关于机械设计教学的思考

梁顺可

摘要：目前高校《机械设计》课程教学存在满堂灌现象，学生疲于背公式、背知识点应付考试，对知识没有真正掌握。因此，笔者提出三种新的教学尝试：把机械设计课程设计糅合到《机械设计》理论教学中，每讲到一个知识点就引导学生完成课程设计相应内容，然后根据学生设计过程中的反馈，作针对性辅导，通过教学、实践、反馈互动的循环，让学生真正掌握机械设计知识；用实际设计项目代替作业，帮助学生巩固知识；引导学生积极参加机械创新设计竞赛，培养理论结合实际、积极主动创新的能力。

关键词：机械设计；教学；机械设计课程设计；设计项目；机械创新设计

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）31-0201-02

一、引言

机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一，这是因为工业、农业、国防和科学技术的现代化程度，都会通过机械工业的发展程度反映出来[1]。人们之所以要广泛使用机器，是因为机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品质量，特别是能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。而且，不论是集中进行大量生产还是迅速完成多品种、小批量生产，都只有使用机器才便于实现产品的标准化、系列化和通用化，尤其是便于实现高度的机械化、电气化和自动化。因此，机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备和促进技术改造的重要任务，在现代化建设的进程中起着主导和决定性的作用。所以，通过大量设计制造和广泛使用各种先进机器，能大大促进国民经济发展，加速我国的社会主义现代化建设。

要提高我国机械工业生产水平，首先要提高我国机械设计水平。《机械设计》是高等院校机械专业一门非常重要的专业基础课，是历经几百年总结出来的较为成熟的知识体系。作为高校机械专业的教师，正确引导学生学好本课程非常重要。只有让学生真正掌握机械设计知识，学生走上社会后，才能把知识真正用到社会建设中，才能推动我国机械工业的发展，促进各行各业的发展。

二、当前《机械设计》教学的现状[2]

《机械设计》是一门实践性很强的课程，因为知识都是来源于工业生产中的经验总结。比如齿轮，早在公元前300年，古希腊哲学家亚里士多德在《機械问题》中就阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。希腊有名的发明家古蒂西比奥斯在圆板工作台边缘上均匀地插上销子，使它与销轮啮合。在公元前100年，亚历山人的发明家赫伦发明了里程计，在里程计中就使用了齿轮。随着社会的发展，工业革命的兴起，人们对齿轮的要求越来越高，工程师根据这些要求对齿轮进行了系统化的总结，最终形成了一套完整的知识体系。

但是，在实际的课堂教学中，我们早已习惯于向学生满堂灌，灌输机械设计的理论知识，从链传动到带传动，从齿轮传动到蜗杆传动，让学生记住大量的经验公式，而不是让他们知道如何去使用这些公式[3，4]。例如，在齿轮传动的知识中，涉及到强度计算的公式有很多，而且公式当中包含大量的参数，但是，教师在课堂中只是告诉学生，这个公式用来计算什么，至于这个公式如何得来，公式中的参数有何含义，为什么要设置这样的参数，却从来不告诉学生。当然，这当中存在课时有限的问题。鉴于课时不足，教师一般不会向学生作过多解释，考试时学生知道这个公式用来算什么即可。学生连公式都不甚了解就盲目背公式，应付考试，难免会对本课程感到厌烦，而越厌烦越学不好，最后导致恶性循环——学生背公式、背知识点应付考试，教师在有限的课时内疲于赶课程进度。如此一来，学生根本无法真正掌握机械设计的知识，这一点在每年招聘季用人单位笔试中都会凸显出来。

作为实践性很强的《机械设计》课程，除了理论课，还有一个机械设计课程设计需要学生完成，这一点全国高校机械专业几乎都是一致的。但是，该课程设计与理论课是完全分离开的。这里存在一个问题，正是因为学生在学习《机械设计》理论部分知识时，糊里糊涂地去背公式、背知识点，压根不知道怎么用，所以根本就掌握得不扎实，往往在期末考试结束后，都已经忘得差不多了。而机械设计课程设计恰好是在理论课结束后开始。此时，很多学生会觉得很茫然，面对课程设计的题目，无从下手。但是，不会做也得做，毕竟要拿学分，时间有限，把心一横，你抄我我抄你就这样形成了。这样一来，看似做得如火如荼的机械设计课程设计，最终一点效果也达不到，别说把理论知识用于指导实践了。

三、机械设计教学的一些建议

（一）理论知识与课程设计相结合的教学方法

《机械设计》作为一门实践性很强的专业基础课，只有把学到的知识应用到现实的机械设计中去，知识点才能掌握得扎实，才能真正达到学习本课程的目的。因此，理论知识部分不应该与实践部分——机械设计课程设计分离开。我们需要把课程设计糅合在理论教学中。

