楊小高　丁德瓊

摘? 要：《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》是機(jī)械專業(yè)最后一個重要創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，關(guān)系到地方普通高校人才培養(yǎng)的優(yōu)劣。該文在《機(jī)械設(shè)計》課程設(shè)計中，通過學(xué)生學(xué)習(xí)生活中發(fā)現(xiàn)問題、找到痛點(diǎn)，通過查閱文獻(xiàn)和專利了解現(xiàn)狀、提出利用機(jī)械設(shè)計專業(yè)知識能解決的方案，經(jīng)過三維軟件進(jìn)行作品的功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和三維運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析軟件分析，了解作品的功能并生成二維產(chǎn)品圖紙的過程培養(yǎng)中進(jìn)行創(chuàng)新能力培養(yǎng)，擬提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力? 過程培養(yǎng)? 機(jī)械設(shè)計

中圖分類號：TH122-4 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）09（c）-0067-02

隨著地方性普通高等院校擴(kuò)招、合并以及轉(zhuǎn)型發(fā)展，機(jī)械專業(yè)的學(xué)生數(shù)量增多。在機(jī)械設(shè)計課程的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生素質(zhì)參差不齊、學(xué)習(xí)積極性不高，空間想象和動手能力弱，補(bǔ)考、重修比例居高不下的問題突出。如何在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的時代背景下培養(yǎng)具備扎實(shí)的機(jī)械設(shè)計理論知識和創(chuàng)新能力的人才，已經(jīng)成為機(jī)械設(shè)計教學(xué)課程過程中迫切需要解決的關(guān)鍵問題。

機(jī)械設(shè)計課程具有理論知識比較抽象，實(shí)踐性強(qiáng)，與工程實(shí)際結(jié)合緊密的特點(diǎn)，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不僅在課堂需要學(xué)生能夠?qū)W到扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和寬厚的專業(yè)知識，而且要經(jīng)過實(shí)踐環(huán)節(jié)讓學(xué)生獲得一定的實(shí)踐感知，增強(qiáng)創(chuàng)新意識，激發(fā)其創(chuàng)新潛力。為此圍繞機(jī)械設(shè)計課程的理論的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，國內(nèi)外教育工作者進(jìn)行了探索并取得了一定的成果。李平、杜力等研究學(xué)者針對《機(jī)械原理》《機(jī)械設(shè)計》實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題，提出以學(xué)科競賽促進(jìn)機(jī)械綜合課程設(shè)計的改革思路[1]，以增進(jìn)學(xué)科的實(shí)踐能力。湯曉明、潘曉紅提出了以課程設(shè)計要求為目標(biāo)，以課程設(shè)計階段任務(wù)驅(qū)動學(xué)生完成課程學(xué)習(xí)的教改模式[2]。宋仲康、崔玉蓮等研究學(xué)者依據(jù)新的人才培養(yǎng)方案和目標(biāo)定位，以注重基礎(chǔ)、結(jié)合裝備、培養(yǎng)創(chuàng)新為基本思路，提出通過修訂課程標(biāo)準(zhǔn)、完善設(shè)計題目、建立課內(nèi)外一體化教學(xué)模式，以提高教學(xué)質(zhì)量的舉措[3]。張敏唐等研究學(xué)者主張在《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》中引入綜合性、系統(tǒng)性的數(shù)字化設(shè)計理念并進(jìn)行了教改實(shí)踐，以促進(jìn)學(xué)生的設(shè)計能力、團(tuán)隊協(xié)作、工程思想與解決問題的能力提升。

通過對相關(guān)的研究的分析發(fā)現(xiàn)就如何在《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》的實(shí)踐中就如何提高學(xué)生的創(chuàng)新能力有了一些思路。如何建立人才培養(yǎng)機(jī)制，深化理論知識的學(xué)習(xí)并將其運(yùn)用到實(shí)際的作品制作和創(chuàng)新設(shè)計中，以促進(jìn)機(jī)械創(chuàng)新型應(yīng)用人才的培養(yǎng)關(guān)系到機(jī)械專業(yè)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)和國家人才培養(yǎng)戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。該文就機(jī)械設(shè)計課程的特點(diǎn)，通過場景設(shè)置，從選題、構(gòu)思、方案設(shè)計、機(jī)械零部件的設(shè)計入手，對《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》如何培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)械設(shè)計課程的理論和實(shí)踐知識，分析和解決與機(jī)械領(lǐng)域有關(guān)的實(shí)際問題進(jìn)行探索，以對學(xué)生運(yùn)用機(jī)械專業(yè)理論知識開展《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》專業(yè)實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1? 地方性普通高等院校課程設(shè)計培養(yǎng)模式現(xiàn)狀

