機械設計課程設計現狀與改革措施論文
摘要：針對目前機械設計課程設計存在的各種問(wèn)題，傳統的課程設計已經(jīng)不能滿(mǎn)足現狀教學(xué)和學(xué)生發(fā)展的需要。本文結合幾年來(lái)對機械設計課程設計改革的實(shí)踐，采取將課程設計化整為零的手段，讓課程設計貫穿在整個(gè)機械設計教學(xué)中，從而促進(jìn)了理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的結合。采用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)及三維制圖手段，將現代化科學(xué)技術(shù)引入到課程設計中。同時(shí)結合第二課堂及機械設計創(chuàng )新大賽等形式，調動(dòng)學(xué)生機械設計的興趣，培養學(xué)生的創(chuàng )新能力。
關(guān)鍵詞：機械設計；課程設計；教學(xué)改革
一、機械設計課程設計存在的問(wèn)題
目前，我國大多數高校機械類(lèi)學(xué)生通常在第5學(xué)期進(jìn)行機械設計課程設計，該設計是學(xué)生學(xué)完工程制圖、工程力學(xué)、機械原理、機械設計課程后完成的一門(mén)較為綜合的課程設計，同時(shí)，這也是為學(xué)生畢業(yè)設計和今后工作后機械設計能力培養奠定一定基礎。但是長(cháng)期一成不變的課程設計時(shí)間和題目，以及傳統的教學(xué)模式，早已不能滿(mǎn)足現代信息快速發(fā)展的今天。
1.傳統的課程設計時(shí)間短。機械設計課程設計通常是在《機械設計》課程結束以后的3周內進(jìn)行，在期末的這3周中學(xué)生考試科目較多，很難集中精力集中時(shí)間做好課程設計。由于目前招生人數的增加，而指導老師的數量并沒(méi)有增加，這就造成了老師精力不足，最終導致課程設計的質(zhì)量越來(lái)越低。學(xué)生沒(méi)有足夠的時(shí)間保證，導致學(xué)生思考問(wèn)題不認真、不周全，照搬照抄，計算繪圖盲目倉促，難以達到課程設計所設置的目的要求。課程設計由于時(shí)間緊張，工作量大，老師不能及時(shí)地鼓勵學(xué)生的創(chuàng )新設計，從而限制了學(xué)生創(chuàng )新能力的培養。而對于學(xué)生單一的、不協(xié)作的課程設計，時(shí)間緊張，思維狹窄而受限就更難以充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng )新才能。雖然有一些學(xué)生有好的想法，但是沒(méi)有充足的時(shí)間考慮，加上老師對學(xué)生的監管不到位，沒(méi)有老師的認真點(diǎn)撥和指導導致學(xué)生的創(chuàng )新能力受到限制。
2.課程設計題目陳舊、缺乏創(chuàng )新。機械設計課程設計通常選擇一般用途的機械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機械。通常以齒輪減速器或蝸桿減速器為主體的機械傳動(dòng)裝置作為設計課題。因為減速器包括了機械設計課程的大部分零件，具有典型的代表性。傳統的課程設計重點(diǎn)是鞏固和加強所學(xué)的理論知識，設計題目和給定數據多年不變，只需要按設計任務(wù)中給定的數據、方案及規定的設計方法完成一定的工作量即可，這就導致了相互抄襲的后果。學(xué)生缺乏主動(dòng)性、積極性，教師缺乏新思維，師生同受其害。同時(shí)，傳統課程設計題目與專(zhuān)業(yè)、畢業(yè)設計相關(guān)度不大，使得學(xué)生所學(xué)專(zhuān)業(yè)課程無(wú)用武之地，缺乏學(xué)習興趣，設計與專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習不同步達不到學(xué)以致用的目的和充分培養學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。
