赵芳伟，张 翔

（福建农林大学 机电工程学院，福建 福州 350007）

基于应用的机械设计基础综合教学探索

赵芳伟，张 翔

（福建农林大学 机电工程学院，福建 福州 350007）

在经济结构转型和产业结构调整的社会背景下，作为一个兼备文科和工科性质的学科而言，工业工程专业基础课程《机械设计基础》对该专业学生未来的就业方向起着至关重要作用.针对现代不断进步的工程应用,《机械设计基础》传统的课程教学方式已经无法满足学生的需要,教学应跟着时代的步伐进行不断的革新,满足现代应用需要.

机械设计基础；综合教学；工程背景；教学改革

《机械设计基础》课程是工业工程专业学生接触机械类知识的最基础课程，是将来工业工程学生认识机械的关键.该课程的学习将为工业工程专业学生奠定机械的基础.因此，如何较好该门课程成为许多院校一直以来探讨的课题.当前，我院该课程的教授在教，学，考，用等各个环节均存在不同程度问题.因此机械设计基础课程的综合教学改革应该着重从以下入手：

1 改良教学方式，提高教学质量

1.1 理论教学与模型实体教学相结合，实现教学实用化，形象化

现行的《机械设计基础》多以多媒体教室为教学地点，教师通过播放幻灯片，直接实现了课本知识的简单“搬运”，采用灌输式的方式将实施传输到学生大脑.工业工程专业的学生工科基础较弱，很难通过课本及幻灯片想象出机械实体模型，难以将理论知识实用化.因此，在教学过程中，应改变以多媒体教室为单一教学地点的方式，将重要章节的课程放在学院实验室进行教学，联系实际案例,如在讲授典型机构时，联系日常生活中发动机、破碎机、缝纫机、修鞋机等具体案例进行分析，增强学生对实体的感官认识；老师讲的内容看得见、摸得着，与日常生活密切相关，学生很快了解如“连杆机构”、“凸轮机构”在上述机器中的应用，有利于发展学生的想象力、观察力和创新思维素质.这种教学方法，充分调动了学生学习的主观能动性，扩大了学生的感知空间，实现理论教学实用化，形象化.[1]

1.2 加强软件应用，促使课程教学内容自动化，机械机构实现虚拟化

1.2.1 加强三维软件，如Pro/E的具体应用，实现机械机构立体化，形象化.《机械设计基础》这门课的理论性很强，一些抽象的概念和常用的机构对于没有实际经验工业工程学生来说很难掌握.因此，应用Pro／E软件进行机构建模，仿真辅助教学，将教材中出现的常用典型机构用Pro/E软件做成模型并进行仿真，把各种复杂的机构通过形象、生动、逼真的动化以三维的形式直观地展示给学生，克服了采用PPT教学中平面图形的不足，从而使学生建立起良好的感性认识；[2]利用模型仿真不仅可以验证所设计的结构是否满足要求，同时还可以改变相应的参数，让学生参与设计并对设计结果进行现场演示以验证课本理论，改变了以往单纯的教学方式，在课堂上真正实现教学的互动，既激发了学生的学习兴趣又加深了印象.

1.2.2 加强有限元分析软件，如ANSYS，在教学中的应用，促进理论计算自动化，精确化.作为有限元软件的代表，ANSYS具备强大的建模和分析和后处理能力，ANSYS的应用能有效帮助学生理解课本中复杂问题的计算，包括强度，刚度和振动稳定性的分析，提高学生课堂教学的参与度，同时能验证课本中理论计算的正确性.比如在讲轴的结构设计时，对轴，键和齿轮，进行强度分析时，可利用ANSYS进行建模加载及后处理观测各零件受力情况及应力大小，大大减少了纯手工计算的工作量，提高了计算的精度.同时，ANSYS还能结合多种场进行分析，做到充分模拟了零部件的现实工作环境，与现实更加吻合.

加强软件的应用不仅能够促进教学，明确课程的教学目标及在未来工作中应用，提升学生对本课程的兴趣，更有助学生就业，达到一举多得的效果.

2 改革课程考试方式与内容，强化教学效果

2.1 考试形式的单一性及局部性是目前我院《机械设计基础》的不足

2.1.1 考试目的错位，不利于学生主动学习

在应试教育思想的指导下，现行考试存在很多弊端.《机械设计基础》课程考试一般安排在期末，那时候，很多课程都在期末考试，学生压力大，“一考定成败”的现象非常严重.这种考试方法，使一部分学生平时不认真学习，一到期末就忙于应付各种考试，有的甚至采取舞弊等不正当手段来达到通过考试的目的，影响学校学风建设.学生只为了考出好成绩念书，谈“考”色变，在学习中也就永远是个被动的角色，不利于创新能力培养.

2.1.2 考试内容片面，同素质教育背道而驰

素质教育要求考试内容应全面覆盖学生知识、能力、潜质，有利于对学生素质的综合评价，体现教育使学生全面发展的目的.目前《机械设计基础》考试内容大多偏重于对知识的记忆，缺乏对学生综合能力的评价.“上课记笔记，下课看笔记，考试背笔记，考后全忘记”成为课程的学习方法，进而使学生形成，接受——复制性思维”，不能形成“创造——发散性思维”，完全背离了科类基础课的学习方式和目标. 2.1.3考试方式单一，难以客观、全面地评价教学效果

现行的考试采用闭卷笔试，这种形式操作简单、便于管理，但有其自身无法克服的缺点，仅凭期末考试，也难以涵盖全部教学内容，以期末成绩来评价学生的学习是不科学不公正的.

