应用型本科“机械设计基础”理与实践教学的优化

摘 要：“以能力为主线,以应用型为主,辅之以复合型、外向型和创新型”的人才培养模式使得应用型机制本科在构建教学体系时,应在注重理论教学的同时,加强培养学生工程实践的训练,突出创新能力、创业能力.“机械设计基础”课程作为机制专业的一门主干技术基础课,能很好地培养学生综合运用基础知识的能力、机械设计能力及动手能力.对应用型机制本科专业“机械设计基础”的教学方法主要从课堂理论教学、实验教学及课程设计教学三方面入手进行了探讨及改革,以期满足应用型本科的人才培养要求.

关 键 词：应用型；机械设计；实践教学；课程设计；创新能力

作者简介：周春梅（1982-）,女,山东东营人,山东英才学院机械学院,讲师.（山东　济南　250104）

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2012）35-0059-02

“以能力为主线,以应用型为主,辅之以复合型、外向型和创新型”的人才培养模式是应用型本科人才培养过程中提出的一种新思路.因此,应用型机制本科所构建的教学体系应在注重理论教学的同时,加强对学生工程实践的训练,突出对应用型人才创新能力及创业能力的培养.

“机械设计基础”是机械专业一门非常重要的专业主干基础课,以常用机构和一般通用零件的设计为核心.本课程在机械专业的整个教学计划中具有承上启下作用,是机械制图、工程材料、公差配合与测量技术、理论力学、材料力学及机械原理等基础课程的综合运用,同时又为机械制造工艺学、夹具设计及专用机械的设计等后续专业课的学习和今后从事机械设计工作打基础.基于目前教学中存在的问题,应该寻求一种理论与实践相结合、适用于应用型人才培养的新的教学方法,才能更好地培养出社会需要的具有从事机械设计、制造及维护能力的高级应用型人才.

一、“机械设计基础”教学中存在的问题

1.理论教学

课堂理论教学的教学内容只注重知识的系统性,而忽视了与职业岗位相适应的能力、素质结构的形成,应用型本科“以能力为主线,以应用型为主”的课程内容体系的整体优化有待完善,缺乏学科之间知识的整合,不利于学生设计及创新能力的培养.教学内容不能突出其“工程实践性”、“创新性”和“应用性”.教学中严重存在“重理论轻实践、重传授轻应用”现象,难以实现应用型本科学生“学以致用、学用结合”的教学要求,学生缺乏利用所学知识解决工程实际问题的能力.

2.实验教学

实验课程完全依附于理论教学,是理论教学的辅助.实验教学的目的只是用于加深学生对理论知识的理解或对理论教学的验证.验证性实验多,而综合性、设计性及开放性实验少,无法真正提高学生的动手能力和创新能力.

实验条件欠缺,实验设备陈旧,实验教学缺乏实用性、先进性及创新性.实验往往都是孤立的,所涉及的知识面比较单一.各个实验之间缺少系统性,缺乏知识学科的关联,实验内容缺少内在联系和逻辑性,没能形成一个比较完整的实验教学体系.

3.课程设计

课程设计的选题单一、内容陈旧,设计过程缺少关于工艺、成本、环保、质量、使用及维护等相关知识应用的锻炼,无法提高学生进行工程实际应用的能力.课程设计的图纸采用手工或CAD二维绘图的设计手段已明显落后于企业产品设计对应用型人才的要求.

4.教学方法

目前教学方法存在以下问题：授课内容多,教学课时安排少；讲述原理多,结合实际偏少；纵向论述多,横向比较少；讲述常规原理多,介绍行业最新技术成果少；课堂讲授多,课堂课外讨论少.[3]

二、“机械设计基础”教学改革

对应用型机制本科学生教学的主要目标是在基本教学的基础上加强对学生综合运用知识进行机械设计的能力和创新能力的培养.“机械设计基础”主要分为理论教学、实践教学和课程设计三个教学环节.教学改革也应该在基本教学基础上在教学的三个阶段都进行学生创新能力和综合运用能力的培养.主要改革措施详述如下：

1.精简理论教学环节

为了与应用型人才的培养模式相适应,“机械设计基础”教学课时安排上,根据本课程应用性和实践性较强的特点,适当减少理论教学课时.因此授课内容就要有所侧重、有所删减.课程讲授内容遵循“基本、实用”原则,主要培养学生机构的分析能力,使学生掌握机械的基本设计方法.最后使学生从根本上掌握各种常用机构的基本运行原理以及机械中常用的一般通用零件的设计要领.并注重在教学过程中将一些机械发展的最新成果和最新技术介绍给学生,开阔学生们的眼界,提高学习的积极性.

