徐小兵 彭三河 周傳喜

長(zhǎng)江大學(xué) 湖北荊州 434023

機(jī)械設(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)改革探討

徐小兵 彭三河 周傳喜

長(zhǎng)江大學(xué) 湖北荊州 434023

根據(jù)機(jī)械類學(xué)生實(shí)踐能力的要求，改革了機(jī)械設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐教學(xué)，形成了既與理論教學(xué)緊密聯(lián)系又相對(duì)獨(dú)立的實(shí)踐教學(xué)體系，并將學(xué)生工程意識(shí)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)緊密結(jié)合開展實(shí)踐教學(xué)，成效顯著。

機(jī)械設(shè)計(jì)；實(shí)踐教學(xué)；改革

機(jī)械設(shè)計(jì)是一門培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的技術(shù)基礎(chǔ)課，在理論教學(xué)方面著重基本知識(shí)、基本理論和基本方法的掌握，在培養(yǎng)實(shí)踐能力方面則強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)構(gòu)思和設(shè)計(jì)技能的基本訓(xùn)練，使學(xué)生具有分析問題、解決問題的工程實(shí)際能力，使學(xué)生在設(shè)計(jì)中具有創(chuàng)新思維。因此，遵循理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)原則，為提高學(xué)生的實(shí)踐能力設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，并把實(shí)踐能力培養(yǎng)目標(biāo)分解到具體的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中去，對(duì)系統(tǒng)地培養(yǎng)機(jī)械類大學(xué)生的工程意識(shí)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力具有重要意義。

1 教學(xué)模式的改革

機(jī)械設(shè)計(jì)課程的基本教學(xué)方法是：通過理論教學(xué)，輔以實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、基本理論和基本方法，使學(xué)生具備基本的機(jī)械設(shè)計(jì)能力。顯然這種教學(xué)方法的重心在理論教學(xué)，學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)目的往往難以真正達(dá)成。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)的課程教學(xué)，必須改變理論教學(xué)為主、實(shí)踐教學(xué)為輔的傳統(tǒng)觀念，實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)應(yīng)具有同等重要的地位，不僅只將實(shí)踐教學(xué)作為理論教學(xué)的印證，更應(yīng)該將實(shí)踐教學(xué)作為理論教學(xué)的深化和升華。

基于這種認(rèn)識(shí)，筆者探索并構(gòu)建了實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)并重的教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)了實(shí)踐能力的培養(yǎng)。實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)并重的教學(xué)體系特點(diǎn)是：強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)原則，為學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，包括課內(nèi)外實(shí)驗(yàn)、案例分析與討論、大作業(yè)、課程設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)創(chuàng)新活動(dòng)、科技創(chuàng)新活動(dòng)等，形成一個(gè)與理論教學(xué)緊密聯(lián)系又相對(duì)獨(dú)立的實(shí)踐教學(xué)體系，把實(shí)踐能力培養(yǎng)目標(biāo)分解到具體的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中去，系統(tǒng)地培養(yǎng)機(jī)械類大學(xué)生的工程意識(shí)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

2 實(shí)踐教學(xué)的改革

實(shí)踐教學(xué)的改革不僅要強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)在課程教學(xué)體系中的地位與作用，構(gòu)建系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)體系，更重要的是落實(shí)到教學(xué)改革的實(shí)踐中，真正使實(shí)踐教學(xué)起到強(qiáng)化學(xué)生工程意識(shí)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的作用。

因此，將實(shí)踐教學(xué)的改革落到實(shí)處是改革成敗的關(guān)鍵。結(jié)合實(shí)際，我校進(jìn)行了如下重點(diǎn)改革：

2.1 改革課程設(shè)計(jì)，注重創(chuàng)新引導(dǎo)

課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)興趣，鍛煉學(xué)生設(shè)計(jì)能力，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的重要途徑，為提高課程設(shè)計(jì)的效果，筆者近年來對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了以下的改革和實(shí)踐：

