面向卓越工程师培养的《机械设计》教学改革与实践

点赞:15322 浏览:61977 近期更新时间:2024-01-25 作者:网友分享原创网站原创

摘 要:根据面向卓越工程师培养的要求,卓越班学生的状况,从实际出发,对《机械设计》课程教学进行了改革与探索.扩展了课程教学内容,增大了课程设计选题范围,加强了课外训练.上述改革,加强了对学生自学能力、动手能力、创新思想的培养以及学生个性化培养,经过初步实践,取得了较好的效果.

关 键 词:机械设计;改革;实践

中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2014)16-0046-02

目前,我国现行的工程类专业人才培养模式“科学化”的趋势越来越凸现,重理论、轻实践,重课堂、轻课外,重精深、轻综合,重灌输、轻自学,培养的人才与社会各行各业的需求不适应[1].面对上述问题,如何以社会需求为导向,以工程实际为背景,以工程技术为主线,深化工程类专业人才培养模式的改革,已经引起高教界的高度关注.为此,教育部发起了“卓越工程师培养计划”,目的是培养一大批创新能力强、适应社会发展需要的各类卓越工程技术人才.机械设计课程是高等学校工科机类、近机类专业学生的一门重要的技术基础课[2].课程特点是工程性强,涉及内容广,信息量大,主要培养学生的三维空间形象思维能力、工程综合应用能力以及工程创新能力.按照本校卓越工程师培养目标,机械设计课程改革的原则是强化课程内容的实践性、创新性与开放性,注重理论知识学习与实际应用相结合,以培育学生的学习能力、实践能力、引领能力以及创新能力,综合提高学生的人文与科学素质.具体的教改实践包括三个环节:课内教学、课程设计和课外训练.课内教学是基础,积累理论知识;课程设计是初训,初步锻炼实践能力;课外训练是实训,全面检验理论和实践知识的掌握情况;而这一切教学和训练活动的最终目的是应用.它们之间的关系如图1所示.

一、课内教学内容的改革与实践

考虑到卓越班学生基础扎实、素质好,在总的课时总量不变的情况下,适当提高讲课速度,拓展教学内容,提高实验的深度和难度是可行的.拓宽理论知识,将普通班授课时不讲的选修内容选择一部分向卓越班学生进行讲解.对于卓越班的学生,除了讲述常用的零部件、常规设计方法外,面对科学技术的飞速发展,还要介绍一些先进的设计方法、先进的技术和新发展的零部件,如现代设计方法、虚拟设计方法、计算机辅助设计、有限元等先进设计方法和现在出现并正在推广使用的直线轴承、磁悬浮轴承、线性导轨等零部件,以拓宽学生的知识面,开拓学生的设计思路.拓展工程知识,为学生的工程实践打下基础.工程知识拓展引入的第一部分内容为“与授课内容有关的工程实例”,回答学生“学习有何用”的问题.选择的实例多是学生比较熟悉的生活中的例子,如在自由度计算中采用雨伞、车门开关机构等,在齿轮和轮系学习中采用汽车变速箱实例.通过这些例子,增强学生对相关内容的理解和梳理.工程知识拓展引入的第二部分内容为“全国大学生机械创新设计大赛部分获奖作品”,从设计构思、机构设计、强度计算等方面讲解大赛部分作品,一方面引申课堂教学内容,提高学生学习的兴趣,另一方面为课外训练打下基础.实验教学内容的改革.实验教学内容改革的原则是体现基本技能训练与能力拓展相结合,理论知识学习与实际应用相结合的设计思想.增加实验的综合性、设计性.如我们增加了机械传动系统创意组合综合性实验,学生自行设计传动方案,选择各种零件、工具进行装配.这是一次非常逼真的工程实践锻炼,综合应用了机械设计课程中所学各种零部件,了解了各种传动方案特点,体会了机械传动系统方案设计的重要性,体验了工程设计、装配中要注意的一些问题.增加了实验的开放性,学生可以根据自己的需要与实验室老师约定实验时间和实验内容.虽然课程内容扩展了,难度增加了,通过一学年的实践,无论从平时作业质量、学生问的问题,还是考试成绩来看,卓越班学生学习的效果,比以往普通班的学生还要扎实,这充分证明我们扩展教学内容,增大教学内容的难度是可行的.

