機(jī)械設(shè)計(jì)項(xiàng)目化教學(xué)的點(diǎn)滴思考\t

摘" 要" 分析目前機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的問題，提出以項(xiàng)目化教學(xué)代替減速機(jī)設(shè)計(jì)的解題思路。歸納項(xiàng)目化教學(xué)方案順利實(shí)施的四點(diǎn)注意事項(xiàng)，即選題要求、團(tuán)隊(duì)組建、項(xiàng)目監(jiān)管和項(xiàng)目評(píng)價(jià)，以期為高校今后開展項(xiàng)目化教學(xué)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞" 機(jī)械設(shè)計(jì)；課程設(shè)計(jì)；項(xiàng)目化教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）09-00-03

0" 引言

機(jī)械設(shè)計(jì)課程是高等工科院校機(jī)械類及近機(jī)類專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力，在整個(gè)大學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中占據(jù)極其重要的地位。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)的重要組成部分，目的在于通過(guò)學(xué)生參加課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練，逐步掌握機(jī)械產(chǎn)品或機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程和方法，通過(guò)綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課及相應(yīng)的技能進(jìn)行傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)和總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，完成滿足使用條件的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

目前，全國(guó)眾多高校選用減速機(jī)作為廣大學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目，究其原因，歸納起來(lái)有以下兩點(diǎn)。

1）減速機(jī)的設(shè)計(jì)涉及機(jī)械設(shè)計(jì)課程的絕大多數(shù)理論知識(shí)和設(shè)計(jì)方法，比較符合教學(xué)大綱中的課程設(shè)計(jì)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的要求。

2）有關(guān)減速機(jī)的參考資料眾多，包括多種不同的設(shè)計(jì)手冊(cè)和課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[1-3]，設(shè)計(jì)與計(jì)算思路成熟，學(xué)生只要依照模板的流程完成各項(xiàng)任務(wù)，一般不會(huì)出現(xiàn)完不成課程設(shè)計(jì)任務(wù)的情況。

同時(shí)也必須注意到，選用減速機(jī)作為課程設(shè)計(jì)的對(duì)象，盡管同組學(xué)生之間存在某些參數(shù)不同，但是總體結(jié)構(gòu)還是非常類似的，導(dǎo)致學(xué)生之間存在互相抄襲的現(xiàn)象；網(wǎng)上現(xiàn)成資料眾多可能出現(xiàn)個(gè)別學(xué)生直接花錢找別人代做課程設(shè)計(jì)的情況，實(shí)際訓(xùn)練效果大打折扣，弊端明顯。

另外，在設(shè)計(jì)減速機(jī)時(shí)，學(xué)生的主要設(shè)計(jì)任務(wù)是完成關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算、總裝圖和零件圖的繪制以及說(shuō)明書的編寫，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中通常需要經(jīng)歷的方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、技術(shù)文件的編制以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析等步驟[4]則幾乎忽略，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生日后獨(dú)立從事產(chǎn)品開發(fā)的能力不利。

為了解決上述問題，國(guó)內(nèi)許多高校做了大量有益的探索，提出眾多頗具建設(shè)性的解決方案[5-6]。眾多觀點(diǎn)認(rèn)為，機(jī)械類或者近機(jī)類專業(yè)的學(xué)生在校期間在教師的指導(dǎo)下完整經(jīng)歷一個(gè)機(jī)械項(xiàng)目的開發(fā)過(guò)程，以此代替減速機(jī)的課程設(shè)計(jì)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力、加深學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)的理解大有好處。

1" 項(xiàng)目實(shí)施中的注意事項(xiàng)

上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院自2022年秋季學(xué)期開始啟動(dòng)了機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目試點(diǎn)，該項(xiàng)目主要由機(jī)械系統(tǒng)和電控系統(tǒng)兩大部分組成。學(xué)院選擇機(jī)電2011班作為項(xiàng)目試點(diǎn)班，在該班學(xué)生學(xué)完機(jī)械工程材料、機(jī)械原理、材料力學(xué)、互換性與測(cè)量技術(shù)等先修課程后，在開始機(jī)械設(shè)計(jì)課程時(shí)同步開啟該教學(xué)項(xiàng)目。筆者把該項(xiàng)目的機(jī)械系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì)結(jié)果代替減速機(jī)的設(shè)計(jì)，以此作為機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容。從目前項(xiàng)目的執(zhí)行情況來(lái)看，基本達(dá)到預(yù)期目的。總結(jié)目前的項(xiàng)目化教學(xué)工作得出，要使項(xiàng)目化教學(xué)工作能夠順利推進(jìn)并取得理想的成果，應(yīng)從課題的選擇、團(tuán)隊(duì)的組建、項(xiàng)目的監(jiān)管，以及項(xiàng)目成果的評(píng)價(jià)四個(gè)方面嚴(yán)格把關(guān)。

