基于應用的機械設計基礎綜合教學探索

趙芳偉，張 翔

（福建農林大學 機電工程學院，福建 福州 350007）

基于應用的機械設計基礎綜合教學探索

趙芳偉，張 翔

（福建農林大學 機電工程學院，福建 福州 350007）

在經濟結構轉型和產業結構調整的社會背景下，作為一個兼備文科和工科性質的學科而言，工業工程專業基礎課程《機械設計基礎》對該專業學生未來的就業方向起著至關重要作用.針對現代不斷進步的工程應用,《機械設計基礎》傳統的課程教學方式已經無法滿足學生的需要,教學應跟著時代的步伐進行不斷的革新,滿足現代應用需要.

機械設計基礎；綜合教學；工程背景；教學改革

《機械設計基礎》課程是工業工程專業學生接觸機械類知識的最基礎課程，是將來工業工程學生認識機械的關鍵.該課程的學習將為工業工程專業學生奠定機械的基礎.因此，如何較好該門課程成為許多院校一直以來探討的課題.當前，我院該課程的教授在教，學，考，用等各個環節均存在不同程度問題.因此機械設計基礎課程的綜合教學改革應該著重從以下入手：

1 改良教學方式，提高教學質量

1.1 理論教學與模型實體教學相結合，實現教學實用化，形象化

現行的《機械設計基礎》多以多媒體教室為教學地點，教師通過播放幻燈片，直接實現了課本知識的簡單“搬運”，采用灌輸式的方式將實施傳輸到學生大腦.工業工程專業的學生工科基礎較弱，很難通過課本及幻燈片想象出機械實體模型，難以將理論知識實用化.因此，在教學過程中，應改變以多媒體教室為單一教學地點的方式，將重要章節的課程放在學院實驗室進行教學，聯系實際案例,如在講授典型機構時，聯系日常生活中發動機、破碎機、縫紉機、修鞋機等具體案例進行分析，增強學生對實體的感官認識；老師講的內容看得見、摸得著，與日常生活密切相關，學生很快了解如“連桿機構”、“凸輪機構”在上述機器中的應用，有利于發展學生的想象力、觀察力和創新思維素質.這種教學方法，充分調動了學生學習的主觀能動性，擴大了學生的感知空間，實現理論教學實用化，形象化.[1]

1.2 加強軟件應用，促使課程教學內容自動化，機械機構實現虛擬化

1.2.1 加強三維軟件，如Pro/E的具體應用，實現機械機構立體化，形象化.《機械設計基礎》這門課的理論性很強，一些抽象的概念和常用的機構對于沒有實際經驗工業工程學生來說很難掌握.因此，應用Pro／E軟件進行機構建模，仿真輔助教學，將教材中出現的常用典型機構用Pro/E軟件做成模型并進行仿真，把各種復雜的機構通過形象、生動、逼真的動化以三維的形式直觀地展示給學生，克服了采用PPT教學中平面圖形的不足，從而使學生建立起良好的感性認識；[2]利用模型仿真不僅可以驗證所設計的結構是否滿足要求，同時還可以改變相應的參數，讓學生參與設計并對設計結果進行現場演示以驗證課本理論，改變了以往單純的教學方式，在課堂上真正實現教學的互動，既激發了學生的學習興趣又加深了印象.

1.2.2 加強有限元分析軟件，如ANSYS，在教學中的應用，促進理論計算自動化，精確化.作為有限元軟件的代表，ANSYS具備強大的建模和分析和后處理能力，ANSYS的應用能有效幫助學生理解課本中復雜問題的計算，包括強度，剛度和振動穩定性的分析，提高學生課堂教學的參與度，同時能驗證課本中理論計算的正確性.比如在講軸的結構設計時，對軸，鍵和齒輪，進行強度分析時，可利用ANSYS進行建模加載及后處理觀測各零件受力情況及應力大小，大大減少了純手工計算的工作量，提高了計算的精度.同時，ANSYS還能結合多種場進行分析，做到充分模擬了零部件的現實工作環境，與現實更加吻合.

