高職院校機械設計基礎課程的改革與實踐探索

摘 要：隨著國家經濟技術的不斷發(fā)展，社會對高職機械類畢業(yè)生數量和素質要求不斷提高，課程改革勢在必行。文章旨在探討?？茩C械設計基礎課程的教學內容、教學方法、實驗與實踐環(huán)節(jié)等方面的改革，以提高教學質量，培養(yǎng)適應現代工業(yè)企業(yè)生產所需的高素質技能型人才。

關鍵詞：機械設計基礎 課程改革 實踐教學 創(chuàng)新教學

1 緒論

《機械設計基礎》是機械類專業(yè)的一門專業(yè)技術基礎課，具有理論性和實踐性強的特點。該課程綜合運用數學、力學、機械制圖、機械工程材料、公差與配合等知識，解決常用機構和通用零部件的設計問題。然而，當前?？茩C械設計基礎課程的教學存在一些問題，如課程內容多、課時安排少，原理闡述多、實踐教學少等，這些問題嚴重影響了教學質量和學生的實踐能力培養(yǎng)。因此，對?？茩C械設計基礎課程進行改革，是提升教學質量、培養(yǎng)高素質技能型人才的必要舉措。

2 教學現狀分析

?？茩C械設計基礎課程主要討論機械原理、各類零件以及機械設計的常用方法、過程。當前教學中存在以下主要問題。

課程內容多、課時安排少：機械設計基礎課程涉及面廣，內容繁雜，而?？平逃恼n時有限，導致很多內容無法深入講解。傳統(tǒng)的教學模式以課堂教學為主，缺乏實踐機會，導致學生缺乏感性認識。另外，實驗類型多為常規(guī)驗證實驗，缺乏綜合性和設計研究性實驗。

原理闡述多、實踐教學少：課堂教學以理論講解為主，缺乏足夠的實踐環(huán)節(jié)，導致學生難以真正理解并掌握所學知識。機械設計課程內容廣泛，但授課學時有限，導致學生難以全面掌握知識。

課堂教學多、現地操作少：教學方式單一，缺乏現場教學和實驗操作，學生缺乏實踐經驗和動手能力。

教材內容陳舊：現有教材內容更新不及時，缺乏行業(yè)新理論、新技術和新產品的介紹，難以滿足現代工業(yè)發(fā)展的需求，另外教材內容繁雜，學生感到散亂，影響理解和應用，使用的教材內容相對陳舊，甚至包含已被淘汰的設計方法，缺乏針對性，無法更好地銜接實際應用。

3 課程改革措施

針對上述問題，本文提出以下改革措施。

3.1 優(yōu)化更新教材內容

當前大部分版本的機械設計基礎教材存在冗長繁雜的理論推導和重復的知識點，同時缺乏行業(yè)新知識、新技術的介紹。因此，需要對教材內容進行優(yōu)化更新，突出基礎知識的夯實和能力的培養(yǎng)，提高創(chuàng)新能力。章節(jié)編排合理：按照由淺入深、循序漸進的原則編排章節(jié)，便于教師教學和學生掌握。明確教學目標，每章節(jié)設置明確的教學目標、重點和難點，科學設置教學導入案例，引導學生帶著疑問學習。增加行業(yè)新內容，及時刪除過時、落后的工程技術、理論和方法，增加行業(yè)新理論、新技術和新產品的簡要介紹，激發(fā)學生繼續(xù)創(chuàng)新的熱情和動力。做法參考，將課程設計化整為零，貫穿在整個機械設計教學中，促進理論教學和實踐教學的結合。采用網絡技術及三維制圖手段，引入現代化科學技術，同時結合第二課堂及機械設計創(chuàng)新大賽等形式，調動學生的興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

3.2 創(chuàng)新發(fā)展教學形式

機械設計基礎課程理論性強、知識點不系統(tǒng)，需要創(chuàng)新教學形式，豐富教學方式，提高學生的學習興趣和投入度。如豐富課堂教學方式，理論聯系實際：通過具體案例項目創(chuàng)設，將理論知識與實際生產相結合，使生澀的理論變得直觀易懂?，F場教學法，利用典型機械加工設備如牛頭刨床進行現場教學，通過分析設備的組成和工作原理，使學生理解和掌握相關理論。任務驅動法，指導學生完成減速器裝置設計，通過現場觀察、繪制裝配圖、細化設計等步驟，鍛煉學生綜合運用理論知識解決實際問題的能力。校企合作強化教學，現場教學將學生帶到企業(yè)車間現場教學，觀摩和參與生產勞動，強化學習數控機床設備等。建立實訓室，借助企業(yè)人員、技術和設備力量，建立學校專業(yè)機械原理實訓室、拆裝實驗室和實訓工廠，進行實踐操作和演示講解。大力發(fā)展網絡課堂，手機APP課堂：利用信息技術，發(fā)展手機APP課堂，實現優(yōu)秀資源共享，打破時間、空間約束，實現個性化學習。虛擬實驗室，利用建模等技術研發(fā)和建立網上虛擬實驗室，提供隨時隨地實驗操作的平臺，解決學生空間想象力不足的問題。將課程設計化整為零，貫穿在整個機械設計教學中，促進理論教學和實踐教學的結合。采用網絡技術及三維制圖手段，引入現代化科學技術，同時結合第二課堂及機械設計創(chuàng)新大賽等形式，調動學生的興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力?。

