魏玉蘭，李 兵

（湖州師范學院 工學院，浙江 湖州313000）

一、引 言

2015年兩會政府工作報告中提到“全面推進現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設，引導部分地方本科高校向應用型轉(zhuǎn)變”。我校作為地方性本科院校，重視實踐教學、強化應用型人才培養(yǎng)。機械制造及其自動化是機械工程學科的重要分支，是應用型大學中工科的典范，更是肩負重任。機械設計課程設計是該專業(yè)的一門非常重要的實踐性課程，亦是機械電子和機械設計專業(yè)學生重要的實踐環(huán)節(jié)，在整個知識架構(gòu)中起到了理論聯(lián)系實際作用，是培養(yǎng)學生掌握機械設計方法和提高動手能力的重要平臺［1］。在機械設計課程設計中，學生要綜合運用機械設計、機械原理、工程材料、機械制圖、互換性與幾何量測量等先修課程來分析和解決機械設計問題；培養(yǎng)學生的工程設計能力，使學生掌握機械設計的一般步驟和方法。

現(xiàn)在機械設計課程設計采用帶式輸送機中減速器的設計為題，安排兩到三周時間完成說明書及圖紙。然而，該題目自80年代起開始使用，無論是教學內(nèi)容，還是教學方法都比較陳舊，存在很多問題，無法適應現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的需要，更無法更好的培養(yǎng)出符合現(xiàn)代市場需求的工程設計人員［2，3］。因此，機械設計課程設計的改革勢在必行。

二、現(xiàn)狀及存在問題

（一）內(nèi)容單一、抄襲嚴重

由于機械設計課程設計的題目多年不變，為了避免學生的抄襲只能更改設計數(shù)據(jù)。然而現(xiàn)在網(wǎng)絡技術(shù)如此發(fā)達，網(wǎng)絡上的機械設計課程設計相關(guān)文獻越來越多，導致抄襲現(xiàn)象也越來越嚴重。部分學生直接把網(wǎng)上下載來的設計說明書數(shù)據(jù)稍作修改，圖紙只修改標注數(shù)據(jù)［3］。因此造成學生缺乏學習主動性和積極性。

（二）缺乏團隊協(xié)作意識

由于課程設計參考資料過多，在設計過程中只會照貓畫虎，造成學生之間缺乏溝通與交流，雖然從一定程度上可以培養(yǎng)學生對所學課程內(nèi)容的理解，卻難以培養(yǎng)學生之間的團隊合作能力。而實際生產(chǎn)中，任何一個機械設備不可能單靠一個人就能完成，必須依靠團隊的力量，集思廣益確定最優(yōu)總體方案，通過合理分工完成設計。因此，必須在大學階段培養(yǎng)學生的協(xié)作能力與團隊意識，使學生更加快捷的與社會接軌［3］。

（三）缺乏創(chuàng)新意識

由于課程設計題目固定，時間緊張，工作量大，從而局限了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而創(chuàng)新是科技和經(jīng)濟發(fā)展的動力，現(xiàn)代企業(yè)產(chǎn)品和技術(shù)的不斷發(fā)展，需要更多有創(chuàng)新能力的人才去推動。機械設計課程設計作為機械類學生第一次比較系統(tǒng)而全面的設計訓練，必須充分激發(fā)和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新潛能，為社會創(chuàng)新人才的培養(yǎng)奠定基礎［3］。

三、教學改革理論基礎

工程對象教學法是基于工作過程的創(chuàng)新型工程教學方法，是在理論和實踐教學中引入各種典型的工程對象，以典型工程對象作為創(chuàng)新教學平臺，將理論講解、實驗實踐教學與創(chuàng)新活動等融為一體的新型教學方法［4～5］。機械設計課程設計是利用機械設計課程中所學到的知識設計機械設備的一門實踐性課程，“工程對象教學法”的教學模式與此課程有異曲同工之處，無疑是最適合采用此方法進行教學的課程。再結(jié)合慧魚創(chuàng)新組合模型，使課程更具備真實性和直觀性。豐富的工程對象可使學生更系統(tǒng)地理解所學知識，并在此基礎上熟練掌握專業(yè)技能。其次，按照“任務驅(qū)動”的模式分解課程的知識點，圍繞具體任務展開教學，能激發(fā)學生的學習興趣和探索欲望，變被動學習為主動學習。最后，打破了常規(guī)的“講課＋實驗”的教學形式，將理論講解、實踐教學與創(chuàng)新活動等融為一體，采用教師引導、學生主體的方式開展，使教與學的有效性得到最大限度的發(fā)揮。

