獨立學院機械設計教學方法探討

彭 偉 顧曉勤

電子科技大學中山學院，廣東 中山 528402

1 課程特點

機械設計是高等院校機械類專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，它綜合運用了高等數學、機械原理、工程力學、機械制圖、公差與測量技術、金屬材料等多門課程的基本知識，去完成機械常用機構和零部件的設計[1]。這門課程的理論性、綜合性、實踐性都比較強，是機械類專業(yè)必修的專業(yè)基礎課。

機械設計這門課程的實踐性也較強，內容豐富，概括了機械領域基本零部件的設計內容。此外，該課程公式繁多，計算過程復雜，與工程力學、機械原理等其他相關課程聯系緊密，是機械類專業(yè)基礎課教育中一門重要的綜合性的課程。機械設計對后續(xù)專業(yè)課程和實踐教育起著承上啟下的作用，為畢業(yè)設計打下堅實基礎。因此，在學習中要注意理論聯系實際，加強實踐環(huán)節(jié)的訓練，培養(yǎng)工程意識，掌握工程設計的理念和方法；要求在學習過程中，對于典型的常用零件注意掌握設計原則、計算方法和工程圖表示，以形成適應于現代機械工業(yè)人才需求模式的知識結構和能力。

獨立學院對機械專業(yè)學生的培養(yǎng)模式重點在于培養(yǎng)出知識結構合理、專業(yè)基礎扎實，能夠掌握現代機械設計制造技術的工程技術應用型人才。所以，對獨立學院學生開展這門課程的教學方法與研究型院校應有所不同，必須針對課程和獨立學院學生的特點適當調整，找出新方法、新思路來滿足教學需要。

2 教學現狀

從近幾年的教學和實踐過程來看，我院在機械設計這門課程的“教”與“學”的過程中普遍存在一些問題，總結起來有：

2.1 教材的選取基本參照母體高校

這個問題在獨立學院中比較普遍，也存在爭議。一是認為獨立學院的學生底子差，按照一本院校的教學方法和教材上課對學生來講存在很大的難度，不利于對知識的掌握和理解；另外一種想法是，應該選一本好的教材，教師在理解的基礎上結合工程實際靈活應用、因材施教，這樣才有利于學生對機械設計這門課程的全面了解，對將來的后續(xù)學習也打下堅實基礎。前一種想法在獨立學院中比較普遍，我院在前幾年的教學過程中也遇到這類問題，學生普遍反映該課程知識面比較深奧，公式繁多，很難理解，基本上在學習到第三章機械零件的強度后，就有一部分同學開始知難而退了。這是機械設計這門課程目前面臨的一個最大的問題。

2.2 課程的安排和教師教學方面

機械設計課程的開設基本是在學生學習完高等數學、機械原理、工程力學、機械制圖、公差與測量技術等前期基礎課程后在大三上學期開設的，所以老師在授課的時候幾乎是按照教學大綱的進度將內容講授一遍，完全忽略了學生對難點知識的消化和掌握。而這門課程的特點是：后面很多章節(jié)的內容只是針對了不同的研究設計對象（比如連接件、傳動件等），但是研究的主要內容還是集中在疲勞強度、接觸強度以及基于強度展開的其他參數計算設計上面。所以，忽略了這個問題將直接導致學生越學越感覺枯燥，面對大量的公式和計算完全喪失學習興趣。

2.3 實踐和設計上敷衍了事

大部分學生由于在理論學習階段對很多知識沒有掌握清楚，所以在實踐設計過程中就完全不明白了。具體體現在：設計中整體結構選擇不合理、零件選擇不合理、計算錯誤多、不會查閱手冊選擇合適的參數值、驗證錯誤等等，這樣就導致了一部分學生在這個環(huán)節(jié)大量抄襲。有的學生設計說明書出現大量錯誤，最后導致零件在結構上無法裝配或是零件結構尺寸明顯錯誤現象出現，盡管這樣，他們還是不能找出錯誤所在。

從以上反映出來的一些情況看，機械設計這門課程的教學過程還有大量的工作需要完善，這種完善體現在教師的“教”和學生的“學”兩個方面。對此，我們在教學的方法、手段、內容選擇與時間安排上做了積極探索，這里，僅就“教”這個方面提出一些改進方法，以供探討。

3 機械設計教學方法探討

3.1 選一本好的教材，科學選擇教學內容

關于教材的討論前面已經敘述過，作為獨立學院，我們還是偏向選擇一本好的教材，對此，我們選擇了與總校一樣的普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材——濮良貴主編第八版機械設計[2]。該教材針對獨立學院的學生的確顯得深奧，針對這種情況，我們結合幾年的教學實踐，對該教材的內容做了取舍，比如：整個第七章，以及變位齒輪、圓弧齒圓柱齒輪等一些內容不做介紹；對該教材的某些重點內容做出調整，比如：第二篇連接，第三篇機械傳動，第四篇軸系等，里面的各種零件都涉及疲勞強度、接觸強度等的計算。那么我們將該部分內容的重點放在了第一篇總論的第三章機械零件的強度里面做了重點介紹。在后面幾篇內容的學習中，我們會將不同零件的強度公式、計算等拿來跟第三章零件的強度反復比較，講清楚它們的聯系與不同，讓同學們將這部分重點內容連貫起來。這樣一來，做到了對知識的系統(tǒng)掌握，同時又能了解不同零件各自的設計特點。

