生態(tài)農(nóng)業(yè)背景下機(jī)械設(shè)計(jì)課程的教改探索

康麗春 林金龍 謝志堅(jiān) 夏海林

摘 要：根據(jù)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及生態(tài)農(nóng)業(yè)的迫切要求，結(jié)合農(nóng)林特色的學(xué)校優(yōu)勢(shì)，針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)和農(nóng)業(yè)機(jī)械專業(yè)的大學(xué)本科生，指出課程設(shè)置及教學(xué)手段的一些問(wèn)題，提出了一系列關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械;機(jī)械設(shè)計(jì);生態(tài)農(nóng)業(yè);教學(xué)改革;教改

機(jī)械設(shè)計(jì)課程是培養(yǎng)學(xué)生初步具備通用機(jī)械設(shè)計(jì)能力的主干課程，目前采用的教材是根據(jù)教育部“高等教育面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程提醒改革計(jì)劃”及普通高等教育“十三五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材建設(shè)的精神，結(jié)合機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)課程的教學(xué)基本要求編寫的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是信息技術(shù)和人工智能的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)意義上的機(jī)械已經(jīng)產(chǎn)生了質(zhì)的變化，對(duì)應(yīng)的機(jī)械設(shè)計(jì)的課程教學(xué)也應(yīng)該隨之而變化。為了適應(yīng)農(nóng)林特色的院校背景，響應(yīng)國(guó)家關(guān)于生態(tài)農(nóng)業(yè)及可持續(xù)發(fā)展的需求，如何改革機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化和農(nóng)業(yè)機(jī)械專業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)，成為了一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)課程的現(xiàn)狀和問(wèn)題

機(jī)械設(shè)計(jì)課程慣于以機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線，重點(diǎn)研究常用機(jī)構(gòu)傳動(dòng)設(shè)計(jì)和通用零部件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，輔以機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，融合機(jī)械原理課程知識(shí)，如：機(jī)構(gòu)的組成、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)和零件的強(qiáng)度、摩擦學(xué)等共性問(wèn)題，組成機(jī)械設(shè)計(jì)總論篇將連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等組成傳動(dòng)設(shè)計(jì)篇，將質(zhì)量平衡、功率平衡組成機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)篇，輪系和減速器融合為傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)篇。

機(jī)械設(shè)計(jì)的主要教學(xué)思路是按照工作原理——運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)——承載能力設(shè)計(jì)——結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則組織教學(xué)內(nèi)容，避免重復(fù)：如齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)，充實(shí)內(nèi)容，以統(tǒng)一常用機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)設(shè)計(jì)知識(shí)。目前的機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)，學(xué)生能掌握基本的零件設(shè)計(jì)知識(shí)，但對(duì)整體機(jī)器方案，特別是適用于某行業(yè)特色的機(jī)械設(shè)計(jì)，仍有明顯不足，具體如下：

1.選用零件時(shí)，不能很好區(qū)分不同特點(diǎn)的零件的適用范圍，對(duì)實(shí)際運(yùn)用情況不夠了解。

2.對(duì)一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)目標(biāo)，不能給出多個(gè)設(shè)計(jì)方案，對(duì)總體布局把握不好。

3.學(xué)生不能結(jié)合本校特色專業(yè)和突出背景，設(shè)計(jì)某行業(yè)機(jī)械，老師在教學(xué)時(shí)沒(méi)有充分挖掘農(nóng)業(yè)特色機(jī)械。

二、 教學(xué)改革思路

機(jī)械行業(yè)的先進(jìn)性決定了我國(guó)工業(yè)化的進(jìn)程，機(jī)械設(shè)計(jì)課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化和農(nóng)業(yè)機(jī)械專業(yè)的專業(yè)主干課程，機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)好壞關(guān)乎著為我國(guó)農(nóng)業(yè)和工業(yè)輸送的人才質(zhì)量。要順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，切實(shí)培養(yǎng)高質(zhì)量、高技能、高素質(zhì)的現(xiàn)代機(jī)械人才成為我國(guó)高等學(xué)校教育的一個(gè)重要問(wèn)題。立足于機(jī)械專業(yè)的要求，結(jié)合我校的優(yōu)勢(shì)學(xué)科和學(xué)術(shù)背景，提出了以下幾條教學(xué)改革思路：

