工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究

陳金亮 趙鋒 鄧晗

摘要：通過(guò)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)的開(kāi)展和實(shí)踐，分析了目前教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，結(jié)合工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法，實(shí)踐教學(xué)和課程考核等方面詳細(xì)介紹了課程教學(xué)改革的一些探索，以此來(lái)豐富和完善該課程的教學(xué)，使得《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)教有所成學(xué)有所用。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì)；機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；教學(xué)改革

工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的知識(shí)體系包括了工學(xué)知識(shí)體系、設(shè)計(jì)學(xué)知識(shí)體系和人文藝術(shù)知識(shí)體系， 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)重要的一門(mén)工學(xué)基礎(chǔ)課程。工業(yè)設(shè)計(jì)師如果沒(méi)有掌握機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的工程知識(shí)，就很難深入理解產(chǎn)品工作的基本原理，無(wú)法和產(chǎn)品工程師很好地溝通。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，掌握常用機(jī)構(gòu)的性能、特點(diǎn)，掌握典型通用機(jī)械零部件的功能特點(diǎn)、選用原則、常用材料選取，初步具有設(shè)計(jì)常用機(jī)構(gòu)的能力，解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)服務(wù)[1]。在目前的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)中，教學(xué)觀念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和課程考核等沒(méi)有充分考慮到工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)。因此，本文通過(guò)在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)方法，探討機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革，使其適應(yīng)工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和工程設(shè)計(jì)能力。

1機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程改革研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)已有部分高校對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程進(jìn)行改革和建設(shè)[2]。以機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程為研究對(duì)象，基于U nity 3D游戲技術(shù)引擎，利用三維建模融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)了基于Web的三維虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[3]。建立了一套與應(yīng)用技術(shù)型教育相適應(yīng)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程考核評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[4]。運(yùn)用Solid Works教學(xué)方法對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程進(jìn)行改革[5]。以網(wǎng)絡(luò)資源共享為基礎(chǔ)，通過(guò)模塊化建設(shè)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的資源共享[6]。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，以項(xiàng)目為載體，采用項(xiàng)目化教學(xué)為主導(dǎo)的多元化教學(xué)法[7]。通過(guò)應(yīng)用多媒體技術(shù)、三維仿真軟件，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)等措施對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)進(jìn)行改革探索[8]。通過(guò)加強(qiáng)與工程實(shí)際的聯(lián)系、及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法等措施改革機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程。

上述《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程改革主要針對(duì)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)，而工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生畢業(yè)后主要從事工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和人機(jī)交互設(shè)計(jì)。對(duì)于該課程，學(xué)生只需掌握常用機(jī)構(gòu)和通用零件，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件之間的連接、受力特點(diǎn)、機(jī)構(gòu)原理等知識(shí)，不必掌握背后復(fù)雜的公式計(jì)算和推導(dǎo)。因此，工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生需要掌握的機(jī)械知識(shí)與機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生不同，上述《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程改革對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生并不適用。

2目前教學(xué)中存在的問(wèn)題

2.1學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣與動(dòng)力

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容理論性較強(qiáng)，很多知識(shí)點(diǎn)需要通過(guò)抽象思維理解。工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生抽象思維較弱，形象思維較強(qiáng)；工程意識(shí)薄弱，對(duì)機(jī)構(gòu)及零部件認(rèn)識(shí)不足，缺乏機(jī)械工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)。使得工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生覺(jué)得課程枯燥乏味，提不起學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。

2.2教材案例與工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)結(jié)合不夠緊密

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教材中的單缸內(nèi)燃機(jī)、鄂式破碎機(jī)、牛頭刨床、鶴式起重機(jī)等案例與工業(yè)設(shè)計(jì)的研究方向結(jié)合不緊密，造成了工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在認(rèn)知和理解上的困惑。

2.3教學(xué)方法單一，理論與實(shí)踐結(jié)合度差

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程具有很強(qiáng)的工學(xué)和理學(xué)的綜合性。因此，課堂教學(xué)以教師為主的理論講授，上課氣氛呆板，讓工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生不適應(yīng)，失去學(xué)習(xí)興趣；直接讓學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐，學(xué)生又無(wú)從下手。

2.4和專(zhuān)業(yè)課的銜接問(wèn)題

目前《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)注重系統(tǒng)性地講授課程內(nèi)容，而忽略了與工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)課的結(jié)合，由于課程間缺乏銜接，學(xué)生很難運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的實(shí)際問(wèn)題。

2.5考核形式單一

目前課程考核以考試為主，過(guò)多地關(guān)注考試結(jié)果，而忽略了學(xué)習(xí)的完整性，導(dǎo)致部分學(xué)生放松平時(shí)的學(xué)習(xí)，臨時(shí)突擊復(fù)習(xí)，死記硬背、抄襲，缺乏深入的思考。

為解決上述問(wèn)題，結(jié)合工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)，對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程進(jìn)行有針對(duì)性的創(chuàng)新調(diào)整。

3改革內(nèi)容

工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程改革，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析能力和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力為目標(biāo)，降低理論計(jì)算要求，以工業(yè)設(shè)計(jì)常見(jiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品為對(duì)象，堅(jiān)持實(shí)用為主、夠用為度，發(fā)揮學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)地位，將理論教學(xué)和技能訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

