基于應(yīng)用的機械設(shè)計基礎(chǔ)綜合教學(xué)探索

趙芳偉，張 翔

（福建農(nóng)林大學(xué) 機電工程學(xué)院，福建 福州 350007）

基于應(yīng)用的機械設(shè)計基礎(chǔ)綜合教學(xué)探索

趙芳偉，張 翔

（福建農(nóng)林大學(xué) 機電工程學(xué)院，福建 福州 350007）

在經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的社會背景下，作為一個兼?zhèn)湮目坪凸た菩再|(zhì)的學(xué)科而言，工業(yè)工程專業(yè)基礎(chǔ)課程《機械設(shè)計基礎(chǔ)》對該專業(yè)學(xué)生未來的就業(yè)方向起著至關(guān)重要作用.針對現(xiàn)代不斷進步的工程應(yīng)用,《機械設(shè)計基礎(chǔ)》傳統(tǒng)的課程教學(xué)方式已經(jīng)無法滿足學(xué)生的需要,教學(xué)應(yīng)跟著時代的步伐進行不斷的革新,滿足現(xiàn)代應(yīng)用需要.

機械設(shè)計基礎(chǔ)；綜合教學(xué)；工程背景；教學(xué)改革

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程是工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生接觸機械類知識的最基礎(chǔ)課程，是將來工業(yè)工程學(xué)生認識機械的關(guān)鍵.該課程的學(xué)習(xí)將為工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生奠定機械的基礎(chǔ).因此，如何較好該門課程成為許多院校一直以來探討的課題.當(dāng)前，我院該課程的教授在教，學(xué)，考，用等各個環(huán)節(jié)均存在不同程度問題.因此機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的綜合教學(xué)改革應(yīng)該著重從以下入手：

1 改良教學(xué)方式，提高教學(xué)質(zhì)量

1.1 理論教學(xué)與模型實體教學(xué)相結(jié)合，實現(xiàn)教學(xué)實用化，形象化

現(xiàn)行的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》多以多媒體教室為教學(xué)地點，教師通過播放幻燈片，直接實現(xiàn)了課本知識的簡單“搬運”，采用灌輸式的方式將實施傳輸?shù)綄W(xué)生大腦.工業(yè)工程專業(yè)的學(xué)生工科基礎(chǔ)較弱，很難通過課本及幻燈片想象出機械實體模型，難以將理論知識實用化.因此，在教學(xué)過程中，應(yīng)改變以多媒體教室為單一教學(xué)地點的方式，將重要章節(jié)的課程放在學(xué)院實驗室進行教學(xué)，聯(lián)系實際案例,如在講授典型機構(gòu)時，聯(lián)系日常生活中發(fā)動機、破碎機、縫紉機、修鞋機等具體案例進行分析，增強學(xué)生對實體的感官認識；老師講的內(nèi)容看得見、摸得著，與日常生活密切相關(guān)，學(xué)生很快了解如“連桿機構(gòu)”、“凸輪機構(gòu)”在上述機器中的應(yīng)用，有利于發(fā)展學(xué)生的想象力、觀察力和創(chuàng)新思維素質(zhì).這種教學(xué)方法，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，擴大了學(xué)生的感知空間，實現(xiàn)理論教學(xué)實用化，形象化.[1]

1.2 加強軟件應(yīng)用，促使課程教學(xué)內(nèi)容自動化，機械機構(gòu)實現(xiàn)虛擬化

1.2.1 加強三維軟件，如Pro/E的具體應(yīng)用，實現(xiàn)機械機構(gòu)立體化，形象化.《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課的理論性很強，一些抽象的概念和常用的機構(gòu)對于沒有實際經(jīng)驗工業(yè)工程學(xué)生來說很難掌握.因此，應(yīng)用Pro／E軟件進行機構(gòu)建模，仿真輔助教學(xué)，將教材中出現(xiàn)的常用典型機構(gòu)用Pro/E軟件做成模型并進行仿真，把各種復(fù)雜的機構(gòu)通過形象、生動、逼真的動化以三維的形式直觀地展示給學(xué)生，克服了采用PPT教學(xué)中平面圖形的不足，從而使學(xué)生建立起良好的感性認識；[2]利用模型仿真不僅可以驗證所設(shè)計的結(jié)構(gòu)是否滿足要求，同時還可以改變相應(yīng)的參數(shù)，讓學(xué)生參與設(shè)計并對設(shè)計結(jié)果進行現(xiàn)場演示以驗證課本理論，改變了以往單純的教學(xué)方式，在課堂上真正實現(xiàn)教學(xué)的互動，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣又加深了印象.

