基于工程項目應(yīng)用的機械設(shè)計教學(xué)改革與實踐

【摘 要】為適應(yīng)復(fù)合型應(yīng)用人才培養(yǎng)要求和以工程應(yīng)用為背景的“專業(yè)+工具”培養(yǎng)模式的需要，本教學(xué)研究采用以項目設(shè)計為引導(dǎo)，以工程實踐為主線，以理論學(xué)習(xí)為武裝，以教學(xué)合一為最終目的的教學(xué)模式，對機械設(shè)計課程的教學(xué)方法、教學(xué)過程及學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)過程進(jìn)行改革，改變原有從理論到實踐的傳統(tǒng)課程教學(xué)體系，以期達(dá)到更好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計 教學(xué)改革 項目引導(dǎo) 工程應(yīng)用

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）27-0065-02

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，社會對人才類型的需求越來越多樣化，為適應(yīng)復(fù)合型應(yīng)用人才培養(yǎng)要求和以工程應(yīng)用為背景的“專業(yè)+工具”培養(yǎng)模式的需要，本研究采用以項目設(shè)計為引導(dǎo)，以設(shè)計實踐為主線，以理論學(xué)習(xí)為武裝，以教學(xué)合一為最終目的的教學(xué)體系，對機械設(shè)計這門專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法、教學(xué)過程及學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)過程進(jìn)行改革，改變原有從理論到實踐的傳統(tǒng)課程教學(xué)體系，讓學(xué)生更感興趣，更易學(xué)懂，更易掌握機械設(shè)計的基本原理、方法和過程，取得更好的教學(xué)效果。同時，該教學(xué)改革也是對基于工程應(yīng)用背景的機械類專業(yè)技術(shù)課程的教學(xué)改革與實踐的探索，以期通過該課程的改革為其他機械類專業(yè)課程探索更好的教學(xué)模式。

一 機械設(shè)計課程的教學(xué)現(xiàn)狀

機械設(shè)計是機械類專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，本課程主要學(xué)習(xí)機械設(shè)計常用基本理論和通用零部件的結(jié)構(gòu)特點、基本設(shè)計理論和方法。該課程涉及學(xué)科非常廣泛，如機械制圖、理論力學(xué)和材料力學(xué)（工程力學(xué)）、工程材料及熱加工、機械原理、機械制造、互換性與技術(shù)測量等基礎(chǔ)課程。課程理論性、實踐性都比較強。由于本課程的內(nèi)容相對抽象，概念、原理煩雜且實踐性強，對于基礎(chǔ)知識薄弱、實踐經(jīng)驗欠缺的三本院校學(xué)生來說，會產(chǎn)生厭學(xué)的情緒；再加上先修課程的遺忘，相關(guān)知識缺乏連貫性，都增加了學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的難度。

二 機械設(shè)計教學(xué)改革的提出

在工程應(yīng)用背景下構(gòu)建適合獨立學(xué)院機械類專業(yè)的課程體系，將工程軟件融合到專業(yè)技術(shù)課程中，將專業(yè)技術(shù)課程中抽象的、枯燥的教學(xué)內(nèi)容形象化、生動化、具體化，降低專業(yè)技術(shù)課程學(xué)習(xí)的難度，并能真實感受其在工程中的應(yīng)用是理論教學(xué)發(fā)展的趨勢，本教學(xué)改革是在工程應(yīng)用背景下“專業(yè)+工具”培養(yǎng)模式的基礎(chǔ)上提出的，是將傳統(tǒng)的從理論到實踐的機械設(shè)計課程教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生解決設(shè)計項目的實際問題來進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生在解決實際問題的過程中汲取更多的必需的理論知識。

三 機械設(shè)計教學(xué)改革的實施

1.全面且突出重點的設(shè)計項目

1—電機；2—帶傳動；3—減速器；4—軸承；5—聯(lián)軸器；

6—工作機（卷筒機）；7—傳送帶

設(shè)計項目簡圖

設(shè)計項目要涵蓋機械設(shè)計教學(xué)大綱的必要基本內(nèi)容，包括各種傳動機構(gòu)，如帶傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動等傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計計算方法；包括機械中的軸、軸

————————————————————————

* 廣西高等教育教學(xué)改革工程項目《基于工程應(yīng)用背景的機械類專業(yè)技術(shù)課程的教學(xué)改革與實踐》的研究成果之一（編號：2013JGA429），項目負(fù)責(zé)人：柏子剛

承、聯(lián)軸器、離合器等常見支撐零件的結(jié)構(gòu)、工作原理和設(shè)計計算方法；包括鍵連接、花鍵連接、螺紋連接等常用連接件的結(jié)構(gòu)、種類、工作原理和設(shè)計選擇方法等。同時要突出課程重點。鑒于以上兩點要求，在項目實施過程中選用產(chǎn)品運送機作為設(shè)計項目。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。

此設(shè)計項目涵蓋了機械設(shè)計課程中的大多數(shù)內(nèi)容，包括機械系統(tǒng)總體設(shè)計、帶傳動設(shè)計、齒輪傳動設(shè)計（直齒、斜齒、錐齒、蝸輪蝸桿等）、聯(lián)軸器選擇設(shè)計、軸的設(shè)計、鍵連接選擇設(shè)計、軸承選擇設(shè)計、螺紋連接選擇設(shè)計等內(nèi)容，且突出了傳動和支撐部分的重點。教學(xué)實施中學(xué)生的設(shè)計項目是一致的，但每個學(xué)生工作機的運動參數(shù)，如工作拉力、帶速、卷筒直徑等不一樣，同時減速器也有單級圓柱齒輪減速器、二級同軸式圓柱齒輪減速器、二級展開式圓柱齒輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、錐齒輪減速器等多種形式，這樣每個學(xué)生都須獨自去完成自己的設(shè)計項目，具體的任務(wù)分配方式如表所示。第一次上課就需要學(xué)生明確自己的設(shè)計項目。

