盧文娟

【摘 要】為適應當今社會對高素質工程人才的需求，機械原理課程設計改革勢在必行。在分析傳統(tǒng)課程設計中存在弊端的基礎上，提出基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機械原理課程設計改革實踐措施及實施的主要內(nèi)容。新形式的課程設計體現(xiàn)以人為本，以學生為主的理念，擴大題目的數(shù)量和類型，將現(xiàn)代設計方法引入機械原理課程設計，以團隊協(xié)作形式完成課程設計，更能激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，提高設計主動性。

【關鍵詞】機械原理課程設計；團隊；現(xiàn)代設計方法；創(chuàng)新

0 引言

機械原理課程設計是機械類學生進入大學以來第一次真正意義上的課程設計，是利用已學過的知識進行比較全面地、具有實際內(nèi)容和意義的設計，也是機械原理課程學習的一個必要實踐環(huán)節(jié)[1]。為了適應競爭日益激烈的企業(yè)對具有高素質工程人才的需求，有關機械原理課程設計的教學改革如課程設計的方式、內(nèi)容、組織形式、探索如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設計、計算機輔助設計以及團隊合作的能力等，一直在各高校中進行[2-3]。

目前國內(nèi)高校對機械原理課程設計的選題一般采用兩種做法：一種是選用已有的典型機械（如牛頭刨、壓床等），進行比較系統(tǒng)的運動分析、力分析等，重點在于加深學生對機械原理課程各章節(jié)的理解和掌握；另一種是以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力為目標，學生自選課設題目以小組為單位進行課程設計，亦或是在機械原理課程設計中引入創(chuàng)新實驗等[4-5]。

這些以提高學生創(chuàng)新能力為目標開展的多形式改革，打破了傳統(tǒng)設計中的問題和不足，建立起了傳統(tǒng)課設中缺乏的工程價值觀，能充分調(diào)動和發(fā)揮學生的主動性，均值得我們學習和借鑒。

1 傳統(tǒng)“機械原理課程設計”中存在的弊端

1.1 傳統(tǒng)設計題目單一，時間短、任務重

我學院十幾年來一直延用同一個課設題目——小型精刨機主切削運動機構設計，每位設計者采用圖解法完成機構在兩個瞬時位置時的運動分析和力分析，手繪在A1的圖紙上，并編制相應的設計說明書。一方面教師指定了課設內(nèi)容和課設題目，學生只要按照要求按步驟進行即可，造成學生因有完整現(xiàn)成資料參考而缺少方案創(chuàng)新，達不到訓練學生收集和運用設計資料的能力，與時代發(fā)展和要求特別是與面向工程實際應用的卓越人才培養(yǎng)有了不小的距離[6]。

另一方面，課程設計安排在課程講授完，大概十四周之后，由于班級較多，可用教室較少，需要串聯(lián)進行，其中總會有四個～八個班將被安排在考試周或考試周的前一兩周進行，正值各科考試（電工技術、工程材料、材料力學）陸續(xù)進行，學生忙著應對考試，加上真正用于課設的時間不足四天，時間短任務重，留給學生思考的時間不多，便會導致學生著急趕進度，一味追求進度而忽視了設計的質量，出現(xiàn)投機取巧的現(xiàn)象。往往學生還沒有太明白是怎么一回事，課設就結束了，來不及對方案進行思考和分析，更談不上鍛煉和提高學生的設計能力。

1.2 傳統(tǒng)設計手段落后，理論脫離實際

教育部高等學校機械基礎課程教學指導分委員會2009年制定了“關于深化機械原理課程實踐教學改革的意見”，其中明確指出目前機械原理課程實踐教學改革應當重點關注的問題之一是商業(yè)軟件（如ADAMS、Pro/E等），在實踐教學中應用的相關問題。計算機三維虛擬設計技術的應用已經(jīng)成為社會對工程技術人員一項必不可少的需求條件。而傳統(tǒng)的設計方法無論是用圖解法還是解析法，設計中都是過于側重理論，偏重知識的積累，這種模式是中國傳統(tǒng)的高等教育的人才培養(yǎng)模式，在歷史上曾發(fā)揮過重要作用。隨著產(chǎn)業(yè)結構的轉型升級，傳統(tǒng)的教學模式暴露出了許多缺點，設計過程與工程實踐完全脫節(jié)，學生在設計過程中僅是被動地接受知識，無法真正培養(yǎng)工程應用能力，對工程意識建立、工程應用能力培養(yǎng)等都有不利影響，根本談不上培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的思想，也訓練不了學生編輯計算機程序來輔助解決問題的基本技能。

