机械设计课程实践教学改革探讨

徐小兵 彭三河 周传喜

长江大学 湖北荆州 434023

机械设计课程实践教学改革探讨

徐小兵 彭三河 周传喜

长江大学 湖北荆州 434023

根据机械类学生实践能力的要求，改革了机械设计课程的实践教学，形成了既与理论教学紧密联系又相对独立的实践教学体系，并将学生工程意识、实践能力和创新能力的培养紧密结合开展实践教学，成效显著。

机械设计；实践教学；改革

机械设计是一门培养学生机械设计能力和创新能力的技术基础课，在理论教学方面着重基本知识、基本理论和基本方法的掌握，在培养实践能力方面则强调设计构思和设计技能的基本训练，使学生具有分析问题、解决问题的工程实际能力，使学生在设计中具有创新思维。因此，遵循理论与实践相结合的教学原则，为提高学生的实践能力设计相应的实践环节，并把实践能力培养目标分解到具体的实践教学环节中去，对系统地培养机械类大学生的工程意识、实践能力和创新能力具有重要意义。

1 教学模式的改革

机械设计课程的基本教学方法是：通过理论教学，辅以实验教学和课程设计，使学生掌握机械设计的基本知识、基本理论和基本方法，使学生具备基本的机械设计能力。显然这种教学方法的重心在理论教学，学生机械设计能力的培养目的往往难以真正达成。因此，机械设计的课程教学，必须改变理论教学为主、实践教学为辅的传统观念，实践教学与理论教学应具有同等重要的地位，不仅只将实践教学作为理论教学的印证，更应该将实践教学作为理论教学的深化和升华。

基于这种认识，笔者探索并构建了实践教学和理论教学并重的教学模式，强调了实践能力的培养。实践教学和理论教学并重的教学体系特点是：强调理论与实践相结合的教学原则，为学生实践能力的培养设计相应的实践环节，包括课内外实验、案例分析与讨论、大作业、课程设计、设计创新活动、科技创新活动等，形成一个与理论教学紧密联系又相对独立的实践教学体系，把实践能力培养目标分解到具体的实践教学环节中去，系统地培养机械类大学生的工程意识、实践能力和创新能力。

2 实践教学的改革

实践教学的改革不仅要强调实践教学在课程教学体系中的地位与作用，构建系统的实践教学体系，更重要的是落实到教学改革的实践中，真正使实践教学起到强化学生工程意识、实践能力和创新能力的作用。

因此，将实践教学的改革落到实处是改革成败的关键。结合实际，我校进行了如下重点改革：

2.1 改革课程设计，注重创新引导

课程设计是一个重要的教学环节，是培养学生设计兴趣，锻炼学生设计能力，引导学生创新意识的重要途径，为提高课程设计的效果，笔者近年来对课程设计进行了以下的改革和实践：

2.1.1 调整设计要求，丰富设计内容

传统的机械设计课程主要以减速器设计为任务，一般由于所给的设计参数有限，并且有课程设计指导书、图册等配套教材和资料供参考，每次课程设计结束后，指导教师会发现许多学生不肯开动脑筋自己动手设计，而是抄袭参考资料或相互抄袭，学生收获不大，如果课程设计题目只是单一的减速器设计，更难以激发学生求新的欲望和兴趣，能力强的学生也无法展现才华。针对这一现象，设计题目进行了有针对性的改革与调整。题目来自以下几个方面：(1)增加题目类型和参数。对以减速器设计为课程设计任务的基本题目，由原来的全班统一设计题目，首先过渡到全班统一题目，但设计参数多组化，再过渡到全班多个设计题目，且设计参数一人一组，以此增强学生完成设计的独立性。实践表明，学生主动思考问题、参与讨论问题的多了起来，从上交的图纸、说明书等设计资料看，虽然学生的设计方案还不够完善，有些甚至还很幼稚，设计中还存在一些不足甚至错误，设计结果离实用性存在一定的距离，有待进一步提高，但通过课程设计的综合训练，学生逐渐从不知道如何运用所学知识到较熟练地进行方案分析和合理选择，从对设计软件的似懂非懂到对设计软件合理高效应用，从开始设计时的不知如何下手到最后成为较熟练的设计“高手”，指导教师普遍认为课程设计质量有了明显提高，已经达到课程设计的基本目的。(2)加强课程设计与毕业设计衔接力度。指导教师从往届毕业设计的题目中提取或筛选出合适的传动装置设计部分作为课程设计题目，如大枣去核机械的传动装置设计、钢筋绕箍机械的传动装置设计、剥麻机械的传动装置设计、建筑块料升降机械的传动装置设计等。(3)将课程设计题目与教师的科研项目结合。教师的科研课题通常较大，直接作为课程设计题目不合适，一般将科研课题分成若干子项目，从中选择适合于课程设计的子项目作为题目，来锻炼学生的实际设计能力，近几年有不少数量的课程设计题目来自相关教师的科研。(4)课程设计与专业特色相联系。我校机械类专业的人才培养目标、教学科研方向与石油工业紧密结合，在长期的积累中逐渐形成了先进钻井技术、抽油节能技术等特色优势。如石油钻机的传动装置设计、抽油机的传动装置设计、钻杆校直机设计和潜油行星减速器设计等，这些特色题目在机械设计课程上课之前先给学生进行布置，使学生带着任务听课，当教师讲到与设计题目中相关的某些章节知识点时，就让学生开始思考自己设计题目中相应的设计方案、结构等问题，不清楚的问题学生之间、学生与教师之间可及时交流讨论，课程设计与专业特色结合，课程设计与理论教学的同步进行，提高了学生学习的兴趣，增强了学习效果。(5)课程设计与机械创新大赛紧密结合。机械创新大赛是提高大学生创新能力的重要平台之一，目前国家级、省级和校级大学生机械创新大赛对学生具有很强的吸引力，因此指导教师将大赛作为一种标杆，积极引导学生做好课程设计。结合每届大赛主题，指导教师与学生一起确定一些相关的题目作为课程设计的题目，由于主题明确、目标明确，学生积极性高、兴趣浓厚、精力投入主动，效果明显提高，我校学生每年有几十项作品参加各级别的大学生机械创新大赛，近几年来，共有二十多项创新设计作品在国家级、省级大赛中获奖，获奖作品多数是结合大赛主题、经过精心准备的自选课程设计成果。