1.2.2 加強有限元分析軟件，如ANSYS，在教學(xué)中的應(yīng)用，促進理論計算自動化，精確化.作為有限元軟件的代表，ANSYS具備強大的建模和分析和后處理能力，ANSYS的應(yīng)用能有效幫助學(xué)生理解課本中復(fù)雜問題的計算，包括強度，剛度和振動穩(wěn)定性的分析，提高學(xué)生課堂教學(xué)的參與度，同時能驗證課本中理論計算的正確性.比如在講軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對軸，鍵和齒輪，進行強度分析時，可利用ANSYS進行建模加載及后處理觀測各零件受力情況及應(yīng)力大小，大大減少了純手工計算的工作量，提高了計算的精度.同時，ANSYS還能結(jié)合多種場進行分析，做到充分模擬了零部件的現(xiàn)實工作環(huán)境，與現(xiàn)實更加吻合.

加強軟件的應(yīng)用不僅能夠促進教學(xué)，明確課程的教學(xué)目標(biāo)及在未來工作中應(yīng)用，提升學(xué)生對本課程的興趣，更有助學(xué)生就業(yè)，達到一舉多得的效果.

2 改革課程考試方式與內(nèi)容，強化教學(xué)效果

2.1 考試形式的單一性及局部性是目前我院《機械設(shè)計基礎(chǔ)》的不足

2.1.1 考試目的錯位，不利于學(xué)生主動學(xué)習(xí)

在應(yīng)試教育思想的指導(dǎo)下，現(xiàn)行考試存在很多弊端.《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程考試一般安排在期末，那時候，很多課程都在期末考試，學(xué)生壓力大，“一考定成敗”的現(xiàn)象非常嚴(yán)重.這種考試方法，使一部分學(xué)生平時不認真學(xué)習(xí)，一到期末就忙于應(yīng)付各種考試，有的甚至采取舞弊等不正當(dāng)手段來達到通過考試的目的，影響學(xué)校學(xué)風(fēng)建設(shè).學(xué)生只為了考出好成績念書，談“考”色變，在學(xué)習(xí)中也就永遠是個被動的角色，不利于創(chuàng)新能力培養(yǎng).

2.1.2 考試內(nèi)容片面，同素質(zhì)教育背道而馳

素質(zhì)教育要求考試內(nèi)容應(yīng)全面覆蓋學(xué)生知識、能力、潛質(zhì)，有利于對學(xué)生素質(zhì)的綜合評價，體現(xiàn)教育使學(xué)生全面發(fā)展的目的.目前《機械設(shè)計基礎(chǔ)》考試內(nèi)容大多偏重于對知識的記憶，缺乏對學(xué)生綜合能力的評價.“上課記筆記，下課看筆記，考試背筆記，考后全忘記”成為課程的學(xué)習(xí)方法，進而使學(xué)生形成，接受——復(fù)制性思維”，不能形成“創(chuàng)造——發(fā)散性思維”，完全背離了科類基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)方式和目標(biāo). 2.1.3考試方式單一，難以客觀、全面地評價教學(xué)效果

現(xiàn)行的考試采用閉卷筆試，這種形式操作簡單、便于管理，但有其自身無法克服的缺點，僅憑期末考試，也難以涵蓋全部教學(xué)內(nèi)容，以期末成績來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)是不科學(xué)不公正的.

