《机械设计》教学中的学生创新能力培养

邱宝梅

《机械设计》教学中的学生创新能力培养

邱宝梅

针对于《机械设计》课程实践教学中面临的问题，就学生的工程实践创新能力培养，探讨课堂体系、实践环节、教学方法手段改革。

《机械设计》；课程；教学；工程实践；创新能力

《机械设计》是高等学校机械类专业必修的一门主干技术专业基础课，是学生从理论基础向工程实践过渡的桥梁，旨在培养学生机械设计能力和创新能力，为从事专业课程和机械产品设计打下必备的基础。传统的机械设计教学内容主要定位在通用机构以及零部件的设计计算与方法等具体的知识细节上，对培养学生的设计能力有很大程度的提高，但是在学生创新能力的培养上显得能力不足。本文针对传统的教学模式的优势与不足，结合工程设计流程以及现代化的一些设计技术和方法，探讨教学内容、教学方法和教学手段改革，将创新设计环节引入了机械设计教学过程中，取得了良好的效果。

一、课堂教学

随着相关学科的发展以及设计技术、设计方法的不断发展，机械设计也面临了各种新的情况和挑战，其中机械设计教材也经历着不断的改革与变化，但其体系和内容大部分还是沿用以前的模式，没有发生实质性的变化。大部分教材依然是过分强调传统典型机构运作原理以及相应零部件的参数设计等具体细节，缺少学科的新内容与新发展。这种教材对于培养学生的传统的设计计算能力有很大的好处，然而在学生的创新思维与能力方面就显的力不从心。针对这一情况，我们对原有的机械设计教材的使用进行了改革，吸取国外在机械教学中的培养模式，采用国外的机械设计教材与国内教材相结合的方式，遵从设计规律，从设计任务出发，讲解机构设计原理。针对工程设计任务来进行不同机构的设计。比如说设计一机构，它输出的角度为45°，要求具有停歇。那么针对于这一工程要求，第一阶段针对需求分析，从功能原理上选用可以采用的机构。实现要求的轨迹路径。比如针对此设计任务从机构设计原理上可以采用连杆设计，也可以采用凸轮机构设计，以及齿轮机构来设计，针对每一只机构方案讲解如何来实现该运动轨迹的求解方法，同时要求针对具体的机构采用一些机构分析软件，或者手工作图的方法来设计机构，分析其运动轨迹以及机构的运动特性分析，如果在设计原理上不存在问题，则可以进入第二阶段——具体零部件设计细节。这样就结合到传统的机械设计中来进行具体的设计，以及采用传统的设计理论进行一些力学分析，那么针对这样一个设计任务，学生不仅可以发挥自己的想象力，来创造不同的实现机构，使得学生在学习过程中养成发散思维的好习惯；而且也起到了引导学生将理论知识应用于实践的专业素质。同时将现代的一些设计方法融合在设计过程中，真正做到了传统设计理论与现代设计手段的一种完美结合。

二、实践内容

在实践教学中，为了提高学生的创新思维以及创新能力，在学生作业中，加强了设计题目以及动手能力的培养，其作业经常集中在做一些带有具体设计任务的机构模型，比如学生设计翻书器、削皮机和面机等，这样就减少了传统的概念、计算、分析等题的分量，课程设计也不是让学生一味的设计一个传统的减速器，而是让学生针对一个设计使用需求、从功能原理到运动规律的确定，采用的实现机构的方案设计，然后利用相关的软件模拟运动或者一些简单的纸板模型的设计，再到传统的零部件的参数与结构设计，以及最后的性能评价、成本评价、装配条件等进行一个评价，通过这样一个完整的设计过程来完成。不仅提高了学生的创新动手能力，而且也提高了学生的学习兴趣，更重要的是提高了学生的工程设计能力与素质。另外，为了鼓励和调动学生这种创新思维的积极性，还经常鼓励学生参加各种创新大赛，以及不定期的举行一些机构创新小活动。提高学生的创新意识与兴趣。

三、教学方法和手段

在教学方法上，我们注重改变传统的教师为中心的“填鸭式”教学模式，以老师为指导，学生小组为主体的“讨论性”式互动课堂教学模式。针对具体的功能设计问题，让学生以小组为单位在课前进行调研查新分析，在课堂上进行方案的设计讲解，针对不同的方案一起来讨论并实现，这样学生就积极的参与进从调查分析现有的机构的基础上进行相应的创新设计理念中来，从而激发其了学生的创新思维与兴趣。另外，在教学手段上，结合计算机技术，利用先进的计算机软件进行机构设计，采用PRO／E、Solidworks、AUTOCAD、CAXA、和UG等软件来完成。同时在考试上也进行了一些改革，在传统的基本知识考核的基础上添加了设计创新考核，学生以论文形式提交一份针对某个具体任务的设计题目机构设计报告。同时要有具体机构的模拟运动图或者纸板机构等作为对学生考核的一部分内容。

四、结语

从课堂到实践等对机械类专业《机械设计》课程改革尝试，改变了机械类专业《机械设计》课程传统的教学模式，以培养学生创新设计能力和动手能力为目标，新的《机械设计》教学模式，不仅大大提高了《机械设计》课程的教学质量，而且彻底改变了学生们长期以来对《机械设计》课程“枯燥、难学”的认识，极大地调动了广大学生对这门课程的学习积极性、提高了学生们创新的潜力和能力。

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[2]帅玉妹.大学生机械设计创新能力的培养思路[J].中国西部科技，2009(31).

[3]田静云,张国海等.机械设计课程的教学改革与建设[J].中国科技信息,2009(9).

G642.4

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1673-1999（2012）02-0194-02

邱宝梅，女，陕西乾县人，硕士，重庆邮电大学（重庆 400065）自动化学院讲师。

2011-10-31