構(gòu)建基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的機(jī)械基礎(chǔ)系列課程新體系

薛廣紅+熊南峰+曾亮華

摘要：本文根據(jù)應(yīng)用型本科機(jī)械工程專業(yè)人才的培養(yǎng)定位，對機(jī)械基礎(chǔ)系列課程進(jìn)行了改革，構(gòu)建了適合培養(yǎng)本科應(yīng)用型人才的機(jī)械基礎(chǔ)系列課程體系。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科；機(jī)械基礎(chǔ)系列課程；教學(xué)改革；課程體系

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）51-0156-02

一、引言

在我國高等教育已步入大眾化教育階段的背景下，要求培養(yǎng)出大批不同規(guī)格和層次的人才，尤其是培養(yǎng)出更多的應(yīng)用型人才。作為一所獨(dú)立學(xué)院，北京理工大學(xué)珠海學(xué)院以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型本科人才為目標(biāo)，近兩年已啟動了新一輪的人才培養(yǎng)模式改革；機(jī)械工程專業(yè)作為我校的特色專業(yè)，一直在努力探索以培養(yǎng)應(yīng)用能力為主線的培養(yǎng)方案，以“應(yīng)用”為主旨和特征構(gòu)建課程和教學(xué)內(nèi)容體系，我院于兩年前開始進(jìn)行應(yīng)用型本科機(jī)械基礎(chǔ)系列課程教學(xué)內(nèi)容的改革探索工作，并已取得可喜的成果。

機(jī)械基礎(chǔ)系列課程包含機(jī)械制圖、工程力學(xué)、工程材料與熱成型工藝、互換性與技術(shù)測量、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（機(jī)械原理+機(jī)械設(shè)計(jì)）等5門課程。這些課程都是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必修的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，它們不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程、完成課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)不可缺少的基礎(chǔ)，更是學(xué)生畢業(yè)后從事工程技術(shù)工作的基礎(chǔ)。機(jī)械基礎(chǔ)系列課程教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革在專業(yè)整體課程體系中占有極重要的地位，它既是工科各相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程改革的重要組成部分，也是機(jī)械學(xué)科教學(xué)改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)[1]。

二、現(xiàn)行機(jī)械基礎(chǔ)系列課程的教學(xué)中存在的問題

通過獨(dú)立學(xué)院近六年來的教學(xué)實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生在學(xué)完機(jī)械基礎(chǔ)系列課程后，對現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論及其應(yīng)用只有膚淺的認(rèn)識，還沒有完全具備設(shè)計(jì)機(jī)械傳動裝置和簡單機(jī)械的能力，特別是不具備基本的工程識。究其原因，主要有以下幾個(gè)方面：（1）在大學(xué)一年級學(xué)習(xí)機(jī)械制圖這門有較強(qiáng)實(shí)踐性的課程，對剛邁入大學(xué)、習(xí)慣于邏輯思維訓(xùn)練的學(xué)生來說是一門較難的課程，學(xué)生缺乏的是機(jī)械設(shè)計(jì)和加工工藝方面的基本常識，對零件圖和裝配圖中的工藝知識難于理解，對制圖國家標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)會不透。三年級學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時(shí)，機(jī)械制圖的內(nèi)容已大部分忘記，增加了學(xué)習(xí)難度。（2）工程力學(xué)、工程材料與熱成型工藝、互換性與技術(shù)測量、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4門課程，是既有系統(tǒng)的理論性又有很強(qiáng)實(shí)踐性的課程，學(xué)習(xí)時(shí)，不僅依賴基礎(chǔ)理論知識，也依賴學(xué)生對機(jī)械的感性認(rèn)識，大部分學(xué)生都缺乏實(shí)踐知識，加之許多內(nèi)容不直觀，往往增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，特別是對一些設(shè)計(jì)性、綜合性強(qiáng)的內(nèi)容更難于掌握，從而影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。（3）這5門課程各自單獨(dú)成為一個(gè)體系，因而從整個(gè)系列課程來看，有些內(nèi)容多次重復(fù)出現(xiàn)，而每次都沒講透；有些內(nèi)容前后顛倒、脫節(jié)、銜接不好；同時(shí)實(shí)踐環(huán)節(jié)的安排和內(nèi)容的設(shè)計(jì)也不夠合理。

三、機(jī)械基礎(chǔ)系列課程新體系的構(gòu)建

鑒于上述問題，課題組成員以“應(yīng)用”為主旨，緊密聯(lián)系機(jī)械工程實(shí)際，從整體優(yōu)化的角度建立新的機(jī)械基礎(chǔ)系列課程體系，將目前的5門課程融為一體，整合為“機(jī)械工程基礎(chǔ)Ⅰ”和“機(jī)械工程基礎(chǔ)Ⅱ”2門課程，并構(gòu)建了這2門課的課程體系和教學(xué)內(nèi)容，解決了原來5門課程的部分內(nèi)容存在重復(fù)、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)不夠合理等問題，既提高了教師教的效益，又提高了學(xué)生學(xué)的效益。

