基于機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀的思考及建議

聶勇軍

摘要：本文研究了機(jī)械設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題及實(shí)際課程情況，分析了機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)生在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品能力方面薄弱的影響因素，并給出了改革機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)的建議和思路，希望能促進(jìn)我國(guó)在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);課程教學(xué)現(xiàn)狀;思考;建議

中圖分類號(hào)：G642;TH122-4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）21-0227-02

0? 引言

機(jī)械的意義就是能夠在一定程度上減輕或者代替人類勞動(dòng)力，其主要原理是機(jī)械可通過(guò)設(shè)計(jì)使得各部位間能夠靈活地運(yùn)動(dòng)，然后產(chǎn)生對(duì)人們有助力作用的動(dòng)能或力量。總的來(lái)說(shuō)，可將機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程分為兩個(gè)方面，一方面是運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，另一方面是工作能力設(shè)計(jì)。前者是依據(jù)用戶對(duì)機(jī)械的動(dòng)作要求以及在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中機(jī)械所需要的能量來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的主要目的是確保機(jī)械在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持完整性及合理性。通常而言，要求學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的人才具備創(chuàng)新思想及創(chuàng)新能力，這也是在機(jī)械設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)過(guò)程中的必要要求，對(duì)于不具備創(chuàng)新能力機(jī)械設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，則需要在實(shí)際工作中通過(guò)不斷地學(xué)習(xí)和磨練來(lái)鍛煉自身能力，如此會(huì)花費(fèi)大量的精力和浪費(fèi)大量的不必要時(shí)間來(lái)二次學(xué)習(xí)。文章基于機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)，簡(jiǎn)單分析了在教學(xué)過(guò)程中所存在的問(wèn)題，并給出了相應(yīng)的解決建議[1]。

1? 我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題

第一，在以往的機(jī)械原理課程教學(xué)過(guò)程中，主要存在過(guò)于重視分析，缺乏綜合學(xué)習(xí)，過(guò)分重視理論教學(xué)，忽視了實(shí)踐鍛煉。在課程設(shè)計(jì)方面，主要涉及了運(yùn)動(dòng)分析以及機(jī)械動(dòng)力分析，但這兩方面的學(xué)習(xí)并不能稱之為設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，有的機(jī)械設(shè)計(jì)教材甚至提到了機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)是沒(méi)有規(guī)律可循的。經(jīng)過(guò)教學(xué)改造后，機(jī)械原理新教材中增加了機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。在新的課程原理，教學(xué)設(shè)計(jì)中涉及到各種類型的整機(jī)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)及實(shí)踐課題，并且結(jié)合了計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)創(chuàng)新人才的素質(zhì)培養(yǎng)要求，并緊跟現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的步伐。但由于部分教師（特別是高齡教師）在機(jī)械全過(guò)程設(shè)計(jì)方面的學(xué)習(xí)沒(méi)有涉及或者沒(méi)有進(jìn)行過(guò)實(shí)踐，所以在機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)方面各個(gè)高校的發(fā)展水平不一，有的高校只安排了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的學(xué)習(xí)，并沒(méi)有涉及整機(jī)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方面的學(xué)習(xí)，甚至有的高校目前只安排了運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力分析課程。但總體而言在機(jī)械原理課程中綜合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并輔助學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用是目前的主流教學(xué)趨勢(shì)[2]。

第二，機(jī)械設(shè)計(jì)課程曾被命名為機(jī)械零件課程，對(duì)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)方面的能力培養(yǎng)及提升有較大的意義和作用，特別是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)生而言的第一個(gè)設(shè)計(jì)課程即減速器設(shè)計(jì)幾乎處于無(wú)可替代的地位。而自從機(jī)械零件更名為機(jī)械設(shè)計(jì)后，部分高校認(rèn)為機(jī)械設(shè)計(jì)課程需涉及機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，否則課程設(shè)計(jì)是不科學(xué)，不全面的。然后部分教師加入了機(jī)械原理的課程內(nèi)容，將該門(mén)課程統(tǒng)稱為機(jī)械設(shè)計(jì)。在少部分的教材中還涉及到凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度方面的計(jì)算方法。但大部分的機(jī)械設(shè)計(jì)教材中，仍堅(jiān)持沿用機(jī)械零件的課程設(shè)計(jì)及教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生在學(xué)習(xí)該門(mén)課程后，并不具備機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能力以及相關(guān)的計(jì)算能力，在實(shí)踐方面的能力和經(jīng)驗(yàn)缺乏，就導(dǎo)致了機(jī)械原理這門(mén)課程與機(jī)械設(shè)計(jì)的能力要求相違背，學(xué)生甚至搞不清這兩個(gè)課程之間的關(guān)系，學(xué)習(xí)效果不佳[3]。

