèi)容，內(nèi)容單一且現(xiàn)有資料較多學(xué)生抄襲現(xiàn)象存在。

二、智能制造背景下課程教學(xué)改革與探索

（一）優(yōu)化教學(xué)資源和課程平臺(tái)

在“智能制造”主題下，按照人才培養(yǎng)的新目標(biāo)和新要求，在進(jìn)行充分的調(diào)研和討論分析的基礎(chǔ)上，對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容和體系設(shè)置進(jìn)行合理的設(shè)置和調(diào)整，明確人才培養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn)和落腳點(diǎn)，著重于綜合能力、素質(zhì)和技能的培養(yǎng)。

教學(xué)資源內(nèi)容與課件等應(yīng)緊密結(jié)合智能制造主題，注重與智能設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)和智能生產(chǎn)等知識(shí)的聯(lián)系。在課程教學(xué)體系上按照“總-分-總”的思路和主線開展課程講授與教學(xué)，即以減速器總體結(jié)構(gòu)為主體，介紹各部分組成零、部件形式及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再整體裝配合成。教學(xué)過程中，將螺紋連接強(qiáng)度計(jì)算、齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算、滾動(dòng)軸承的選擇及設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)列為每篇的典型重點(diǎn)內(nèi)容講解，并且在課程體系設(shè)置上注重多學(xué)科交叉，內(nèi)容中適當(dāng)穿插其他學(xué)科相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)合理調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和順序，既保證知識(shí)的合理銜接，增加理論知識(shí)理解和運(yùn)用，又可以避免內(nèi)容的重復(fù)講授。

（二）先進(jìn)教學(xué)方式方法，加強(qiáng)師生互動(dòng)，提高教學(xué)效率

教學(xué)準(zhǔn)備階段，教師提前根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)好問題，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)他們探究真相的興趣。教學(xué)過程中，準(zhǔn)確把握重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容講授，傳授學(xué)生設(shè)計(jì)思路和方法，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生敢于提出問題、積極回答問題，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的良好互動(dòng);通過典型實(shí)際工程案例來引導(dǎo)教學(xué)，豐富機(jī)械應(yīng)用實(shí)例教學(xué)內(nèi)容，可包含各種重點(diǎn)工程重大裝備系統(tǒng)等;設(shè)置涉及多學(xué)科的綜合性討論題目，讓學(xué)生參與到教學(xué)中來，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，注重對(duì)學(xué)生知識(shí)、能力與綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

采用先進(jìn)的多媒體信息教學(xué)手段，豐富機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例教學(xué)內(nèi)容，通過“國(guó)之重器”“重大工程裝備”“典型裝備與系統(tǒng)”等介紹，輔助學(xué)生理解和掌握課堂教授內(nèi)容，更好地掌握零部件結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)的問題;利用學(xué)習(xí)通、雨課堂等先進(jìn)在線教學(xué)媒介，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

（三）理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生自主思考和解決問題能力

教學(xué)過程中，增加學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過現(xiàn)場(chǎng)參觀、生產(chǎn)實(shí)習(xí)或機(jī)械裝備安全實(shí)操等方式方法，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)備通用零、部件的感性認(rèn)識(shí)和了解;通過觀看相關(guān)現(xiàn)代機(jī)械裝備及自動(dòng)化生產(chǎn)線的文獻(xiàn)及資料，對(duì)典型機(jī)械裝備工作原理、主要特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合等更好地理解。針對(duì)學(xué)生對(duì)典型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)工作原理和參數(shù)設(shè)計(jì)等了解甚少，缺少系統(tǒng)的知識(shí)架構(gòu)和學(xué)習(xí)等問題，借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段，如采用CAD、Pro/E、Solidworks等軟件對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真和裝配等，分析不同設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和性能影響，加深對(duì)機(jī)械設(shè)備的認(rèn)識(shí)和了解;以實(shí)際工程為事例進(jìn)行課堂討論和分析探討等，幫助學(xué)生消化抽象難懂的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生建立工程實(shí)際意識(shí)。此外，在課后作業(yè)中結(jié)合工程實(shí)際命題，在齒輪設(shè)計(jì)、軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核、齒輪測(cè)繪過程等鍛煉學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力;也可采用一些涉及多學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的綜合練習(xí)題目，通過學(xué)生自主思考和設(shè)計(jì)，老師輔以指導(dǎo)和訓(xùn)練，增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力。

（四）加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置，提升學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力

課程設(shè)計(jì)不再是傳統(tǒng)二級(jí)減速器設(shè)計(jì)，教師結(jié)合自己專業(yè)實(shí)際，利用自身科研項(xiàng)目或企業(yè)實(shí)際問題案例等，提出能夠兼顧課程基礎(chǔ)知識(shí)運(yùn)用又能解決實(shí)際問題的方案和設(shè)想，不拘泥于形式和結(jié)果，給予學(xué)生更多思考和實(shí)踐空間，比如某企業(yè)天車減速器經(jīng)常出現(xiàn)使用斷齒故障，讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)齒輪傳動(dòng)知識(shí)，分析問題來源，提出解決辦法和措施，給予計(jì)算過程和結(jié)果驗(yàn)證，并形成計(jì)算說明書和結(jié)果圖等;加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)實(shí)操水平和素質(zhì)，不再是演示和驗(yàn)證的單一形式，采取綜合和創(chuàng)新的教學(xué)形式，幫助學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本實(shí)驗(yàn)技能。鼓勵(lì)學(xué)生積極踴躍參加各級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)競(jìng)賽，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)意識(shí)、綜合設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

（五）合理評(píng)價(jià)學(xué)生水平和能力

提出一種綜合反映學(xué)生學(xué)習(xí)能力和水平的課程評(píng)價(jià)方式，不同于以往片面看重考試成績(jī)的考核方法，采用平時(shí)成績(jī)、卷面考試及工程應(yīng)用能力相結(jié)合的考核方式，按比例合理設(shè)定，傾向考核學(xué)生綜合素質(zhì)和能力。

三、結(jié)語

結(jié)合新時(shí)代智能制造背景，本文在教學(xué)資源與平臺(tái)建設(shè)、教學(xué)方法與手段、教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合、考核評(píng)價(jià)實(shí)施等方面，提出一系列教學(xué)改革與探索思路，更好地為高校課程教學(xué)和人才培養(yǎng)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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Teaching Reform and Exploration on Mechanical Design Course under the Background of Intelligent Manufacturing

LIANG Dong， CHEN Xing

（School of Mechatronics & Vehicle Engineering， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074， China）

Abstract：Under the background of intelligent manufacturing， there are some problems in the implementation of Mechanical Design course in many universities， which is difficult to meet the new requirements of the development of the times.This paper puts forward a series of teaching reform and exploration ideas in the aspects of teaching resources and platform construction， teaching methods and means， combination of teaching and practice， and implementation of assessment and evaluation， in order to better serve the course teaching and personnel training.

Key words：intelligent manufacturing;Mechanical Design;teaching reform;personnel training