3.1教學(xué)內(nèi)容改革

構(gòu)建知識(shí)理論與實(shí)踐一體化課程結(jié)構(gòu)與內(nèi)容。新的課程體系，以能力為本位，以工業(yè)設(shè)計(jì)常見(jiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主線(xiàn)，以“必需、夠用”為原則，遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，從對(duì)簡(jiǎn)單機(jī)械結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)入手，由淺入深，循序漸進(jìn)，逐步掌握機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論和基本方法，突出知識(shí)的實(shí)用性與針對(duì)性。設(shè)計(jì)師學(xué)習(xí)工科技術(shù)需要的是邏輯，而不是數(shù)學(xué)。刪除不必要的公式推導(dǎo)和涉及復(fù)雜計(jì)算的內(nèi)容，對(duì)于需掌握的公式，只要求學(xué)生理解公式中每個(gè)參數(shù)的意義，會(huì)應(yīng)用公式分析計(jì)算。工業(yè)設(shè)計(jì)能用到的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的原理性?xún)?nèi)容100多年前既已停止發(fā)展，指定一本機(jī)構(gòu)圖冊(cè)讓學(xué)生反復(fù)學(xué)習(xí)，熟悉機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的各種變形與組合應(yīng)用實(shí)例，從而掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的原理。增加適合工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)方向的教學(xué)案例，如交通工具類(lèi)、家用工具類(lèi)、玩具類(lèi)、健身器械類(lèi)等靈巧機(jī)械產(chǎn)品，用生動(dòng)、直觀的產(chǎn)品實(shí)例闡述機(jī)械工程與工業(yè)設(shè)計(jì)之間的緊密關(guān)系。跟蹤學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，豐富教學(xué)內(nèi)容，在授課過(guò)程中適時(shí)地傳達(dá)新的理論和研究方法，如機(jī)器人技術(shù)、微型機(jī)械、撓性機(jī)械、納米機(jī)械等最新研究成果，培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)興趣，增加學(xué)生的知識(shí)面，拓展學(xué)生的視野，提高學(xué)習(xí)熱情。

3.2教學(xué)模式改革

以機(jī)械認(rèn)識(shí)——機(jī)械設(shè)計(jì)——機(jī)械研究——機(jī)械創(chuàng)新為主線(xiàn)，堅(jiān)持“實(shí)在”（有豐富多樣的具休內(nèi)涵）、 “實(shí)用”（密切結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的實(shí)用技術(shù)）的基本原則，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從一般到先進(jìn)，從局部到整體，從單一到綜合，在教學(xué)過(guò)程中采用課堂討論式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、案例教學(xué)、情境教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)、匯報(bào)點(diǎn)評(píng)等教學(xué)模式，注重基礎(chǔ)應(yīng)用性，從理論的傳授過(guò)渡到方法的學(xué)習(xí)。允許學(xué)生展開(kāi)想象，自由發(fā)揮，激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思考、合理思考，鼓勵(lì)學(xué)生多向思維，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。感受機(jī)械設(shè)計(jì)成果的美感，并以此增強(qiáng)學(xué)生的審美情趣。鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合生活和產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐中的各種案例，提出問(wèn)題或假設(shè)，通過(guò)分析、歸納、總結(jié)，增強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)理論的理解。

3.3教學(xué)方法改革

遵循以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)的教育理念，改進(jìn)教學(xué)手段和教學(xué)方法。充分利用實(shí)物、模型、計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行立體化教學(xué)。用Authorware、PowerPoint等軟件制作課件，運(yùn)用Solidworks、3Dmax、ADAMS等軟件將常見(jiàn)的機(jī)構(gòu)制作成三維動(dòng)畫(huà)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)，使課堂教學(xué)更加生動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。如在進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)功簡(jiǎn)圖繪制和機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算教學(xué)中，通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示展現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)功簡(jiǎn)圖繪制的步驟和機(jī)構(gòu)實(shí)際的運(yùn)動(dòng)情況。在進(jìn)行平面連桿機(jī)構(gòu)的教學(xué)中，通過(guò)圖片、動(dòng)畫(huà)或錄像演示風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)，抓片（膠片）機(jī)構(gòu)，門(mén)窗啟閉機(jī)構(gòu)，汽車(chē)前輪轉(zhuǎn)向架等實(shí)例闡述曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)的區(qū)別。與解析法相比，圖解法具有方法直觀、原理簡(jiǎn)單、作圖便捷等優(yōu)點(diǎn)，比較符合工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生形象思維強(qiáng)、抽象思維相對(duì)較弱的特點(diǎn)。在進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的教學(xué)中，舍棄解析法，改用更加直觀和易于理解的圖解法。

3.4實(shí)踐教學(xué)改革

加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，形成“理論一實(shí)踐一再理論一再實(shí)踐”螺旋式推進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)。在教學(xué)中讓學(xué)生動(dòng)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做”學(xué)做合一。讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣和特長(zhǎng)，制作機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品，鼓勵(lì)并指導(dǎo)學(xué)生積極參加各類(lèi)工業(yè)設(shè)計(jì)大賽，機(jī)械創(chuàng)新大賽和大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃（SRT）項(xiàng)目，挖掘?qū)W生創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，開(kāi)拓創(chuàng)新能力和綜合設(shè)計(jì)能力。

3.5課程考核改革

從“如何運(yùn)用基本理論和方法，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題”的角度，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行客觀合理的考核。建立能激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的過(guò)程性考核和終結(jié)性考核相結(jié)合，定性與定量相結(jié)合的綜合考核體系。過(guò)程性考核主要包括個(gè)人作業(yè)、團(tuán)隊(duì)作業(yè)、分析報(bào)告、課堂討論、資料閱讀、設(shè)計(jì)實(shí)踐等要素，過(guò)程性考核注重考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握情況，引導(dǎo)學(xué)生重視平時(shí)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力；終結(jié)性考核注重考查學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。

4結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革做了分析介紹，課程改革針對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)學(xué)科特點(diǎn)，突出以學(xué)生為主體，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐，采用富有實(shí)效、靈活多樣的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為社會(huì)培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)人才。

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