“机械设计课程设计”多理念融合教学改革实践

摘 要：基于“机械设计/基础课程设计”课程与机械设计课程的理论部分及其他设计实践类课程特点的不同,进行了课程设计教学改革和实践,融合了CDIO工程教育模式、项目教学法、任务驱动式、分层教学法、自主学习教学模式等较为先进的思想理念,摒弃传统教学方法中的不合理做法,采用了传统教学方法和现代教学方法并用的教学手段,分成四个模块,丰富了课程设计的题目及类型,加大了虚拟样机技术在该环节的应用力度,重新制订了答辩与考评方式,形成六个特色,进一步提高课程设计的教学品质.实践表明：改革提高了学生的工程意识和实践动手能力,加强了对学生自主创新能力的培养,提高了教学质量,达到了预期的教改目的.

关 键 词：机械设计；课程设计；实践教学

作者简介：范雪兵（1976-）,女,吉林省吉林市人,东北电力大学机械工程学院,讲师,哈尔滨工业大学宇航空间机构及控制研究中心博士研究生（黑龙江哈尔滨150006）.（吉林吉林132012）

基金项目：本文系东北电力大学教改项目“基于CDIO《机械设计》课程设计主动实践项目化教学模式探索”的研究成果.

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2012）26-0069-02

“机械设计/基础课程设计”是机械类及近机械类各专业学生必修的技术基础课,起到了从理论过渡到实际、从基础过渡到专业的桥梁作用.与其重要性形成鲜明对比的是,课程设计的质量逐年下滑.究其原因主要有：一是教学计划安排的课程设计时间短、任务重,学生普遍缺乏设计经验,学生在短期内不能做到全面考虑问题、确定合理参数；二是课程设计任务单一,不能因材施教,设计方法陈旧,学生的专业技能得不到更有效的锻炼和提高；三是教学手段及考核评价方法单一等.

机械类人才教育越来越关注如何最大限度地提高人才培养对高速的社会发展与技术变革的适应能力.为培养造就创新能力强、社会适应能力强的高质量工程技术人才,促进课程设计教学质量稳步提高,“机械设计/基础课程设计”的教学改革势在必行.

一、多理念融合教学改革的主要思想来源

近年来,全国各级各类院校及教育研究机构对“机械设计及其课程设计”的教学改革进行了各种有益的探索,[1,2]这里融合多种较先进的改革理念,基于“机械设计/基础课程设计”课程与理论部分及其他设计实践类课程特点的不同,形成多理念融合教学改革方案,以提高课程设计这类实践教学环节的教学质量,达到教学目的.

1.理念来源一——CDIO工程教育模式

CDIO（Conceive、Design、ImplementandOperate）提倡的是“做中学”的教学模式和“以工程为导向”的教学方法,尤其适合于工程性较强的专业课程“机械设计”的理论及实践教学.CDIO可以说是一个系统工程,一是以产品和系统从研发到运行的生命周期为载体,它强调方法,强调实践；二是让学生以主动的、实践的、课程有机联系的方式学习工程,强调的是其彼此间的方法联系,这是整体性、系统性的深刻体现.[3,4]

2.理念来源二——项目教学法

以项目为载体,把新知识点分解,融入到项目的各个环节中,最终使学生能够根据所掌握的知识设计出一个完整的项目解决方案.在项目教学中,教师通过对问题的深化和扩充,进一步拓宽学生掌握知识的广度和深度,从而达到培养学生实际操作能力的目的.在项目教学法的所有环节中,项目的确定与分解是最基本的、最重要的.[5]

3.理念来源三——任务驱动式

这一教学模式是建立在建构主义教学理论基础上,师生共同参与,将新知识隐含于任务中,学生在具有明确的任务驱动下,自主地学习和应用知识,实现教学目标.[6]学生是主体,教师在任务实现过程中起指导作用.具体过程可分为任务设计、布置和实施步骤.

4.理念来源四——分层教学法

将教学对象按相关影响因素分成若干不同的教学层次,针对不同教学层次提出教学目标,并采用相适应的教学手段,完成教学的最终目标.[7]对机械专业实践类课程,可从选题、学生、评价标准、教师的指导等方面进行分层,将难度系数和区别度系数的概念扩展到系统的层面上.

5.理念来源五——自主学习的教学模式

教学模式改革成功的一个重要标志就是学生个性化学习方法的形成和自主学习能力的发展.[8]这种教学模式以学生为中心、学生积极参与、自主管理自己的学习,教师在教学过程中进行宏观调控,给予学生在学习策略上的指导,以使学生具有可持续发展和终身学习的能力.

二、多理念融合教学改革的主要内容

将“机械设计/基础课程设计”所涵盖的内容进行模块分解,形成设计选题、教学方法、设计方法、考评方式四大模块.

1.模块一——设计选题

课程设计选题合理与否,是课程设计改革各环节的重中之重.

（1）选题的综合性.设计题目能充分反映“机械设计/基础课程设计”的教学主要内容,让学生掌握机械设计的基本方法和步骤,学会综合运用所学课程（如工程力学、材料学、公差与工艺、机械制图等）的基本知识和基本理论.课程设计题目的分配可在理论课讲解之初即选定.

（2）选题的实用性.采用项目教学法,通过校企合作方式,掌握企业对知识的需求,与企业技术人员共同以企业真实工作任务为课程“主题”,所选题目应对学生专业能力、专业思想有一定的培养和促进,还能激发学生的兴趣.部分选题可作为学生毕业设计或机械创新设计大赛的备选题目,使课题有延续性.

（3）选题的层次性.对课程设计题目设定难度系数,以适应学生不同层次的知识需求,实现因材施教.

2.模块二——教学方法

摒弃传统教学方法中的不合理做法,采用了传统教学方法和现代教学方法并用.教学方法的改革体现在如下几个方面：

（1）教学主体多元化.改变传统教学中仅以学生为教学主体的情况,教学主体除学生外,也可以是教师、公司或工厂.教师不再仅是“教”,同时也在“学”；公司或工厂在这一过程中有效参与.