基于信息技术的机械设计基础课程改革研究

尹来容，黄 娟，吴 浩，毛 聪，雷兆虹

（1.长沙理工大学汽车与机械工程学院，湖南长沙410114；2.湖南农业大学东方科技学院，湖南长沙410128；3.中科恒源科技股份有限公司，湖南 长沙 410005）

【信息技术】

基于信息技术的机械设计基础课程改革研究

尹来容1，黄 娟2，吴 浩3，毛 聪1，雷兆虹1

（1.长沙理工大学汽车与机械工程学院，湖南长沙410114；2.湖南农业大学东方科技学院，湖南长沙410128；3.中科恒源科技股份有限公司，湖南 长沙 410005）

本文基于信息技术，探讨机械设计基础课程的教学改革，主要包括教学形式的启发性、教学资源的多样化、教学内容的国际化、课程设计的信息化等四个方面。作者先从教学内容入手，结合国外经典教材与国内传统教材，开展编写新的教学大纲、制定切实可行的教学方案、建设网络课程资源、以及课程设计软件开发等方面的工作，可以有效提高学生的学习效率，拓展学生的知识面，提高学习兴趣。

机械设计；信息技术；课程改革

一、引言

随着现代信息技术在教学中的运用，现代教学将从内容、方法、及组织形式等方面发生根本性的变革。以多媒体、网络数据库、智能化为主要特征的现代化信息技术在课堂教学中的运用，既可激发学生的学习兴趣，又利于学生对教学内容的理解和掌握，将有效地培养学生的自主探索能力，对课程改革和优化课堂教学有着巨大的推进作用。

《机械设计基础》及其课程设计，包括机械原理与机械零部件设计两部分内容，属于高等学校工科非机类本科生必修的“机械设计系列课程”之一，是一门主干技术基础课程，在培养学生的机械设计综合能力方面占有重要的地位。传统教学方法安排学时少，但是，需要传授的信息量却很大，已经不能很好地满足教学要求。运用现代信息技术来优化教学过程，不仅能有效地化枯燥为有趣，化抽象为具体，化静态为动态，突出重点，化难为易；还能为学生创造一个宽松的学习环境，充分调动学生主动学习的积极性。

二、研究现状

随着现代信息技术的普及与应用，社会各学科领域教学实践活动呈现出了新的模式。信息技术为教学带来的绝非是手段的变化，而是教学理念、授课模式、学习方法的变化。目前，国内外对信息技术在教学活动中的应用，正从CAI多媒体课件逐渐过渡到网络课程教学，已有大量高校进行了网络课堂建设。《机械设计基础》这门课程的教学改革，国内学者进行了相关的探讨，取得了很多的改革成果，但主要还停留在课程内容体系的编排与授课方式的调整上。教学内容方面，对课程内容体系的国际化方面的探讨不够深入，注重于基础知识的讲解，对学生的启发性思维培养存在不足，对最新的机械设计知识的介绍也不够完善，如连杆机构的分类、径节制齿轮设计、凸轮机构设计方法等。教学资源方面，虽在一定程度上呈现出多样化的特征，如加入了教学视频演示、多媒体课件等，但利用网络数据库对素材实时更新较慢，网络课程的习题库、模拟试题、与学生的互动讨论等亟待建设完善。启发式授课方面，取得了一定的进展，部分高校增加了教学讨论环节的比重，但没有实现网络课堂与教学课堂的联动。机械设计课程设计，大多采用经验判断法，没有对烦琐的数据进行验算。因此，课题组先从教学内容入手，结合国外经典教材与国内传统教材，开展编写新的教学大纲、制定切实可行的教学方案、建设网络课程资源、以及课程设计软件开发等方面的工作。

三、具体改革内容、实施方案与特色

1.改革内容。①授课讲义与教学内容体系改革。该课程现有的教材内容偏本土化，与国际相关教材内容出入较大。本项目将借鉴国外同类课程的内容体系，选择性地介绍国外教材的最新成果，如连杆机构的八种分类、齿轮设计的径节制、函数生成机构综合等；然后，逐步实施该课程的教学内容与教材体系改革，分阶段完成新讲义编写与习题库的建设。②教学方法改革，引入启发式、任务驱动式、分组合作式等教学法。本项目将从网络和教学课堂两方面进行新教学法改革。网络课堂方面，在网络课程讨论区里面，根据各章节重点和难点，有针对性地提出启发性的问题及布置任务，引导学生利用网络自主学习。教学课堂方面，对网络课程的讨论热点问题以及事先布置的任务，开展课堂分组讨论，互相检验自学成果。③授课模式改革。本项目将以多媒体为主要载体，结合情景教学法、知识迁移法、个性教学法等教学手段，进行教学；将通过自编软件、同行资源共享、网络资源，拓展集声音、视频、机械设计软件于一体的教学资源形式，再根据各章节不同知识点的要求，选择合适的教学方法。

