面向粵港澳大灣區(qū)建設(shè)背景的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革

韋慧玲 劉軍

摘要：粵港澳大灣區(qū)的目標(biāo)是建成國(guó)際科技創(chuàng)新中心，面向這個(gè)建設(shè)需要的人才培養(yǎng)重點(diǎn)是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。當(dāng)前的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題目類(lèi)型單一，學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力沒(méi)有得到充分的發(fā)揮。文章淺析目前高校機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，并提出適應(yīng)粵港澳大灣區(qū)建設(shè)背景下機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：粵港澳大灣區(qū);機(jī)械原理課程設(shè)計(jì);教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）15-0160-02

機(jī)械原理課程是機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的主要技術(shù)基礎(chǔ)課程之一，在專(zhuān)業(yè)課程中處于重要的地位，而機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是課程教學(xué)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，其課程設(shè)置目標(biāo)是提高學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力并增強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新意識(shí)[1-3]。隨著粵港澳大灣區(qū)建設(shè)的提出，為順應(yīng)社會(huì)發(fā)展，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，針對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行教學(xué)方式方法的教學(xué)改革勢(shì)在必行。

一、當(dāng)前課程設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

（一）缺乏思維發(fā)散式的設(shè)計(jì)思路

目前高校的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)思路是參考機(jī)械原理課程教學(xué)中機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)的知識(shí)體系進(jìn)行，每個(gè)學(xué)生根據(jù)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)提出的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)三個(gè)以上的方案進(jìn)行對(duì)比選取其中最優(yōu)方案，最后通過(guò)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和運(yùn)動(dòng)示意圖將設(shè)計(jì)方案表達(dá)出來(lái)。很顯然，這種指定題目限定機(jī)械系統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)已經(jīng)很難激發(fā)學(xué)生的設(shè)計(jì)熱情和創(chuàng)新意識(shí)了，使得本應(yīng)該有趣的設(shè)計(jì)變成是應(yīng)付式的作業(yè)。

（二）專(zhuān)業(yè)特色不明顯

目前開(kāi)展機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)有機(jī)械制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、車(chē)輛工程四個(gè)。每個(gè)專(zhuān)業(yè)都有自己的專(zhuān)業(yè)特色，而目前機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)仍然以通用機(jī)械為主，缺乏專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)。尤其是車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，很難在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中與車(chē)輛工程聯(lián)系起來(lái)，對(duì)學(xué)生后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)起不到承上啟下的作用。因此，不具有專(zhuān)業(yè)特色的課程設(shè)計(jì)很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

（三）缺乏現(xiàn)代化工程軟件應(yīng)用能力

我院雖然屬于理工科大學(xué)，但是先進(jìn)的現(xiàn)代化工程軟件在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用還是比較滯后。學(xué)生做課程設(shè)計(jì)還是以手工作圖為主，尺寸和標(biāo)注都沒(méi)有做到規(guī)范化。學(xué)生未能系統(tǒng)地掌握二維和三維設(shè)計(jì)軟件，對(duì)于將來(lái)從事設(shè)計(jì)方面工作的學(xué)生來(lái)說(shuō)，很難適應(yīng)社會(huì)的要求，更談不上創(chuàng)新。如何借助先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段，把具有前沿性的設(shè)計(jì)理念表達(dá)出來(lái)，是我院目前亟待解決的問(wèn)題。

（四）設(shè)計(jì)方案缺乏可行性分析

由于學(xué)生做課程設(shè)計(jì)依靠手工計(jì)算和作圖，這些設(shè)計(jì)往往只是一些簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的拼湊，缺乏運(yùn)用現(xiàn)代化工程軟件對(duì)機(jī)構(gòu)的合理性、可行性和可靠性進(jìn)行分析。假如學(xué)生使用三維設(shè)計(jì)軟件，就可以對(duì)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)各個(gè)機(jī)構(gòu)間是否存在運(yùn)動(dòng)干涉進(jìn)行三維圖畫(huà)驗(yàn)證。因此，目前的課程設(shè)計(jì)方式無(wú)法對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行可行性分析，缺乏對(duì)學(xué)生整體思維能力的鍛煉。

二、針對(duì)課程設(shè)計(jì)存在問(wèn)題提出的建議

為了解決目前機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)存在的一些問(wèn)題，結(jié)合粵港澳大灣區(qū)創(chuàng)新的建設(shè)背景，提出一些針對(duì)性的建議，通過(guò)激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。

