應(yīng)用型本科“機(jī)械設(shè)計(jì)”項(xiàng)目化教學(xué)探討

張衛(wèi)芬　遲英姿　李永梅

摘要：“機(jī)械設(shè)計(jì)”是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，文章結(jié)合實(shí)際分析了該課程的教學(xué)現(xiàn)狀，提出了以項(xiàng)目為載體對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行重新構(gòu)建，根據(jù)教學(xué)要求設(shè)計(jì)了8個(gè)詳細(xì)的教學(xué)項(xiàng)目，并通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)闡述項(xiàng)目化的教學(xué)過(guò)程，且提出了具體的課程考核方式。通過(guò)項(xiàng)目化教學(xué)，能提高學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才有重要的意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；項(xiàng)目化教學(xué)；教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)；課程考核

中圖分類(lèi)號(hào)：G522文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—1580（2015）10—0085—03

“機(jī)械設(shè)計(jì)”是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，學(xué)會(huì)各種常用基本機(jī)構(gòu)及零部件的分析方法，并具有按照機(jī)械的使用要求進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的初步能力。 因此，本課程在學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)課程中起到承前啟后的作用。然而，由于應(yīng)用型本科的學(xué)生理論基礎(chǔ)相對(duì)較差，不愿意上純粹的理論課，但動(dòng)手能力尚可，因此在課程的教學(xué)設(shè)置上，與應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的特點(diǎn)和目的不相適應(yīng)。為此提出對(duì)“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)改革。

一、課程的教學(xué)現(xiàn)狀

我校的機(jī)械設(shè)計(jì)課程包含機(jī)械原理和機(jī)械零件兩部分內(nèi)容，96個(gè)學(xué)時(shí)。從近幾年的教學(xué)實(shí)踐和畢業(yè)設(shè)計(jì)的反饋信息來(lái)看，由于傳統(tǒng)的授課方式是以教師講授為主，學(xué)生只能被動(dòng)地接受，在教學(xué)設(shè)計(jì)上通常只孤立地介紹各種機(jī)械零件和機(jī)構(gòu)的知識(shí)及設(shè)計(jì)方法。因此給學(xué)生的印象是該課程理論性強(qiáng)、內(nèi)容多且各章節(jié)之間沒(méi)有聯(lián)系，設(shè)計(jì)校核內(nèi)容復(fù)雜，且由于學(xué)生的工程意識(shí)差，沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有良好的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法，無(wú)法綜合應(yīng)用各先修課程的基礎(chǔ)理論知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。而在該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。考核方式上，往往是通過(guò)筆試的方式進(jìn)行，學(xué)生復(fù)習(xí)時(shí)只能死記硬背，并不能真正檢驗(yàn)綜合能力。

二、課程項(xiàng)目化教學(xué)的具體內(nèi)容

1.教學(xué)項(xiàng)目選取的基本思路

以項(xiàng)目為載體對(duì)“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程內(nèi)容進(jìn)行重新構(gòu)建，其關(guān)鍵在于選擇合適的項(xiàng)目，用來(lái)教學(xué)的項(xiàng)目必須既能達(dá)到鍛煉學(xué)生工程項(xiàng)目的能力，又能覆蓋機(jī)械設(shè)計(jì)課程所授的內(nèi)容。選擇一個(gè)好的項(xiàng)目需要認(rèn)真理解本課程的培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)大綱，清楚每一章節(jié)要求學(xué)生掌握的知識(shí)和能力，分析各章節(jié)之間的聯(lián)系，將項(xiàng)目的內(nèi)容分布到各相關(guān)章節(jié)中去，讓學(xué)生掌握課程中所涉及的有關(guān)知識(shí)要點(diǎn)、方法和設(shè)計(jì)技能，以此提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力和實(shí)踐動(dòng)手能力。

2.教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)

根據(jù)上述基本思路，結(jié)合本?，F(xiàn)有的設(shè)備條件，設(shè)計(jì)了8個(gè)教學(xué)項(xiàng)目（見(jiàn)表1），項(xiàng)目由簡(jiǎn)到難，層層深入，逐步增加各知識(shí)點(diǎn)的覆蓋。