3.2 合理安排教學與實踐的時間，做好一次課程設計

大部分獨立學院目前都安排有64課時的理論教學時間，我院也參考總校給這門課程安排了64課時的理論教學。此外，我們還安排了24課時的課程設計時間。由于我們對教材的一些內容做出了調整，突出了一些重要知識點，相應的弱化了一些知識點，這樣一來，64課時的理論教學時間基本上能滿足我們的教學和學生對理論知識的學習、掌握。機械設計課程設計是對同學們在學習完機械設計這門課程知識的一個總的檢驗，其重要性不言而喻，但是，往往就是這個過程做得不好，主要體現在兩個方面：一是安排的24課時是遠遠不夠的；二是設計過程中同學們普遍存在抄襲現象。造成這兩個問題的主要原因基本上是由于該門課程本身需要很長的理論教學時間，基本上要上到學期末，所以課程設計安排的時間就非常緊湊。另外，從這門課程本身的知識結構來看，需要應用大量的機械原理、工程力學[3,4]、機械制圖、高等數學等課程的知識，這些知識學生一般都差不多忘記了，現在要求他們在很短的時間內應用起來做某一機械設備的設計，這就直接導致了很多學生不愿花時間，也沒有更多的時間讓他們去做這次課程設計。

針對這些現象，課程組老師進行了大量調研工作，集思廣益，對這門課程的教學與實踐時間進行了合理的安排，目的在于讓同學們利用所學知識完成一次好的課程設計。具體做法是：在學習完第三篇機械傳動后，開始布置課程設計內容，設計分為幾個組，每個組選擇兩個合適的設計方案，同時復習機械原理、高等數學等知識，熟悉繪圖軟件。這個時間段差不多有一個月，與教學活動同時進行。在完成教學任務時，每個組的前期準備工作已經完成，讓每個組將各自的設計方案在課堂上答辯，最后選擇一個總體設計方案。在最終確定設計方案后，給出每個學生具體設計參數，再用兩周時間完成計算、設計說明書的編寫和零件圖、裝配圖的繪制。這樣做的好處是：一是通過組的方式，讓同學們積極參與方案設計與選擇，最大程度調動了每個同學的參與熱情，同時也讓每個同學了解了各自設計的具體內容；二是充分利用了課程設計前的時間對關聯知識進行充分復習，能與新學到的機械設計知識融合起來參與設計，最大限度的避免了此前設計過程中出現的抄襲現象；三是給每個學生不同的設計參數，讓每個學生在集體討論選擇方案的基礎上得到鍛煉，掌握機械設計過程中的重點，同時也避免了抄襲。四是將24課時的設計時間化整為零，避免了一學完理論知識就進行設計的計劃安排，將設計的整體難度讓學生分時間段進行消化，激發(fā)了學生的主動性。

通過上述方式，在每次設計答辯時，我們明顯發(fā)現近兩年學生的課程設計內容和質量都有了很大提高。以往那種設計內容不飽和、方案不完整、計算錯誤、裝配圖、零件圖與設計說明書不符、答辯時不能對設計作出合理闡述等現象有了明顯減少。

3.3 精選習題，上好一堂習題課

針對不少同學抱怨這門課程的習題題量大，計算復雜，公式繁多而且難以理解等問題，我們采取了精選習題，上好一堂習題課的方法，提高同學們的學習興趣，讓同學們敢于面對解決這些難題。具體做法是在完成每一篇的內容學習后，安排一次習題課。習題的選擇既有結合零件設計的實際應用，又有一些不同高校的考研試題。對于獨立學院的同學們來講，他們對之前接觸到的教材上的習題顯得有些排斥，需要老師給他們一些信心。這時，我們適時的精選一些考研試題，讓同學們體會到原來研究生入學考試的試題難度也不過如此，讓他們感受到原來基本知識還是在教材上；讓同學們認識到他們也有這個能力去解決這些難題。這個方法體現出來的效果非常明顯，以至于每次的習題課反而成了同學們最愛聽的一堂課。而且在習題課上，我也充分感受到了我們獨立學院學生對知識掌握的那種渴望。他們經常會積極參與討論，提出自己的一些想法或者解題思路。通過在學習完每一篇知識后安排的一次習題課，還讓學生對前面的知識得到鞏固，同時明顯地感到同學們利用習題課的復習，加深了對所學知識的理解。

除去以上介紹的三點，我們還積極安排學生參與實驗、采用多媒體教學、采用更加靈活的課堂教學方式、鼓勵并指導學生參與一些機械設計比賽、鼓勵學生參與教師的科研項目，積極創(chuàng)新等方式充分調動同學們學習機械設計課程的積極性，變被動枯燥的學習為積極主動的去獲取知識；變對知識的死記硬背，對公式的生搬硬套為解決實際設計過程的理論工具。

4 結語

機械設計是機械類專業(yè)一門非常重要的專業(yè)基礎課，它著重介紹了機械設計的基本知識、理論和設計方法，涵蓋了非常廣泛的其他本專業(yè)的基礎課程知識，所以對于“教”與“學”都提出了更高的要求。我們在長期的教學實踐和近幾年的教學改革過程中進行了積極探索，提出了一些新的教學方法和思路，這些方法跟思路在日常教學過程中正發(fā)揮著積極作用，對激發(fā)學生學習熱情、引導學生主動學習，積極創(chuàng)新有很大幫助。

結合近幾年機械設計課程的教學改革，我們總結出上面幾點新的教學方法，供老師們參考并共同討論，希望能形成一套針對獨立學院機械設計課程更加科學、嚴謹、完善的教學方法。

[1]梁永政，趙亞東.機械設計教學改革探討[J].安陽工學院學報，2010.8：107-108

[2]濮良貴，紀名剛.機械設計[M]北京：高等教育出版社，2006

[3]顧曉勤，譚朝陽.理論力學[M]北京：機械工業(yè)出版社，2010

[4]顧曉勤，譚朝陽.材料力學[M]北京：機械工業(yè)出版社，2012