“機械設計”課程設計教學改革研究與實踐

李軒

[摘 要] 課程設計是機械設計課程教學的重要組成部分。提高課程設計的教學質量，對培養學生分析和解決工程設計問題的能力起著十分重要的作用。在實際當中“機械設計”課程設計存在諸多不足之處，從而導致教學效果不佳，無法達到預期的人才培養目標。隨著教育改革的深入和持續發展，對機械設計課程進行教學改革與重新設計成為了必然的結果。就如何提高機械設計課程設計的教學質量，從設計課題、實物操作、實施模式和績效評價等方面指出了教學改革的建議和舉措。

[關鍵詞] 機械設計;課程設計;教學改革;研究與實踐

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）10-0063-04 [收稿日期] 2021-06-26

引言

機械設計課程設計是機械專業和近機械類學生的必修課，在教學整個過程中起著非常重要的作用。通過計算機實現配件繪圖是一項基礎服務，為機械設計引入新形式和多樣化的理論。通過構圖軟件設計進行機械設計，能夠對視覺和對各式各樣的學生都會有針對性的教學方法。

一、課程發展的主要歷史轉變

1.對于課程的內容來說，其實人們在很大程度上是圍繞機械設計項目設計的對象來進行探討的，甚至出現了爭吵幾十年來從未停止過的現象，但是依然一直沒有明確的定論。具體而言，在機械設計的課程中選擇設計目標至關重要，其中減速器恰好是機械設計課程設計中最廣泛的設計目標，而且相比于其他的設計目標來說，在現階段減速器被廣泛地應用到機械領域當中，所以在很大程度上值得我們進行探索學習。但是，對于這個設計目標來說，其實也存在一定的缺陷，比如，在內容選擇上如果以減速器為設計對象，那么就會導致內容過于簡單，難度較低，不利于學生進行深層次的學習及更好的成長?；诖?，各高校的機械教研組要針對實際存在的問題，及時采取相應的措施進行改善和調整，尤其是改變以往“統一”的設計局面，促使設計可以朝著多元化的方向發展。比如，教師在實際的教學過程中可以通過網絡化、多元化的思維實踐方法，為學生設置相應的“自助超市”，進而能夠使學生根據自己的興趣愛好做出選擇。

2.對于工具和方法而言，其實從傳統意義的角度去考慮，手工計算以及手工制圖是機械設計課程設計的原始技術，雖然隨著計算機技術的發展，在一定程度上暴露其本來的局限性，但是對傳統的工具和方法來說，它們依然在高校的機械設計過程中發揮著重要的作用，因此不應該被忽略。因為，近些年隨著計算機的普及和應用，學生完全可以將自身豐富的想象力付諸實踐，通過網絡新形式、通過多元化的模式等將內容更加生活化和新潮化，利用二維、三維技術進行整體設計，而且設計軟件進行配件計算已經成為前衛流行的方法。綜上所述，雖然這種將機械設計融入計算機技術中的設計方式，在很大程度上有利于學生提高設計效率以及豐富自身的想象力，但是如果從長遠的角度去考慮，該方式依然存著一定的弊端。比如，隨著這一技術在高校的全面推廣，無論是教師還是學生開始逐漸傾向于計算機設計，而忽視了傳統工具和方法的重要性，導致不斷的遭受人們的懷疑，甚至有人指出機械課程設計應該全部采取手工技術，只有在這樣才能最大限度地促使學生認識和了解到機械設計的本質。與此同時，還要引導學生認識如何極致達到原有技術與現代技術的融合，而不是只偏向于其中的一個方面，這才是人們應該注重的內容。

二、課程的特殊教學流程

從機械設計課程設計的具體流程來看，課程主要涵蓋特殊簡單機械的設計過程，具體如下：（1）輸電方案分析與制定;（2）電機的選擇、傳動裝置的運動及動態參數的計算;（3）傳動部件的設計（齒輪或蝸桿傳動、皮帶傳動等）;（4）軸的設計;（5）軸承及其裝配的選擇和檢查;（6）關鍵連接和聯軸節的選擇和檢查;（7）箱體、潤滑及附件設計：裝配草圖繪制;（8）裝配圖和零件圖的設計和繪制;（9）編寫設計規范。在以上過程中，相關學科的流程按照設計方向進行整合和銜接。

