基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)方法探索

羅沛蘭

摘要：針對機(jī)械設(shè)計(jì)課程傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的弊端，提出了基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)思想，闡述了教師在設(shè)計(jì)過程中的指導(dǎo)和評審作用，指出了學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中的主體作用，最后從指導(dǎo)教師和學(xué)生不同的角度闡述了各自的分工。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；課程設(shè)計(jì)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)

一、 引言

機(jī)械設(shè)計(jì)（基礎(chǔ)）是機(jī)械類，近機(jī)械類專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，而課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)主要是讓學(xué)生鞏固機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識和掌握基本設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合的機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)踐能力，為今后從事機(jī)械相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目通常是設(shè)計(jì)傳統(tǒng)加工設(shè)備中指定的機(jī)構(gòu)如減速器、牛頭刨床等，幾乎涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)所有通用零件的設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的綜合性。然而，由于長期以來課程設(shè)計(jì)一直不變的設(shè)計(jì)方法和模式，給課程設(shè)計(jì)的教學(xué)帶來很多弊端。為改變以往單一的以減速器或牛頭刨床為課題的設(shè)計(jì)任務(wù)帶來的弊端，機(jī)械設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)形式和內(nèi)容也應(yīng)該進(jìn)行改變。

為提高學(xué)生的實(shí)踐能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，本文提出基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的機(jī)械課程設(shè)計(jì)思想，并在設(shè)計(jì)手段和形式上鼓勵(lì)學(xué)生嘗試采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件和數(shù)據(jù)處理軟件（如EXCEL、matlab等）進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)。

二、 教學(xué)現(xiàn)狀分析

長期以來，我國工科院校機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)通常都以減速器、牛頭刨床等作為設(shè)計(jì)題目，指導(dǎo)教師會(huì)給出設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，指導(dǎo)書中包括了設(shè)計(jì)步驟，計(jì)算公式和注意事項(xiàng)，甚至有模板。學(xué)生根據(jù)教師所給出的題目，并按照教師給出的指導(dǎo)書，甚至是模板，按部就班，在不動(dòng)用太多腦細(xì)胞，而只是更改幾個(gè)參數(shù)，就可以輕而易舉的完成課程設(shè)計(jì)。這種模式已經(jīng)持續(xù)上十年之久，形式老舊、單一，暴露了很多問題和弊端：

1. 傳統(tǒng)的機(jī)械課程設(shè)計(jì)題目陳舊，就減速器設(shè)計(jì)而言，已經(jīng)非常成熟，有關(guān)減速器設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)資源、圖書教材、工程圖、教參、音視頻等資料一應(yīng)俱全，設(shè)計(jì)過程規(guī)范化，學(xué)生根本不需要思考，只要按照資料依葫蘆畫瓢，就能完成設(shè)計(jì)任務(wù)，甚至有的學(xué)生干脆將往屆同學(xué)或者網(wǎng)上的設(shè)計(jì)說明書，稍微修改一點(diǎn)點(diǎn)數(shù)據(jù)就基本可以完成設(shè)計(jì)。因此，這種模式無法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，更別提激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性，很難達(dá)到課程設(shè)計(jì)預(yù)期的效果。

2. 傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)無法體現(xiàn)機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)兩門課程所學(xué)內(nèi)容的銜接性和交叉性，由于這一設(shè)計(jì)只是針對執(zhí)行件的設(shè)計(jì)，而不是一個(gè)完整的機(jī)器的設(shè)計(jì)，所以學(xué)生無法全面了解一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)全部過程和制作過程。

3. 傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)以教師指定題目為主，學(xué)生處在被動(dòng)狀態(tài)，學(xué)生只有按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書被動(dòng)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)生自主選擇題目和設(shè)計(jì)思想受到了限制，因此不能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，制約了學(xué)生的創(chuàng)造力。

綜上所述，傳統(tǒng)的機(jī)械課程設(shè)計(jì)弊端太多，亟待改革！

三、 基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)構(gòu)想

隨著科技的快速進(jìn)步、社會(huì)的飛速發(fā)展以及教育水平的不斷提高，傳統(tǒng)模式下的機(jī)械課程設(shè)計(jì)已經(jīng)顯現(xiàn)出諸多弊端。為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，本文提出基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)構(gòu)想。

1. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)

該構(gòu)想是指導(dǎo)教師給出一個(gè)設(shè)計(jì)主題，讓學(xué)生在該主題的范圍內(nèi)自行設(shè)計(jì)一個(gè)整機(jī)產(chǎn)品，比如指導(dǎo)教師指定課程設(shè)計(jì)內(nèi)容為節(jié)能環(huán)保主題，學(xué)生必須在節(jié)能環(huán)保的主題范圍內(nèi)，通過檢索查閱相關(guān)文獻(xiàn)或?qū)＠贫ㄗ约旱脑O(shè)計(jì)方案，繪制圖紙，撰寫說明書，最后進(jìn)行課程設(shè)計(jì)答辯，提交相關(guān)設(shè)計(jì)成果如圖紙和說明書等。

2. 教師的指導(dǎo)作用

指導(dǎo)教師的任務(wù)是充當(dāng)裁判的作用，同時(shí)為學(xué)生遇到問題和難點(diǎn)時(shí)提供輔助和建議，比如當(dāng)學(xué)生遇到兩種方案，不知如何選擇，指導(dǎo)教師可以幫助學(xué)生綜合比較兩種方案，取其優(yōu)者；或?qū)W生遇到資金問題和材料選擇購買問題等，指導(dǎo)教師可以解決。在這種教學(xué)方式中，教師已經(jīng)不是主導(dǎo)，而是評審和助手；而學(xué)生也已經(jīng)不是被動(dòng)個(gè)體，而是真正的執(zhí)行體，他們在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)過程中充分發(fā)揮他們的主觀能動(dòng)性，是主動(dòng)的，整個(gè)過程都是學(xué)生自主支配。

（1） 教師之指導(dǎo)作用

在課程設(shè)計(jì)前，指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)提供指導(dǎo)書和任務(wù)書給學(xué)生，任務(wù)書需具體說明機(jī)械課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容：包括設(shè)計(jì)主題，評分標(biāo)準(zhǔn)，提交作品方式以及答辯時(shí)間，參考書以及文獻(xiàn)檢索途徑，設(shè)計(jì)時(shí)間和設(shè)計(jì)地點(diǎn)。另外，為避免學(xué)生懶散，并保證機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)質(zhì)量，需要跟學(xué)生特別強(qiáng)調(diào)紀(jì)律，規(guī)定學(xué)生在設(shè)計(jì)期間必須每天按時(shí)到勤。最后，讓學(xué)生自己組建團(tuán)隊(duì)，規(guī)定隊(duì)員人數(shù)上限，推薦組長。

在課程設(shè)計(jì)過程中，一方面，由于機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)只是學(xué)生對某一主題進(jìn)行設(shè)計(jì)，產(chǎn)品必然多樣不單一，且學(xué)生年輕想法多，常常有非常多的奇異創(chuàng)新想法。作為指導(dǎo)教師要為這些學(xué)生感到欣慰和驕傲，有可能指導(dǎo)老師認(rèn)為不大完美的創(chuàng)意，事實(shí)上就是非常棒的一個(gè)作品。因此，在思想上指導(dǎo)教師不論覺得是喜歡的還是不認(rèn)同，都應(yīng)做到鼓勵(lì)和贊美，讓學(xué)生大膽嘗試，不要扼殺掉學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性。另一方面，指導(dǎo)教師在學(xué)生課程設(shè)計(jì)過程中耐心回答學(xué)生遇到的問題，這是一個(gè)教學(xué)相長的絕佳途徑，指導(dǎo)老師要做到耐心、虛心，努力幫助學(xué)生把設(shè)計(jì)順利進(jìn)行下去。最后，指導(dǎo)教師要多問，多觀察，多了解，掌握好每個(gè)組的設(shè)計(jì)過程和進(jìn)度，然后督促進(jìn)度慢的學(xué)生組并著重對該組進(jìn)行紀(jì)律檢查，以讓每個(gè)學(xué)生都能在本次機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中有所成長和收獲。

