李學(xué)藝，丁淑輝，魏軍英

摘要：機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類專業(yè)本科學(xué)生的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力及創(chuàng)新思維具有十分重要的意義。本文首先分析了目前機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的突出問(wèn)題，然后針對(duì)性地提出了一系列有效促進(jìn)和提高機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量的具體措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);課程設(shè)計(jì);教學(xué);措施

中圖分類號(hào)：G642.0???? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A???? 文章編號(hào)：1674-9324（2014）41-0178-03

一、引言

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)十分重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)及其他先修課程的相關(guān)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)課程設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的相關(guān)知識(shí)的理解，對(duì)一般機(jī)械零件設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則、方法和步驟有一個(gè)系統(tǒng)全面的掌握，充分培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械綜合設(shè)計(jì)能力、工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)。隨著我國(guó)高校教育教學(xué)體系改革的不斷發(fā)展與深入，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)這一實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)也越來(lái)越受到重視[1]。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革已成為高校機(jī)械類專業(yè)教學(xué)改革的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀分析

隨著我國(guó)高校教育教學(xué)改革的不斷深入，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革也受到了越來(lái)越多的關(guān)注。由于機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的改革成效不僅取決于其自身的改革，還受到機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革的制約，雖然近年來(lái)不少專家學(xué)者進(jìn)行了大量針對(duì)性的研究，但目前仍未能有效解決在設(shè)計(jì)內(nèi)容、教學(xué)模式、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面的問(wèn)題，難以充分發(fā)揮其在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力方面應(yīng)有的功能，與當(dāng)前應(yīng)用創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的總體要求還有較大的差距。具體而言，目前的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)還存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

1.設(shè)計(jì)題目單一，設(shè)計(jì)內(nèi)容雷同。目前的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)絕大多數(shù)為二級(jí)減速器的設(shè)計(jì)，原因在于減速器為典型的通用設(shè)備，包含了機(jī)械設(shè)計(jì)課程中介紹的幾何所有零件類型，對(duì)于學(xué)生掌握常用零件的設(shè)計(jì)方法有重要意義，但是，這種沿用了幾十年的單一設(shè)計(jì)主題模式，已難以適應(yīng)現(xiàn)代人才培養(yǎng)模式的要求[2]。由于設(shè)計(jì)題目單一，導(dǎo)致學(xué)生的興趣大打折扣，難以調(diào)動(dòng)其積極性。雖然是一人一題，但都只是在具體的設(shè)計(jì)參數(shù)上有所差別，在設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)步驟方面無(wú)任何區(qū)別，因此，仍難以從根本上杜絕抄襲現(xiàn)象。同時(shí)由于設(shè)計(jì)過(guò)程過(guò)于程序化，相關(guān)教材與資料上都有詳細(xì)介紹，容易使學(xué)生感覺(jué)枯燥、乏味，不能充分發(fā)揮其創(chuàng)造性思維。

2.教學(xué)方法僵化，教學(xué)手段守舊。目前機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)基本上是沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即在任課教師擬定設(shè)計(jì)題目后，學(xué)生按照課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)介紹的方法和步驟依次完成方案設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)計(jì)算、裝配圖設(shè)計(jì)、零件圖繪制、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)和答辯。由于這一套流程多年來(lái)已基本程序化，學(xué)生只需機(jī)械地照搬，依葫蘆畫(huà)瓢即可，難以展開(kāi)創(chuàng)新性思維，而任課教師的指導(dǎo)工作主要是督促學(xué)生按照設(shè)計(jì)流程完成各項(xiàng)具體任務(wù)和解答學(xué)生設(shè)計(jì)過(guò)程中的細(xì)節(jié)問(wèn)題，較少注重學(xué)生的獨(dú)立思考與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。雖然CAD技術(shù)等先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用，但目前的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)大多仍采用圖板繪圖，雖然這樣做不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的手工繪圖能力，還能減少學(xué)生相互投機(jī)抄襲的機(jī)率，但并不能因噎廢食，畢竟計(jì)算機(jī)繪圖已是目前機(jī)械設(shè)計(jì)的主流。

