基于课外科技活动的机械原理课程设计教学研究

摘要：本文通过详细分析机械原理课程设计教学现状及学生课外科技活动开展情况，提出将课外科技活动融入机械原理课程设计教学、使两者相结合的研究方法，并从课程设计题目、内容、方法等三个方面展开了实践。结果表明，机械原理课程设计教学效果得到改善，学生的实践能力得到提高，能更好地学以致用。

关键词：机械原理；课程设计；教学研究；课外科技活动

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）05-0217-02

一、引言

机械原理是机械类各专业必修的一门重要技术基础课，在培养学生的机械设计能力和创新能力所需的知识、能力和素质结构中，占有十分重要的地位。其课程设计是教学过程中的一个重要实践环节，通过课程设计实践，使学生更好地理解和掌握课程的基本理论和方法，进一步提高学生查阅技术资料、绘制工程图和应用计算机等能力，特别是加强培养学生创新意识和分析问题、解决工程实际问题的能力。就我校而言，机械原理课程设计是我校机械类学生在本科学习阶段的第一门工程设计类课程设计，在培养学生的实践能力方面具有特殊的地位和作用。[1]

二、现状分析

（一）机械原理课程设计教学现状分析

1.我校机械原理课程设计的内容是对牛头刨床、插床等传统加工设备的传动机构进行运动分析和动态静力分析，并在此基础上计算其机械动力学问题。课程设计模式缺乏整体性思维，设计题目陈旧且与工程实际结合不紧密，缺少机械系统的方案设计和机构的选型设计等。

2.题目相同，设计的机构一致，只是原动件的位置不一样。故对学生而言，缺乏创新能力的训练。

3.课程设计的设计方案与内容相同，学生缺乏查找资料、方案陈述与讨论、团队协作与沟通交流等环节的训练，与当前企业的需求脱节。

（二）学生课外科技活动开展情况分析

目前，我校十分重视学生科技活动的开展，学生科技活动的种类繁多，面向机械类专业学生的科技活动有机械创新设计大赛、大学生科技创新计划项目、大学生“挑战杯”课外科技作品竞赛、机械制造综合实践创新能力-数控加工大赛、三维数字化创新设计大赛、机器人应用技术大赛、汽车节能竞技大赛、大学生方程式汽車大赛等等，对提高机械类专业学生的创新和实践能力起着重要的作用。然而在实践过程中遇到一些问题，如积极参加各种课外科技活动的学生人数有限、部分学生不知道如何开展课外科技活动、缺乏主动性等等，这些问题都是亟待解决的。

课外科技活动参与的学生人数有限，单纯地为了竞赛而组织的实践活动，由于受时间和名额等因素限制，难以在学生中广泛地组织开展，从而使受益学生的数量受到了限制。

三、教学研究思路

参与各种课外科技活动的学生有兴趣和热情，但人数有限；参与课程设计的学生人数多，但积极性不高，过程不认真，往往抄一份报告敷衍了事。因此，如何利用学校目前课外科技活动开展良好的氛围，将科技活动融入课程设计教学中，使科技活动与课程设计相结合，是主要的研究内容。

四、教学研究内容

结合学校的实际情况，以培养学生工程实践能力和创新能力为目标，课题从以下三个方面进行了研究。

（一）课程设计题目研究

为达到课程设计的目的，全面培养学生的综合能力，课程设计的题目可借鉴课外科技活动的主题，或参考具有生产实践背景的工程实际项目，并在此基础上结合机械原理课程课题讲授内容设计课程设计的题目，使课程设计的内容更贴近生活，从而提高学生对课程设计的兴趣。

譬如，借鉴第六届全国大学生机械创新设计大赛的主题“教室用设备和教具的设计与制作”，提炼出“多功能黑板的设计”、“便携式可调折叠桌椅的设计”、“自动黑板擦的设计”等设计题目；借鉴第七届全国大学生机械创新设计大赛的主题“钱币的分类、清点、整理机械装置；不同材质、形状和尺寸商品的包装机械装置；商品载运及助力机械装置”，提炼出“硬币分拣器的设计”、“硬币包装机的设计”、“纸币分类与计数装置的设计”等设计题目。

（二）课程设计内容研究

课程设计内容着重于机械方案的设计与选择、机构运动的分析与设计、机械动力学的分析与设计等三个方面，注重培养学生的设计能力，引导学生应用ADAMS等软件进行机构设计与分析，完成机器总体方案设计。由于将科技活动融入课程设计教学，设计题目多样化、生活化，[2]体现以学生为主的理念，扩大学生的视野，使设计内容改为与科技活动相关的产品综合设计，保证设计的完整性、系统性和综合性。

此外，课程设计增加查找文献资料、设计方案陈述与讨论等环节，旨在锻炼学生资料文献综述能力，提高学生表达能力，加强团队协作交流，使学生熟悉产品设计流程和报告书写格式。以往笔者在指导学生科技活动过程中发现：学生开展科技活动的第一项任务往往是调研，即通过查找相关文献资料，分析现有产品的现状与技术特点，归纳出开展科技活动的技术线路、研究方法等等，这时学生往往不知所措，究其原因是目前教学模式往往忽略这一项内容。

为了保证课程设计的质量，笔者对课程设计过程进行了监控，在相应时间节点安排了必要的教学活动以及详细的设计任务，如表1所示。

（三）课程设计方法研究

近几年指导学生科技活动过程中发现，几乎每项科技活动都需要应用到计算机辅助设计技术。以往课程设计结果往往停留在几份图纸和书面报告，学生对自己设计的机构或机器是否可行不得而知，所以积极性不是很高。随着计算机应用技术的发展，运用计算机进行机构运动仿真已轻而易举，学生学习计算机软件的积极性普遍很高，且企业对应聘者也有这方面的要求。因此，可在机械原理课程设计中引入计算机辅助设计方法。如引导学生应用ADAMS软件对机构设计方案进行设计和运动学仿真，[3，4]使学生的创新积极性得到提高。

五、结论

将机械原理课程设计与学生科技活动相结合，既丰富课程设计的内容，增加课程设计的实用性和针对性，还可以激发学生参与课程设计的兴趣，吸引更多的学生积极投身于科技活动，切实提高学生的创新设计能力、工程实践能力和沟通交际能力、以及团队协作意识等。

经过教学研究与实践，机械原理课程设计教学效果得到改善，使学生能学以致用。近三年，学院学生积极参加各种课外科技活动，取得了优异成绩。

参考文献：

[1]黄小龙，刘相权.机械原理课程设计改革的研究与实践[J].中国科技信息，2011，（24）：182.

[2]孙志宏，单洪波，庄幼敏，等.提高学生创新能力改革机械原理课程设计[J].实验室研究与探索，2007，26（11）：98-99.

[3]黄小龙.虚拟样机技术在机械原理课程设计教学中的应用[J].中国电力教育，2013，（4）：102-103.

[4]刘相权，米洁.基于Adams的机械原理课程设计教学研究[J].中国科技信息，2012，（24）：188-189.