3.項(xiàng)目的教學(xué)過(guò)程舉例

以項(xiàng)目4為例，該項(xiàng)目所涉及到的知識(shí)點(diǎn)多且瑣碎，要完成此項(xiàng)目必須掌握標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核、平鍵的選擇與校核及軸承的選擇與壽命計(jì)算等相關(guān)知識(shí)。因此，在開(kāi)始項(xiàng)目前，將原教學(xué)班分成一個(gè)個(gè)的教學(xué)小組，表1 教學(xué)項(xiàng)目、主要知識(shí)點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)項(xiàng)目名稱(chēng)項(xiàng)目?jī)?nèi)容主要知識(shí)點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)項(xiàng)目1 三種典型機(jī)械模型的測(cè)繪與分析1.鄂式破碎機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、牛頭刨床的測(cè)繪與簡(jiǎn)圖繪制；

2.三種典型機(jī)械模型的自由度計(jì)算。1.機(jī)構(gòu)、機(jī)器、零件、構(gòu)件、部件等機(jī)械基本名詞術(shù)語(yǔ)；

2.平面機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖繪制、機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算等。1.具有區(qū)分機(jī)器和機(jī)構(gòu)、零件和構(gòu)件的能力；尤其要有具有認(rèn)識(shí)構(gòu)件的能力；

2.掌握平面機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖繪制和自由度計(jì)算的方法；

3.具備用圖形表達(dá)運(yùn)動(dòng)副和幾種常見(jiàn)機(jī)構(gòu)的能力。項(xiàng)目2 熱處理爐門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)要求設(shè)計(jì)熱處理爐門(mén)的開(kāi)閉機(jī)構(gòu)1.平面連桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型、特點(diǎn)、基本特征；

2.用圖解法進(jìn)行平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理的設(shè)計(jì)。1.平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法；

2.能分析爐門(mén)啟閉機(jī)構(gòu)的工作原理。項(xiàng)目3 螺旋千斤頂設(shè)計(jì)根據(jù)使用要求設(shè)計(jì)螺旋千斤頂用于提升重物1.滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；

2.螺紋的類(lèi)型、組成、特點(diǎn)及應(yīng)用；

3.螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。1.掌握滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法和過(guò)程；

2.能分析螺旋千斤頂?shù)墓ぷ髟?。?xiàng)目4 單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)1.標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)；

2.軸直徑估算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

3.平鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算；

4.軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算。1.標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算；

2.減速器中各軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

3.軸上平鍵的選型和強(qiáng)度校核計(jì)算；

4.軸承的選型和壽命計(jì)算。1.掌握一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算的方法；

2.初步具備減速器中軸的直徑估算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法；

3.掌握鍵聯(lián)接的主要類(lèi)型和應(yīng)用；初步具備進(jìn)行平鍵選型及強(qiáng)度校核計(jì)算的能力；

4.掌握軸承的主要類(lèi)型和應(yīng)用；初步具備進(jìn)行軸承選型及壽命計(jì)算的能力；

5.初步具備查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的能力。項(xiàng)目5 多級(jí)減速器的拆裝與設(shè)計(jì)計(jì)算1.多級(jí)定軸減速器拆裝與動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算；

2.行星減速器拆裝與傳動(dòng)比計(jì)算。1.輪系的功用；

2.定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算及動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算；

3.行星輪系傳動(dòng)比計(jì)算及從動(dòng)件轉(zhuǎn)向判斷。1.通過(guò)對(duì)兩種多級(jí)減速器的拆裝及組裝達(dá)到對(duì)多級(jí)齒輪減速器的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和組成有實(shí)際的認(rèn)識(shí)；掌握多級(jí)齒輪減速器中各零件的名稱(chēng)和作用；

2.掌握多級(jí)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比的計(jì)算；

3.掌握多級(jí)定軸齒輪傳動(dòng)的動(dòng)力參數(shù)計(jì)算。項(xiàng)目6 家用切菜機(jī)設(shè)計(jì)1.葉類(lèi)長(zhǎng)莖類(lèi)蔬菜家用切菜機(jī)的方案設(shè)計(jì)；

2.切菜機(jī)切菜部分機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；

3.切菜機(jī)其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；

2.不完全齒輪齒條的設(shè)計(jì)；

3.彈簧夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；

4.帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)；

5.自鎖機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；

6.軸承的選用；

7.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核。1.掌握曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、不完全齒輪齒條機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)、軸承、彈簧夾緊機(jī)構(gòu)、軸等的設(shè)計(jì)與選用；

2.掌握通用機(jī)械零部件、機(jī)械傳動(dòng)及一般機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和步驟；

3.提高學(xué)生設(shè)計(jì)計(jì)算、制圖、查閱設(shè)計(jì)資料、考慮技術(shù)決策等機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基本技能。項(xiàng)目7 拋射式教學(xué)用網(wǎng)球發(fā)球機(jī)設(shè)計(jì)1.拋射式教學(xué)用網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的方案設(shè)計(jì)；

