“机械设计基础”实践教学环节优化改革

王红阁 饶培军

摘要：针对目前应用型本科“机械设计基础”实践教学环节存在的问题进行分析，提出为适应现代社会对复合型、应用型、创新型人才的需求，必须对“机械设计基础”实验及设计实践教学环节进行优化改革，作者结合实际教学条件，进行了改革性教学尝试，实践证明，优化改革后的实践教学体系，可以显著提高学生的实践动手能力和创新设计能力。

Abstract： The paper analyzes the problems existing in the practical teaching of "the fundamentals of mechanical design" for application-oriented undergraduate， In order to meet the needs of modern society for compound， application-oriented and innovative talents， it is necessary to optimize and reform the experimental and design practice teaching links of "the fundamentals of mechanical design". Combining with the actual teaching conditions， the author has carried out a reform teaching attempt. The practice has proved that the optimized practice teaching system can significantly improve students' practical ability and innovative design Ability.

关键词：应用型;机械设计基础;实践教学;优化改革

Key words： aplication-oriented;the fundamentals of mechanical design;practical teaching;optimizing reform

中图分类号：G642.0                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2020）20-0235-02

0  引言

“机械设计基础”课程是工科院校中理论性和实践性都非常强的一门专业技术基础课，在教学过程中起着承前启后的作用。所以优化改革、完善实践教学体系，加强实践能力培养，是应用型本科院校面临的一大现实问题。“机械设计基础”实践教学环节包括课程实验、课程设计等。以往的“机械设计基础”课程理论内容与实践环节之间的内在逻辑关系不够突出，没有形成一个完整的以应用型人才为培养目标的教学体系，不能充分发挥学生的主观能动性、创造性。为适应现代社会对应用型、创新型人才的需求，当前的任务是：必须对“机械设计基础”实践教学环节进行优化改革。

1  实验教学环节存在的问题及其优化改革措施

1.1 实验教学环节存在的问题

实验教学是对课程知识点的巩固、总结和应用，是学生们对理论与实践相结合的一个能力锻炼，是启发学生创新思维的重要手段，当前大多数传统实验教学方式，已不能适应当今应用型高水平本科教育需求。以往的实验环节，只是理论教学的辅助手段，实验教学内容相对固定、功能单一。80%以上都是“验证性、演示性”实验，几乎没有“设计性、创新性”实驗。不仅制约了学生的动手能力和创新思维。理论与实践不能有机结合，更是体现不出应用型本科的培养目标，要想使实验教学取得大的进步，就必须对实验内容、实验模式加以优化和创新。

1.2 实验教学内容优化改革

在实验教学过程中，我们淘汰了一些陈旧的实验内容和实验设备，保留机构运动简图测绘、轴系结构测绘和减速器结构装拆这些传统的验证性实验，传统的实验对于学生打好理论基础，对于综合素质的形成也是至关重要的。为培养学生工程实践能力和创新精神，我们对实验内容作了优化改革，减少常规性验证性内容，增加综合性、设计性实验项目，根据专业需要并把实验项目分为必选和自选。淘汰老式的实验设备，改用计算机仿真，数据软件处理等，不仅缩短实验时间，提高效率，同时提高实验精确度。

增设的综合性设计性实验有：机构运动方案创新组合实验、平面机构创意组合测试分析实验、机械速度波动调节实验、齿轮传动效率测试实验、机构创意组合设计搭接实验等。比如：在机构创意组合实验中，根据实验目标要求，学生自行设计传动系统方案，根据实验零件库中的储备的零件，自行挑选出需要的零部件，再逐个进行组装。在这样的实验教学进行中，充分发挥学生在实验过程中的主体地位，培养学生工程实践能力、自主设计能力和创新能力。

1.3 实验教学模式优化

随着科学技术的进步，虚拟仿真实验教学模式在实教学中得到应用，主要是利用计算机软件技术，模拟实验内容及实验过程。学生还可以通过传统实验与虚拟仿真实验模式相结合，实现传统实验模式的创新。通过用不同的运动副把零件的和构件组合连接起来，搭建各种新型机构，或通过各种传动组件组合成不同的传动系统，然后经性能测试、传动系统比较，最终选择出最佳的机构和机械传动方案，从而加强对学生的创新和实践设计能力的培养。比如：COJP-D机构运动创新设计仿真试验台（图1搭建架），该实验台搭载了一套计算机仿真系统，在这套软件里，能够方便的学习机构的搭建方法，而且对设计好的机构进行模拟搭建和仿真运动（图2为搭建的槽轮机构，图3槽轮零件页面，图4装配训练页面）。在虚拟仿真实验中，学生还可通过交互控制演示实验的整个过程，对整个相关实验的理论或操作方法透彻理解与创新思维。

