基于工程項目應用的機械設計教學改革與實踐

【摘 要】為適應復合型應用人才培養要求和以工程應用為背景的“專業+工具”培養模式的需要，本教學研究采用以項目設計為引導，以工程實踐為主線，以理論學習為武裝，以教學合一為最終目的的教學模式，對機械設計課程的教學方法、教學過程及學生的學習方法和學習過程進行改革，改變原有從理論到實踐的傳統課程教學體系，以期達到更好的教學效果。

【關鍵詞】機械設計 教學改革 項目引導 工程應用

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）27-0065-02

隨著科學技術的進步，社會對人才類型的需求越來越多樣化，為適應復合型應用人才培養要求和以工程應用為背景的“專業+工具”培養模式的需要，本研究采用以項目設計為引導，以設計實踐為主線，以理論學習為武裝，以教學合一為最終目的的教學體系，對機械設計這門專業基礎課程的教學方法、教學過程及學生的學習方法和學習過程進行改革，改變原有從理論到實踐的傳統課程教學體系，讓學生更感興趣，更易學懂，更易掌握機械設計的基本原理、方法和過程，取得更好的教學效果。同時，該教學改革也是對基于工程應用背景的機械類專業技術課程的教學改革與實踐的探索，以期通過該課程的改革為其他機械類專業課程探索更好的教學模式。

一 機械設計課程的教學現狀

機械設計是機械類專業學生必修的專業基礎課程，本課程主要學習機械設計常用基本理論和通用零部件的結構特點、基本設計理論和方法。該課程涉及學科非常廣泛，如機械制圖、理論力學和材料力學（工程力學）、工程材料及熱加工、機械原理、機械制造、互換性與技術測量等基礎課程。課程理論性、實踐性都比較強。由于本課程的內容相對抽象，概念、原理煩雜且實踐性強，對于基礎知識薄弱、實踐經驗欠缺的三本院校學生來說，會產生厭學的情緒；再加上先修課程的遺忘，相關知識缺乏連貫性，都增加了學生學習本課程的難度。

二 機械設計教學改革的提出

在工程應用背景下構建適合獨立學院機械類專業的課程體系，將工程軟件融合到專業技術課程中，將專業技術課程中抽象的、枯燥的教學內容形象化、生動化、具體化，降低專業技術課程學習的難度，并能真實感受其在工程中的應用是理論教學發展的趨勢，本教學改革是在工程應用背景下“專業+工具”培養模式的基礎上提出的，是將傳統的從理論到實踐的機械設計課程教學模式，轉變為引導學生解決設計項目的實際問題來進行教學，讓學生在解決實際問題的過程中汲取更多的必需的理論知識。

三 機械設計教學改革的實施

1.全面且突出重點的設計項目

1—電機；2—帶傳動；3—減速器；4—軸承；5—聯軸器；

6—工作機（卷筒機）；7—傳送帶

設計項目簡圖

設計項目要涵蓋機械設計教學大綱的必要基本內容，包括各種傳動機構，如帶傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動等傳動機構的結構和設計計算方法；包括機械中的軸、軸

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* 廣西高等教育教學改革工程項目《基于工程應用背景的機械類專業技術課程的教學改革與實踐》的研究成果之一（編號：2013JGA429），項目負責人：柏子剛

承、聯軸器、離合器等常見支撐零件的結構、工作原理和設計計算方法；包括鍵連接、花鍵連接、螺紋連接等常用連接件的結構、種類、工作原理和設計選擇方法等。同時要突出課程重點。鑒于以上兩點要求，在項目實施過程中選用產品運送機作為設計項目。其結構簡圖如圖所示。