2.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

3.零件強(qiáng)度校核。1.鏈輪的特點(diǎn)及選用；

2.齒輪的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核；

3.行星輪減速器的選用；；

4.離合器的選用；

5.飛輪的設(shè)計(jì)；

6.軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核。1.掌握行星輪減速器、離合器、鏈輪、齒輪、軸的設(shè)計(jì)與選用；

2.通過(guò)對(duì)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)能靈活綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)構(gòu)與機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)、分析的理論與方法。項(xiàng)目8 柔性自動(dòng)化裝配教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)1.柔性自動(dòng)化裝配教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)；

2.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1.機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)的綜合應(yīng)用；

2.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)；

3.帶傳動(dòng)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)；

4.減速器的設(shè)計(jì)；

5.軸的設(shè)計(jì)；

6.軸承的選用；

7.各種聯(lián)接。1.通過(guò)對(duì)柔性自動(dòng)化裝配教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)能掌握機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；

2.掌握減速器、帶傳動(dòng)、齒輪、軸、軸承、聯(lián)接的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。每個(gè)小組在接到項(xiàng)目后必須充分討論項(xiàng)目，明確項(xiàng)目要解決哪些問(wèn)題，需要哪些方面的知識(shí)，查閱哪些資料并收集信息。教師在教學(xué)過(guò)程中，可讓學(xué)生先拆裝、測(cè)繪單級(jí)齒輪減速器，初步建立感性認(rèn)識(shí)，然后講解減速器中所涉及到的知識(shí)點(diǎn)，如齒輪、軸、軸承、鍵等，每介紹完一個(gè)內(nèi)容，可將齒輪、軸、軸承、鍵的設(shè)計(jì)作為教學(xué)項(xiàng)目的子項(xiàng)目，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中是帶著任務(wù)在學(xué)習(xí)，可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在學(xué)生做項(xiàng)目過(guò)程中，教師巡回指導(dǎo)，對(duì)學(xué)生不完善的思路進(jìn)行修正，以加強(qiáng)學(xué)生的能力訓(xùn)練，提高任務(wù)完成的質(zhì)量，最后要求學(xué)生課外進(jìn)行討論總結(jié)，每組寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告。每一任務(wù)完成后，進(jìn)行課堂交流，對(duì)項(xiàng)目中如何解決問(wèn)題做相關(guān)介紹。在該階段，學(xué)生不僅回顧了自己設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題，知道了如何改進(jìn)的方法，還鍛煉了學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力。

4.課程考核方式

在課程的成績(jī)?cè)u(píng)定過(guò)程中，著重考查學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，采用多元化的成績(jī)?cè)u(píng)定方式。做項(xiàng)目的學(xué)生平時(shí)占20%，可以不做常規(guī)作業(yè)，在每一個(gè)項(xiàng)目學(xué)習(xí)結(jié)束后，以小組為單位用PPT展示其學(xué)習(xí)成果，各個(gè)小組再根據(jù)每位學(xué)生在小組中的綜合表現(xiàn)給予評(píng)分，項(xiàng)目成績(jī)占50%，期末考試成績(jī)占30%。項(xiàng)目成績(jī)分為過(guò)程成績(jī)和最終成績(jī)，在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中，教師根據(jù)學(xué)生的設(shè)計(jì)方案、創(chuàng)造性、合理性等方面來(lái)評(píng)分，項(xiàng)目完成后，根據(jù)完成的實(shí)際情況給予評(píng)分，兩部分的評(píng)分總和即為項(xiàng)目成績(jī)。此外，鼓勵(lì)學(xué)生自己立項(xiàng)，自主設(shè)計(jì)，參加大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提升學(xué)生工程創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神， 促進(jìn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

三、結(jié)束語(yǔ)

機(jī)械設(shè)計(jì)項(xiàng)目化教學(xué)改革是將傳統(tǒng)課程中的知識(shí)點(diǎn)分散到各個(gè)項(xiàng)目中去，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)、計(jì)算和創(chuàng)新能力有很好的促進(jìn)作用，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生清楚如何應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，切身體會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才有重要的意義。

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Abstract：Mechanical design is an important basic course of for machinery majors，through analyzing the current teaching state of the course with actual situation，reconstructing the course based on project is proposed，8 detailed teaching projects is designed according to teaching requirement，and a teaching process by an actual project is expounded，and specific examination system of the course is presented.Project teaching can improve the abilities of analyzing and solving problems for student，so its very important to cultivate applied talents.

Key words：mechanical design；project teaching；design of project-based learning；course assessment