3.考核方式較為傳統死板，沒(méi)有調動(dòng)學(xué)生的積極性。教師對課程設計的考核方式也過(guò)于簡(jiǎn)單，學(xué)生最后提交的是圖紙說(shuō)明書(shū)等紙質(zhì)材料，由于學(xué)生考試的穿插，加上期末老師的年終總結任務(wù)較多，用于集中指導的時(shí)間少，教師只憑印象批閱說(shuō)明書(shū)和圖紙，自行決斷，確定最終得分。整個(gè)課程設計過(guò)程前期組織動(dòng)員工作準備不充分，缺乏師生的交流與互動(dòng)，對學(xué)生的監督與管理不嚴，部分學(xué)生的抄襲很難評判�？己巳狈藴市院屯该鞫�，助長(cháng)了懶惰學(xué)生抄襲的不良風(fēng)氣，影響了勤奮好學(xué)學(xué)生的積極性，嚴重違背了課程設計教學(xué)的初衷。
二、改革手段和方法
針對目前課程設計學(xué)生態(tài)度不積極、時(shí)間較短、流于形式等現象，我們就本科生專(zhuān)業(yè)實(shí)習提出“長(cháng)時(shí)間課程設計”的概念，即在機械設計課程初進(jìn)行持續近一個(gè)學(xué)期的時(shí)間，以加強學(xué)生創(chuàng )新能力訓練，鍛煉學(xué)生在工作中解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這一概念通過(guò)近幾年的實(shí)施取得了一定的成果，但有些方式仍需繼續探討。
1.采用“化整為零”法。通過(guò)將課程設計融入平時(shí)課程作業(yè)中，學(xué)生在進(jìn)行課程學(xué)習時(shí)，有的放矢，應用所學(xué)知識完成課程設計計算工作；課程設計中先進(jìn)設計方法和手段的訓練，使學(xué)生在實(shí)踐中應用設計軟件，掌握三維建模知識，了解虛擬裝配過(guò)程。在平時(shí)上課時(shí)完成課程設計的計算部分，課程設計節省的計算時(shí)間用于對學(xué)生的應用現代設計軟件，開(kāi)展先進(jìn)設計方法訓練及應用；增強實(shí)踐性環(huán)節教學(xué)，建議實(shí)驗室允許學(xué)生借出減速器模型，在課程設計室內使用，從而通過(guò)先進(jìn)設計方法訓練和增強實(shí)踐能力，提高學(xué)生設計能力和綜合素質(zhì)�！盎麨榱恪狈ㄍ苿�(dòng)課程設計的改革。根據教學(xué)大綱的要求，在不減少學(xué)生的設計工作量的前提下，采用“化整為零”法來(lái)完成課程設計任務(wù)，就是在開(kāi)始講述機械設計部分的時(shí)候就把課程設計任務(wù)書(shū)發(fā)給學(xué)生，將課程設計的部分計算內容（如帶傳動(dòng)設計、齒輪傳動(dòng)的設計）放在機械設計課程教學(xué)時(shí)，作為課外作業(yè)布置給學(xué)生，這樣可以發(fā)揮學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性和積極性，同時(shí)老師在日常教學(xué)期間通過(guò)批改課程設計作業(yè)，及時(shí)地發(fā)現學(xué)生的計算錯誤或不合理的設計，督促學(xué)生及時(shí)改正。
2.在課程設計中引入現代設計軟件，提高學(xué)生的興趣。學(xué)生在機械制圖課程教學(xué)中已經(jīng)學(xué)習了Auto-CAD，但是沒(méi)有把它與具體的工程設計結合起來(lái)。我們根據學(xué)生的具體情況，在課程設計中以不同的方式把計算機CAD技術(shù)應用到設計中，鼓勵一般的學(xué)生能夠進(jìn)行零件的平面CAD繪圖，對于基礎好的學(xué)生鼓勵他們對零件進(jìn)行三維CAD繪圖或者運用UG、Pro/E、SolidWorks軟件繪圖，也可以在電腦上完成裝配圖的繪制。機械設計基礎的課程設計并不是孤立的，它不僅是與任課指導教師有關(guān)的教學(xué)活動(dòng)，也是在先修的相關(guān)課程基礎上的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節。因此，可在設計中聘請制圖、公差、力學(xué)等相關(guān)課程的教師，從各個(gè)不同的角度加強業(yè)務(wù)指導，進(jìn)一步提高學(xué)生的工程素養和素質(zhì)。