加強軟件的應用不僅能夠促進教學，明確課程的教學目標及在未來工作中應用，提升學生對本課程的興趣，更有助學生就業，達到一舉多得的效果.

2 改革課程考試方式與內容，強化教學效果

2.1 考試形式的單一性及局部性是目前我院《機械設計基礎》的不足

2.1.1 考試目的錯位，不利于學生主動學習

在應試教育思想的指導下，現行考試存在很多弊端.《機械設計基礎》課程考試一般安排在期末，那時候，很多課程都在期末考試，學生壓力大，“一考定成敗”的現象非常嚴重.這種考試方法，使一部分學生平時不認真學習，一到期末就忙于應付各種考試，有的甚至采取舞弊等不正當手段來達到通過考試的目的，影響學校學風建設.學生只為了考出好成績念書，談“考”色變，在學習中也就永遠是個被動的角色，不利于創新能力培養.

2.1.2 考試內容片面，同素質教育背道而馳

素質教育要求考試內容應全面覆蓋學生知識、能力、潛質，有利于對學生素質的綜合評價，體現教育使學生全面發展的目的.目前《機械設計基礎》考試內容大多偏重于對知識的記憶，缺乏對學生綜合能力的評價.“上課記筆記，下課看筆記，考試背筆記，考后全忘記”成為課程的學習方法，進而使學生形成，接受——復制性思維”，不能形成“創造——發散性思維”，完全背離了科類基礎課的學習方式和目標. 2.1.3考試方式單一，難以客觀、全面地評價教學效果

現行的考試采用閉卷筆試，這種形式操作簡單、便于管理，但有其自身無法克服的缺點，僅憑期末考試，也難以涵蓋全部教學內容，以期末成績來評價學生的學習是不科學不公正的.

2.2 建立《機械設計基礎》課程新的考試方法

2.2.1 成績構成多樣化

不應只局限于筆試，還應結合實驗、參與科研，課堂評價等方式.參考面談、正式作業、項目調查，書面報告，討論問題等方式考察和評價學生；采用每月定期綜合測驗的方式，以階段化考試代替期末終考，防止學生只為期末考試而突擊學期，承受過大考試壓力.最終的期末理論成績按平時定期的每次成績占比構成.

2.2.2 開卷與半開卷考試、閉卷考試相結合

在理論考試中，對知識部分，多采取閉卷考試，對理論分析部分采取開卷考試或半開卷考試.在實踐考試中，往往公開考核方式和試題，允許學生現場查資料，查數據.

2.2.3 課堂考試與現場考試相結合

應加強對學生的平時考核，在教學過程中要根據不同階段的教學要求，靈活運用提問、討論、作業.小作品、小測驗等方式了解學生的學習情況，并通過測驗獲取相關的教學信息，總結經驗，改進教學.

3 加強科研參與，提升學生工程應用能力

3.1 牢固樹立“課程是基礎，科研是水平”思想

改革的重點應是以教學帶科研，以科研促教學.形成教學科研一體化機制，使教學和科研實現良性互動、協調發展、共同提高.逐步摒棄重理論教學，輕實踐實訓應用的教學理念.在機械教師科研課題、實踐中鼓勵學生參與.實現在教師的引導下，將項目攻關，技術服務，應用技術成就往實際應用推廣，并從中培養學生用理論知識解決工程實踐問題的能力.

3.2 教師傳授技術應在理論基礎上進行

而不是簡單地模仿和熟練操作.因此，必須校采取各種方式和措施，使教師深入地方企業，熟悉工作現場和實踐操作規范，掌握相關的操作技能.使其滿足教學要求，能講也能進行實踐指導.能以實踐結果促教學，應用實際的工程實解釋理論知識的應用成果.培養學生對理論知識的實用性認識，激發學生的學習興趣.