1.3 傳統(tǒng)設計參數(shù)差別不大，缺乏創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)課設過程中，教師給每個班級分配三個方案，一個小組完成其中一個方案，對于同一小組的各成員，其設計參數(shù)僅限于原動件的角位移的區(qū)別，其它一概相同。而且一般是幾個班同時進行設計，而各不同班級之間的區(qū)別也僅在于行程速比系數(shù)的差別，雖然各學生設計任務中的結構尺寸有差異，然而差異卻不明顯。這便使得部分學生有了可乘之機，借助復印手段，學生從設計開始手頭就有了往屆學生的設計說明書作為參考，他們只需要將其中相應的數(shù)據(jù)加以簡要改動，照著說明書的步驟照貓畫虎開始畫圖，自然說明書中的錯誤也將被一并帶入新的設計，甚至有的學生為了交差，說明書全盤照抄別人的，使得說明書數(shù)據(jù)與圖紙對不上也是時有發(fā)生。這樣的課程設計對于學生理論知識的鞏固起不到多大作用，沒有主動參與和思考的熱情，體會不到設計的樂趣所在，更不要說對創(chuàng)新能力的培養(yǎng)了。

1.4 傳統(tǒng)設計個人意識強烈，缺乏團隊協(xié)作精神

由于全班同學課程設計的方案和內(nèi)容相同，每位同學完成從結構設計到運動分析、力分析一項完整的任務，不需要同學間的協(xié)作，最多涉及到同學間幫帶的關系，大多學生自己埋頭做自己的，團隊之間相互協(xié)作的精神也很難發(fā)揮，體現(xiàn)不出團隊合作中的榮譽感和責任感。

2 基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的《機械原理課程設計》改革實踐

2.1 提前布置課設題目，建立工程意識

目前的課設任務均是課程設計周的第一天布置，學生直到課程設計開始才明白要完成的任務，一些接受能力差一些的學生或者基礎理論不扎實的學生很難在第一時間進入設計狀態(tài)。

為給學生留出較多時間來查閱相關資料，課程設計的任務布置應安排在學生開始上課后的前面階段，這樣一方面使得學生有了更多的時間來收集相關資料，為課程設計的進行積累更多的理論基礎；另一方面，學生帶著課設任務進行平時課程的學習，使得學習過程有了目標性和針對性；同時可以將學到的理論知識用于指導實踐，有助于學生從平日的生活和工程實踐入手選題，以產(chǎn)品為導向，使傳統(tǒng)課程設計理論實踐相脫離的問題得以改善，更加強調(diào)學生綜合能力的培養(yǎng)，有利于激發(fā)學生學習興趣、建立工程意識。

2.2 引入現(xiàn)代設計方法，提高設計主動性

將現(xiàn)代工程設計方法和手段融入課程設計，更新課程設計的方法，改變傳統(tǒng)的手繪制圖的落后方式，不僅可以鞏固對三維設計軟件的掌握程度，為今后的學習和工作奠定基礎，同時，使課程設計中遇到的運動學、動力學等復雜問題變得簡單、直觀和精確，彌補學生力學知識的薄弱和實踐經(jīng)驗的不足，增加學生的成就感，可以提高學生創(chuàng)新的積極性，建立傳統(tǒng)教育中缺乏的工程價值觀，從而激發(fā)學生的學習興趣，轉變學習態(tài)度，有助于營造獨立創(chuàng)新、自由探索的良好環(huán)境，提高學生設計的主動性。

2.3 擴大設計題目類型，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

從日常生活、工程實際中廣泛搜集合適的課程設計題目，擴大題目的數(shù)量和類型，提高學生的興趣，也給學生以充分的想象和發(fā)揮的空間，使他們學會獨立思考、積極創(chuàng)新。特別是前期學生通過互聯(lián)網(wǎng)、圖書館，有的還討教自己的親朋好友。搜集資料的過程中，不僅增長知識，同時可以培養(yǎng)學生檢索文獻的能力。

