地方院校农机专业加强“机械设计”课程结构设计教学的思考——以湖南农业大学为例

刘大为，吴志立，杨文敏

（湖南农业大学工学院，湖南 长沙410128）

《机械设计》课程的内容主要是从工作能力、构造工艺性和维护等方面来研究通用零件，从而达到能正确设计和改进这些零件的目的。其中包括如何确定零件的最适当的外形和尺寸，如何选择材料、精度等级、表面质量及规定制造上的技术条件等。

近年来，“智能农机装备”作为国家发展战略，极大的促进了农机工业的发展，并随着“卓越工程师教育培养计划”的实施，“新工科建设”改革兴起，地方农业院校的农机专业也相继进入以实际工程为背景，以工程技术为主线，组织培养学生的改革探索阶段。但目前我国的农机生产还是以中小型企业为主，生产制造的水平相对比较落后，产品开发以结构创新设计为主，对农机专业人才的需求量大但吸引力不强。最近我们到一些工厂与工人和技术人员进行了座谈，调查了解实际工作中对机械设计课程内容的要求，以便改进教学提高质量。在座谈会中，与会者提出各方面的意见，如强度计算方法、新型结构和工艺等，但提出较多的是目前毕业生，结构设计能力较差，无法胜任工厂日常大量的结构设计工作，所以希望在此方面能有所加强。对此，我们总结了在培养学生结构设计能力方面存在的问题，并提出一些改进意见。

1 学生不重视结构设计

与现阶段制造业大力提倡的“信息化”、“智能化”相比，学生对结构设计不重视不足为奇。在机械产品设计和研发方面，他们既没有感性的认识，又没有实践经验教训。从专业课程体系来看，先修课多是理论性的，作为机械类型专业的学生，倒也并非不了解本课程的重要性，但传统的理论教育，把注意力过多的集中在公式推导、设计计算上的现象相当普遍，造成他们对结构设计的重要性缺乏了解，也不了解结构设计的灵活性、多样性，它比设计计算更难掌握，更不了解结构设计的好坏和机器性能、质量以及价格等的重要关系。为此，教师就必须做转变学生认识的工作，在各个教学环节中都有意识的安排结构设计的内容。

2 教师教学中易忽视结构设计

2.1 教材中对结构的介绍不够

不管本科阶段强调的是通识教育、专业教育，还是“通+专结合”的培养模式，基础课课时缩减已成事实，就《机械设计》课程而言，课时量的减少，在教材编写、课堂讲授上也只好把“结构”割爱。表现在下面几个方面：在各种教材中，对一些零件的结构都做了介绍，繁简不一，但大多数都是提供确定结构的计算式，而对形成结构所应考虑的问题，叙述甚少，造成学生只能生搬硬套，条件略有改变，便无所是从，更不能举一反三。

2.2 学生实践知识差，先修课薄弱

学生都是高中毕业直接入大学，接触实践机会少，见结构有畏难情绪。在学习方法上，仍习惯于数学、物理和力学的学习方法，重视理论，忽视结构。

掌握结构设计，离不开数学基础、制图和金工知识，目前《画法几何与机械制图》《理论力学》《材料力学》等基础课程的课时缩减，导致基础不扎实，技能较差，而我校金工课程不完整，金工实习实训的条件非常有限，所以先天不足，讲授结构较困难。

2.3 课堂上下缺少结构训练

为节省时间，目前教师讲课大量使用PPT，学生不记笔记，而且讲述的内容以教材为主，以致印象不深更无实践机会。再加上任课教师的选用强调高学历、高成果，多无实践经验，课堂讲授脱离生产实际。学生课后布置的作业，在每章指定的习题中，又很少涉及结构，虽然有大作业，学生也多是在网上寻找“参考答案”照猫画虎，不甚了然。

3 加强结构知识的措施

根据上述存在的问题，我们认为必须加强对结构设计的措施，但由于先天不足，必须与先修课程配合，机械设计不能解决所有结构问题，甚至有些知识并不是教师讲授的内容，不过，正因为先天不足，更有必要加强结构设计内容。为此，可以采取下面措施。

3.1 教材中增强结构内容

目前教材中都对结构进行了介绍，但不完善，我们认为应增添关于结构设计的章节，以讲述结构设计原则为主，并辅以具体零件的例子，最好有正误对比，例如将轴承部件一正一误画在一起让同学分析找错，放在教材的最后一张，供同学参考。

3.2 加强结构设计的锻炼

要提高结构设计能力，除见多识广外，还必须有足够的锻炼。在每章指定习题中，应包括结构设计，让同学用计算机绘图或在作业本上徒手绘出结构图，并叙述设计结构应考虑的问题。

3.3 引导学生对结构设计的重视，提高其对结构设计的兴趣

启发学生自觉的重视结构设计。在讲述设计总论中结构设计的重要意义时，举一些实际的例子是必要的。如果能举出日常生活中比较多见而学生习以为常并不深入了解的例子，效果会更好一些，学生听起来兴趣比较大，也倍感亲切。例如，以自行车为例，问学生自行车的辐条是受拉还是受压？如果受压，能否满足压杆稳定性的要求？怎样才能使辐条受拉？随着这些问题的逐步提出，气氛会非常活跃，也自然的引出了结构设计的重要性和意义。

3.4 在习题课中加强结构设计能力的培养

将结构设计的基本训练作为有关章节习题课的主要或部分内容是必要的。例如，螺纹连接一章，我们可以安排螺纹连接主要类型的结构特点以及各部分尺寸，联系查阅手册；轴一章安排了阶梯轴的结构设计；滚动轴承一章安排了轴承组合的结构设计改错等等。这些内容都要在教师启发和引导下采用讨论方式进行，学生自由发表意见，最后由教师总结。

3.5 通过大型作业进行训练

通过大作业，要求学生对有关零部件的结构形状、结构尺寸、工艺性以及标准和规范有一个了解，初步掌握机械零件设计的原则和一般规律。由于学时等条件均有限，我们对图面整洁与否、线型、字体等是否符合制图标准等问题不做过高要求，而将结构正确与否作为评定成绩的主要依据。

3.6 作为考试的必考内容

教师启发、创造条件以提高学生对结构设计的认识和兴趣固然必要，利用考试促使学生重视结构设计也是不可缺少的补充手段，多年来我们也是这么做的，每次试题都有结构设计题，我们明确的告诉学生，结构设计是必考的内容。

3.7 课程设计要求学生全面考虑结构工艺性

课程设计是结构设计全面训练的重要教学环节。除要求学会设计计算外，还必须弄清楚零件结构上的细节、尺寸，并清楚的反映在图纸上外，而且还要求学生全面考虑零件的结构工艺性，从拆、装工艺和制造工艺角度采用最佳结构。答辩题目也以结构问题为主。

4 结 语

虽然社会上对本科阶段发展通识教育为主的认识越来越普遍，但毕业生出去就业更多的还是依托所学专业，农机专业毕业生毕业后，从事纯理论性科学研究的极少数，大多数毕业生将到设计单位和生产单位。不断提高科学技术水平、搞好产品升级换代，走自力更生、挖潜、革新和技术改造的道路，这副重担无疑将落在他们肩上。这里面有大量的工作和问题是结构问题、工艺问题。只强调加强理论基础，必然导致削弱和降低毕业生的工程设计的能力，就本课程来说，决不能忽视结构设计，而且必须予以加强。