沈海寧

青海大學(xué)機械工程學(xué)院,青海 西寧 810016

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程改革的思路與實踐

沈海寧

青海大學(xué)機械工程學(xué)院,青海 西寧 810016

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程改革采用靈活多樣、多渠道的教學(xué)方法和手段，運用三維設(shè)計軟件進行課程設(shè)計，以達到培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、設(shè)計能力和工程實踐能力的目的。

機械設(shè)計基礎(chǔ)；創(chuàng)新能力；課程改革；三維設(shè)計

Fundamentals of Machine Design; Innovation capability; Curriculum Reform; 3D design

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程是機械類和近機械類專業(yè)的一門綜合性較強的應(yīng)用型設(shè)計課程。是由《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《機械原理》和《機械設(shè)計》四門課程整合而成。涉及的知識面很寬，對學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程起著承上啟下的橋梁作用。該課程的綜合性和實踐性都很強, 它不僅培養(yǎng)學(xué)生具有一定的機械基礎(chǔ)知識和初步的機械設(shè)計能力,更重要的是理解那些從工程實踐中得來的知識經(jīng)驗, 還要具備將所學(xué)應(yīng)用到工程實踐中去的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。為今后從事機械技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。如今的教學(xué)過程存在著種種問題, 課程內(nèi)容的抽象和繁雜打擊了學(xué)生的積極性和主動性, 因此對該課程的教學(xué)方法進行改革和創(chuàng)新,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性, 改進教學(xué)效果就顯得十分重要。圍繞本學(xué)科的教學(xué)目標(biāo), 筆者在教學(xué)實踐中作了改革與創(chuàng)新, 總結(jié)如下, 供同行參考。

1 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)存在的問題

1.1 課堂教學(xué)方面

我校自2010級學(xué)生全面實行學(xué)分制考核以來，對課程的授課時數(shù)進行了較大的改動，課程面臨課時少、內(nèi)容多的矛盾，在教學(xué)過程中,教師常常為了完成教學(xué)任務(wù)而對一些重點內(nèi)容和應(yīng)精講、細講的內(nèi)容難以展開,沒有采取恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式,影響了教學(xué)效果。且教學(xué)模式比較陳舊，學(xué)生的主動性和積極性沒有得到充分的發(fā)揮,雖然記住了一定理論知識,但在課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)當(dāng)中可以看出，應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力較差。而且該課程缺乏實驗教學(xué)內(nèi)容，大都以演示性實驗為主,限制了學(xué)生分析、構(gòu)思和設(shè)計能力的培養(yǎng),缺乏創(chuàng)意和創(chuàng)新設(shè)計,學(xué)生動手的機會也很少。

1.2 實踐及課程設(shè)計方面

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是一門實踐性較強的課程,邊學(xué)習(xí)邊實踐才能提高設(shè)計能力、培養(yǎng)創(chuàng)造性素質(zhì)。但實際上由于學(xué)時所限,加之校內(nèi)缺乏合適的實驗操作手段, 實踐場所匱乏，所以很難達到要求。課程設(shè)計中同樣缺乏創(chuàng)新訓(xùn)練，許多的新技術(shù)沖擊著傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法及設(shè)計思想,象航空航天技術(shù),超微技術(shù)、核能工程、特種機器人技術(shù)等一系列高科技領(lǐng)域的快速發(fā)展,為機械設(shè)計提出了更高的要求。另外,市場經(jīng)濟也在呼喚高校培養(yǎng)真正適應(yīng)市場需要的人才,社會要求的是具有扎實的實際設(shè)計能力和富有創(chuàng)新意識的設(shè)計者,是多學(xué)科兼容的全才。而在現(xiàn)行的機械設(shè)計課程教學(xué)模式中,忽視了讓學(xué)生進行獨立創(chuàng)新設(shè)計的過程，不能最大限度地提高學(xué)生的實際設(shè)計能力和創(chuàng)造性設(shè)計能力。

