多理念融合的“機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”主動(dòng)實(shí)踐教學(xué)模式研究

沈仙法　劉遠(yuǎn)偉

摘要 為有效改善“機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”的教學(xué)質(zhì)量，針對(duì)民辦高校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目教學(xué)法、CDIO工程教育、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、分層教學(xué)法、自主學(xué)習(xí)、在線學(xué)習(xí)和主動(dòng)實(shí)踐等較為先進(jìn)的教學(xué)理念進(jìn)行融合，從課題設(shè)計(jì)題目、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、設(shè)計(jì)手段和評(píng)價(jià)體系方面進(jìn)行了系統(tǒng)改革。通過(guò)本課題研究將有助于增強(qiáng)學(xué)生的工程意識(shí)和主動(dòng)實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞 多理念融合 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 主動(dòng)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.06.057

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是一門重要的實(shí)踐課程，起到了從理論到實(shí)際、從基礎(chǔ)到專業(yè)的橋梁作用。通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用“機(jī)械設(shè)計(jì)”、“材料力學(xué)”、“工程制圖”、“互換性技術(shù)基礎(chǔ)”和“工程材料”等其它先修課程知識(shí)，熟悉通用機(jī)械設(shè)計(jì)特點(diǎn)和規(guī)律。但是當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量呈不斷下滑趨勢(shì)。并且隨著網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)機(jī)械科學(xué)發(fā)展已發(fā)生了顯著變化，同時(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)理念和思想也發(fā)生了深刻轉(zhuǎn)變。目前傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式已不能適應(yīng)新時(shí)代下技術(shù)發(fā)展的要求，導(dǎo)致其很難培養(yǎng)出優(yōu)秀的機(jī)械設(shè)計(jì)工程師。為此，很多院校試行了許多有價(jià)值的探究，產(chǎn)生了一些新的教學(xué)理念，因此，本研究將以機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，探索一種適用于民辦高校機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學(xué)模式，形成多理念融合的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的主動(dòng)實(shí)踐教學(xué)改革方案，從而提高設(shè)計(jì)類實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量。

1課程教學(xué)理念

1.1項(xiàng)目教學(xué)法

項(xiàng)目教學(xué)法是指在老師的引導(dǎo)和幫助下，把一個(gè)獨(dú)立的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目布置給學(xué)生，從文獻(xiàn)資料檢索處理、項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案確定、項(xiàng)目具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程到最后的項(xiàng)目設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)，全部讓學(xué)生承擔(dān)完成。通過(guò)此設(shè)計(jì)項(xiàng)目的完成，學(xué)生將熟悉工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)全部過(guò)程以及各設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的要求。

1.2 CDIO工程教育

CDIO表示構(gòu)思（conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Imple—ment）和運(yùn)作（Operate），它是以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，使學(xué)生以實(shí)踐的、主動(dòng)的、課程有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO倡導(dǎo)“做中學(xué)”的教學(xué)模式和“以工程為導(dǎo)向”的教學(xué)方法，這種方法特別適用于工程實(shí)踐性較強(qiáng)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)。

13任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的本質(zhì)是指學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，在教師的指導(dǎo)下，以項(xiàng)目任務(wù)為橋梁，并在強(qiáng)大的成就動(dòng)機(jī)的誘發(fā)下，通過(guò)主動(dòng)積極利用有限的課程學(xué)習(xí)資源，實(shí)現(xiàn)相互協(xié)助和自主探索的學(xué)習(xí)方式，完成給定的項(xiàng)目任務(wù)，使學(xué)生形成一種課程學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)。

1.4分層教學(xué)法

分層教學(xué)法指學(xué)生在專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)、智力因素和非智力因素存在顯著差異的前提下，老師根據(jù)不同的影響因素把教學(xué)對(duì)象分為不同的教學(xué)層次，并根據(jù)各種教學(xué)層次設(shè)立不同的教學(xué)目標(biāo)，采取相對(duì)應(yīng)的教學(xué)方法及手段，完成其設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐類課程，將從設(shè)計(jì)選題難度、學(xué)生層次、教師指導(dǎo)水平、評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)等方面實(shí)行分層，把課程設(shè)計(jì)的難度系數(shù)和區(qū)分度系數(shù)的概念上升到系統(tǒng)層面。

1.5在線教育

在線教育是指以網(wǎng)絡(luò)為介質(zhì)的教學(xué)方式，教師與學(xué)生相互之間，利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全方位的溝通，縮短了教師與學(xué)生之間的心理距離，極大地增加了師生之間的溝通機(jī)會(huì)和范圍。老師通過(guò)采用計(jì)算機(jī)對(duì)學(xué)生問(wèn)題的種類、提問(wèn)人數(shù)和提問(wèn)次數(shù)等方面實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)并進(jìn)行分析，這樣更便于老師有針對(duì)性地輔導(dǎo)和幫助學(xué)生。

