“机械设计”课程设计教学改革研究与实践

李轩

[摘 要] 课程设计是机械设计课程教学的重要组成部分。提高课程设计的教学质量，对培养学生分析和解决工程设计问题的能力起着十分重要的作用。在实际当中“机械设计”课程设计存在诸多不足之处，从而导致教学效果不佳，无法达到预期的人才培养目标。随着教育改革的深入和持续发展，对机械设计课程进行教学改革与重新设计成为了必然的结果。就如何提高机械设计课程设计的教学质量，从设计课题、实物操作、实施模式和绩效评价等方面指出了教学改革的建议和举措。

[关键词] 机械设计;课程设计;教学改革;研究与实践

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）10-0063-04 [收稿日期] 2021-06-26

引言

机械设计课程设计是机械专业和近机械类学生的必修课，在教学整个过程中起着非常重要的作用。通过计算机实现配件绘图是一项基础服务，为机械设计引入新形式和多样化的理论。通过构图软件设计进行机械设计，能够对视觉和对各式各样的学生都会有针对性的教学方法。

一、课程发展的主要历史转变

1.对于课程的内容来说，其实人们在很大程度上是围绕机械设计项目设计的对象来进行探讨的，甚至出现了争吵几十年来从未停止过的现象，但是依然一直没有明确的定论。具体而言，在机械设计的课程中选择设计目标至关重要，其中减速器恰好是机械设计课程设计中最广泛的设计目标，而且相比于其他的设计目标来说，在现阶段减速器被广泛地应用到机械领域当中，所以在很大程度上值得我们进行探索学习。但是，对于这个设计目标来说，其实也存在一定的缺陷，比如，在内容选择上如果以减速器为设计对象，那么就会导致内容过于简单，难度较低，不利于学生进行深层次的学习及更好的成长。基于此，各高校的机械教研组要针对实际存在的问题，及时采取相应的措施进行改善和调整，尤其是改变以往“统一”的设计局面，促使设计可以朝着多元化的方向发展。比如，教师在实际的教学过程中可以通过网络化、多元化的思维实践方法，为学生设置相应的“自助超市”，进而能够使学生根据自己的兴趣爱好做出选择。

2.对于工具和方法而言，其实从传统意义的角度去考虑，手工计算以及手工制图是机械设计课程设计的原始技术，虽然随着计算机技术的发展，在一定程度上暴露其本来的局限性，但是对传统的工具和方法来说，它们依然在高校的机械设计过程中发挥着重要的作用，因此不应该被忽略。因为，近些年随着计算机的普及和应用，学生完全可以将自身丰富的想象力付诸实践，通过网络新形式、通过多元化的模式等将内容更加生活化和新潮化，利用二维、三维技术进行整体设计，而且设计软件进行配件计算已经成为前卫流行的方法。综上所述，虽然这种将机械设计融入计算机技术中的设计方式，在很大程度上有利于学生提高设计效率以及丰富自身的想象力，但是如果从长远的角度去考虑，该方式依然存着一定的弊端。比如，随着这一技术在高校的全面推广，无论是教师还是学生开始逐渐倾向于计算机设计，而忽视了传统工具和方法的重要性，导致不断的遭受人们的怀疑，甚至有人指出机械课程设计应该全部采取手工技术，只有在这样才能最大限度地促使学生认识和了解到机械设计的本质。与此同时，还要引导学生认识如何极致达到原有技术与现代技术的融合，而不是只偏向于其中的一个方面，这才是人们应该注重的内容。

二、课程的特殊教学流程

从机械设计课程设计的具体流程来看，课程主要涵盖特殊简单机械的设计过程，具体如下：（1）輸电方案分析与制定;（2）电机的选择、传动装置的运动及动态参数的计算;（3）传动部件的设计（齿轮或蜗杆传动、皮带传动等）;（4）轴的设计;（5）轴承及其装配的选择和检查;（6）关键连接和联轴节的选择和检查;（7）箱体、润滑及附件设计：装配草图绘制;（8）装配图和零件图的设计和绘制;（9）编写设计规范。在以上过程中，相关学科的流程按照设计方向进行整合和衔接。

