“机械设计”课程教学模式探索
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作者:李伟达 李娟 李轩
摘要：“机械设计”是高等院校面向机类、近机类工科专业开设的专业基础课，是培养学生综合设计能力、创新能力的重要环节。文章根据本科应用型技术人才的培养要求，结合本科学生的教学实践，并考虑“机械设计”课程内容及其特点，提出了授课内容、授课形式、考核方式、教师培养与评价标准等教学改革方法与思路，对于促进学生综合设计能力和技术创新能力的提高以及教师教学水平的提高等方面有着重要的意义。
关键词：“机械设计”;课程教学;模式探索
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）14-0326-02
一、引言
当今的制造业正在向数字化、信息化、智能化等方向深度发展，对制造业人才的培养也提出了新的要求。高等院校的主要职能是人才培养，更应与时俱进，需要培养出一大批掌握现代科技知识的实用型制造业人才。因此，需要结合制造业发展趋势，以及我国制造业发展现状，积极推动机械类专业教育教学改革创新。在此形势下，笔者根据机械设计教学中存在的教学与实践脱节等问题，提出了以实践应用为目标的新型机械设计教学模式，为机械设计的教学改革提出一种新的思路。
二、授课内容
以高等教育出版社2018年出版的《机械设计》教材第十版为例，机械设计课程教学课时通常为54学时，分为总论、连接、机械传动、轴系零部件和其他零部件，共五篇，其中总论主要讲述机械设计总论、机械零件的强度和摩擦、磨损及润滑概述，是从通用零部件的角度探讨基本概念及定义;而后四篇主要讲解连接，包括螺纹连接和螺旋传动，键、花键、无键连接和销连接;机械传动，包括带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动;轴系零部件，包括滑动轴承、滚动轴承、联轴器和离合器、轴;其他零部件，包括弹簧、机座和箱体简介、减速器和变速器。这些章节的内容通常是独立讲解的，关联性不强，不利于学生掌握总论中所述内容在各个零部件设计中的应用，尤其是纯讲解的课程设置也不利于学生掌握现代设计方法，与数字化、信息化、智能化的要求相去甚远。因此，在教学实践过程中，可根据每种零部件，探讨其强度、摩擦磨损及润滑等相关基础理论，并要求学生利用计算机软件，进行零部件设计、数值计算、有限元分析来完成章节作业。这样可使理论与实践进一步结合，使学生在掌握机械设计原理、方法的基础上，还掌握了相关软件的使用方法，使教学效果事半功倍。
三、授课形式
目前机械设计主要以讲授为主，通常会另外配置18学时的机械设计课程设计，以培养学生的自主设计能力。笔者认为，为提高教學效果，可采用下述三种方式：（1）在课堂上，教师可利用现代3D打印技术，将一些常用的零部件模型作为讲授课程的辅助教具，增加学生的直观理解与感受，做到讲授与实物、实验相结合，提高教学效果。（2）可在课堂教学的同时设置机械设计的实践环节，比如讲授课学时与实践学时的比例设为1∶2，每一章结束后布置一定的设计作业，提高学生的实际零件设计能力，在实践中提高对理论知识的掌握和运用。（3）可选择优秀的设计作业加工成零件，通过实物零件再讲授设计的效果，并指导学生进行设计改进。上述三点在教学过程中相辅相成，利于学生扎实地掌握机械设计基本理论，并在实践中学习设计方法与设计技巧。
四、考核方式
通常机械设计课程的考核方式是以笔试为主，考查学生对于相关知识点的掌握情况，但掌握了基本理论不等同于掌握了实际的设计方法，对于给定设计要求的零部件设计，不能纸上谈兵。因此，鉴于教学的目标是使学生掌握机械零部件的设计与分析的方法，可把考核方法改为以实践为主、笔试为辅，重点考查学生在一定的设计任务下的实际设计能力。改进方法是设计综合作业，考核包括从设计、分析到制造、装配、调试的所有环节的掌握和理解程度，真正做到任务导向，以理论为基础，以实践为目标，达到真正掌握机械设计相关理论与应用的目的。
五、教师培养
教师授课的过程也是自身基础理论提升的过程。考虑到当前高校教师队伍一般为教学与科研并重，而教师的科研方向通常为某一领域的一个具体的研究方向，很难完全涵盖机械设计教学内容的全部，因此，可根据授课教师的科研方向与实际情况，采用多教师合作的模式进行团队授课，由团队共同制订教学计划、互相探讨教学策略、共同解决实际问题。而且，授课团队中的年轻教师可以向经验丰富的教师学习教学经验和教学方法，提高自己的教学水平和专业素养;而教学经验丰富的教师也可以与年轻教师探讨教学方法的新思路、了解国际前沿的机械设计技术等，融入新知识新思路，提高其创造性。此外，还可以弥补教师科研方向精细、知识片面等缺点，做到精准讲解，同时这种授课方式还利于教师精确地讲解与授课内容相关的国内外前沿的发展现状，开阔学生的视野，促进学生对机械学科的理解与定位。同时对于教师而言，每一次授课都是一次国内外研究现状及其基础理论的研究报告，也能促进其对科研的理解与深入，是一种双赢的教育教学模式。
六、评价标准
人才培养的效果不是立竿见影的，因此对授课效果的评价也不能急功近利，应放眼于较长时期，考查学生掌握基础知识后的成长性。当前课程的考核通常只局限于考试成绩，诚然，这是课程考核的最简单最直接的方式，但若能适当增加学生就业用人单位的满意度评价，则更能全面了解课程的教学效果，从而进一步改进教学方法，促进高校机械学科整体教学水平的提升。
七、结语
机械设计的教学内容涉及多个机械领域必备的零部件的设计原理与方法，对机械类专业学生来说是一门非常重要的专业基础课，为了有效增强教学效果，需要在课程体系设置、教学方法、教师队伍培养以及评价标准等方面着手改革，以适应不断发展的时代需求。总而言之，实践是机械设计教学的终极目标，需要在教学过程中时刻注意培养和锻炼学生的实践能力。希望通过以上各种教学方法的探讨与实践，不断完善教学方法，不但能切实有效地让学生学有所获，更能为国家培养一流的机械专业人才。
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
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