2.2 建立《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程新的考試方法

2.2.1 成績構(gòu)成多樣化

不應(yīng)只局限于筆試，還應(yīng)結(jié)合實驗、參與科研，課堂評價等方式.參考面談、正式作業(yè)、項目調(diào)查，書面報告，討論問題等方式考察和評價學(xué)生；采用每月定期綜合測驗的方式，以階段化考試代替期末終考，防止學(xué)生只為期末考試而突擊學(xué)期，承受過大考試壓力.最終的期末理論成績按平時定期的每次成績占比構(gòu)成.

2.2.2 開卷與半開卷考試、閉卷考試相結(jié)合

在理論考試中，對知識部分，多采取閉卷考試，對理論分析部分采取開卷考試或半開卷考試.在實踐考試中，往往公開考核方式和試題，允許學(xué)生現(xiàn)場查資料，查數(shù)據(jù).

2.2.3 課堂考試與現(xiàn)場考試相結(jié)合

應(yīng)加強對學(xué)生的平時考核，在教學(xué)過程中要根據(jù)不同階段的教學(xué)要求，靈活運用提問、討論、作業(yè).小作品、小測驗等方式了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并通過測驗獲取相關(guān)的教學(xué)信息，總結(jié)經(jīng)驗，改進教學(xué).

3 加強科研參與，提升學(xué)生工程應(yīng)用能力

3.1 牢固樹立“課程是基礎(chǔ)，科研是水平”思想

改革的重點應(yīng)是以教學(xué)帶科研，以科研促教學(xué).形成教學(xué)科研一體化機制，使教學(xué)和科研實現(xiàn)良性互動、協(xié)調(diào)發(fā)展、共同提高.逐步摒棄重理論教學(xué)，輕實踐實訓(xùn)應(yīng)用的教學(xué)理念.在機械教師科研課題、實踐中鼓勵學(xué)生參與.實現(xiàn)在教師的引導(dǎo)下，將項目攻關(guān)，技術(shù)服務(wù)，應(yīng)用技術(shù)成就往實際應(yīng)用推廣，并從中培養(yǎng)學(xué)生用理論知識解決工程實踐問題的能力.

3.2 教師傳授技術(shù)應(yīng)在理論基礎(chǔ)上進行

而不是簡單地模仿和熟練操作.因此，必須校采取各種方式和措施，使教師深入地方企業(yè)，熟悉工作現(xiàn)場和實踐操作規(guī)范，掌握相關(guān)的操作技能.使其滿足教學(xué)要求，能講也能進行實踐指導(dǎo).能以實踐結(jié)果促教學(xué)，應(yīng)用實際的工程實解釋理論知識的應(yīng)用成果.培養(yǎng)學(xué)生對理論知識的實用性認識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

3.3 利用機械創(chuàng)新設(shè)計競賽培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力，夯實工程從業(yè)基礎(chǔ)

機械創(chuàng)新設(shè)計有助于發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力，利用已有的相關(guān)科學(xué)技術(shù)成果，進行創(chuàng)新構(gòu)思，設(shè)計出具有新穎性、創(chuàng)造性及實用性的機構(gòu)或機械產(chǎn)品.

4 創(chuàng)新課程設(shè)計方式，校企結(jié)合，改善應(yīng)用環(huán)節(jié)，實現(xiàn)教學(xué)實際化，效益化

課程設(shè)計目標(biāo)的設(shè)置應(yīng)以學(xué)生“職業(yè)能力”為導(dǎo)向.企業(yè)是學(xué)生職業(yè)能力的要求者與檢驗者，因此，由學(xué)校和企業(yè)界從事技術(shù)工作的有豐富經(jīng)驗的專家共同參與，以“學(xué)校管理為主，企業(yè)參與為輔”進行課程設(shè)計教學(xué)目標(biāo)制定，教學(xué)目的分解，教學(xué)效果評價是一種最為合理的課程設(shè)計方式.

