基于工程实践能力培养的《机械设计》教学改革

王会

【摘 要】 本文结合德州学院在机械设计制造及自动化专业人才培养实施过程的具体措施，以提高工程实践能力为目标，论述了机械设计课程教学内容及方法改革，主张合理设置课程教学体系，强化实践教学;采用启发式教学法和案例教学法，全面提高教学质量。

【关键词】 德州学院;机械设计;工程实践能力;创新能力;教学改革

一、引言

目前应用型高校培养的学生直接面向企业的生产一线，因此培养学生的工程实践能力极为重要。机械设计是机械设计制造及其自动化专业的一门重要的基础课程，在整个人才培养体系中占有重要的地位。在此之前学生学习的机械制图、理论力学等课程，与工程实际还是有一定的距离，而机械设计课程则是紧密结合工程实际的课程。学生除了学习机械中通用零件和通用装置的设计计算的相关专业理论知识外，更重要的是学会如何用机械设计的理论知识来解决具体的工程实际问题。同时为了尽快适应本科机械类应用型人才培养的需要，教学过程中关注的重点正经历着从理论知识的培养向提高学生的工程素质及工程实践能力培养的转变。如何在教学课程中通过合理设置课程体系、实践教学环节成为了机械设计教学改革中探索的重点。传统的机械设计教学内容、方式过于偏重理论，而弱化了学生的工程实践能力的培养。为适应应用技术型高校转型，在机械设计的教学过程中需要进行基于工程实践能力培养的教学改革。

二、合理设置课程教学体系，强化实践教学

机械设计课程内容是掌握通用机械零件的设计计算、结构设计、简单机械传动系统装置的设计。随着新的机械设计方法的快速发展，仅通过书本内的知识已不能适应实际工程中的要求。因此在设置课程教学体系时，要注意机械零部件的分析计算与结构设计的结合;理论教学与实践教学相结合;理论知识同工程实际相结合。经典教学内容与现代教学内容互为依托，各教学环节有机衔接，实现整体优化。

1、在理论教学内容方面

在理论教学内容的组织方面，注意教学知识的更新，增大课堂教学的信息量，注意将学生的工程实践能力培养和专业素质教育结合起来。特别是在教学内容的组织、课堂内容的讲授等方面将启发式等教学方法结合起来，使它们成为一个有机的整体。在课堂教学中注意学生的学习掌握情况，激发学生的学习积极性。

（1）在课程教授时，以工程实践应用为基础，以掌握通用零部件设计计算能力和创新能力培养为主线，从整体和系统的角度，将课程知识体系整合为机械设计总论、连接、机械传动、轴系零部件四大模块，体现学生设计和实践能力培养的循序渐进性。

（2）在教授机械设计传统设计方法的前提下，结合齿轮传动、蜗杆传动及轴的设计等章节理论内容介绍现代机械设计的方法。如在讲解齿轮的强度校核计算时，传统的设计计算公式多、计算量大。在教授这部分知识时，可介绍计算机辅助设计的方法：如用UG NX软件进行齿轮的三维实体造型，并进行齿轮的强度校核，提高了计算精度，节省了时间。同时开阔了学生的视野，提高学习兴趣。

（3）对通用零件的设计计算部分的公式推导讲解时简化推导过程，注重设计参数的选择和公式的具体工程实际应用。

2、在实践教学方面

（1）实验项目侧重学生工程实践能力培养。在实验课一开始就开设“机械零件认知”实验，增加学生的感性认识，让学生对通用机械零件和通用装置有一定的认识和了解;后开设螺栓联接综合实验、带传动实验、轴系结构组合设计、减速器拆装实验、机械传动性能综合测试实验。其中轴系结构组合设计、机械传动性能综合测试实验为设计型实验，其余三个实验为综合型实验。设置的六个实验项目培养了学生的工程实践意识、创新意识和动手能力。同时增加开放性实验，开放机械设计实验室，鼓励学生自主设计机械传动装置并进行分析，增强学生的实际动手能力和分析能力;培养学生的工程实践能力。

（2）改革机械设计课程设计内容。传统的课程设计题目主要是二级减速器的设计，设计内容单一、雷同，达不到工程实践能力的培养。因此在2013级机械本班课程设计中提倡综合性设计;引导学生自主设计，增加了跑步机的设计、切面机的设计等设计题目。学生先设计出多个机械传动方案，通过对不同方案进行分析确定出最优设计方案，提高学生的学习主动性及工程实践能力。然后要求学生将UG NX软件应用于机械设计课程设计的设计计算和实体建模中。在软件中完成所有零部件建模，进行整体装配，若出现结构问题及时进行修改计算，最后完成整个装置的实体造型，没有问题后最终生成二维工程图。最后安排了课程设计答辩环节，通过设计答辩的方式对课程设计进行评价。这样既能增强学生使用三维软件的能力，同时提高了学生的课程设计的质量。

三、基于工程实践能力培养的教学方法改革

1、启发式的教学法

授课教师讲解理论知识时不能只是枯燥的讲解理论，要提出一些和知识点相关的工程实际问题，引导学生利用自己所学知识进行思考和分析，能够全面的解决老师所提的问题。如讲授链传动的特点时，给学生提出“为什么同步带的自行车不能代替链传动的自行车”让学生进行分析回答，有的学生就会回答“同步带是弹性的，如果冲击力大容易断，有灰尘就会容易卡住”，还有的同学会回答“同步带对工作环境要求高于链传动，对张紧装置的要求高，使用寿命没有链传动长”等。学生通过积极回答问题把链传动的特点和应用全面掌握，同时还复习了同步带传动的知识。通过启发式提问，既能活跃课堂授课气氛，又能提高学生的学习的积极性，锻炼了学生的表达能力。同时培养学生利用所学理论知识解决一些工程实际问题，提高了学生的学习效率。

2、案例教学法贯穿各个章节的授课中

引入与教学内容密切相关的典型生活实例和工程案例。每一章节内容都有工程实例进行分析，增强了理论知识的系统性。理论和工程实际相结合的授课方式，非常能调动学生学习的热情。同时教学中引入工程实例，以及适当地增加了和毕业设计相关的实例讲解，有利于难点知识的讲解，使学生能够及时了解所学理论知识的工程实际应用，激发学生的学习兴趣，缩短教学内容与实际工程应用的距离。如讲解螺纹连接的章节时，首先先给学生展示了《一颗螺丝钉引发的血案》、《华航飞机爆炸事故》，《由“螺栓松脱”造成的扶梯事故》，通过这些案例让学生了解的小小螺纹连接的重要性及设计中注意的放松、受力等问题。在讲解螺栓组的设计时，通过工程案例如起重吊钩的螺栓组、联轴器的螺栓组等依次讲解各种受力情况下的螺栓组的设计，使学生很快能够掌握和理解螺栓组的设计。

四、结束语

在教学过程中，我们课程组老师非常重视教学信息的反馈，努力提高教学质量。鼓励和指导机械专业学生参加各类科技创新大赛，提高学生的实践动手能力。近几年来，机械专业学生在全国大学生节能减排与社会实践科技竞赛等竞赛中获多种奖项，工程实践动手能力有了很大的提高。

【参考文献】

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[3] 米丽萍.三维ProE在机械设计课程设计中的应用[J].课程教学研究，2013（19）191-192.

[4] 刘扬，银金光.“机械设计”课程中应用案例教学的探讨[J].中国电力教育，2010（27）64-65.

【作者简介】

王 会（1973-）女，山东德州人，工学硕士，副教授，德州学院机电工程学院机械系主任，主要研究方向：机械设计CAD/CAM.