基于“學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目”的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)研究

王慧明+李延斌+姜楠

[摘 要]機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是課程教學(xué)中十分重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。學(xué)生在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往由于題目不感興趣，設(shè)計(jì)方法單一，時(shí)間倉(cāng)促等相關(guān)問(wèn)題，導(dǎo)致課程設(shè)計(jì)教學(xué)效果較差。針對(duì)上述問(wèn)題，文章將“學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目”與機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)相結(jié)合，從該課程設(shè)計(jì)的題目、時(shí)間、組織形式、設(shè)計(jì)方法等方面進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、積極性，進(jìn)而提高機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]機(jī)械原理；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)研究；“學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目”

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.27.233

作為工程院校機(jī)械類專業(yè)必修主干課及專業(yè)基礎(chǔ)課，機(jī)械原理在專業(yè)課程體系中起著承上啟下的重要作用。作為機(jī)械原理課程教學(xué)的延伸，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是十分重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。[1]經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)改革，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)已經(jīng)取得了一定的成果[2-5]，但從一些后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)以及用人單位給出的反饋信息來(lái)看，學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和創(chuàng)新能力仍有待提高，上述能力的提高離不開實(shí)踐活動(dòng)。因此，充分利用機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)這一重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生學(xué)以致用，進(jìn)而達(dá)到提高學(xué)生綜合應(yīng)用實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的目的。

目前，“挑戰(zhàn)杯”“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目”“機(jī)械設(shè)計(jì)大賽”等大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)在我國(guó)高校蓬勃發(fā)展。學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目作為實(shí)踐載體，成為培養(yǎng)學(xué)生分析解決問(wèn)題能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力的重要手段，促進(jìn)了專業(yè)課程與實(shí)踐活動(dòng)的融合，進(jìn)而引起各高校的高度重視。因此，將大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)融入機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中來(lái)，通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合模式來(lái)培養(yǎng)學(xué)生，對(duì)于提高學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的熱情、取得較好的教學(xué)成果，是有一定促進(jìn)意義的。

1 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

從目前的教學(xué)情況看，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)針對(duì)學(xué)生機(jī)構(gòu)綜合應(yīng)用能力訓(xùn)練取得了較好的效果。但是依然存在一些問(wèn)題。

（1）以沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)為例，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)所選用的設(shè)計(jì)題目多為小型插床、牛頭刨床等傳統(tǒng)設(shè)備的機(jī)構(gòu)動(dòng)靜態(tài)力分析及運(yùn)動(dòng)分析，設(shè)計(jì)的題目較陳舊；同時(shí)，機(jī)構(gòu)的類型、尺寸均由指導(dǎo)教師指定。這種給定的題目，一方面，降低了部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；另一方面，學(xué)生只要按指導(dǎo)教師要求完成圖紙的繪制和設(shè)計(jì)說(shuō)明書即可，很少有自由發(fā)揮的余地，制約了學(xué)生個(gè)人綜合素質(zhì)發(fā)展以及創(chuàng)新能力提高。

（2）機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)時(shí)間普遍集中于學(xué)期末的1～2周，對(duì)于平時(shí)上課效果不好和基礎(chǔ)較差的學(xué)生而言，在這么短的時(shí)間內(nèi)完成課程設(shè)計(jì)難度較大，很難達(dá)到預(yù)期教學(xué)效果。

（3）課程設(shè)計(jì)方案相近，設(shè)計(jì)過(guò)程往往是簡(jiǎn)單的模仿和重復(fù)，學(xué)生間互相抄襲現(xiàn)象較常見，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)熱情較低。同時(shí)，不能體現(xiàn)學(xué)生查找資料、方案對(duì)比、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力，不利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

因此，在應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的背景下，開展機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程更新和改進(jìn)勢(shì)在必行。

2 “學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目”開展情況分析

“學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目”已成為大學(xué)生素質(zhì)教育的重要組成部分，引起各高校的高度重視?，F(xiàn)今，面向機(jī)械類學(xué)生的科技活動(dòng)項(xiàng)目較多，例如機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”課外科技作品競(jìng)賽、大學(xué)生科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目、機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)大賽等，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力起著無(wú)可替代的作用。近年來(lái)，沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)在上述賽事中取得了較理想的成績(jī)，這些成績(jī)極大地鼓舞了學(xué)生的積極性，調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)機(jī)械專業(yè)課程的興趣，促進(jìn)創(chuàng)新思維的形成，培養(yǎng)學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的能力。

