機械設計課程教學改革研究

摘 要 本文基于機械設計基礎課程的特點，結合技術應用型本科的人才培養要求，運用項目驅動的教學改革思想，從教學組織模式、教學內容、實踐環節等方面提出了理論教學與課程設計并行進行、運用項目設計案例豐富教學內容、根據機械設計項目內涵，構建多層次實驗教學體系等改革策略，以提高學生的技術應用能力和創新素質。

關鍵詞 機械設計 案例 項目驅動

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

0 引言

機械設計基礎課程是綜合運用所學基礎理論如數學、力學、材料學、金屬工藝學、機械制圖等課程結合工程實際應用的一門技術基礎課，是一門設計性很強的課程，但用傳統的教學方式教學缺乏系統性，學生只是機械、被動的接受知識，造成“只知其然，不知其所以然”的狀況，并且傳統教學著重分析，不利培養學生的設計能力。這樣，既不利于培養學生對理論知識的靈活應用，更不符合設計規律。因此，我們采用“項目驅動教學法”，即在課程教學之初，以系統化的觀點確定課程學習目標，進行任務分解，構建教學情境，營造寬松的學習環境，讓學生確定目標，帶著項目任務學習，這樣更有利于激發學生的學習興趣，有利于學生自主學習，充分調動學生學習的主動性、創造性。改革內容主要涉及到教學模式、教學內容及實踐環節等方面。

1 理論教學與項目訓練并行進行改革教學模式

傳統的機械教學方式通常是課堂理論教學輔之一些實驗，然后進行課程設計綜合訓練，這是一種串聯式的教學方式，這種方式是把機械設計系統所需要的知識抽象分割開，如原理篇的知識經過整理按照平面機構結構分析、典型機構、其它機構、機械系統的調速、平衡等形成了機構設計的理論基礎，課程學習完之后進行課程設計，按照這種方式組織教學，學生只是在機械的、被動接受知識，既不利于激發學生的學習興趣，也不利于培養學生對理論知識的靈活應用，而并行式的教學方式是按照機械設計的實際設計過程如方案設計、結構設計、運動學動力學分析、系統分析等過程組織教學內容，并且在理論學習的同時同步進行課程設計，再學習設計內容之初引導學生帶著設計問題，邊學邊實踐，讓學生帶著目的任務進行學習，這樣可充分調動學生的積極性，主動學習，在學習過程中科學地培養學生的設計意識及系統思考問題的能力，也有利于學生對基礎理論的理解和掌握。通過項目訓練，使理論聯系實際，有利于培養設計能力。

2 運用項目設計案例豐富教學內容

2.1 融入真實的項目設計案例

機械設計基礎是一門技術基礎課，但它又比基礎課中的物理、理論力學等課程更加結合工程實際，目前在機械設計基礎的理論教學中，依然著重于抽象的理論知識講解，雖然增加了很多實際實例，但是大都限于舉例說明，如機構運動簡圖、運動分析與力分析模型以及習題練習等都是從實踐中進行抽象出來的設計命題，如何將工程實際問題歸結為設計命題是目前學生解決實際問題時的一個難點，如果只是在抽象的問題中進行學習，不能讓學生和實際有效地聯系起來，這樣不利于培養學生解決問題的實際能力。如果用新穎生動的真實事例融入到教學之中——由案例組成教學內容，構建教學體系，把真實的典型問題、設計要求展現在學生面前，讓他們在真實的設計條件中，設身處地地去思考、去分析、去討論，這樣，在教學過程中，學生不是被動的、消極的接受者，而是主動的、積極的知識探究者，這樣會充分激發學生的學習興趣，調動學生學習的主動性和積極性，對培養學生創造能力及分析、解決實際問題的能力將極有益處，也會加強對諸如“死點”、“急回特性”等概念和各種機構原理、特性的理解速度，加深對這些概念所表示的物理意義的理解程度，提高學習效率。

2.2 引入創新設計實例項目

為了適應對創新人才的需求，很多學校也在機械設計基礎課程中增設了方案創新設計等內容，以引導學生的創新意識，培養學生的創新能力，也達到了一定的效果，但是對學生創新能力的培養只經過一些實踐的訓練，還不足以達到學生對創新能力的一種質的改變，讓學生在整個學習過程中掌握一些創新思維的方法和工具更能達到一種知識靈活應用、知識不斷升華的境界。從傳統的頭腦風暴法、試錯法等創新方法到目前熱門的TRIZ技術都對創新思維規律和方法進行了有益的探索，也形成了獨特的方法，取得了極大的收益，如果將這些方法加以整理，結合機械設計的基礎理論知識，如TRIZ技術的發明原理、技術系統進化法則、發明問題解決算法、最終理想解的內涵與機構設計的理論方法相結合，貫穿于教學的始終，再輔助于實踐的練習，將會對學生的創新能力有極大的提高。

3 根據機械設計項目內涵，構建多層次的實驗教學體系

傳統的機械設計基礎課程大都是驗證性實驗，不利于激發學生的設計概念及創新意識，實踐是創新之源，工程實踐是創新的基礎，沒有工程實踐的能力就談不上創新能力。在課程體系的改革中，從工程實際應用出發，注重工程基礎知識和實踐能力的培養。項目驅動實踐環節的改革緊緊圍繞機械設計基礎課程項目訓練主題，并充分利用近年來實踐性教學環節硬件建設成果，改造、加強實驗與實踐環節，盡可能利用現代技術改造課程實驗、設計訓練，通過實踐培養，提高學生綜合素質，由淺入深、循序漸進地改革實驗教學內容，通過實踐環節使學生逐漸形成設計概念，掌握設計方法。

實驗項目從創新能力培養的規律出發，在改造傳統實驗的基礎上，它減少了驗證性實驗，增設設計性，創新性和綜合性實驗。通過基礎層次、提高層次及綜合層次等多層次的實驗教學體系培養學生的實踐能力和創新能力。例如，目前該課程的實驗教學體系由齒輪參數測定、范成運動（驗證性實驗）、機構簡圖繪制（提高性運用知識實驗）、機械系統方案設計（綜合性創新性實驗）組成，通過多層次的實驗教學，使學生的實踐動手能力、分析問題解決問題能力、創新意識等得到了培養和提高，為創新設計打下了堅實的基礎。

4 結束語

將項目驅動法引入機械設計基礎課程教學，構建多層次的實驗教學體系，使理論教學與項目訓練并行，讓學生始終帶著問題學習；同時，加強項目案例式的教學內容和實際的訓練練習，以突破學生在實際問題轉化為工程問題時的難點，這不僅激發了學生主動學習的熱情，也有利于學生設計和實踐能力的培養，提高學生的技術應用能力。

基金項目：項目來源：（1）上海市教學團隊——機械創新設計課程群教學團隊；（2）上海電機學院教研教改項目

參考文獻

[1] 華中科技大學.機械類專業創新人才培養教學改革綜合實踐的研究[EB/OL].http：//www.cn-mmtd.com

[2] 重慶大學.機械基礎課堂教學與實踐教學綜合改革的實踐與建設[EB/OL].http：//www.cn-mmtd.com