關于機械設計教學的思考

梁順可

摘要：目前高校《機械設計》課程教學存在滿堂灌現象，學生疲于背公式、背知識點應付考試，對知識沒有真正掌握。因此，筆者提出三種新的教學嘗試：把機械設計課程設計糅合到《機械設計》理論教學中，每講到一個知識點就引導學生完成課程設計相應內容，然后根據學生設計過程中的反饋，作針對性輔導，通過教學、實踐、反饋互動的循環，讓學生真正掌握機械設計知識；用實際設計項目代替作業，幫助學生鞏固知識；引導學生積極參加機械創新設計競賽，培養理論結合實際、積極主動創新的能力。

關鍵詞：機械設計；教學；機械設計課程設計；設計項目；機械創新設計

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）31-0201-02

一、引言

機械工業的生產水平是一個國家現代化建設水平的主要標志之一，這是因為工業、農業、國防和科學技術的現代化程度，都會通過機械工業的發展程度反映出來[1]。人們之所以要廣泛使用機器，是因為機器既能承擔人力所不能或不便進行的工作，又能較人工生產改進產品質量，特別是能夠大大提高勞動生產率和改善勞動條件。而且，不論是集中進行大量生產還是迅速完成多品種、小批量生產，都只有使用機器才便于實現產品的標準化、系列化和通用化，尤其是便于實現高度的機械化、電氣化和自動化。因此，機械工業肩負著為國民經濟各個部門提供技術裝備和促進技術改造的重要任務，在現代化建設的進程中起著主導和決定性的作用。所以，通過大量設計制造和廣泛使用各種先進機器，能大大促進國民經濟發展，加速我國的社會主義現代化建設。

要提高我國機械工業生產水平，首先要提高我國機械設計水平。《機械設計》是高等院校機械專業一門非常重要的專業基礎課，是歷經幾百年總結出來的較為成熟的知識體系。作為高校機械專業的教師，正確引導學生學好本課程非常重要。只有讓學生真正掌握機械設計知識，學生走上社會后，才能把知識真正用到社會建設中，才能推動我國機械工業的發展，促進各行各業的發展。

二、當前《機械設計》教學的現狀[2]

《機械設計》是一門實踐性很強的課程，因為知識都是來源于工業生產中的經驗總結。比如齒輪，早在公元前300年，古希臘哲學家亞里士多德在《機械問題》中就闡述了用青銅或鑄鐵齒輪傳遞旋轉運動的問題。希臘有名的發明家古蒂西比奧斯在圓板工作臺邊緣上均勻地插上銷子，使它與銷輪嚙合。在公元前100年，亞歷山人的發明家赫倫發明了里程計，在里程計中就使用了齒輪。隨著社會的發展，工業革命的興起，人們對齒輪的要求越來越高，工程師根據這些要求對齒輪進行了系統化的總結，最終形成了一套完整的知識體系。

但是，在實際的課堂教學中，我們早已習慣于向學生滿堂灌，灌輸機械設計的理論知識，從鏈傳動到帶傳動，從齒輪傳動到蝸桿傳動，讓學生記住大量的經驗公式，而不是讓他們知道如何去使用這些公式[3，4]。例如，在齒輪傳動的知識中，涉及到強度計算的公式有很多，而且公式當中包含大量的參數，但是，教師在課堂中只是告訴學生，這個公式用來計算什么，至于這個公式如何得來，公式中的參數有何含義，為什么要設置這樣的參數，卻從來不告訴學生。當然，這當中存在課時有限的問題。鑒于課時不足，教師一般不會向學生作過多解釋，考試時學生知道這個公式用來算什么即可。學生連公式都不甚了解就盲目背公式，應付考試，難免會對本課程感到厭煩，而越厭煩越學不好，最后導致惡性循環——學生背公式、背知識點應付考試，教師在有限的課時內疲于趕課程進度。如此一來，學生根本無法真正掌握機械設計的知識，這一點在每年招聘季用人單位筆試中都會凸顯出來。

作為實踐性很強的《機械設計》課程，除了理論課，還有一個機械設計課程設計需要學生完成，這一點全國高校機械專業幾乎都是一致的。但是，該課程設計與理論課是完全分離開的。這里存在一個問題，正是因為學生在學習《機械設計》理論部分知識時，糊里糊涂地去背公式、背知識點，壓根不知道怎么用，所以根本就掌握得不扎實，往往在期末考試結束后，都已經忘得差不多了。而機械設計課程設計恰好是在理論課結束后開始。此時，很多學生會覺得很茫然，面對課程設計的題目，無從下手。但是，不會做也得做，畢竟要拿學分，時間有限，把心一橫，你抄我我抄你就這樣形成了。這樣一來，看似做得如火如荼的機械設計課程設計，最終一點效果也達不到，別說把理論知識用于指導實踐了。

三、機械設計教學的一些建議

（一）理論知識與課程設計相結合的教學方法

《機械設計》作為一門實踐性很強的專業基礎課，只有把學到的知識應用到現實的機械設計中去，知識點才能掌握得扎實，才能真正達到學習本課程的目的。因此，理論知識部分不應該與實踐部分——機械設計課程設計分離開。我們需要把課程設計糅合在理論教學中。

