地方本科高校機械設(shè)計課程教學(xué)改革初探

周緯遠 何永玲 張千鋒 孫騰 鐘家勤

摘 要：現(xiàn)代機自類專業(yè)人才都必須精通《機械設(shè)計》這門課程，其能夠為后續(xù)中所涉及到的機械產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)、改進與優(yōu)化提供一個良好的基礎(chǔ)條件，提高機械研究的質(zhì)量與水平。其課程內(nèi)容主要包含常用機構(gòu)與通用零部件的設(shè)計與選用、機械結(jié)構(gòu)的計算分析與校驗等知識，并且在此基礎(chǔ)上對所學(xué)到的所有科目內(nèi)容的一個整合與再利用。《機械設(shè)計》中對于學(xué)生綜合能力的要求較高，其基礎(chǔ)課程包括數(shù)學(xué)、力學(xué)、幾何制圖學(xué)、機械工程材料、機械制造工藝、互換性與測量技術(shù)等，所以必須要嚴格把握好學(xué)生對于課程的接受程度，使其在以后的應(yīng)用中能熟練掌握相關(guān)技巧。欽州學(xué)院由傳統(tǒng)師范類院校轉(zhuǎn)型為涵蓋工、管、理、文等多學(xué)科的綜合性院校，盡管工科教育起步較晚，但學(xué)校始終堅持將轉(zhuǎn)型與地方區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展緊密對接。作為廣西壯族自治區(qū)沿海地區(qū)唯一一所公立本科高校，培養(yǎng)適應(yīng)向海經(jīng)濟、“二十一世紀海上絲綢之路”經(jīng)濟帶的復(fù)合型、應(yīng)用型、創(chuàng)新性人才既是解決當前人才供給側(cè)需求不足的有力措施，又是地方本科高校義不容辭的責(zé)任。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型創(chuàng)新人才；地方本科高校；機械設(shè)計課程教學(xué)改革

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.208

機械設(shè)計屬于理工科課程，并且存在著大量的實踐應(yīng)用作業(yè)，因此在開展機械設(shè)計教學(xué)時，要著重注意學(xué)生的實踐效果，保證其能夠熟練掌握機械設(shè)計技能，使機械設(shè)計專業(yè)畢業(yè)生具備從事機械設(shè)計、制造過程及其工藝、項目質(zhì)量管理等基本能力，是該課程培養(yǎng)方案的重要內(nèi)容[1]。突出“應(yīng)用型”，學(xué)生在遇到工程實際問題時，不畏難，將所學(xué)知識聯(lián)系實際進行分析和創(chuàng)造性地提出解決方案是應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的內(nèi)涵所在，也是機械設(shè)計專業(yè)應(yīng)用型地方本科高校教育的辦學(xué)定位和服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展的立足點。課程設(shè)計作為學(xué)生在完成專業(yè)理論課程學(xué)習(xí)之后集中統(tǒng)一安排的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、實踐操作能力以及創(chuàng)新設(shè)計精神等都具有重要意義。機械設(shè)計課程設(shè)計是機自類專業(yè)的一門核心主干必修課程，課程目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)理論課程知識，通過拆卸、測量、重新組裝典型機構(gòu)部件，并進行機構(gòu)部件的繪制、設(shè)計、計算、校驗等實踐能力的鍛煉。本文基于應(yīng)用型地方本科高校機械設(shè)計人才培養(yǎng)目標，結(jié)合機械設(shè)計課程設(shè)計特點，對該實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進行教學(xué)改革探索，并總結(jié)課程設(shè)計實踐教學(xué)對教師提出的基本要求。

1 《機械設(shè)計》課程教學(xué)的不足之處

1.1 課程設(shè)計實踐與理論課程教學(xué)脫節(jié)