機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計是在《機(jī)械原理》《機(jī)械設(shè)計》兩門機(jī)械工程專業(yè)主干課程學(xué)習(xí)后，開設(shè)的旨在培養(yǎng)運(yùn)用桿件、凸輪、齒輪、帶傳動等典型結(jié)構(gòu)及運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計的實(shí)踐課程。從先前由指導(dǎo)教師指定題目，通過修改不同參數(shù)進(jìn)行課程設(shè)計的傳統(tǒng)培養(yǎng)模式實(shí)踐來看，學(xué)生對機(jī)械設(shè)計的全過程缺乏了解，難以運(yùn)用基本理論知識進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，沒有得到工程創(chuàng)新能力和設(shè)計能力的培養(yǎng)，這與工程實(shí)際需要相差甚遠(yuǎn)，達(dá)不到《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》要求。就設(shè)計的過程分析，不能達(dá)到開設(shè)機(jī)械專業(yè)要求的原因主要有以下幾個方面的因素。

（1）學(xué)生方面。

隨著地方性普通高等院校擴(kuò)招、合并以及轉(zhuǎn)型發(fā)展，機(jī)械專業(yè)的學(xué)生數(shù)量增多，學(xué)生素質(zhì)參差不齊、空間想象和動手能力弱。在教師設(shè)計課程設(shè)計題目，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)課程的理論知識進(jìn)行設(shè)計的過程中，通常表現(xiàn)出學(xué)習(xí)積極性不高，不主動地學(xué)習(xí)和查找資料，處于被動的等待和接受狀態(tài)，創(chuàng)新思維得不到培養(yǎng)。

（2）傳統(tǒng)的機(jī)械課程設(shè)計的培養(yǎng)模式。

機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計主要就機(jī)械系統(tǒng)的傳動裝置（或包含執(zhí)行部件）進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要就《機(jī)械設(shè)計》理論課程中的軸、齒輪、帶輪，支撐配合的軸承、鍵的設(shè)計和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計?！稒C(jī)械設(shè)計》理論課程的重點(diǎn)是傳動裝置的零部件設(shè)計的相關(guān)理論知識學(xué)習(xí)，機(jī)械設(shè)計的課程設(shè)計則主要針對該內(nèi)容的知識運(yùn)用。在統(tǒng)一題目、統(tǒng)一進(jìn)度原則下，學(xué)生只需要修改參數(shù)和傳動部件的類型。根據(jù)設(shè)計指導(dǎo)書，按照設(shè)計步驟，照搬公式，比對模板，學(xué)生就能完成《機(jī)械設(shè)計》的課程設(shè)計。從整個設(shè)計過程來看，設(shè)計題目陳舊單一、與實(shí)際工程脫節(jié)，缺乏系統(tǒng)訓(xùn)練，缺少過程培養(yǎng)，系統(tǒng)性不強(qiáng)，起不到創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)。

2? 《機(jī)械設(shè)計》課程設(shè)計是應(yīng)用型創(chuàng)新性人才過程培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)

地方性普通高等院校教學(xué)科研資源相對較少，用于課程實(shí)驗教學(xué)的設(shè)備投入相對有限，如何利用有限的教學(xué)條件對不同層次的學(xué)生在《機(jī)械設(shè)計》課程設(shè)計中進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，以滿足“中國制造2025”的要求，適應(yīng)人才市場對創(chuàng)新型應(yīng)用人才的需要，是地方性普通高等院校迫切需要解決的問題。