1.“機(jī)械工程基礎(chǔ)Ⅰ”課程體系。“機(jī)械工程基礎(chǔ)Ⅰ”以機(jī)械制圖的教學(xué)內(nèi)容為主干，其中穿插互換性與技術(shù)測量和工程材料課程中的相關(guān)內(nèi)容，在整體教學(xué)實(shí)施過程中以典型機(jī)械零、部件的設(shè)計(jì)表達(dá)為主線實(shí)施教學(xué)。具體課程內(nèi)容包括制圖基礎(chǔ)、工程材料與產(chǎn)品技術(shù)要求、機(jī)械制圖、零部件測繪4個(gè)基本模塊，共160學(xué)時(shí)，分3個(gè)學(xué)期執(zhí)行。（1）制圖基礎(chǔ)模塊。該模塊56學(xué)時(shí)，包括正投影基礎(chǔ)，組合體三視圖和機(jī)件的常用表達(dá)方法，計(jì)算機(jī)繪圖（AutoCAD）的內(nèi)容。目標(biāo)是培養(yǎng)繪制和閱讀投影圖的能力，培養(yǎng)使用儀器和徒手繪圖、計(jì)算機(jī)繪圖的能力。該模塊在第二學(xué)期開課。（2）工程材料與產(chǎn)品技術(shù)要求模塊。該模塊40學(xué)時(shí)，包括工程材料課程中的材料力學(xué)性能、金屬材料基礎(chǔ)知識、鐵碳合金相圖及熱處理、常用工程材料、典型零件選材分析的內(nèi)容；互換性課程中的一般零部件的公差與配合、幾何公差、表面粗糙度的基本概念和基本知識等內(nèi)容。目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)零件工作狀況正確選擇材料的能力；培養(yǎng)學(xué)生通過查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)合理選擇一般零件的尺寸公差、幾何公差和表面粗糙度的能力，并能夠正確地標(biāo)注在圖紙上。該模塊在第三學(xué)期開課。（3）機(jī)械制圖模塊。該模塊40學(xué)時(shí)，包括制圖課程中的標(biāo)準(zhǔn)件和常用件、零件圖和裝配圖，互換性課程中的常用結(jié)合件和圓柱齒輪傳動的互換性等內(nèi)容。目標(biāo)是培養(yǎng)繪制和閱讀零件圖和裝配圖的基本能力，培養(yǎng)學(xué)生通過查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)合理選擇標(biāo)準(zhǔn)件及齒輪的尺寸公差、幾何公差和表面粗糙度的能力，并能夠正確地標(biāo)注在圖紙上。該模塊在第四學(xué)期開課。（4）零部件測繪模塊。該模塊24學(xué)時(shí)，通過對機(jī)器中的常用齒輪油泵、機(jī)用虎鉗、柱塞泵、球閥、減速器等典型部件的分析，使學(xué)生了解其結(jié)構(gòu)和工作原理，分組測繪其中的某一部件，在測繪過程中進(jìn)一步掌握零件、裝配圖的表達(dá)方法，理解標(biāo)準(zhǔn)件和常用件的規(guī)定畫法，合理選擇材料、公差及表面粗糙度并進(jìn)行正確標(biāo)注，進(jìn)一步領(lǐng)會國家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。該模塊同機(jī)械制圖模塊一起均在第四學(xué)期開課。