任務(wù)分別配表

學(xué)號姓名方案工作拉力帶速卷筒直徑

1253100***1張三C1110

1253100***2李四D129

1253100***3***A138

1253100***4***C147

******************

2.以項目為引導(dǎo)，以模塊化的專業(yè)知識為武裝

項目任務(wù)下達(dá)后，學(xué)生沒有足夠的知識儲備是沒有辦法進(jìn)行設(shè)計的，因此要結(jié)合機械設(shè)計課程的特點，以設(shè)計項目為引導(dǎo)，通過模塊化的教學(xué)方式讓學(xué)生逐一貯備完成設(shè)計所需的基本知識。機械設(shè)計課程可以分成四大模塊，分別是：設(shè)計總論模塊、傳動模塊、支撐模塊和連接模塊。這四大模塊的知識基本全部涵蓋于學(xué)生的設(shè)計項目中，比如，總論模塊要讓學(xué)生掌握機械系統(tǒng)總體設(shè)計的設(shè)計原理和方法，如傳動方案的確定、原動機的選擇、總傳動比及各級傳動比的確定、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算；傳動模塊讓學(xué)生掌握項目中的帶傳動、齒輪傳動的設(shè)計方法；支撐模塊讓學(xué)生掌握軸的設(shè)計計算方法、軸承的選擇和計算、聯(lián)軸器的選擇等；連接篇讓學(xué)生掌握螺紋連接、鍵連接的設(shè)計計算。每完成一個模塊就要求學(xué)生完成相應(yīng)設(shè)計項目中的內(nèi)容作為該模塊的課后作業(yè)。這樣學(xué)生就可以知道自己的設(shè)計內(nèi)容用什么原理和方法去完成，學(xué)的知識究用來做什么，怎樣解決具體問題，從而學(xué)以致用。

3.強化“專業(yè)+工具”培養(yǎng)模式，項目實施中注重“工具”的應(yīng)用

針對三本學(xué)生基礎(chǔ)較弱的特點，要強化學(xué)生專業(yè)+工具=工程開發(fā)的工程意識，項目實施中注重計算機輔助工具的應(yīng)用，降低學(xué)生的計算分析難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，比如在傳動模塊的設(shè)計中利用計算機輔助軟件進(jìn)行必要的輔助設(shè)計，并利用Solidworks等工具完成自己所設(shè)計項目中齒輪等的三維造型及二維圖紙。在支撐模塊的設(shè)計中，可以利用UG、MDsolids等CAE工具完成軸的工作能力計算。這樣不但能讓學(xué)生具有利用專業(yè)知識和計算機輔助工具進(jìn)行實際工程開發(fā)的能力，即“專業(yè)+工具=工程開發(fā)”的能力，還能讓學(xué)生建立虛擬設(shè)計的工程意識和設(shè)計能力，規(guī)范其對專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，另外還會讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)以致用的成就感，會增強學(xué)習(xí)該課程的積極性和主動性。

四 機械設(shè)計教學(xué)改革的意義

本教學(xué)改革改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式枯燥、空洞的弊端；改變了“老師講為主學(xué)生聽為輔”的傳統(tǒng)的學(xué)生被動式的學(xué)習(xí)方式；同時本教學(xué)改革改變了傳統(tǒng)的作業(yè)布置方式，以模塊化的設(shè)計項目為作業(yè)，是一種邊設(shè)計邊掌握知識，邊設(shè)計邊進(jìn)行知識積累，邊設(shè)計邊完成自己作業(yè)的作業(yè)方式，更能達(dá)到知識鞏固的目的，也更能達(dá)到作業(yè)效果；最后本教學(xué)改革改變了傳統(tǒng)的理論課結(jié)束后再單獨進(jìn)行課程設(shè)計的實踐體系，將課程設(shè)計的內(nèi)容融合到了教學(xué)過程中，讓實訓(xùn)實踐過程貫穿在整個教學(xué)過程中，將實訓(xùn)實踐和理論教學(xué)有機地結(jié)合起來，更能實現(xiàn)理論和實踐的統(tǒng)一，達(dá)到更好的實訓(xùn)效果和教學(xué)效果。

五 結(jié)束語

基于工程項目應(yīng)用的機械設(shè)計教學(xué)改革，結(jié)合“專業(yè)+工具”的培養(yǎng)理念，以設(shè)計項目為引導(dǎo)，以工程實踐為主線，以理論學(xué)習(xí)為武裝，以優(yōu)化學(xué)生學(xué)習(xí)效果為目的，使學(xué)生更有的放矢地學(xué)習(xí)，更主動地學(xué)習(xí)，更有效地學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)

[1]程帆、王洪飛.機械設(shè)計教學(xué)中課程設(shè)計的改革與實踐[J].杭州電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報（高等教育研究版），2003（5）

[2]呂玉充.基于項目引導(dǎo)的機械設(shè)計課程教學(xué)改革研究[J].瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2014（2）

[3]龔俊杰、戴隆超.基于科研項目的機械設(shè)計類課程教學(xué)模式研究[J].教育教學(xué)論壇，2014（53）

[4]胡義華.校企合作構(gòu)建獨立學(xué)院機械專業(yè)能力培養(yǎng)教學(xué)體系的研究[J].現(xiàn)代企業(yè)教育，2011（22）

[5]余熳燁.獨立學(xué)院機械專業(yè)開設(shè)CAE課程的探索與研究[J].教育教學(xué)論壇，2012（36）

〔責(zé)任編輯：林勁〕