應用型本科機械設計課程教學改革研究與實踐

馬齊江，潘廣香，鄧景泉，王 波

（滁州學院 機械與汽車工程學院，安徽 滁州 239000）

應用型本科機械設計課程教學改革研究與實踐

馬齊江，潘廣香，鄧景泉，王 波

（滁州學院 機械與汽車工程學院，安徽 滁州 239000）

為了適應卓越工程師培養(yǎng)計劃和雙創(chuàng)教育的要求，結合應用型本科院校的教學特點，針對滁州學院機械類專業(yè)的機械設計在課程教學、教學模式與方法、考核評價等方面存在的不足進行改革與創(chuàng)新，以達到培養(yǎng)學生的實踐動手能力、創(chuàng)新意識和綜合素質的目的，以期為該課程教學的構建、實施及考核評價體系的建設等提供一定的參考.

應用型本科；卓越工程師；雙創(chuàng)教育；機械設計；課程改革

機械設計程是機械類專業(yè)的必修的專業(yè)基礎課，旨在培養(yǎng)學生掌握機械設計的基本知識、基本理論和基本方法，可為學生在學習后續(xù)課程和掌握專業(yè)知識以及新的科學技術時提供必要的理論基礎[1-3].滁州學院作為安徽省地方應用型高水平大學建設高校，其機械類專業(yè)辦學以社會生產(chǎn)及市場需求為導向，培養(yǎng)具有較寬領域的基礎知識、熟練的業(yè)務基礎、創(chuàng)新設計與實踐能力的機械類人才，以滿足社會生產(chǎn)對應用型、創(chuàng)新型專業(yè)技術人才的需求[4].近年來，滁州學院機械類專業(yè)成功申報了安徽省“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，其要求培養(yǎng)的學生要有設計能力、制造能力和工程運行能力，而該校機械專業(yè)成立時間不長，學生基礎較薄弱，其各方面的能力亟待提高.目前國家又提出在“大眾創(chuàng)新，萬眾創(chuàng)業(yè)”國家戰(zhàn)略，要求高校培養(yǎng)的學生具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力[5].在此背景下，如何將基于卓越工程師的設計能力、實踐能力以及“大眾創(chuàng)新，萬眾創(chuàng)業(yè)”的雙創(chuàng)能力融入到機械設計課程教學中，將實踐關節(jié)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)節(jié)和課程理論教學完美的融合，將是本次機械設計課程改革的初衷和基本出發(fā)點.因此，在該課程的教學過程中，如何對現(xiàn)有課程教學、教學模式與方法、考核評價等方面存在的難題進行改革與創(chuàng)新，保質保量的完成教學任務，對提高人才培養(yǎng)質量將具有一定的現(xiàn)實意義.

1 課程概況及面臨的問題

機械設計課程主要講授機械零件的設計準則、聯(lián)接、傳動、軸、軸承和聯(lián)軸器等方面的知識，該課程的特點是知識點多、內容抽象、應用性強，在學習中很難理解，很難調動學生的學習興趣.機械設計是一門實踐性很強的課程，而現(xiàn)有的機械設計課程教學、教學模式與方法、考核評價等方面仍受到傳統(tǒng)教材模式的影響[6]，偏重于理論分析，缺乏創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)，目前該課程在教學過程中面臨以下問題.

1.1 課程教學方面

1）理論教學方面

目前該課程的教學內容存在偏重理論分析、與實際環(huán)節(jié)脫軌等缺點，缺乏工程背景下的實踐教學，忽視了機械設計知識在實際工程中的應用.其次，機械設計是專業(yè)基礎課，往往開設較早，而低年級學生專業(yè)知識不豐富、實踐知識缺乏，腦海中還沒有還沒有形成“工程”、“設計”、“創(chuàng)新”等概念，故而學習效果不佳.再其次，幾年來，隨著教學改革的需深入，機械制圖課程學時大幅減少，導致學生視圖能力不強，而現(xiàn)有的機械設計教材中的插圖大都以平面圖形為主，有的甚至使局部示意圖，這就需要教師花大量時間講解圖紙，占用了機械設計中核心知識點講解時間.再者，機械設計課程實踐性很強，理論教學部分僅僅依靠講解以及PPT演示很難讓學生理解，這也成為理論教學過程中的一大障礙.