3.結合機械創(chuàng )新設計第二課堂，提高學(xué)生創(chuàng )新能力。為避免設計的雷同，采用多題目、多數據，將全班分成若干小組，每組3～5人，經(jīng)小組成員民主選出組長(cháng)全面負責設計工作，小組各成員按照自己的學(xué)習優(yōu)勢進(jìn)行合理分工：數據計算與整理、查閱手冊資料、繪制圖樣、三維造型與裝配等，每人各負其責，獨立完成，但要數據共享，步調一致。由于學(xué)生缺乏實(shí)際經(jīng)驗，往往需要對某些結構不夠合理的地方進(jìn)行多次修改，采用軟件只需修改零件某個(gè)參數的數值即可完成整體修改，方便省時(shí)，且整個(gè)設計過(guò)程符合學(xué)生的認知規律，使學(xué)生能夠更加深入地理解設計的內涵，并可以直觀(guān)地看到自己的設計成果，增強學(xué)生的成就感。采取靈活多樣的教學(xué)方法，根據設計對象的不同和設計過(guò)程中隨時(shí)出現的具體問(wèn)題，針對年輕人思想活躍的特點(diǎn)，鼓勵學(xué)生在總結前人經(jīng)驗的基礎上有所創(chuàng )新，引導學(xué)生獲取知識與方法。此外，在設計節點(diǎn)組織學(xué)生相互間互查，以提高其對技術(shù)文件的審核、鑒定的能力，以及對工作精益求精的態(tài)度和責任感。采用第二課堂和課程設計想結合的方式，設立專(zhuān)項基金，針對學(xué)有余力的學(xué)生，激勵其進(jìn)行創(chuàng )新性實(shí)驗研究。根據所申請項目的內容及課題完成情況進(jìn)行審批，給予一定額度的資金支持并配備專(zhuān)門(mén)教師給予指導。對于特色較為鮮明、成果比較出眾的項目資助其申報發(fā)明專(zhuān)利、撰寫(xiě)論文和參與學(xué)術(shù)交流，并優(yōu)先推薦評選“國家大學(xué)生創(chuàng )新性實(shí)驗計劃”。同時(shí)，積極創(chuàng )造條件、出臺措施，鼓勵學(xué)生參加教師的科研項目，給學(xué)生提供廣闊的自由發(fā)展平臺與空間。
4.結合科研項目提高教師的積極性。這雖然加大了教學(xué)的難度，要求教師具備扎實(shí)的工程功底，但既滿(mǎn)足理論聯(lián)系實(shí)際的要求，又可達到綜合訓練的目的，讓學(xué)生體會(huì )到機械設計中既要參考原有樣機，又要積極思考，有所創(chuàng )新，對提高學(xué)生的設計水平和促進(jìn)教師教學(xué)水平的提高都非常有益。需要注意的是選題的適當和題目的相對穩定，并設立合適的考核節點(diǎn)，對課程設計的全過(guò)程進(jìn)行約束和監督，以利完成課程設計的教學(xué)要求。在《機械設計基礎》課程伊始，即下達設計任務(wù)，通過(guò)系統的設計任務(wù)將原教學(xué)內容中相互獨立且略顯繁雜的知識點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，置學(xué)生于實(shí)際的工作情境之中，使其切身去解讀一個(gè)機械裝置的實(shí)際設計過(guò)程，并掌握由此所涉及到的原理、知識以及問(wèn)題解決思路和方法。帶著(zhù)問(wèn)題來(lái)學(xué)習課程，設計中每一步結果的取得，無(wú)論是數據還是結構，都與教學(xué)的各章節密切相關(guān)。在教學(xué)中進(jìn)行實(shí)際工作的演練，是抽象知識與具體行動(dòng)的有機融合，能夠極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和學(xué)習潛力，鍛煉學(xué)生的實(shí)戰設計能力，培養全面的設計素質(zhì)，為課程設計的順利完成奠定良好基礎。
三、結論
經(jīng)過(guò)幾輪的課程設計實(shí)踐，本項目取得如下成果：
1.針對學(xué)生能力，開(kāi)展分層次教學(xué)，讓學(xué)有余力的同學(xué)利用課程設計的平臺鍛煉三維建模能力，二維繪圖能力，并起到輻射帶動(dòng)作用；
2.以“做中學(xué)”的模式讓學(xué)生自主自發(fā)學(xué)習應用先進(jìn)的設計軟件，一方面提高了他們軟件水平，另一方面，提高了他們的自信心和主動(dòng)性，促使他們掌握了一種有別于死記硬背的新的學(xué)習方法。
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