《機械設計基礎》課程大作業設置探討

摘 要：《機械設計基礎》課程是機械類專業的專業基礎課，在課程設置中起承上啟下的作用，傳統的教學模式已不能滿足現在的教學要求，故教學模式改革勢在必行。本文著重討論了在《機械設計基礎》課程教學過程中增加大作業環節的必要性及大作業的方案設置，通過大作業環節的設置，加強學生對理論知識的理解與掌握，同時增強學生的實踐能力。

關鍵詞：機械設計基礎；教學改革；大作業

基金項目：攀枝花學院教育教學研究和改革青年項目（JJ1364）

攀枝花學院教育教學研究和改革青年項目（JJ1409）

《機械設計基礎》課程是高等學校機械類專業開設的一門專業基礎課，其包括了機械原理和機械設計兩大部分，研究的是機械的基本理論問題和機械零件的設計與計算。《機械設計基礎》課程在課程教學設置中起承上啟下的作用，是學生在學完《高數》、《工程力學》、《機械制圖》等課程后進入專業課程學習前必須學習的一門課程。學好《機械設計基礎》課程對學生學好后續的專業課程起著重要作用[1]。

1 《機械設計基礎》課程教學過程中增加大作業環節的必要性

《機械設計基礎》課程的實踐性和綜合性都極強，傳統的《機械設計基礎》課程教學已很難滿足現在的教學要求，學生很難理解并掌握所學的《機械設計基礎》課程要求及知識內容，因此在教學過程中增加大作業環節，使學生邊學邊設計計算，學的過程中理論聯系實際，學生既能充分掌握理解理論知識，又能提高實踐能力、動手能力，并為后續的課程設計、畢業設計做準備，有助于提高學生參加學科競賽、創新實驗的積極性及參與過程的能動性。

2 《機械設計基礎》課程大作業的設置方案

2.1 方案設計思想

《機械設計基礎》課程分為機械原理和機械設計兩大部分，故分別在機械原理與機械設計部分設置2-3個大作業，以分組的形式進行，最后以小組考核結論為每個成員的考核成績[1]，也可根據具體情況，每個學生設置不同的題目。在大作業設計過程中，可根據學院專業特色，大作業題目與專業特色相結合，與學生專業相結合，使知識系統化，并提高學生學習興趣。大作業題目也可根據學生情況，在難易程度上分層布置。具體大作業設置如下。

2.2 機械原理大作業設置

《機械設計基礎》的前半部分是機械原理部分，其內容主要包括了機構的結構分析、平面機構的運動分析、平面機構的力分析、連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等。該部分內容比較抽象，學生如果只是通過單純的聽課、作業，不能很好的理解各種機構的工作原理并與實際應用結合[1]。因此分別在連桿機構及其設計和凸輪機構及其設計章節設置大作業環節。

連桿機構的應用十分廣泛，在工程機械、農業機械及汽車工業中都有廣泛應用，如起重機、轉向機構、車門開閉系統等都有連桿機構的應用。因此選擇連桿機構設計為《機械設計基礎》課程的第一個大作業題目。學生通過對題目的分析，按照課堂所學理論知識，首先對平面機構的運動進行分析，然后建立包含各尺度參數和運動變量在內的解析式，最后根據已知的運動變量求機構的尺度參數[2]。

凸輪機構廣泛應用于自動化和自動控制裝置中，常見的凸輪機構應用如內燃機配氣機構、自動機床進給機構等。因此選擇凸輪機構設計為《機械設計基礎》課程的第二個大作業題目。學生根據大作業題目，首先根據工作要求、結構條件選定凸輪結構的形式、基本尺寸、轉向及推桿的運動規律后，就可根據凸輪設計方法對凸輪輪廓曲線進行設計[2]。

2.3 機械設計大作業設置

在《機械設計基礎》課程的后半部分為機械設計部分，其主要講述通用零件的工作原理和設計過程，其內容主要包括了機械零件的工作能力和計算準則、螺紋聯接、軸承、軸等。這部分內容龐雜，各章節似乎獨成體系，互不關聯。傳統的在課堂上進行陳述性的知識學習的教學方法，學生在學習過程中，學習沒有系統性，對于零件的設計知識，只有大致的了解，知識掌握并不深入[1]。因此，在機械設計部分布置2-3個大作業題目。

機械設計部分主要是零件的設計，大作業題目可結合專業實驗室進行實驗設備裝置的改進與設計，傳統學生做實驗時，只是按照實驗步驟進行，很多學生對實驗目的不明確，學生在做實驗時，鼓勵學生多思考，不按部就班的按實驗步驟做實驗，可對實驗設備裝置進行改進與設計，如此既使學生對實驗內容、目的等理解透徹，同時提高學生的實驗能力。大作業題目也可設計小型的機械，設計小型機械或結合專業實驗室實驗設備裝置的改進與設計都可運用項目式教學法，利用師生創新項目等實踐環節，強化學生動手能力，將有利于提高學生的工程實踐能力，提高教學質量，形成地方高校教育特色[3]。如學生參與的機械創興大賽，相應的設計就可融合到大作業中，學生很好的把實際與課堂理論聯系在了一起，即可以鼓勵學生多參與創新項目，又提高學生的學習能動性；同時指導學生參與教師科研項目，大作業題目與項目內容契合，通過科研項目逐步提高學生機械設計的能力，學生在學習的同時提高自己的科研能力。

2.4 引入三維設計方法

為補充課堂教學，并聯系實際提高學生的設計能力，在大作業過程中，鼓勵學生借助計算機設計，引入三維設計方法補充課堂教學。要求學生在完成參數選擇、計算校核的基礎上，根據計算機繪制出裝配圖和主要零件的零件圖，同時要求學生應用Pro-E、UG等三維設計軟件，進行三維實體建模，強化學生的三維設計能力，開拓學生就業渠道[3]。

3 結論

通過在《機械設計基礎》教學過程中增加大作業的環節，使學生進一步加深對《機械設計基礎》中的機構原理及設計、零部件設計方法等理論知識的理解，顯著提高學生的設計水平，提高學生的學習積極性，學生的實踐能力及其學生的科研能力，為學生增強就業競爭力打下基礎[3]。

參考文獻

[1]起雪梅，張健，張敬東. 機械設計基礎課程考核方式改革與實踐[J].牡丹江大學學報，2016，（8）：168-170

[2]孫桓，機械原理[M].高等教育出版社，2013

[3]郭小蘭. 機械設計過程教學改革探索[J].考試周刊，2015