作為一種與機械規劃或機械設計基本課程直接有關的實踐設計型流程，教師應遵循設計作為課程實施的主線，帶領學生認識和熟悉機械設計的步驟、配件的結構、加工手藝以及裝配等方面，只有這樣才能一方面促使學生可以深層次的理解設計在機械設計課程中的重要性，另一方面也能促使學生提高自身的機械設計能力?；诖耍處熢趯嶋H的教學過程中，應該結合學生們自身的水平和興趣去針對性的開設機械設計實踐教學課程，培養學生們在設計方面的興趣以及可以自主進行設計的能力，進而確定學生的主體地位，相反教師在整個過程中只針對課程進行專業性的指導，以至于這樣將會為學生創造更多的發展空間，進而對他們的未來會產生積極的影響。但是，對于這種教學方式來說，其實依然沒有得到全面的推廣，而是僅僅被應用在某些高校之中。比如，在很多的機械培訓院校當中，由于各種因素的影響導致他們在思維培訓方面存在很大的缺陷。尤其是對于這些學校來說，本身師資力量就相對薄弱，而且思想認識能力和水平也達不到相應的高度，這在很大程度上根本無法兼顧起學校教育主導支柱的重擔，進而直接影響著教學實踐的效果。如果從長遠的角度去考慮，對學生的發展以及成長是非常不利的，因此需要這些學校及時做出調整，從本質上解決存在的問題。綜上所述，無論是高校的教師，還是一些培訓學校的教師，都必須具備正確的教學理念，只有這樣才能更好地引導學生對機械設計的各個流程進行嚴格的把控，否則很容易使一系列的教學項目變得低效或無效，進而影響學生學習的進程[1]。

三、課程的教學轉變研討與實踐

隨著我國社會經濟的快速發展，我國的教育開始發生質的改變，逐漸從傳統的教育過渡到優質的教育，并且逐步地走向大眾化，趨勢明顯?；诖?，機械方面的教育也在這個過程中得到了充足的發展，而且逐漸在高校的教育中占據著主要的地位，擔負起了向國家輸送有用人才的重要任務，由此可見，在未來對于機械方面的教育來說，無論對高校還是對社會將會在其中扮演著越來越重要的位置。因此，在這樣的背景下，改進機械課程的教學實踐教學系統的舉措受到了各行各業的廣泛重視，具體實施舉措如下。

（一）傳統形式專題與工程機械形式專題相結合，課程設計與創新競賽

1.在我國的各高校當中，對于大多數機械系的學生來說，減速器仍然是他們設計課程中首選的設計對象。而且，減速器作為一種設計目標有著許多年的演變過程，當然這其中一定有很多因素存在，比如參考文獻多、過程易于控制以及基本滿足結構綜合設計的要求等，這些都是其主要的因素，同時也是其主要的特點。因此，對于各高校廣大的學生來說，如果能夠準確無誤地完成這一目標，在一定程度上就可以達到基層的設計訓練要求，進而為之后的設計學習奠定堅實的基礎。

2.教師在實際的教學過程中應該針對學生的學習狀況，為他們精心準備一些工程機械或是其他典型機械，當然要求應該簡單，需要在學生理解認知的范圍之內，而且選題也不要求太過于深，但是要求必須要保證實用，否則只能停留在理論階段，對之后的實踐不會產生任何積極的影響。除此之外，在滿足上述要求之后還要明確學習的目標，讓學生有清晰的研究方向，不過需要注意的是教師在這個過程中不需要為學生準備過多的相關資料，而是應該注重培養學生獨自查閱手工資料的能力，為他們將來的發展奠定基礎。比如，對于一些學生來說，我們可以以典型的液壓元件為設計對象，如外嚙合齒輪泵的設計。這種設計類似于減速機的設計，但是應用的領域大不相同，存在著較大的差異[2]。