1.1" 課題的選擇

1.1.1" 符合教學(xué)大綱中的知識(shí)點(diǎn)要求

機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容一般包括齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)、鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)、蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、滑動(dòng)軸承與滾動(dòng)軸承的選用、聯(lián)軸器和離合器的選用、聯(lián)接件及其設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容[4]。考慮到工作量和難易程度等諸多關(guān)鍵因素，項(xiàng)目化教學(xué)課題一般難以包括上述全部的知識(shí)點(diǎn)，但要盡可能多地涉及機(jī)械設(shè)計(jì)課程中主要零部件的設(shè)計(jì)或者選型，這樣有助于學(xué)生在關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)或者選用上得到充分的鍛煉；同時(shí)課題也要涉及一些先修課程的知識(shí)內(nèi)容，比如機(jī)械制圖、材料力學(xué)、機(jī)械原理等。另外，要考慮機(jī)械制造工藝、機(jī)械加工材料以及公差配合方面的內(nèi)容，以便學(xué)生設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能夠順利進(jìn)入加工生產(chǎn)。

1.1.2" 符合當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

2015年5月國(guó)務(wù)院發(fā)布了《中國(guó)制造2025》計(jì)劃，計(jì)劃指出“制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，是科技創(chuàng)新的主戰(zhàn)場(chǎng)，是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基”[7]。作為制造業(yè)主體的企業(yè)與市場(chǎng)緊密相連，市場(chǎng)需求反映科技發(fā)展趨勢(shì)，而企業(yè)在把握科技發(fā)展趨勢(shì)上有獨(dú)到優(yōu)勢(shì)，因此，項(xiàng)目化教學(xué)的課題可以通過(guò)與企業(yè)的緊密合作來(lái)獲得。選題可以將產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的最新發(fā)展、行業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的最新要求引入項(xiàng)目化教學(xué)，積極探索創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)題目。

1.1.3" 難易適中、工作量適當(dāng)

指導(dǎo)教師要對(duì)項(xiàng)目化教學(xué)中所選擇的題目從難易程度方面和工作量方面嚴(yán)格把關(guān)。選題不能太過(guò)容易，否則無(wú)法起到考查學(xué)生真實(shí)學(xué)習(xí)效果的作用；同時(shí)，選題不宜過(guò)于艱深，否則會(huì)打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生失去學(xué)習(xí)研究的興趣。選題要在學(xué)生的認(rèn)知范圍內(nèi)，保證項(xiàng)目化教學(xué)能夠順利進(jìn)行。另外，課題的工作量也是要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，所選題目要涉及機(jī)械設(shè)計(jì)課程中的主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算或者選型，但也要把內(nèi)容控制在一個(gè)學(xué)期內(nèi)能夠完成為宜，以免影響學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。

1.1.4" 支撐條件有保障

項(xiàng)目的選擇要考慮學(xué)校的軟件與硬件支撐條件。軟件主要包括各種計(jì)算軟件、繪圖軟件以及仿真軟件等。為了體現(xiàn)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的尊重，強(qiáng)烈建議使用正版軟件。硬件主要包括各種測(cè)試測(cè)量?jī)x器設(shè)備以及各種加工設(shè)備，主要考慮各種設(shè)備的測(cè)量或者加工精度。

1.2" 團(tuán)隊(duì)的組建

1.2.1" 導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的組建

項(xiàng)目化教學(xué)方案的順利實(shí)施離不開高素質(zhì)教師隊(duì)伍的支撐。目前，高校的青年教師普遍具有博士學(xué)位，經(jīng)過(guò)博士階段的嚴(yán)格項(xiàng)目訓(xùn)練，他們的理論知識(shí)比較扎實(shí)、理論水平普遍較高，但工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可能稍顯薄弱，在項(xiàng)目化教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施過(guò)程中，他們?cè)诓牧线x擇、結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計(jì)方面可能存在某些不足。為了解決上述問題，建議為每個(gè)項(xiàng)目組外聘一名經(jīng)驗(yàn)豐富的企業(yè)導(dǎo)師，對(duì)一些涉及具體加工工藝的問題嚴(yán)格把關(guān)，以彌補(bǔ)學(xué)校教師經(jīng)驗(yàn)的不足。高校也可以把一些政治素質(zhì)好、理論水平高的青年教師選派到企業(yè)做合作研究或者實(shí)習(xí)一段時(shí)間，把這些教師培養(yǎng)成“雙師型”人才，為后續(xù)更好地開展項(xiàng)目化教學(xué)活動(dòng)打好基礎(chǔ)。

