多理念融合的“機械設計課程設計”主動實踐教學模式研究

沈仙法　劉遠偉

摘要 為有效改善“機械設計課程設計”的教學質量，針對民辦高校機械類專業學生特點，通過對項目教學法、CDIO工程教育、任務驅動法、分層教學法、自主學習、在線學習和主動實踐等較為先進的教學理念進行融合，從課題設計題目、教學內容、教學方法、設計手段和評價體系方面進行了系統改革。通過本課題研究將有助于增強學生的工程意識和主動實踐能力，培養學生的自主創新能力。

關鍵詞 多理念融合 機械設計課程設計 主動實踐

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.06.057

機械設計課程設計是一門重要的實踐課程，起到了從理論到實際、從基礎到專業的橋梁作用。通過機械設計課程設計使學生能夠綜合運用“機械設計”、“材料力學”、“工程制圖”、“互換性技術基礎”和“工程材料”等其它先修課程知識，熟悉通用機械設計特點和規律。但是當前機械設計課程設計的教學質量呈不斷下滑趨勢。并且隨著網絡和計算機技術的快速發展，傳統機械科學發展已發生了顯著變化，同時，機械設計理念和思想也發生了深刻轉變。目前傳統的機械設計課程設計的教學模式已不能適應新時代下技術發展的要求，導致其很難培養出優秀的機械設計工程師。為此，很多院校試行了許多有價值的探究，產生了一些新的教學理念，因此，本研究將以機械設計課程設計為研究對象，探索一種適用于民辦高校機械設計創新人才培養的教學模式，形成多理念融合的機械設計課程設計的主動實踐教學改革方案，從而提高設計類實踐環節的教學質量。

1課程教學理念

1.1項目教學法

項目教學法是指在老師的引導和幫助下，把一個獨立的工程設計項目布置給學生，從文獻資料檢索處理、項目設計方案確定、項目具體實現過程到最后的項目設計評價，全部讓學生承擔完成。通過此設計項目的完成，學生將熟悉工程項目設計全部過程以及各設計環節中的要求。

1.2 CDIO工程教育

CDIO表示構思（conceive）、設計（Design）、實現（Imple—ment）和運作（Operate），它是以產品研發到產品運行的生命周期為載體，使學生以實踐的、主動的、課程有機聯系的方式學習工程。CDIO倡導“做中學”的教學模式和“以工程為導向”的教學方法，這種方法特別適用于工程實踐性較強的機械設計課程設計教學。

13任務驅動教學法

任務驅動教學法的本質是指學生學習過程中，在教師的指導下，以項目任務為橋梁，并在強大的成就動機的誘發下，通過主動積極利用有限的課程學習資源，實現相互協助和自主探索的學習方式，完成給定的項目任務，使學生形成一種課程學習實踐活動。

1.4分層教學法

分層教學法指學生在專業知識基礎、智力因素和非智力因素存在顯著差異的前提下，老師根據不同的影響因素把教學對象分為不同的教學層次，并根據各種教學層次設立不同的教學目標，采取相對應的教學方法及手段，完成其設定的教學目標。對于機械設計課程設計實踐類課程，將從設計選題難度、學生層次、教師指導水平、評價方法和標準等方面實行分層，把課程設計的難度系數和區分度系數的概念上升到系統層面。

1.5在線教育

在線教育是指以網絡為介質的教學方式，教師與學生相互之間，利用網絡實現全方位的溝通，縮短了教師與學生之間的心理距離，極大地增加了師生之間的溝通機會和范圍。老師通過采用計算機對學生問題的種類、提問人數和提問次數等方面實時統計并進行分析，這樣更便于老師有針對性地輔導和幫助學生。

1.6自主學習

自主學習是一種現代化主動學習方式，學生是學習主體，他們可以自己做主，不受外界干擾通過各種手段使個體可以得到持續變化的行為方式。自主學習的教學模式是以學生為中心、學生自己管理自己的學習，老師從宏觀上對學生進行調控，在學習方法和策略上指導學生，培養學生可持續發展學習技能以及終身學習的能力。

1.7主動實踐

主動實踐是指由學生直接去參加各個環節的實踐教學，自己設計教學內容和路線，研究學習過程中碰到的困難和問題，并對此提出有效的解決手段和方法。在這過程中，當學生的主觀能動性和學習動機被激發出來時，其觀察、分析和解決問題能力一定能夠獲得很好的鍛煉和培養。所以，教師把主動實踐的教學理念穿插在課程設計的各個教學環節，達到培養和提高學生主動解決工程實踐問題的能力。

2主要研究內容

2.1設計題目的選擇

機械設計課程設計題目的選擇滿足以下需求：課題中所應用到的傳動方式必須是機械設計課程中所講授過的，例如：螺旋傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、帶傳動和鏈傳動等；課程設計的題目應該是多層次和多類型，以適應不同層次學生的需求，從而使課程設計從模仿型轉變為研究型。因此，在確定機械設計課程設計題目時，既可以從實際工程設計案例中尋找難度適中且符合教學目標的設計題目，也可以根據老師的科研項目選擇恰當的設計題目，同時也積極支持學生按照自身經驗和興趣特點自行確定課程設計題目。