3.計(jì)劃安排不周全，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不科學(xué)。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一般與機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)安排在同一學(xué)期，在授課結(jié)束后的學(xué)期末進(jìn)行。由于考試科目較多，許多學(xué)生忙于應(yīng)付考試，難以集中精力進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，因而課程設(shè)計(jì)質(zhì)量難以保證。部分高校為了便于管理，將學(xué)期的最后一周設(shè)為考試周，致使整個(gè)課程設(shè)計(jì)階段，學(xué)生的主要精力都用于準(zhǔn)備考試，對(duì)課程設(shè)計(jì)不重視，甚至是敷衍應(yīng)付，致使課程設(shè)計(jì)流于形式。此外，課程設(shè)計(jì)成績(jī)的評(píng)定也缺乏科學(xué)、規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，基本上由任課教師自行確定。目前的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)考核主要從四個(gè)方面進(jìn)行考核：平時(shí)考核，包括考勤、進(jìn)度、態(tài)度和獨(dú)立完成能力等;圖紙考核，包括結(jié)構(gòu)正確性、整潔性和規(guī)范性;設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)考核，包括內(nèi)容完整性、正確性和規(guī)范性;答辯考核，包括回答問(wèn)題的正確性和使用手冊(cè)的熟練性。雖然這種評(píng)價(jià)方式相對(duì)比較全面，但只是一種事后評(píng)價(jià)機(jī)制，缺失了對(duì)學(xué)生進(jìn)行正確引導(dǎo)的功能，而且在實(shí)際執(zhí)行時(shí)缺乏量化指標(biāo)，主觀性較強(qiáng)，受學(xué)生擴(kuò)招的影響，一名教師往往指導(dǎo)多個(gè)班級(jí)的課程設(shè)計(jì)，每個(gè)班級(jí)學(xué)生多達(dá)40多人，教師很難把握每名學(xué)生的具體情況。此外，現(xiàn)有評(píng)價(jià)體系中對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)尚未引起足夠重視，難以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

三、改革的具體措施

為了有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量，強(qiáng)化學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，解決目前存在的上述問(wèn)題，必須從設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)模式、教學(xué)方法和考核評(píng)價(jià)等各個(gè)方面進(jìn)行全面改革，建立一套系統(tǒng)高效的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)體系。總體而言，改革應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

1.優(yōu)選設(shè)計(jì)課題，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用與創(chuàng)新能力的結(jié)合。針對(duì)目前設(shè)計(jì)內(nèi)容單一、設(shè)計(jì)流程固化的問(wèn)題，應(yīng)結(jié)合課程教學(xué)要求與專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃精心選擇設(shè)計(jì)題目，優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容，不僅要深化學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解與消化，強(qiáng)化其工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)，還要兼顧學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的減速器設(shè)計(jì)題目雖然單一，但其涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中涉及的幾乎全部零件，有助于學(xué)生掌握通用機(jī)械的設(shè)計(jì)方法，是其他任何類型的機(jī)械結(jié)構(gòu)都不可替代的。因此，應(yīng)在保留減速器設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，選擇更加靈活、更富有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)題目，如搬運(yùn)機(jī)器人、牛頭創(chuàng)床、糖果包裝機(jī)等。這些題目既涉及到機(jī)構(gòu)方案選擇與運(yùn)動(dòng)原理分析，又涉及到減速器等具體零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，在方案設(shè)計(jì)時(shí)可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新意識(shí)，在詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)則強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)一般零部件設(shè)計(jì)的具體方法，有效實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的結(jié)合。同時(shí)，也深化了機(jī)械原理相關(guān)知識(shí)的掌握與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)課程的有效結(jié)合?？紤]到課程設(shè)計(jì)周期較短，上述課題難以單獨(dú)完成，應(yīng)采用課題組形式，每個(gè)課題組2～3人，承擔(dān)一個(gè)設(shè)計(jì)課題?？傮w方案由小組全體成員共同完成，每個(gè)成員獨(dú)立完成一部分零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)。采用這種模式既可培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作意識(shí)，也能培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力。

2.改進(jìn)設(shè)計(jì)模式，由簡(jiǎn)單模仿向深度思考轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)雖然在形式上是一人一題，但除了具體參數(shù)有所差別以外，設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)步驟及方法都是一模一樣的，且相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)中均給出了相應(yīng)的案例，學(xué)生只需簡(jiǎn)單地模仿即可完成全部設(shè)計(jì)任務(wù)。許多學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中依葫蘆畫(huà)瓢，生搬硬套，甚至在別人的設(shè)計(jì)結(jié)果基礎(chǔ)上修改參數(shù)變成自己的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致課程設(shè)計(jì)的基本教學(xué)要求都難以保證。通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)模式，采用分組設(shè)計(jì)模式，使設(shè)計(jì)題目真正做到差異化，總體方案與設(shè)計(jì)步驟必須通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和個(gè)人深度思考完成，杜絕簡(jiǎn)單模仿甚至抄襲的可能性，有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新意識(shí)。其次，為了防止課程設(shè)計(jì)與期末考試沖突，對(duì)有課程設(shè)計(jì)任務(wù)的學(xué)生，應(yīng)在課程設(shè)計(jì)之前進(jìn)行課程考試。對(duì)于目前實(shí)行小學(xué)期制的高校，將課程設(shè)計(jì)安排在小學(xué)期更為合理。此外，為了更好地促進(jìn)課程設(shè)計(jì)效果，改變目前課堂教學(xué)與課程設(shè)計(jì)完全分離的模式，將兩者融為一體，即在課程開(kāi)始時(shí)將課程設(shè)計(jì)的任務(wù)下達(dá)到每個(gè)學(xué)生，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中便開(kāi)始構(gòu)思并不斷完善設(shè)計(jì)方案，熟悉設(shè)計(jì)方案中涉及的相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)方法，不僅為后期的正式設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ)，也可激發(fā)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)興趣，真正做到有的放矢、學(xué)以致用。