相较于传统实验教学，虚拟仿真实验成本低，直观性强，优势更为突出。实践证明，虚拟仿真实验教学提高了学生的学习兴趣、动手能力，教学效果有了明显提高。

2  课程设计存在的问题及其优化改革

2.1 课程设计存在的问题

“机械设计基础”课程设计传统的题目是减速器，由于减速器只是一个部件，有些专业在“机械制图”课的课程设计中也常常选择绘制减速器，这就使得课程设计题目有点重复。一般情况，指导教师指定设计题目，这样使得设计内容单一、枯燥。另外，传统的教学模式一般都是，先理论课的讲授，到课程结束后前两周，才按部就班的进行课程设计，我们在调研中发现，学生普遍认为在两周的设计实践过程中，掌握的知识比一个学期的理论学习还要深刻，这也充分说明前面讲授的内容没有及时得到实践应用的锻炼，教学与课程设计不能很好的及时融为一体，到最后两周的课程设计时，由于内容复杂，时间也非常紧张。使得学生没有足够的时间进行创新设计。

2.2 课程设计选题模式优化

“机械设计基础”课程设计是综合所学理论知识和技能，独立完成机械传动装置或简单机械设计任务的一种实践教学。首先，在选题上要考虑应用型本科的培养目标，有针对性，有侧重面。其次，课程设计必须拓宽设计项目的选题。同时还要基本涵盖该课程的主要理论知识，使学生得到较为全面的实践训练。题目的选择不仅具有灵活性，而且近于生产实际。应充分发挥以学生为主体的课程设计教学模式，从以前的教师指定设计项目，过渡到现在由学生根据自己的学习能力、专业特长、个人兴趣，自己拟定设计方案，教师在设计任务书中主要是给定功能要求，让学生从功能分析出发，自己拟定结构系统方案，然后进行比较优化，确定参数，而后进行相应的计算、校核，完成项目设计内容。而后老师负责尽可能的为学生提供科技制作实践场所，让学生实现从产品设计到加工装配的全过程。

课程设计一般时间紧，学生人数又比较多，教师为了了解每个学生掌握知识面的情况和实践设计动手能力的强弱，以便合理快速的给出设计成绩，我们自己设计了一款具有选题、正误判断和记分的答辩模块系统，指导老师可在模块中点选题目，学生根据设计课题要求选择答题，学生上交完课程设计任务，教师就可以快速给出答题分数。

2.3 课程设计教学模式优化

我们打破传统的先理论后设计的教学模式，将课程设计内容贯穿于整个理论教学过程中，设计跟随理论教学同步进行。使传统理论教学与课程设计教学“合二为一”，教师可用“案例教学”、“演示讲授”、“项目引导”启发学生思维，根据内容需要划分授课单元，讲授完一个知识单元，给学生设定1-2个涵盖理论知识的设计项目，根据项目要求布置相应知识模块的设计任务，学生可以通过分组讨论、资料查阅、实验室观察、软件动画演示等，选出多个与设计项目相关的模块内容，可以贯穿于全部理论课程，最后根据目标总体运动功能要求，将设计项目模块进行汇总装配，最后得出多个与目标相关的设计方案。再对各设计方案进行分析比较，优化出最终的确定方案。

实践证明课程设计的选题和教学模式优化改革可以充分调动学生的积极性、主动性，从而培养学生的工程实践能力，开拓创造性的思维模式。最终完成以应用型人才培养为目标的实践教学环节优化改革。

3  结语

“机械设计基础”实践教学的优化改革是一个系统工程，随着该课程实践教学优化改革的深入，对推动应用型本科教学改革，提高教学质量，具有深远意义。我们及时转变教育教学理念，紧密围绕应用型本科人才培养目标，对“机械设计基础”实践教学环节进行尝试性的优化改革，在师生的共同参与和努力下，实践教学不断改进和优化，取得了良好的教学效果。

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