3.3 利用機械創新設計競賽培養學生動手能力和創新能力，夯實工程從業基礎

機械創新設計有助于發揮設計者的創造力，利用已有的相關科學技術成果，進行創新構思，設計出具有新穎性、創造性及實用性的機構或機械產品.

4 創新課程設計方式，校企結合，改善應用環節，實現教學實際化，效益化

課程設計目標的設置應以學生“職業能力”為導向.企業是學生職業能力的要求者與檢驗者，因此，由學校和企業界從事技術工作的有豐富經驗的專家共同參與，以“學校管理為主，企業參與為輔”進行課程設計教學目標制定，教學目的分解，教學效果評價是一種最為合理的課程設計方式.

4.1 課程設計總體規劃設計

課程設計的總體設計應改變原有以減速器為主的單一課題，實現課題多樣化，結合企業實際生產需要，重點圍繞常用機構的基本分析與綜合能力、常用機械零部件的結構設計與選型能力的培養和訓練.通過常用機械傳動裝置結構與設計項目、綜合實訓項目的實施，形成小型機械及簡單機械傳動裝置的設計能力.同時，強調設計基本技能和綜合應用能力的訓練，主要包括：計算、繪圖、熟悉和運用設計資料（手冊、圖冊、標準和規范等）以及使用經驗數據、進行經驗估算和處理數據的能力[3].

4.2 校企結合課程設計實施

根據企業不同項目對學生需要掌握的基礎知識、基本理論和技能的要求，對班組所有學生按興趣實行分組，不同組別由不同教師指導，在項目教學的時候，根據項目實施的進度情況，較多地把項目教學的場所安排在機械基礎實訓室[4]及企業現場.教學分四個步驟：一是結合企業需要提出所需不同設計項目，認識設計任務、應用目標.二是探究學習，對給定任務進行分析，收集相關信息，理解掌握相關知識點.三是實施設計過程，教師以及企業項目組相關人員通過任務來引導，指導學生完成項目的設計.四是設計項目實際化，通過企業自身專家評閱檢查并經過檢驗確實具備可行性，選擇較優設計方案進行加工制造，投入實際生產實踐中，實現最終的教學經濟效益化.

4.3 課程設計效果評價

課程設計過程中，分階段按組內及小組間相互檢查，小組代表陳述操作結果，教師組織學生對任務完成情況進行分析、總結、自我評價，同時教師進行點評，肯定成績、指出不足并提出修改意見，不斷完善課設方案.課程設計結束后，企業評選的較優方案實現制造實體化，依據方案的實用性能對學生課設的實際效果給出優良中等等級，最終的教學成績評定按理論和實踐各占50%評定.

5 結束語

結合現代社會對高校工業工程專業提出的新要求，明確工業工程《機械設計基礎》課程教學目標.綜合分析我院當前在該課程教學方面存在的不足，提出了課程教學的綜合教學法，除了要求進一步深化實踐內容、改革教學方法和手段，改變考試形式，同時，隨著時代對科班學生實踐能力要求的提高，也對教師的專業知識，實踐能力，執教素質、責任意識和敬業精神提出了更高的要求.

〔1〕劉悅，王淑坤，武秀東.機械工程專業基礎課教學中學生創新能力的培養 [J].長春理工大學學報，2011，24（8）：164-165.

〔2〕凌源.Pr0／E的機構仿真在機械設計基礎課堂教學中的輔助應用[J].教法學法新探，2011（6）：74.

〔3〕趙勇.項目化教學法在高職《機械設計基礎》課程中的應用[J].教法研究，2012（30）:73-74.

〔4〕萬志堅.高職《機械設計基礎》課程項目化教學改革實踐[J].職業技術教育,2009(32):23-26.

G712

A

1673-260X（2014）04-0196-02

國家特色專業建設項目(高教函[2007]31號)