1.6自主學(xué)習(xí)

自主學(xué)習(xí)是一種現(xiàn)代化主動(dòng)學(xué)習(xí)方式，學(xué)生是學(xué)習(xí)主體，他們可以自己做主，不受外界干擾通過(guò)各種手段使個(gè)體可以得到持續(xù)變化的行為方式。自主學(xué)習(xí)的教學(xué)模式是以學(xué)生為中心、學(xué)生自己管理自己的學(xué)習(xí)，老師從宏觀上對(duì)學(xué)生進(jìn)行調(diào)控，在學(xué)習(xí)方法和策略上指導(dǎo)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展學(xué)習(xí)技能以及終身學(xué)習(xí)的能力。

1.7主動(dòng)實(shí)踐

主動(dòng)實(shí)踐是指由學(xué)生直接去參加各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)踐教學(xué)，自己設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和路線，研究學(xué)習(xí)過(guò)程中碰到的困難和問(wèn)題，并對(duì)此提出有效的解決手段和方法。在這過(guò)程中，當(dāng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)被激發(fā)出來(lái)時(shí)，其觀察、分析和解決問(wèn)題能力一定能夠獲得很好的鍛煉和培養(yǎng)。所以，教師把主動(dòng)實(shí)踐的教學(xué)理念穿插在課程設(shè)計(jì)的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，達(dá)到培養(yǎng)和提高學(xué)生主動(dòng)解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力。

2主要研究?jī)?nèi)容

2.1設(shè)計(jì)題目的選擇

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目的選擇滿足以下需求：課題中所應(yīng)用到的傳動(dòng)方式必須是機(jī)械設(shè)計(jì)課程中所講授過(guò)的，例如：螺旋傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)等；課程設(shè)計(jì)的題目應(yīng)該是多層次和多類型，以適應(yīng)不同層次學(xué)生的需求，從而使課程設(shè)計(jì)從模仿型轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯啃?。因此，在確定機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目時(shí)，既可以從實(shí)際工程設(shè)計(jì)案例中尋找難度適中且符合教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)題目，也可以根據(jù)老師的科研項(xiàng)目選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)題目，同時(shí)也積極支持學(xué)生按照自身經(jīng)驗(yàn)和興趣特點(diǎn)自行確定課程設(shè)計(jì)題目。

2.2課程設(shè)計(jì)多層次教學(xué)內(nèi)容

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)具有各種層次，以滿足民辦高校不同層次學(xué)生的需要，而且設(shè)計(jì)內(nèi)容要符合實(shí)踐教學(xué)要求，并能在有限時(shí)間內(nèi)完成。所以，其內(nèi)容必須包括常用零部件設(shè)計(jì)。長(zhǎng)期以來(lái)，減速器設(shè)計(jì)一直作為機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目，是因?yàn)槠浒藥鲃?dòng)、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸承的組合設(shè)計(jì)，軸承的選擇設(shè)計(jì)，箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝等內(nèi)容。學(xué)生通過(guò)完成該項(xiàng)目，既能對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行綜合應(yīng)用，也能提高學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的專業(yè)理論知識(shí)的應(yīng)用意識(shí)。

2.3設(shè)計(jì)多理念融合的教學(xué)方法

項(xiàng)目教學(xué)法是將機(jī)械設(shè)計(jì)教材中的教學(xué)內(nèi)容和章節(jié)順序打散，再根據(jù)新的要求對(duì)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和整合。把工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中機(jī)械主體分為動(dòng)力原件、傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行部件三個(gè)部分。將機(jī)械設(shè)計(jì)理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)置為傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、軸系零部件設(shè)計(jì)、箱體零部件設(shè)計(jì)和連接件設(shè)計(jì)等四個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法一般步驟為：首先提出任務(wù)；然后完成任務(wù)的思想、方法、操作；其次再邊學(xué)邊做完成任務(wù)；最后總結(jié)規(guī)律、技巧。比如在減速器設(shè)計(jì)時(shí)，首先是輪系傳動(dòng)計(jì)算，然后是減速器應(yīng)用分析和設(shè)計(jì)，最后是減速器的總裝配圖。每項(xiàng)任務(wù)通過(guò)老師指導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的興趣，由被動(dòng)學(xué)習(xí)變主動(dòng)探索。