2 教學(xué)改革的方法

2.1 采用現(xiàn)代化的教育手段，提高教學(xué)水平和效果

多媒體技術(shù)是現(xiàn)代教育手段的主流，它可以表達出傳統(tǒng)的教學(xué)方法中用語言和粉筆難于描述清楚的內(nèi)容，可增加課堂信息量，提高教學(xué)水平和學(xué)習(xí)效果。特別是學(xué)習(xí)機構(gòu)的機械傳動過程、機構(gòu)工作原理時，采用多媒體動畫展示運動過程效果非常好。再就是充分利用我院機械原理實驗室的實體運動模型演示，學(xué)生操作機構(gòu)模型運動，對機構(gòu)的空間運動有個充分的認識，幾方面的訓(xùn)練對機構(gòu)就會有一個完整的理解。還可以擴展一些延伸補充的內(nèi)容，借助動畫和虛擬現(xiàn)實等方式，突出零件的結(jié)構(gòu)實質(zhì)，演示零部件的結(jié)構(gòu)、裝配和工作過程。逐步實現(xiàn)文字教材及模型與電子和網(wǎng)絡(luò)教材的結(jié)合，構(gòu)建內(nèi)容豐富、集文字與圖形、二維與三維動畫、視頻與模型、虛擬現(xiàn)實等多種媒體素材為一體的立體化教學(xué)方式[1]。也加強了學(xué)生對實驗技能的訓(xùn)練和動手能力與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

2.2 加強實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，精減授課內(nèi)容

實踐教學(xué)是機械類專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)。根據(jù)國家機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)基地建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及國家對創(chuàng)新人才的需求，機械類專業(yè)基礎(chǔ)實踐教學(xué)應(yīng)以機械認識、機械設(shè)計和教學(xué)研究為主線，拓寬基礎(chǔ)，著重培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新和實踐能力[2]。

傳統(tǒng)的教學(xué)方式中有重書本、輕實踐的觀念，實驗教學(xué)內(nèi)容大多是演示性或是驗證性實驗，不利于提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，也不利于學(xué)生創(chuàng)新性思維的形成和創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)。因此，應(yīng)嘗試適當(dāng)精簡教學(xué)內(nèi)容，加大實踐學(xué)時，構(gòu)建“課程內(nèi)實驗、設(shè)置獨立試驗、集中綜合實驗和開放式實驗”變被動模仿為主動設(shè)計，科學(xué)的設(shè)計一些仿真或虛擬實驗，創(chuàng)造條件與工廠企業(yè)、工程實際相聯(lián)系，優(yōu)化實驗教學(xué)過程，將單一的信息傳遞方式變?yōu)殡p向甚至多項傳遞方式在實際的機構(gòu)中進一步體會，給學(xué)生提出工作要求，讓學(xué)生通過學(xué)校所學(xué)機械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)和機械原理等課程的知識，體會查閱資料整理思路的訓(xùn)練，體會機構(gòu)或機器實際生產(chǎn)測繪等過程。再通過畫零件圖和裝配圖，設(shè)計加工工藝卡完成這種研究性的工作實踐，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，充分發(fā)揮學(xué)生實踐和創(chuàng)新的能力

2.3 提高學(xué)生的創(chuàng)新能力

課程設(shè)計是機械設(shè)計課程中重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié), 是提高學(xué)生創(chuàng)新能力最有效的途徑也是檢驗教學(xué)質(zhì)量的一項重要指標(biāo)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力要緊緊抓住這個環(huán)節(jié)。

