1、应用型本科机械设计课程教学改革研究与实践 马齐江 潘广香 邓景泉 王波 滁州学院机械与汽车工程学院 摘 要： 为了适应卓越工程师培养计划和双创教育的要求, 结合应用型本科院校的教学特点, 针对滁州学院机械类专业的机械设计在课程教学、教学模式与方法、考核评价等方面存在的不足进行改革与创新, 以达到培养学生的实践动手能力、创新意识和综合素质的目的, 以期为该课程教学的构建、实施及考核评价体系的建设等提供一定的参考.关键词： 应用型本科; 卓越工程师; 双创教育; 机械设计; 课程改革; 收稿日期：2017-09-13基金：安徽省高校专业综合改革试点项目 (2016zy090) Received：
2、2017-09-13机械设计程是机械类专业的必修的专业基础课, 旨在培养学生掌握机械设计的基本知识、基本理论和基本方法, 可为学生在学习后续课程和掌握专业知识以及新的科学技术时提供必要的理论基础1-3.滁州学院作为安徽省地方应用型高水平大学建设高校, 其机械类专业办学以社会生产及市场需求为导向, 培养具有较宽领域的基础知识、熟练的业务基础、创新设计与实践能力的机械类人才, 以满足社会生产对应用型、创新型专业技术人才的需求4.近年来, 滁州学院机械类专业成功申报了安徽省“卓越工程师培养计划”, 其要求培养的学生要有设计能力、制造能力和工程运行能力, 而该校机械专业成立时间不长, 学生基础较薄弱,
3、 其各方面的能力亟待提高.目前国家又提出在“大众创新, 万众创业”国家战略, 要求高校培养的学生具有创新创业能力5.在此背景下, 如何将基于卓越工程师的设计能力、实践能力以及“大众创新, 万众创业”的双创能力融入到机械设计课程教学中, 将实践关节、创新创业环节和课程理论教学完美的融合, 将是本次机械设计课程改革的初衷和基本出发点.因此, 在该课程的教学过程中, 如何对现有课程教学、教学模式与方法、考核评价等方面存在的难题进行改革与创新, 保质保量的完成教学任务, 对提高人才培养质量将具有一定的现实意义.1 课程概况及面临的问题机械设计课程主要讲授机械零件的设计准则、联接、传动、轴、轴承和联轴器
4、等方面的知识, 该课程的特点是知识点多、内容抽象、应用性强, 在学习中很难理解, 很难调动学生的学习兴趣.机械设计是一门实践性很强的课程, 而现有的机械设计课程教学、教学模式与方法、考核评价等方面仍受到传统教材模式的影响6, 偏重于理论分析, 缺乏创新能力和实践能力的培养, 目前该课程在教学过程中面临以下问题.1.1 课程教学方面1) 理论教学方面目前该课程的教学内容存在偏重理论分析、与实际环节脱轨等缺点, 缺乏工程背景下的实践教学, 忽视了机械设计知识在实际工程中的应用.其次, 机械设计是专业基础课, 往往开设较早, 而低年级学生专业知识不丰富、实践知识缺乏, 脑海中还没有还没有形成“工程”
5、、“设计”、“创新”等概念, 故而学习效果不佳.再其次, 几年来, 随着教学改革的需深入, 机械制图课程学时大幅减少, 导致学生视图能力不强, 而现有的机械设计教材中的插图大都以平面图形为主, 有的甚至使局部示意图, 这就需要教师花大量时间讲解图纸, 占用了机械设计中核心知识点讲解时间.再者, 机械设计课程实践性很强, 理论教学部分仅仅依靠讲解以及 PPT 演示很难让学生理解, 这也成为理论教学过程中的一大障碍.2) 实验、实践教学方面目前该课程实验都是验证性实验, 让学生自己发挥的机会很少, 无法吸引学生, 更无法激发他们思考问题和分析问题, 最后使得实验教学变得枯燥无味.其次, 实验方法固
6、定化, 基本上都是实验教师安排好实验相关仪器设备, 学生按照已有的实验步骤按部就班的完成实验操作, 根本不需要自己独立思考, 这就不可避免的导致学生独立实践动手能力和独立思考能力不能提高, 也谈不上探索精神和创造力的培养.再者, 实验器材不全, 且用于机械创新设计的器材奇缺, 学生很难进行机械创新设计训练.此外, 实验教学基地还没有建好, 和企业的联系也比较少.上述因素导致学生对机械设计没有感性的认知, 影响学习兴趣, 也激发不了学习动力.1.2 教学模式与方法方面1) 教学模式单一现有的机械设计课程教学模式仍主要以“填鸭式”“灌输式”教学模式为主, 教师基本以自我为中心、以书本内容为核心,
