獨立學院《機械設計》課程教學改革探討

摘要：為提高教學效果，加強課程建設，培養滿足社會需求的應用型高級技術人才，本文從《機械設計》課程的理論教學、實踐教學、教學方法與手段等方面進行了教學改革的探討，并對取得的教學效果進行了分析。

關鍵詞：獨立學院；《機械設計》；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）35-0021-03

一、獨立學院生源特點及其培養目標

獨立學院是指實施本科以上學歷教育的普通高等學校與國家機構以外的社會組織或個人合作，利用非國家財政性經費舉辦的實施本科學歷教育的高等學校。全國目前已有319所獨立學院。獨立學院的招生錄取分數一般是高考三本分數線，獨立學院的學生與普通高等學院的學生相比有以下兩方面的特點：一方面是在基礎文化課程及學習能力方面存在一定差距，另一方面，這些學生思維活躍，是獨立學院學生的優勢。這些特點正符合獨立學院面向企業生產一線培養應用型高級技術人才的培養目標。

二、《機械設計》課程的教學地位和教學要求

《機械設計》對機械類專業的學生來說是一門必修的專業基礎課，在機械類專業課程設置中起承上啟下的橋梁作用。該課程教學目的不僅注重基本知識、基本理論和基本方法掌握，培養學生實踐能力、設計構思和設計技能，更注重培養學生對工程實際具有分析、解決問題的能力。

三、目前《機械設計》課程教學中存在的問題

根據平時的教學情況分析，獨立學院的學生在《機械設計》這門課程的學習中存在以下問題：

1.理論教學方面。由于獨立學院在教學層次上屬于普通高等學校，只是生源素質與普通高等學校有所不同。因此在選取教材時仍選擇普通高等學校適用的規劃教材。選用的規劃教材在教學內容的組織、編排方面比較注重理論知識嚴密性和邏輯性，但該教材中的部分理論性較強的內容，對于獨立學院學生學習確實吃力。

2.實踐教學方面。《機械設計》是一門實踐性較強的課程，因此實驗應和理論教學密切聯系。但目前獨立學院一般缺少自己的實驗設備，課程實驗并沒有和理論教學同步，實驗效果不佳。《機械設計》課程設計是一個涉及機械制圖、互換性與技術測量、機械原理、理論力學、材料力學及加工工藝等理論知識的綜合應用過程。如果上述先修課程沒有奠定堅實的知識基礎，則會影響該項教學環節的正常學習。

3.學生素質方面。獨立學院學生的素質和學習能力相差較大，特別是對理論知識的理解領悟能力差異較大，在學習過程中缺乏刻苦鉆研精神。

四、《機械設計》課程教學改革

1.課程體系改革。為了進一步提高《機械設計》課程的教學效果，在修訂機械類專業的培養計劃時，除了延續傳統的機械類課程外，新增設了《三維建模技術》、《三維測量技術》、《快速原型技術》、《機械創新設計》、《CAE技術》等特色課程。把抽象的知識具體化、形象化。可以利用快速成型技術把自己的三維設計模型進一步轉化為實體零件。

2.教學模式改革。教學過程中確立了實踐和理論教學并重的教學體系，為提高學生實踐能力，設置相應的實踐教學環節：課內實驗、案例分析和討論、大作業、課程設計、課外設計創新活動等，形成一個與理論教學系統緊密聯系又相對獨立的實踐教學體系，把實踐能力的培養目標分解到具體的實踐教學環節中去。具體教學模式如下圖所示。

3.理論教學改革。由于獨立學院的教材選擇基本還是按普通本科學院的規劃教材，但考慮到獨立學院生源素質的特點，在授課過程中需要對教材內容進行一些整合。《機械設計》要求學生掌握通用零件的設計原理、方法和機械設計的一般規律，進行研究改進或開發新產品的知識和能力。而在通用零件的設計過程中必須具備一定的受力和運動分析的知識，而這些內容是先修課程《理論力學》、《材料力學》的內容。在《機械設計》課程中將教材中學生難以理解的純理論知識的推導過程簡化甚至省略，只講應用，不講原理及分析過程，加強實用性，以此來適應獨立學院學生的學習特點。

