工業(yè)設(shè)計專業(yè)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革探討

卿艷梅 王慰祖

摘要：本文通過對工業(yè)設(shè)計專業(yè)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)中存在的問題進(jìn)行分析，根據(jù)其學(xué)科特點(diǎn)并結(jié)合多年教學(xué)實(shí)踐，提出在教學(xué)上采用教學(xué)案例創(chuàng)新、機(jī)構(gòu)原理與產(chǎn)品設(shè)計相結(jié)合、教學(xué)方式改革和加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)幾方面進(jìn)行改革探討，著力培養(yǎng)學(xué)生產(chǎn)品設(shè)計能力和創(chuàng)新能力，使本課程在提高工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)方面發(fā)揮重要的作用。

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

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編碼：1672-7053（2020）01-0028-02

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》是工業(yè)設(shè)計專業(yè)重要的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，其目的是培養(yǎng)學(xué)生具有一定的機(jī)械基礎(chǔ)知識和初步的機(jī)械設(shè)計能力[1]。工業(yè)設(shè)計不僅包含產(chǎn)品色彩、造型及人機(jī)學(xué)等要素，還涉及材料選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計及加工工藝等技術(shù)性要素[2、3]，工業(yè)設(shè)計師只有掌握了機(jī)械設(shè)計等工程知識、深入了解產(chǎn)品工作的結(jié)構(gòu)原理及相關(guān)成型工藝，才能與產(chǎn)品工程師有效地溝通，共同提升產(chǎn)品的設(shè)計[4]。因此，本課程對工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生的產(chǎn)品設(shè)計及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。

1 工業(yè)設(shè)計專業(yè)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 教材案例與專業(yè)貼合度小

目前，工業(yè)設(shè)計專業(yè)大多沿用非機(jī)類的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教材，教材內(nèi)容以工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生很少接觸到的牛頭刨床、內(nèi)燃機(jī)和鄂式破碎機(jī)等工程機(jī)械為案例，工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生很難將書本案例內(nèi)容與本專業(yè)聯(lián)系起來。傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容往往以工程機(jī)械設(shè)備中的零件、機(jī)構(gòu)和傳動等局部機(jī)構(gòu)原理為例，缺少從貼近工業(yè)設(shè)計專業(yè)的整體產(chǎn)品設(shè)計案例來進(jìn)行全面分析，使得工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生對產(chǎn)品設(shè)計中的工程問題很難形成系統(tǒng)地認(rèn)識，無法將所學(xué)機(jī)械知識有效應(yīng)用到今后的產(chǎn)品設(shè)計中。

1.2 缺乏學(xué)以致用的引導(dǎo)

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程概念公式多和圖表多、理論性、實(shí)踐性及綜合性強(qiáng)，且教材編排大多是按傳統(tǒng)工科模式的機(jī)械類教材內(nèi)容進(jìn)行一定刪減而成，學(xué)生對枯燥冗長的設(shè)計計算和經(jīng)典理論覺得瑣碎難懂，對機(jī)械基礎(chǔ)知識在后續(xù)產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用缺乏整體認(rèn)識和系統(tǒng)訓(xùn)練，更不能認(rèn)清本課程在后續(xù)產(chǎn)品設(shè)計中的重要性。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時覺得乏味無用而缺乏學(xué)習(xí)的興趣和動力。

1.3 以“教”為主的教學(xué)方式

工業(yè)設(shè)計專業(yè)中人文類課程教學(xué)大多是以專題設(shè)計或設(shè)計大作業(yè)的形式開展，課堂以學(xué)生為主體，完全開放的管理方式讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立設(shè)計，教師起指導(dǎo)和咨詢作用;師生互動交流頻繁又隨性，課堂氣氛輕松活躍。傳統(tǒng)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的工科課堂教學(xué)采取以教師理論講授為主，上課氣氛較沉悶，工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學(xué)生難以適應(yīng)以致教學(xué)效果不理想。而《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》理論性強(qiáng)，如直接讓學(xué)生進(jìn)行設(shè)計實(shí)踐，學(xué)生不知從何下手，也是不切實(shí)際和行不通的。

2 工業(yè)設(shè)計專業(yè)《機(jī)械設(shè)i基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革的內(nèi)容

教學(xué)中為學(xué)生打開一扇“窗”，使學(xué)生能夠看到本學(xué)科前沿和發(fā)展前景;提供一個“口”，使學(xué)生明白所學(xué)機(jī)械知識如何在后續(xù)產(chǎn)品設(shè)計中得以應(yīng)用[5]。本課程講授內(nèi)容多，要體現(xiàn)廣博與專業(yè)結(jié)合，重在加強(qiáng)學(xué)生思維方式的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)，使本課程在培養(yǎng)學(xué)生的產(chǎn)品設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計能力方面發(fā)揮更好的作用[6]。