2.1.1 調(diào)整設(shè)計(jì)要求，豐富設(shè)計(jì)內(nèi)容

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程主要以減速器設(shè)計(jì)為任務(wù)，一般由于所給的設(shè)計(jì)參數(shù)有限，并且有課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書、圖冊(cè)等配套教材和資料供參考，每次課程設(shè)計(jì)結(jié)束后，指導(dǎo)教師會(huì)發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生不肯開動(dòng)腦筋自己動(dòng)手設(shè)計(jì)，而是抄襲參考資料或相互抄襲，學(xué)生收獲不大，如果課程設(shè)計(jì)題目只是單一的減速器設(shè)計(jì)，更難以激發(fā)學(xué)生求新的欲望和興趣，能力強(qiáng)的學(xué)生也無法展現(xiàn)才華。針對(duì)這一現(xiàn)象，設(shè)計(jì)題目進(jìn)行了有針對(duì)性的改革與調(diào)整。題目來自以下幾個(gè)方面：(1)增加題目類型和參數(shù)。對(duì)以減速器設(shè)計(jì)為課程設(shè)計(jì)任務(wù)的基本題目，由原來的全班統(tǒng)一設(shè)計(jì)題目，首先過渡到全班統(tǒng)一題目，但設(shè)計(jì)參數(shù)多組化，再過渡到全班多個(gè)設(shè)計(jì)題目，且設(shè)計(jì)參數(shù)一人一組，以此增強(qiáng)學(xué)生完成設(shè)計(jì)的獨(dú)立性。實(shí)踐表明，學(xué)生主動(dòng)思考問題、參與討論問題的多了起來，從上交的圖紙、說明書等設(shè)計(jì)資料看，雖然學(xué)生的設(shè)計(jì)方案還不夠完善，有些甚至還很幼稚，設(shè)計(jì)中還存在一些不足甚至錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)結(jié)果離實(shí)用性存在一定的距離，有待進(jìn)一步提高，但通過課程設(shè)計(jì)的綜合訓(xùn)練，學(xué)生逐漸從不知道如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)到較熟練地進(jìn)行方案分析和合理選擇，從對(duì)設(shè)計(jì)軟件的似懂非懂到對(duì)設(shè)計(jì)軟件合理高效應(yīng)用，從開始設(shè)計(jì)時(shí)的不知如何下手到最后成為較熟練的設(shè)計(jì)“高手”，指導(dǎo)教師普遍認(rèn)為課程設(shè)計(jì)質(zhì)量有了明顯提高，已經(jīng)達(dá)到課程設(shè)計(jì)的基本目的。(2)加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)銜接力度。指導(dǎo)教師從往屆畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目中提取或篩選出合適的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)部分作為課程設(shè)計(jì)題目，如大棗去核機(jī)械的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、鋼筋繞箍機(jī)械的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、剝麻機(jī)械的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、建筑塊料升降機(jī)械的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)等。(3)將課程設(shè)計(jì)題目與教師的科研項(xiàng)目結(jié)合。教師的科研課題通常較大，直接作為課程設(shè)計(jì)題目不合適，一般將科研課題分成若干子項(xiàng)目，從中選擇適合于課程設(shè)計(jì)的子項(xiàng)目作為題目，來鍛煉學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)能力，近幾年有不少數(shù)量的課程設(shè)計(jì)題目來自相關(guān)教師的科研。(4)課程設(shè)計(jì)與專業(yè)特色相聯(lián)系。我校機(jī)械類專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)科研方向與石油工業(yè)緊密結(jié)合，在長(zhǎng)期的積累中逐漸形成了先進(jìn)鉆井技術(shù)、抽油節(jié)能技術(shù)等特色優(yōu)勢(shì)。如石油鉆機(jī)的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、抽油機(jī)的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、鉆桿校直機(jī)設(shè)計(jì)和潛油行星減速器設(shè)計(jì)等，這些特色題目在機(jī)械設(shè)計(jì)課程上課之前先給學(xué)生進(jìn)行布置，使學(xué)生帶著任務(wù)聽課，當(dāng)教師講到與設(shè)計(jì)題目中相關(guān)的某些章節(jié)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，就讓學(xué)生開始思考自己設(shè)計(jì)題目中相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案、結(jié)構(gòu)等問題，不清楚的問題學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間可及時(shí)交流討論，課程設(shè)計(jì)與專業(yè)特色結(jié)合，課程設(shè)計(jì)與理論教學(xué)的同步進(jìn)行，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果。(5)課程設(shè)計(jì)與機(jī)械創(chuàng)新大賽緊密結(jié)合。機(jī)械創(chuàng)新大賽是提高大學(xué)生創(chuàng)新能力的重要平臺(tái)之一，目前國(guó)家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽對(duì)學(xué)生具有很強(qiáng)的吸引力，因此指導(dǎo)教師將大賽作為一種標(biāo)桿，積極引導(dǎo)學(xué)生做好課程設(shè)計(jì)。結(jié)合每屆大賽主題，指導(dǎo)教師與學(xué)生一起確定一些相關(guān)的題目作為課程設(shè)計(jì)的題目，由于主題明確、目標(biāo)明確，學(xué)生積極性高、興趣濃厚、精力投入主動(dòng)，效果明顯提高，我校學(xué)生每年有幾十項(xiàng)作品參加各級(jí)別的大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽，近幾年來，共有二十多項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品在國(guó)家級(jí)、省級(jí)大賽中獲獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)作品多數(shù)是結(jié)合大賽主題、經(jīng)過精心準(zhǔn)備的自選課程設(shè)計(jì)成果。

