基于項目的機械設(shè)計課程學(xué)生工程實踐能力培養(yǎng)

紀(jì)華偉 葉紅仙

摘要：機械設(shè)計是機械工程類專業(yè)的核心課程。機械設(shè)計課程對學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)是學(xué)生具備解決復(fù)雜機械工程問題能力的重要一環(huán)。針對工程教育專業(yè)認證標(biāo)準(zhǔn)中學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力培養(yǎng)的需求，提出基于三級項目的機械設(shè)計課程學(xué)生工程實踐能力培養(yǎng)方法，通過項目的實施，分別在機械零件設(shè)計能力、部件設(shè)計能力以及機器綜合設(shè)計能力三個方面對學(xué)生進行培養(yǎng)，為提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：專業(yè)認證；復(fù)雜工程問題；項目設(shè)計；工程實踐能力

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）32-0087-02

近年來，工程教育得到了快速發(fā)展。為了保障和提高我國的工程教育質(zhì)量，強化行業(yè)需求對工程教育的引導(dǎo)作用；同時，為了配合國家工程師制度改革，實施注冊工程師制度，盡快實現(xiàn)工程專業(yè)和工程師的國際互認，教育部于2006年3月正式成立了工程教育專業(yè)認證專家委員會及其秘書處和本科專業(yè)認證試點工作組。至此，我國的工程教育專業(yè)認證工作正式啟動。專業(yè)認證對于促進和保障高等工程教育質(zhì)量具有重要意義。專業(yè)認證是優(yōu)化與完善人才培養(yǎng)體系的一個重要契機。通過專業(yè)認證可以重新審視辦學(xué)理念，更新教育觀念，達到以認證促建設(shè)的目的。根據(jù)專業(yè)認證標(biāo)準(zhǔn)，要求培養(yǎng)學(xué)生具備解決復(fù)雜機械工程問題的能力，12項標(biāo)準(zhǔn)中有8項要求培養(yǎng)學(xué)生具備解決復(fù)雜機械工程問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜機械工程問題的能力，需要培養(yǎng)學(xué)生機械工程領(lǐng)域的工程實踐能力。

機械設(shè)計是機械工程類專業(yè)的核心課程。機械設(shè)計包括原理設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和精度設(shè)計，機械設(shè)計課程不僅是工程圖學(xué)課程的具體應(yīng)用，也是將機械原理課程從原理到具體結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)課程，更是互換性與技術(shù)測量課程中精度設(shè)計的集大成課程，機械設(shè)計涉及工程材料及熱加工課程中材料的選擇、熱處理以及毛坯的成型方式，更涉及機械制造工程課程中結(jié)構(gòu)工藝性問題，所以說，機械設(shè)計是機械類專業(yè)的一門重要的核心課程。機械設(shè)計課程對學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)是學(xué)生具備解決復(fù)雜機械工程問題能力的重要一環(huán)?；诖耍ㄟ^三級項目設(shè)計的方式，從零件計算分析能力培養(yǎng)、部件專項設(shè)計訓(xùn)練以及機器設(shè)計綜合訓(xùn)練三個方面，逐步培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐動手能力。

一、項目設(shè)計

設(shè)立三級課堂實踐項目，課堂一級項目串聯(lián)學(xué)生設(shè)計類課程，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力；二級項目主要培養(yǎng)學(xué)生機械部件設(shè)計能力；三級項目主要培養(yǎng)學(xué)生零件計算分析能力。三級項目課堂完成；一級、二級項目課下完成，課堂交流、討論。

1.一級項目：針對工程實踐需求，設(shè)計工程項目（課堂一級項目），學(xué)生分組解決每一項工程實踐問題，提高學(xué)生解決復(fù)雜機械工程問題的能力。該項目根據(jù)企業(yè)自動化項目實踐，將機械設(shè)計類課程串聯(lián)起來（力學(xué)、圖學(xué)、機械原理、機械設(shè)計、互換性等），培養(yǎng)學(xué)生具體工程問題的設(shè)計能力。一級項目學(xué)生分組課下完成，課上匯報討論。

