摘要：本文通過(guò)近三年來(lái)在本校開(kāi)展的《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》改革的嘗試及所獲得的良好效果，對(duì)如何培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，闡述了改革的步驟和方法，對(duì)改革中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了思考，為機(jī)械原理課程教學(xué)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)；改革；設(shè)計(jì)題目

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）08-0133-02

《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程所學(xué)理論知識(shí)，系統(tǒng)地完成一個(gè)大型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)課題，使學(xué)生獲得工程技術(shù)訓(xùn)練的必不可少的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)[1-8]。本課程的時(shí)間一般安排在大二，它是機(jī)械類學(xué)生首次接觸的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，其重要性不言而喻?！稒C(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》的教學(xué)改革，作為教學(xué)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，一直在各高校中進(jìn)行，研究課程設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、方法、題目、組織形式，探索如何培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)和解決工程實(shí)際問(wèn)題能力，但是，迄今未有廣泛認(rèn)同的一體模式，基本上是各高校根據(jù)自身的特點(diǎn)，各自拿出一套解決方案。鑒于以前課程設(shè)計(jì)方法已經(jīng)沿用多年，這與時(shí)代的發(fā)展和要求有了不小的距離，迫切需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母母?，使得結(jié)合本校實(shí)際情況，任課老師群策群力、多次討論和反復(fù)修改，得出了系統(tǒng)的改革方案，并在近三年里加以實(shí)施，獲得了良好的效果。

一、改革主要任務(wù)與方法

改革主要涉及課程設(shè)計(jì)題目和時(shí)間安排。以前，本校《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》源于傳統(tǒng)的幾個(gè)題目，如牛頭刨床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，凸輪、齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要以基礎(chǔ)訓(xùn)練為住，是對(duì)理論課內(nèi)容的加深鞏固，基本等同于一個(gè)大作業(yè)，雖然能起到理論教學(xué)內(nèi)容的目的，畢竟與時(shí)代的要求有一定的距離，因此必須做出改進(jìn)。

機(jī)械原理課程改革主要體現(xiàn)在課程設(shè)計(jì)題目的改變。本課程設(shè)計(jì)提供了A、B、C三類題目。A為指定性設(shè)計(jì)題目，B為創(chuàng)新性題目，C為機(jī)構(gòu)仿真類題目，要求每個(gè)學(xué)生選擇其中的一個(gè)題目。下面是部分題目名稱：A.指定性設(shè)計(jì)題目，題目1：洗瓶機(jī)設(shè)計(jì)；題目2：醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)設(shè)計(jì)；題目3：步進(jìn)輸送機(jī)設(shè)計(jì)。B.創(chuàng)新性設(shè)計(jì)題目，題目1：設(shè)計(jì)適合老、中、青不同年齡段使用并針對(duì)不同職業(yè)活動(dòng)性質(zhì)（如坐辦公室人員運(yùn)動(dòng)少的特點(diǎn)）的健身機(jī)械；題目2：汽車(chē)夏天露天停車(chē)，設(shè)計(jì)一傘狀機(jī)械裝置，為汽車(chē)遮擋陽(yáng)光；題目3：多功能擔(dān)架。設(shè)計(jì)一種可用于崎嶇路上手抬、平路上手推、靜止時(shí)可作休息的小床或座椅的多功能擔(dān)架。C.機(jī)構(gòu)仿真題目，題目1：鉸鏈?zhǔn)筋€式破碎機(jī)方案分析；題目2：一種夾緊機(jī)構(gòu)模擬與分析；題目3：汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)模擬。每年給出的題目可以有所變化。例如，對(duì)于B類創(chuàng)新性題目，可以結(jié)合每?jī)赡暌淮蔚娜珖?guó)機(jī)械創(chuàng)新大賽給出的題目，給出類似的題目，可以從中篩選出具有潛力的學(xué)生，參加大賽。改革的另一項(xiàng)體現(xiàn)在課程設(shè)計(jì)時(shí)間的安排上。由于新設(shè)計(jì)題目難度較大，一周的課程設(shè)計(jì)時(shí)間，很難完成，因此做了如下安排：①第18周一課程考試完后，老師就可提前布置設(shè)計(jì)任務(wù)。學(xué)生即日起可根據(jù)本任務(wù)選擇自己的題目，查閱資料，構(gòu)思設(shè)計(jì)。②課程設(shè)計(jì)周第1天～第3天，老師到新校區(qū)授課教室答疑式輔導(dǎo)，有問(wèn)題的學(xué)生可以來(lái)問(wèn)。③課程設(shè)計(jì)周第4～5天，小答辯方式，老師在教室檢查設(shè)計(jì)。每個(gè)學(xué)生展示自己的設(shè)計(jì)結(jié)果，并做說(shuō)明。④課程設(shè)計(jì)周第5天，學(xué)生上交課程設(shè)計(jì)結(jié)果。