工程項目教法學的特點，恰與現(xiàn)在機械設計課程設計存在的問題形成鮮明的對比，可有效解決學生學習主動性差，創(chuàng)新意識低的問題?；埕~創(chuàng)新組合模型的引入可增加設計題目和內(nèi)容，解決內(nèi)容單一、抄襲嚴重的問題，因此提出采用工程項目教學法的，基于慧魚創(chuàng)新組合模型的機械設計課程設計教學改革方法。

四、機械設計課程設計教學方法改革措施

（一）課程設計題目的設定

為了解決以往課程設計存在的設計內(nèi)容單一問題，結(jié)合4年來的教學實踐經(jīng)驗，對課程設計題目做出了以下調(diào)整：

1．鼓勵學生自選工程對象作為課程設計題目

由于不少學生在暑期都有生產(chǎn)實踐的經(jīng)驗，接觸過形形色色的工程對象，也有了自己理想的就業(yè)區(qū)域和就業(yè)方向。為了使學生更加清楚未來的研究對象，鼓勵學生根據(jù)自已的需要選擇課程設計題目。這樣可以幫助學生畢業(yè)后快速熟悉企業(yè)與產(chǎn)品。

2．鼓勵學生選取機械設計大賽中的工程對象作為課程設計題目

機械設計大賽的題目都是根據(jù)機械學科大學生應該具備的設計能力而設置的，該設計題目不僅難易適中，重復率低，且設計內(nèi)容豐富、與時俱進，與現(xiàn)代社會需要和熱點相吻合。以此為題不僅可以滿足課程設計的要求，也能更好地鍛煉學生的自主創(chuàng)新能力。此外，設計說明書和圖紙等資料可以進接用于機械設計大賽，可謂一舉兩得。

3．鼓勵學生采用慧魚創(chuàng)新組合模型中的工程對象作為課程設計內(nèi)容

鼓勵學生利用慧魚構(gòu)件，搭建自己感興趣的工程對象，并以此作為課程設計題目。這樣可以在完成課程設計的同時，提高學生的創(chuàng)新設計能力，而創(chuàng)新設計能力正是現(xiàn)在大學生亟待提高的能力，也是學校、企業(yè)和社會最需要的。

（二）教學過程設置

課程設計題目選定好后，正式開始課程設計。以往的課程設計過程是空對空的方式，從已知數(shù)據(jù)到設計參數(shù)，再到各傳動零件的設計，最后到圖紙。整個過程都是單一地面對各種不同的書籍，到課程設計結(jié)束，很多學生都不是很清楚自己設計的工程設備的工作方式?；诨埕~創(chuàng)新組合模型和工程項目教學法的機械設計課程設計改變了這種空對空的設計方式。改革后的課程設計過程如下：

（1）首先根據(jù)選定的課程設計題目確定總體方案，學生根據(jù)自己設計的總體方案利用慧魚創(chuàng)新組合模型搭建機械設備模型。學生可以直觀的看到自己設計的產(chǎn)品，并能通過模型的運動情況更加準確的確定出最佳設計方案，并寫出具體的方案比較。

（2）根據(jù)設計參數(shù)選擇原動件的型號，再進行傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計，軸系零部件（軸、軸承和聯(lián)軸器）的設計和校核。

（3）根據(jù)設計結(jié)果完成裝配圖及零件圖的繪制。

（4）整理設計說明書，完善圖紙，準備答辯。

由于在設計之初已利用慧魚創(chuàng)新組合模型完成了機械模型的搭建，因此裝配圖的繪制也不再像以往一樣迷茫，設備的結(jié)構(gòu)及裝配關(guān)系已一目了然，故裝配圖的繪制更加順利且直觀，各零部件的作用也更加清晰。這也為接下來的設計說明書的整理和答辯奠定了基礎。課程設計流程如圖1所示。

圖1 課程設計過程

（三）教學過程管理

針對上文中提到的課程設計中存在的問題，為了提高機械設計課程設計教學效果，達到課程設計教學目標，對機械設計課程設計的教學管理方法開展了一系列教學改革，具體措施如下：

1．課程設計教學時間管理

常規(guī)的課程設計時間一般安排在機械設計課程結(jié)束后，也就是期末。每年的機械設計課程設計時間都與大學英語四六級考試和期末考試撞車，導致學生學習態(tài)度不夠端正，總是利用課程設計時間學習其它內(nèi)容［3］。另外課程設計時間只有2周，時間緊迫，學生根本沒有仔細考慮和探究的時間，只能是依葫蘆畫瓢，導致課程設計效果不佳［3，6－8］。為了解決這個問題，我們對課程設計時間做了調(diào)整，在開學初就向?qū)W生下發(fā)課程設計要求，使課程設計過程伴隨機械設計課程的開展一起向前推進，做到邊學邊用，這一點也與工程項目教學法不謀而合［9］。這樣做的好處有二：第一，學生在學習的過程中已基本掌握了設計過程和方法，并且學生有足夠的時間去消化所學的知識；第二，可激發(fā)學生學習興趣，變被動學習為主動學習。