3.對于很多的機械培訓院校來說，由于各種因素的影響，使得他們過分地強調了文化知識教學的重要性，甚至在實際的教學中完全以理論課程為主，這其實在很大程度上已經嚴重忽視了實踐指導的作用，對學生的成長以及發展將會是非常不利的。雖然文化知識是學生學習的基礎，但是如果不能及時將所學知識付諸實踐，那么長時間下去就會導致知識間斷性的缺失。由此可見，必須要重視學生的綜合素質和實踐能力的提高，做到理論與實踐并重，只有這樣才能為學生創造更多的發展空間。而且，隨著實踐內容逐步由易到難過渡，機械課程理論知識點也開始變得越來越復雜，這無疑增加了學生學習的壓力，需要學生在這個過程中付出更多的努力。對于機械專業的學生來說，如果想要取得更好的成績，提升自我的水平，第一，必須要系統、準確地學習和掌握機械圖紙的理論知識，理解并剖析其中的重難點，進而將其掌握;第二，在理論知識達到要求之后，開始逐步地進行相應的實踐，一方面可以鞏固所學的知識，另一方面也可以提高機械與實物的實踐能力，進而可以最大限度地促進學生發展。基于此，學校必須要加強人才培養，然后根據學校的實際情況制定科學有效的人才培養計劃，加強機械專業的綜合素質培訓，積極為機械學生提供和搭建學習培訓機會的平臺。而且在必要的時候，學校還應該選擇合適的鼓勵方式，鼓勵學生不斷地進行學習和突破，為自己創造更多的發展空間。而對于學生本身來說，可以在學習的過程中通過自身的努力得到學校的鼓勵，進而達到個人的需求，最終實現共同的目標[3]。

（二）手工制圖與計算機繪圖相融合，二維平面圖與三維立體圖相結合

手工制圖與計算機繪圖相融合。從以上機械設計課程設計的成長過程可以明顯地看出，在手工制圖與計算機繪圖之間仍然存在著一定的爭議，所以在這個過程中我們不能盲目選擇，而是應該理性地看待兩種制圖方式的優缺點。一方面，越來越多的科研產品開始引領時代潮流，并且影響著人們生活、工作以及學習的方方面面。比如，通過構建虛擬仿真平臺和電腦制圖軟件設計，如AutoCAD、CAXA、Solidworks、UG等制圖軟件為教師和學生承擔機械學科領域的縱向和橫向課題提供了有力的保障，不僅可以大幅度的提高制圖的效率，還可以將學生豐富的想象力付諸實踐。因此，對于機械專業的學生來說，必須要掌握電腦制圖技術，這是能夠順利進行機械設計課程的關鍵所在，否則將會對學生的學生產生嚴重的影響。另一方面，對于手工制圖來說，其依然有自身的優勢所在，而且對于培養學生的基本技能和工程素質非常重要，所以機械專業的學生應該具備手工制圖的能力。除此之外，手工制圖對工程圖的全面鞏固和溫習也有很大的作用，不僅可以加強學生對制圖規則和機械實物的印象，還可以防止相互重復的情況發生[4]。

（三）實驗與三維實體造型相結合

1.將平面圖和立體圖的實物教學設計的立意，通過新課堂運用實物直接呈現出來給每個學生，使他們建立起了探究的意識，不再完全依靠教師，選擇自己感興趣的機械項目。作為機械設計專業，學生務必了解它。但僅僅訓練學生的實物觀念是遠遠不夠的。機械課程教學課堂上，每個學生的學習起跑線和標準水平都不一樣，所以他們對實物的疑惑也不一樣。通過實物實踐新資源進行教學，可以利用不同角度的不同知識，真正實現分層教學，根據自己的實際情況協助學生進行學習。將二維和三維應用到教學中，通過學生的想象，構思出配件的大概輪廓，然后利用電腦進行制圖。因此，機械類院校應注重機械教學產品的研發，充分展現教育的特色。讓學生能夠通過軟件直接觀察整個配件的各個結構和零件之間的相連關系，方便學生從實物的概念構思機械產品。

2.機械課程考核與成績質量和答辯相融合。對于問答辯論來說，通過機械制圖的主題以輪流提問的形式擺在學生面前，然后學生通過自己所學的知識組織語言進行回答。在這個過程中問答的形式并不確定，教師可以根據實際的情況做出選擇，可以是口頭問答的形式，也可以是書面問答的形式。當然學生還可以采取輪流回答的方式進行，而且在實際過程中比較推薦該方式。因為這種方式在很大程度上可以促使學生將之前所學的機械課程的相關理論知識進行鞏固，還可以全方位的觀察以及掌握學生的學習狀況，發現不同學生之間所存在的疑問，以便在后續的教學中有針對性地進行教學[5]。