2.1.2 注重分类指导，强化因材施教

在对学生课程设计的指导过程中，应充分发挥教师的主导作用，教师应善于引导和启发学生，对不同类型和层次的学生实行因材施教，通过教师的指导和学生自己的设计锻炼，逐步学会思考问题、分析问题和解决问题。针对学生在设计中提出的各种问题，指导教师并非简单提供答复，而是根据不同学生进行不同处理。对于没有认真阅读资料、没有独立思考问题的学生，有的引导他们去查阅相关设计资料和主动思考，有的采用质疑的方式引导他们思考问题、分析问题和解决问题，以此逐步改变其依赖心理，锻炼其设计能力；对于那些有一定看法又经过认真思考但自己在设计中拿不准的学生，则通过讨论的方式，在充分肯定其正确之处的同时，对其考虑不周甚至错误的地方，在共同分析、充分讨论和积极引导的基础上，发挥他们的聪明才智，通过进一步思考，使其获取正确的答案。

2.1.3 注重创新引导，发挥示范作用

对于学生的机械创新设计活动，有组织地安排相关教师进行专门指导，对学生的创意，教师首先指导学生运用相关设计软件绘制出相应的创新机构或装置的三维动画和实物模型，从中选出较好的创意，多方筹措资金做出样品或实物，再举行专场公开答辩会，评选出优秀作品，这些优秀作品被推荐参加各级创新设计大赛，这种方式起到了很好的示范和引导作用。

2.2 加强动手和工程实践培养，提升创新能力

常言道：“百闻不如一见，百见不如一试。”所谓“试”就是动手、就是实践，只有通过学生亲自动手实践，才能从中发现问题，在分析问题过程中找出解决问题的办法，因此教师在教学中千方百计加强学生动手和工程实践的机会。如为使轴系类零部件的教学内容更加生动，有的任课教师增加了减速器齿轮机构、内燃机曲柄连杆机构等结构拆装、分析的现场实践环节，让学生记录各种零件的结构以及零件间的位置、装配关系，尤其是轴的形状、结构，轴与轴上零件的装配关系、定位关系、紧固方式，并分析其结构的特点，应用了哪些常用的配合形式、定位方式、紧固方式等，教师现场解答学生未看清的结构和提出结构替换、改进设想来启发开阔学生的思路，学生对这种教学的印象非常深刻且教学效果好。

为提高学生学以致用及创新能力，应尽量使学生多接触生产实际，不断拓宽学生的视野，不断积累丰富学生的创新设计知识和经验。为此，在实践环节带学生到相关油田生产现场参观钻头装配线，如通过装配线上机械手的参观，让学生思考机械手是如何实现运动和动作的，将钻头装配线上的抓金属零件机械手用于抓鸡蛋将要考虑哪些问题、进行如何改进等；积极倡导学生利用各种机会参观如石油机械、医疗机械、包装机械、农业机械等相关行业机械展览会；积极鼓励和支持学生参与实际工程设计项目，如有一名学生，在进行机械设计课程期间参观了一家钢构厂，发现人工弯曲钢筋不仅速度慢，质量也不易保证，该学生根据生产实际，进行了大量相关调研，收集了大量的相关资料，运用机械设计等相关设计知识，在教师的指导下，创新性地设计出了一台全新的半自动钢筋弯曲机，包括画出设备的三维动画、传动机构创新设计、主要零部件强度计算、装配图和零件图绘制、零件加工工艺设计和部分零件的加工均自己完成，该学生的综合创新能力得到了全面提高，目前该钢筋弯曲机已申请专利，并在钢构厂投入使用，效果很好，该学生毕业后也直接被该厂录用。

3 结束语

多年来，遵循理论与实践相结合的教学原则，通过对机械设计课程实践教学的改革，形成了一个与理论教学紧密联系又相对独立的实践教学体系，并把实践能力培养目标落实到具体的实践教学环节中，为系统地培养机械类大学生的工程意识、实践能力和创新能力起到了很好的作用，取得了显著成效。

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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，副院长。彭三河，本科，副教授。周传喜，硕士，副教授。