我们做的课程设计的题目一般是减速箱的设计，里面会涉及到齿轮传动、带传动、轴配合、轴承配合、键连接、摩擦润滑等知识点。那么，我们可以在课程开始前给学生布置任务，说明整个课程设计中需用到的知识点。在课程讲授过程中，讲到课程设计需要用到的知识点时，就给学生重点强调，加深印象，并引导学生课后完成课程设计相应部分的内容。这个过程有助于学生加深对知识点的理解，学生在实践过程中遇到不懂的地方也会及时反馈，教师再详细讲解。有这样一个教学、实践、反馈互动的过程，相信学生掌握知识的程度会更好。

当我们以这样一种课程设计（类似于实际机械设计中的一个完整的项目）的方式作为作业布置给学生，不仅能够把整个课程零散的知识点串联起来，让学生体会到实际的机械设计会考虑很多现实因素，理论上的最优值在实际当中不一定能用得上，加深他们对经验公式的理解，也加强了他们学以致用的能力。而且，这种训练与企业实际的机械设计流程类似，当学生经历了这样一个过程以后，毕业后走上工作岗位，从事机械设计方面的工作，就不会感到茫然不知所措，不知如何下手。

（二）用实际设计项目代替课后作业

在平时的教学中，为了让学生巩固已学过的知识，任课老师一般会在课后布置相当数量的题目让他们回去做。笔者认为，这种做法，其实是高中学习的一种延续，应试教育的一种继续。对于应付考试，效果可能非常明显。但是，《机械设计》是一门专业基础课，如果日后从事机械相关工作，不可避免地要用到本课程的知识。而使用高中的学习方法学习本课程，显然是不行的，期末考试结束后，学生就已经把知识忘得一干二净，更别提在日后的工作中会把本课程的知识熟练地应用在实际的设计中。另外，课本上的很多作业题目，基本上都是好多年没有改变过，本届学生做完以后，精明的下一届学生会找师兄师姐索要这些作业的答案，他们就可以不费吹灰之力地完成作业。这样培养出来的不是人才，而是印刷机。

因此，在作业布置方面，任课老师也需要花点心思。其实，如果教师自己有机械设计方面的研究项目，可以把其中一些内容整理成作业的形式，布置给学生做。这样，既避免了作业题目年年一样，一成不变，从而导致作业抄袭，也可以引导学生把理论知识应用到实际中，达到学以致用的效果。就算教师自己没有研究项目，也可以想一些与实际相关的设计题目，引导学生使用理论知识来进行设计。

（三）引导学生参加机械创新设计竞赛

学生在学习机械设计的过程中，随着知识和经验的不断积累，想象力逐渐丰富，思维也比较敏捷，但学生通常理论基础不扎实，學科知识面窄，学科之间缺乏合理的整合，思考问题缺乏灵活性和全面性，在独立解决创新设计课题方面能力不足，虽然有创新热情，但独特的创新目标不明确，从而妨碍了创新能力的培养。这一问题困扰我们多年，尤其是高校学生在学习主动性欠缺的情况下，传统的课堂教学模式基本上无能为力。为了克服这一困难，我们积极探索新的教学模式：走出课堂，积极参加机械创新设计竞赛。

为了开发学生的机械设计创新能力，不少高校开展了种类繁多的机械创新设计竞赛。因此，任课老师可以结合课堂教学，正确引导学生参加此类竞赛。当然，参加这样一种活动，目的并不是为了拿奖赢得荣誉，主要是为了锻炼学生的思维能力，锻炼学生学以致用的能力。在参赛过程中，学生结合自己的想法，提出一个自己的创新设计课题，老师根据课题的实际情况对学生进行个性化的指导。这种基于项目的工程教育强调工程基础，采取独立学习、项目团队、技术讨论等教学方式，将学生置于竞赛状态下去完成实际项目，在实践中培养学生的创新精神和综合能力，形成集教学、训练和创新活动为一体的新的教学模式，达到培养创造性人才的目的。

大学生所处的年龄，是创造力最旺盛的时期，他们会有各种各样的想法。他们的这些想法，看似稀奇古怪、不着边际，但是，作为老师，我们不要随意否定，扼杀他们的创新潜能，而应适当地鼓励他们，引导他们结合理论知识来实现他们的想法。

四、结语

改革开放三十多年，中国的社会发展取得了骄人的成绩，人们的生活水平有了显著的提高，但是，我们必须承认，当前中国的机械设计水平与发达国家相比，差距甚大。作为《机械设计》课程的任课教师，我们任重道远，必须积极探索新的教学方法，培养水平更高的机械设计人才，促进国家机械设计水平的提高。

参考文献：

[1]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].第七版.北京：高等教育出版社，2001.

[2]张永安.我国机械设计教学现状的思考及建议[J].中国大学教学，2013，（6）：35-36.

[3]朱文坚，陈扬枝.机械设计课程改革的设想与教材建设[J].广西机械，1996，（3）：37-38.

[4]李成涛，朱文坚，陈扬枝.《机械设计》CAI课件设计的构想[J].广西机械，1996，（2）：33-35.