由于機械課程教師在教學方法和教學能力上的差異，通過電腦模型制圖等新模式引入的新課程所達到的震撼力是不同的。網絡資源豐富，形式多元化，對各式各樣的學生都會有針對性的教學方法，面對的不再是無止境的數字和課本教學。學校在培養學生機械方面實踐能力的同時，更要豐富同學課余生活和精神生活，是完善和提高自己的重要渠道。在嚴格把控流程的同時，對成績考核系統進行了轉變，考核體系改成：設計流程中的功能和平時表現占15%，設計手冊占15%，配件圖和組裝圖占50%，辯論能力占20%。制圖完整性分為素描和CAD繪圖，素描繪圖部分占60%，CAD繪圖占40%。通過實物運用或者答辯等新形式可以節省機械課程教學時間，快速吸引學生的眼球，使機械教學內容多樣化。從視覺和生動的內容中輕松帶領學生進入狀態，學生通過新形式進行繪圖學習，主動并認真思考問題，從而達到教育的目的。深入融合多種機械制圖教學方法。

3.加強各個課程的合作，實現相關內容的合理交集，使機械課程的設計與前提課程息息相關。教師必須深入挖掘機械課程的設計內容，結合自己的教學實踐經驗，區分哪些知識點是大多數學生難以掌握的，哪些知識點可以透徹理解。（1）在機械設計課程的設計中，將主要的減速器配件作為設計主導，對整體設計給予了一定的重視，節省了機械課程設計的計算運行周期（節省1/3～1/4）。（2）完善制圖課程的理論知識。在繪圖過程中，零件檢測實驗主要由一級減速器等與課程設計密切相關的實物進行，使學生在課程設計過程中對設計對象不陌生。

結語

近些年來，隨著我國經濟發展持續騰飛，我國的科技力量也逐漸變得越來越強大，而且不斷地被應用到生活中的各個方面，進而從本質上改善了我們的生活狀態?；诖?，本文主要分析了“機械設計”課程背景下教學技術應用，深入研究了機械教學改革技術和創新能力的培養，提出了“機械設計”課程教學變革的構建對策，對設計課題的篩選、學生實物觀念的設立以及學生分數評價與課程的銜接進行了摸索和研討，取得了良好的教學效果。

參考文獻

[1]范雪兵.“機械設計課程設計”多理念融合教學改革實踐探討[J].中國電力教育，2012，5（26）：69-70.

[2]閆軍，周志霞.機械設計課程設計的改革研究與實踐探索[J].內蒙古教育（職教版），2012，22（8）：55.

[3]倪樹楠，蘇猛.機械設計課程設計教學改革實踐探討[J].現代商貿工業，2011，8（18）：193-194.

[4]陳志強.新工科背景與能力培養下機械設計課程設計教學的改革研究[J].輕紡工業與技術，2020，22（4）：151-152.

[5]王利霞，馮占榮，劉文光.機械設計課程設計教學模式探討[J].教育現代化，2019，6（33）：91-92.

Research and Practice on Teaching Reform of “Mechanical Design” Course

LI Xuan

（School of Mechanical and Electrical Engineering， Soochow University， Suzhou，

Jiangsu 215137， China）

Abstract： Curriculum design is an important part of Mechanical Design teaching. Improving the teaching quality of curriculum design plays a very important role in cultivating students ability to analyze and solve engineering design problems. In practice， there are many deficiencies in the course of Mechanical Design， which leads to poor teaching effect， which is unable to achieve the goal of the expected talent training. With the deepening and sustainable development of educational reform， the teaching reform and redesign of Mechanical Design has become inevitable. On how to improve the teaching quality of Mechanical Design， this paper puts forward the suggestions and measures of teaching reform from the aspects of design topic， physical operation， implementation mode and performance evaluation.

Key words： Mechanical Design; course design; teaching reform; research and practice