二、课程设计的改革与实践

课程设计是对学生所学课程知识的综合应用锻炼,是从认识走向实践的工程能力训练,是调动学生创造性思维,培养创新能力的重要教学环节.机械设计课程设计着重于学生综合能力和工程能力的培养.卓越班学生的基础好、素质高,在课程设计的广度和深度上都有更高的要求.在设计题目的选择上,改变传统的以带式运输机的传动装置为题目的方式,鼓励学生调研相关工程需要,自主选择相应题目,使学生认识到不是为设计而设计,而是为工程需要而设计.目前学生采用的题目有机械原理课程设计题目、机械类创新项目的题目或者根据工程实际需要提练的题目.通过将上述题目结构化,延续学生的创新思维,使学生得到系统性设计锻炼.在设计过程中,鼓励学生到实地考察、拆装相关产品,提高感性认识;通过查阅相应资料和网络了解相关零部件,培养学生建立产品的工程实用性、成本设计思想;鼓励学生通过查找资料、规范和标准解决相应问题,提高学生的自学能力.通过一年的实践证明,这种选题的方法以及设计过程的要求,提高了学生对课程设计的兴趣和积极性,提高了学生学习能力、查阅资料的能力、动手能力以及工程实践能力,取得了良好的效果.


三、课外训练的改革与实践

学生在学完“工程图学”、“机械设计”等技术基础课程后,组织课外机械制作的多种活动,特别是开展全国性的“机械创新设计大赛”,这对于鼓励学生的创新精神、合作精神并培养其创新能力,为发现具有培养前途的拔尖创新人才,激励人才脱颖而出,是一种非常好的方式[3].作者本人指导学生参加了笫二、笫三、第四届“全国大学生机械设计创新大赛”和我校四届“大学生创新训练”项目.从我们的实际指导教学中,深感课外创新训练和创新比赛能深化学生机械设计的基础知识,夯实学生今后自主创新的基础,是培养学生的工程能力和创新精神的极为有效的教学环节,是一条培养学生综合能力的有效途径.为此学院对课外创新训练加大了投入和改革:学生参加课外训练加一定的学分,取得国家级和省级成果,增加学生综合成绩,通过这种方式增加了学生参与的积极性;老师参与创新训练项目,给予相应的工作量,取得国家级和省级成果给予相应的奖励,激励了老师指导项目的积极性;学院积极组织,由专人负责成立了各种课外训练小组,加大了课外训练小组的经费投入,每个小组都由不同年级的学生组成,形成了稳定的学生梯队;以上改革为学生和老师参加机械设计大赛提供了制度保障.通过上述改革,机电学院在最近四届“全国大学生机械设计创新大赛”比赛中都获得了骄人的成绩,特别是在2012年取得了突破性的成果,获得了5项一等奖,位居全国高校第一位,同时很多学生的创新项目申请了专利.参加比赛的学生能力得到全面提高,深得用人单位的好评.

教学改革对于培养“卓越工程师”具有重要的意义,通过上述《机械设计》教学改革的实施,已经取得了初步的成果,同时,教学改革又是一个长期探索和不断积累的过程,需要结合学生的特点和具体情况,注重学生的个性化发展,以培养学生的素质为中心,着力培养学生的学习能力、动手能力、独立思考能力和创新能力等.应该进一步加大教学研究投入,改善教学条件,促进仪器设备和资源的更新、共享与利用,推动教学改革研究与实践,促进教学内容、教学手段和考核方式等方面的改革与创新,进一步探索创新型卓越人才的培养模式,不断提高教学水平和教学质量.