基于卓越工程师培养的机械设计基础课程设计教学改革

唐克岩

成都理工大学工程技术学院 四川乐山 614000

基于卓越工程师培养的机械设计基础课程设计教学改革

唐克岩

成都理工大学工程技术学院 四川乐山 614000

机械设计基础课程设计是机械工程专业的一个重要实践教学环节。针对我校机械设计基础课程设计教学中存在的问题，结合机械工程专业卓越工程师的培养目标，从设计任务、设计方法与手段、团队协作、指导方式和成绩评定等方面进行了改革，取得了较好的效果。

卓越工程师；机械设计基础；课程设计；教学改革

卓越工程师教育培养计划是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》的一项重大改革项目，旨在培养造就一大批创新能力强，适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路，建设创新型国家和人才强国战略服务。[1]高等学校在人才培养注重基础理论的同时，更要加强对学生专业知识、专业技能、分析和解决工程实际问题能力的培养，培养出具有扎实的理论基础，较强创新意识、工程实践能力和组织协调能力的高素质工程技术人才。高等院校作为工程教育的高地，大力开展教学模式和方法改革是创新工程人才培养，主动服务国家战略和行业发展的根本需求，课程设计作为课堂教学内容的拓展应用，最能体现出学生的实践动手能力，也是卓越计划中培养学生工程技术素质的重要一环。[2]机械设计基础课程设计是机械专业学生一次较综合性的设计训练，是培养学生具有一般机械设计能力的重要实践教学环节。

1 机械设计基础课程设计的现状

机械设计基础课程设计目前普遍采用具有一般用途的机械传动装置作为设计对象，设计题目多为二级圆柱齿轮或蜗轮蜗杆减速器，这主要是因为减速器的设计基本涵盖了机械设计基础课程中的主要内容，便于学生将所学知识灵活地运用到设计实践中。从整个教学过程和教学效果分析，机械设计基础课程设计还存在以下一些问题和不足：

(1)部分学生对课程设计的重要性及意义认识不足，存在应付“差事”的错误态度，缺乏积极性，而且对设计中出现的问题，不能积极主动思考解决方法，反而敷衍了事，导致问题越积越多，设计无法进行。

(2)课程设计与工程实践脱节，学生缺乏工程实际知识和设计概念，对减速器各零件的结构尺寸、功用及特点和装配关系缺乏全面系统地认识和了解；在进行结构设计时，往往盲目模仿他人的设计资料，甚至照搬照抄，设计流于形式，质量难以保证，难以达到预期的教学效果和设计目的。

(3)学生自身基础较差，对先修课程的综合应用能力也较差，前后知识孤立，无法活学活用，进行创新设计，特别是机械制图课程，由于间隔时间较长，许多学生在看图、读图、绘图等方面都存在一定困难，绘制的图纸不规范、质量不高。

(4)教学模式过于单一，设计题目类型基本相同，任务要求过于简单，造成学生在设计过程中缺少相应的交流与协作，多数学生是在教师指导下进行的机械式模仿设计，难以调动学生的主观能动性，学生分析问题和解决问题的能力得不到锻炼，缺乏自主创新设计，与卓越工程师的培养目标相悖。

2 机械设计基础课程设计改革的措施与实践

机械设计基础课程设计是培养学生运用所学知识分析、解决工程实际问题能力和创新能力的重要教学步骤，是学生第一次较全面的设计能力训练，在学生总体培养目标中占有极其重要的地位。[3]结合当前教学现状和卓越工程师的培养目标，更好地适应国家经济建设和行业发展需求，确定机械设计基础课程设计改革的总体目标：加强对学生基本设计能力和创新能力的培养，适当加强现代设计方法的应用，注重对学生计算机绘图能力的培养，同时加强培养学生的工程意识及分析和解决实际问题的能力。

2.1 改革设计任务要求 激发学生的创新思维

机械设计基础课程设计仍采用传统的设计题目——减速器设计，但与传统要求不同的是：在设计任务书中不拟定设计方案，而只给定接近工程实际的功能要求。由于学生缺乏整体设计概念，因此在进行课程设计之前，指导教师要先组织学生独立完成减速器的装拆实验，使学生对减速器的基本结构组成和工作原理有一个较全面的、感性的认识和了解，然后学生再根据课程设计任务书中给定的功能要求，独立思考，提出几种不同的设计方案，由教师指导学生对每一种方案进行分析，比较其中的优缺点，并最终确定出最佳方案作为本次课程设计的设计方案。在整个设计过程中，指导教师鼓励学生积极思考，敢于创新，加强学生独立设计和创新设计能力的培养。这样从课程设计一开始，就激发了学生的积极性和主动性，使学生积极参与到课程设计中来。

2.2 加强协作设计 培养团队精神

为了满足市场和企业的需求，提高就业竞争力，必须提高学生的协作设计能力和团队精神。传统的课程设计往往要求学生独立完成设计任务，这样可以使每个学生都加深对机械设计基础所学主要内容的理解与掌握，但却忽视了协作能力的培养。改革后的课程设计将采取分组形式，指导教师根据学生自身的情况，以每组4～5名学生进行分组。进行设计时，指导教师组织学生以小组为单位分析讨论，发现问题可以随时解决。同时通过相互交流，还可以了解其他人的设计方法和思路，不仅开拓了自己的知识面，而且也有利于打开和改进自己的设计思路。通过小组内学生之间的相互合作，共同完成设计任务，能够很好地达到培养学生协作能力和团队精神的目的。