2.二級項目：針對后續(xù)的機械設(shè)計課程設(shè)計需求，設(shè)計實踐項目（課堂二級項目），有效聯(lián)系機械設(shè)計類課程，促進學(xué)生實踐能力的提高。二級項目學(xué)生獨立課下完成，課上主要針對存在的問題講解交流。共設(shè)計了4類專項設(shè)計實踐項目，包括螺紋連接設(shè)計、V帶傳動設(shè)計、齒輪傳動設(shè)計、軸系設(shè)計等16項，每項25組不同的參數(shù)，基本做到1人1題或2人1題。此外設(shè)計3項綜合設(shè)計項目，包括車床傳動系統(tǒng)中大帶輪軸的卸荷裝置、醫(yī)療活動床的結(jié)構(gòu)方案、三自由度工作臺，學(xué)生選做。

3.三級項目：針對學(xué)生眼高手低的問題，加強學(xué)生課堂分析計算能力的訓(xùn)練，設(shè)立分析計算項目（課堂三級項目），鼓勵學(xué)生課堂用手機現(xiàn)場查資料、分析計算，然后針對計算過程、結(jié)果存在的問題，直接展開討論，現(xiàn)場一起發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。三級項目學(xué)生課堂分組共同完成，課堂解決存在問題。

二、項目實施

1.三級項目。三級項目主要培養(yǎng)學(xué)生的分析計算能力，包括疲勞壽命計算、螺紋連接計算、軸承壽命計算等環(huán)節(jié)，該項目根據(jù)要求鍛煉學(xué)生的分析計算能力，主要在課堂上通過學(xué)生分析計算、課堂討論等完成。課堂三級項目培養(yǎng)學(xué)生的基本能力，通過該項目的實施，提高學(xué)生設(shè)計機械零件的能力。

2.二級項目。二級項目主要考慮到后續(xù)的機械設(shè)計課程設(shè)計需求，有效聯(lián)系機械設(shè)計類課程，訓(xùn)練學(xué)生設(shè)計機械部件的能力。二級項目學(xué)生獨立課下完成，課上主要針對存在的問題講解交流。項目包括螺紋連接設(shè)計、帶傳動設(shè)計、齒輪傳動設(shè)計、軸系設(shè)計等項目。該項目根據(jù)給定的題目要求，在設(shè)計要求的指導(dǎo)下，針對相應(yīng)設(shè)計內(nèi)容進行分析、計算、繪制零部件圖等。該設(shè)計項目是在三級項目鍛煉分析計算能力的基礎(chǔ)上，在部件設(shè)計上的應(yīng)用。

3.一級項目。根據(jù)項目設(shè)計，一級項目主要培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。該項目是在學(xué)生具備零件的分析設(shè)計能力、部件的分析設(shè)計能力的基礎(chǔ)上設(shè)計的綜合項目，學(xué)生分組課下完成。該項目根據(jù)企業(yè)實際需求，設(shè)計不同題目。

一級項目舉例：

題目：車載紗線包卸車機構(gòu)設(shè)計

要求簡介：車載紗線包每包100公斤，目前主要靠人工從物流車上卸載下來，勞動強度大、危險性高；紗線包呈長方體，底面尺寸400mm×400mm、高1000mm，車上緊密排列；設(shè)計一機構(gòu)，實現(xiàn)紗線包的自動卸車，要求安全有保證。

根據(jù)設(shè)計要求，學(xué)生綜合運用本門課程以及相關(guān)課程知識和培養(yǎng)的零部件設(shè)計能力，從課題分解、功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)及精度設(shè)計、加工制造工藝設(shè)計等各方面進行訓(xùn)練。設(shè)計完成，學(xué)生可以在教師指導(dǎo)下就設(shè)計內(nèi)容發(fā)表相關(guān)文章和申請相關(guān)專利。

三、結(jié)論

通過三級設(shè)計項目的實施，分別鍛煉了零件分析設(shè)計能力、部件分析設(shè)計能力以及機器綜合分析設(shè)計能力，為學(xué)生解決復(fù)雜機械工程問題能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。同時，學(xué)生一級項目的實施，還可以促進學(xué)生競賽能力的培養(yǎng)，增添學(xué)生成果。

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