2）實驗、實踐教學方面

目前該課程實驗都是驗證性實驗，讓學生自己發(fā)揮的機會很少，無法吸引學生，更無法激發(fā)他們思考問題和分析問題，最后使得實驗教學變得枯燥無味.其次，實驗方法固定化，基本上都是實驗教師安排好實驗相關儀器設備，學生按照已有的實驗步驟按部就班的完成實驗操作，根本不需要自己獨立思考，這就不可避免的導致學生獨立實踐動手能力和獨立思考能力不能提高，也談不上探索精神和創(chuàng)造力的培養(yǎng).再者，實驗器材不全，且用于機械創(chuàng)新設計的器材奇缺，學生很難進行機械創(chuàng)新設計訓練.此外，實驗教學基地還沒有建好，和企業(yè)的聯(lián)系也比較少.上述因素導致學生對機械設計沒有感性的認知，影響學習興趣，也激發(fā)不了學習動力.

1.2 教學模式與方法方面

1）教學模式單一

現(xiàn)有的機械設計課程教學模式仍主要以“填鴨式”“灌輸式”教學模式為主，教師基本以自我為中心、以書本內容為核心，以滿堂講授灌輸?shù)乃季S授課，，整個課堂缺乏師生互動，不能充分調動學生的學習主動性，導致學生學習很被動.長此以往，學生的學習積極性和主動性大大減少，容易產(chǎn)生厭學、惰學的傾向，導致學習效果欠佳.

2）教學方法單一，且重理論輕實踐

本課程的教學主要采用講解法，即傳統(tǒng)的黑板加粉筆，缺少相應的教學教具、教學軟件等.在教學過程中涉及到的很多問題，如齒輪設計、帶傳動、鏈傳動等過程全靠教師配合圖片演示進行講解，導致學生對知識的理解停留在理論層面上，缺乏直觀的實物感受，造成學生理論聯(lián)系實際能力不強.此外，傳統(tǒng)教學模式是先學習理論知識，再進行實踐教學.以專業(yè)理論知識為本位，強調知識的灌輸，忽視實踐能力的培養(yǎng)，導致學生實際工程設計能力得不到提高.

1.3 考核評價方面

平時成績評價單一.現(xiàn)行的平時成績評定主要參考學生的出勤情況，強調教師上課點名.只要學生出勤率高，不管其上課聽課表現(xiàn)如何，都能得到較高的平時成績.

實驗成績評定方法更加不足.沒有建立規(guī)范的實踐教學考核辦法，對實踐操作的考核流于形式，甚至僅以學生的實驗報告為參考評定成績.這必然導致學生和教師對實踐教學重視不足，做實驗時積極性不高.

期末考核主要以試卷為準，但是試卷大都考察基本知識和理論，缺乏機械設計能力的考察，有的學生設計能力不強，但靠死記硬背也能考高分，這顯然不能達到這門課的教學目的.

2 課程改革與創(chuàng)新

針對機械設計的以上特點,為培養(yǎng)具有一定的實踐動手能力、創(chuàng)新意識和綜合素質，適應和符合地方需求的應用型高級機械人才，需要對該課程進行革新.教學組在對同類院校機械設計課程詳細調研的基礎上,結合本課程的特點以及學校實際教學條件,對該課程的教學內容、教學模式與方法、考核方式等進行改革,并將其運用到實際教學工作中.

