技工院校機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革探索

摘 要：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)必不可少的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)先修課程的綜合運(yùn)用和強(qiáng)化鞏固。本文針對(duì)當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)中所存在的問(wèn)題，從設(shè)計(jì)的題目、設(shè)計(jì)的目標(biāo)要求和設(shè)計(jì)模式幾個(gè)方面提出了教學(xué)改革的思路和措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)教學(xué) 教學(xué)改革

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生具有一般機(jī)械設(shè)計(jì)能力的實(shí)踐環(huán)節(jié)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中， 要求學(xué)生能綜合應(yīng)用先修課程機(jī)械制圖、機(jī)械基礎(chǔ)、材料力學(xué)、金屬材料與熱處理、公差配合與技術(shù)測(cè)量、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等知識(shí)獨(dú)立完成機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)。這一環(huán)節(jié)是啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維、開(kāi)拓學(xué)生創(chuàng)新潛能的重要手段，在教學(xué)計(jì)劃中具有承上啟下的重要作用。

目前，設(shè)計(jì)題目普遍以齒輪減速器設(shè)計(jì)為主。雖然減速器是比較典型的機(jī)械傳動(dòng)部件，但此設(shè)計(jì)過(guò)程涉及機(jī)械專業(yè)的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，可以全面檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度，提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。此類設(shè)計(jì)對(duì)高等院校的學(xué)生來(lái)說(shuō)是可行的，但無(wú)論從教學(xué)要求、教學(xué)內(nèi)容，還是教學(xué)形式上看，其對(duì)于以培養(yǎng)高技能人才為目的的技工院校而言，則不太合適。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)中的問(wèn)題及對(duì)策

1.改革設(shè)計(jì)題目，使題目具有專業(yè)針對(duì)性

技工院校學(xué)生由于專業(yè)的分工較細(xì)，且不同專業(yè)學(xué)習(xí)的側(cè)重點(diǎn)不同，所接觸到的機(jī)械零部件不盡相同，所以盡管減速器比較典型，但大多數(shù)學(xué)生并不完全清楚其結(jié)構(gòu)和作用，不能與專業(yè)工種掛鉤，也造成學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃。

針對(duì)這種情況，可以根據(jù)學(xué)生所學(xué)的專業(yè)來(lái)調(diào)整設(shè)計(jì)題目。這樣，學(xué)生在設(shè)計(jì)時(shí)可以結(jié)合自己的專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)自己所學(xué)工種的專業(yè)知識(shí)也有較好的鞏固作用。

在設(shè)計(jì)題目的選擇方面，筆者的做法是結(jié)合不同工種專業(yè)的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。如機(jī)械加工專業(yè)（包括數(shù)控加工），在實(shí)際加工生產(chǎn)過(guò)程中必須要對(duì)所加工的零件進(jìn)行有效的定位與夾緊，經(jīng)常會(huì)碰到通用夾具不能使用的情況，此時(shí)需要針對(duì)該零件設(shè)計(jì)專門的夾具設(shè)備，所以機(jī)械加工專業(yè)（包括數(shù)控加工）的學(xué)生可以根據(jù)先修課程的知識(shí)，融合機(jī)械加工工藝、夾具設(shè)計(jì)等課程，按照制定的夾具流程完成一副夾具的設(shè)計(jì)。因?yàn)榕c自己所學(xué)專業(yè)知識(shí)比較靠近，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣變濃，容易上手，同時(shí)也是對(duì)所學(xué)工種專業(yè)能力的一種提升。其他專業(yè)同樣如此，如模具加工專業(yè)和汽車專業(yè)的學(xué)生可以結(jié)合專業(yè)方向設(shè)計(jì)一副冷沖模或者注塑模，焊接專業(yè)學(xué)生可以設(shè)計(jì)一副焊接的輔具。總之，設(shè)計(jì)的題目要盡量跟學(xué)生所學(xué)專業(yè)比較貼近。

2.改革教學(xué)內(nèi)容，降低理論知識(shí)掌握要求

減速器機(jī)械設(shè)計(jì)傳統(tǒng)教學(xué)模式是要求學(xué)生根據(jù)一組數(shù)據(jù)（運(yùn)輸帶的工作拉力和工作速度），運(yùn)用先修課程如工程力學(xué)、機(jī)械原理、公差配合與技術(shù)測(cè)量、機(jī)械制圖等知識(shí)，通過(guò)若干公式進(jìn)行大量的計(jì)算、驗(yàn)證，最終獲得減速器的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。這個(gè)過(guò)程對(duì)于文化理論基礎(chǔ)相對(duì)較薄弱的技工院校學(xué)生而言，有困難，而且枯燥乏味，常常被認(rèn)為是翻手冊(cè)、套公式，依葫蘆畫(huà)瓢，最終學(xué)生的設(shè)計(jì)作業(yè)千篇一律，只是機(jī)械、僵硬的模仿，失去了教學(xué)的本意。