3.3 實驗與實踐環(huán)節(jié)的增加

機械設計基礎課程是一門理論與實踐相結合的課程，必須注重實驗和實踐教學，培養(yǎng)學生的思考技能和創(chuàng)新技能。配置實驗室，配置機械零件實驗室，包括帶傳動、鏈傳動、齒輪、軸承、銷、鍵、聯軸器、離合器、平面四桿機構、凸輪結構、槽輪結構、軸系零件的組合、動平衡和減速器等設備。組織參觀實驗，根據教學進度及時組織學生到實驗室參觀，加強對理論知識的掌握，增加學生對所學內容的感性認識。增加動手機會，在實驗室中增加學生的動手機會，安排實驗項目如機構運動簡圖繪制、凸輪輪廓檢測、齒輪范成原理、軸系零件組合和減速器拆裝實驗等。校企合作設計項目，使用UG、Solidworks、Inventor等通用型3D軟件進行減速器的設計，將課程設計任務分成兩部分，一部分在課程教學中進行零件的軟件設計，另一部分在學期末進行兩周的校企合作設計項目或技術革新項目，激發(fā)學生的創(chuàng)新設計理念。

3.4 改進課程考核方式

傳統(tǒng)的閉卷筆試考核方式難以全面評價學生的綜合素質和實踐能力。因此，需要改進考核方式，注重對學生實踐能力和創(chuàng)新能力的考核。多樣化考核方式，采用項目設計、實驗報告、課堂討論、口頭答辯等多種考核方式，全面評價學生的知識掌握情況和實踐能力。校企合作評價，引入企業(yè)評價，將學生在企業(yè)實習期間的表現和成果納入課程考核，增強考核的實用性和針對性。

4 課程改革實踐案例

4.1 鉸鏈四桿機構的教學改革

鉸鏈四桿機構是機械設計基礎課程中的重要內容，具有廣泛的應用。在教學改革中，通過以下方式提高教學效果，理論講解與實例分析相結合：在理論講解的基礎上，進行詳細分析，包括結構、作用、適用范圍、設計參數等。模型演示與多媒體輔助教學，利用模型演示和多媒體教學手段，直觀展示鉸鏈四桿機構的工作原理和運動過程，幫助學生理解和掌握相關知識。實踐操作與項目設計，組織學生進行實踐操作，如繪制機構運動簡圖、進行機構組裝和調試等，同時安排項目設計任務，如設計一種具有特定功能的鉸鏈四桿機構，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

4.2 減速器裝置設計的課程改革

減速器裝置設計是機械設計基礎課程中的重要實踐環(huán)節(jié)，通過以下方式進行改革，現場觀察與繪制裝配圖：使學生了解減速器的整體結構和各零件的功能。細化設計與分析，根據減速器的實際需求和具體工作條件，指導學生進行細化設計，包括選擇材料、計算參數、繪制零件圖等，培養(yǎng)學生的設計能力和分析能力。校企合作設計項目，與企業(yè)合作開展設計項目，如設計一種新型減速器，要求學生綜合運用所學知識進行設計和分析，并在企業(yè)技術人員的指導下進行改進和優(yōu)化，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

4.3 參研項目拓寬視野

將教師的科研實例融入課堂，將課程基礎性和先進性融合。如在講解鑄造縮孔縮松缺陷時將教師科研實物TiAl鑄件（用于航空航天發(fā)動機的葉片）在教室中展示，既分析了基礎理論觀察縮孔縮松缺陷，又了解了先進材料及制造工藝，引發(fā)對科學前沿的濃厚興趣。課堂上教師請同學分享金工實習3D打印作品或激光切割作品，親身經歷使學生易于接收新工藝，隨后教師分享科研中激光燒結3D打印實物，讓同學了解激光加工同時也了解其它的3D打印方法。（圖１）