在機械設(shè)計課程中，設(shè)計要突出解決的主要問題是: 第一，設(shè)計思想與設(shè)計過程；第二，知識整理與運用能力；第三，探索未知世界和解決生產(chǎn)、生活中存在的問題。機械設(shè)計基礎(chǔ)的課程設(shè)計是提高設(shè)計能力、增強創(chuàng)新意識的最重要環(huán)節(jié)。必須突破傳統(tǒng)的習(xí)慣，進行方法上的改革。首先，改變課程設(shè)計與教學(xué)脫節(jié)的做法，把課程設(shè)計融入整個教學(xué)過程中去。把課程設(shè)計貫穿于整個教學(xué)過程而不是單獨進行?？梢栽趯W(xué)期初就確定典型課題并實施課題指導(dǎo)，將設(shè)計計算指導(dǎo)、草圖擬定、期末繪圖、編寫設(shè)計計算說明書、答辯總結(jié)等課程設(shè)計的內(nèi)容與整個教學(xué)內(nèi)容串聯(lián)起來，使設(shè)計實踐貫穿于教學(xué)的全過程。細節(jié)上，如在課堂上講授機械工作原理和特點時，可增加一些創(chuàng)新能力、運動方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生對機械產(chǎn)品的整體布局和創(chuàng)新意識設(shè)計，同時，在授課時有意識地介紹國內(nèi)外科技新產(chǎn)品，增強學(xué)生的感性認識，開展課堂外創(chuàng)造發(fā)明實踐活動，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新探索精神。開展集體討論課，對設(shè)計產(chǎn)品的運動方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計提出改進或補充意見，證明有價值的設(shè)計觀念，促進學(xué)生創(chuàng)造思維能力的提高。建立并采用課程設(shè)計與課程教學(xué)同步的模式，可以收到比較好的效果。其次，打破課程設(shè)計中程式化指導(dǎo)模式，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性設(shè)計能力。對于機械專業(yè)的學(xué)生來說，改變機械設(shè)計課程中課程設(shè)計教學(xué)模式，即變模仿型設(shè)計訓(xùn)練為思考型設(shè)計訓(xùn)練；加強學(xué)生創(chuàng)造性設(shè)計能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練。培養(yǎng)學(xué)生基本設(shè)計能力與創(chuàng)造性設(shè)計能力并重、本專業(yè)設(shè)計能力培養(yǎng)與相關(guān)專業(yè)設(shè)計能力培養(yǎng)并重[3]，培養(yǎng)出創(chuàng)造性的人才。

2.4 課程設(shè)計的改革

課程設(shè)計能充分培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，提高機械系統(tǒng)方案設(shè)計以及創(chuàng)新構(gòu)思能力和分析能力，在強化現(xiàn)代設(shè)計理論和方法等方面起著非常重要的作用。通過多年的探索，我們在課程設(shè)計時間的安排、題目的選擇、設(shè)計的改進以及創(chuàng)新設(shè)計能力的培養(yǎng)等方面進行了大膽的改革和實踐，在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計中還全面使用SolidWorks、CATIA V5等通用軟件進行零部件三維設(shè)計、虛擬裝配、有限元分析和動態(tài)模擬仿真等內(nèi)容。學(xué)生可以大膽想象，開發(fā)思維虛擬設(shè)計，通過三維設(shè)計軟件，學(xué)生對自己的設(shè)計有了直觀的認識，又可以驗證各部位之間的位置和運動關(guān)系是否正確，是否發(fā)生干涉，并能及早發(fā)現(xiàn)和解決在設(shè)計中未能考慮到的問題和存在的缺陷，對學(xué)生的創(chuàng)造性思維有很大的提升，大大的提高了工科學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計的能力和綜合素質(zhì)。有些教師的科研課題也引入課程設(shè)計中來，在學(xué)生的設(shè)計實踐中起到了較好效果，這樣不但完成了教學(xué)任務(wù)，提高了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力，同時也增加了學(xué)生利用現(xiàn)代化手段進行機械創(chuàng)造性設(shè)計的方法。

3 結(jié)語

在學(xué)校本科應(yīng)用型人才的教學(xué)培養(yǎng)方針下，堅持以學(xué)生為本、以能力培養(yǎng)為核心，樹立融知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的教學(xué)理念，在教學(xué)中充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，大大地促進教與學(xué)雙方的積極性、主動性，增強學(xué)生間的相互合作，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合設(shè)計能力的培養(yǎng)，靈活運用CAI課件、多媒體動畫、三維設(shè)計軟件等現(xiàn)代教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析能力和解決問題的能力，提高課程設(shè)計質(zhì)量，更好的完成機械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)任務(wù)。

總之，機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的改革方向，應(yīng)當(dāng)以使學(xué)生得到基本訓(xùn)練，提高學(xué)生實踐能力為出發(fā)點，以激勵學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)，培養(yǎng)合格的創(chuàng)造性人才為宗旨，為學(xué)生將來走向工作崗位打下良好基礎(chǔ)。

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The idea and practice of curriculum reform in "Mechanical Design"

Shen Haining
College of Mechanical Engineering, Qinghai University, Xining 810016, China

The curriculum reform in "Mechanical Design" using flexible teaching methods and means of multichannel as well as use 3D design software to conduct curriculum design.The purpose is achieve the students ability to innovate, design and engineering practice.

TH122

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.21.111

青海大學(xué)課程建設(shè)項目（KC-10-2-12）

沈海寧（1963-）安徽利辛人，副教授。主要研究方向：機械工程、三維設(shè)計。