面向卓越人才培養(yǎng)的機(jī)械原理課程設(shè)計改革初探

王勇 吳其林 肖云 朱立紅 賀良國

摘要：分析了機(jī)械原理課程設(shè)計的背景和現(xiàn)狀，提出目前該課程存在的問題；分析了課程設(shè)計命題的改革方式，提出了完全自主命題、教師審閱的課程設(shè)計命題新思路；給出了課程設(shè)計內(nèi)容和組織上的若干注意事項；提出了不斷改進(jìn)的想法。

關(guān)鍵詞：卓越計劃；機(jī)械原理課程設(shè)計；自主命題；教學(xué)組織

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）10-0095-02

面向工程實際應(yīng)用，以培養(yǎng)善于將科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為直接生產(chǎn)力的工程師為目標(biāo)，以與社會生產(chǎn)保持密切聯(lián)系、教學(xué)與工程科研結(jié)合緊密、強(qiáng)調(diào)實踐教學(xué)為特點的卓越工程師計劃已在我國很多院校中開展。機(jī)械類卓越工程師培養(yǎng)計劃中，對課程實踐環(huán)節(jié)提出了新的要求。針對具體課程實踐環(huán)節(jié)，基于現(xiàn)有教學(xué)體系，不斷改革創(chuàng)新內(nèi)容和方法，是實現(xiàn)卓越人才培養(yǎng)目標(biāo)的必然要求。本文就機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課程中的機(jī)械原理課程設(shè)計改革的一些做法做一簡介。

一、背景與現(xiàn)狀

機(jī)械原理課程設(shè)計的主要目的是為學(xué)生在完成課堂教學(xué)基本內(nèi)容后提供一個較完整的從事機(jī)械設(shè)計初步實踐的機(jī)會。將所學(xué)的機(jī)械基礎(chǔ)理論運用于一個機(jī)械系統(tǒng)，通過機(jī)械傳動方案總體設(shè)計、機(jī)構(gòu)分析和綜合，進(jìn)一步鞏固掌握課堂教學(xué)知識，并結(jié)合實際得到工程設(shè)計方面的初步訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用技術(shù)資料，提高繪圖、運算的能力。同時，課程設(shè)計要求對學(xué)生創(chuàng)新意識的開發(fā)和培養(yǎng)。本課程的時間一般安排在大二下學(xué)期，是機(jī)械類學(xué)生首次接觸機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)知識及其應(yīng)用，也一般是第一個設(shè)計類實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，其重要性不言而喻。

我國現(xiàn)有機(jī)械類高校中基本都開設(shè)機(jī)械原理課程設(shè)計課程，有關(guān)機(jī)械原理課程設(shè)計的教學(xué)改革如課程設(shè)計的目的、內(nèi)容、方法、組織形式、探索如何培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械運動方案設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計和解決工程實際問題能力等，一直在各高校中進(jìn)行，也出版了不少這方面的教材，但是迄今為止沒有被廣泛認(rèn)同的成熟模式?？傮w來說，機(jī)械原理課程設(shè)計仍然沿用使用多年的陳舊內(nèi)容和形式，如設(shè)計題目還有很多高校在使用牛頭刨床、平板印刷、電阻壓帽自動機(jī)、步進(jìn)送料機(jī)、冷鐓機(jī)、沖壓式蜂窩煤成型機(jī)等陳舊命題等，造成學(xué)生有完整現(xiàn)成資料參考而缺少方案創(chuàng)新，有些甚至流于抄襲，與時代發(fā)展和要求特別是與面向工程實際應(yīng)用的卓越人才培養(yǎng)有了不小的距離，迫切需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母母铩?/p>

二、課程設(shè)計的題目設(shè)計

合理命題是保證機(jī)械原理課程設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵。根據(jù)目前現(xiàn)狀和問題，以下以一個班級為單位討論如何進(jìn)行設(shè)計命題改革的幾個措施。

1.保留部分現(xiàn)有題目，增加源自科研項目的設(shè)計命題。為改革現(xiàn)有設(shè)計題目陳舊的現(xiàn)狀，在保留部分典型題目的基礎(chǔ)上，增加源自科研項目的設(shè)計命題將課程設(shè)計與科研項目相結(jié)合是很好的選擇，這樣照顧的面較大，但命題時仍然出現(xiàn)多人一組、方案重復(fù)率過大等現(xiàn)象。