除此之外，在學期末安排集中課程設計，要求學生在2個星期的時間內(nèi)完成所選工程對象的模型搭建和設計，學生可以將學習過程中分散的設計內(nèi)容連貫成線，進一步完善設計內(nèi)容，加深對設計對象的認識和理解。

2．課程設計總動員

為了讓學生從根本上意識到課程設計的重要性，提高學生的認識和重視程度，在開學初下發(fā)課程設計內(nèi)容要求的時候由任課教師進行動員，向?qū)W生明確課程設計要求、評分標準、及課程設計的重要性。幾年的任教經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)學生一個共同的特點，老師要求嚴，則學生態(tài)度端正，老師要求松，則抄襲和應付現(xiàn)在嚴重。因此一定要對學生提出嚴格而明確的要求。比如說明書和圖紙應達到的基本標準，課程設計對畢業(yè)設計的影響等等，只有學生從心理上意識到了課程設計的重要性，才會以認真的態(tài)度完成它，也會讓學生在課程設計過程中真正掌握對自己將來有用的知識。

3．教學氛圍建立

好的學習氛圍才有好的學習效果。為了營造良好的學習氛圍，首先指導教師應提高認識，把課程設計的課堂教學管理作為比理論教學更為重要的任務，考慮到課程設計教學的靈活性，實際上課程設計的教學管理要比理論課堂管理難度更大。以往的課程設計課堂管理方法相對較松，一般指導教師只會抽時間對學生進行指導，這樣就會出現(xiàn)，學生遇到難題時找不到指導教師的情況，這樣學生的學習積極性就會很快降低［3，6］。為了解決該問題，我院要求指導教師全程跟課，隨時解決學生遇到的難點和疑點，但指導教師在學生遇到難點和疑點時，不要急于給出答案，而應鼓勵學生間的交流與合作，通過同學之間的討論，找出解決問題的辦法，以加深理解，同時提高學生的團隊意識。研究表明，教師與學生之間，學生與學生之間在課內(nèi)外的接觸、溝通和交流，有助于增加學生的學習動力和對學習的投入［10］。在指導過程中，指導教師也應適時拋出問題，引發(fā)學生的深思和求知欲望，并應積極鼓勵學生自己去查閱資料，引導學生獨立思考，培養(yǎng)他們自主創(chuàng)新能力，并對學生獨立解決問題的能力給予充分的肯定和鼓勵。為了保證課程設計任務按時完成，指導教師應每天檢查并公布學生進度，以助于學生之間互相促進，共同進步。課程設計結(jié)束后，教師應及時總結(jié)本次課程設計教學過程中值得借鑒的經(jīng)驗。

（四）成績評定與考核標準

1．成績評定

采用“三位一體”成績評定方法?！叭弧笔侵附處?、學生互評、學生自評，“一體”指，三個成績按照不同的權(quán)值合為一個總成績。在成績的評定過程中，指導教師負責制定、解釋成績評定的具體辦法和評定指標，審定最終成績評定結(jié)果的有效性，并接受學生有關(guān)成績評定的質(zhì)疑等。學生互評是指學生根據(jù)全班同學的設計工作總體情況，對全班同學成績做出客觀評價。這樣不定可以使用績評定更加公平，也可幫助學生了解自己與他人之間的差距，提高學生學習的積極性。除此之外，可起到學生之間互相監(jiān)督，減少抄襲的目的。學生是課程設計的主體，對自己的設計任務完成情況有基本的認識，要求參考其他人對自己的設計完成情況做出評價，有助于對自己做出清醒的認識。

評定等級分為優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五個等級，評定綜合得分在90分（含）以上為優(yōu)秀，80－90分者為良好，70－80分者為中等，60－70分為及格，60分以下為不及格［11］。

2．考核標準

改革后的機械設計課程設計由于增加了模型搭建環(huán)節(jié)，因此其考核標準也發(fā)生了改變，在原來平時表現(xiàn)、設計說明書、裝配圖和零件圖、答辯的基礎上增加模型搭建環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)所占百分比如表1所示。