《機(jī)械設(shè)計》課程設(shè)計是在專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)后開設(shè)的專業(yè)核心課程，為此學(xué)生在知識結(jié)構(gòu)上具備運(yùn)用理論力學(xué)、材料力學(xué)、金屬材料及熱處理、公差與互換性等學(xué)科知識進(jìn)行綜合機(jī)械設(shè)計的條件。在《機(jī)械設(shè)計》課程設(shè)計的過程中需要學(xué)生從學(xué)習(xí)生活中發(fā)現(xiàn)問題、找到痛點(diǎn)，通過查閱文獻(xiàn)和專利了解現(xiàn)狀、提出利用機(jī)械設(shè)計專業(yè)知識能解決的方案，經(jīng)過三維軟件進(jìn)行作品的功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和三維運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析軟件分析，了解作品的功能并生成二維產(chǎn)品圖紙。通過該過程的培養(yǎng)，從而使學(xué)生在明白機(jī)械專業(yè)與學(xué)習(xí)生活、生產(chǎn)實(shí)際的聯(lián)系，機(jī)械專業(yè)各門課程的關(guān)系，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計過程，讓學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)，以適應(yīng)中國發(fā)展和人才市場的需求。

在《機(jī)械設(shè)計》課程設(shè)計的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力、綜合設(shè)計能力與團(tuán)隊協(xié)作精神;加強(qiáng)學(xué)生動手能力的培養(yǎng)和工程實(shí)踐的訓(xùn)練，提高學(xué)生針對實(shí)際需求進(jìn)行創(chuàng)新思維、設(shè)計和制作等實(shí)際工作能力，增設(shè)《機(jī)械設(shè)計》課程設(shè)計中“創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”培養(yǎng)環(huán)節(jié)等是應(yīng)用型創(chuàng)新人才過程培養(yǎng)的重要內(nèi)容。

3? 基于創(chuàng)新能力過程培養(yǎng)的地方普通高等院校機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計改革措施

機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計是機(jī)械設(shè)計課程的最后一個重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是高等工科院校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的設(shè)計能力訓(xùn)練，在培養(yǎng)機(jī)械類高級工程技術(shù)人才的全局中，對于增強(qiáng)學(xué)生對機(jī)械技術(shù)工作的適應(yīng)性，培養(yǎng)其開發(fā)創(chuàng)新能力的具有非常重要的作用。其目的是：使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計和其他先修課程的知識去分析、解決機(jī)械設(shè)計問題;學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計的一般方法，掌握常用機(jī)械零部件、機(jī)械傳動裝置的設(shè)計過程，培養(yǎng)正確的設(shè)計思想和分析問題、解決問題的能力;通過計算和繪圖，學(xué)會運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計的基本技能。鑒于地方普通高等院校學(xué)生素質(zhì)與師資設(shè)施情況，在《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》實(shí)踐教學(xué)中進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)過程中，做出以下措施。

（1）開展基于的《機(jī)械設(shè)計》課程改革，按照創(chuàng)新設(shè)計的過程來組織理論知識的學(xué)習(xí)，將陳述性知識與過程性知識整合、理論知識與實(shí)踐知識整合。在教學(xué)內(nèi)容上，以實(shí)際應(yīng)用帶動理論知識學(xué)習(xí)為主、以適度夠用的概念和原理的理解輔開《機(jī)械設(shè)計》的教學(xué)工作。

（2）選取具有代表性的典型機(jī)械、構(gòu)建與零件的設(shè)計與分析貫穿整個教學(xué)過程，并且在課程總體設(shè)計時，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知心理順序和設(shè)計工作過程，在整個設(shè)計中構(gòu)建基本學(xué)習(xí)情境和拓展學(xué)習(xí)情境兩類學(xué)習(xí)情境。根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)置基本學(xué)習(xí)情境和拓展情景供不同學(xué)習(xí)能力的同學(xué)進(jìn)行選擇?；緦W(xué)習(xí)情境要求每個學(xué)生必須完成的，拓展學(xué)習(xí)情境供學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力強(qiáng)的學(xué)生選擇完成。

（3）結(jié)合機(jī)械創(chuàng)新比賽、學(xué)科競賽、3D快速成型技術(shù)、慧魚創(chuàng)意組合模型設(shè)置機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過理論知識的運(yùn)用進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

圖1是機(jī)械設(shè)計創(chuàng)新能力過程培養(yǎng)方案圖。

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