設計能力的培養是《機械設計基礎》課的重任

摘 要：在實施《機械設計基礎》課程的教學過程中，要始終圍繞培養學生設計能力這一中心。

關鍵詞：《機械設計基礎》； 培養設計能力

中圖分類號： G712 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2010）11-147-001

《機械設計基礎》不僅是一門重要的技術基礎課，而且也是一門能直接用于生產實踐的設計性課程。本課程的目的就是向學生講授如何進行機械設計，為今后的專業課（如機械制造工藝、車鉗工等）課程的學習奠定良好基礎。

一、培養學生設計能力的主要內容

在講授該課程時，要緊緊圍繞培養學生設計能力這條主線，幫學生總結出機械設計中各類設計的一般原則、步驟等的共性問題，在繁多的理論中理出一條鮮明的脈絡，循序漸進地培養學生的設計能力。

1．培養學生設計計算能力與結構設計的能力——基礎能力

設計計算與結構設計的《機械設計基礎》課程有兩大基礎，必須夯實。設計計算的知識，其核心是針對設計對象的主要設計形式，確定設計準則，再通過相關的理論，或對未知的設計對象進行設計性計算，或對已知的設計對象進行校核性計算。無論是設計性計算還是校核性計算，都是圍繞著設計對象的關鍵尺寸展開的。比如軸的危險剖面直徑、帶傳動中帶的根數、鏈傳動傳遞的功率、齒輪齒面接觸疲勞強度計算中的主動輪分度圓直徑、齒輪齒根彎曲疲勞強度計算中的模數等。

結構設計的知識，其核心是針對設計對象的定位、裝拆、加工、改善工作條件等大量的工藝以及其他諸方面的知識。在學習時，學生往往只注意（或過分注意）機械零件的設計計算，忽略（或輕視）機械零件結構方面的設計，造成的結果是零件的關鍵尺寸或參數計算能力強，而零件結構設計能力弱，錯誤頻出。比如普通螺栓聯接的過孔問題，軸上零件與軸的定位問題，軸承和軸系的定位問題，主從動帶（鏈）輪的相互位置問題，軸上的卸荷槽以及減少零件的應力集中的工藝結構等問題，在學生的設計中全暴露了出來。

2．培養學生課程設計的能力——提高能力

《機械設計基礎》課程是由基礎課向專業課過渡的橋梁課，多門課均交匯于該課程上。故講完本課程后，應對學生進行一次綜合性訓練，這個環節就是課程設計。通過課程設計，可以使學生將機械設計基礎和相關課程的知識融會在一起，利用手冊、查閱資料，使用標準、規范自行設計簡單機械。教師通過講解，將設計任務下達給學生，指導學生按機械設計步驟進行計算，畫草圖、裝配圖、零件圖，編制說明書最后完成答辯。這個過程還是圍繞培養學生設計能力這個中心開展的，也是為將來學生的畢業設計以及參加工作后的實際設計進行的首次演練。通過編寫說明書鍛煉學生的設計計算能力，通過繪制裝配圖和零件圖鍛煉學生的結構設計能力，并且要把對學生這兩種能力的鍛煉有機地結合，用以提高學生的綜合設計能力。所以課程設計是繼《機械設計基礎》課程之后對學生設計能力的再提高。我們在指導學生課程設計中做到單題單做，培養學生結構設計能力，手繪和機繪結合培養學生繪圖表達能力、教師指導與學生自行設計結合，培養學生的設計構思能力、參考資料與創新設計結合，培養學生使用各種標準、規范和圖表的能力，這些做法在教學中取得了較好的效果。

3．培養學生多學科應用能力——綜合能力

教學中重點通過以下幾個方面的技能訓練，達到綜合能力提高的目的。

（1）綜合運用所學學科的知識，聯系生產實際和機器的具體工作條件，解決機械設計問題；教學中應用實習環節，進行現場教學，使學生將所學知識應用于生產實踐中；

（2）根據實際工作條件進行工作原理分析、設計，抽象和構建力學模型，進行載荷的性質及大小分析計算，進行應力狀態和性質分析、失效形式分析、計算準則分析、工作能力計算公式分析、材料及熱處理選擇分析；

（3）正確理解公式、系數的使用條件和應用范圍，運用各種經驗數據、經驗公式、半經驗公式和理論計算公式進行設計計算；

（4）在教學過程中，除了必要的例題和習題練習外，教師要注意結合實際，注意對設計方法的歸納、總結和對比，啟發學生的聯想，調動學生的積極性，以達到舉一反三、觸類旁通的效果。教學中要把主要精力集中在實際技能的培養和如何運用方面。

二、培養學生的設計能力的方法

1．將工作情景引入課程設計，強調工學結合

《機械設計基礎》本身就是一門實踐性很強的課程。教學中一定不要僅局限于課堂教學，還應該重視課堂外的實踐教學環節。除前面已陳述的現場教學外，實驗教學亦是一種重要的實踐教學方式。通過設計能力的培養，一方面使學生印證課堂上所講的理論知識，比如減速器裝拆及性能實驗、彈簧的示性線測試實驗等。另一方面也是更重要的是教會學生掌握一套完整的機械設計的實驗方法，即掌握一套機械設計領域的基本的科學研究的手段，比如通過摩擦、磨損性能實驗，由學生自行設計實驗程序，制作試件，調整實驗設備，采集相關參數的數據。像這種綜合性、設計性實驗將為學生的今后提供可持續發展的動力。提高其設計能力，使他們既能動腦又能動手，而不是紙上談兵，我們把課上的教學和課外的制作結合起來，充分利用學生的課余時間，由教師指導，讓學生自行設計簡單機械并且制作。

2．充分利用計算機虛擬設計技術，進行機械設計

隨著計算機技術的發展，3D設計軟件如CATIA、ProE 、UG、SolidWorks等正在廣泛應用于設計中，使設計越來越便捷高效，教學中本人應用ProE的強大功能虛擬設計出多種機構用于上課時分析，使學生能動態地觀察到機構的運動及受力分析結果，更利于學生對不同設計方案優劣的理解。

經過多年的教學實踐，我校培養的學生受到用人單位的普遍歡迎，已畢業分布在全省各地，且大部分已成為業務技術骨干。

參考文獻:

［1］王健民，陳慰萍．試論《機械設計基礎》課程的學科指導思想

［2］劉志勇．重能力，求創新，推進機械設計基礎課堂教學改革，桂林航天工業高等專科學校學報，2004年04期