2.加强实验教学

实验教学是“机械设计基础”教学体系中不可缺少的一部分,主要培养学生理论联系实际、分析及解决问题的能力,对学生的创新能力和综合素质的培养起着非常重要的作用.

实验教学在教学内容安排上,为了提高学生综合认识机械设计及创新能力,应该加强一些综合性和创新性的实验.教学改革后开设的实验主要有：机械零件认知实验、机构运动简图测绘实验、渐开线齿轮参数测量实验、渐开线齿轮范成实验、带传动性能实验、机构创新试验、轴系测绘实验、减速器拆装实验、机构运动方案创新组合实验、平面机构创意组合测试分析实验、机械速度波动调节实验、机械传动综合实验等.通过这些实验可以使学生的机械设计和创新能力得到提高.机械创新设计类实验使学生的学习变被动为主动.通过自主设计实验方式、方法及实验步骤,学生的创新思维和创新技能得到了锻炼,增加了学习的趣味性.

3.提高课程设计质量

“机械设计基础”课程最后进行的是课程设计,主要在理论教学中所学的机械零件基本设计知识基础上,综合考虑工程实际,进行实际传动方案设计训练.基于目前课程设计存在的问题,应用型机制本科课程设计的教学过程主要从以下几个方面入手进行改革：

（1）拓宽课程设计题目.目前,各院校课程设计的题目都是减速器,每级学生都做着重复的设计内容.另外,机械制图课程中也选择减速器进行测绘,因此就使得课程设计题目重复.因此,必须要拓宽课程设计选题范围,增加题目的层次.题目的选择应更灵活,更接近于实际,实现设计题目的多样化.鼓励学生自选题目,充分调动学生的积极主动性,更大程度上锻炼学生们的设计及创新能力.（2）案例设计.结合工程实际,给定功能要求,让学生拟订传动方案.让学生从功能分析出发,自己拟订结构及机械传动方案,进行方案比较优化,确定参数,完成从定性问题转化为定量的设计工作,而后进行相应的计算、校核及完成相当数量的工作图设计.

（3）引入三维软件.为鼓励学生在课程设计中应用3D技术,在开课之初就明确告诉学生,课程结束后要进行为期两周的课程设计.设计内容是机械的传动装置,要求学生必须采用三维软件将所设计的传动装置表达出来,将课程设计提前布置,化整为零,并结合机械设计教学,引导学生应用三维技术.

（4）强化指导过程.在课程设计过程中,教师的指导非常关键.指导教师在课程设计中应该具有强烈的责任心,要对学生的整个设计过程进行检查并及时纠正错误,尤其注意设计理念及三维图形绘制的指导,使学生能真正从设计过程中受益.

（5）重视答辩.课程设计的最后一个环节是答辩,也是对两周课程设计工作的考核.即使设计题目或者设计数据不同,每个学生都在教师的指导下参考手册、教材进行设计.通过答辩可以使学生对设计有进一步的认识并认识设计的不足之处.因此,答辩也是一个答疑、总结提高的过程.

三、借助“创新大赛”进行知识综合

基于目前企业对应用型人才创新能力的培养要求.在“机械设计基础”理论教学、实验教学以及课程设计中都要注重对学生创新能力的培养.但是这些对于学生创新思维、工程实践能力的培养还远远不能达到要求.因此可以将“机械设计基础”的教学扩展至第二课堂.通过参加各种各类的机械创新设计大赛、机电大赛以及3D大赛,让学生真正地将所学的各种机械的、电气的基本理论知识、专业知识以及一些三维软件类的知识进行综合利用,能很好地锻炼学生的综合运用能力、创新能力、团队合作能力以及竞争能力.

四、结语

总之,“机械设计基础”对于应用型机制本科学生各种能力的培养起着非常重要的作用.依据“应用型”机械设计制造及自动化本科专业教学计划和“机械设计基础”教学大纲,通过“机械设计基础”的课堂理论教学、实验课教学、课程设计等方面的教学改革来提高应用型本科学生的工程实践能力和创新设计能力.

[5]俞爱林,唐文艳,张晓伟.创新设计引入“机械设计基础”课程教学的探讨[J].广东工业学报,2010,（10）：171-173.

（责任编辑：王祝萍）