趙芳偉，張 翔

（福建農(nóng)林大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，福建 福州 350007）

基于應(yīng)用的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)綜合教學(xué)探索

趙芳偉，張 翔

（福建農(nóng)林大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，福建 福州 350007）

在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的社會(huì)背景下，作為一個(gè)兼?zhèn)湮目坪凸た菩再|(zhì)的學(xué)科而言，工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》對(duì)該專(zhuān)業(yè)學(xué)生未來(lái)的就業(yè)方向起著至關(guān)重要作用.針對(duì)現(xiàn)代不斷進(jìn)步的工程應(yīng)用,《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》傳統(tǒng)的課程教學(xué)方式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足學(xué)生的需要,教學(xué)應(yīng)跟著時(shí)代的步伐進(jìn)行不斷的革新,滿(mǎn)足現(xiàn)代應(yīng)用需要.

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；綜合教學(xué)；工程背景；教學(xué)改革

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程是工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生接觸機(jī)械類(lèi)知識(shí)的最基礎(chǔ)課程，是將來(lái)工業(yè)工程學(xué)生認(rèn)識(shí)機(jī)械的關(guān)鍵.該課程的學(xué)習(xí)將為工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生奠定機(jī)械的基礎(chǔ).因此，如何較好該門(mén)課程成為許多院校一直以來(lái)探討的課題.當(dāng)前，我院該課程的教授在教，學(xué)，考，用等各個(gè)環(huán)節(jié)均存在不同程度問(wèn)題.因此機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的綜合教學(xué)改革應(yīng)該著重從以下入手：

1 改良教學(xué)方式，提高教學(xué)質(zhì)量

1.1 理論教學(xué)與模型實(shí)體教學(xué)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)實(shí)用化，形象化

現(xiàn)行的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》多以多媒體教室為教學(xué)地點(diǎn)，教師通過(guò)播放幻燈片，直接實(shí)現(xiàn)了課本知識(shí)的簡(jiǎn)單“搬運(yùn)”，采用灌輸式的方式將實(shí)施傳輸?shù)綄W(xué)生大腦.工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生工科基礎(chǔ)較弱，很難通過(guò)課本及幻燈片想象出機(jī)械實(shí)體模型，難以將理論知識(shí)實(shí)用化.因此，在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)改變以多媒體教室為單一教學(xué)地點(diǎn)的方式，將重要章節(jié)的課程放在學(xué)院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行教學(xué)，聯(lián)系實(shí)際案例,如在講授典型機(jī)構(gòu)時(shí)，聯(lián)系日常生活中發(fā)動(dòng)機(jī)、破碎機(jī)、縫紉機(jī)、修鞋機(jī)等具體案例進(jìn)行分析，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)體的感官認(rèn)識(shí)；老師講的內(nèi)容看得見(jiàn)、摸得著，與日常生活密切相關(guān)，學(xué)生很快了解如“連桿機(jī)構(gòu)”、“凸輪機(jī)構(gòu)”在上述機(jī)器中的應(yīng)用，有利于發(fā)展學(xué)生的想象力、觀(guān)察力和創(chuàng)新思維素質(zhì).這種教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀(guān)能動(dòng)性，擴(kuò)大了學(xué)生的感知空間，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)實(shí)用化，形象化.[1]

1.2 加強(qiáng)軟件應(yīng)用，促使課程教學(xué)內(nèi)容自動(dòng)化，機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)虛擬化

1.2.1 加強(qiáng)三維軟件，如Pro/E的具體應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)械機(jī)構(gòu)立體化，形象化.《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》這門(mén)課的理論性很強(qiáng)，一些抽象的概念和常用的機(jī)構(gòu)對(duì)于沒(méi)有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)工業(yè)工程學(xué)生來(lái)說(shuō)很難掌握.因此，應(yīng)用Pro／E軟件進(jìn)行機(jī)構(gòu)建模，仿真輔助教學(xué)，將教材中出現(xiàn)的常用典型機(jī)構(gòu)用Pro/E軟件做成模型并進(jìn)行仿真，把各種復(fù)雜的機(jī)構(gòu)通過(guò)形象、生動(dòng)、逼真的動(dòng)化以三維的形式直觀(guān)地展示給學(xué)生，克服了采用PPT教學(xué)中平面圖形的不足，從而使學(xué)生建立起良好的感性認(rèn)識(shí)；[2]利用模型仿真不僅可以驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是否滿(mǎn)足要求，同時(shí)還可以改變相應(yīng)的參數(shù)，讓學(xué)生參與設(shè)計(jì)并對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示以驗(yàn)證課本理論，改變了以往單純的教學(xué)方式，在課堂上真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)的互動(dòng)，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣又加深了印象.