我們做的課程設計的題目一般是減速箱的設計，里面會涉及到齒輪傳動、帶傳動、軸配合、軸承配合、鍵連接、摩擦潤滑等知識點。那么，我們可以在課程開始前給學生布置任務，說明整個課程設計中需用到的知識點。在課程講授過程中，講到課程設計需要用到的知識點時，就給學生重點強調，加深印象，并引導學生課后完成課程設計相應部分的內容。這個過程有助于學生加深對知識點的理解，學生在實踐過程中遇到不懂的地方也會及時反饋，教師再詳細講解。有這樣一個教學、實踐、反饋互動的過程，相信學生掌握知識的程度會更好。

當我們以這樣一種課程設計（類似于實際機械設計中的一個完整的項目）的方式作為作業布置給學生，不僅能夠把整個課程零散的知識點串聯起來，讓學生體會到實際的機械設計會考慮很多現實因素，理論上的最優值在實際當中不一定能用得上，加深他們對經驗公式的理解，也加強了他們學以致用的能力。而且，這種訓練與企業實際的機械設計流程類似，當學生經歷了這樣一個過程以后，畢業后走上工作崗位，從事機械設計方面的工作，就不會感到茫然不知所措，不知如何下手。

（二）用實際設計項目代替課后作業

在平時的教學中，為了讓學生鞏固已學過的知識，任課老師一般會在課后布置相當數量的題目讓他們回去做。筆者認為，這種做法，其實是高中學習的一種延續，應試教育的一種繼續。對于應付考試，效果可能非常明顯。但是，《機械設計》是一門專業基礎課，如果日后從事機械相關工作，不可避免地要用到本課程的知識。而使用高中的學習方法學習本課程，顯然是不行的，期末考試結束后，學生就已經把知識忘得一干二凈，更別提在日后的工作中會把本課程的知識熟練地應用在實際的設計中。另外，課本上的很多作業題目，基本上都是好多年沒有改變過，本屆學生做完以后，精明的下一屆學生會找師兄師姐索要這些作業的答案，他們就可以不費吹灰之力地完成作業。這樣培養出來的不是人才，而是印刷機。

因此，在作業布置方面，任課老師也需要花點心思。其實，如果教師自己有機械設計方面的研究項目，可以把其中一些內容整理成作業的形式，布置給學生做。這樣，既避免了作業題目年年一樣，一成不變，從而導致作業抄襲，也可以引導學生把理論知識應用到實際中，達到學以致用的效果。就算教師自己沒有研究項目，也可以想一些與實際相關的設計題目，引導學生使用理論知識來進行設計。

（三）引導學生參加機械創新設計競賽

學生在學習機械設計的過程中，隨著知識和經驗的不斷積累，想象力逐漸豐富，思維也比較敏捷，但學生通常理論基礎不扎實，學科知識面窄，學科之間缺乏合理的整合，思考問題缺乏靈活性和全面性，在獨立解決創新設計課題方面能力不足，雖然有創新熱情，但獨特的創新目標不明確，從而妨礙了創新能力的培養。這一問題困擾我們多年，尤其是高校學生在學習主動性欠缺的情況下，傳統的課堂教學模式基本上無能為力。為了克服這一困難，我們積極探索新的教學模式：走出課堂，積極參加機械創新設計競賽。

為了開發學生的機械設計創新能力，不少高校開展了種類繁多的機械創新設計競賽。因此，任課老師可以結合課堂教學，正確引導學生參加此類競賽。當然，參加這樣一種活動，目的并不是為了拿獎贏得榮譽，主要是為了鍛煉學生的思維能力，鍛煉學生學以致用的能力。在參賽過程中，學生結合自己的想法，提出一個自己的創新設計課題，老師根據課題的實際情況對學生進行個性化的指導。這種基于項目的工程教育強調工程基礎，采取獨立學習、項目團隊、技術討論等教學方式，將學生置于競賽狀態下去完成實際項目，在實踐中培養學生的創新精神和綜合能力，形成集教學、訓練和創新活動為一體的新的教學模式，達到培養創造性人才的目的。

大學生所處的年齡，是創造力最旺盛的時期，他們會有各種各樣的想法。他們的這些想法，看似稀奇古怪、不著邊際，但是，作為老師，我們不要隨意否定，扼殺他們的創新潛能，而應適當地鼓勵他們，引導他們結合理論知識來實現他們的想法。

四、結語

改革開放三十多年，中國的社會發展取得了驕人的成績，人們的生活水平有了顯著的提高，但是，我們必須承認，當前中國的機械設計水平與發達國家相比，差距甚大。作為《機械設計》課程的任課教師，我們任重道遠，必須積極探索新的教學方法，培養水平更高的機械設計人才，促進國家機械設計水平的提高。

參考文獻：

[1]濮良貴，紀名剛.機械設計[M].第七版.北京：高等教育出版社，2001.

[2]張永安.我國機械設計教學現狀的思考及建議[J].中國大學教學，2013，（6）：35-36.

[3]朱文堅，陳揚枝.機械設計課程改革的設想與教材建設[J].廣西機械，1996，（3）：37-38.

[4]李成濤，朱文堅，陳揚枝.《機械設計》CAI課件設計的構想[J].廣西機械，1996，（2）：33-35.