作为一种与机械规划或机械设计基本课程直接有关的实践设计型流程，教师应遵循设计作为课程实施的主线，带领学生认识和熟悉机械设计的步骤、配件的结构、加工手艺以及装配等方面，只有这样才能一方面促使学生可以深层次的理解设计在机械设计课程中的重要性，另一方面也能促使学生提高自身的机械设计能力。基于此，教师在实际的教学过程中，应该结合学生们自身的水平和兴趣去针对性的开设机械设计实践教学课程，培养学生们在设计方面的兴趣以及可以自主进行设计的能力，进而确定学生的主体地位，相反教师在整个过程中只针对课程进行专业性的指导，以至于这样将会为学生创造更多的发展空间，进而对他们的未来会产生积极的影响。但是，对于这种教学方式来说，其实依然没有得到全面的推广，而是仅仅被应用在某些高校之中。比如，在很多的机械培训院校当中，由于各种因素的影响导致他们在思维培训方面存在很大的缺陷。尤其是对于这些学校来说，本身师资力量就相对薄弱，而且思想认识能力和水平也达不到相应的高度，这在很大程度上根本无法兼顾起学校教育主导支柱的重担，进而直接影响着教学实践的效果。如果从长远的角度去考虑，对学生的发展以及成长是非常不利的，因此需要这些学校及时做出调整，从本质上解决存在的问题。综上所述，无论是高校的教师，还是一些培训学校的教师，都必须具备正确的教学理念，只有这样才能更好地引导学生对机械设计的各个流程进行严格的把控，否则很容易使一系列的教学项目变得低效或无效，进而影响学生学习的进程[1]。

三、课程的教学转变研讨与实践

随着我国社会经济的快速发展，我国的教育开始发生质的改变，逐渐从传统的教育过渡到优质的教育，并且逐步地走向大众化，趋势明显。基于此，机械方面的教育也在这个过程中得到了充足的发展，而且逐渐在高校的教育中占据着主要的地位，担负起了向国家输送有用人才的重要任务，由此可见，在未来对于机械方面的教育来说，无论对高校还是对社会将会在其中扮演着越来越重要的位置。因此，在这样的背景下，改进机械课程的教学实践教学系统的举措受到了各行各业的广泛重视，具体实施举措如下。

（一）传统形式专题与工程机械形式专题相结合，课程设计与创新竞赛

1.在我国的各高校当中，对于大多数机械系的学生来说，减速器仍然是他们设计课程中首选的设计对象。而且，减速器作为一种设计目标有着许多年的演变过程，当然这其中一定有很多因素存在，比如参考文献多、过程易于控制以及基本满足结构综合设计的要求等，这些都是其主要的因素，同时也是其主要的特点。因此，对于各高校广大的学生来说，如果能够准确无误地完成这一目标，在一定程度上就可以达到基层的设计训练要求，进而为之后的设计学习奠定坚实的基础。

2.教师在实际的教学过程中应该针对学生的学习状况，为他们精心准备一些工程机械或是其他典型机械，当然要求应该简单，需要在学生理解认知的范围之内，而且选题也不要求太过于深，但是要求必须要保证实用，否则只能停留在理论阶段，对之后的实践不会产生任何积极的影响。除此之外，在满足上述要求之后还要明确学习的目标，让学生有清晰的研究方向，不过需要注意的是教师在这个过程中不需要为学生准备过多的相关资料，而是应该注重培养学生独自查阅手工资料的能力，为他们将来的发展奠定基础。比如，对于一些学生来说，我们可以以典型的液压元件为设计对象，如外啮合齿轮泵的设计。这种设计类似于减速机的设计，但是应用的领域大不相同，存在着较大的差异[2]。

