独立学院机械设计教学方法探讨

彭 伟 顾晓勤

电子科技大学中山学院，广东 中山 528402

1 课程特点

机械设计是高等院校机械类专业的一门专业基础课，它综合运用了高等数学、机械原理、工程力学、机械制图、公差与测量技术、金属材料等多门课程的基本知识，去完成机械常用机构和零部件的设计[1]。这门课程的理论性、综合性、实践性都比较强，是机械类专业必修的专业基础课。

机械设计这门课程的实践性也较强，内容丰富，概括了机械领域基本零部件的设计内容。此外，该课程公式繁多，计算过程复杂，与工程力学、机械原理等其他相关课程联系紧密，是机械类专业基础课教育中一门重要的综合性的课程。机械设计对后续专业课程和实践教育起着承上启下的作用，为毕业设计打下坚实基础。因此，在学习中要注意理论联系实际，加强实践环节的训练，培养工程意识，掌握工程设计的理念和方法；要求在学习过程中，对于典型的常用零件注意掌握设计原则、计算方法和工程图表示，以形成适应于现代机械工业人才需求模式的知识结构和能力。

独立学院对机械专业学生的培养模式重点在于培养出知识结构合理、专业基础扎实，能够掌握现代机械设计制造技术的工程技术应用型人才。所以，对独立学院学生开展这门课程的教学方法与研究型院校应有所不同，必须针对课程和独立学院学生的特点适当调整，找出新方法、新思路来满足教学需要。

2 教学现状

从近几年的教学和实践过程来看，我院在机械设计这门课程的“教”与“学”的过程中普遍存在一些问题，总结起来有：

2.1 教材的选取基本参照母体高校

这个问题在独立学院中比较普遍，也存在争议。一是认为独立学院的学生底子差，按照一本院校的教学方法和教材上课对学生来讲存在很大的难度，不利于对知识的掌握和理解；另外一种想法是，应该选一本好的教材，教师在理解的基础上结合工程实际灵活应用、因材施教，这样才有利于学生对机械设计这门课程的全面了解，对将来的后续学习也打下坚实基础。前一种想法在独立学院中比较普遍，我院在前几年的教学过程中也遇到这类问题，学生普遍反映该课程知识面比较深奥，公式繁多，很难理解，基本上在学习到第三章机械零件的强度后，就有一部分同学开始知难而退了。这是机械设计这门课程目前面临的一个最大的问题。

2.2 课程的安排和教师教学方面

机械设计课程的开设基本是在学生学习完高等数学、机械原理、工程力学、机械制图、公差与测量技术等前期基础课程后在大三上学期开设的，所以老师在授课的时候几乎是按照教学大纲的进度将内容讲授一遍，完全忽略了学生对难点知识的消化和掌握。而这门课程的特点是：后面很多章节的内容只是针对了不同的研究设计对象（比如连接件、传动件等），但是研究的主要内容还是集中在疲劳强度、接触强度以及基于强度展开的其他参数计算设计上面。所以，忽略了这个问题将直接导致学生越学越感觉枯燥，面对大量的公式和计算完全丧失学习兴趣。

2.3 实践和设计上敷衍了事

大部分学生由于在理论学习阶段对很多知识没有掌握清楚，所以在实践设计过程中就完全不明白了。具体体现在：设计中整体结构选择不合理、零件选择不合理、计算错误多、不会查阅手册选择合适的参数值、验证错误等等，这样就导致了一部分学生在这个环节大量抄袭。有的学生设计说明书出现大量错误，最后导致零件在结构上无法装配或是零件结构尺寸明显错误现象出现，尽管这样，他们还是不能找出错误所在。

从以上反映出来的一些情况看，机械设计这门课程的教学过程还有大量的工作需要完善，这种完善体现在教师的“教”和学生的“学”两个方面。对此，我们在教学的方法、手段、内容选择与时间安排上做了积极探索，这里，仅就“教”这个方面提出一些改进方法，以供探讨。

3 机械设计教学方法探讨

3.1 选一本好的教材，科学选择教学内容

关于教材的讨论前面已经叙述过，作为独立学院，我们还是偏向选择一本好的教材，对此，我们选择了与总校一样的普通高等教育“十一五”国家级规划教材——濮良贵主编第八版机械设计[2]。该教材针对独立学院的学生的确显得深奥，针对这种情况，我们结合几年的教学实践，对该教材的内容做了取舍，比如：整个第七章，以及变位齿轮、圆弧齿圆柱齿轮等一些内容不做介绍；对该教材的某些重点内容做出调整，比如：第二篇连接，第三篇机械传动，第四篇轴系等，里面的各种零件都涉及疲劳强度、接触强度等的计算。那么我们将该部分内容的重点放在了第一篇总论的第三章机械零件的强度里面做了重点介绍。在后面几篇内容的学习中，我们会将不同零件的强度公式、计算等拿来跟第三章零件的强度反复比较，讲清楚它们的联系与不同，让同学们将这部分重点内容连贯起来。这样一来，做到了对知识的系统掌握，同时又能了解不同零件各自的设计特点。

