應用型本科院校“機械設計基礎”課程的教學改革與探索

摘要：“機械設計基礎”是高等院校面向機類、近機類工科專業開設的專業基礎課，是培養學生綜合設計能力、創新能力的重要環節。本文在論述技術應用型本科教育的內涵的基礎上，針對應用型本科技術人才培養要求，結合“機械設計基礎”課程內容及其特點，提出了課程體系、教學方法、課程設計、實驗教學的改革方法，以促進學生綜合設計能力和技術創新能力的提高。課程教學改革實踐表明，“機械設計基礎”課程的教學改革對促進專業建設、提高教學質量和學生能力培養等方面有著十分重要作用。

關鍵詞：應用型人才；機械設計基礎；課程教學改革；創新

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）13-0120-03

為改變當前我國高等院校結構中學術型大學比重過大，而應用技術型大學比重過小的現狀，使我國的高等教育能夠更緊密、更好地為國民經濟建設服務，今年2月，在國務院總理李克強主持召開國務院常務會議上提出“要引導一批普通本科高校向應用技術型高校轉型”，并部署加快發展現代職業教育。在教育部《關于地方本科高校轉型發展的指導意見（征求意見稿）》中指出：“除規劃為研究型大學的院校和一些特殊院校外，地方本科高校的新設、升格和更名原則上明確為應用技術類型。”因此，如何建設好應用型技術大學、怎樣培養好應用型本科技術人才，是當前我國高等教育改革轉型中的一大重要課題。教育要面向現代化，面向世界，面向未來，為此，教育部組織實施了“面向21世紀教學內容和課程體系改革計劃”。由于“機械設計基礎”課程是工程應用型本科院校機械類和近機類專業中一門十分重要的專業基礎課，是培養學生綜合設計能力、創新能力的重要環節，并在整個專業學習中起著承上啟下的作用。筆者根據近幾年在主持“機械設計基礎”省級精品課程建設工作中的實踐經驗，總結其課程教學改革的體會。

一、技術應用型本科教育的內涵

為使本課程在培養應用型本科人才中發揮更大作用，先說明技術應用型本科教育的內涵。

1.技術教育。技術教育，即培養技術型人才的教育。第一次世界大戰后，科學技術進入生產領域的勢頭愈來愈猛。生產現場不僅工藝裝備日趨復雜、精確，而且工藝過程開始作為一個整體出現了。生產需要專門人員來處理現場的技術問題，于是就出現了技術型人才，為培養這種人才，相應地也就產生了技術教育。

2.應用型本科教育。所謂應用型本科教育，即培養本科層次應用型人才的高等教育。應用型本科是本科層次教育，有著本科教育的共性，但它又有別于普通本科，它更強調的是實踐性、應用性和技術性。

3.技術應用型本科教育。所謂技術應用型本科教育，即技術教育與應用型本科教育的結合，是應用型本科教育的一種特殊類型，也可以說是技術教育層次的高移。本科教育類型的多樣化并追求教育類型的合理化是20世紀后半葉以來世界各國高等教育改革與發展的共同趨勢。