2.1 教學(xué)案例的更新

在教學(xué)案例的更新上，以突出專業(yè)貼合度、與學(xué)科前沿對接及市場需求導(dǎo)向相結(jié)合。傳統(tǒng)高等教學(xué)中所選用的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教材涵蓋專業(yè)多，大多以包裝機(jī)械、工程機(jī)械的案例為主而不利于工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生的認(rèn)知。目前，在選用適合本專業(yè)教材有限的情況下，教師可以根據(jù)本專業(yè)學(xué)生的實(shí)際來提取該課程所需傳授的知識框架，課前搜集準(zhǔn)備貼近工業(yè)設(shè)計的相關(guān)案例，相比較傳統(tǒng)教材，這些案例具有大工程觀、時代感和創(chuàng)新視野，且更為直觀、學(xué)生容易理解。教學(xué)案例更新與時俱進(jìn)，反映時代發(fā)展要求與專業(yè)人才培養(yǎng)要求。從學(xué)生熟悉的簡單機(jī)械結(jié)構(gòu)認(rèn)識人手，比如，可調(diào)整、可伸縮的多款計算機(jī)桌，讓學(xué)生了解分析選材、連接、可動可調(diào)的簡單機(jī)構(gòu)及如何影響其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和外部形狀等問題，以上分析同樣適用各種社會設(shè)施如社區(qū)健身設(shè)施、太陽能路燈支架及日用家電等;也可選用家用豆?jié){機(jī)或破壁機(jī)、折疊自行車等來分析其機(jī)械結(jié)構(gòu)。這些簡單案例能讓學(xué)生認(rèn)識到不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)是如何影響到其外部造型，同時也能讓學(xué)生深刻理解工業(yè)設(shè)計師如果對機(jī)械結(jié)構(gòu)的技術(shù)問題一無所知，很多設(shè)計工作顯然無從談起，從而認(rèn)識到產(chǎn)品設(shè)計中工程問題的重要性。這些案例貼近工業(yè)設(shè)計專業(yè)的工作實(shí)際并可要求學(xué)生去觀察或拆解實(shí)物，教學(xué)中根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況，逐漸過渡到設(shè)計對象較為復(fù)雜的工程機(jī)械，并指出設(shè)計對象越復(fù)雜，機(jī)械結(jié)構(gòu)中涉及問題的深廣度隨之增加。學(xué)科前沿成果引領(lǐng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。在教學(xué)中適當(dāng)增加機(jī)械設(shè)計發(fā)展相關(guān)的一些最新成果，比如，新型機(jī)構(gòu)、新的設(shè)計方法和某領(lǐng)域新的機(jī)械產(chǎn)品等，以拓寬學(xué)生的知識面，且能有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

2.2 機(jī)構(gòu)原理與產(chǎn)品設(shè)計相結(jié)合

課程教學(xué)目標(biāo)不僅僅是知識傳授，更要著力培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學(xué)生在本課程的學(xué)習(xí)中，產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理是其學(xué)習(xí)難點(diǎn)之一，因此，課堂理論教學(xué)中利用多媒體課件將實(shí)體模型工作原理通過動畫動態(tài)模擬的直觀形式演示出來，有助于學(xué)生理解抽象的原理理論、了解各機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動傳遞關(guān)系等，有利于將機(jī)械設(shè)計理論知識與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能實(shí)現(xiàn)相結(jié)合起來。同時，動畫或視頻演示能讓學(xué)生感受機(jī)械設(shè)計成果的美感，以提升學(xué)生對產(chǎn)品設(shè)計中的審美能力，真正體會到“簡單的原理，華美的機(jī)械”之魅力，以激發(fā)工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生對機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)興趣。課程教學(xué)中將零碎的機(jī)械基礎(chǔ)知識與產(chǎn)品設(shè)計聯(lián)系起來，讓學(xué)生明白所學(xué)機(jī)械知識在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用。工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生除要掌握常用零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、傳動原理及設(shè)計理論以外，理論教學(xué)中更應(yīng)側(cè)重于產(chǎn)品外型件的結(jié)構(gòu)形式、連接方式及產(chǎn)品運(yùn)動機(jī)構(gòu)特征等，更重要的是能綜合考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品功能的有效協(xié)調(diào)、機(jī)械結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品造型的有機(jī)結(jié)合從而提高產(chǎn)品設(shè)計的綜合能力。因此，在教學(xué)中的案例盡量地采用學(xué)生日常生活中易于接觸到的產(chǎn)品，例如，在機(jī)構(gòu)原理中工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生很少接觸的凸輪機(jī)構(gòu)，其案例可以列舉飲水機(jī)、按摩椅等生活實(shí)際案例，同時講解凸輪機(jī)構(gòu)是如何實(shí)現(xiàn)這些功能及功能實(shí)現(xiàn)與不同廓線形狀有關(guān)，最后講清楚如何進(jìn)行凸輪廓線的設(shè)計。熟悉的產(chǎn)品案例、知識點(diǎn)環(huán)環(huán)緊扣，這樣學(xué)生能把所學(xué)的機(jī)械基礎(chǔ)理論知識與產(chǎn)品設(shè)計較好地聯(lián)系起來，綜合考慮產(chǎn)品設(shè)計中機(jī)械與藝術(shù)的有機(jī)結(jié)合，設(shè)計中更好呈現(xiàn)出產(chǎn)品的競爭力。