2.增加自命題數(shù)量。對有科技制作經(jīng)驗、動手能力較強(qiáng)的同學(xué)，鼓勵自我命題、教師審核，按課程設(shè)計要求把學(xué)生自己的想法融入課程設(shè)計任務(wù)中。教學(xué)實踐證明，一般這類命題同學(xué)比較投入和主動，課程設(shè)計結(jié)束后有很強(qiáng)的成就感，也達(dá)到了課程要求的鍛煉。

3.全部自主命題。多年來部分同學(xué)自命題課程設(shè)計完成得很成功的經(jīng)驗告訴我們，機(jī)械原理課程設(shè)計只有增加學(xué)生主動性、積極性，才能真正使同學(xué)在充滿興趣的過程中學(xué)會設(shè)計、在充滿成就感的設(shè)計中獲得能力。基于這種想法，近年來我們按一人一題、不得重復(fù)的要求讓每位同學(xué)自主命題，根據(jù)學(xué)習(xí)的機(jī)械原理知識自己命題完成一個具有一定創(chuàng)新意義的機(jī)構(gòu)運動方案設(shè)計，并適當(dāng)增加分析計算內(nèi)容以鍛煉他們運用分析工具的能力。以下是一個班級自主命題的題目實例。以下依次是姓名、學(xué)號、題目。張俊：2012210355，《可移動電燈》；王平：2012210356，《旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的設(shè)計方案與分析》；顧玉新：2012210357，《計數(shù)儲蓄罐》；左靜靜：2012210358，《可伸縮垃圾撿拾器設(shè)計》；常成：2012210359，《自動削面機(jī)》；沈暉航：2012210359，《自動制釘機(jī)》；陳衎卿：2012210361，《立體車庫重要部位機(jī)構(gòu)設(shè)計》；王禛成：2012210362，《袖劍》；胡國慶：2012210363，《減壓節(jié)能水龍頭》；陶海清：2012210364，《減壓節(jié)能水龍頭》；秦呈呈：2012210365，《半自動鉆床設(shè)計方案與分析》；江敏：2012210366，《自動削荸薺機(jī)》；田文昌：2012210367，《異步半自動雙杵舂》；楊振波：2012210368，《小型整路機(jī)》；呂文韜：2012210369，《自動擦鞋機(jī)》；胡朱洪：2012210370，《刷瓶機(jī)》；洪紅：2012210371，《簡易按摩椅》；陳飛：2012210372，《地震救急床》；李亞：2012210373，《曲柄和垂直運動機(jī)構(gòu)》；王建停：2012210374，《簡易便爬坡輪椅》；張亮亮：2012210375，《干粉壓片機(jī)機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計與分析》；趙東輝：2012210376，《半自動平壓模切機(jī)設(shè)計》；朱化冬：2012210377，《寢室電控可伸縮梯子》；李瑞：2012210378，《傘氏臺夜燈》；黃凱：2012210379，《自動擦玻璃器》；黃杰：2012210380，《3D打印機(jī)》；林雨暉：2012210381，《手控升降晾衣架》；林敏：2012210382，《小型升降式平臺手推車》；吳均輝：2012210383，《拖把助力擰水機(jī)構(gòu)》；汪華：2012210384，《可伸縮梯》；王涵：2012210385，《半自動平壓模切機(jī)設(shè)計方案與分析》；荀春林：2012210386，《快速黑板擦》；趙久濱：2012210387，《硬幣分揀器》；張站業(yè)：2012210388，《臺式電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計》；揣宜今：2012210390，《寢室床桌變換裝置》；高發(fā)成：2012210391《寢室用臂力鍛煉器》；鄧子豪：2012210392，《鍵盤清理器》；鄧矗嶺：2012210393，《自動制釘機(jī)》；王騫：2012210394，《上下階梯機(jī)器人》；李少杰：2012210395，《手機(jī)智能充電器》；馮軒：2012210396，《自動刷盤機(jī)》；李雪棟：2012210397，《行走起立助力拐杖》；田生明：2012210398，《洗瓶機(jī)設(shè)計方案與分析》；謝乾：2012210399，《多功能可折疊桌》；張琳荔：2012215077，《半自動平壓模切機(jī)設(shè)計方案與分析》；孫志偉：20110573，《洗瓶機(jī)設(shè)計方案與分析》；張希承：2012211161，《自動折疊抽紙機(jī)構(gòu)》；代海洋：2012210891《自動等段材料切割機(jī)》；劉松：2012214722，《自動切菜機(jī)》；根據(jù)設(shè)計題目要求，每位同學(xué)寫出各自題目簡介、要完成的內(nèi)容、創(chuàng)新性，提交指導(dǎo)教師審閱、調(diào)整、確定。這種完全由學(xué)生自主命題的方式，給予學(xué)生適當(dāng)?shù)膲毫蛯W(xué)習(xí)自主性，鍛煉了他們查閱資料、獨立思考、學(xué)用結(jié)合的能力和習(xí)慣。