2.1.2 注重分類指導(dǎo)，強(qiáng)化因材施教

在對(duì)學(xué)生課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)過程中，應(yīng)充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，教師應(yīng)善于引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，對(duì)不同類型和層次的學(xué)生實(shí)行因材施教，通過教師的指導(dǎo)和學(xué)生自己的設(shè)計(jì)鍛煉，逐步學(xué)會(huì)思考問題、分析問題和解決問題。針對(duì)學(xué)生在設(shè)計(jì)中提出的各種問題，指導(dǎo)教師并非簡(jiǎn)單提供答復(fù)，而是根據(jù)不同學(xué)生進(jìn)行不同處理。對(duì)于沒有認(rèn)真閱讀資料、沒有獨(dú)立思考問題的學(xué)生，有的引導(dǎo)他們?nèi)ゲ殚喯嚓P(guān)設(shè)計(jì)資料和主動(dòng)思考，有的采用質(zhì)疑的方式引導(dǎo)他們思考問題、分析問題和解決問題，以此逐步改變其依賴心理，鍛煉其設(shè)計(jì)能力；對(duì)于那些有一定看法又經(jīng)過認(rèn)真思考但自己在設(shè)計(jì)中拿不準(zhǔn)的學(xué)生，則通過討論的方式，在充分肯定其正確之處的同時(shí)，對(duì)其考慮不周甚至錯(cuò)誤的地方，在共同分析、充分討論和積極引導(dǎo)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮他們的聰明才智，通過進(jìn)一步思考，使其獲取正確的答案。

2.1.3 注重創(chuàng)新引導(dǎo)，發(fā)揮示范作用

對(duì)于學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)，有組織地安排相關(guān)教師進(jìn)行專門指導(dǎo)，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)意，教師首先指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用相關(guān)設(shè)計(jì)軟件繪制出相應(yīng)的創(chuàng)新機(jī)構(gòu)或裝置的三維動(dòng)畫和實(shí)物模型，從中選出較好的創(chuàng)意，多方籌措資金做出樣品或?qū)嵨?，再舉行專場(chǎng)公開答辯會(huì)，評(píng)選出優(yōu)秀作品，這些優(yōu)秀作品被推薦參加各級(jí)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，這種方式起到了很好的示范和引導(dǎo)作用。

