基于課外科技活動的機械原理課程設計教學研究

摘要：本文通過詳細分析機械原理課程設計教學現狀及學生課外科技活動開展情況，提出將課外科技活動融入機械原理課程設計教學、使兩者相結合的研究方法，并從課程設計題目、內容、方法等三個方面展開了實踐。結果表明，機械原理課程設計教學效果得到改善，學生的實踐能力得到提高，能更好地學以致用。

關鍵詞：機械原理；課程設計；教學研究；課外科技活動

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）05-0217-02

一、引言

機械原理是機械類各專業必修的一門重要技術基礎課，在培養學生的機械設計能力和創新能力所需的知識、能力和素質結構中，占有十分重要的地位。其課程設計是教學過程中的一個重要實踐環節，通過課程設計實踐，使學生更好地理解和掌握課程的基本理論和方法，進一步提高學生查閱技術資料、繪制工程圖和應用計算機等能力，特別是加強培養學生創新意識和分析問題、解決工程實際問題的能力。就我校而言，機械原理課程設計是我校機械類學生在本科學習階段的第一門工程設計類課程設計，在培養學生的實踐能力方面具有特殊的地位和作用。[1]

二、現狀分析

（一）機械原理課程設計教學現狀分析

1.我校機械原理課程設計的內容是對牛頭刨床、插床等傳統加工設備的傳動機構進行運動分析和動態靜力分析，并在此基礎上計算其機械動力學問題。課程設計模式缺乏整體性思維，設計題目陳舊且與工程實際結合不緊密，缺少機械系統的方案設計和機構的選型設計等。

2.題目相同，設計的機構一致，只是原動件的位置不一樣。故對學生而言，缺乏創新能力的訓練。

3.課程設計的設計方案與內容相同，學生缺乏查找資料、方案陳述與討論、團隊協作與溝通交流等環節的訓練，與當前企業的需求脫節。

（二）學生課外科技活動開展情況分析

目前，我校十分重視學生科技活動的開展，學生科技活動的種類繁多，面向機械類專業學生的科技活動有機械創新設計大賽、大學生科技創新計劃項目、大學生“挑戰杯”課外科技作品競賽、機械制造綜合實踐創新能力-數控加工大賽、三維數字化創新設計大賽、機器人應用技術大賽、汽車節能競技大賽、大學生方程式汽車大賽等等，對提高機械類專業學生的創新和實踐能力起著重要的作用。然而在實踐過程中遇到一些問題，如積極參加各種課外科技活動的學生人數有限、部分學生不知道如何開展課外科技活動、缺乏主動性等等，這些問題都是亟待解決的。

課外科技活動參與的學生人數有限，單純地為了競賽而組織的實踐活動，由于受時間和名額等因素限制，難以在學生中廣泛地組織開展，從而使受益學生的數量受到了限制。

三、教學研究思路

參與各種課外科技活動的學生有興趣和熱情，但人數有限；參與課程設計的學生人數多，但積極性不高，過程不認真，往往抄一份報告敷衍了事。因此，如何利用學校目前課外科技活動開展良好的氛圍，將科技活動融入課程設計教學中，使科技活動與課程設計相結合，是主要的研究內容。

四、教學研究內容

結合學校的實際情況，以培養學生工程實踐能力和創新能力為目標，課題從以下三個方面進行了研究。

（一）課程設計題目研究

為達到課程設計的目的，全面培養學生的綜合能力，課程設計的題目可借鑒課外科技活動的主題，或參考具有生產實踐背景的工程實際項目，并在此基礎上結合機械原理課程課題講授內容設計課程設計的題目，使課程設計的內容更貼近生活，從而提高學生對課程設計的興趣。

譬如，借鑒第六屆全國大學生機械創新設計大賽的主題“教室用設備和教具的設計與制作”，提煉出“多功能黑板的設計”、“便攜式可調折疊桌椅的設計”、“自動黑板擦的設計”等設計題目；借鑒第七屆全國大學生機械創新設計大賽的主題“錢幣的分類、清點、整理機械裝置；不同材質、形狀和尺寸商品的包裝機械裝置；商品載運及助力機械裝置”，提煉出“硬幣分揀器的設計”、“硬幣包裝機的設計”、“紙幣分類與計數裝置的設計”等設計題目。

（二）課程設計內容研究

課程設計內容著重于機械方案的設計與選擇、機構運動的分析與設計、機械動力學的分析與設計等三個方面，注重培養學生的設計能力，引導學生應用ADAMS等軟件進行機構設計與分析，完成機器總體方案設計。由于將科技活動融入課程設計教學，設計題目多樣化、生活化，[2]體現以學生為主的理念，擴大學生的視野，使設計內容改為與科技活動相關的產品綜合設計，保證設計的完整性、系統性和綜合性。

此外，課程設計增加查找文獻資料、設計方案陳述與討論等環節，旨在鍛煉學生資料文獻綜述能力，提高學生表達能力，加強團隊協作交流，使學生熟悉產品設計流程和報告書寫格式。以往筆者在指導學生科技活動過程中發現：學生開展科技活動的第一項任務往往是調研，即通過查找相關文獻資料，分析現有產品的現狀與技術特點，歸納出開展科技活動的技術線路、研究方法等等，這時學生往往不知所措，究其原因是目前教學模式往往忽略這一項內容。

為了保證課程設計的質量，筆者對課程設計過程進行了監控，在相應時間節點安排了必要的教學活動以及詳細的設計任務，如表1所示。

（三）課程設計方法研究

近幾年指導學生科技活動過程中發現，幾乎每項科技活動都需要應用到計算機輔助設計技術。以往課程設計結果往往停留在幾份圖紙和書面報告，學生對自己設計的機構或機器是否可行不得而知，所以積極性不是很高。隨著計算機應用技術的發展，運用計算機進行機構運動仿真已輕而易舉，學生學習計算機軟件的積極性普遍很高，且企業對應聘者也有這方面的要求。因此，可在機械原理課程設計中引入計算機輔助設計方法。如引導學生應用ADAMS軟件對機構設計方案進行設計和運動學仿真，[3，4]使學生的創新積極性得到提高。

五、結論

將機械原理課程設計與學生科技活動相結合，既豐富課程設計的內容，增加課程設計的實用性和針對性，還可以激發學生參與課程設計的興趣，吸引更多的學生積極投身于科技活動，切實提高學生的創新設計能力、工程實踐能力和溝通交際能力、以及團隊協作意識等。

經過教學研究與實踐，機械原理課程設計教學效果得到改善，使學生能學以致用。近三年，學院學生積極參加各種課外科技活動，取得了優異成績。

參考文獻：

[1]黃小龍，劉相權.機械原理課程設計改革的研究與實踐[J].中國科技信息，2011，（24）：182.

[2]孫志宏，單洪波，莊幼敏，等.提高學生創新能力改革機械原理課程設計[J].實驗室研究與探索，2007，26（11）：98-99.

[3]黃小龍.虛擬樣機技術在機械原理課程設計教學中的應用[J].中國電力教育，2013，（4）：102-103.

[4]劉相權，米潔.基于Adams的機械原理課程設計教學研究[J].中國科技信息，2012，（24）：188-189.