4.實踐教學改革。一方面，課程設計。在實踐教學中《機械設計》課程設計是一個重要環節，是對學生進行設計興趣培養、設計能力鍛煉和創新意識引導的重要途徑。（1）任務驅動式教學。讓學生帶任務聽課，在理論課程進行機械傳動知識點講解時，把課程設計任務書下發給每一位學生。在講授和課程設計相關內容時，再次提醒學生注意。（2）設計題目多樣性。在布置設計題目時，做到全班統一基本的設計題目，即：二級減速器傳動系統設計。而在傳動方案的設計中采取多樣性，如減速器外是否增加帶傳動，同時減速器內的傳動方案又分為：斜齒輪展開式二級傳動，斜齒輪同軸式二級傳動，斜齒輪、錐齒輪二級傳動，斜齒輪、蝸輪蝸桿（此類傳動還可以分為蝸桿上置式和蝸桿下置式兩種類型）組成的二級傳動。（3）分階段講解。在設計過程中，指導教師分三次進行講解。第一次講解總體設計思路和實踐安排，第二次講解設計過程中參數的選擇方法，第三次講解制圖過程中需要注意的一些問題。（4）啟發式指導。在指導設計過程中，根據實際情況，通過啟發和引導的方式，逐步教會學生思考、分析解決問題。如在設計減速器結構時，有的學生在結構中同時設計了油溝和封油盤，此時，通過引導學生分析油溝和封油盤的作用，如果同時存在會有什么結果，讓學生得出正確結論。（5）重視答辯環節。課程設計中，最后上交的零件圖、裝配圖和說明書并不能完全說明學生的設計水平和能力，因此，答辯是整個課程設計環節中應特別重視的環節。另一方面，建立自有實驗室。建立獨立學院自有實驗室，主要是典型通用零件的展示（如各種齒輪、軸、帶輪，各種連桿機構、鍵、銷等），典型裝配體的展示及拆裝實驗（如齒輪泵、安全閥、千斤頂等），以及機械結構創新設計組合等。針對實驗設施，在教學過程中可以實現直觀教學，即針對現有裝配體結構及各功能元件講解，使學生所學的理論知識能和生產實踐相聯系，有助于學生對所學知識的理解掌握及以后的應用。同時實驗室可以采用半開放式管理，在理論教學過程中，學生可隨時到實驗室觀看各種典型零件，可以隨時拆裝裝配體。強化創新設計的引導。成立創新設計興趣小組或協會，并由老師負責指導，使用已掌握的三維設計軟件設計出整個裝置的三維模型，并進行機構的運動仿真及零、部件有限元分析計算各結構設計，最后可以利用現有的快速成型實驗室加工出部分零件。同時引導學生積極參與各種校內外的創新設計大賽，如“機械設計創新大賽”、“全國3D數字化創新設計大賽”。從2009~2011年，我系學生已在“3D數字化創新設計大賽”中分別取得了全國三等獎一項，上海賽區特等獎一項，上海賽區一等獎一項、二等獎四項和三等獎五項的較好成績。

5.教學手段改革。教學手段改革是保證教學質量的重要措施，特別是針對《機械設計》課程教學內容多、課時相對較少的現狀，更要求本課程在教學過程中必須采用多種有效教學手段。采用CAI課件授課。引進兄弟院校開發的CAI課件，在授課課程中采用現代教學手段和傳統板書相結合，彌補CAI課件的不足。對于課程中的重點、難點內容，讓學生先觀看動畫，有直觀印象，讓學生自己用所學的知識思考、分析所觀察到的現象，最后教師進行講解，使學生易于理解和接受。讓學生仔細觀察動畫中皮帶繞著帶輪運動過程，會發現皮帶在某個特定位置會超前于帶輪，又在某個特定位置滯后于帶輪的運動，針對觀察到的現象，引導學生自己思考為什么會出現這種情況。建設網上課程。充分利用學院提供的課程中心的平臺，開展網上課程建設。網上課程提供豐富的在線學習資料和網上互動平臺。

6.教學效果。一系列的課程改革提高了教學質量和教學效果。幾年來，學生對主講教師的教學評分均高于90分。學生的理論考試成績和課程設計的實踐成績均有了較大提高，如從2006級到2009級《機械設計》課程設計環節，排除生源素質因素的影響，成績為優良的比例逐年上升，成績分布具體變化見下圖。

《機械設計》課程教學改革中，通過整合教學內容，使之更切合獨立學院學生的學習特點，更接近工程實際，可以充分調動學生的學習積極性。

參考文獻：

[1]濮良貴，紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2]梁永政，趙亞東.機械設計教學改革探討[J].安陽工學院學報，2010，（8）.

[3]劉軍，許鳴宇.基于獨立學院的機械設計教學改革芻議[J].蘭州交通大學學報，2011，（4）.

基金項目：上海市教委重點課程建設項目；上海市民辦高校骨干教師科研項目

作者簡介：范君艷，碩士，講師，研究方向：機械設計及理論。