此設計項目涵蓋了機械設計課程中的大多數內容，包括機械系統總體設計、帶傳動設計、齒輪傳動設計（直齒、斜齒、錐齒、蝸輪蝸桿等）、聯軸器選擇設計、軸的設計、鍵連接選擇設計、軸承選擇設計、螺紋連接選擇設計等內容，且突出了傳動和支撐部分的重點。教學實施中學生的設計項目是一致的，但每個學生工作機的運動參數，如工作拉力、帶速、卷筒直徑等不一樣，同時減速器也有單級圓柱齒輪減速器、二級同軸式圓柱齒輪減速器、二級展開式圓柱齒輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、錐齒輪減速器等多種形式，這樣每個學生都須獨自去完成自己的設計項目，具體的任務分配方式如表所示。第一次上課就需要學生明確自己的設計項目。

任務分別配表

學號姓名方案工作拉力帶速卷筒直徑

1253100***1張三C1110

1253100***2李四D129

1253100***3***A138

1253100***4***C147

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2.以項目為引導，以模塊化的專業知識為武裝

項目任務下達后，學生沒有足夠的知識儲備是沒有辦法進行設計的，因此要結合機械設計課程的特點，以設計項目為引導，通過模塊化的教學方式讓學生逐一貯備完成設計所需的基本知識。機械設計課程可以分成四大模塊，分別是：設計總論模塊、傳動模塊、支撐模塊和連接模塊。這四大模塊的知識基本全部涵蓋于學生的設計項目中，比如，總論模塊要讓學生掌握機械系統總體設計的設計原理和方法，如傳動方案的確定、原動機的選擇、總傳動比及各級傳動比的確定、傳動裝置的運動和動力參數的計算；傳動模塊讓學生掌握項目中的帶傳動、齒輪傳動的設計方法；支撐模塊讓學生掌握軸的設計計算方法、軸承的選擇和計算、聯軸器的選擇等；連接篇讓學生掌握螺紋連接、鍵連接的設計計算。每完成一個模塊就要求學生完成相應設計項目中的內容作為該模塊的課后作業。這樣學生就可以知道自己的設計內容用什么原理和方法去完成，學的知識究用來做什么，怎樣解決具體問題，從而學以致用。

3.強化“專業+工具”培養模式，項目實施中注重“工具”的應用

針對三本學生基礎較弱的特點，要強化學生專業+工具=工程開發的工程意識，項目實施中注重計算機輔助工具的應用，降低學生的計算分析難度，提高學生的學習興趣，比如在傳動模塊的設計中利用計算機輔助軟件進行必要的輔助設計，并利用Solidworks等工具完成自己所設計項目中齒輪等的三維造型及二維圖紙。在支撐模塊的設計中，可以利用UG、MDsolids等CAE工具完成軸的工作能力計算。這樣不但能讓學生具有利用專業知識和計算機輔助工具進行實際工程開發的能力，即“專業+工具=工程開發”的能力，還能讓學生建立虛擬設計的工程意識和設計能力，規范其對專業技術標準的應用，另外還會讓學生產生學以致用的成就感，會增強學習該課程的積極性和主動性。

四 機械設計教學改革的意義

本教學改革改變了傳統教學模式枯燥、空洞的弊端；改變了“老師講為主學生聽為輔”的傳統的學生被動式的學習方式；同時本教學改革改變了傳統的作業布置方式，以模塊化的設計項目為作業，是一種邊設計邊掌握知識，邊設計邊進行知識積累，邊設計邊完成自己作業的作業方式，更能達到知識鞏固的目的，也更能達到作業效果；最后本教學改革改變了傳統的理論課結束后再單獨進行課程設計的實踐體系，將課程設計的內容融合到了教學過程中，讓實訓實踐過程貫穿在整個教學過程中，將實訓實踐和理論教學有機地結合起來，更能實現理論和實踐的統一，達到更好的實訓效果和教學效果。

五 結束語

基于工程項目應用的機械設計教學改革，結合“專業+工具”的培養理念，以設計項目為引導，以工程實踐為主線，以理論學習為武裝，以優化學生學習效果為目的，使學生更有的放矢地學習，更主動地學習，更有效地學習。

參考文獻

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〔責任編輯：林勁〕