二、實(shí)施效果

此次課程設(shè)計(jì)，學(xué)生總體經(jīng)歷和感受可以概括為“困惑—討論—實(shí)做—成就感”。從選擇三類題目的數(shù)量來(lái)看，指定性設(shè)計(jì)題目和創(chuàng)新性題目選擇的人較多，且數(shù)量相當(dāng)，自己選定題目后，馬上發(fā)現(xiàn)題目很難；對(duì)創(chuàng)新性題目，一時(shí)想不起具有創(chuàng)新點(diǎn)的設(shè)計(jì)，對(duì)指定性設(shè)計(jì)題目，發(fā)現(xiàn)自己理論基礎(chǔ)欠缺的有很多；對(duì)機(jī)構(gòu)仿真類題目，發(fā)現(xiàn)自己軟件應(yīng)用能力很差。總之，學(xué)生的自信受到嚴(yán)峻的考驗(yàn)。課程設(shè)計(jì)周的前幾天，也是最艱難的幾天，同學(xué)們?cè)谑艿綍憾痰拇煺壑?，?huì)積極地查閱資料，與同類型題目同學(xué)相互探討，相互學(xué)習(xí)，遇到不能解決的問(wèn)題，輔導(dǎo)教師給出詳細(xì)的解釋，大多數(shù)同學(xué)能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成主體設(shè)計(jì)。從完成的情況來(lái)看，對(duì)指定性設(shè)計(jì)題目，學(xué)生能給出完整的設(shè)計(jì)方案，基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用較全面；對(duì)創(chuàng)新性題目，不少同學(xué)提出了很好的選題，在與老師和同學(xué)討論后，圖文并茂地描述出自己的設(shè)想；對(duì)機(jī)構(gòu)仿真類題目，這些同學(xué)一般是對(duì)軟件有較大愛(ài)好，有一定基礎(chǔ)，也有的是在短短幾天內(nèi)突擊學(xué)習(xí)，也有不俗的表現(xiàn)，對(duì)設(shè)計(jì)、分析軟件的應(yīng)用有了良好的開(kāi)端。絕大多數(shù)學(xué)生獨(dú)立地完成了設(shè)計(jì)，其中不乏具有創(chuàng)意的高水平作品，有的已經(jīng)上報(bào)申請(qǐng)專利，總體成績(jī)和往屆相比較好。不少同學(xué)用“非常好的訓(xùn)練”、“艱難的過(guò)程”、“成就感”等來(lái)總結(jié)自己的課程設(shè)計(jì)。

三、存在的問(wèn)題

此次課程設(shè)計(jì)的改革嘗試，也暴露出不少問(wèn)題：課程設(shè)計(jì)時(shí)間緊迫，不足以最好地供學(xué)生完成任務(wù)。目前課程設(shè)計(jì)時(shí)間為一周，但是，在前面的1～2天常被拖延到后面的考試科目占據(jù)，后面又面臨回家，如果沒(méi)有充分的時(shí)間保證，任何完美的改革嘗試均不能收到實(shí)效。學(xué)生機(jī)械相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)有缺陷，不足以完整表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想?！稒C(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》的主要重點(diǎn)在方案設(shè)計(jì)，這是目前的共識(shí)，但是，即使僅僅表達(dá)設(shè)計(jì)方案，學(xué)生表現(xiàn)也力有不逮。反映在制圖能力、計(jì)算能力，甚至文字表達(dá)能力，均很欠缺。這點(diǎn)有待整個(gè)機(jī)械類課程體系的全面改革，才能從根本上解決。設(shè)計(jì)題目有待進(jìn)一步完善。此次改革，設(shè)計(jì)題目是在短期內(nèi)集思廣益收集得到的，難度參差不齊，總體來(lái)說(shuō)較有新意，但是結(jié)合以后的專業(yè)發(fā)展，應(yīng)該多納入一些實(shí)際類型的題目。

四、進(jìn)一步設(shè)想

目前，機(jī)械類學(xué)生的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)大致有《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》、《金工實(shí)習(xí)》、《專業(yè)課程設(shè)計(jì)》和《畢業(yè)設(shè)計(jì)》等，這是數(shù)十年來(lái)一直沿用的模式，隨著現(xiàn)代制造加工的更深、更廣的要求，這種各種為戰(zhàn)的教學(xué)模式，已經(jīng)暴露出很多問(wèn)題，難以分別解決，這里設(shè)想對(duì)這些課程加以整合，在不增加總體課時(shí)的基礎(chǔ)上，用一門(mén)大的課程，姑且稱為創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程，來(lái)取而代之，時(shí)間安排在大三以后。這門(mén)課程的特點(diǎn)在于：教師給出一個(gè)大的題目范圍，學(xué)生自己用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在計(jì)算機(jī)上制造出虛擬機(jī)械，并對(duì)此進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)分析、有限元分析和優(yōu)化等，最大限度地減少設(shè)計(jì)失誤。學(xué)生自己動(dòng)手，加工出自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，進(jìn)行產(chǎn)品答辯、發(fā)布。如此，學(xué)生對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，由于加工產(chǎn)品需要原料成本，學(xué)生將更具有對(duì)自己產(chǎn)品的責(zé)任意識(shí)，一個(gè)大的題目，是以小組的形式完成，在設(shè)計(jì)、制作過(guò)程中，可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，對(duì)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作品，完成后組織上報(bào)專利申請(qǐng)，并推薦參加各種大學(xué)生競(jìng)賽，如挑戰(zhàn)杯、機(jī)械創(chuàng)新大賽等，激勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新。這也是對(duì)學(xué)生將來(lái)在企業(yè)工作的一次逼真的預(yù)演。

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作者簡(jiǎn)介：張晉西（1962-），男，教授，主要研究方向：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真。