2.3 改革设计手段 加强CAD技术的应用

CAD(计算机辅助设计)技术已广泛应用于各工程领域，机械产品也已基本全部使用二维或三维CAD软件进行设计。计算机应用能力对培养应用型高素质人才而言是相当重要和必要的，运用计算机进行辅助设计是面向21世纪机械设计基础课程设计改革的重要方向，熟练掌握CAD技术已成为工科院校大学生必须具备的基本技能。[4]

在课程设计过程中，我们要求学生在完成手工绘图的前提下，再运用计算机进行绘图。之所以采取这种方式一方面是因为手工绘图对学生的基本功和工程素质培养具有重要的意义，能够加深学生对制图标准和机械实体结构的理解，同时在一定程度上又可避免相互复制的现象；另一方面是因为运用计算机辅助设计不但可以使学生熟悉和掌握CAD技术的应用，又能减少学生绘图的工作量，从而将更多的时间和精力放在查阅资料进行方案设计、结构设计等较薄弱环节，更有利于培养学生的综合应用能力。采用CAD技术可以保证学生在完成课程设计任务的同时，也锻炼了计算机的应用能力，大大激发了学生的学习兴趣，为今后的就业打下一个良好的基础。

2.4 转变理念 精心指导

课程设计要体现“卓越工程师计划”的要求，要使学生明确，对于工科院校的学生，不仅要学习知识，更重要的是应用学过的知识分析和解决具体的实际工程问题，做一名卓越的工程师。[5]现代教育理念是教师为主导，学生为主体，在设计的整个过程中，指导教师都要高度重视这一点，要充分发挥宏观引导作用，把学生的主动性和积极性充分调动起来，加强课程设计的组织管理，按照学校正常的教学秩序对学生严格要求，严把设计质量关，让学生从思想上重视课程设计环节。与此同时还要做好设计指导及辅导答疑工作，针对不同层次的学生，注重因材施教，个别指导，引导学生从工程实际出发，认真思考，逐步树立正确的设计思想和设计理念，使学生明白设计结果不具有唯一性，但要合理性，不存在标准答案，指导学生认真修改，反复思考每一个设计细节，尽量做到“边计算、边设计、边画图、边修改”，使设计结果趋于合理，培养学生的工程意识，提高学生分析问题和解决问题的能力。

2.5 做好课程设计的总结和成绩评定

总结是课程设计教学中的重要环节，需要进一步加强，指导教师在对学生的课程设计进行总结评价时，首先要明确指出学生在设计中值得肯定和借鉴的方面，要肯定学生的成绩，使学生对后续专业课程的学习充满兴趣和信心。同时也要指出设计中存在的问题与不足，说明今后应当注意的方面，并提出相应的可行性方案或措施，拓展学生的思维。

表1 机械设计基础课程设计成绩评定标准

成绩评定方法对学生的学习态度和学习方式有着重要的影响。结合具体情况，将机械设计基础课程设计成绩评定标准设置见表1。将表1的评定标准贯穿于课程设计的全过程，主要包括三个方面：平时成绩占30%、图纸(零件图和装配图)质量占40%、设计说明书占30%。评定成绩采用五级制，即优秀(≥90分)、良好(80～89分)、中等(70～79分)、及格(60～69分)和不及格(<60分)，而且为了考查学生的综合素质，规定三部分成绩只要其中一项不及格，总评成绩即为不及格。由于课程设计讲求设计方案、结构设计等的合理性，为了鼓励学生进行创新设计，评定标准中也适当增加了对创新设计意识的评定。

3 结束语

机械设计基础课程设计是培养面向21世纪具有创新意识和实践能力的机械类卓越工程师的重要环节，通过上述改革，取得了良好的效果，学生的积极性大大提高，学生的工程意识和实践能力得到了加强。下一阶段我们将继续加大机械设计基础课程设计的改革力度，精心设计更接近于工程实际的设计任务，尝试课程设计选题的多样性，充分调动学生的主动性和积极性，进一步提高学生的工程意识和创新意识，增强学生分析和解决工程实际问题的能力，同时提升学生运用计算机进行辅助设计和仿真分析的能力，提高学生的综合素质，为学生就业打下坚实而良好的基础。

[1] 教育部.教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见(教高[2011]1号)[EB/OL]. http://www.moe.edu.cn/ publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3860/201102/115066. html.

[2] 吴雪峰,薛铜龙.基于卓越工程师培养计划的机械设计课程设计改革[J].中国电力教育,2013(13):107-108.

[3] 田君,韩立发.基于卓越工程师培养目标下机械设计基础课程教学的改革[J].东莞理工学院学报,2013,20(1):100-104.

[4] 王忠祥.加强CAD教学,培养学生的计算机应用能力[J].中国轻工教育,1999(4):30-31.

[5] 薛铜龙,王小林,巩琦.基于卓越工程师培养的机械设计课程教学改革[J].中国大学教学,2013(3):57-58.

Teaching Reform on the Course Design of Mechanical Design Basis Based on Training Excellent Engineers

Tang Keyan
Chengdu University of Technology, Leshan, 614000, China

The course design of mechanical design basis is an important practice teaching link of mechanical engineering. In view of the problems about the course design of mechanical design foundation, and in the combination of the training goals of mechanical excellent engineers, the reform was carried on from the design task, design method and means, teamwork, guide way, performance evaluation, etc, and good results have been achieved.

excellent engineers; mechanical design basis; course design; teaching reform

2014-07-17

唐克岩，硕士，副教授。

四川省机械工程专业卓越工程师培养计划项目。