2.实施方案。为实现以上研究目标，我们初步拟定以下实施方案和实施方法。第I阶段：通过高校调研和社会调查，调整与确定《机械设计基础》课程教学内容，编写《机械设计基础》课程教学大纲，深入学生收集反馈意见及分析讨论，改革《机械设计基础》课程教学方案，编写新讲义的机械原理部分；

第II阶段：通过多渠道收集并整理与课程内容密切相关的图片、动画、视频、音频等多媒体元素，采用集声、光、电于一体的多媒体技术实现理论教学过程，有效地调动课堂学习的积极性；

第III阶段：整合网络电子版习题资源与传统纸质习题资源，建立网络课堂的习题库、讨论区的问题库、模拟考试用试卷库，开辟教学互动讨论区，及时有效地与学生就学习中遇到的重点难点问题沟通；

第IV阶段：根据V带传动课程设计题目，利用VC++软件，编制课程设计教师用检验软件系统，实现带传动设计的参数化，检验课程设计中计算数据的可靠性。

3.特色与创新。本项目基于现代信息技术，以多媒体、网络数据库、软件编程为载体，结合传统教学方法，进行《机械设计基础》及其课程设计的教学改革，主要具有以下四个特色与创新之处。①教学内容体系的国际性。该课程现有的教材内容偏本土化，与国际相关教材内容出入较大。本项目将除了完成教学大纲规定的教学内容之外，借鉴国外同类课程的内容体系，选择性地介绍国外教材的最新成果，并逐步实施该课程的教学内容与教材体系改革。②教学资源形式的多样性。传统的教学方法与现有的PPT有待完善，本项目将通过自制与同行资源共享，将课件中融入各种视频、音频文件，演示常用的机械设计软件；同时，利用网络期刊与公开课资源，进一步拓展资源形式。③教学研讨互动的启发性。启发式、任务驱动式、分组合作式的教学方法是今后教学改革的一个发展方向，本项目将从网络和教学课堂两方面进行教学手段的改革。网络课堂方面，在网络课程讨论区里面，有针对性地提出启发性的问题，引导学生利用网络自主学习。教学课堂方面，对网络课程的讨论热点问题，开展课堂分组讨论。④课程设计检验的信息化。《机械设计基础》课程设计常以带轮设计为题目，设计过程中数据烦琐，指导教师无法一一验证。本项目利用VC++，编写《机械设计基础》课程设计检验软件，对设计过程关键参数与计算结果进行实时检验。

四、结论与展望

本项目的实施，不仅可以对选修《机械设计基础》相关课程学生的学习有重要助益，而且对该课程的任课教师的教学实施效果有较大促进。随着教学形式与资源的多样化，学生的学习效率将得到提高；而教学内容的更新，将拓展学生的知识面，提高学习兴趣。课程设计软件的开发，将提高任课教师的工作效率，尤其是在检验课程设计关键参数与计算结果的正确性方面。

[1]吴茵，龙春光.机械设计课程设计的改革探索[J].长沙大学学报，2006，（2）：98-99.

[2]毛聪，王向红，尹来容.地方高校机械类专业实践教学体系构建研究[J].教育教学论坛，2014，1（3）：236-237.

[3]郭克希.机械类专业大学生创新能力培养研究与实践[C]//全国 机 械 类 课 程 报 告 论 坛 论 文 集（2010）ⅠSBN 978-7-04-013979-2，2010/12.

G642.0

A

1674-9324（2014）28-0229-02

本论文获长沙理工大学教研教改项目支持（项目编号：JG1237，JG1134）。

尹来容（1984-），男，湖南邵阳人，长沙理工大学汽车与机械工程学院讲师，博士，主要从事机械设计理论、机构综合与CAD、结构优化等方面的教学和研究工作，发表论文10余篇。