二、“機械設計基礎”課程教學改革與實踐

1.課程內容的改革。（1）創建課程新體系，改革課程內容。“機械設計基礎”課程是一門綜合性、實踐性很強的技術基礎課程，在高等院校機械類、近機類專業的教學計劃中具有承前啟后的重要作用，是培養學生創新精神、工業意識和綜合機械設計能力的一門主干課程。我校是一所建校歷史僅21年的新建本科院校，作為一所應用型技術大學，主要肩負著為國家培養應用型本科技術人才的重任。因此，“機械設計基礎”課程內容的改革，必須符合學校的人才培養目標。針對“機械設計基礎”課程的特點，我們確定了本課程的教學改革思路是：更新教育思想和教學觀念，以應用型本科技術人才培養為對象，進行課程整體優化組合，建設“機械設計基礎”課程新的教學體系；以提高學生的綜合設計能力、創新設計能力、工程實踐能力為目標，構建課堂教學、計算機輔助教學、設計訓練、實驗教學與課外科技創新實踐活動一體化的教學體系。為此，新構建的“機械設計基礎”課程是對原專業教學計劃中的“機械原理”、“機械零件”兩門技術基礎課程的基本內容進行整合而重組的一門新課程。主要圍繞“常用機構”和“通用零部件”兩條主線介紹其有關的工作原理、結構特點、設計方法等。在常用機構內容中，主要設置有平面機構結構分析、平面連桿機構、凸輪機構、輪系和間歇運動機構；在通用零部件內容中，主要設置有常用的機械傳動、常用連接、軸系零部件等；此外，還設置有機械系統設計、現代設計方法等章的內容。通過本課程的學習，使學生著重掌握機械設計的基本知識、基本理論、基本方法和基本技能，培養學生具有一定機械設計能力，并為以后專業課程學習打下必要的基礎。在課程新體系的構建中，始終堅持以應用型本科人才的培養需要為目標，開展對課程內容的改革；對于課程的基本理論以“必需”、“夠用”為度，淡化公式推導，注重理論聯系實際，體現應用性特色；同時對課程內容組織貫徹“少而精”及“實用性”為原則，例如：在“齒輪傳動”一章，打破傳統習慣，分別把傳統的“齒輪機構”、“齒輪傳動”、“蝸桿傳動”三章內容合編為新“齒輪傳動”一章，把“滑動軸承”、“滾動軸承”兩章內容合編為新“軸承”一章，這種課程內容設計及重組，既避免了相關內容的交叉與重疊，又刪繁就簡自成體系，縮減了教學課時，提高了課程的教學效果。（2）減少理論講授課時，增加實驗、實踐環節課時，提高學生動手能力。隨著專業人才培養方案的修訂，將“機械設計基礎”課程的原教學計劃72學時調整壓縮為64學時，顯然我們新構建的“機械設計基礎”課程體系及教學內容不僅能適合應用型技術人才的培養需要，而且也能較好適應課程課時壓縮的實際。并且在現課程教學計劃64學時中，增加了其實驗環節，即安排理論教學為52學時，實驗教學為12學時。“機械設計基礎”課程實踐教學環節包括實驗教學、機械設計基礎課程設計、設計作業訓練和課外科技創新實踐活動等內容。由于機械設計基礎課程是一門設計性、實踐性、綜合性很強的課程，為了實現基礎理論與設計實踐的有機配合、實現“教、學、做合一”和“講—練—實踐”相結合，我們安排了“軸系零件”測繪、上機進行“計算機輔助設計”等的設計作業訓練。通過設計作業訓練，培養學生的機械結構設計能力、計算機輔助設計能力和繪圖能力，為后續的專業課程學習以及日后從事機械設計工作打下良好的基礎。此外，我們還通過開放實驗室以及課外科技創新實踐活動等，來激發學生對課程的學習興趣。（3）開發課程多媒體CAI課件等，增大課堂教學的信息量。為了豐富教學內容，拓寬學生的知識面，培養學生的綜合能力，課程組在教學資源建設中，初步建設出了“機械設計基礎”課程多媒體CAI課件、圖片庫、三維動畫庫和測試題庫等，增大課堂教學的信息量。其中，圖片庫保存有高質量數碼照片約300張；三維動畫庫中共保存有約30多個動畫短片；試題庫已初步建立了單選、多選、填空、簡答、分析計算等分題庫。這些教學資源建設為教師的授課、學生的學習以及試題規范化提供了有力的支撐。endprint

2.課程教學方法的改革。“機械設計基礎”主要講述機械中的常用機構和通用零部件的工作原理、運動特點、結構特點以及設計計算的原理和方法，內容較為繁雜，素有“門類多、關系多、要求多、公式多、圖表多”等特點，學生學習起來常會產生零碎、雜亂的感覺。因此，改革課程教學方法、采用先進的教學手段是提高課程教學質量的關鍵措施。在教學中，我們采用了如下教學方法的改革措施：（1）采用直觀教學方法。針對常用機構類型多、運動特點復雜和通用零部件類型多、結構復雜，我們常常將教學安排在“機構、機械零件陳列室”中進行，使學生能面對面觀察實物與結構，直接體會有關機構的組成及其運動特點、有關零部件的組成及結構特點，并可進行實際操作，使學生與教師、學生與學習對象之間進行交互式的教學方式，使得學生的學習變得直觀、易懂、高效。在進行“機械設計基礎課程設計”實踐環節中，我們多次組織學生來參觀“減速器陳列室”，并通過拆裝齒輪減速器，加強學生對減速器結構的直觀教學，以完成機械傳動裝置設計和總裝圖、零部件圖的繪制。（2）教學手段的改革。徹底改變了“黑板+粉筆”傳統教學方法，結合本課程特點，開發了課程CAI多媒體課件，制作了課程教學圖片庫、常用機構和通用零部件的三維動畫插播片、錄像片和課程測試題庫等。（3）課程教育理念上的轉變。為適應應用型本科創新人才培養的需要，我們在本課程的教學過程中進行了如下指導思想上的轉變：首先，轉變教學觀念，樹立以學生為中心的思想，正確認識學生為主體，教師為主導的內涵，充分調動學生的學習主動性、積極性。其次，在課堂教學中，堅持理論聯系實際的學風，把基礎理論與生產實際、設計實踐緊密結合，根據應用性技術人才培養的實際需要，對基本理論以“必需”、“夠用”為度，淡化公式推導，不斷將新技術、新成果引入課堂，開闊學生設計視野。（4）評定課程學習成績上的改革。改變以往以期末考試成績定課程學習成績的方法，采用平時考核、作業考核、實驗考核和期末考試多項累加的方法確定學生的學習成績，即采用平時考核、作業考核、實驗考核占30%，期末考試成績占70%的方法，引導學生自覺的學習，全面、系統的學習。同時，我們還開始了積極建設本課程試題庫的工作，為實現課程考題的電子化以及進而開展考、教分離改革奠定基礎。