1.2.2" 學(xué)生團(tuán)隊(duì)的組建

現(xiàn)今高校的教師普遍承擔(dān)了繁重的教學(xué)與科研工作，導(dǎo)致教師與項(xiàng)目組成員的交流時(shí)間變得有限。為了保證指導(dǎo)教師與團(tuán)隊(duì)成員之間能有充分的交流，同時(shí)也為了能夠達(dá)到比較好的試點(diǎn)效果，每位指導(dǎo)教師的出題數(shù)最好不超過(guò)兩個(gè)。學(xué)生與教師交流前要精心準(zhǔn)備問題，做到言簡(jiǎn)意賅、切中要點(diǎn)。教師的指導(dǎo)意見要做到具體且明確，切忌天馬行空，讓學(xué)生無(wú)所適從。指導(dǎo)教師要預(yù)先上報(bào)題目的項(xiàng)目目標(biāo)、技術(shù)要求、任務(wù)要求以及自己的研究領(lǐng)域和方向。師生之間通過(guò)雙向選擇確定。

學(xué)生以團(tuán)組的形式完成一個(gè)項(xiàng)目，一般每五到六人為一組，組團(tuán)以自愿與興趣為首要考慮因素，每組選出一名學(xué)生作為組長(zhǎng)，其他學(xué)生在組長(zhǎng)的協(xié)調(diào)下開展工作。每位組員要充分發(fā)揮專業(yè)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。團(tuán)隊(duì)成員要各有所長(zhǎng)，如擅長(zhǎng)制圖、分析計(jì)算、建模仿真等，每位學(xué)生除了在自己擅長(zhǎng)的方面多多出力之外，其他方面也要精準(zhǔn)掌握。

1.3" 項(xiàng)目的監(jiān)管

為了使項(xiàng)目化教學(xué)工作得以順利實(shí)施，需要對(duì)整個(gè)項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程嚴(yán)格管理，做到有問題及時(shí)解決。筆者把整個(gè)項(xiàng)目的執(zhí)行過(guò)程分成開題檢查、中期檢查和最終檢查三步，由不同組的指導(dǎo)教師（一般三到四人）組成答辯組負(fù)責(zé)檢查工作。為了確保公正性，答辯教師不參與自己學(xué)生的答辯工作。開題檢查主要檢查學(xué)生的資料調(diào)研情況和方案設(shè)計(jì)情況。答辯教師要對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)方案從工作原理、難易程度、工作量以及學(xué)校的現(xiàn)有支撐條件等諸多方面嚴(yán)格把關(guān)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)反饋給學(xué)生及其指導(dǎo)教師，由指導(dǎo)教師與學(xué)生一道研究修改方案。中期檢查主要檢查學(xué)生的技術(shù)設(shè)計(jì)和工作進(jìn)度情況，在這一階段，學(xué)生要完成關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算、關(guān)鍵零部件的選型或者設(shè)計(jì)、系統(tǒng)3D模型的建立以及總裝配圖的繪制工作。最終檢查主要檢查學(xué)生的裝配圖、零件圖以及技術(shù)文件的編制等。因?yàn)槭墙M團(tuán)完成一個(gè)項(xiàng)目，為了防止學(xué)生出現(xiàn)“吃大鍋飯”的情況，每個(gè)環(huán)節(jié)每位學(xué)生均需匯報(bào)自己的工作進(jìn)展。

1.4" 項(xiàng)目的評(píng)價(jià)