4.1 課程設(shè)計總體規(guī)劃設(shè)計

課程設(shè)計的總體設(shè)計應(yīng)改變原有以減速器為主的單一課題，實現(xiàn)課題多樣化，結(jié)合企業(yè)實際生產(chǎn)需要，重點圍繞常用機構(gòu)的基本分析與綜合能力、常用機械零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與選型能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練.通過常用機械傳動裝置結(jié)構(gòu)與設(shè)計項目、綜合實訓(xùn)項目的實施，形成小型機械及簡單機械傳動裝置的設(shè)計能力.同時，強調(diào)設(shè)計基本技能和綜合應(yīng)用能力的訓(xùn)練，主要包括：計算、繪圖、熟悉和運用設(shè)計資料（手冊、圖冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)、進行經(jīng)驗估算和處理數(shù)據(jù)的能力[3].

4.2 校企結(jié)合課程設(shè)計實施

根據(jù)企業(yè)不同項目對學(xué)生需要掌握的基礎(chǔ)知識、基本理論和技能的要求，對班組所有學(xué)生按興趣實行分組，不同組別由不同教師指導(dǎo)，在項目教學(xué)的時候，根據(jù)項目實施的進度情況，較多地把項目教學(xué)的場所安排在機械基礎(chǔ)實訓(xùn)室[4]及企業(yè)現(xiàn)場.教學(xué)分四個步驟：一是結(jié)合企業(yè)需要提出所需不同設(shè)計項目，認識設(shè)計任務(wù)、應(yīng)用目標(biāo).二是探究學(xué)習(xí)，對給定任務(wù)進行分析，收集相關(guān)信息，理解掌握相關(guān)知識點.三是實施設(shè)計過程，教師以及企業(yè)項目組相關(guān)人員通過任務(wù)來引導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生完成項目的設(shè)計.四是設(shè)計項目實際化，通過企業(yè)自身專家評閱檢查并經(jīng)過檢驗確實具備可行性，選擇較優(yōu)設(shè)計方案進行加工制造，投入實際生產(chǎn)實踐中，實現(xiàn)最終的教學(xué)經(jīng)濟效益化.

4.3 課程設(shè)計效果評價

課程設(shè)計過程中，分階段按組內(nèi)及小組間相互檢查，小組代表陳述操作結(jié)果，教師組織學(xué)生對任務(wù)完成情況進行分析、總結(jié)、自我評價，同時教師進行點評，肯定成績、指出不足并提出修改意見，不斷完善課設(shè)方案.課程設(shè)計結(jié)束后，企業(yè)評選的較優(yōu)方案實現(xiàn)制造實體化，依據(jù)方案的實用性能對學(xué)生課設(shè)的實際效果給出優(yōu)良中等等級，最終的教學(xué)成績評定按理論和實踐各占50%評定.

5 結(jié)束語

結(jié)合現(xiàn)代社會對高校工業(yè)工程專業(yè)提出的新要求，明確工業(yè)工程《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)目標(biāo).綜合分析我院當(dāng)前在該課程教學(xué)方面存在的不足，提出了課程教學(xué)的綜合教學(xué)法，除了要求進一步深化實踐內(nèi)容、改革教學(xué)方法和手段，改變考試形式，同時，隨著時代對科班學(xué)生實踐能力要求的提高，也對教師的專業(yè)知識，實踐能力，執(zhí)教素質(zhì)、責(zé)任意識和敬業(yè)精神提出了更高的要求.

〔1〕劉悅，王淑坤，武秀東.機械工程專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng) [J].長春理工大學(xué)學(xué)報，2011，24（8）：164-165.

〔2〕凌源.Pr0／E的機構(gòu)仿真在機械設(shè)計基礎(chǔ)課堂教學(xué)中的輔助應(yīng)用[J].教法學(xué)法新探，2011（6）：74.

〔3〕趙勇.項目化教學(xué)法在高職《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程中的應(yīng)用[J].教法研究，2012（30）:73-74.

〔4〕萬志堅.高職《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程項目化教學(xué)改革實踐[J].職業(yè)技術(shù)教育,2009(32):23-26.

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A

1673-260X（2014）04-0196-02

國家特色專業(yè)建設(shè)項目(高教函[2007]31號)