“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué)模式探索

李偉達(dá) 李娟 李軒

摘要：“機(jī)械設(shè)計(jì)”是高等院校面向機(jī)類、近機(jī)類工科專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。文章根據(jù)本科應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)要求，結(jié)合本科學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐，并考慮“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程內(nèi)容及其特點(diǎn)，提出了授課內(nèi)容、授課形式、考核方式、教師培養(yǎng)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等教學(xué)改革方法與思路，對(duì)于促進(jìn)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的提高以及教師教學(xué)水平的提高等方面有著重要的意義。

關(guān)鍵詞：“機(jī)械設(shè)計(jì)”;課程教學(xué);模式探索

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2020）14-0326-02

一、引言

當(dāng)今的制造業(yè)正在向數(shù)字化、信息化、智能化等方向深度發(fā)展，對(duì)制造業(yè)人才的培養(yǎng)也提出了新的要求。高等院校的主要職能是人才培養(yǎng)，更應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，需要培養(yǎng)出一大批掌握現(xiàn)代科技知識(shí)的實(shí)用型制造業(yè)人才。因此，需要結(jié)合制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，以及我國(guó)制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，積極推動(dòng)機(jī)械類專業(yè)教育教學(xué)改革創(chuàng)新。在此形勢(shì)下，筆者根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)等問題，提出了以實(shí)踐應(yīng)用為目標(biāo)的新型機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)模式，為機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)改革提出一種新的思路。

二、授課內(nèi)容

以高等教育出版社2018年出版的《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材第十版為例，機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)課時(shí)通常為54學(xué)時(shí)，分為總論、連接、機(jī)械傳動(dòng)、軸系零部件和其他零部件，共五篇，其中總論主要講述機(jī)械設(shè)計(jì)總論、機(jī)械零件的強(qiáng)度和摩擦、磨損及潤(rùn)滑概述，是從通用零部件的角度探討基本概念及定義;而后四篇主要講解連接，包括螺紋連接和螺旋傳動(dòng)，鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接;機(jī)械傳動(dòng)，包括帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng);軸系零部件，包括滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器和離合器、軸;其他零部件，包括彈簧、機(jī)座和箱體簡(jiǎn)介、減速器和變速器。這些章節(jié)的內(nèi)容通常是獨(dú)立講解的，關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，不利于學(xué)生掌握總論中所述內(nèi)容在各個(gè)零部件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，尤其是純講解的課程設(shè)置也不利于學(xué)生掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，與數(shù)字化、信息化、智能化的要求相去甚遠(yuǎn)。因此，在教學(xué)實(shí)踐過程中，可根據(jù)每種零部件，探討其強(qiáng)度、摩擦磨損及潤(rùn)滑等相關(guān)基礎(chǔ)理論，并要求學(xué)生利用計(jì)算機(jī)軟件，進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)、數(shù)值計(jì)算、有限元分析來完成章節(jié)作業(yè)。這樣可使理論與實(shí)踐進(jìn)一步結(jié)合，使學(xué)生在掌握機(jī)械設(shè)計(jì)原理、方法的基礎(chǔ)上，還掌握了相關(guān)軟件的使用方法，使教學(xué)效果事半功倍。

三、授課形式

目前機(jī)械設(shè)計(jì)主要以講授為主，通常會(huì)另外配置18學(xué)時(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，以培養(yǎng)學(xué)生的自主設(shè)計(jì)能力。筆者認(rèn)為，為提高教學(xué)效果，可采用下述三種方式：（1）在課堂上，教師可利用現(xiàn)代3D打印技術(shù)，將一些常用的零部件模型作為講授課程的輔助教具，增加學(xué)生的直觀理解與感受，做到講授與實(shí)物、實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，提高教學(xué)效果。（2）可在課堂教學(xué)的同時(shí)設(shè)置機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，比如講授課學(xué)時(shí)與實(shí)踐學(xué)時(shí)的比例設(shè)為1∶2，每一章結(jié)束后布置一定的設(shè)計(jì)作業(yè)，提高學(xué)生的實(shí)際零件設(shè)計(jì)能力，在實(shí)踐中提高對(duì)理論知識(shí)的掌握和運(yùn)用。（3）可選擇優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作業(yè)加工成零件，通過實(shí)物零件再講授設(shè)計(jì)的效果，并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。上述三點(diǎn)在教學(xué)過程中相輔相成，利于學(xué)生扎實(shí)地掌握機(jī)械設(shè)計(jì)基本理論，并在實(shí)踐中學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)技巧。

