面向粵港澳大灣區(qū)建設背景的機械原理課程設計教學改革

韋慧玲 劉軍

摘要：粵港澳大灣區(qū)的目標是建成國際科技創(chuàng)新中心，面向這個建設需要的人才培養(yǎng)重點是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。當前的機械原理課程設計題目類型單一，學生的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力沒有得到充分的發(fā)揮。文章淺析目前高校機械原理課程設計存在的問題，并提出適應粵港澳大灣區(qū)建設背景下機械原理課程設計的相關建議。

關鍵詞：粵港澳大灣區(qū);機械原理課程設計;教學改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）15-0160-02

機械原理課程是機械工程專業(yè)的主要技術基礎課程之一，在專業(yè)課程中處于重要的地位，而機械原理課程設計是課程教學的重要實踐環(huán)節(jié)，其課程設置目標是提高學生運用基礎知識解決實際問題的能力并增強機械設計的創(chuàng)新意識[1-3]。隨著粵港澳大灣區(qū)建設的提出，為順應社會發(fā)展，提高學生的創(chuàng)新能力，針對傳統(tǒng)的機械原理課程設計實踐教學進行教學方式方法的教學改革勢在必行。

一、當前課程設計存在的問題

（一）缺乏思維發(fā)散式的設計思路

目前高校的機械原理課程設計思路是參考機械原理課程教學中機械系統(tǒng)傳動方案設計的知識體系進行，每個學生根據(jù)機械原理課程設計指導書提出的機械系統(tǒng)進行方案設計，通過對三個以上的方案進行對比選取其中最優(yōu)方案，最后通過設計說明書和運動示意圖將設計方案表達出來。很顯然，這種指定題目限定機械系統(tǒng)的二維設計已經(jīng)很難激發(fā)學生的設計熱情和創(chuàng)新意識了，使得本應該有趣的設計變成是應付式的作業(yè)。

（二）專業(yè)特色不明顯

目前開展機械原理課程設計的專業(yè)有機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設計及理論、車輛工程四個。每個專業(yè)都有自己的專業(yè)特色，而目前機械原理課程設計仍然以通用機械為主，缺乏專業(yè)特點。尤其是車輛工程專業(yè)的學生，很難在機械原理課程設計中與車輛工程聯(lián)系起來，對學生后續(xù)專業(yè)課的學習起不到承上啟下的作用。因此，不具有專業(yè)特色的課程設計很難調(diào)動學生的積極性。

（三）缺乏現(xiàn)代化工程軟件應用能力

我院雖然屬于理工科大學，但是先進的現(xiàn)代化工程軟件在教學實踐中的應用還是比較滯后。學生做課程設計還是以手工作圖為主，尺寸和標注都沒有做到規(guī)范化。學生未能系統(tǒng)地掌握二維和三維設計軟件，對于將來從事設計方面工作的學生來說，很難適應社會的要求，更談不上創(chuàng)新。如何借助先進的設計手段，把具有前沿性的設計理念表達出來，是我院目前亟待解決的問題。

（四）設計方案缺乏可行性分析

由于學生做課程設計依靠手工計算和作圖，這些設計往往只是一些簡單機構的拼湊，缺乏運用現(xiàn)代化工程軟件對機構的合理性、可行性和可靠性進行分析。假如學生使用三維設計軟件，就可以對整個機械系統(tǒng)各個機構間是否存在運動干涉進行三維圖畫驗證。因此，目前的課程設計方式無法對機械系統(tǒng)進行可行性分析，缺乏對學生整體思維能力的鍛煉。

二、針對課程設計存在問題提出的建議

為了解決目前機械原理課程設計存在的一些問題，結(jié)合粵港澳大灣區(qū)創(chuàng)新的建設背景，提出一些針對性的建議，通過激發(fā)學生的發(fā)散思維和創(chuàng)新意識，提高學生的設計能力。