1.2.2 加強(qiáng)有限元分析軟件，如ANSYS，在教學(xué)中的應(yīng)用，促進(jìn)理論計(jì)算自動(dòng)化，精確化.作為有限元軟件的代表，ANSYS具備強(qiáng)大的建模和分析和后處理能力，ANSYS的應(yīng)用能有效幫助學(xué)生理解課本中復(fù)雜問(wèn)題的計(jì)算，包括強(qiáng)度，剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性的分析，提高學(xué)生課堂教學(xué)的參與度，同時(shí)能驗(yàn)證課本中理論計(jì)算的正確性.比如在講軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)軸，鍵和齒輪，進(jìn)行強(qiáng)度分析時(shí)，可利用ANSYS進(jìn)行建模加載及后處理觀(guān)測(cè)各零件受力情況及應(yīng)力大小，大大減少了純手工計(jì)算的工作量，提高了計(jì)算的精度.同時(shí)，ANSYS還能結(jié)合多種場(chǎng)進(jìn)行分析，做到充分模擬了零部件的現(xiàn)實(shí)工作環(huán)境，與現(xiàn)實(shí)更加吻合.

加強(qiáng)軟件的應(yīng)用不僅能夠促進(jìn)教學(xué)，明確課程的教學(xué)目標(biāo)及在未來(lái)工作中應(yīng)用，提升學(xué)生對(duì)本課程的興趣，更有助學(xué)生就業(yè)，達(dá)到一舉多得的效果.

2 改革課程考試方式與內(nèi)容，強(qiáng)化教學(xué)效果

2.1 考試形式的單一性及局部性是目前我院《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的不足

2.1.1 考試目的錯(cuò)位，不利于學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)

在應(yīng)試教育思想的指導(dǎo)下，現(xiàn)行考試存在很多弊端.《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程考試一般安排在期末，那時(shí)候，很多課程都在期末考試，學(xué)生壓力大，“一考定成敗”的現(xiàn)象非常嚴(yán)重.這種考試方法，使一部分學(xué)生平時(shí)不認(rèn)真學(xué)習(xí)，一到期末就忙于應(yīng)付各種考試，有的甚至采取舞弊等不正當(dāng)手段來(lái)達(dá)到通過(guò)考試的目的，影響學(xué)校學(xué)風(fēng)建設(shè).學(xué)生只為了考出好成績(jī)念書(shū)，談“考”色變，在學(xué)習(xí)中也就永遠(yuǎn)是個(gè)被動(dòng)的角色，不利于創(chuàng)新能力培養(yǎng).

2.1.2 考試內(nèi)容片面，同素質(zhì)教育背道而馳

素質(zhì)教育要求考試內(nèi)容應(yīng)全面覆蓋學(xué)生知識(shí)、能力、潛質(zhì)，有利于對(duì)學(xué)生素質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)，體現(xiàn)教育使學(xué)生全面發(fā)展的目的.目前《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》考試內(nèi)容大多偏重于對(duì)知識(shí)的記憶，缺乏對(duì)學(xué)生綜合能力的評(píng)價(jià).“上課記筆記，下課看筆記，考試背筆記，考后全忘記”成為課程的學(xué)習(xí)方法，進(jìn)而使學(xué)生形成，接受——復(fù)制性思維”，不能形成“創(chuàng)造——發(fā)散性思維”，完全背離了科類(lèi)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)方式和目標(biāo). 2.1.3考試方式單一，難以客觀(guān)、全面地評(píng)價(jià)教學(xué)效果

現(xiàn)行的考試采用閉卷筆試，這種形式操作簡(jiǎn)單、便于管理，但有其自身無(wú)法克服的缺點(diǎn)，僅憑期末考試，也難以涵蓋全部教學(xué)內(nèi)容，以期末成績(jī)來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)是不科學(xué)不公正的.