2.2課程設計多層次教學內容

機械設計課程設計教學內容應具有各種層次，以滿足民辦高校不同層次學生的需要，而且設計內容要符合實踐教學要求，并能在有限時間內完成。所以，其內容必須包括常用零部件設計。長期以來，減速器設計一直作為機械設計課程設計題目，是因為其包含了帶傳動、齒輪傳動設計，軸的結構設計，軸承的組合設計，軸承的選擇設計，箱體結構設計和加工工藝等內容。學生通過完成該項目，既能對所學專業知識進行綜合應用，也能提高學生對機械設計的專業理論知識的應用意識。

2.3設計多理念融合的教學方法

項目教學法是將機械設計教材中的教學內容和章節順序打散，再根據新的要求對內容進行調整和整合。把工程項目設計中機械主體分為動力原件、傳動系統和執行部件三個部分。將機械設計理論教學內容設置為傳動裝置設計、軸系零部件設計、箱體零部件設計和連接件設計等四個設計項目。

任務驅動教學法一般步驟為：首先提出任務；然后完成任務的思想、方法、操作；其次再邊學邊做完成任務；最后總結規律、技巧。比如在減速器設計時，首先是輪系傳動計算，然后是減速器應用分析和設計，最后是減速器的總裝配圖。每項任務通過老師指導，激發學生的興趣，由被動學習變主動探索。

根據主動實踐理念，把“先理論學習后實踐學習”的傳統線性串行模式，調整為“理論學習與實踐學習同時進行”的并行模式。例如在講授《齒輪傳動》時，啟發學生按照課程設計思想去考慮企業中面臨的一個實際問題，激發出學生的學習動機，有力地促進學生主動學習。在這種教學模式下，學生將具有更加強烈的學習興趣和求知欲望。

2.4確定繪圖及設計手段

繪圖能力是機械類學生的基本功，因此，在手工繪圖階段，必須要求學生加強手繪技能。在計算機繪圖階段，學生也應該能夠熟練使用各種專業繪圖軟件，如二維設計繪圖軟件Auto-CAD、電子圖版CAXA和中望CAD等，三維繪圖軟件Solid-works、Inventor、UG、Pro/E、Catia和Solidedge等。教師應鼓勵學生采用專業繪圖技術建立三維模型，并進行零件裝配、爆炸圖生成和簡單運動仿真等，提高學生利用計算機技術進行機械設計的能力。

2.5建立科學評價體系

課程評價手段的改革，從注重結果轉為注重設計過程的評價，從單一目標評價轉為多目標評價。機械設計課程設計成績的評價應從以下幾個方面進行：課程設計方案的新穎性；查找和閱讀專業文獻的能力：觀察、分析及解決問題的水平；課題設計計算的合理性和正確性；設計答辯時對所作課題內容的陳述表達能力。機械設計課程設計的考核分為兩個階段：首次考核和最終考核。首次考核安排在機械設計課題方案設計完成以后，這個階段主要考查學生對所作課題的綜合理解水平，考查其所設計的方案是否合理，是否具有新穎性，考查學生查找和閱讀專業文獻的能力。最終考核安排在機械設計課程設計任務全部完成后，這個階段主要是考查學生的觀察分析及解決問題的能力、課題設計計算能力以及答辯時語言表達和臨場應變能力。

3教學管理與實施

教學管理與實施主要分為三個階段。第一階段為準備階段，并對機械設計課程設計的題目選擇、教學內容、教學方法、教學管理以及評價體系進行形成和完善。第二階段為試行階段，先在某一個專業的某一個班將傳統方法與新的改革方法同時實施，然后收集并形成有效的比較數據，再根據分析結果對改革效果進行評價。具體實施時，將學生分為兩批，其中一批按照新的改革方法完成機械設計課程設計；另一批按照傳統方法完成課程設計。最后評價時將從課程設計完成質量、設計所用時間、設計過程的完整性和教師評定這幾個方面來比較分析。第三階段為實施推廣階段，循序漸進地在本院機械類專業的機械設計課程設計中推行，并不斷完善和改進，最后將形成多理念融合的機械設計課程設計的教改報告，為其它設計類實踐課程改革提供參考依據。

4結語

實踐教學是民辦高校培養高水平技術專業人才的重要基礎，為提高機械設計課程設計實踐教學質量，一定要穩步地進行機械設計課程設計的實踐教學改革，全面貫徹“多理念融合的主動實踐”教學理念。本文針對民辦高校學生的特點，通過對機械設計課程設計的教學理念、內容、方法、設計手段和評價體系以及教學管理與實施的探討，考慮了課程的系統性和整體性，初步構建了新的教學模式，豐富了機械設計課程設計的內容，增強了學生的工程意識和主動實踐能力，拓展了設計實踐類課程的改革思路，有助于提高和培養學生的實際工程設計能力。