我校在教授機械設(shè)計課程時，會根據(jù)課程的實際需求而優(yōu)化授課方式。而機械設(shè)計作為實踐性較強的一門課程，多數(shù)是將其理論與實踐相結(jié)合來進行課程教學(xué)的。先是開展理論課程，讓學(xué)生認識并熟記機械設(shè)計的專業(yè)知識，老師強調(diào)設(shè)計期間的關(guān)鍵點，然后在理論課程結(jié)束后會有兩到三周的課程實踐，機械設(shè)計實踐多數(shù)情況下是會讓學(xué)生根據(jù)要求自主設(shè)計一級或者是二級齒輪減速器。并且設(shè)計過程中必須要根據(jù)流程來進行，這種方式能夠在一定程度上提高學(xué)生的機械設(shè)計能力，也會加強教學(xué)質(zhì)量。但仍會存在一些不足，阻礙教學(xué)的進行，具體包括：（1）前學(xué)后忘：由于機械設(shè)計課程的理論內(nèi)容較為深奧，因此會有很多學(xué)生根本沒有熟記相關(guān)理論知識，而在應(yīng)用時，只是將理論知識生搬硬套，由于基礎(chǔ)較為薄弱，造成了學(xué)生到了課程設(shè)計的實踐環(huán)節(jié)，便會不知從何入手。（2）質(zhì)量效果不高：由于時間安排較為緊湊，大部分學(xué)生都是加班加點，有時甚至通宵完成。而有的學(xué)生為求完成速度，可能會出現(xiàn)忽視機械設(shè)計質(zhì)量，或者設(shè)計不符合要求的現(xiàn)象。并且，因為是趕工完成的設(shè)計，所以最后得到的帶、齒輪、軸和軸承等零部件的尺寸也可能會缺乏應(yīng)有的匹配度。學(xué)生一知半解，設(shè)計成品不符合要求，這一系列現(xiàn)象的產(chǎn)生都無法滿足預(yù)期所計劃的學(xué)習(xí)效果要求。

1.2 課堂授課教學(xué)脫離工程實際

在理工科課程中，對學(xué)生的理論掌握能力及實踐操作能力要求都會比較高，況且機械設(shè)計作為機自類專業(yè)中重要的一門科目，其對于學(xué)生綜合素質(zhì)的要求會更加嚴格。但受傳統(tǒng)教學(xué)模式的禁錮，大多數(shù)教師仍然會采用“填鴨式”灌輸?shù)慕虒W(xué)方法，使得學(xué)生沒有機會去表達個人見解，因此缺乏應(yīng)有的理解力。當其在應(yīng)用時只會照搬公式，反而忽略了與實際生產(chǎn)應(yīng)用的聯(lián)系[2]。當學(xué)生參與工作時，也根本沒有能力去完成企業(yè)的機械設(shè)計與研發(fā)等任務(wù)，導(dǎo)致適應(yīng)期增長，也影響到了學(xué)生的就業(yè)質(zhì)量。

1.3 實驗教學(xué)缺乏創(chuàng)新性

現(xiàn)階段，我校機械設(shè)計課程多采用實驗演示、驗證的教學(xué)模式，課時一般為兩節(jié)課。而在開展機械設(shè)計課程設(shè)計時，如帶傳動、齒輪傳動效率、齒輪參數(shù)測量等，學(xué)生只需要按照流程得出預(yù)期效果即可，再上交實驗報告便完成了整個設(shè)計實踐。對學(xué)生而言，這些實驗項目并沒有引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)課堂理論知識學(xué)習(xí)的遺漏之處，從而進行查漏補缺，更沒有對知識進行鞏固夯實與深化擴充。

2 機械設(shè)計教學(xué)改革措施

2.1 開發(fā)彈性學(xué)時綜合性、創(chuàng)新性實驗

整合全校資源，開設(shè)新的實驗課程[3]。例如自行車裝拆等，有以下優(yōu)點：自行車屬于較為簡易的機械，其內(nèi)部包含了眾多的機械零部件，也涵蓋了相當多的機械基礎(chǔ)知識。此外，獲得自行車的渠道較多成本也較低廉。通過學(xué)生自主拆裝自行車，可以學(xué)習(xí)到書本中所教授過的理論知識，然后在此基礎(chǔ)上熟練掌握機械裝配的方法，使學(xué)生肚子里“有墨水”，在走向工作后才能做到從肚子里的“存貨”中拿一些出來，厚積而薄發(fā)。此外，授課老師可在實驗期間向?qū)W生適當穿插一些機械工程材料的熱處理方法、工件的加工與裝配工藝等知識，使課堂上的理論知識能夠在實踐過程中得到延伸與拓展，而不局限于課堂上。同時，積極鼓勵和組織學(xué)生參加機械創(chuàng)新設(shè)計制作大賽、軟件三維建模比賽、寒暑假下鄉(xiāng)義務(wù)維修家電、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等第二課堂，激發(fā)學(xué)生對于機械設(shè)計專業(yè)的學(xué)習(xí)主動性，用承認學(xué)分或提供資金的形式來激勵學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力與創(chuàng)新思維能力。