然而，在學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目開展過(guò)程中，仍然存在著一些問(wèn)題。首先，由于參賽名額及經(jīng)費(fèi)限制，使參加機(jī)械方向相關(guān)課外科技活動(dòng)的學(xué)生人數(shù)受限。其次，由于競(jìng)賽時(shí)間限制，很多項(xiàng)目準(zhǔn)備不充分，參與人員不能夠很好規(guī)劃時(shí)間。最后，由于部分高校宣傳不到位，學(xué)生參與主體性不足，導(dǎo)致在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和工程實(shí)踐能力等方面存在缺陷。因此，基于“學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目”來(lái)加強(qiáng)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)這一實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革，可以較好地解決學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中面臨的問(wèn)題和困難。

3 基于“學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目”開展機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)研究

機(jī)械專業(yè)學(xué)生在參加各類學(xué)科競(jìng)賽及創(chuàng)新項(xiàng)目時(shí)，選題多為機(jī)械設(shè)計(jì)類，使得結(jié)合“學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目”開展機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)研究具有一定的可行性。

3.1 開展多種形式的課程設(shè)計(jì)題目

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的合理命題是保證其教學(xué)效果的關(guān)鍵。學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目的題目主要來(lái)源于學(xué)生興趣，滿足在老師指導(dǎo)下學(xué)生可自行完成的要求，因此以“學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目”為依托，確定課程設(shè)計(jì)題目具有一定的可行性。首先，對(duì)于已經(jīng)參與到課外科技活動(dòng)中的學(xué)生，可將項(xiàng)目中所涉及的機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì)作為課程設(shè)計(jì)題目。該類題目可以較好地調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行相關(guān)資料的收集與設(shè)計(jì)工作，課程設(shè)計(jì)結(jié)束后能夠獲得較強(qiáng)成就感，可實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)，并取得較好的教學(xué)成果。其次，對(duì)于想?yún)⒓拥磪⒓印皩W(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目”的學(xué)生，允許其對(duì)自身感興趣的方向進(jìn)行自命題，為將來(lái)參加課外科技活動(dòng)做好準(zhǔn)備工作。最后，對(duì)沒(méi)有自主選題的學(xué)生，由教師提供，此類題目中可適當(dāng)增加來(lái)源于科研項(xiàng)目的命題，將科研與教學(xué)相結(jié)合，用科研激發(fā)學(xué)生興趣。

3.2 合理安排課程設(shè)計(jì)的時(shí)間與組織形式

課程設(shè)計(jì)的時(shí)間不應(yīng)拘泥于預(yù)先設(shè)定的程式。機(jī)械類相關(guān)課外科技競(jìng)賽及創(chuàng)新項(xiàng)目時(shí)間節(jié)點(diǎn)與機(jī)械原理課程開課時(shí)間節(jié)點(diǎn)相重合。因此，在課程教學(xué)中可結(jié)合“學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目”開展課程設(shè)計(jì)，即將課程設(shè)計(jì)貫穿于機(jī)械原理課堂教學(xué)的全過(guò)程。設(shè)計(jì)過(guò)程先從每個(gè)單元小題目的形式開始，然后再綜合給出符合實(shí)際要求的綜合性題目，使課程設(shè)計(jì)內(nèi)容始終貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程。理論課結(jié)束時(shí)，學(xué)生已完成課程設(shè)計(jì)的主體部分，最后利用課程設(shè)計(jì)的集中時(shí)間完成圖紙和說(shuō)明書，克服以往課程時(shí)間中時(shí)間不充足的問(wèn)題。endprint

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)最適合應(yīng)用研究性開放式教學(xué)模式。在機(jī)械原理主要機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方案的理論教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后，就可布置課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，讓同學(xué)提前準(zhǔn)備，規(guī)定查閱資料、命題、討論、調(diào)整、確定命題各關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，讓同學(xué)分散進(jìn)行相關(guān)資料的查詢與分析，學(xué)會(huì)確定研究課題，包括課題研究目的、研究?jī)?nèi)容、技術(shù)方案、研究難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)，鍛煉自主研究能力以及相互協(xié)作能力，這樣也杜絕學(xué)生拷貝和抄襲現(xiàn)象。

3.3 設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)

“學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目”進(jìn)行過(guò)程中，往往需要對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)方案進(jìn)行三維造型及運(yùn)動(dòng)仿真。而大部分機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)果依然停留在靜止的圖紙上，學(xué)生并不能直觀感受到自己所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，導(dǎo)致主觀積極性較差。因此，有必要在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，通過(guò)運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件（如UG、ADAMS、SolidWorks等）對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，進(jìn)而驗(yàn)證方案的可行性，并可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新的積極性。來(lái)源“學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目”的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題目，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，必將為課外科技活動(dòng)的后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié) 論

本文針對(duì)“學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目”與機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)相結(jié)合進(jìn)行大膽探討與研究，認(rèn)為將兩者有效地結(jié)合具有一定的可行性，并能收到較好的教學(xué)效果，既調(diào)動(dòng)了學(xué)生課程設(shè)計(jì)的積極性，又對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高有一定的促進(jìn)作用，進(jìn)而切實(shí)提高機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)效果，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

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