（一）開放式的設計思路

鼓勵學生通過查詢資料和觀察生活中常見的機械系統(tǒng)，根據(jù)已經(jīng)學習的機械原理理論知識結(jié)合自己的興趣愛好選擇課題并提出自己的設計思路，有利于提高學生的學習積極性、主動性和創(chuàng)新能力。另外，通過分層設計的思路讓學生組團進行一個大課題的設計，組員根據(jù)自身能力選擇擅長的小課題，若干具有遞進關聯(lián)性的小課題組成一個大課題，這種模式有利于發(fā)揮學生的特長，且能夠鍛煉學生獨立思考和團隊合作的能力，避免了傳統(tǒng)的指定課題模式相互抄襲的弊端。

（二）具有鮮明專業(yè)特色的課題選擇

在機械原理課程設計題目的選擇上，圍繞專業(yè)相關性這條主線，機械制造及其自動化專業(yè)以機械自動化系統(tǒng)為主、機械電子工程專業(yè)以機械電子系統(tǒng)為主、機械設計及理論專業(yè)以機械系統(tǒng)設計為主、車輛工程專業(yè)以車輛機械系統(tǒng)為主，針對每個專業(yè)領域常見的機械結(jié)構進行傳動方案設計、運動仿真以及動力分析。這種模式實現(xiàn)了課程設計多樣化和個性化。例如同一機構類型在機械自動化系統(tǒng)、機械電子系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、車輛機械系統(tǒng)下進行設計，這樣既能保證學生設計不重題，又能有效促進學生之間的討論與交流。以專業(yè)特色為導向的課題選擇，不僅實現(xiàn)了課程學習與專業(yè)學習的融合，達到了學以致用的效果，而且也很好地激發(fā)了學生的學習動力和創(chuàng)新意識。

（三）現(xiàn)代化工程應用軟件的選擇

針對機械原理課程設計特點，選擇的軟件平臺應具有三維建模、機構仿真、運動及動力學分析功能，同時，考慮到本科生能力和精力有限的特點，以學習一款能解決設計中諸多問題的集CAD/CAE/CAM一體化的大型集成化軟件為佳。目前，ProE、UG和SolidWorks這三款軟件實用性比較好，越來越受到中國高校及企業(yè)用戶的青睞，而且它們每個版本的更新都能同步反映當代最新的設計方法和理念，為學生今后的知識更新與擴容奠定基礎[4-5]。學生可以根據(jù)自己的喜愛選擇其中的一款軟件進行設計。

（四）設計分析一體化的系統(tǒng)思維

針對目前課程設計存在的缺乏可行性分析這個問題，提出運用三維軟件進行產(chǎn)品設計，運用軟件搭建虛擬機械系統(tǒng)，并對此進行運動仿真、動力分析、有限元分析和結(jié)構優(yōu)化等，確保設計的機械系統(tǒng)不存在運動干涉，最大限度地降低設計失誤。這樣把設計和分析一體化，學生對產(chǎn)品的開發(fā)有一個全面的認識，既可以鍛煉了學生的系統(tǒng)思維，又提高了學生全面思考問題的能力。

三、結(jié)束語

時代在不斷發(fā)展，社會對人才的創(chuàng)新能力要求不斷提高，我們必須樹立新的教育質(zhì)量理念，調(diào)整和改革機械原理課程設計的內(nèi)容和方式，鼓勵學生開放式探索，增強學生的創(chuàng)新能力，提高課程設計的質(zhì)量，使得機械原理課程設計目標與粵港澳大灣區(qū)建設背景下的人才能力需求相匹配。

參考文獻：

[1]汪建曉，孫學強，靳龍.機械原理[M].武漢：華中科技大學出版社，2017.

[2]汪建曉，孫傳瓊.機械原理課程設計[M].武漢：華中科技大學出版社，2013.

[3]黃小龍.基于課外科技活動的機械原理課程設計教學研究[J].教育教學論壇，2017，（5）：217-218.

[4]王芳，王瑞芳，平學成，等.基于虛擬樣機技術的機械原理課程改革與實踐[J].中國輕工教育，2017，（01）：60-62.

[5]黃小龍.虛擬樣機技術在機械原理課程設計教學中的應用[J].中國電力教育，2013，（4）：102-103.