表1 考核標準

慧魚模型根據(jù)結(jié)構(gòu)設計的合理性評分；平時表現(xiàn)包括出勤率和課程設計過程中的學習態(tài)度。這就要求指導教師在課程設計過程中關(guān)注每個學生的表現(xiàn)。設計說明書重點關(guān)注總體方案、原動件選擇、傳動系統(tǒng)設計、軸系零部件設計及校核及箱體設計，另外需要關(guān)注說明書格式方面的要求；圖紙重點檢查軸系零部件的軸向和周向定位，潤滑、螺栓連接方式和畫法、密封、間隙調(diào)整；裝配圖需關(guān)注三大尺寸，零件圖需要關(guān)注尺寸和形位公差；答辯時主要根據(jù)學生對所設計機械結(jié)構(gòu)圖的掌握程度和問題回答的正確性進行評分。成立課程設計答辯小組，給學生3分鐘講述時間，每一個學生5分種時間回答老師提問。答辯教師應認真檢查學生圖紙和說明書，并指出存在的錯誤。答辯結(jié)束后，學生應根據(jù)教師指出的錯誤進行修改。這樣有助于全面了解學生課程設計質(zhì)量和真實評價教學效果。使學生端正學習態(tài)度，避免應付差事。也為今后的畢業(yè)設計答辯打下良好的基礎［6］。

五、教學方法改革調(diào)查與反饋

為了檢測該教學改革方法的成效，選取了機械專業(yè)四個班級中的兩個班級進行教學改革，采用基于慧魚創(chuàng)新組合模型的，以工程對象為設計目標的課程設計教學方法。

表2 傳統(tǒng)教學與改革教學法學生工程項目自我效能得分比較

一個學期的課程結(jié)束后，對四個班級共163名學生進行了調(diào)查問卷，其中81名學生采用了傳統(tǒng)的教學方法，82名學生采用了改革后的教學方法。調(diào)查問卷的題目參考了文獻［3］的附錄1，對學生的工程項目自我效能進行了調(diào)查，調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計如表2所示。調(diào)查結(jié)果表明，基于慧魚創(chuàng)新組合模型，采用工程項目教學法提高學生的工程項目自我效能效果顯著，學生的自信心有了明顯的提高，反映了該教學方法的優(yōu)越性；但同時也從另一個側(cè)面反映了我們學生的工程實際能力，機械類學生在實際動手能力方面還有很大的提升空間。在以后的教學過程中應加大學生工程實際能力的培養(yǎng)，在更多的專業(yè)性課程中引入慧魚創(chuàng)新組合模型，嘗試工程項目教學法的應用和推廣。

六、結(jié) 語

以工程項目教學法為理論基礎的機械設計課程設計，利用慧魚創(chuàng)新組合模型構(gòu)件全、搭建快捷、組裝結(jié)構(gòu)全、實踐性強、運動直觀、創(chuàng)新性強的特點，將傳統(tǒng)單一題目的課程設計改為學生自定題目和固定題目相結(jié)合的方式，固定題目在機械設計課程講授過程中，學生邊學邊設計。課程設計其間學生結(jié)合自定題目，利用慧魚模型搭建機械結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)模型完成原動件、傳動件和軸系零部件的設計，最后進行答辯。成績的評定由原來的單一指導教師評分改革為教師、學生互評和學生自評相結(jié)合的方式，評價內(nèi)容也增加慧魚模型搭建。經(jīng)過兩個學期的教學實踐及教學效果反饋表明，該教改方法大大降低了學生課程設計期間的抄襲現(xiàn)象，學生的主觀學習能動性明顯提高，學生動手能力，創(chuàng)新能力也得到了改善。

［1］朱玉．CDIO 工程教育模式下“機械設計課程設計”教改的探討［J］．中國電力教育，2010（19）．

［2］馮晚平，賀俊林，崔清亮，等．機械設計課程設計教學改革的探討［J］．裝備制造技術(shù)，2011（8）．

［3］郝秀紅，邱雪松，王瓊等．機械設計課程設計教學改革初探［J］．教學研究．2011，5（15）．

［4］李勝強，雷環(huán)，高國華，等．以項目為基礎的教學方法對提高大學生工程實踐自我效能的影響研究［J］．高等工程教育研究，2011（3）．

［5］黃朝陽．“工程對象教學法”在機電創(chuàng)新實踐教學中的應用研究——以慧魚模型為載體［J］．大學教育，2014（4）．

［6］李淼林．應用型本科《機械設計課程設計》教學改革初探［J］．科技信息，2010（9）．

［7］張燕燕，康紅偉．《機械設計課程設計》教學改革的實踐與探索［J］．實驗科學與技術(shù)，2014，12（3）．

［8］張玲艷，邱水才，馮永平，等．關(guān)于提高“機械設計課程設計”教學質(zhì)量的幾點思考［J］．科教文匯，2014（7）．

［9］易傳佩．機械設計課程設計融入課堂教學的探索［J］．職業(yè)技術(shù)教育，2007（14）．

［10］何秀媛，張健，起雪梅．高職“機械設計課程設計”教學改革的幾點建議［J］．現(xiàn)代交際．2009，9（15）．

［11］李文忠，張付祥．《機械設計課程設計》過程管理及成績評定方法研究［J］．科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2014，9（10）．