2.2 改革考核方式

改變一直以來期末考“一刀切”、“三七開”的考核辦法，從多方位多角度對學(xué)生課程進行考核，考核貫穿學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的整個過程。學(xué)生的最終考核分數(shù)計算方法具體為：考核總分=日常考勤20%+創(chuàng)新設(shè)計20%+實驗成果20%+期末考試40%。在每個教學(xué)環(huán)節(jié)中，結(jié)合個人自評、小組內(nèi)部互評及教師總結(jié)等多方位的考核，對學(xué)習(xí)情況及效果進行有效監(jiān)督與掌控。

2.3 將課程實踐與理論教學(xué)有機的融合

為優(yōu)化機械設(shè)計課程設(shè)計與理論教學(xué)環(huán)節(jié)的脫節(jié)問題，在教授理論課程時就將課程設(shè)計預(yù)期目標明確給每一位學(xué)生，然后按照課程設(shè)計的流程來教授理論知識，每一章節(jié)的概念性理論知識結(jié)束后，便給學(xué)生時間去進行相對應(yīng)章節(jié)的設(shè)計實踐操作。讓學(xué)生帶著設(shè)計問題去聽課，不僅可以解決問題，還能夠激發(fā)學(xué)習(xí)的趣。當其有解決不掉的問題時，可請教老師與同學(xué)，達到學(xué)生間的共同提高。理論知識教授與機械設(shè)計課程設(shè)計同步進行，直到最后完成后再進行統(tǒng)一的答疑報告與說明，這不僅給予了學(xué)生充足的時間去完成課程設(shè)計任務(wù)，還能夠避免其因趕工所出現(xiàn)的抄襲現(xiàn)象，提高課程設(shè)計質(zhì)量也達到了培養(yǎng)目標。

2.4 結(jié)合工程實際教學(xué)

機械設(shè)計教學(xué)必須要滿足實際需求，要貼近生活，利用一些較為常見的事物來吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[4]。比如，在講解螺栓的連接時，對于學(xué)生困惑的螺紋左旋右旋的判定、螺紋牙型、螺距及其應(yīng)用等問題，通過以實物螺栓作為教具，學(xué)生一看便知，一學(xué)便會。同時，結(jié)合防止多個螺栓連接松動的方法等工程實際問題分析，讓學(xué)生馬上就體會到了螺栓連接的重要性與實用性。學(xué)生對這些生活當中的實際問題也非常感興趣，從而激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情，提升了授課質(zhì)量。

3 結(jié)束語

因機械設(shè)計課程內(nèi)容較多且難于理解，所以現(xiàn)階段開設(shè)的課時根本無法滿足教學(xué)目標，而在優(yōu)化教學(xué)方法后，才使得這種矛盾有所緩解。本文中提到的教學(xué)方法主要是以學(xué)生作為主體，適當加強其機械設(shè)計的實踐，提高學(xué)生自主創(chuàng)新能力，最終達到預(yù)期教學(xué)目標。在機械設(shè)計課程改革中，硬件設(shè)施的建設(shè)與投入是改革的基礎(chǔ)，思維觀念的更新與重塑是改革的關(guān)鍵。要有針對性的加強學(xué)生應(yīng)用能力、創(chuàng)新意識與能力的培養(yǎng)，采取有效措施避免學(xué)生陷入好高騖遠、眼高手低的誤區(qū)，引導(dǎo)學(xué)生習(xí)得知識、鞏固知識，在具備扎實基本功的前提下培養(yǎng)其概括能力、執(zhí)行能力與匠工精神。在機械設(shè)計學(xué)習(xí)實踐中所遇到的問題，多是細節(jié)局部的不斷修改和對于制作方法的精進，過程是挫折與收獲、失落與喜悅、寂寞與充實的多重經(jīng)歷與體驗，既需要保持踏實、耐心和開放的心態(tài)，也需要保創(chuàng)新、進取和執(zhí)著的品性。本文所開展的相關(guān)研究感謝廣西高校臨海機械裝備設(shè)計制造及控制重點實驗室的大力支持。

參考文獻：

[1]濮良貴.機械設(shè)計[M].北京：中國高等教育出版社，2001（22）.

[2]張永安.我國機械設(shè)計教學(xué)現(xiàn)狀的思考及建議[J].中國大學(xué)學(xué)，2013（06）：35-36.

[3]薛銅龍，王小林，鞏琦.基于卓越工程師培養(yǎng)的“機械設(shè)計”課程教學(xué)改革[J].中國大學(xué)教學(xué)，2013（03）：57-59.

[4]王賀權(quán).談《機械設(shè)計》教學(xué)改革[J].沈陽航空航天大學(xué)學(xué)報，2013（s1）：32-33.