1.增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)，建立以校內(nèi)實(shí)訓(xùn)中心為基地的實(shí)踐教學(xué)模式。

機(jī)械設(shè)計(jì)屬于理論型課程，但培養(yǎng)目標(biāo)不僅是要求學(xué)生掌握理論知識(shí)，更重要的是學(xué)生具有能實(shí)際運(yùn)用技能，能很好地結(jié)合不同零件、不同機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)械總體設(shè)計(jì)。因此，在大一的金工實(shí)習(xí)和機(jī)械制圖、大二理論力學(xué)、材料力學(xué)和機(jī)械原理的知識(shí)基礎(chǔ)之上，多引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)訓(xùn)基地區(qū)別不同零件和不同機(jī)器的特點(diǎn)，結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)的書本知識(shí)，提高動(dòng)手能力。

2.拓展課程設(shè)計(jì)范圍，與校外企業(yè)建立友好的合作模式。

理論源于實(shí)踐，為了改善課程設(shè)計(jì)教學(xué)效果，并提前在畢業(yè)前了解對(duì)口專業(yè)，結(jié)合合作的校外企業(yè)，挖掘研究課題，分成子課題，供機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)選題使用，鼓勵(lì)學(xué)生與企業(yè)多溝通，到工廠多操作，結(jié)合課堂所學(xué)理論知識(shí)，掌握實(shí)際處理問(wèn)題的能力。

3.針對(duì)農(nóng)業(yè)行業(yè)機(jī)械，構(gòu)建以專業(yè)背景為基礎(chǔ)的高等教育系統(tǒng)。

除了普通高校工科的公共基礎(chǔ)課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、馬克思理論、毛澤東思想和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系概論、思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)、體育、英語(yǔ)、計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)等十余項(xiàng)課程，在嚴(yán)格把控專業(yè)必修課程的教學(xué)質(zhì)量基礎(chǔ)之上（包括：機(jī)械制圖、AutoCAD、工程材料、控制工程基礎(chǔ)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、電工電子技術(shù)、互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)電一體化技術(shù)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)），適當(dāng)提高專業(yè)選修課程的教學(xué)效果（包括：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、三維CAD、計(jì)算機(jī)繪圖、控制工程、電工學(xué)、單片機(jī)與接口技術(shù)、流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、液壓與氣壓傳動(dòng)、數(shù)控技術(shù)、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、MATLAB程序設(shè)計(jì)、人機(jī)工程學(xué)、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)）。提高實(shí)踐課程學(xué)時(shí)，嚴(yán)把實(shí)習(xí)評(píng)分，滲透行業(yè)知識(shí)，引導(dǎo)機(jī)制和農(nóng)機(jī)專業(yè)的學(xué)生成為適應(yīng)生態(tài)農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略需要的真正人才。

三、 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)教學(xué)方式是課堂教學(xué)，雖有實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，但學(xué)生積極性不高，教學(xué)效果不好，未能讓學(xué)生真正了解行業(yè)知識(shí)和實(shí)際需求而進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。如何提高機(jī)械設(shè)計(jì)課程的教學(xué)質(zhì)量，改善機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化和農(nóng)業(yè)機(jī)械專業(yè)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，成為生態(tài)農(nóng)業(yè)大趨勢(shì)下高等學(xué)校的一個(gè)重要問(wèn)題。本文提出的三個(gè)教學(xué)改革模式，旨在豐富機(jī)械設(shè)計(jì)課程的教學(xué)手段，貼近社會(huì)培養(yǎng)實(shí)際需求，進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)能力，能夠提高教學(xué)質(zhì)量。

作者簡(jiǎn)介：康麗春（1983-）女，江西遂川人，四川大學(xué)、新加坡國(guó)立大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士，講師，主要研究方向：智能農(nóng)藝農(nóng)機(jī)工程，主講課程：機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、數(shù)控技術(shù)、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、人機(jī)工程學(xué)、專業(yè)英語(yǔ)。