3.2 合理安排教学与实践的时间，做好一次课程设计

大部分独立学院目前都安排有64课时的理论教学时间，我院也参考总校给这门课程安排了64课时的理论教学。此外，我们还安排了24课时的课程设计时间。由于我们对教材的一些内容做出了调整，突出了一些重要知识点，相应的弱化了一些知识点，这样一来，64课时的理论教学时间基本上能满足我们的教学和学生对理论知识的学习、掌握。机械设计课程设计是对同学们在学习完机械设计这门课程知识的一个总的检验，其重要性不言而喻，但是，往往就是这个过程做得不好，主要体现在两个方面：一是安排的24课时是远远不够的；二是设计过程中同学们普遍存在抄袭现象。造成这两个问题的主要原因基本上是由于该门课程本身需要很长的理论教学时间，基本上要上到学期末，所以课程设计安排的时间就非常紧凑。另外，从这门课程本身的知识结构来看，需要应用大量的机械原理、工程力学[3,4]、机械制图、高等数学等课程的知识，这些知识学生一般都差不多忘记了，现在要求他们在很短的时间内应用起来做某一机械设备的设计，这就直接导致了很多学生不愿花时间，也没有更多的时间让他们去做这次课程设计。

针对这些现象，课程组老师进行了大量调研工作，集思广益，对这门课程的教学与实践时间进行了合理的安排，目的在于让同学们利用所学知识完成一次好的课程设计。具体做法是：在学习完第三篇机械传动后，开始布置课程设计内容，设计分为几个组，每个组选择两个合适的设计方案，同时复习机械原理、高等数学等知识，熟悉绘图软件。这个时间段差不多有一个月，与教学活动同时进行。在完成教学任务时，每个组的前期准备工作已经完成，让每个组将各自的设计方案在课堂上答辩，最后选择一个总体设计方案。在最终确定设计方案后，给出每个学生具体设计参数，再用两周时间完成计算、设计说明书的编写和零件图、装配图的绘制。这样做的好处是：一是通过组的方式，让同学们积极参与方案设计与选择，最大程度调动了每个同学的参与热情，同时也让每个同学了解了各自设计的具体内容；二是充分利用了课程设计前的时间对关联知识进行充分复习，能与新学到的机械设计知识融合起来参与设计，最大限度的避免了此前设计过程中出现的抄袭现象；三是给每个学生不同的设计参数，让每个学生在集体讨论选择方案的基础上得到锻炼，掌握机械设计过程中的重点，同时也避免了抄袭。四是将24课时的设计时间化整为零，避免了一学完理论知识就进行设计的计划安排，将设计的整体难度让学生分时间段进行消化，激发了学生的主动性。

通过上述方式，在每次设计答辩时，我们明显发现近两年学生的课程设计内容和质量都有了很大提高。以往那种设计内容不饱和、方案不完整、计算错误、装配图、零件图与设计说明书不符、答辩时不能对设计作出合理阐述等现象有了明显减少。

3.3 精选习题，上好一堂习题课

针对不少同学抱怨这门课程的习题题量大，计算复杂，公式繁多而且难以理解等问题，我们采取了精选习题，上好一堂习题课的方法，提高同学们的学习兴趣，让同学们敢于面对解决这些难题。具体做法是在完成每一篇的内容学习后，安排一次习题课。习题的选择既有结合零件设计的实际应用，又有一些不同高校的考研试题。对于独立学院的同学们来讲，他们对之前接触到的教材上的习题显得有些排斥，需要老师给他们一些信心。这时，我们适时的精选一些考研试题，让同学们体会到原来研究生入学考试的试题难度也不过如此，让他们感受到原来基本知识还是在教材上；让同学们认识到他们也有这个能力去解决这些难题。这个方法体现出来的效果非常明显，以至于每次的习题课反而成了同学们最爱听的一堂课。而且在习题课上，我也充分感受到了我们独立学院学生对知识掌握的那种渴望。他们经常会积极参与讨论，提出自己的一些想法或者解题思路。通过在学习完每一篇知识后安排的一次习题课，还让学生对前面的知识得到巩固，同时明显地感到同学们利用习题课的复习，加深了对所学知识的理解。

除去以上介绍的三点，我们还积极安排学生参与实验、采用多媒体教学、采用更加灵活的课堂教学方式、鼓励并指导学生参与一些机械设计比赛、鼓励学生参与教师的科研项目，积极创新等方式充分调动同学们学习机械设计课程的积极性，变被动枯燥的学习为积极主动的去获取知识；变对知识的死记硬背，对公式的生搬硬套为解决实际设计过程的理论工具。

4 结语

机械设计是机械类专业一门非常重要的专业基础课，它着重介绍了机械设计的基本知识、理论和设计方法，涵盖了非常广泛的其他本专业的基础课程知识，所以对于“教”与“学”都提出了更高的要求。我们在长期的教学实践和近几年的教学改革过程中进行了积极探索，提出了一些新的教学方法和思路，这些方法跟思路在日常教学过程中正发挥着积极作用，对激发学生学习热情、引导学生主动学习，积极创新有很大帮助。

结合近几年机械设计课程的教学改革，我们总结出上面几点新的教学方法，供老师们参考并共同讨论，希望能形成一套针对独立学院机械设计课程更加科学、严谨、完善的教学方法。

[1]梁永政，赵亚东.机械设计教学改革探讨[J].安阳工学院学报，2010.8：107-108

[2]濮良贵，纪名刚.机械设计[M]北京：高等教育出版社，2006

[3]顾晓勤，谭朝阳.理论力学[M]北京：机械工业出版社，2010

[4]顾晓勤，谭朝阳.材料力学[M]北京：机械工业出版社，2012