2.1 教學內容

1）精心組織教學內容，突出應用

課程內容緊扣人才培養(yǎng)目標，符合大綱要求.本課程擬從設計總論，聯(lián)接，傳動和軸、軸承、聯(lián)接器等方面組織教學內容，涵蓋課程大綱內容，且易于理解，突出實際應用.其次，現(xiàn)有的經(jīng)典教材上面的插入基本以二維圖為準，鮮有三維圖，導致學生看圖費勁，易于疲勞.針對此，課程組擬采用Solid-Works、UG、ProE等三維軟件對書中的二維圖進行三維建模，方面學生理解；利用Flash、3dmax、Solid-Works等動畫制作軟件將一些難理解的機械運動過程、受力過程等制作動畫.其次，課程組將經(jīng)典組織PPT和教案，做到圖文并茂，有文字、圖片、動畫，方便學生理解，提高課堂效果.更重要的是，在實際講授課程時，適當?shù)碚摴降耐茖н^程，加強對工程應用的講授，如齒輪傳動、帶傳動、軸的結構設計等.而針對離合器、聯(lián)軸器、彈簧等低難度的知識，學生可以先用相關實驗室進行認知，然后再開展理論教學.在實踐教學內容上除安排帶傳動、減速器拆裝等經(jīng)典實驗外，還應適當開始機械創(chuàng)新創(chuàng)意設計實驗，增強學生的創(chuàng)新能力和實踐動手能力.

2）強化知識聯(lián)系，建立知識脈絡

機械設計課程需要學生掌握機械制圖、機械原理、理論力學、材料力學等專業(yè)基礎知識；同時，其也是汽車設計、機械優(yōu)化設計、模具設計等專業(yè)課的基礎.因而，在課程內容上，要強調知識的聯(lián)系，幫助學生形成知識脈絡，這比單純的講授機械設計知識更重要.幫助學生形成形成完整的機械設計知識體系，課程內容必須要將機械設計前后課程內容有效貫穿.例如，講解軸的受力時，先幫助學生復習理論力學中梁的受力分析，重溫分析過程，重點講授軸的受力分析，最后再聯(lián)系汽車設計中傳動軸受力分析過程.這樣做的益處是，可以幫助學生理順知識的前后聯(lián)系，形成知識點的有效鏈接，學生很快就能掌握機械設計的知識.課程內容著重了知識網(wǎng)絡化以后，就能使得學生思維性更強，知識掌握度更高，學生不僅能夠知其然，而且能夠知其所以然，達到事半功倍的學習效果.

3）結合工程實例展開教學

機械設計研究的問題工程實踐，然而機械設計在基本概念、基本理論的表述上采用抽象思維和理想化的方法.學生在學習中感到部分內容理解困難，運用更覺無從下手，有些描述設計過程的概念能夠接受，但如何抓住主要因素，撇掉次要因素，將實際機械設計問題反映到課堂上來感覺很困難.學生感到困難的地方恰是他們理論與實際相結合，實際向理論上升的抽象思維、邏輯思維能力薄弱的地方，也是教師培養(yǎng)學生分析能力的極好機會.例如講解機械設計時，課程組將結合近幾年給安徽獵豹設計的CT6、6482車身零部件工位器具、安徽鯤鵬模具廠設計的冰箱門模具等實際工程項目，從機械設計的綱領、目標、設計方案的確定、結構設計分析、圖紙的繪制等過程講解機械設計過程、步驟，使得學生對機械設計過程有個感性的認知，提高學生學習的興趣.

4）結合學科競賽展開教學

圍繞培養(yǎng)學生的實踐動手能力、創(chuàng)新意識和綜合素質的要求，將學生的課外科技創(chuàng)新活動與該課程的實踐教學，積極鼓勵、引導學生投入到與機械設計相關的比賽中來，如節(jié)能減排大賽、機械創(chuàng)新設計大賽、3D大賽等.學生參與大賽過程中，需要自己進行方案的構思、方案改進、方案實施等，這就要求學生必須將機械設計理論知識與實踐動手能力相結合，從而達到提升學生的機械設計能力、創(chuàng)新能力和實踐能力的目的.

2.2 教學模式與方法改革

1）以問題為導向，以任務為驅動，提高課堂教學效果

教學過程實際上是教與學的過程，要求教師與學生要相互溝通交流.在課堂教學中應強調教師和學生共同作用，教師主動引動，學生積極參與，達到活躍課堂的氣氛，提升課堂課程效果的目的.具體而言，教師應發(fā)揮主導作用，在講授不同章節(jié)的知識點時，應根據(jù)知識點的性質，積極以問題為導向，以任務為驅動，調動學生的學習積極性，提高課堂的學習效果.

