基于项目的机械设计课程学生工程实践能力培养

纪华伟 叶红仙

摘要：机械设计是机械工程类专业的核心课程。机械设计课程对学生工程实践能力的培养是学生具备解决复杂机械工程问题能力的重要一环。针对工程教育专业认证标准中学生解决复杂工程问题能力培养的需求，提出基于三级项目的机械设计课程学生工程实践能力培养方法，通过项目的实施，分别在机械零件设计能力、部件设计能力以及机器综合设计能力三个方面对学生进行培养，为提高学生解决复杂工程问题能力奠定基础。

关键词：专业认证；复杂工程问题；项目设计；工程实践能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）32-0087-02

近年来，工程教育得到了快速发展。为了保障和提高我国的工程教育质量，强化行业需求对工程教育的引导作用；同时，为了配合国家工程师制度改革，实施注册工程师制度，尽快实现工程专业和工程师的国际互认，教育部于2006年3月正式成立了工程教育专业认证专家委员会及其秘书处和本科专业认证试点工作组。至此，我国的工程教育专业认证工作正式启动。专业认证对于促进和保障高等工程教育质量具有重要意义。专业认证是优化与完善人才培养体系的一个重要契机。通过专业认证可以重新审视办学理念，更新教育观念，达到以认证促建设的目的。根据专业认证标准，要求培养学生具备解决复杂机械工程问题的能力，12项标准中有8项要求培养学生具备解决复杂机械工程问题的能力。培养学生解决复杂机械工程问题的能力，需要培养学生机械工程领域的工程实践能力。

机械设计是机械工程类专业的核心课程。机械设计包括原理设计、结构设计和精度设计，机械设计课程不仅是工程图学课程的具体应用，也是将机械原理课程从原理到具体结构的体现课程，更是互换性与技术测量课程中精度设计的集大成课程，机械设计涉及工程材料及热加工课程中材料的选择、热处理以及毛坯的成型方式，更涉及机械制造工程课程中结构工艺性问题，所以说，机械设计是机械类专业的一门重要的核心课程。机械设计课程对学生工程实践能力的培养是学生具备解决复杂机械工程问题能力的重要一环。基于此，通过三级项目设计的方式，从零件计算分析能力培养、部件专项设计训练以及机器设计综合训练三个方面，逐步培养学生的工程实践动手能力。

一、项目设计

设立三级课堂实践项目，课堂一级项目串联学生设计类课程，培养学生解决复杂工程问题的能力；二级项目主要培养学生机械部件设计能力；三级项目主要培养学生零件计算分析能力。三级项目课堂完成；一级、二级项目课下完成，课堂交流、讨论。

1.一级项目：针对工程实践需求，设计工程项目（课堂一级项目），学生分组解决每一项工程实践问题，提高学生解决复杂机械工程问题的能力。该项目根据企业自动化项目实践，将机械设计类课程串联起来（力学、图学、机械原理、机械设计、互换性等），培养学生具体工程问题的设计能力。一级项目学生分组课下完成，课上汇报讨论。

2.二级项目：针对后续的机械设计课程设计需求，设计实践项目（课堂二级项目），有效联系机械设计类课程，促进学生实践能力的提高。二级项目学生独立课下完成，课上主要针对存在的问题讲解交流。共设计了4类专项设计实践项目，包括螺纹连接设计、V带传动设计、齿轮传动设计、轴系设计等16项，每项25组不同的参数，基本做到1人1题或2人1题。此外设计3项综合设计项目，包括车床传动系统中大带轮轴的卸荷装置、医疗活动床的结构方案、三自由度工作台，学生选做。

3.三级项目：针对学生眼高手低的问题，加强学生课堂分析计算能力的训练，设立分析计算项目（课堂三级项目），鼓励学生课堂用手机现场查资料、分析计算，然后针对计算过程、结果存在的问题，直接展开讨论，现场一起发现问题、解决问题。三级项目学生课堂分组共同完成，课堂解决存在问题。

二、项目实施

1.三级项目。三级项目主要培养学生的分析计算能力，包括疲劳寿命计算、螺纹连接计算、轴承寿命计算等环节，该项目根据要求锻炼学生的分析计算能力，主要在课堂上通过学生分析计算、课堂讨论等完成。课堂三级项目培养学生的基本能力，通过该项目的实施，提高学生设计机械零件的能力。

2.二级项目。二级项目主要考虑到后续的机械设计课程设计需求，有效联系机械设计类课程，训练学生设计机械部件的能力。二級项目学生独立课下完成，课上主要针对存在的问题讲解交流。项目包括螺纹连接设计、带传动设计、齿轮传动设计、轴系设计等项目。该项目根据给定的题目要求，在设计要求的指导下，针对相应设计内容进行分析、计算、绘制零部件图等。该设计项目是在三级项目锻炼分析计算能力的基础上，在部件设计上的应用。

3.一级项目。根据项目设计，一级项目主要培养学生解决复杂工程问题的能力。该项目是在学生具备零件的分析设计能力、部件的分析设计能力的基础上设计的综合项目，学生分组课下完成。该项目根据企业实际需求，设计不同题目。

一级项目举例：

题目：车载纱线包卸车机构设计

要求简介：车载纱线包每包100公斤，目前主要靠人工从物流车上卸载下来，劳动强度大、危险性高；纱线包呈长方体，底面尺寸400mm×400mm、高1000mm，车上紧密排列；设计一机构，实现纱线包的自动卸车，要求安全有保证。

根据设计要求，学生综合运用本门课程以及相关课程知识和培养的零部件设计能力，从课题分解、功能设计、结构及精度设计、加工制造工艺设计等各方面进行训练。设计完成，学生可以在教师指导下就设计内容发表相关文章和申请相关专利。

三、结论

通过三级设计项目的实施，分别锻炼了零件分析设计能力、部件分析设计能力以及机器综合分析设计能力，为学生解决复杂机械工程问题能力的培养奠定基础。同时，学生一级项目的实施，还可以促进学生竞赛能力的培养，增添学生成果。

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