应用型本科“机械设计”项目化教学探讨

张卫芬　迟英姿　李永梅

摘要：“机械设计”是机械类专业的一门重要的专业基础课，文章结合实际分析了该课程的教学现状，提出了以项目为载体对课程内容进行重新构建，根据教学要求设计了8个详细的教学项目，并通过一个实例来阐述项目化的教学过程，且提出了具体的课程考核方式。通过项目化教学，能提高学生分析问题解决问题的能力，对培养应用型人才有重要的意义。

关键词：机械设计；项目化教学；教学项目设计；课程考核

中图分类号：G522文献标识码：A文章编号：1671—1580（2015）10—0085—03

“机械设计”是机械类专业的一门专业基础课，其目的是培养学生掌握机械设计的基本理论、基本知识和基本技能，学会各种常用基本机构及零部件的分析方法，并具有按照机械的使用要求进行机械传动系统方案设计的初步能力。 因此，本课程在学生学习相关技术基础和专业课程中起到承前启后的作用。然而，由于应用型本科的学生理论基础相对较差，不愿意上纯粹的理论课，但动手能力尚可，因此在课程的教学设置上，与应用型本科人才培养的特点和目的不相适应。为此提出对“机械设计”课程进行项目化教学改革。

一、课程的教学现状

我校的机械设计课程包含机械原理和机械零件两部分内容，96个学时。从近几年的教学实践和毕业设计的反馈信息来看，由于传统的授课方式是以教师讲授为主，学生只能被动地接受，在教学设计上通常只孤立地介绍各种机械零件和机构的知识及设计方法。因此给学生的印象是该课程理论性强、内容多且各章节之间没有联系，设计校核内容复杂，且由于学生的工程意识差，没有实践经验，没有良好的自主学习习惯和学习方法，无法综合应用各先修课程的基础理论知识来解决问题。而在该课程的实验教学中主要以验证性实验为主，缺乏综合性和设计性实验。考核方式上，往往是通过笔试的方式进行，学生复习时只能死记硬背，并不能真正检验综合能力。

二、课程项目化教学的具体内容

1.教学项目选取的基本思路

以项目为载体对“机械设计”课程内容进行重新构建，其关键在于选择合适的项目，用来教学的项目必须既能达到锻炼学生工程项目的能力，又能覆盖机械设计课程所授的内容。选择一个好的项目需要认真理解本课程的培养目标和教学大纲，清楚每一章节要求学生掌握的知识和能力，分析各章节之间的联系，将项目的内容分布到各相关章节中去，让学生掌握课程中所涉及的有关知识要点、方法和设计技能，以此提高学生专业技术应用能力和实践动手能力。

2.教学项目的设计

根据上述基本思路，结合本校现有的设备条件，设计了8个教学项目（见表1），项目由简到难，层层深入，逐步增加各知识点的覆盖。

3.项目的教学过程举例

以项目4为例，该项目所涉及到的知识点多且琐碎，要完成此项目必须掌握标准直齿圆柱齿轮传动的设计计算、轴的结构设计和校核、平键的选择与校核及轴承的选择与寿命计算等相关知识。因此，在开始项目前，将原教学班分成一个个的教学小组，表1 教学项目、主要知识点和教学目标项目名称项目内容主要知识点教学目标项目1 三种典型机械模型的测绘与分析1.鄂式破碎机、内燃机、牛头刨床的测绘与简图绘制；

2.三种典型机械模型的自由度计算。1.机构、机器、零件、构件、部件等机械基本名词术语；

2.平面机构简图绘制、机构自由度计算等。1.具有区分机器和机构、零件和构件的能力；尤其要有具有认识构件的能力；

2.掌握平面机构简图绘制和自由度计算的方法；

3.具备用图形表达运动副和几种常见机构的能力。项目2 热处理炉门开闭机构设计根据要求设计热处理炉门的开闭机构1.平面连杆机构的类型、特点、基本特征；

2.用图解法进行平面四杆机构运动原理的设计。1.平面连杆机构的设计方法；

2.能分析炉门启闭机构的工作原理。项目3 螺旋千斤顶设计根据使用要求设计螺旋千斤顶用于提升重物1.滑动螺旋传动的结构和特点；

2.螺纹的类型、组成、特点及应用；

3.螺纹联接的强度计算。1.掌握滑动螺旋传动的设计方法和过程；

2.能分析螺旋千斤顶的工作原理。项目4 单级直齿圆柱齿轮减速器的设计1.标准直齿圆柱齿轮传动的设计；

2.轴直径估算与结构设计；

3.平键的设计计算；

4.轴承的设计计算。1.标准直齿圆柱齿轮传动的设计计算；

2.减速器中各轴的结构设计；

3.轴上平键的选型和强度校核计算；

4.轴承的选型和寿命计算。1.掌握一对标准直齿圆柱齿轮传动设计计算的方法；

2.初步具备减速器中轴的直径估算与结构设计方法；

3.掌握键联接的主要类型和应用；初步具备进行平键选型及强度校核计算的能力；

4.掌握轴承的主要类型和应用；初步具备进行轴承选型及寿命计算的能力；

5.初步具备查阅机械设计手册的能力。项目5 多级减速器的拆装与设计计算1.多级定轴减速器拆装与动力参数设计计算；

2.行星减速器拆装与传动比计算。1.轮系的功用；

2.定轴轮系传动比计算及动力参数设计计算；

3.行星轮系传动比计算及从动件转向判断。1.通过对两种多级减速器的拆装及组装达到对多级齿轮减速器的类型、结构和组成有实际的认识；掌握多级齿轮减速器中各零件的名称和作用；