2）加強案例教學，提高學生綜合能力

本課程的教學核心目標是培養(yǎng)學生分析與解決問題的能力，讓學生真正掌握機械設計的工程能力.因此，在實際教學中，教師可以根據(jù)教學內容，給出一些具體的機械設計案例，將機械設計理論和實際很好的結合起來，讓學生真正掌握機械設計的精髓.例如在講解齒輪設計時，結合教師給淮北煤機廠設計的液壓支架吊裝車中行走機構的齒輪設計過程進行講解，使學生能夠將書本上學到的齒輪設計知識與工程實際聯(lián)系起來，充分調動學生的學習積極性與主動性，培養(yǎng)學生分析與解決實際問題的能力.

3）采用雙師同堂教學

建立實踐教育基地，和企業(yè)合作，讓企業(yè)有設計經(jīng)驗的工程師到校講課，把企業(yè)應用的知識直接搬進課堂，他們帶來的一些方法往往是最實用的一些設計方法，方便學生接受企業(yè)培訓.另外，也可借助校企合作的方式將課堂教學延伸到課外，通過深入企業(yè)渠道，與學生交流，回答學生的提問，指導學生的課后實踐.這樣使得傳統(tǒng)課堂教學具有單向、雙向和多向交流等多重特色，形成立體交流網(wǎng)絡，激發(fā)了學生的學習興趣，提高了教學效果.

2.3 考核評價方式改革

單純的考試方法會使學生陷入應試的誤區(qū)，學生往往為了考試而學習，不注重應用.為此，課題組成員大膽采用單元考核、期中、期末考核、實踐環(huán)節(jié)考核等多種考核方法，重點考核學生的基礎知識掌握能力、分析問題和解決問題的能力，避免學生死記硬背，提高學生的素質.此外，強化過程性學習評價與考核力度，建立多重考核方式（課程設計、學科競賽、課程大作業(yè)、調研報告、小組討論學習等），“以考促學”.

3 結束語

在“卓越工程師培養(yǎng)計劃”、“大眾創(chuàng)新，萬眾創(chuàng)業(yè)”背景下，地方應用型本科高校更強調培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力.通過對機械設計在課程教學、教學模式與方法、考核評價等方面存在的不足進行改革與創(chuàng)新，教學內容更加精煉、教學方法更加多樣化、考核方式更加靈活.通過教學實踐證明,改革后學生了解和掌握有關機械零件的基本理論知識、結構設計和機械動力學方面的知識，同時學生的實際設計能力也得到了提升，為將來從事實際設計工作奠定了堅實的基礎.

〔1〕李秀蓮,東效英.《機械設計》課程改革的探討[J].農機化研究,2004,(1):258-259.

〔2〕宋亞林.以項目為載體的《機械設計基礎》課程改革與實踐[J].鄂州大學學報,2011,18(2):73-75.

〔3〕蘭自志.機械設計課程改革的幾點思考[J].南平師專學報，2006,25(2):117-119.

〔4〕王波,林其斌.應用型本科機械原理課程教學改革研究與實踐[J].滁州學院學報,2013,15(2):111-113+125.

〔5〕李克旺,滕獻銀,鄭清春.基于培養(yǎng)創(chuàng)新能力的機械設計系列課程改革[J].太原理工大學學報(社會科學版),2008（26）:64-66.

〔6〕杜鑫.基于三維CAD軟件的《機械設計》教學改革[J].新鄉(xiāng)教育學院學報,2009,20(2):71-72.

G642.0

A

1673-260X（2017）12-0185-03

2017-09-13

安徽省高校專業(yè)綜合改革試點項目(2016zy090)；安徽省高校卓越人才教育培養(yǎng)計劃項目(2015zjjh032)；滁州學院課程改革項目(2016kcgg024)；滁州學院教學研究項目(2015zyjh01,2015jyy010)