針對(duì)這種情況，考慮到技工院校學(xué)生的文化理論基礎(chǔ)及技工院校培養(yǎng)方向，可以適當(dāng)調(diào)整機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)，降低對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的具體要求及簡(jiǎn)化推算過(guò)程，強(qiáng)調(diào)對(duì)設(shè)計(jì)流程的了解和熟悉。具體做法是：設(shè)計(jì)的流程方面，可以給學(xué)生一個(gè)比較詳細(xì)的參考，要求學(xué)生按照固定的樣式設(shè)計(jì)，但對(duì)于如查閱國(guó)標(biāo)、選擇標(biāo)準(zhǔn)件等實(shí)用技能則要求必須掌握；對(duì)涉及的先修課程中比較難而且在實(shí)際生產(chǎn)中不常用的部分只要求學(xué)生了解即可，如工程力學(xué)中的相關(guān)推算和計(jì)算、夾緊力計(jì)算、加工精度的分析和工藝尺寸鏈計(jì)算分析等；而對(duì)于如識(shí)讀機(jī)械圖樣、結(jié)合專業(yè)制定部分或個(gè)別零件的加工工藝過(guò)程、計(jì)算機(jī)三維造型及二維繪圖等這些實(shí)用型技術(shù)則重點(diǎn)鞏固，真正切合技工院校的培養(yǎng)目標(biāo)。

3.改革教學(xué)方法，采用三維技術(shù)進(jìn)行教育與設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)機(jī)械課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式是通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程得到數(shù)據(jù)，用手工繪圖的形式在圖紙上以二維圖形表達(dá)設(shè)計(jì)內(nèi)容。由于學(xué)生空間想象能力不足和缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，很難全面想象出減速器的全部機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)自己設(shè)計(jì)的減速器似懂非懂，不能達(dá)到對(duì)先修課程的鞏固作用。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，筆者認(rèn)為設(shè)計(jì)流程應(yīng)該從三維入手，借助三維造型軟件的實(shí)體造型功能，把比較抽象枯燥的二維設(shè)計(jì)繪圖改成直觀可見(jiàn)的三維實(shí)體造型，以彌補(bǔ)學(xué)生空間想象力的不足。同時(shí)，為了增強(qiáng)學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)機(jī)械部件的感性認(rèn)識(shí)，可以先進(jìn)行零部件拆繪、三維建模及模擬裝配的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在使用三維造型軟件設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用軟件強(qiáng)大的參數(shù)化功能和裝配功能，完成各零件的設(shè)計(jì)和裝配。由于學(xué)生缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)， 往往要對(duì)某些結(jié)構(gòu)不夠合理的地方進(jìn)行多次修改， 采用三維造型軟件只需修改零件的某個(gè)參數(shù)的數(shù)值即可完成整體修改。采用三維設(shè)計(jì)， 整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律， 有助于學(xué)生更加深入地理解設(shè)計(jì)的內(nèi)涵，并且能夠使學(xué)生直觀地看到自己的設(shè)計(jì)成果， 增強(qiáng)成就感。完成三維設(shè)計(jì)后， 利用三維造型軟件的工程圖模塊， 可以方便地將實(shí)體零件模型或裝配模型轉(zhuǎn)換為二維工程圖，最終完成課程設(shè)計(jì)所要求的圖樣，提高學(xué)生的機(jī)械制圖的識(shí)圖能力， 加深學(xué)生對(duì)三維設(shè)計(jì)與二維工程圖之間關(guān)系的理解。

引入三維造型軟件對(duì)課程教學(xué)也起到了幫助作用，使得教師教授課程的過(guò)程變得簡(jiǎn)捷、直觀。在課程設(shè)計(jì)開(kāi)始之前，學(xué)生往往不知道如何下手，教師需要向?qū)W生介紹設(shè)計(jì)的流程及要點(diǎn)。傳統(tǒng)教學(xué)依靠書(shū)本及掛圖，配以設(shè)計(jì)好的PPT課件來(lái)進(jìn)行講解，但這些都是固定的圖片，不能更改，達(dá)不到隨機(jī)應(yīng)變的效果。而采用三維造型軟件來(lái)教學(xué)，可以對(duì)零件直接進(jìn)行三維建模，并用建造好的虛擬模型進(jìn)行教學(xué)， 能夠隨機(jī)應(yīng)變、按需造型以及修改模型， 提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。在教學(xué)中采用三維造型軟件教學(xué)，使用三維造型對(duì)設(shè)計(jì)的各個(gè)零件進(jìn)行裝配，能使學(xué)生看到每個(gè)零件的設(shè)計(jì)過(guò)程和繪圖細(xì)節(jié)， 加深對(duì)知識(shí)的理解。

目前企業(yè)中使用的三維造型軟件種類比較多，如Pro/ Engineer、solid works 、UG、Mastercam、CAXA 等。可以根據(jù)各個(gè)學(xué)校、工種專業(yè)的不同以及學(xué)生之前所學(xué)習(xí)的軟件種類選擇不同的造型軟件，這樣可以使學(xué)生得到更多的實(shí)踐訓(xùn)練，鞏固軟件使用和識(shí)圖的學(xué)習(xí)效果。

二、結(jié)論

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是對(duì)先修課程進(jìn)行鞏固的途徑。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)對(duì)專業(yè)的針對(duì)性不強(qiáng)，尤其是在實(shí)用技術(shù)的鞏固方面效果不明顯。這與以培養(yǎng)高技能人才為主的技工院校的教學(xué)目的不符，這也是設(shè)計(jì)教學(xué)改革最關(guān)鍵的原因。在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革中，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)模式的改革，使得設(shè)計(jì)教學(xué)讓學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中更好地鞏固已學(xué)知識(shí)，真正達(dá)到提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用能力的效果。

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（作者單位：江蘇省常州技師學(xué)院）