2.2 建立《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程新的考試方法

2.2.1 成績(jī)構(gòu)成多樣化

不應(yīng)只局限于筆試，還應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)、參與科研，課堂評(píng)價(jià)等方式.參考面談、正式作業(yè)、項(xiàng)目調(diào)查，書(shū)面報(bào)告，討論問(wèn)題等方式考察和評(píng)價(jià)學(xué)生；采用每月定期綜合測(cè)驗(yàn)的方式，以階段化考試代替期末終考，防止學(xué)生只為期末考試而突擊學(xué)期，承受過(guò)大考試壓力.最終的期末理論成績(jī)按平時(shí)定期的每次成績(jī)占比構(gòu)成.

2.2.2 開(kāi)卷與半開(kāi)卷考試、閉卷考試相結(jié)合

在理論考試中，對(duì)知識(shí)部分，多采取閉卷考試，對(duì)理論分析部分采取開(kāi)卷考試或半開(kāi)卷考試.在實(shí)踐考試中，往往公開(kāi)考核方式和試題，允許學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)查資料，查數(shù)據(jù).

2.2.3 課堂考試與現(xiàn)場(chǎng)考試相結(jié)合

應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的平時(shí)考核，在教學(xué)過(guò)程中要根據(jù)不同階段的教學(xué)要求，靈活運(yùn)用提問(wèn)、討論、作業(yè).小作品、小測(cè)驗(yàn)等方式了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并通過(guò)測(cè)驗(yàn)獲取相關(guān)的教學(xué)信息，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)教學(xué).

3 加強(qiáng)科研參與，提升學(xué)生工程應(yīng)用能力

3.1 牢固樹(shù)立“課程是基礎(chǔ)，科研是水平”思想

改革的重點(diǎn)應(yīng)是以教學(xué)帶科研，以科研促教學(xué).形成教學(xué)科研一體化機(jī)制，使教學(xué)和科研實(shí)現(xiàn)良性互動(dòng)、協(xié)調(diào)發(fā)展、共同提高.逐步摒棄重理論教學(xué)，輕實(shí)踐實(shí)訓(xùn)應(yīng)用的教學(xué)理念.在機(jī)械教師科研課題、實(shí)踐中鼓勵(lì)學(xué)生參與.實(shí)現(xiàn)在教師的引導(dǎo)下，將項(xiàng)目攻關(guān)，技術(shù)服務(wù)，應(yīng)用技術(shù)成就往實(shí)際應(yīng)用推廣，并從中培養(yǎng)學(xué)生用理論知識(shí)解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力.

3.2 教師傳授技術(shù)應(yīng)在理論基礎(chǔ)上進(jìn)行

而不是簡(jiǎn)單地模仿和熟練操作.因此，必須校采取各種方式和措施，使教師深入地方企業(yè)，熟悉工作現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)踐操作規(guī)范，掌握相關(guān)的操作技能.使其滿(mǎn)足教學(xué)要求，能講也能進(jìn)行實(shí)踐指導(dǎo).能以實(shí)踐結(jié)果促教學(xué)，應(yīng)用實(shí)際的工程實(shí)解釋理論知識(shí)的應(yīng)用成果.培養(yǎng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的實(shí)用性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

3.3 利用機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，夯實(shí)工程從業(yè)基礎(chǔ)

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)有助于發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力，利用已有的相關(guān)科學(xué)技術(shù)成果，進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思，設(shè)計(jì)出具有新穎性、創(chuàng)造性及實(shí)用性的機(jī)構(gòu)或機(jī)械產(chǎn)品.

4 創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)方式，校企結(jié)合，改善應(yīng)用環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)實(shí)際化，效益化

課程設(shè)計(jì)目標(biāo)的設(shè)置應(yīng)以學(xué)生“職業(yè)能力”為導(dǎo)向.企業(yè)是學(xué)生職業(yè)能力的要求者與檢驗(yàn)者，因此，由學(xué)校和企業(yè)界從事技術(shù)工作的有豐富經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家共同參與，以“學(xué)校管理為主，企業(yè)參與為輔”進(jìn)行課程設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)制定，教學(xué)目的分解，教學(xué)效果評(píng)價(jià)是一種最為合理的課程設(shè)計(jì)方式.

