《機械設計基礎》課程大作業(yè)設置探討

摘 要：《機械設計基礎》課程是機械類專業(yè)的專業(yè)基礎課，在課程設置中起承上啟下的作用，傳統(tǒng)的教學模式已不能滿足現(xiàn)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(yè)環(huán)節(jié)的必要性及大作業(yè)的方案設置，通過大作業(yè)環(huán)節(jié)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(guān)鍵詞：機械設計基礎；教學改革；大作業(yè)

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(yè)開設的一門專業(yè)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(shù)》、《工程力學》、《機械制圖》等課程后進入專業(yè)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(xù)的專業(yè)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(yè)環(huán)節(jié)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(tǒng)的《機械設計基礎》課程教學已很難滿足現(xiàn)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(nèi)容，因此在教學過程中增加大作業(yè)環(huán)節(jié)，使學生邊學邊設計計算，學的過程中理論聯(lián)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(xù)的課程設計、畢業(yè)設計做準備，有助于提高學生參加學科競賽、創(chuàng)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(yè)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(yè)，以分組的形式進行，最后以小組考核結(jié)論為每個成員的考核成績[1]，也可根據(jù)具體情況，每個學生設置不同的題目。在大作業(yè)設計過程中，可根據(jù)學院專業(yè)特色，大作業(yè)題目與專業(yè)特色相結(jié)合，與學生專業(yè)相結(jié)合，使知識系統(tǒng)化，并提高學生學習興趣。大作業(yè)題目也可根據(jù)學生情況，在難易程度上分層布置。具體大作業(yè)設置如下。

2.2 機械原理大作業(yè)設置

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

連桿機構(gòu)的應用十分廣泛，在工程機械、農(nóng)業(yè)機械及汽車工業(yè)中都有廣泛應用，如起重機、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、車門開閉系統(tǒng)等都有連桿機構(gòu)的應用。因此選擇連桿機構(gòu)設計為《機械設計基礎》課程的第一個大作業(yè)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(gòu)的運動進行分析，然后建立包含各尺度參數(shù)和運動變量在內(nèi)的解析式，最后根據(jù)已知的運動變量求機構(gòu)的尺度參數(shù)[2]。

凸輪機構(gòu)廣泛應用于自動化和自動控制裝置中，常見的凸輪機構(gòu)應用如內(nèi)燃機配氣機構(gòu)、自動機床進給機構(gòu)等。因此選擇凸輪機構(gòu)設計為《機械設計基礎》課程的第二個大作業(yè)題目。學生根據(jù)大作業(yè)題目，首先根據(jù)工作要求、結(jié)構(gòu)條件選定凸輪結(jié)構(gòu)的形式、基本尺寸、轉(zhuǎn)向及推桿的運動規(guī)律后，就可根據(jù)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(yè)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(nèi)容主要包括了機械零件的工作能力和計算準則、螺紋聯(lián)接、軸承、軸等。這部分內(nèi)容龐雜，各章節(jié)似乎獨成體系，互不關(guān)聯(lián)。傳統(tǒng)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(tǒng)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(yè)題目。

機械設計部分主要是零件的設計，大作業(yè)題目可結(jié)合專業(yè)實驗室進行實驗設備裝置的改進與設計，傳統(tǒng)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(nèi)容、目的等理解透徹，同時提高學生的實驗能力。大作業(yè)題目也可設計小型的機械，設計小型機械或結(jié)合專業(yè)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(chuàng)新項目等實踐環(huán)節(jié)，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(zhì)量，形成地方高校教育特色[3]。如學生參與的機械創(chuàng)興大賽，相應的設計就可融合到大作業(yè)中，學生很好的把實際與課堂理論聯(lián)系在了一起，即可以鼓勵學生多參與創(chuàng)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(yè)題目與項目內(nèi)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(lián)系實際提高學生的設計能力，在大作業(yè)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(shù)選擇、計算校核的基礎上，根據(jù)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(yè)渠道[3]。

3 結(jié)論

通過在《機械設計基礎》教學過程中增加大作業(yè)的環(huán)節(jié)，使學生進一步加深對《機械設計基礎》中的機構(gòu)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(yè)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