在課程設(shè)計(jì)末了，一方面，指導(dǎo)教師做好設(shè)計(jì)成果（圖紙，說明書等）查收工作。另一方面，針對設(shè)計(jì)優(yōu)秀的組，鼓勵(lì)該組學(xué)生及時(shí)整理設(shè)計(jì)成果，并以專利或論文的形式發(fā)表；而對設(shè)計(jì)較好的則督促他們繼續(xù)優(yōu)化。最后，指導(dǎo)學(xué)生們做好PPT并進(jìn)行最后的答辯匯報(bào)。

（2） 老師之評審作用

作為課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)教師，還有一個(gè)任務(wù)就是評審。在學(xué)生把設(shè)計(jì)作品展示出來后，應(yīng)該由4到6個(gè)指導(dǎo)教師進(jìn)行評審，給出成績，讓學(xué)生對自己的作品有信心和成就感。指導(dǎo)教師的評審打分應(yīng)該按照預(yù)先發(fā)給學(xué)生的評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，力求做到公平公正。endprint

3. 學(xué)生的課程設(shè)計(jì)過程

首先，在紀(jì)律方面，課程設(shè)計(jì)過程中學(xué)生應(yīng)做到按規(guī)定時(shí)間和規(guī)定地點(diǎn)進(jìn)行出勤，這是做好課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和保證，如用在設(shè)計(jì)上的時(shí)間沒有保證，那要想設(shè)計(jì)出較好的產(chǎn)品是很難的。

其次，在問題解決方面，每組學(xué)生遇到問題時(shí)可以通過頭腦風(fēng)暴法、討論研究法等方法來解決，根據(jù)設(shè)計(jì)方案的擇優(yōu)原則統(tǒng)一選定一種方案。

最后，在設(shè)計(jì)方法方面，學(xué)生設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖和撰寫說明書，那么繪圖將是課程設(shè)計(jì)中極其重要的部分，占了設(shè)計(jì)的大部分時(shí)間。在電腦繪圖出現(xiàn)之前，設(shè)計(jì)人員皆用手工繪圖，強(qiáng)度大，效率低，修改困難，不易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和糾正錯(cuò)誤。如今，電腦繪圖已經(jīng)發(fā)展得非常成熟，且電腦繪圖具備效率高，形象逼真，能實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫和渲染，修改容易，智能化程度高，能分析出錯(cuò)誤并智能的提供解決方法。很多學(xué)生都比較喜歡并且會(huì)用繪圖軟件，因此指導(dǎo)教師應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，提倡學(xué)生采用電腦繪圖，至于采用何種繪圖軟件，指導(dǎo)老師不用做硬性規(guī)定，只要能設(shè)計(jì)和繪制出想要的圖就可以。指導(dǎo)教師甚至可以提倡無紙化設(shè)計(jì)，不需要學(xué)生打印出圖紙和說明書，只提供電子檔就行。

總之，在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生是主體，在設(shè)計(jì)中聽取學(xué)生的建議和意見，只要能最大程度的激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性和自主性，教師應(yīng)給予準(zhǔn)許和支持。

四、 結(jié)束語

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)作為一門獨(dú)立的實(shí)踐課程，其功能應(yīng)不僅為《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》或其他課程服務(wù)，還為培養(yǎng)具備創(chuàng)新和實(shí)踐等綜合能力的學(xué)生服務(wù)。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)不管是內(nèi)容上還是形式上都要與時(shí)俱進(jìn)，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)也應(yīng)在充分反映課程理論教學(xué)內(nèi)容的前提下，讓學(xué)生不厭煩、不抗拒、有興趣去思考機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從而培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]李平，杜力，徐元.從學(xué)科競賽內(nèi)涵體系談機(jī)械課程設(shè)計(jì)的改革.[J]重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，29（7）：98-102.

[2]張小亮.論在機(jī)械課程設(shè)計(jì)中開展創(chuàng)新設(shè)計(jì)的必要性和可行性[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，5（3）：76-78.

[3]莫海軍，黃華梁，徐忠陽.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》教學(xué)方法改革與探索[J].裝備制造技術(shù)，2009，7：188-190.

[4]李妍緣，李旭輝.以產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程為導(dǎo)向的機(jī)械課程設(shè)計(jì)改革的探索和實(shí)踐[J].現(xiàn)代企業(yè)教育，2014，10：332-333.endprint