根據(jù)主動(dòng)實(shí)踐理念，把“先理論學(xué)習(xí)后實(shí)踐學(xué)習(xí)”的傳統(tǒng)線性串行模式，調(diào)整為“理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐學(xué)習(xí)同時(shí)進(jìn)行”的并行模式。例如在講授《齒輪傳動(dòng)》時(shí)，啟發(fā)學(xué)生按照課程設(shè)計(jì)思想去考慮企業(yè)中面臨的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題，激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，有力地促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生將具有更加強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。

2.4確定繪圖及設(shè)計(jì)手段

繪圖能力是機(jī)械類學(xué)生的基本功，因此，在手工繪圖階段，必須要求學(xué)生加強(qiáng)手繪技能。在計(jì)算機(jī)繪圖階段，學(xué)生也應(yīng)該能夠熟練使用各種專業(yè)繪圖軟件，如二維設(shè)計(jì)繪圖軟件Auto-CAD、電子圖版CAXA和中望CAD等，三維繪圖軟件Solid-works、Inventor、UG、Pro/E、Catia和Solidedge等。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生采用專業(yè)繪圖技術(shù)建立三維模型，并進(jìn)行零件裝配、爆炸圖生成和簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)仿真等，提高學(xué)生利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的能力。

2.5建立科學(xué)評(píng)價(jià)體系

課程評(píng)價(jià)手段的改革，從注重結(jié)果轉(zhuǎn)為注重設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)價(jià)，從單一目標(biāo)評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)為多目標(biāo)評(píng)價(jià)。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)成績(jī)的評(píng)價(jià)應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：課程設(shè)計(jì)方案的新穎性；查找和閱讀專業(yè)文獻(xiàn)的能力：觀察、分析及解決問(wèn)題的水平；課題設(shè)計(jì)計(jì)算的合理性和正確性；設(shè)計(jì)答辯時(shí)對(duì)所作課題內(nèi)容的陳述表達(dá)能力。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的考核分為兩個(gè)階段：首次考核和最終考核。首次考核安排在機(jī)械設(shè)計(jì)課題方案設(shè)計(jì)完成以后，這個(gè)階段主要考查學(xué)生對(duì)所作課題的綜合理解水平，考查其所設(shè)計(jì)的方案是否合理，是否具有新穎性，考查學(xué)生查找和閱讀專業(yè)文獻(xiàn)的能力。最終考核安排在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)全部完成后，這個(gè)階段主要是考查學(xué)生的觀察分析及解決問(wèn)題的能力、課題設(shè)計(jì)計(jì)算能力以及答辯時(shí)語(yǔ)言表達(dá)和臨場(chǎng)應(yīng)變能力。

3教學(xué)管理與實(shí)施

教學(xué)管理與實(shí)施主要分為三個(gè)階段。第一階段為準(zhǔn)備階段，并對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的題目選擇、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)管理以及評(píng)價(jià)體系進(jìn)行形成和完善。第二階段為試行階段，先在某一個(gè)專業(yè)的某一個(gè)班將傳統(tǒng)方法與新的改革方法同時(shí)實(shí)施，然后收集并形成有效的比較數(shù)據(jù)，再根據(jù)分析結(jié)果對(duì)改革效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體實(shí)施時(shí)，將學(xué)生分為兩批，其中一批按照新的改革方法完成機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)；另一批按照傳統(tǒng)方法完成課程設(shè)計(jì)。最后評(píng)價(jià)時(shí)將從課程設(shè)計(jì)完成質(zhì)量、設(shè)計(jì)所用時(shí)間、設(shè)計(jì)過(guò)程的完整性和教師評(píng)定這幾個(gè)方面來(lái)比較分析。第三階段為實(shí)施推廣階段，循序漸進(jìn)地在本院機(jī)械類專業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中推行，并不斷完善和改進(jìn)，最后將形成多理念融合的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教改報(bào)告，為其它設(shè)計(jì)類實(shí)踐課程改革提供參考依據(jù)。

4結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐教學(xué)是民辦高校培養(yǎng)高水平技術(shù)專業(yè)人才的重要基礎(chǔ)，為提高機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，一定要穩(wěn)步地進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)改革，全面貫徹“多理念融合的主動(dòng)實(shí)踐”教學(xué)理念。本文針對(duì)民辦高校學(xué)生的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)理念、內(nèi)容、方法、設(shè)計(jì)手段和評(píng)價(jià)體系以及教學(xué)管理與實(shí)施的探討，考慮了課程的系統(tǒng)性和整體性，初步構(gòu)建了新的教學(xué)模式，豐富了機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，增強(qiáng)了學(xué)生的工程意識(shí)和主動(dòng)實(shí)踐能力，拓展了設(shè)計(jì)實(shí)踐類課程的改革思路，有助于提高和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程設(shè)計(jì)能力。