第三，在我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)課程中還缺乏對(duì)學(xué)生基于運(yùn)動(dòng)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)繪圖方面的能力培養(yǎng)，比如培養(yǎng)學(xué)生繪制工程裝配圖或者零件圖方面的能力。所以對(duì)于學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)而言參考圖十分重要，甚至部分學(xué)生認(rèn)為沒(méi)有參考圖的輔助就無(wú)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。長(zhǎng)此以往，我國(guó)將缺乏原創(chuàng)性設(shè)計(jì)人才。學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)期間到處搜羅參考圖，而畢業(yè)設(shè)計(jì)則基本上不涉及原創(chuàng)方案設(shè)計(jì)及機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容，通常都是抄襲圖紙并加以校核，并且這種類型的畢業(yè)設(shè)計(jì)的處理方式也是許多指導(dǎo)老師默認(rèn)許可的，作為學(xué)生只需要搞懂就滿足要求。這種培養(yǎng)方式無(wú)法培養(yǎng)出創(chuàng)新能力強(qiáng)的機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)生。

第四，高校機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)過(guò)程中，缺少學(xué)生自主動(dòng)手實(shí)踐的平臺(tái)和機(jī)會(huì)。在設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)時(shí)往往處于繪制圖紙或者模擬設(shè)計(jì)階段，其準(zhǔn)確性無(wú)法得到檢驗(yàn)。部分高校會(huì)定期舉辦機(jī)械設(shè)計(jì)方面的競(jìng)賽或開(kāi)展挑戰(zhàn)杯競(jìng)賽，但通常只有少部分的學(xué)生會(huì)參與。

第五，許多高校進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)改革時(shí)在改革創(chuàng)新思路方面會(huì)無(wú)從下手，通常會(huì)調(diào)研其他高校的教學(xué)實(shí)況，然后將收集的材料綜合，這種改革方式無(wú)法打破傳統(tǒng)思想的禁錮，缺乏創(chuàng)新思想。甚至在高校內(nèi)部各課程互相競(jìng)爭(zhēng)課程學(xué)時(shí)，都在積極教改，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐環(huán)節(jié)的重要性，新的教學(xué)內(nèi)容在不斷地增加，但是無(wú)法去掉以往的教學(xué)課程，所以只能平均壓縮各課程，學(xué)校整體觀念缺失，權(quán)威性無(wú)法保證，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)以及人文素質(zhì)教育方面無(wú)法取得良好的成績(jī)。

2? 機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)改革的思路與建議

2.1 培養(yǎng)學(xué)生興趣

在教授《機(jī)械設(shè)計(jì)》這一門(mén)課程時(shí)，要向?qū)W生強(qiáng)調(diào)本課程在所有機(jī)械專業(yè)課程中所占據(jù)的地位，并理清該門(mén)課程同其他課程之間的聯(lián)系，分析該門(mén)課程的課程性質(zhì)，強(qiáng)調(diào)該門(mén)課程學(xué)習(xí)的重要性。機(jī)械類專業(yè)主要用來(lái)培養(yǎng)實(shí)踐能力較強(qiáng)的工程師，對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)建設(shè)有重要的意義，能滿足未來(lái)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中所需的高素質(zhì)設(shè)計(jì)專業(yè)人才的需求。為學(xué)生分析在我國(guó)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，工程師對(duì)人類進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展所做出的貢獻(xiàn)，樹(shù)立學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)的歸屬感，以及即將成為一名工程師而具備的自豪感，讓學(xué)生對(duì)未來(lái)的發(fā)展有清晰的認(rèn)知，能有效地提升學(xué)生對(duì)該專業(yè)課程學(xué)習(xí)的積極性。然后再敘述《機(jī)械設(shè)計(jì)》這門(mén)課程的特點(diǎn)，比如因研究對(duì)象特殊而具備的一些獨(dú)特的特點(diǎn)。在教授課程時(shí)盡可能向?qū)W生展示目前人們所設(shè)計(jì)的對(duì)生活有極大改善作用的機(jī)械設(shè)備，以及我國(guó)目前工程師設(shè)計(jì)的高端機(jī)械設(shè)備，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)興趣。