學(xué)生最終成績(jī)的評(píng)定，采用過(guò)程考核加終期考核的方式，即既考慮學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)，也考核學(xué)生最終的項(xiàng)目成果。最終成績(jī)的組成見表1。其中，過(guò)程考核是基于學(xué)生與指導(dǎo)教師的交流中所表現(xiàn)出來(lái)的解決實(shí)際問題的能力以及創(chuàng)新性想法以及每次檢查時(shí)學(xué)生的答辯表現(xiàn)；另外，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神也是需要考慮的內(nèi)容，只有學(xué)生之間互相協(xié)作好，項(xiàng)目才能順利推進(jìn)，良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神也是學(xué)生將來(lái)走出學(xué)校后順利走向工作崗位的重要條件。過(guò)程性考核的加入增強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的緊迫感，促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)一些項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中涉及的新知識(shí)或者主動(dòng)復(fù)習(xí)一些前期已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)，避免出現(xiàn)學(xué)習(xí)上的等、靠、要現(xiàn)象。

過(guò)程性考核較好地反映了學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力以及對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際掌握情況，提高了學(xué)生對(duì)創(chuàng)新思維能力的重視程度，為日后獨(dú)立從事產(chǎn)品開發(fā)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

終期考核要考查以團(tuán)組為單位提交的設(shè)計(jì)報(bào)告和設(shè)計(jì)圖紙（包括裝配圖與零件圖），重點(diǎn)檢查設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容的完整性、正確性與合理性，檢查設(shè)計(jì)圖的正確性、合理性以及機(jī)械加工制造工藝性；另外，每個(gè)學(xué)生都要回答答辯組教師提出的問題，從學(xué)生的答辯情況判斷學(xué)生在項(xiàng)目教學(xué)中的參與程度和學(xué)習(xí)效果。要通盤考慮項(xiàng)目的難易程度、工作量大小、報(bào)告與圖紙的準(zhǔn)確性等多個(gè)方面，力求給每一位學(xué)生一個(gè)相對(duì)公平合理的成績(jī)。

另外，鼓勵(lì)項(xiàng)目組成員撰寫一些有意義的研究論文、研究專利或者參加一些校外的比賽項(xiàng)目，這些成果都會(huì)在學(xué)生的最終成績(jī)中有所體現(xiàn)。

2" 結(jié)束語(yǔ)

本次項(xiàng)目化教學(xué)活動(dòng)從2022年秋季學(xué)期開始，已經(jīng)持續(xù)了一個(gè)學(xué)期。由于是學(xué)校首次開展項(xiàng)目化教學(xué)工作，為了穩(wěn)妥起見，筆者選擇機(jī)電2011班作為試點(diǎn)，在借鑒兄弟院校好經(jīng)驗(yàn)好做法的基礎(chǔ)上結(jié)合學(xué)校實(shí)際，逐步積累經(jīng)驗(yàn)形成自己的培養(yǎng)方案。該班的41名學(xué)生組合成8組完成8項(xiàng)課題（每組一項(xiàng)），每組由1名校內(nèi)教師和1名企業(yè)導(dǎo)師聯(lián)合指導(dǎo)。總結(jié)一個(gè)學(xué)期以來(lái)的項(xiàng)目化教學(xué)工作，學(xué)生取得的成績(jī)?yōu)椋浩綍r(shí)表現(xiàn)78.72分、問題分析75.12分、設(shè)計(jì)開發(fā)74.02分、設(shè)計(jì)方案76.25分、圖紙與說(shuō)明書74.34分、答辯表現(xiàn)77.53分，總體平均成績(jī)?yōu)?5.91分。

上述各項(xiàng)成績(jī)（均值）均在中等以上水平，但并非優(yōu)秀，說(shuō)明學(xué)生的各項(xiàng)成績(jī)?nèi)杂休^大的提升空間。在后續(xù)的項(xiàng)目化教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維的引導(dǎo)，努力培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。另外，學(xué)生的作圖能力與計(jì)算能力也是需要重點(diǎn)加強(qiáng)的內(nèi)容。

通過(guò)此次項(xiàng)目化教學(xué)工作，學(xué)生完整經(jīng)歷了機(jī)械設(shè)備開發(fā)的整個(gè)過(guò)程，對(duì)書本上的理論知識(shí)有了更為深入的了解，鍛煉了學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料的能力、自學(xué)能力和自主創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，有利于更好地實(shí)現(xiàn)“應(yīng)用型本科院校”的人才培養(yǎng)目標(biāo)。本文的研究成果對(duì)新工科建設(shè)背景下的高級(jí)應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供了理論參考。

3" 參考文獻(xiàn)

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*項(xiàng)目來(lái)源：本文系上海電機(jī)學(xué)院二級(jí)項(xiàng)目“機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)”（A1-5101-22-003-08-162）的階段性成果。

作者簡(jiǎn)介：唐國(guó)明、印松，講師。