四、考核方式

通常機(jī)械設(shè)計(jì)課程的考核方式是以筆試為主，考查學(xué)生對(duì)于相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，但掌握了基本理論不等同于掌握了實(shí)際的設(shè)計(jì)方法，對(duì)于給定設(shè)計(jì)要求的零部件設(shè)計(jì)，不能紙上談兵。因此，鑒于教學(xué)的目標(biāo)是使學(xué)生掌握機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)與分析的方法，可把考核方法改為以實(shí)踐為主、筆試為輔，重點(diǎn)考查學(xué)生在一定的設(shè)計(jì)任務(wù)下的實(shí)際設(shè)計(jì)能力。改進(jìn)方法是設(shè)計(jì)綜合作業(yè)，考核包括從設(shè)計(jì)、分析到制造、裝配、調(diào)試的所有環(huán)節(jié)的掌握和理解程度，真正做到任務(wù)導(dǎo)向，以理論為基礎(chǔ)，以實(shí)踐為目標(biāo)，達(dá)到真正掌握機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)理論與應(yīng)用的目的。

五、教師培養(yǎng)

教師授課的過程也是自身基礎(chǔ)理論提升的過程?？紤]到當(dāng)前高校教師隊(duì)伍一般為教學(xué)與科研并重，而教師的科研方向通常為某一領(lǐng)域的一個(gè)具體的研究方向，很難完全涵蓋機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的全部，因此，可根據(jù)授課教師的科研方向與實(shí)際情況，采用多教師合作的模式進(jìn)行團(tuán)隊(duì)授課，由團(tuán)隊(duì)共同制訂教學(xué)計(jì)劃、互相探討教學(xué)策略、共同解決實(shí)際問題。而且，授課團(tuán)隊(duì)中的年輕教師可以向經(jīng)驗(yàn)豐富的教師學(xué)習(xí)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)方法，提高自己的教學(xué)水平和專業(yè)素養(yǎng);而教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教師也可以與年輕教師探討教學(xué)方法的新思路、了解國(guó)際前沿的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)等，融入新知識(shí)新思路，提高其創(chuàng)造性。此外，還可以彌補(bǔ)教師科研方向精細(xì)、知識(shí)片面等缺點(diǎn)，做到精準(zhǔn)講解，同時(shí)這種授課方式還利于教師精確地講解與授課內(nèi)容相關(guān)的國(guó)內(nèi)外前沿的發(fā)展現(xiàn)狀，開闊學(xué)生的視野，促進(jìn)學(xué)生對(duì)機(jī)械學(xué)科的理解與定位。同時(shí)對(duì)于教師而言，每一次授課都是一次國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其基礎(chǔ)理論的研究報(bào)告，也能促進(jìn)其對(duì)科研的理解與深入，是一種雙贏的教育教學(xué)模式。

六、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

人才培養(yǎng)的效果不是立竿見影的，因此對(duì)授課效果的評(píng)價(jià)也不能急功近利，應(yīng)放眼于較長(zhǎng)時(shí)期，考查學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)后的成長(zhǎng)性。當(dāng)前課程的考核通常只局限于考試成績(jī)，誠(chéng)然，這是課程考核的最簡(jiǎn)單最直接的方式，但若能適當(dāng)增加學(xué)生就業(yè)用人單位的滿意度評(píng)價(jià)，則更能全面了解課程的教學(xué)效果，從而進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方法，促進(jìn)高校機(jī)械學(xué)科整體教學(xué)水平的提升。

七、結(jié)語

機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容涉及多個(gè)機(jī)械領(lǐng)域必備的零部件的設(shè)計(jì)原理與方法，對(duì)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生來說是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，為了有效增強(qiáng)教學(xué)效果，需要在課程體系設(shè)置、教學(xué)方法、教師隊(duì)伍培養(yǎng)以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面著手改革，以適應(yīng)不斷發(fā)展的時(shí)代需求?？偠灾瑢?shí)踐是機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)的終極目標(biāo)，需要在教學(xué)過程中時(shí)刻注意培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力。希望通過以上各種教學(xué)方法的探討與實(shí)踐，不斷完善教學(xué)方法，不但能切實(shí)有效地讓學(xué)生學(xué)有所獲，更能為國(guó)家培養(yǎng)一流的機(jī)械專業(yè)人才。

Abstract："Mechanical Design" is a basic course for computer and near-machine engineering majors in colleges and universities，and it is an important link to cultivate students' comprehensive design ability and innovation ability.According to the training requirements of undergraduate applied technical talents，combined with the teaching practice of undergraduate students，and considering the content and characteristics of the course of "Mechanical Design"，this paper puts forward some teaching reform methods and ideas，such as teaching content，teaching form，assessment method，teacher training and evaluation standard，which is of great significance to promote the improvement of students' comprehensive design ability and technological innovation ability，as well as the improvement of teachers' teaching level.

Key words："Mechanical Design"; course teaching; mode exploration