5 課程改革效果評估

5.1 教學效果對比分析

通過對比改革前后的教學效果，可以看出課程改革取得了顯著成效。

學生成績提高，改革后，學生的平均成績和優(yōu)秀率均有顯著提高，說明課程改革有效提高了教學質量。實踐能力增強，學生在實驗、實踐環(huán)節(jié)中的表現更加出色，能夠獨立完成項目設計和實驗操作，實踐能力得到明顯提升。創(chuàng)新能力培養(yǎng)，通過項目設計、實驗報告等考核方式，發(fā)現學生的創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)，能夠提出新穎的設計方案和解決問題的方法。

5.2 學生反饋與滿意度調查

通過對學生進行反饋和滿意度調查，可以了解課程改革的效果和存在的問題。

學生滿意度高，大部分學生對課程改革表示滿意，認為課程改革提高了他們的學習興趣和實踐能力。存在問題與改進建議，部分學生反映課程難度較大，需要更多的輔導和支持；同時，也有學生建議增加更多的實踐環(huán)節(jié)和項目設計任務，以進一步提高他們的實踐能力和創(chuàng)新能力。

5.3 考核評價反饋

學習通資源中章節(jié)學習次數考查學生參與線上學習的情況，學生根據教師要求及興趣進行課程內容、視頻講解、拓展資源、思政話題等的學習并參與討論。選人、搶答、課堂測試、投票及問卷等豐富的課堂互動，可以廣泛引起學生學習興趣，不僅通過超星學習通系統(tǒng)記錄過程學習分值，亦可進行學情分析，獲得實時反饋，并據此調整下一階段的教學，并有針對性地對落后同學進行單獨輔導。提交的思維導圖作業(yè)通過教師評分及生生互評的形式計入過程考核成績，教師擇優(yōu)選出部分匿名思維導圖作品并以問卷的形式讓學生投票選出三個或五個優(yōu)秀思維導圖，教師對其額外加分?；诔菍W習通平臺“統(tǒng)計”功能，對于線上及線下的各種測試及活動，保證了過程成績核算的完整及公平性。

5.4 達成課程思政目標

案例導入使用參與式課堂活動的方法，將學生帶入親身的經歷體驗中，既使學生主動對社會重大事件進行思考，加深了學生對軸的制造和裝配要求，將它與工程實例有機結合在一起，不露痕跡的將學生帶入遵守規(guī)則、遵守法律的思維模式中，為后面課程思政的開展做好思想準備。使用案例視頻和翻轉法，對《汽車減速器的主軸》進行簡單介紹，快速將學生帶入軸的結構設計中各零部件及相對的定位方式與思政教育中的團結協(xié)作問題。案例視頻有助于提升學生的學習興趣，強化學生對軸的結構設計中的結構尺寸、相關零部件的位置關系更加直觀，強化實踐能力和科研探索的重要性，更好的理解團結協(xié)作對解決負責的工程問題或社會問題中人員的合理分工和協(xié)調工作的重要性。在最后的總結性的講授中，在宏觀背景下將本案例提升到愛國主義、中國立場、時代擔當的高度，進一步使學生樹立起牢固的法治信念和職業(yè)信心，激發(fā)學生努力學習專業(yè)知識的動力，堅守本心，激勵學生在今后的學業(yè)過程中克服學習困難，實現專業(yè)和職業(yè)理想。（圖2）

6 結論與展望

?？茩C械設計基礎課程的改革是提高教學質量、培養(yǎng)高素質技能型人才的重要途徑。通過優(yōu)化更新教材內容、創(chuàng)新發(fā)展教學形式、增加實驗與實踐環(huán)節(jié)以及改進課程考核方式等措施，可以顯著提高教學效果和學生的實踐能力。然而，課程改革是一個持續(xù)的過程，需要不斷探索和實踐。未來，我們將繼續(xù)深化課程改革，加強校企合作，引入更多新技術和新方法，為培養(yǎng)適應現代工業(yè)企業(yè)生產所需的高素質技能型人才做出更大的貢獻。

參考文獻：

[1]丁偉華，岳丹飛.基于OBE理念的機械設計課程思政教學設計與評價[J].教育教學論壇，2022（38）：160-163.

[2]谷艷霞，姚春燕，于迪爾，等.基于OBE理念的“機械設計基礎”課程教學模式構建[J].航海教育研究，2023，40（3）：68-71.

[3]錢韋吉，莫麗.面向創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的一流課程建設與探索：以“機械設計基礎”課程為例[J].黑龍江教育（理論與實踐），2023，77（8）：58-61.

[4]姜峰，郝舉紅，徐姚，等.OBE-CDIO模式下機械設計課程教學改革探索[J].才智，2023（18）：112-115.