2.2 創(chuàng)新課程內(nèi)容

在機(jī)械設(shè)計(jì)的課程要求中，增添連桿和凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的學(xué)習(xí)，大約10個(gè)小時(shí)左右，充分結(jié)合機(jī)械原理課程的實(shí)踐結(jié)果和機(jī)械設(shè)計(jì)課程的機(jī)械設(shè)計(jì)題目，兩門(mén)課程的結(jié)合，能夠鍛煉學(xué)生全程參與機(jī)械設(shè)計(jì)的能力，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)學(xué)生具備更好的實(shí)踐能力，鍛煉學(xué)生的實(shí)操能力。如此在未來(lái)參加工作時(shí)，無(wú)論設(shè)計(jì)用于各種工作的機(jī)器，就可根據(jù)所學(xué)內(nèi)容以及相關(guān)要求進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。大可不必將機(jī)械專業(yè)細(xì)致劃分為多個(gè)二級(jí)專業(yè)，可通過(guò)壓縮專業(yè)課程的學(xué)時(shí)，學(xué)習(xí)各方面的知識(shí)，對(duì)學(xué)生今后的工作適應(yīng)能力有所幫助。但是曾被普遍認(rèn)可的減速器設(shè)計(jì)課程被放棄了，而且對(duì)于學(xué)生而言，將整機(jī)設(shè)計(jì)作為結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的第一個(gè)課程難度過(guò)大。所以建議將這兩門(mén)課程更改為機(jī)械設(shè)計(jì)與傳動(dòng)設(shè)計(jì)，并且建議在機(jī)械設(shè)計(jì)授課過(guò)程中，按照設(shè)計(jì)順序進(jìn)行講授，也就是說(shuō)，先向?qū)W生講解機(jī)構(gòu)的基本原理和概念，然后再講授對(duì)各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力設(shè)計(jì)等，然后再教授組成機(jī)構(gòu)的一些設(shè)計(jì)方法，以及關(guān)于整機(jī)的方案設(shè)計(jì)。繪制整機(jī)運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)要圖紙，然后再講授如何將運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖轉(zhuǎn)換成工程圖。最后講解組織結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，以及各種計(jì)算方法等等。在畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)可加入廣義機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容，盡力做出有實(shí)際作用的原創(chuàng)性畢設(shè)。此外，這些課程的選修課程也不能落下，比如靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、材料力學(xué)等等。合理安排課程內(nèi)容，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，可將比較枯燥的設(shè)計(jì)分析部分放在最后講，也能更好地與強(qiáng)度計(jì)算內(nèi)容相結(jié)合。如圖1所示。

2.3 注重開(kāi)展實(shí)踐實(shí)訓(xùn)活動(dòng)

建議相關(guān)高校在講授整機(jī)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)課程后，可開(kāi)設(shè)學(xué)生自主設(shè)計(jì)的實(shí)踐課程內(nèi)容，比如可以為學(xué)生布置設(shè)計(jì)機(jī)器模型或者機(jī)械方面的玩具等實(shí)踐課作業(yè)，鍛煉學(xué)生創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力。這有助于剛學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的新學(xué)員鞏固知識(shí)，通過(guò)最小的成本代價(jià)鍛煉能力，也能驗(yàn)證學(xué)生所學(xué)的專業(yè)知識(shí)是否扎實(shí)，以及驗(yàn)證自己所做出的設(shè)計(jì)能否成為可以使用的實(shí)物，也能讓學(xué)生從運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)很好地過(guò)渡到構(gòu)型設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，一方面能夠充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，另一方面也便于發(fā)現(xiàn)學(xué)生是否有這方面的天賦，這個(gè)活動(dòng)也是學(xué)生最積極最主動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。如圖2是學(xué)生做的分析題，齒輪軸在只受扭矩作用下的應(yīng)力分析和同時(shí)受扭矩及齒輪齒頂集中載荷作用下的應(yīng)力分析圖，這樣使學(xué)生由感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)再到應(yīng)用。

單純地通過(guò)課堂教學(xué)的模式無(wú)法讓學(xué)生深入了解到機(jī)械設(shè)計(jì)的本質(zhì)，因此，在教學(xué)過(guò)程中，可以給學(xué)生提供實(shí)際操作的機(jī)會(huì)，增加學(xué)生的實(shí)踐操作能力，例如，安排一些對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行分析的作業(yè)，以便于在完成作業(yè)的過(guò)程中提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，類似“典型機(jī)構(gòu)的綜合與分析”一類的內(nèi)容，這樣可以使學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)不僅僅局限于課堂教學(xué)，還可以深入到實(shí)際生活當(dāng)中。除此之外，還可以組織“機(jī)構(gòu)創(chuàng)意設(shè)計(jì)”競(jìng)賽等，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)完成機(jī)械設(shè)計(jì)，在比賽過(guò)程中，不僅可以加深鞏固機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)，還能對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，從而提高學(xué)生的專業(yè)能力。

3? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，文章中分析了我國(guó)目前各高校的機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，可以得知如今機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的成果并不樂(lè)觀，對(duì)于學(xué)生而言理論僅是理論，無(wú)法有效地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)，創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力十分薄弱，在學(xué)校打下的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)無(wú)法滿足工作崗位的需求。這對(duì)于人才培養(yǎng)和人才需求而言都是一種資源浪費(fèi)，只有基于實(shí)際需求與實(shí)際教學(xué)情況，進(jìn)行合理的調(diào)整，幫助學(xué)生進(jìn)行自主創(chuàng)作并實(shí)踐，鍛煉學(xué)生的各方面能力，讓學(xué)生更好地從學(xué)習(xí)過(guò)渡到實(shí)際操作中，為我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，培養(yǎng)能為我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)做出貢獻(xiàn)的優(yōu)秀人才。

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