7、以满堂讲授灌输的思维授课, , 整个课堂缺乏师生互动, 不能充分调动学生的学习主动性, 导致学生学习很被动.长此以往, 学生的学习积极性和主动性大大减少, 容易产生厌学、惰学的倾向, 导致学习效果欠佳.2) 教学方法单一, 且重理论轻实践本课程的教学主要采用讲解法, 即传统的黑板加粉笔, 缺少相应的教学教具、教学软件等.在教学过程中涉及到的很多问题, 如齿轮设计、带传动、链传动等过程全靠教师配合图片演示进行讲解, 导致学生对知识的理解停留在理论层面上, 缺乏直观的实物感受, 造成学生理论联系实际能力不强.此外, 传统教学模式是先学习理论知识, 再进行实践教学.以专业理论知识为本位, 强调知识的
8、灌输, 忽视实践能力的培养, 导致学生实际工程设计能力得不到提高.1.3 考核评价方面平时成绩评价单一.现行的平时成绩评定主要参考学生的出勤情况, 强调教师上课点名.只要学生出勤率高, 不管其上课听课表现如何, 都能得到较高的平时成绩.实验成绩评定方法更加不足.没有建立规范的实践教学考核办法, 对实践操作的考核流于形式, 甚至仅以学生的实验报告为参考评定成绩.这必然导致学生和教师对实践教学重视不足, 做实验时积极性不高.期末考核主要以试卷为准, 但是试卷大都考察基本知识和理论, 缺乏机械设计能力的考察, 有的学生设计能力不强, 但靠死记硬背也能考高分, 这显然不能达到这门课的教学目的.2 课程
9、改革与创新针对机械设计的以上特点, 为培养具有一定的实践动手能力、创新意识和综合素质, 适应和符合地方需求的应用型高级机械人才, 需要对该课程进行革新.教学组在对同类院校机械设计课程详细调研的基础上, 结合本课程的特点以及学校实际教学条件, 对该课程的教学内容、教学模式与方法、考核方式等进行改革, 并将其运用到实际教学工作中.2.1 教学内容1) 精心组织教学内容, 突出应用课程内容紧扣人才培养目标, 符合大纲要求.本课程拟从设计总论, 联接, 传动和轴、轴承、联接器等方面组织教学内容, 涵盖课程大纲内容, 且易于理解, 突出实际应用.其次, 现有的经典教材上面的插入基本以二维图为准, 鲜有三
10、维图, 导致学生看图费劲, 易于疲劳.针对此, 课程组拟采用SolidWorks、UG、Pro E 等三维软件对书中的二维图进行三维建模, 方面学生理解;利用 Flash、3dmax、SolidWorks 等动画制作软件将一些难理解的机械运动过程、受力过程等制作动画.其次, 课程组将经典组织 PPT 和教案, 做到图文并茂, 有文字、图片、动画, 方便学生理解, 提高课堂效果.更重要的是, 在实际讲授课程时, 适当淡化理论公式的推导过程, 加强对工程应用的讲授, 如齿轮传动、带传动、轴的结构设计等.而针对离合器、联轴器、弹簧等低难度的知识, 学生可以先用相关实验室进行认知, 然后再开展理论教学
11、.在实践教学内容上除安排带传动、减速器拆装等经典实验外, 还应适当开始机械创新创意设计实验, 增强学生的创新能力和实践动手能力.2) 强化知识联系, 建立知识脉络机械设计课程需要学生掌握机械制图、机械原理、理论力学、材料力学等专业基础知识;同时, 其也是汽车设计、机械优化设计、模具设计等专业课的基础.因而, 在课程内容上, 要强调知识的联系, 帮助学生形成知识脉络, 这比单纯的讲授机械设计知识更重要.帮助学生形成形成完整的机械设计知识体系, 课程内容必须要将机械设计前后课程内容有效贯穿.例如, 讲解轴的受力时, 先帮助学生复习理论力学中梁的受力分析, 重温分析过程, 重点讲授轴的受力分析, 最
12、后再联系汽车设计中传动轴受力分析过程.这样做的益处是, 可以帮助学生理顺知识的前后联系, 形成知识点的有效链接, 学生很快就能掌握机械设计的知识.课程内容着重了知识网络化以后, 就能使得学生思维性更强, 知识掌握度更高, 学生不仅能够知其然, 而且能够知其所以然, 达到事半功倍的学习效果.3) 结合工程实例展开教学机械设计研究的问题工程实践, 然而机械设计在基本概念基本理论的表述上采用抽象思维和理想化的方法.学生在学习中感到部分内容理解困难, 运用更觉无从下手, 有些描述设计过程的概念能够接受, 但如何抓住主要因素, 撇掉次要因素, 将实际机械设计问题反映到课堂上来感觉很困难.学生感到困难的地
