機械設計基礎實踐教學環節改革與探討

倪向東　蔡文青　高廣娣　馬蓉

摘 要： 基于機械設計基礎課程實踐教學改革，以認知教學、實驗教學、課程設計、綜合創新設計為實踐教學改革的著眼點。根據現有實踐教學環節中存在的不足，探討本課程實踐教學的改革方向及改革內容。實踐證明，該實踐教學體系的改革在培養學生創造性思維及機械工程實踐能力訓練等方面均有重要意義。

關鍵詞： 機械設計基礎 實踐教學 教學環節改革

一、機械設計基礎課程的實踐教學及其重要作用

機械設計基礎課程屬于機械工程類各專業學生必修的主干技術基礎課程之一，在培養學生的機械設計綜合能力方面占有重要地位。實踐性教學是本課程的重要組成部分，其目的是不僅幫助學生理解課程的基本理論，更成為培養學生核心能力的至關重要的環節。因此，實踐教學環節的改革是課程體系改革的著力點。

二、我院機械設計基礎課程實踐教學現狀

1.實踐教學基本情況

機械設計基礎課程的實驗教學內容主要是按大綱要求的基本實驗包括“機構運動簡圖測繪”、“齒輪范成和參數測定”、“帶傳動”等；綜合性、創新性實驗項目只作為課下選做。實驗考核成績，一般以實驗報告成績占平時總成績10-20%的比例計入平時成績，且作為考核標準。綜合性、創新性實驗項目沒有計入總成績，學生參與積極性不高，一般學生只是走過場，敷衍了事，達不到實驗的目的和要求。課程設計集中在課程結束后3周時間，并單獨計算成績。

2.存在的主要問題

（1）基礎實驗大部分為驗證性實驗，而作為鍛煉學生自主設計和創新思維的綜合性、設計性實驗沒有引起學生足夠的重視。

（2）綜合運用所學知識分析、解決實際問題的課程大作業，學生沒有發揮主觀能動性積極參與。

（3）與課程相關的學生課外科技活動沒有充分開展，學校實驗設備未得到充分利用。

因此，深化機械設計基礎課程實踐教學改革非常必要。無論是在實驗項目的開發和研制方面，還是在實踐教學的組織管理方面，存在諸多問題有待研究和解決。

三、實踐教學的改革方向與改革內容

1.實踐教學改革的主要方向

（1）加大作業力度，通過大作業訓練學生簡單的工程意識，同時培養學生運用所學知識分析問題、解決問題的能力。

（2）加強綜合型、設計性實驗項目及與課程相關的課外科技活動的開展。能夠很好地鍛煉學生綜合運用所學知識，開發學生設計思維和創新思維。對培養學生工程意識、設計能力和實踐動手能力都有不可替代的作用。

2.實踐教學改革的主要內容

為了適應當前工業技術和機械學科綜合的發展步伐，實踐環節增強了學生的設計動手能力。如實驗中增加了聯接件結構設計、傳動方案綜合實驗、軸系結構設計、結構分析等。機械運動方案的創新設計包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等基本機構的應用擴展和組合設計等。教師也可以將科研中新的研究成果，經過適當的提煉和加工，轉變為適合的學生教學實驗或課程設計題目。

（1）完善認知教學，培養學生的認知能力。該實踐教學主要是學生的認知過程，其主要內容是參觀典型零件和機械拆裝展示。通過認知實驗，增加學生對機械的功能、種類、組成和各種常用零部件和運動機構的感性認識，清楚本課程所要掌握的知識結構。此外，對零部件的類型、結構等教學內容在實物模型陳列室講解，將傳統的課堂教學轉到現場教學。

（2）系統的實驗教學，培養學生的實踐能力和創新能力。實驗教學中采用傳統試驗和創新實驗相結合。主要的實驗環節有：

①機械傳動試驗。實驗裝置采用多種組合的設計模式，分動力系統、傳動系統和測試系統。通過多種組合完成齒輪傳動、鏈傳動、皮帶傳動、蝸輪蝸桿傳動。通過實驗的裝配組合，還可以加深學生對軸系裝配的理解。

②機構創意組合綜合實驗。該實驗通過對各種空間機構的組合實踐，使學生對空間機構的組成、運動特點及其機構運動多樣性等問題有更全面、更深入的理解。試驗臺可拼裝出30種空間機構。該機構主要培養學生的創新能力、綜合設計能力及實踐動手能力。

③輪系創新設計實驗。試驗臺可拼裝出12種輪系，通過拼裝試驗，使學生對輪系結構、類型、應用、傳，動比計算與自鎖、周轉輪系齒數的確定等問題有更清晰、更全面、更深入的理解。

④機、電、氣、液創新設計綜合實驗。可實現機械、電子、液壓、氣動與啟動、控制和測試等多學科知識的交叉認識。有利于拓寬學生知識領域，優化知識結構。

（3）采用現代設計技術，培養學生的綜合實踐能力。

①課程設計是該門課程的主要實踐環節，設計中倡導學生使用計算機輔助設計、虛擬仿真設計等現代設計分析方法。在機械原理部分的教學中，開設機械系統動力學分析課程，主要講授如何運用ADAMS軟件進行機構的三維建模和運動、動力學仿真。

②在機械設計基礎理論教學中，有側重地在不同章節講授SolidWorks的三維造型與裝配、工程分析應用。在學完機械原理的部分內容后，要求學生根據機器的工作原理擬定傳動方案，確定機構的運動尺寸，用ADAMS建模后，對機構進行運動和動力學分析。

四、結語

實踐教學環節的設計作為教學體系改革的一部分在國家人才培養戰略計劃中具有深遠意義。對于普通高校機械工程類本科教育而言，按照“寬口徑、厚基礎”的教育方針，就是要求學生具備相應的專業基礎、較寬領域的基礎知識、創新設計與綜合實踐能力。近兩年的實踐表明，注重實踐能調動學生的學習積極性和創造性，首先，給予學生更大的選擇空間，這樣有利于激發學生學習的主動性和創造力：其次，有利于培養學生創新能力。通過創新組合試驗和創新課程設計，有意地培養學生創新思維，在設計中既要因勢利導，又要讓學生學會發散思維。在實踐中培養學生的創新意識和能力；再次，有利于培養學生的團隊合作意識。設計中采用小組設計模式，給學生提供互相交流、互相幫助的分工合作條件，通過小組討論，自定設計題目。讓學生發揮團結協作精神，將學生的團隊精神及聯合攻關意識融入實驗教學和課程設計的各個環節。

本文根據機械設計基礎課程的教學特點，對如何改革機械設計基礎課程的實踐教學，提高學生創新能力方面進行了探討，供工科類各專業教育工作者參考。

參考文獻：

[1]鄧宗全，束寶玉，陳明.國家工科機械基礎課程教學基地建設的研究與實踐[J].中國大學教學，2008（2）：12-14.

[2]陸萍，來可總，欒煢，等.機械設計基礎課程教學改革研究與實踐[J].高等理科教育，2006（1）：49-51.

[3]肖敏，劉向明，羅圓智.機械設計學課程教學的改革實踐[J].高教論壇，2006（2）：103-104.

[4]李國臣.于海業.孫瑞末，等.實驗教學體系認識與實驗管理系統的研究[J].農機化研究，2003（2）：250-251.