2.4 以小組為單位，激發(fā)團隊責任感

為更好地體現(xiàn)課程設計的目的，鞏固學生的理論知識，更清楚認識設計的概念，同時培養(yǎng)團隊合作的精神，以培養(yǎng)學生的綜合設計能力，采用研究設計小組形式，發(fā)揮每個人的特長，集思廣益，互相合作，能夠比較全面有效地解決問題，使知識的掌握更加準確和深刻培養(yǎng)學生團隊協(xié)作能力，增強每個學生的參與意識和設計的積極性。同時也可避免互相抄襲現(xiàn)象，調(diào)動后進學生的積極性，使其體會到團隊的力量是無窮的，形成協(xié)作意識，增強責任感，有利于發(fā)展良好性格，為將來工作崗位上的合作奠定基礎。

3 課程設計改革的實施內(nèi)容

3.1 制定課程設計實施規(guī)范

機械原理課程設計改革首先要明確的是統(tǒng)一整體操作規(guī)范，若每位教師都有各自的實施方式和評價標準，沒有形成統(tǒng)一的評價體系，這對所有學生來說是不負責任的，容易造成不良影響，甚至是教學事故。為了規(guī)范課程設計，需制訂實施規(guī)范，主要包括實施方式、實施步驟、考核及評分方式等內(nèi)容。

3.2 搜集課程設計題目

課程設計題目的制定是課程設計順利開展的關鍵。一方面鼓勵學生自選課題開展研究，另一方面教師從日常生活、工程實際中廣泛搜集合適的課程設計題目供學生挑選。不管哪種方式，教師均需從可實施性方面考慮，從整體上把握課題的難度及工作量；同時從課題的內(nèi)容上考慮，讓學生覺得既有興趣又不陌生；還要從創(chuàng)新角度考慮題目的新穎性，給學生以充分的想象和發(fā)揮的空間，鍛煉創(chuàng)新能力?！霸O計也是一種創(chuàng)新”，在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的同時，典型機械的分析和設計對于學生來說也是不能缺少的，可以要求學生在現(xiàn)有傳統(tǒng)方案基礎上進行進一步的設計和優(yōu)化。

3.3 編制“基于SolidWorks的機械原理課程設計”指導書

為改變傳統(tǒng)的手繪制圖的落后方式，適應現(xiàn)代工程的需要，我們將三維設計軟件SolidWorks引入課程設計，由于學生對該軟件比較陌生，教師需編寫相對應的基于SolidWorks的課程設計指導書來輔助學生在較短時間內(nèi)完成相關工作。指導書內(nèi)容以一種典型傳動機構（例如小型精刨機）為例，詳細介紹基于SolidWorks對機構進行結構分析及運動仿真的詳細步驟，一方面包含參數(shù)化機構的創(chuàng)建，另一方面為機構的運動仿真，即通過SolidWorks Motion 和SolidWorks Simulation 模塊對方案進行動態(tài)仿真分析。

4 結束語

基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的《機械原理課程設計》改革實踐，通過以小組協(xié)作形式完成課程設計，改變了以個體為單位的傳統(tǒng)模式，更有利于調(diào)動和發(fā)揮學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生團隊協(xié)作能力。

課程設計題目從生活實踐入手選題，以產(chǎn)品為導向，使傳統(tǒng)課程設計理論實踐相脫離的問題得以改善，更加強調(diào)學生綜合能力的培養(yǎng)。

將計算機輔助設計引入課程設計，更新課程設計的方法，不僅鞏固對三維設計軟件的掌握程度，同時提高學生創(chuàng)新的積極性，建立傳統(tǒng)教育中缺乏的工程價值觀，可以推廣至機械相關專業(yè)。

【參考文獻】

[1]安子軍.機械原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009.

[2]黃小龍，劉相權.機械原理課程設計改革的研究與實踐[J].科技教育創(chuàng)新， 2011，24：182.

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[4]張傳敏， 崔寧， 張恩光，等. 獨立院校機械原理課程設計教學改革與實踐[J]. 科技信息： 15-16.

[5]宜亞麗.機械原理課程設計教學改革的探索[J].太原理工大學學報，2008，S1（26）：51-53.

[6]王勇，吳其林，肖云，等.面向卓越人才培養(yǎng)的機械原理課程設計改革初探[J]. 教育教學論壇，2015，3（10）：95-96.

[責任編輯：曹明明]