3.对于很多的机械培训院校来说，由于各种因素的影响，使得他们过分地强调了文化知识教学的重要性，甚至在实际的教学中完全以理论课程为主，这其实在很大程度上已经严重忽视了实践指导的作用，对学生的成长以及发展将会是非常不利的。虽然文化知识是学生学习的基础，但是如果不能及时将所学知识付诸实践，那么长时间下去就会导致知识间断性的缺失。由此可见，必须要重视学生的综合素质和实践能力的提高，做到理论与实践并重，只有这样才能为学生创造更多的发展空间。而且，随着实践内容逐步由易到难过渡，机械课程理论知识点也开始变得越来越复杂，这无疑增加了学生学习的压力，需要学生在这个过程中付出更多的努力。对于机械专业的学生来说，如果想要取得更好的成绩，提升自我的水平，第一，必须要系统、准确地学习和掌握机械图纸的理论知识，理解并剖析其中的重难点，进而将其掌握;第二，在理论知识达到要求之后，开始逐步地进行相应的实践，一方面可以巩固所学的知识，另一方面也可以提高机械与实物的实践能力，进而可以最大限度地促进学生发展。基于此，学校必须要加强人才培养，然后根据学校的实际情况制定科学有效的人才培养计划，加强机械专业的综合素质培训，积极为机械学生提供和搭建学习培训机会的平台。而且在必要的时候，学校还应该选择合适的鼓励方式，鼓励学生不断地进行学习和突破，为自己创造更多的发展空间。而对于学生本身来说，可以在学习的过程中通过自身的努力得到学校的鼓励，进而达到个人的需求，最终实现共同的目标[3]。

（二）手工制图与计算机绘图相融合，二维平面图与三维立体图相结合

手工制图与计算机绘图相融合。从以上机械设计课程设计的成长过程可以明显地看出，在手工制图与计算机绘图之间仍然存在着一定的争议，所以在这个过程中我们不能盲目选择，而是应该理性地看待两种制图方式的优缺点。一方面，越来越多的科研产品开始引领时代潮流，并且影响着人们生活、工作以及学习的方方面面。比如，通过构建虚拟仿真平台和电脑制图软件设计，如AutoCAD、CAXA、Solidworks、UG等制图软件为教师和学生承担机械学科领域的纵向和横向课题提供了有力的保障，不仅可以大幅度的提高制图的效率，还可以将学生丰富的想象力付诸实践。因此，对于机械专业的学生来说，必须要掌握电脑制图技术，这是能够顺利进行机械设计课程的关键所在，否则将会对学生的学生产生严重的影响。另一方面，对于手工制图来说，其依然有自身的优势所在，而且对于培养学生的基本技能和工程素质非常重要，所以机械专业的学生应该具备手工制图的能力。除此之外，手工制图对工程图的全面巩固和温习也有很大的作用，不仅可以加强学生对制图规则和机械实物的印象，还可以防止相互重复的情况发生[4]。

（三）实验与三维实体造型相结合

1.将平面图和立体图的实物教学设计的立意，通过新课堂运用实物直接呈现出来给每个学生，使他们建立起了探究的意识，不再完全依靠教师，选择自己感兴趣的机械项目。作为机械设计专业，学生务必了解它。但仅仅训练学生的實物观念是远远不够的。机械课程教学课堂上，每个学生的学习起跑线和标准水平都不一样，所以他们对实物的疑惑也不一样。通过实物实践新资源进行教学，可以利用不同角度的不同知识，真正实现分层教学，根据自己的实际情况协助学生进行学习。将二维和三维应用到教学中，通过学生的想象，构思出配件的大概轮廓，然后利用电脑进行制图。因此，机械类院校应注重机械教学产品的研发，充分展现教育的特色。让学生能够通过软件直接观察整个配件的各个结构和零件之间的相连关系，方便学生从实物的概念构思机械产品。

2.机械课程考核与成绩质量和答辩相融合。对于问答辩论来说，通过机械制图的主题以轮流提问的形式摆在学生面前，然后学生通过自己所学的知识组织语言进行回答。在这个过程中问答的形式并不确定，教师可以根据实际的情况做出选择，可以是口头问答的形式，也可以是书面问答的形式。当然学生还可以采取轮流回答的方式进行，而且在实际过程中比较推荐该方式。因为这种方式在很大程度上可以促使学生将之前所学的机械课程的相关理论知识进行巩固，还可以全方位的观察以及掌握学生的学习状况，发现不同学生之间所存在的疑问，以便在后续的教学中有针对性地进行教学[5]。