2.3 教學(xué)方式改革

教師改變傳統(tǒng)教學(xué)模式“滿堂灌”，從課堂教學(xué)模式由“重教”到“重學(xué)”轉(zhuǎn)變。課堂討論互動貫穿于整個教學(xué)過程中，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣.讓學(xué)生不是被動聽課而是真正參與到課堂的教與學(xué)中，使學(xué)生成為課堂上學(xué)習(xí)知識的主動者。在課堂理論講授中組織開展課堂討論，例如，在講解平面連桿機(jī)構(gòu)時，提前布置學(xué)生觀察和分析折疊傘、折疊桌、公交車車門啟閉等機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及功能如何實(shí)現(xiàn)，同時也讓學(xué)生思考以上機(jī)構(gòu)如果采用不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、不同的連接類型是如何影響其外部造型的，讓學(xué)生課堂展開討論，來訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行多角度思考問題的發(fā)散性思維，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。授課教師根據(jù)本專業(yè)需求及學(xué)生特點(diǎn)不同采用靈活多變的教學(xué)方法，以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后主要從事產(chǎn)品造型設(shè)計、人機(jī)交互設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，他們學(xué)習(xí)本課程要掌握常用機(jī)構(gòu)和通用零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、產(chǎn)品的合理結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件之間的連接類型、機(jī)構(gòu)原理等知識，對于復(fù)雜的設(shè)計計算公式和推導(dǎo)可以簡單講解。最后，教師教學(xué)中要進(jìn)行設(shè)計方法和常用通用零件的橫向比較，講清楚其適用性和指出差別，有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。增強(qiáng)教師課堂吸引力，以學(xué)生為主體，創(chuàng)新教與學(xué)。以小組的形式布置大作業(yè)題，要求學(xué)生課后查閱文獻(xiàn)資料如“工業(yè)設(shè)計與機(jī)械設(shè)計的融合發(fā)展”或“機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中的工業(yè)設(shè)計及其應(yīng)用”等相關(guān)主題的具體案例，最后結(jié)課前安排一次交流討論課讓各小組以PPT上臺展示和講解，其他同學(xué)提問或是質(zhì)疑來開展研討。通過課外延伸資料的查閱，學(xué)生認(rèn)識到有競爭力的產(chǎn)品設(shè)計一定是工業(yè)設(shè)計與機(jī)械設(shè)計的完美融合。通過教師引導(dǎo)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)及啟迪創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)獲取最新相關(guān)知識和延伸學(xué)習(xí)。學(xué)生在討論中用生動、直觀的實(shí)例詮釋機(jī)械工程與工業(yè)設(shè)計之間的互相包容關(guān)系，讓他們更能體會到機(jī)械基礎(chǔ)知識是將產(chǎn)品設(shè)計中的概念設(shè)計轉(zhuǎn)換為可加工可使用的真正產(chǎn)品關(guān)鍵所在，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高學(xué)生的產(chǎn)品設(shè)計能力。

2.4 加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)鍛煉

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程實(shí)踐性強(qiáng)，工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生平時接觸機(jī)械實(shí)物不多或是很難把平日見到的機(jī)構(gòu)實(shí)物與書本理論知識聯(lián)系起來，本課程教學(xué)中安排學(xué)生到機(jī)構(gòu)陳列室了解各類機(jī)構(gòu)實(shí)物模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本原理和運(yùn)動形式等，學(xué)生在觀察實(shí)物模型中能更進(jìn)一步消化吸收書本的理論知識。課堂外鼓勵學(xué)生參加課外機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，形成以課程教學(xué)為引導(dǎo)，讓學(xué)生在做中學(xué)、以賽促學(xué)。鼓勵工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生與機(jī)械專業(yè)學(xué)生聯(lián)合組隊參加各種機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽，通過不同專業(yè)學(xué)生組團(tuán)參賽，工業(yè)設(shè)計專業(yè)能在制作參賽作品中應(yīng)用所學(xué)的機(jī)械基礎(chǔ)知識，同時在與機(jī)械團(tuán)隊合作實(shí)踐中更能體會到產(chǎn)品功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)對外部造型的影響。工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生通過參加機(jī)械設(shè)計大賽，有利于培養(yǎng)其團(tuán)隊精神和將機(jī)械基礎(chǔ)理論知識轉(zhuǎn)化為真實(shí)產(chǎn)品的設(shè)計制作能力，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

3 結(jié)語

本文針對工業(yè)設(shè)計專業(yè)的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)中存在的問題和不足，對其教學(xué)改革做了分析探討。“教無定法，貴在得法”，教師根據(jù)不同專業(yè)學(xué)科特點(diǎn)因材施教，來著力培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力、產(chǎn)品設(shè)計能力和創(chuàng)新能力，提升工業(yè)設(shè)計專業(yè)畢業(yè)生的社會競爭能力。工業(yè)設(shè)計專業(yè)拍扇起工程知識和藝術(shù)美學(xué)兩只翅膀，未來的設(shè)計師們才能翱翔得更高更遠(yuǎn)。

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