3.豐富設(shè)計(jì)手段，熟練掌握多種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。裝配圖與零件圖的繪制是機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，目前絕大多數(shù)高校仍要求學(xué)生采用手工繪圖，有多方面的原因：一是沒(méi)有足夠的機(jī)房和電腦供學(xué)生使用;二是為了鍛煉學(xué)生的手工繪圖能力;三是防止學(xué)生抄襲，因?yàn)椴煌瑢W(xué)生圖紙內(nèi)容基本相同，僅參數(shù)不同，采用電子圖紙更易于修改抄襲。然而，CAD繪圖已成為目前制造領(lǐng)域的主流，計(jì)算機(jī)繪圖已成為大學(xué)生必須掌握的基本技能，因此高校教務(wù)部門(mén)和任課教師應(yīng)積極創(chuàng)造條件，盡可能讓學(xué)生采用CAD繪圖，至少要做到部分圖紙采用計(jì)算機(jī)繪制。此外，虛擬仿真、有限元分析等現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用，為了使學(xué)生更好地適應(yīng)社會(huì)需求，課程設(shè)計(jì)中應(yīng)增加相應(yīng)的訓(xùn)練內(nèi)容，讓學(xué)生熟練掌握多種常用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)，為后續(xù)的學(xué)習(xí)及就業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。

4.規(guī)范考核評(píng)價(jià)體系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與潛能。考核評(píng)價(jià)體系是課程設(shè)計(jì)教學(xué)體系的一項(xiàng)重要內(nèi)容，既是檢驗(yàn)學(xué)生課程設(shè)計(jì)完成質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，也是教師總結(jié)改進(jìn)教學(xué)方法的依據(jù)。建立規(guī)范科學(xué)的考核機(jī)制不僅可以有效引導(dǎo)學(xué)生按照教學(xué)要求高質(zhì)量、高效率地完成課程設(shè)計(jì)，也可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與自主思考的潛能。針對(duì)目前機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)考核模式存在的弊端，將考核評(píng)價(jià)納入課程設(shè)計(jì)的全過(guò)程，實(shí)行分階段考核模式，依次進(jìn)行設(shè)計(jì)方案考核、設(shè)計(jì)過(guò)程考核和設(shè)計(jì)結(jié)果考核。設(shè)計(jì)方案考核重點(diǎn)考核設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)新性、合理性、實(shí)用性，激勵(lì)學(xué)生在實(shí)用背景下進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)過(guò)程考核側(cè)重考核學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、設(shè)計(jì)手冊(cè)與設(shè)計(jì)軟件使用的熟練程度、完成設(shè)計(jì)任務(wù)的獨(dú)立性與積極性等;設(shè)計(jì)結(jié)果考核則是對(duì)設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行考核，重點(diǎn)檢查設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)確性、完整性和設(shè)計(jì)圖紙的正確性、規(guī)范性，對(duì)于手繪圖紙還應(yīng)兼顧整潔性。為了檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)中相關(guān)知識(shí)的理解與應(yīng)用，并及時(shí)解決出現(xiàn)的問(wèn)題，將答辯考核分散到設(shè)計(jì)過(guò)程中，重點(diǎn)針對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行質(zhì)詢，使答辯不僅只是一種考核形式，更可作為解決學(xué)生設(shè)計(jì)中出現(xiàn)問(wèn)題的一種手段，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握。采取分段式考核方式，可將學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的關(guān)注轉(zhuǎn)為對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的重視，防止投機(jī)取巧和模仿抄襲等現(xiàn)象的發(fā)生，有效保證和提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量。

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類大學(xué)生重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，也是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅涉及設(shè)計(jì)選題、設(shè)計(jì)指導(dǎo)和考核評(píng)價(jià)等多個(gè)方面的內(nèi)容，還與教學(xué)計(jì)劃、軟硬件條件等因素有關(guān)。為了有效提高這一實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，必須不斷深化教學(xué)改革，改革課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式，克服現(xiàn)有機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)體系中存在的各種弊端，建立一套規(guī)范合理、行之有效的新的教學(xué)體系，并在不斷的教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行改進(jìn)與完善。

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基金項(xiàng)目：本文系山東科技大學(xué)名校工程建設(shè)項(xiàng)目“強(qiáng)化能力培養(yǎng)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革”的研究成果

作者簡(jiǎn)介：李學(xué)藝（1972-），男，湖北巴東人，山東科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院，副教授，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)、先進(jìn)制造技術(shù);丁淑輝（1977-），男，山東青州人，山東科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院，副教授;魏軍英（1973-），山東淄博人，山東科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院，講師。