面向卓越人才培養的機械原理課程設計改革初探

王勇 吳其林 肖云 朱立紅 賀良國

摘要：分析了機械原理課程設計的背景和現狀，提出目前該課程存在的問題；分析了課程設計命題的改革方式，提出了完全自主命題、教師審閱的課程設計命題新思路；給出了課程設計內容和組織上的若干注意事項；提出了不斷改進的想法。

關鍵詞：卓越計劃；機械原理課程設計；自主命題；教學組織

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）10-0095-02

面向工程實際應用，以培養善于將科學技術轉化為直接生產力的工程師為目標，以與社會生產保持密切聯系、教學與工程科研結合緊密、強調實踐教學為特點的卓越工程師計劃已在我國很多院校中開展。機械類卓越工程師培養計劃中，對課程實踐環節提出了新的要求。針對具體課程實踐環節，基于現有教學體系，不斷改革創新內容和方法，是實現卓越人才培養目標的必然要求。本文就機械技術基礎課程中的機械原理課程設計改革的一些做法做一簡介。

一、背景與現狀

機械原理課程設計的主要目的是為學生在完成課堂教學基本內容后提供一個較完整的從事機械設計初步實踐的機會。將所學的機械基礎理論運用于一個機械系統，通過機械傳動方案總體設計、機構分析和綜合，進一步鞏固掌握課堂教學知識，并結合實際得到工程設計方面的初步訓練，培養學生綜合運用技術資料，提高繪圖、運算的能力。同時，課程設計要求對學生創新意識的開發和培養。本課程的時間一般安排在大二下學期，是機械類學生首次接觸機械專業基礎知識及其應用，也一般是第一個設計類實踐教學環節，其重要性不言而喻。

我國現有機械類高校中基本都開設機械原理課程設計課程，有關機械原理課程設計的教學改革如課程設計的目的、內容、方法、組織形式、探索如何培養學生的機械運動方案設計、創新設計和解決工程實際問題能力等，一直在各高校中進行，也出版了不少這方面的教材，但是迄今為止沒有被廣泛認同的成熟模式。總體來說，機械原理課程設計仍然沿用使用多年的陳舊內容和形式，如設計題目還有很多高校在使用牛頭刨床、平板印刷、電阻壓帽自動機、步進送料機、冷鐓機、沖壓式蜂窩煤成型機等陳舊命題等，造成學生有完整現成資料參考而缺少方案創新，有些甚至流于抄襲，與時代發展和要求特別是與面向工程實際應用的卓越人才培養有了不小的距離，迫切需要進行適當的改革。

二、課程設計的題目設計

合理命題是保證機械原理課程設計質量的關鍵。根據目前現狀和問題，以下以一個班級為單位討論如何進行設計命題改革的幾個措施。

1.保留部分現有題目，增加源自科研項目的設計命題。為改革現有設計題目陳舊的現狀，在保留部分典型題目的基礎上，增加源自科研項目的設計命題將課程設計與科研項目相結合是很好的選擇，這樣照顧的面較大，但命題時仍然出現多人一組、方案重復率過大等現象。

2.增加自命題數量。對有科技制作經驗、動手能力較強的同學，鼓勵自我命題、教師審核，按課程設計要求把學生自己的想法融入課程設計任務中。教學實踐證明，一般這類命題同學比較投入和主動，課程設計結束后有很強的成就感，也達到了課程要求的鍛煉。