2.“機(jī)械工程基礎(chǔ)Ⅱ”課程體系?！皺C(jī)械工程基礎(chǔ)Ⅱ”以機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容為主干，其中穿插工程力學(xué)和工程材料的相關(guān)內(nèi)容，在整體教學(xué)實(shí)施過程中以典型零件和機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)為主線實(shí)施教學(xué)。具體課程內(nèi)容包括基礎(chǔ)力學(xué)、機(jī)械零件、機(jī)械原理3個(gè)基本模塊，共168學(xué)時(shí)，分3個(gè)學(xué)期執(zhí)行。（1）基礎(chǔ)力學(xué)模塊。該模塊64學(xué)時(shí)，包括靜力學(xué)的基本概念和物體的受力分析、平面力系、摩擦與重心、空間力系等靜力學(xué)內(nèi)容，以及直桿的軸向拉伸與壓縮、擠壓與剪切、圓軸扭轉(zhuǎn)、梁的平面彎曲、應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度條件等材料力學(xué)內(nèi)容。目標(biāo)是使學(xué)生能夠?qū)ρ芯繉ο筮M(jìn)行正確的受力分析、畫出受力圖并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，掌握受力構(gòu)件變形及其變形過程中的內(nèi)部應(yīng)力的分析和計(jì)算方法，掌握構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性分析理論在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。該模塊在第三學(xué)期開課。（2）機(jī)械零件模塊。該模塊64學(xué)時(shí)，包括零件設(shè)計(jì)概論、連接、軸與聯(lián)軸器、離合器和制動器、支撐、帶傳動與鏈傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動等內(nèi)容。其中，由于齒輪傳動的設(shè)計(jì)涉及齒輪嚙合原理的有關(guān)知識，所以將原機(jī)械原理中有關(guān)齒輪機(jī)構(gòu)的基本知識納入本模塊中結(jié)合設(shè)計(jì)介紹。目標(biāo)是通過學(xué)習(xí)通用零（部）件及由零件組成的聯(lián)接和傳動的基礎(chǔ)知識，掌握機(jī)械零（部）件的設(shè)計(jì)原理、方法和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，從而達(dá)到能正確設(shè)計(jì)和改進(jìn)這些零件的目的，包括如何確定零件的最適當(dāng)外形和尺寸，如何選擇材料、表面質(zhì)量以及規(guī)定制造上的技術(shù)要求等。該模塊在第四學(xué)期開課。（3）機(jī)械原理模塊。該模塊40學(xué)時(shí)，包括機(jī)構(gòu)的組成及平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪與間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)、輪系、機(jī)械速度的調(diào)節(jié)與回轉(zhuǎn)件的平衡、簡單機(jī)械設(shè)計(jì)方法與實(shí)例等內(nèi)容。目標(biāo)是通過學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)組成的基本知識、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析、機(jī)械的動力分析、常用的基本機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容，使學(xué)生并初步具備擬定機(jī)械運(yùn)動方案、分析和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的能力。最后通過具體的設(shè)計(jì)實(shí)例，讓學(xué)生學(xué)會綜合應(yīng)用基本知識進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法和步驟。該模塊在第五學(xué)期開課。另外，為了讓學(xué)生了解專業(yè)，在新生入校的第一學(xué)期開設(shè)了一門“機(jī)械專業(yè)導(dǎo)論”課，其間通過參觀機(jī)械工廠、觀看錄像及現(xiàn)場講解等環(huán)節(jié)，使學(xué)生具備機(jī)械工程的一些基本常識，對機(jī)械設(shè)計(jì)和制造所涉及的問題有初步的認(rèn)識。同時(shí)在教學(xué)計(jì)劃的第三學(xué)期開設(shè)了“工程實(shí)訓(xùn)”實(shí)踐課程和“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”軟件應(yīng)用課程?！肮こ虒?shí)訓(xùn)”安排學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立操作，并輔以專題講授，學(xué)生通過實(shí)習(xí)獲得機(jī)械制造的基本知識，建立機(jī)械制造生產(chǎn)過程的概念；“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”引入三維設(shè)計(jì)及制造軟件，加強(qiáng)了學(xué)生應(yīng)用軟件提高設(shè)計(jì)制造水平和效益的能力，為機(jī)械零件、機(jī)械制圖、機(jī)械原理等模塊的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

四、機(jī)械基礎(chǔ)系列課程新體系的優(yōu)點(diǎn)

1.通過“機(jī)械專業(yè)導(dǎo)論”課，一開始就讓學(xué)生接觸機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的實(shí)際，可以緊密地結(jié)合機(jī)械工程實(shí)際知識講解相關(guān)知識，克服了以前學(xué)生缺乏機(jī)械設(shè)計(jì)和加工工藝方面的基本常識給學(xué)習(xí)造成的困難。

2.新體系將各門課程有機(jī)地結(jié)合在一起，解決了原來5門課程的部分內(nèi)容存在重復(fù)、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)不夠合理等問題，減少了學(xué)時(shí)。

3.在“工程實(shí)訓(xùn)”后同時(shí)開設(shè)機(jī)械制圖和機(jī)械零件模塊，使學(xué)生在具備了機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的基本知識后再學(xué)習(xí)零件圖和裝配圖的內(nèi)容，并作為表達(dá)設(shè)計(jì)的零件和部件的必然內(nèi)容來學(xué)習(xí)，教學(xué)效率高，效果更好。

4.這一體系各門課程的設(shè)置，緊密圍繞機(jī)械工程實(shí)際，以“應(yīng)用”為主旨和特征構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容體系，課程實(shí)施過程中結(jié)合“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”三維軟件的應(yīng)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]祖業(yè)發(fā).工程制圖改革與機(jī)械基礎(chǔ)系列課程新體系的探討[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，1999，（4）：88-90.

[2]柯斌清.“工程力學(xué)與機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”教學(xué)改革與實(shí)踐[J].教改教法，2014，（12）：56-57.

[3]韓蕾蕾，韓英英.獨(dú)立學(xué)院工程材料課程教學(xué)初步改革[J].機(jī)械管理開發(fā)，2010，（4）：39-142.

[4]柴玉華，王俊鳳.獨(dú)立學(xué)院應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的研究與探討[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，（4）：4-7.

Establishing a New System of Mechanical Foundation Serial Courses Based on Application-Oriented Ability Training

XUE Guang-hong，XIONG Nan-feng，ZENG Liang-hua

（College of Machinery and Vehicles，Zhuhai Campus，Beijing University of Technology，Zhuhai，Guangdong 519088，China）

Abstract：According to the cultivation orientation of mechanical engineering based on application-oriented ability training，this paper explored how to reform mechanical foundation serial courses and provides a new course system.

Key words：undergraduate application-oriented；mechanical foundation serial courses；teaching reform；course system