“机械设计与制造”综合工程训练创新项目开发与教学实施

◆张井洋 钱金娟 吴复龙

(南京航空航天大学工程训练中心)

“机械设计与制造”综合工程训练创新项目开发与教学实施

◆张井洋 钱金娟 吴复龙

(南京航空航天大学工程训练中心)

结合工程训练中心实践教学平台，开发建立实施以“无碳小车”为综合工程训练创新项目载体的教学模式，从而培养锻炼并提高了学生的机械工程设计与制造能力及创新能力，使学生真正达到了学以致用的目的和效果，为培养卓越工程师创造了良好的条件。

工程训练中心 无碳小车 工程训练教学 机械设计与制造

机械设计与制造课程，是工科院校中很重要且实践性较强的专业基础课，对学生学习专业课程起着承上启下的桥梁作用。该课程的综合性和实践性都很强，它要求学生不仅要掌握扎实的基础理论知识，更重要的是理解那些从工程实践中得来的知识经验，还要具备将所学知识应用到工程实践中去的能力。课程担负着培养学生具有分析选用和设计常用机构、机械传动装置和简单机械的能力，以及提高学生机械制造方法技能的能力为学生从事机械的研究开发和设计与制造打下必要的基础。

多年来，各个工科院校一直以减速器的设计作为《机械设计基础》课程设计题目。但从机械的整体设计角度以及从培养学生的工程创新精神与综合工程实践能力方面来看，仅仅以减速器的设计这一题目作为机械设计基础课程设计题目，让学生只了解减速器，显得又太单一；同时培养学生的工程创新能力、动手操作技能与综合工程实践能力得不到很好的体现。因此，为了更好地满足机械设计与制造课程培养的目标与任务以及培养学生的工程创新精神与提高综合工程实践能力，激发学生进行科学研究与探索的兴趣，我们根据工程训练中心实践教学平台提出实施“机械设计与制造”综合工程训练创新项目开发。工程训练是一种以工程环境为背景，以工程内容为载体，以实际操作为手段，系统、全面的工程实践训练。学生通过进行工程训练能够大大提高学生的工程设计能力、工程创新能力、发现问题、分析问题、解决问题的能力以及动手实践能力。目前逐渐成为高等学校工程教育必不可少的重要环节，发挥着其他课程不可替代的重要作用。通过实施“机械设计与制造”综合工程训练项目训练开发以“项目驱动式”教学来弥补机械设计与制造在理论教学中的不足之处，从而培养学生具备良好的职业素养、敬业精神、工程素质、以此来提高学生的机械设计创新能力以及综合工程实践能力。

一、建立以无碳小车为“机械设计与制造”综合工程训练创新项目载体训练教学模式

我们以全国大学生工程训练综合能力竞赛主题“无碳小车越障竞赛”作为“机械设计与制造”综合机械工程训练创新项目。设计一种小车，驱动其行走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定重力势能转换而得到的。该给定重力势能由竞赛时统一使用质量为1Kg的标准砝码(￠50×65 mm，碳钢制作)来获得，要求砝码的可下降高度为400±2mm。标准砝码始终由小车承载，不允许从小车上掉落。

无碳小车是一种可将重力势能转换为机械能并以此驱动小车行走的装置。无碳小车要求具有转向控制机构，且此转向控制机构具有可调节功能，以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地。要求小车为三轮结构，具体设计，材料选用以及加工制作均有学生自主完成。

无碳小车是最具典型的“机械设计与制造”综合训练创新项目。该项目从学生对小车的结构方案设计、传动系统的设计、零件的设计制造以及装配调试、综合集成运用了机械设计、机械原理、公差配合与技术测量、金属切削原理与刀具、机械制造工艺学等专业课程理论知识体系以及零件各种不同加工方法基础工程训练平台等完整的知识体系。从而锻炼培养并提高了学生的机械工程设计与制造能力及创新能力使学生真正达到了学以致用的目的和效果，为培养卓越工程师创造了良好的条件。

二、采用“项目驱动法”实施工程训练一体化实践教学

结合无碳小车综合工程训练创新项目载体，先讲授相关的基本理论知识及拓展知识。学生再以小组的形式分别对无碳小车进行方案优化设计。在方案设计过程中，各小组成员集思广益 ，相互沟通交流、发表各自的见解完成项目最优的设计方案。这样，使各组的每一位学生都能够积极主动融入到项目学习当中去。同时，也培养了学生的团队协作能力与沟通表达交流能力。在实践项目载体制造环节，各小组在各加工训练区分别独自加工零件。在加工零件的过程中，指导教师亲自指导其完成。通过这一项目载体的制造环节能够培养学生的安全意识、质量意识、创新意识、提高学生的动手操作技能水平以及使学生具备良好的职业素养及敬业奉献精神。在实践项目载体装配调试阶段，各组分别对项目载体进行产品的装配、调试。最后指导教师分别对各组的项目载体进行答辩评价、验证实践项目载体的科学、合理、正确性、并对所出现的问题现场给与指正，最后结合各组成员实施项目载体的设计环节、制造环节、装配、调试环节进行成绩考核。在项目载体实施的整个过程中，以学生为主体，指导教师巡回指导，改变了传统教学以教为主灌输式的教学方法，激发了每名学生的探索求知欲望，调动了每名学生的学习积极性，培养了学生的合作意识、竞争意识、团队意识、同时也提高了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。

结合我校工程训练中心实践教学训练平台为该项目的建立实施提供了良好的基础。我校工程训练中心教师指导的学生曾在多届省赛，国赛大学生工程训练综合能力竞赛中取得了优异的成绩。目前，我校工程训练中心现已将“无碳小车”这一综合工程训练创新项目成功纳入到常规综合工程训练教学以及卓越工程师的培养计划工程训练教学，并取得了很好的教学效果。

[1]成琼，郝建平.培养综合工程素质创新工程训练模式[J].实验室研究与探索，2010，29(08)：130-132.

[2]程光旭.工程坊：大学生实现创新梦想的训练平台[J].高等工程教育研究，2011，(03)：14-20.