3.全部自主命題。多年來部分同學自命題課程設計完成得很成功的經驗告訴我們，機械原理課程設計只有增加學生主動性、積極性，才能真正使同學在充滿興趣的過程中學會設計、在充滿成就感的設計中獲得能力。基于這種想法，近年來我們按一人一題、不得重復的要求讓每位同學自主命題，根據學習的機械原理知識自己命題完成一個具有一定創新意義的機構運動方案設計，并適當增加分析計算內容以鍛煉他們運用分析工具的能力。以下是一個班級自主命題的題目實例。以下依次是姓名、學號、題目。張俊：2012210355，《可移動電燈》；王平：2012210356，《旋轉型灌裝機的設計方案與分析》；顧玉新：2012210357，《計數儲蓄罐》；左靜靜：2012210358，《可伸縮垃圾撿拾器設計》；常成：2012210359，《自動削面機》；沈暉航：2012210359，《自動制釘機》；陳衎卿：2012210361，《立體車庫重要部位機構設計》；王禛成：2012210362，《袖劍》；胡國慶：2012210363，《減壓節能水龍頭》；陶海清：2012210364，《減壓節能水龍頭》；秦呈呈：2012210365，《半自動鉆床設計方案與分析》；江敏：2012210366，《自動削荸薺機》；田文昌：2012210367，《異步半自動雙杵舂》；楊振波：2012210368，《小型整路機》；呂文韜：2012210369，《自動擦鞋機》；胡朱洪：2012210370，《刷瓶機》；洪紅：2012210371，《簡易按摩椅》；陳飛：2012210372，《地震救急床》；李亞：2012210373，《曲柄和垂直運動機構》；王建停：2012210374，《簡易便爬坡輪椅》；張亮亮：2012210375，《干粉壓片機機械傳動系統設計與分析》；趙東輝：2012210376，《半自動平壓模切機設計》；朱化冬：2012210377，《寢室電控可伸縮梯子》；李瑞：2012210378，《傘氏臺夜燈》；黃凱：2012210379，《自動擦玻璃器》；黃杰：2012210380，《3D打印機》；林雨暉：2012210381，《手控升降晾衣架》；林敏：2012210382，《小型升降式平臺手推車》；吳均輝：2012210383，《拖把助力擰水機構》；汪華：2012210384，《可伸縮梯》；王涵：2012210385，《半自動平壓模切機設計方案與分析》；荀春林：2012210386，《快速黑板擦》；趙久濱：2012210387，《硬幣分揀器》；張站業：2012210388，《臺式電風扇搖頭裝置設計》；揣宜今：2012210390，《寢室床桌變換裝置》；高發成：2012210391《寢室用臂力鍛煉器》；鄧子豪：2012210392，《鍵盤清理器》；鄧矗嶺：2012210393，《自動制釘機》；王騫：2012210394，《上下階梯機器人》；李少杰：2012210395，《手機智能充電器》；馮軒：2012210396，《自動刷盤機》；李雪棟：2012210397，《行走起立助力拐杖》；田生明：2012210398，《洗瓶機設計方案與分析》；謝乾：2012210399，《多功能可折疊桌》；張琳荔：2012215077，《半自動平壓模切機設計方案與分析》；孫志偉：20110573，《洗瓶機設計方案與分析》；張希承：2012211161，《自動折疊抽紙機構》；代海洋：2012210891《自動等段材料切割機》；劉松：2012214722，《自動切菜機》；根據設計題目要求，每位同學寫出各自題目簡介、要完成的內容、創新性，提交指導教師審閱、調整、確定。這種完全由學生自主命題的方式，給予學生適當的壓力和學習自主性，鍛煉了他們查閱資料、獨立思考、學用結合的能力和習慣。

三、規范課程設計要求

面向卓越人才培養要求加強學生的創新意識和能力培養，因此在機械原理課程設計中除了按現有的課程設計要求規范內容外，要特別強調學生的創新意識，要求每個題目獨立思考，在方案中有自己的想法和思路。對完成參考現有設計方案、沒有自己想法的課程設計，一律要求重做。在課程設計完成的內容方面，要求學生會對自己設計的機構基于分析軟件進行運動學和動力學分析，借此熟悉兩維和三維設計軟件、Matlab/SimMechanics、ADAMS等計算分析軟件；有條件的同學還可在課程設計中學習結構強度和剛度分析的FEM軟件。這樣通過課程設計也為未來的專業課打下很好的基礎。

四、課程設計的組織

對完全自主命題的課程設計，課程設計組織要精心設計。在機械原理主要機構和運動方案的教學內容結束后要提前布置，讓同學準備，規定查閱資料、命題、討論、調整、確定命題各關節的時間節點，讓同學分散進行所涉及內容的論文、專利等技術資料的查閱和分析的鍛煉，學會分析確定一個研究項目的目的、內容、方案、技術難點和創新點。在此過程中，指導教師要付出很大努力和時間，因此較之傳統的機械原理課程設計，對教師也提出了更高的要求。一般目前機械原理課程設計均有一周集中時間。對完全自主命題的課程設計，該一周集中時間應該是同學已基本完成設計內容、整理技術資料、準備答辯的時間。對自主命題的課程設計組織每位同學準備5～10分鐘PPT匯報設計過程，根據匯報內容和書面材料等綜合評判設計成績，在此過程中鍛煉同學對科研和技術資料的書面和口頭表達能力。

五、不斷改進的想法

機械原理課程設計教學實踐證明，完全自主命題的課程設計方式在培養學生查閱資料、獨立思考、學用結合、書面與口頭表達等能力和良好習慣方面效果顯著。但同時也帶來了教師工作量過大、個別同學適應不了等困難。為更好地改善本課程設計環節，需要在不斷積累經驗的基礎上不斷改進，如對個別感覺困難的同學加大輔導力度、培養獨立思考習慣、適當降低分析和計算內容要求等；教師在輔導過程中靈活運用網絡通訊方式降低勞動強度、以課程設計內容孵化大學生科技創新項目使教師得到教學工作量上的補充和認可等。

參考文獻

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