2.掌握多级齿轮传动的传动比的计算；

3.掌握多级定轴齿轮传动的动力参数计算。项目6 家用切菜机设计1.叶类长茎类蔬菜家用切菜机的方案设计；

2.切菜机切菜部分机构、夹紧机构、传动机构的设计；

3.切菜机其他机构的设计。1.曲柄滑块机构的设计；

2.不完全齿轮齿条的设计；

3.弹簧夹紧机构的设计；

4.带传动的设计；

5.自锁机构的设计；

6.轴承的选用；

7.轴的结构设计与校核。1.掌握曲柄滑块机构、不完全齿轮齿条机构、带传动、轴承、弹簧夹紧机构、轴等的设计与选用；

2.掌握通用机械零部件、机械传动及一般机械设计的基本方法和步骤；

3.提高学生设计计算、制图、查阅设计资料、考虑技术决策等机械设计方面的基本技能。项目7 抛射式教学用网球发球机设计1.抛射式教学用网球发球机的方案设计；

2.机械结构设计；

3.零件强度校核。1.链轮的特点及选用；

2.齿轮的设计及强度校核；

3.行星轮减速器的选用；；

4.离合器的选用；

5.飞轮的设计；

6.轴的设计及强度校核。1.掌握行星轮减速器、离合器、链轮、齿轮、轴的设计与选用；

2.通过对网球发射机的设计能灵活综合运用所学的机构与机械传动设计、分析的理论与方法。项目8 柔性自动化装配教学实验系统机械传动装置设计1.柔性自动化装配教学实验系统机械传动装置的设计；

2.机械结构设计。1.机构与传动的综合应用；

2.机械系统设计；

3.带传动的特点及设计；

4.减速器的设计；

5.轴的设计；

6.轴承的选用；

7.各种联接。1.通过对柔性自动化装配教学实验系统机械传动装置的设计能掌握机械传动系统的设计方法；

2.掌握减速器、带传动、齿轮、轴、轴承、联接的设计与应用。每个小组在接到项目后必须充分讨论项目，明确项目要解决哪些问题，需要哪些方面的知识，查阅哪些资料并收集信息。教师在教学过程中，可让学生先拆装、测绘单级齿轮减速器，初步建立感性认识，然后讲解减速器中所涉及到的知识点，如齿轮、轴、轴承、键等，每介绍完一个内容，可将齿轮、轴、轴承、键的设计作为教学项目的子项目，这样学生在学习的过程中是带着任务在学习，可激发学生的学习积极性。在学生做项目过程中，教师巡回指导，对学生不完善的思路进行修正，以加强学生的能力训练，提高任务完成的质量，最后要求学生课外进行讨论总结，每组写出设计报告。每一任务完成后，进行课堂交流，对项目中如何解决问题做相关介绍。在该阶段，学生不仅回顾了自己设计过程中存在的问题，知道了如何改进的方法，还锻炼了学生的语言表达能力。

4.课程考核方式

在课程的成绩评定过程中，着重考查学生灵活运用所学知识分析问题和解决问题的能力，采用多元化的成绩评定方式。做项目的学生平时占20%，可以不做常规作业，在每一个项目学习结束后，以小组为单位用PPT展示其学习成果，各个小组再根据每位学生在小组中的综合表现给予评分，项目成绩占50%，期末考试成绩占30%。项目成绩分为过程成绩和最终成绩，在项目进行过程中，教师根据学生的设计方案、创造性、合理性等方面来评分，项目完成后，根据完成的实际情况给予评分，两部分的评分总和即为项目成绩。此外，鼓励学生自己立项，自主设计，参加大学生创新设计，提升学生工程创新意识、实践能力和团队合作精神， 促进应用型人才的培养。

三、结束语

机械设计项目化教学改革是将传统课程中的知识点分散到各个项目中去，对培养学生的设计、计算和创新能力有很好的促进作用，能激发学生的学习兴趣，提高学生解决问题的能力，让学生清楚如何应用所学知识，切身体会理论联系实际，对培养应用型人才有重要的意义。

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Abstract：Mechanical design is an important basic course of for machinery majors，through analyzing the current teaching state of the course with actual situation，reconstructing the course based on project is proposed，8 detailed teaching projects is designed according to teaching requirement，and a teaching process by an actual project is expounded，and specific examination system of the course is presented.Project teaching can improve the abilities of analyzing and solving problems for student，so its very important to cultivate applied talents.

Key words：mechanical design；project teaching；design of project-based learning；course assessment