由于机械课程教师在教学方法和教学能力上的差异，通过电脑模型制图等新模式引入的新课程所达到的震撼力是不同的。网络资源丰富，形式多元化，对各式各样的学生都会有针对性的教学方法，面对的不再是无止境的数字和课本教学。学校在培养学生机械方面实践能力的同时，更要丰富同学课余生活和精神生活，是完善和提高自己的重要渠道。在严格把控流程的同时，对成绩考核系统进行了转变，考核体系改成：设计流程中的功能和平时表现占15%，设计手册占15%，配件图和组装图占50%，辩论能力占20%。制图完整性分为素描和CAD绘图，素描绘图部分占60%，CAD绘图占40%。通过实物运用或者答辩等新形式可以节省机械课程教学时间，快速吸引学生的眼球，使机械教学内容多样化。从视觉和生动的内容中轻松带领学生进入状态，学生通过新形式进行绘图学习，主动并认真思考问题，从而达到教育的目的。深入融合多种机械制图教学方法。

3.加強各个课程的合作，实现相关内容的合理交集，使机械课程的设计与前提课程息息相关。教师必须深入挖掘机械课程的设计内容，结合自己的教学实践经验，区分哪些知识点是大多数学生难以掌握的，哪些知识点可以透彻理解。（1）在机械设计课程的设计中，将主要的减速器配件作为设计主导，对整体设计给予了一定的重视，节省了机械课程设计的计算运行周期（节省1/3～1/4）。（2）完善制图课程的理论知识。在绘图过程中，零件检测实验主要由一级减速器等与课程设计密切相关的实物进行，使学生在课程设计过程中对设计对象不陌生。

结语

近些年来，随着我国经济发展持续腾飞，我国的科技力量也逐渐变得越来越强大，而且不断地被应用到生活中的各个方面，进而从本质上改善了我们的生活状态。基于此，本文主要分析了“机械设计”课程背景下教学技术应用，深入研究了机械教学改革技术和创新能力的培养，提出了“机械设计”课程教学变革的构建对策，对设计课题的筛选、学生实物观念的设立以及学生分数评价与课程的衔接进行了摸索和研讨，取得了良好的教学效果。

参考文献

[1]范雪兵.“机械设计课程设计”多理念融合教学改革实践探讨[J].中国电力教育，2012，5（26）：69-70.

[2]闫军，周志霞.机械设计课程设计的改革研究与实践探索[J].内蒙古教育（职教版），2012，22（8）：55.

[3]倪树楠，苏猛.机械设计课程设计教学改革实践探讨[J].现代商贸工业，2011，8（18）：193-194.

[4]陈志强.新工科背景与能力培养下机械设计课程设计教学的改革研究[J].轻纺工业与技术，2020，22（4）：151-152.

[5]王利霞，冯占荣，刘文光.机械设计课程设计教学模式探讨[J].教育现代化，2019，6（33）：91-92.

Research and Practice on Teaching Reform of “Mechanical Design” Course

LI Xuan

（School of Mechanical and Electrical Engineering， Soochow University， Suzhou，

Jiangsu 215137， China）

Abstract： Curriculum design is an important part of Mechanical Design teaching. Improving the teaching quality of curriculum design plays a very important role in cultivating students ability to analyze and solve engineering design problems. In practice， there are many deficiencies in the course of Mechanical Design， which leads to poor teaching effect， which is unable to achieve the goal of the expected talent training. With the deepening and sustainable development of educational reform， the teaching reform and redesign of Mechanical Design has become inevitable. On how to improve the teaching quality of Mechanical Design， this paper puts forward the suggestions and measures of teaching reform from the aspects of design topic， physical operation， implementation mode and performance evaluation.

Key words： Mechanical Design; course design; teaching reform; research and practice