（一）開(kāi)放式的設(shè)計(jì)思路

鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)查詢(xún)資料和觀察生活中常見(jiàn)的機(jī)械系統(tǒng)，根據(jù)已經(jīng)學(xué)習(xí)的機(jī)械原理理論知識(shí)結(jié)合自己的興趣愛(ài)好選擇課題并提出自己的設(shè)計(jì)思路，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)新能力。另外，通過(guò)分層設(shè)計(jì)的思路讓學(xué)生組團(tuán)進(jìn)行一個(gè)大課題的設(shè)計(jì)，組員根據(jù)自身能力選擇擅長(zhǎng)的小課題，若干具有遞進(jìn)關(guān)聯(lián)性的小課題組成一個(gè)大課題，這種模式有利于發(fā)揮學(xué)生的特長(zhǎng)，且能夠鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考和團(tuán)隊(duì)合作的能力，避免了傳統(tǒng)的指定課題模式相互抄襲的弊端。

（二）具有鮮明專(zhuān)業(yè)特色的課題選擇

在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題目的選擇上，圍繞專(zhuān)業(yè)相關(guān)性這條主線，機(jī)械制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)以機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)為主、機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)以機(jī)械電子系統(tǒng)為主、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論專(zhuān)業(yè)以機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主、車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)以車(chē)輛機(jī)械系統(tǒng)為主，針對(duì)每個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域常見(jiàn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真以及動(dòng)力分析。這種模式實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)多樣化和個(gè)性化。例如同一機(jī)構(gòu)類(lèi)型在機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)、機(jī)械電子系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、車(chē)輛機(jī)械系統(tǒng)下進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣既能保證學(xué)生設(shè)計(jì)不重題，又能有效促進(jìn)學(xué)生之間的討論與交流。以專(zhuān)業(yè)特色為導(dǎo)向的課題選擇，不僅實(shí)現(xiàn)了課程學(xué)習(xí)與專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的融合，達(dá)到了學(xué)以致用的效果，而且也很好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和創(chuàng)新意識(shí)。

（三）現(xiàn)代化工程應(yīng)用軟件的選擇

針對(duì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)特點(diǎn)，選擇的軟件平臺(tái)應(yīng)具有三維建模、機(jī)構(gòu)仿真、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)分析功能，同時(shí)，考慮到本科生能力和精力有限的特點(diǎn)，以學(xué)習(xí)一款能解決設(shè)計(jì)中諸多問(wèn)題的集CAD/CAE/CAM一體化的大型集成化軟件為佳。目前，ProE、UG和SolidWorks這三款軟件實(shí)用性比較好，越來(lái)越受到中國(guó)高校及企業(yè)用戶(hù)的青睞，而且它們每個(gè)版本的更新都能同步反映當(dāng)代最新的設(shè)計(jì)方法和理念，為學(xué)生今后的知識(shí)更新與擴(kuò)容奠定基礎(chǔ)[4-5]。學(xué)生可以根據(jù)自己的喜愛(ài)選擇其中的一款軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（四）設(shè)計(jì)分析一體化的系統(tǒng)思維

針對(duì)目前課程設(shè)計(jì)存在的缺乏可行性分析這個(gè)問(wèn)題，提出運(yùn)用三維軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，運(yùn)用軟件搭建虛擬機(jī)械系統(tǒng)，并對(duì)此進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真、動(dòng)力分析、有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等，確保設(shè)計(jì)的機(jī)械系統(tǒng)不存在運(yùn)動(dòng)干涉，最大限度地降低設(shè)計(jì)失誤。這樣把設(shè)計(jì)和分析一體化，學(xué)生對(duì)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，既可以鍛煉了學(xué)生的系統(tǒng)思維，又提高了學(xué)生全面思考問(wèn)題的能力。

三、結(jié)束語(yǔ)

時(shí)代在不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)人才的創(chuàng)新能力要求不斷提高，我們必須樹(shù)立新的教育質(zhì)量理念，調(diào)整和改革機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方式，鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)放式探索，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，使得機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)目標(biāo)與粵港澳大灣區(qū)建設(shè)背景下的人才能力需求相匹配。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪建曉，孫學(xué)強(qiáng)，靳龍.機(jī)械原理[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2017.

[2]汪建曉，孫傳瓊.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2013.

[3]黃小龍.基于課外科技活動(dòng)的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)研究[J].教育教學(xué)論壇，2017，（5）：217-218.

[4]王芳，王瑞芳，平學(xué)成，等.基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的機(jī)械原理課程改革與實(shí)踐[J].中國(guó)輕工教育，2017，（01）：60-62.

[5]黃小龍.虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)電力教育，2013，（4）：102-103.