4.1 課程設(shè)計(jì)總體規(guī)劃設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)應(yīng)改變?cè)幸詼p速器為主的單一課題，實(shí)現(xiàn)課題多樣化，結(jié)合企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需要，重點(diǎn)圍繞常用機(jī)構(gòu)的基本分析與綜合能力、常用機(jī)械零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選型能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練.通過(guò)常用機(jī)械傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)項(xiàng)目、綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的實(shí)施，形成小型機(jī)械及簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)能力.同時(shí)，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)基本技能和綜合應(yīng)用能力的訓(xùn)練，主要包括：計(jì)算、繪圖、熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和處理數(shù)據(jù)的能力[3].

4.2 校企結(jié)合課程設(shè)計(jì)實(shí)施

根據(jù)企業(yè)不同項(xiàng)目對(duì)學(xué)生需要掌握的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和技能的要求，對(duì)班組所有學(xué)生按興趣實(shí)行分組，不同組別由不同教師指導(dǎo)，在項(xiàng)目教學(xué)的時(shí)候，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施的進(jìn)度情況，較多地把項(xiàng)目教學(xué)的場(chǎng)所安排在機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)室[4]及企業(yè)現(xiàn)場(chǎng).教學(xué)分四個(gè)步驟：一是結(jié)合企業(yè)需要提出所需不同設(shè)計(jì)項(xiàng)目，認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)任務(wù)、應(yīng)用目標(biāo).二是探究學(xué)習(xí)，對(duì)給定任務(wù)進(jìn)行分析，收集相關(guān)信息，理解掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn).三是實(shí)施設(shè)計(jì)過(guò)程，教師以及企業(yè)項(xiàng)目組相關(guān)人員通過(guò)任務(wù)來(lái)引導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì).四是設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)際化，通過(guò)企業(yè)自身專(zhuān)家評(píng)閱檢查并經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)確實(shí)具備可行性，選擇較優(yōu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行加工制造，投入實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)最終的教學(xué)經(jīng)濟(jì)效益化.

4.3 課程設(shè)計(jì)效果評(píng)價(jià)

課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，分階段按組內(nèi)及小組間相互檢查，小組代表陳述操作結(jié)果，教師組織學(xué)生對(duì)任務(wù)完成情況進(jìn)行分析、總結(jié)、自我評(píng)價(jià)，同時(shí)教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，肯定成績(jī)、指出不足并提出修改意見(jiàn)，不斷完善課設(shè)方案.課程設(shè)計(jì)結(jié)束后，企業(yè)評(píng)選的較優(yōu)方案實(shí)現(xiàn)制造實(shí)體化，依據(jù)方案的實(shí)用性能對(duì)學(xué)生課設(shè)的實(shí)際效果給出優(yōu)良中等等級(jí)，最終的教學(xué)成績(jī)?cè)u(píng)定按理論和實(shí)踐各占50%評(píng)定.

5 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合現(xiàn)代社會(huì)對(duì)高校工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)提出的新要求，明確工業(yè)工程《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)目標(biāo).綜合分析我院當(dāng)前在該課程教學(xué)方面存在的不足，提出了課程教學(xué)的綜合教學(xué)法，除了要求進(jìn)一步深化實(shí)踐內(nèi)容、改革教學(xué)方法和手段，改變考試形式，同時(shí)，隨著時(shí)代對(duì)科班學(xué)生實(shí)踐能力要求的提高，也對(duì)教師的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，實(shí)踐能力，執(zhí)教素質(zhì)、責(zé)任意識(shí)和敬業(yè)精神提出了更高的要求.

〔1〕劉悅，王淑坤，武秀東.機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng) [J].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，24（8）：164-165.

〔2〕凌源.Pr0／E的機(jī)構(gòu)仿真在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課堂教學(xué)中的輔助應(yīng)用[J].教法學(xué)法新探，2011（6）：74.

〔3〕趙勇.項(xiàng)目化教學(xué)法在高職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中的應(yīng)用[J].教法研究，2012（30）:73-74.

〔4〕萬(wàn)志堅(jiān).高職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程項(xiàng)目化教學(xué)改革實(shí)踐[J].職業(yè)技術(shù)教育,2009(32):23-26.

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A

1673-260X（2014）04-0196-02

國(guó)家特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)項(xiàng)目(高教函[2007]31號(hào))