基于“學科競賽、創新項目”的機械原理課程設計教學研究

王慧明+李延斌+姜楠

[摘 要]機械原理課程設計是課程教學中十分重要的實踐環節。學生在進行課程設計過程中，往往由于題目不感興趣，設計方法單一，時間倉促等相關問題，導致課程設計教學效果較差。針對上述問題，文章將“學科競賽、創新項目”與機械原理課程設計相結合，從該課程設計的題目、時間、組織形式、設計方法等方面進行教學改進，提高學生的學習興趣、積極性，進而提高機械原理課程設計教學效果。

[關鍵詞]機械原理；課程設計；教學研究；“學科競賽、創新項目”

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.27.233

作為工程院校機械類專業必修主干課及專業基礎課，機械原理在專業課程體系中起著承上啟下的重要作用。作為機械原理課程教學的延伸，機械原理課程設計是十分重要的實踐性教學環節。[1]經過多年的教學改革，機械原理課程設計已經取得了一定的成果[2-5]，但從一些后續相關課程的學習以及用人單位給出的反饋信息來看，學生理論聯系實際的能力和創新能力仍有待提高，上述能力的提高離不開實踐活動。因此，充分利用機械原理課程設計這一重要實踐環節，讓學生學以致用，進而達到提高學生綜合應用實踐能力和創新能力的目的。

目前，“挑戰杯”“大學生創新創業項目”“機械設計大賽”等大學生科技創新活動在我國高校蓬勃發展。學科競賽、創新項目作為實踐載體，成為培養學生分析解決問題能力、實踐創新能力的重要手段，促進了專業課程與實踐活動的融合，進而引起各高校的高度重視。因此，將大學生科技創新活動融入機械原理課程設計中來，通過學科競賽、創新項目與實踐教學相結合模式來培養學生，對于提高學生進行課程設計的熱情、取得較好的教學成果，是有一定促進意義的。

1 機械原理課程設計現狀

從目前的教學情況看，機械原理課程設計針對學生機構綜合應用能力訓練取得了較好的效果。但是依然存在一些問題。

（1）以沈陽工業大學為例，機械原理課程設計所選用的設計題目多為小型插床、牛頭刨床等傳統設備的機構動靜態力分析及運動分析，設計的題目較陳舊；同時，機構的類型、尺寸均由指導教師指定。這種給定的題目，一方面，降低了部分學生的學習興趣；另一方面，學生只要按指導教師要求完成圖紙的繪制和設計說明書即可，很少有自由發揮的余地，制約了學生個人綜合素質發展以及創新能力提高。

（2）機械原理課程設計時間普遍集中于學期末的1～2周，對于平時上課效果不好和基礎較差的學生而言，在這么短的時間內完成課程設計難度較大，很難達到預期教學效果。

（3）課程設計方案相近，設計過程往往是簡單的模仿和重復，學生間互相抄襲現象較常見，導致學生學習熱情較低。同時，不能體現學生查找資料、方案對比、團隊協作等能力，不利于學生綜合能力的培養。

因此，在應用型、創新型人才培養的背景下，開展機械原理課程設計教學過程更新和改進勢在必行。

2 “學科競賽、創新項目”開展情況分析

“學科競賽、創新項目”已成為大學生素質教育的重要組成部分，引起各高校的高度重視。現今，面向機械類學生的科技活動項目較多，例如機械創新設計大賽、大學生“挑戰杯”課外科技作品競賽、大學生科技創新計劃項目、機器人應用技術大賽等，對培養學生的創新能力、實踐能力起著無可替代的作用。近年來，沈陽工業大學在上述賽事中取得了較理想的成績，這些成績極大地鼓舞了學生的積極性，調動了學習機械專業課程的興趣，促進創新思維的形成，培養學生將理論知識與實踐相結合的能力。