2.2 建立《机械设计基础》课程新的考试方法

2.2.1 成绩构成多样化

不应只局限于笔试，还应结合实验、参与科研，课堂评价等方式.参考面谈、正式作业、项目调查，书面报告，讨论问题等方式考察和评价学生；采用每月定期综合测验的方式，以阶段化考试代替期末终考，防止学生只为期末考试而突击学期，承受过大考试压力.最终的期末理论成绩按平时定期的每次成绩占比构成.

2.2.2 开卷与半开卷考试、闭卷考试相结合

在理论考试中，对知识部分，多采取闭卷考试，对理论分析部分采取开卷考试或半开卷考试.在实践考试中，往往公开考核方式和试题，允许学生现场查资料，查数据.

2.2.3 课堂考试与现场考试相结合

应加强对学生的平时考核，在教学过程中要根据不同阶段的教学要求，灵活运用提问、讨论、作业.小作品、小测验等方式了解学生的学习情况，并通过测验获取相关的教学信息，总结经验，改进教学.

3 加强科研参与，提升学生工程应用能力

3.1 牢固树立“课程是基础，科研是水平”思想

改革的重点应是以教学带科研，以科研促教学.形成教学科研一体化机制，使教学和科研实现良性互动、协调发展、共同提高.逐步摒弃重理论教学，轻实践实训应用的教学理念.在机械教师科研课题、实践中鼓励学生参与.实现在教师的引导下，将项目攻关，技术服务，应用技术成就往实际应用推广，并从中培养学生用理论知识解决工程实践问题的能力.

3.2 教师传授技术应在理论基础上进行

而不是简单地模仿和熟练操作.因此，必须校采取各种方式和措施，使教师深入地方企业，熟悉工作现场和实践操作规范，掌握相关的操作技能.使其满足教学要求，能讲也能进行实践指导.能以实践结果促教学，应用实际的工程实解释理论知识的应用成果.培养学生对理论知识的实用性认识，激发学生的学习兴趣.

3.3 利用机械创新设计竞赛培养学生动手能力和创新能力，夯实工程从业基础

机械创新设计有助于发挥设计者的创造力，利用已有的相关科学技术成果，进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品.

4 创新课程设计方式，校企结合，改善应用环节，实现教学实际化，效益化

课程设计目标的设置应以学生“职业能力”为导向.企业是学生职业能力的要求者与检验者，因此，由学校和企业界从事技术工作的有丰富经验的专家共同参与，以“学校管理为主，企业参与为辅”进行课程设计教学目标制定，教学目的分解，教学效果评价是一种最为合理的课程设计方式.

4.1 课程设计总体规划设计

课程设计的总体设计应改变原有以减速器为主的单一课题，实现课题多样化，结合企业实际生产需要，重点围绕常用机构的基本分析与综合能力、常用机械零部件的结构设计与选型能力的培养和训练.通过常用机械传动装置结构与设计项目、综合实训项目的实施，形成小型机械及简单机械传动装置的设计能力.同时，强调设计基本技能和综合应用能力的训练，主要包括：计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力[3].

4.2 校企结合课程设计实施

根据企业不同项目对学生需要掌握的基础知识、基本理论和技能的要求，对班组所有学生按兴趣实行分组，不同组别由不同教师指导，在项目教学的时候，根据项目实施的进度情况，较多地把项目教学的场所安排在机械基础实训室[4]及企业现场.教学分四个步骤：一是结合企业需要提出所需不同设计项目，认识设计任务、应用目标.二是探究学习，对给定任务进行分析，收集相关信息，理解掌握相关知识点.三是实施设计过程，教师以及企业项目组相关人员通过任务来引导，指导学生完成项目的设计.四是设计项目实际化，通过企业自身专家评阅检查并经过检验确实具备可行性，选择较优设计方案进行加工制造，投入实际生产实践中，实现最终的教学经济效益化.

4.3 课程设计效果评价

课程设计过程中，分阶段按组内及小组间相互检查，小组代表陈述操作结果，教师组织学生对任务完成情况进行分析、总结、自我评价，同时教师进行点评，肯定成绩、指出不足并提出修改意见，不断完善课设方案.课程设计结束后，企业评选的较优方案实现制造实体化，依据方案的实用性能对学生课设的实际效果给出优良中等等级，最终的教学成绩评定按理论和实践各占50%评定.

5 结束语

结合现代社会对高校工业工程专业提出的新要求，明确工业工程《机械设计基础》课程教学目标.综合分析我院当前在该课程教学方面存在的不足，提出了课程教学的综合教学法，除了要求进一步深化实践内容、改革教学方法和手段，改变考试形式，同时，随着时代对科班学生实践能力要求的提高，也对教师的专业知识，实践能力，执教素质、责任意识和敬业精神提出了更高的要求.

〔1〕刘悦，王淑坤，武秀东.机械工程专业基础课教学中学生创新能力的培养 [J].长春理工大学学报，2011，24（8）：164-165.

〔2〕凌源.Pr0／E的机构仿真在机械设计基础课堂教学中的辅助应用[J].教法学法新探，2011（6）：74.

〔3〕赵勇.项目化教学法在高职《机械设计基础》课程中的应用[J].教法研究，2012（30）:73-74.

〔4〕万志坚.高职《机械设计基础》课程项目化教学改革实践[J].职业技术教育,2009(32):23-26.

G712

A

1673-260X（2014）04-0196-02

国家特色专业建设项目(高教函[2007]31号)