13、方恰是他们理论与实际相结合, 实际向理论上升的抽象思维、逻辑思维能力薄弱的地方, 也是教师培养学生分析能力的极好机会.例如讲解机械设计时, 课程组将结合近几年给安徽猎豹设计的 CT6、6482 车身零部件工位器具、安徽鲲鹏模具厂设计的冰箱门模具等实际工程项目, 从机械设计的纲领、目标、设计方案的确定、结构设计分析、图纸的绘制等过程讲解机械设计过程、步骤, 使得学生对机械设计过程有个感性的认知, 提高学生学习的兴趣.4) 结合学科竞赛展开教学围绕培养学生的实践动手能力、创新意识和综合素质的要求, 将学生的课外科技创新活动与该课程的实践教学, 积极鼓励、引导学生投入到与机械设计相关的比赛中来, 如
14、节能减排大赛、机械创新设计大赛、3D 大赛等.学生参与大赛过程中, 需要自己进行方案的构思、方案改进、方案实施等, 这就要求学生必须将机械设计理论知识与实践动手能力相结合, 从而达到提升学生的机械设计能力、创新能力和实践能力的目的.2.2 教学模式与方法改革1) 以问题为导向, 以任务为驱动, 提高课堂教学效果教学过程实际上是教与学的过程, 要求教师与学生要相互沟通交流.在课堂教学中应强调教师和学生共同作用, 教师主动引动, 学生积极参与, 达到活跃课堂的气氛, 提升课堂课程效果的目的.具体而言, 教师应发挥主导作用, 在讲授不同章节的知识点时, 应根据知识点的性质, 积极以问题为导向, 以任
15、务为驱动, 调动学生的学习积极性, 提高课堂的学习效果.2) 加强案例教学, 提高学生综合能力本课程的教学核心目标是培养学生分析与解决问题的能力, 让学生真正掌握机械设计的工程能力.因此, 在实际教学中, 教师可以根据教学内容, 给出一些具体的机械设计案例, 将机械设计理论和实际很好的结合起来, 让学生真正掌握机械设计的精髓.例如在讲解齿轮设计时, 结合教师给淮北煤机厂设计的液压支架吊装车中行走机构的齿轮设计过程进行讲解, 使学生能够将书本上学到的齿轮设计知识与工程实际联系起来, 充分调动学生的学习积极性与主动性, 培养学生分析与解决实际问题的能力.3) 采用双师同堂教学建立实践教育基地, 和
16、企业合作, 让企业有设计经验的工程师到校讲课, 把企业应用的知识直接搬进课堂, 他们带来的一些方法往往是最实用的一些设计方法, 方便学生接受企业培训.另外, 也可借助校企合作的方式将课堂教学延伸到课外, 通过深入企业渠道, 与学生交流, 回答学生的提问, 指导学生的课后实践.这样使得传统课堂教学具有单向、双向和多向交流等多重特色, 形成立体交流网络, 激发了学生的学习兴趣, 提高了教学效果.2.3 考核评价方式改革单纯的考试方法会使学生陷入应试的误区, 学生往往为了考试而学习, 不注重应用.为此, 课题组成员大胆采用单元考核、期中、期末考核、实践环节考核等多种考核方法, 重点考核学生的基础知识
17、掌握能力、分析问题和解决问题的能力, 避免学生死记硬背, 提高学生的素质.此外, 强化过程性学习评价与考核力度, 建立多重考核方式 (课程设计、学科竞赛、课程大作业、调研报告、小组讨论学习等) , “以考促学”.3 结束语在“卓越工程师培养计划”、“大众创新, 万众创业”背景下, 地方应用型本科高校更强调培养学生的实践能力、创新能力.通过对机械设计在课程教学、教学模式与方法、考核评价等方面存在的不足进行改革与创新, 教学内容更加精炼、教学方法更加多样化、考核方式更加灵活.通过教学实践证明, 改革后学生了解和掌握有关机械零件的基本理论知识、结构设计和机械动力学方面的知识, 同时学生的实际设计能力
18、也得到了提升, 为将来从事实际设计工作奠定了坚实的基础.参考文献1李秀莲, 东效英.机械设计课程改革的探讨J.农机化研究, 2004, (1) :258-259. 2宋亚林.以项目为载体的机械设计基础课程改革与实践J.鄂州大学学报, 2011, 18 (2) :73-75. 3兰自志.机械设计课程改革的几点思考J.南平师专学报, 2006, 25 (2) :117-119. 4王波, 林其斌.应用型本科机械原理课程教学改革研究与实践J.滁州学院学报, 2013, 15 (2) :111-113+125. 5李克旺, 滕献银, 郑清春.基于培养创新能力的机械设计系列课程改革J.太原理工大学学报 (社会科学版) , 2008 (26) :64-66. 6杜鑫.基于三维 CAD 软件的机械设计教学改革J.新乡教育学院学报, 2009, 20 (2) :71-72.