三、規(guī)范課程設(shè)計要求

面向卓越人才培養(yǎng)要求加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力培養(yǎng)，因此在機(jī)械原理課程設(shè)計中除了按現(xiàn)有的課程設(shè)計要求規(guī)范內(nèi)容外，要特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生的創(chuàng)新意識，要求每個題目獨立思考，在方案中有自己的想法和思路。對完成參考現(xiàn)有設(shè)計方案、沒有自己想法的課程設(shè)計，一律要求重做。在課程設(shè)計完成的內(nèi)容方面，要求學(xué)生會對自己設(shè)計的機(jī)構(gòu)基于分析軟件進(jìn)行運動學(xué)和動力學(xué)分析，借此熟悉兩維和三維設(shè)計軟件、Matlab/SimMechanics、ADAMS等計算分析軟件；有條件的同學(xué)還可在課程設(shè)計中學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度分析的FEM軟件。這樣通過課程設(shè)計也為未來的專業(yè)課打下很好的基礎(chǔ)。

四、課程設(shè)計的組織

對完全自主命題的課程設(shè)計，課程設(shè)計組織要精心設(shè)計。在機(jī)械原理主要機(jī)構(gòu)和運動方案的教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后要提前布置，讓同學(xué)準(zhǔn)備，規(guī)定查閱資料、命題、討論、調(diào)整、確定命題各關(guān)節(jié)的時間節(jié)點，讓同學(xué)分散進(jìn)行所涉及內(nèi)容的論文、專利等技術(shù)資料的查閱和分析的鍛煉，學(xué)會分析確定一個研究項目的目的、內(nèi)容、方案、技術(shù)難點和創(chuàng)新點。在此過程中，指導(dǎo)教師要付出很大努力和時間，因此較之傳統(tǒng)的機(jī)械原理課程設(shè)計，對教師也提出了更高的要求。一般目前機(jī)械原理課程設(shè)計均有一周集中時間。對完全自主命題的課程設(shè)計，該一周集中時間應(yīng)該是同學(xué)已基本完成設(shè)計內(nèi)容、整理技術(shù)資料、準(zhǔn)備答辯的時間。對自主命題的課程設(shè)計組織每位同學(xué)準(zhǔn)備5～10分鐘PPT匯報設(shè)計過程，根據(jù)匯報內(nèi)容和書面材料等綜合評判設(shè)計成績，在此過程中鍛煉同學(xué)對科研和技術(shù)資料的書面和口頭表達(dá)能力。

五、不斷改進(jìn)的想法

機(jī)械原理課程設(shè)計教學(xué)實踐證明，完全自主命題的課程設(shè)計方式在培養(yǎng)學(xué)生查閱資料、獨立思考、學(xué)用結(jié)合、書面與口頭表達(dá)等能力和良好習(xí)慣方面效果顯著。但同時也帶來了教師工作量過大、個別同學(xué)適應(yīng)不了等困難。為更好地改善本課程設(shè)計環(huán)節(jié)，需要在不斷積累經(jīng)驗的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)，如對個別感覺困難的同學(xué)加大輔導(dǎo)力度、培養(yǎng)獨立思考習(xí)慣、適當(dāng)降低分析和計算內(nèi)容要求等；教師在輔導(dǎo)過程中靈活運用網(wǎng)絡(luò)通訊方式降低勞動強(qiáng)度、以課程設(shè)計內(nèi)容孵化大學(xué)生科技創(chuàng)新項目使教師得到教學(xué)工作量上的補(bǔ)充和認(rèn)可等。

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