2.2 加強(qiáng)動(dòng)手和工程實(shí)踐培養(yǎng)，提升創(chuàng)新能力

常言道：“百聞不如一見，百見不如一試?！彼^“試”就是動(dòng)手、就是實(shí)踐，只有通過學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐，才能從中發(fā)現(xiàn)問題，在分析問題過程中找出解決問題的辦法，因此教師在教學(xué)中千方百計(jì)加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手和工程實(shí)踐的機(jī)會(huì)。如為使軸系類零部件的教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)，有的任課教師增加了減速器齒輪機(jī)構(gòu)、內(nèi)燃機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)拆裝、分析的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生記錄各種零件的結(jié)構(gòu)以及零件間的位置、裝配關(guān)系，尤其是軸的形狀、結(jié)構(gòu)，軸與軸上零件的裝配關(guān)系、定位關(guān)系、緊固方式，并分析其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，應(yīng)用了哪些常用的配合形式、定位方式、緊固方式等，教師現(xiàn)場(chǎng)解答學(xué)生未看清的結(jié)構(gòu)和提出結(jié)構(gòu)替換、改進(jìn)設(shè)想來啟發(fā)開闊學(xué)生的思路，學(xué)生對(duì)這種教學(xué)的印象非常深刻且教學(xué)效果好。

為提高學(xué)生學(xué)以致用及創(chuàng)新能力，應(yīng)盡量使學(xué)生多接觸生產(chǎn)實(shí)際，不斷拓寬學(xué)生的視野，不斷積累豐富學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。為此，在實(shí)踐環(huán)節(jié)帶學(xué)生到相關(guān)油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)參觀鉆頭裝配線，如通過裝配線上機(jī)械手的參觀，讓學(xué)生思考機(jī)械手是如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作的，將鉆頭裝配線上的抓金屬零件機(jī)械手用于抓雞蛋將要考慮哪些問題、進(jìn)行如何改進(jìn)等；積極倡導(dǎo)學(xué)生利用各種機(jī)會(huì)參觀如石油機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械、包裝機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等相關(guān)行業(yè)機(jī)械展覽會(huì)；積極鼓勵(lì)和支持學(xué)生參與實(shí)際工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，如有一名學(xué)生，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)課程期間參觀了一家鋼構(gòu)廠，發(fā)現(xiàn)人工彎曲鋼筋不僅速度慢，質(zhì)量也不易保證，該學(xué)生根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行了大量相關(guān)調(diào)研，收集了大量的相關(guān)資料，運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)設(shè)計(jì)知識(shí)，在教師的指導(dǎo)下，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)出了一臺(tái)全新的半自動(dòng)鋼筋彎曲機(jī)，包括畫出設(shè)備的三維動(dòng)畫、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、主要零部件強(qiáng)度計(jì)算、裝配圖和零件圖繪制、零件加工工藝設(shè)計(jì)和部分零件的加工均自己完成，該學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力得到了全面提高，目前該鋼筋彎曲機(jī)已申請(qǐng)專利，并在鋼構(gòu)廠投入使用，效果很好，該學(xué)生畢業(yè)后也直接被該廠錄用。

3 結(jié)束語(yǔ)

多年來，遵循理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)原則，通過對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)的改革，形成了一個(gè)與理論教學(xué)緊密聯(lián)系又相對(duì)獨(dú)立的實(shí)踐教學(xué)體系，并把實(shí)踐能力培養(yǎng)目標(biāo)落實(shí)到具體的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，為系統(tǒng)地培養(yǎng)機(jī)械類大學(xué)生的工程意識(shí)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力起到了很好的作用，取得了顯著成效。

[1] 楊叔子,周濟(jì),吳昌林,等.面向21世紀(jì)工程教育改革[J].高等教育研究,2002,1:11-13,17.

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Study on the practical teaching reform in the course of mechanical design

Xu Xiaobing, Peng Sanhe, Zhou Chuanxi
Yangtze university, Jingzhou, 434023, China

According to the demands of the practical ability for students of mechanical engineering, this paper discussed the practical teaching reform in the course of mechanical design and put forward an effective practical teaching system which is closely integrated with the theoretical teaching in this course. The practical results showed that the engineering consciousness and innovative ability for students of mechanical engineering rise enormously and the satisfactory effect is obtained.

mechanical design; practical teaching; reform

2011-10-17

徐小兵，博士，教授，副院長(zhǎng)。彭三河，本科，副教授。周傳喜，碩士，副教授。