3.強化實踐教學的改革。“機械設計基礎”課程實踐教學環節包括實驗教學、課程設計、設計作業訓練和課外科技創新實踐活動等內容。由于應用型本科教育主要培養具有較強實踐能力和創新能力的人才，而實踐教學對學生的實踐能力和創新能力的培養有著不可替代的作用，為實現應用型本科教育的培養要求，我們積極探索本課程促進學生實踐能力和創新能力培養的有效措施和方法。（1）積極開發綜合性、設計性實驗項目，提高學生綜合設計能力。為了培養學生的創新設計能力，在課程教學中，我們減少了原實驗教學中的驗證實驗項目，積極開發了綜合性、設計性實驗項目，如先后增開了“軸系零部件測繪與設計”、“減速器裝拆”、“汽車發動機裝拆與測繪”等綜合性實驗項目，以培養學生的綜合設計能力。（2）開放實驗室。為了調動學生對本課程的學習積極性，我們開放了機械設計實驗室和機械創新活動室，以激勵學生的學習興趣，為培養和提高學生的機械設計動手能力、分析問題和解決問題能力以及參與科技創新活動提供了場所和便利。（3）課程設計題目多樣化。“機械設計基礎課程設計”是工科院校機械類、近機類學生在學習了機械制圖、工程力學、工程材料、公差與配合、機械設計基礎、機械制造基礎等課程之后首次進行的一次較全面、較系統、較長時間、較貼近工程實際的綜合性設計訓練，對于培育學生的設計意識，鍛煉學生的設計能力，培養學生的創新精神，激發學生的學習興趣，加深學生對課堂教學內容的理解和掌握都具有十分重要的作用和意義。為了突顯上述功能，我們對課程設計教學進行認真改革，豐富和深化課程設計內容，實現設計題目多樣化。以設計為主線，既有傳動裝置設計的傳統題目，也有從生產實踐中新開發的新題目。對完成的設計圖紙，既可采用手工繪圖方式完成，也可采用計算機輔助繪圖方式完成，促進學生分析解決問題能力和創新能力的提高。（4）積極組織和指導學生參加各種課外設計競賽活動。借助本課程的知識學習，為了進一步培養和提高學生的創新意識、綜合設計能力和團隊協作精神，我們借助汽車工程實驗實訓中心和校汽車工程技術創新基地，積極組織和指導學生參加各種全國課外科技創新實踐及機械創新設計的競賽活動。幾年來，這一課外科技創新實踐教學活動不僅得到了校內外專家的一致好評，而且學生的課程學習效果也取得豐富成果，如在參加教育部主持舉辦的“2014年全國大學生機械設計創新大賽”上，學生參賽的7件作品，全部獲得陜西賽區省級獎，其中省級一等獎1項、省級二等獎1項、省級三等獎4項；學生在參加2013年“全國大學生工程訓練綜合能力競賽”中，獲得陜西賽區省級二等獎2項；組織和指導學生參加Solidworks考試認證中心的認證，多名學生獲得了Solidworks考試認證中心頒發的“機械設計Solidworks證書”。

4.教材建設。教材建設是高等教育課程改革的重要組成部分，也是教學內容和課程體系改革的成果體現。早在1988年國家教委頒發的《高等學校教材工作規程（試行）》中就指出：“高等學校教材是體現教學內容和教學方法的知識載體，是進行教學的基本工具，也是深化教學改革，提高教學質量的重要保證”。基于高校教材是傳授知識、培養技能的重要工具，在人才培養過程中扮演著極其重要的角色，所以，我們在本課程的教學改革中，十分重視課程的教材建設工作，并制訂了教材建設規劃。幾年來，課程組組織了教材編寫力量，先后出版了質量較好的《機械設計基礎》教材（機械工業出版社出版，2010；國防工業出版社出版，2014）兩部，《機械設計基礎課程設計》教材（國防工業出版社出版，2014）一部。在《機械設計基礎》主輔教材編寫中，我們堅持以應用型本科技術人才培養的實際需要為宗旨，遵循對機械的認識規律及循序漸進的原則，遵循理論聯系實際和注重機械設計能力培養的要求，優化了課程知識體系；以常用機構和通用零部件為對象，以設計為主線，突出了機械系統方案設計、機械零部件的工作能力與結構設計，并吸納了現代設計方法及技術。由于“機械設計基礎”課程的主、輔教材配套齊全，使用效果好，為培養厚基礎、強能力、高素質、寬口徑應用型本科技術人才發揮了重要作用。

作為應用型本科院校一門重要的專業技術基礎課，“機械設計基礎”的教學內容改革對培養具有較強設計實踐能力和創新能力的應用型人才具有一定的促進作用。幾年來，我們在培養應用型本科技術人才的實踐過程中，對“機械設計基礎”課程的教學內容改革進行了一些探索，并已取得較好的教學成果，不僅提高了課程的教學質量，而且該課程于2011年被評為陜西省精品課程，2014年經陜西省教育廳批準又被升級改造為陜西省精品資源共享課程，本教學團隊將不斷通過對其教學改革來建設好這一省級精品課程。

參考文獻：

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[3]張鄂.機械設計基礎[M].北京：機械工業出版社，2010.

[4]張鄂.機械設計基礎[M].北京：國防工業出版社，2014.endprint