然而，在學科競賽、創新項目開展過程中，仍然存在著一些問題。首先，由于參賽名額及經費限制，使參加機械方向相關課外科技活動的學生人數受限。其次，由于競賽時間限制，很多項目準備不充分，參與人員不能夠很好規劃時間。最后，由于部分高校宣傳不到位，學生參與主體性不足，導致在培養學生創新設計能力和工程實踐能力等方面存在缺陷。因此，基于“學科競賽、創新項目”來加強機械原理課程設計這一實踐教學環節的改革，可以較好地解決學科競賽、創新項目實施過程中面臨的問題和困難。

3 基于“學科競賽、創新項目”開展機械原理課程設計的教學研究

機械專業學生在參加各類學科競賽及創新項目時，選題多為機械設計類，使得結合“學科競賽、創新項目”開展機械原理課程設計的教學研究具有一定的可行性。

3.1 開展多種形式的課程設計題目

機械原理課程設計的合理命題是保證其教學效果的關鍵。學科競賽、創新項目的題目主要來源于學生興趣，滿足在老師指導下學生可自行完成的要求，因此以“學科競賽、創新項目”為依托，確定課程設計題目具有一定的可行性。首先，對于已經參與到課外科技活動中的學生，可將項目中所涉及的機械機構進行運動分析與設計作為課程設計題目。該類題目可以較好地調動學生自主學習的積極性，促進學生主動進行相關資料的收集與設計工作，課程設計結束后能夠獲得較強成就感，可實現課程設計的教學目標，并取得較好的教學成果。其次，對于想參加但未參加“學科競賽、創新項目”的學生，允許其對自身感興趣的方向進行自命題，為將來參加課外科技活動做好準備工作。最后，對沒有自主選題的學生，由教師提供，此類題目中可適當增加來源于科研項目的命題，將科研與教學相結合，用科研激發學生興趣。

3.2 合理安排課程設計的時間與組織形式

課程設計的時間不應拘泥于預先設定的程式。機械類相關課外科技競賽及創新項目時間節點與機械原理課程開課時間節點相重合。因此，在課程教學中可結合“學科競賽、創新項目”開展課程設計，即將課程設計貫穿于機械原理課堂教學的全過程。設計過程先從每個單元小題目的形式開始，然后再綜合給出符合實際要求的綜合性題目，使課程設計內容始終貫穿于整個教學過程。理論課結束時，學生已完成課程設計的主體部分，最后利用課程設計的集中時間完成圖紙和說明書，克服以往課程時間中時間不充足的問題。endprint

機械原理課程設計教學最適合應用研究性開放式教學模式。在機械原理主要機構和運動方案的理論教學內容結束后，就可布置課程設計內容，讓同學提前準備，規定查閱資料、命題、討論、調整、確定命題各關鍵時間節點，讓同學分散進行相關資料的查詢與分析，學會確定研究課題，包括課題研究目的、研究內容、技術方案、研究難點和創新點，鍛煉自主研究能力以及相互協作能力，這樣也杜絕學生拷貝和抄襲現象。

3.3 設計方法的改進

“學科競賽、創新項目”進行過程中，往往需要對所設計的機構方案進行三維造型及運動仿真。而大部分機械原理課程設計結果依然停留在靜止的圖紙上，學生并不能直觀感受到自己所設計機構的運動情況，導致主觀積極性較差。因此，有必要在機械原理課程設計環節中引入計算機輔助設計，通過運用三維設計軟件（如UG、ADAMS、SolidWorks等）對機構設計方案進行虛擬設計和運動學仿真，進而驗證方案的可行性，并可充分調動學生創新的積極性。來源“學科競賽、創新項目”的機械原理課程設計題目，在設計過程中應用先進的計算機仿真技術，必將為課外科技活動的后續工作奠定基礎。

4 結 論

本文針對“學科競賽、創新項目”與機械原理課程設計相結合進行大膽探討與研究，認為將兩者有效地結合具有一定的可行性，并能收到較好的教學效果，既調動了學生課程設計的積極性，又對學生綜合素質的提高有一定的促進作用，進而切實提高機械原理課程設計的教學效果，達到教學目標。

參考文獻：

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