应用型本科《机械设计基础》教学改革探讨

摘要：随着学院从普通本科向应用型本科转型，原有的《机械设计基础》课程教学模式、内容已不能适应课程的发展，需从多方面进行改革。通过改革教学内容、教学方法，注重培养学生工程意识，强化实践教学，调动学生的积极性及学习兴趣，提高学生的工程实践能力、科研能力和创新能力，为毕业后成为一名出色的技术应用型人才打下坚实的基础。

关键词：应用型本科;机械设计基础;教学方法

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）20-0118-02

《机械设计基础》课程是机械类专业基础主干课，是涉及工程材料、工程力学、公差与配合、机械制图及机械设计等知识的一门课程，在机械学科教学改革中，具有重要的地位。对于应用型本科学生来说，通过该课程的学习，主要培养学生机械设计能力及工程意识等。所以该课程的教学不能再以传统的理论教学为主，应以提高学生实践技能、科研能力和综合素质为核心，对教学内容进一步充实和优化，教学方法和教学手段进行改进，在教学体系建设中体现“应用”二字，适应应用型人才培养。现结合多年的企业工作经历及教学经验，主要从以下几方面来探讨：

一、改革教学内容

1.理论教学。从培养应用型人才的要求来看，原来的机械设计教学注重理论，且内容陈旧、枯燥，概念多抽象，缺乏实践性，学生较难理解，学习起来非常困难。为此应减少烦琐公式的推导过程，多利用结论于实际工程计算中，少分析原理，代之以具体应用的演练。比如讲解平面机构一章，简介平面机构的运动分析和力分析（对于类似内容感兴趣的同学可在课下深入研究，教师采用晚辅导的方式答疑），重点讲解平面机构的设计及应用，并多引入工程实际典型的例子，比如：汽车、机械手、打印机等，使学生对现代机械有更深刻的认识，提高学生的机械设计能力及创新能力。当今机械类应用人才，应具有机器的使用、维护、管理及设计能力，这都应从教学过程中体现出来。另外，任何一个机器都不是孤立的，大部分机械产品都是机、电、液一体的组合，应增加以电、液为动力源的机构组合的讲解。

2.实验教学。应明确实验目的。机械设计实验不仅仅是对某一结论的验证及对所学理论知识的理解，还是培养学生的动手能力、创造思维能力及创新能力的强有力的手段。因此，应该改革传统的实验方法，增加自主设计实验、机械装置组合设计实验及解决工程实际问题的实验，增加学生自己动手做实验的机会，发挥其主观能动性。传统的实验方法由实验老师一人代办，学生只是观察过程、记录实验数据、填写实验报告。在新的教学实践中，应让学生自己操作实验仪器及设备，亲自完成实验过程，实验内容可分为必做、选做、自由设计等，实验室应实行开放式或半开放式管理，来增加学生自主学习及实践的机会。最后，学校应加大硬件设施的投入，为学生搭建一个锻炼的平台。传统、较单一的实验设施及落后的实验项目应取消，取而代之的是以先进、具有时代前沿的实验。比如建立机械运动仿真实验室，通过计算机编程来实现机构的运动，一方面提高学生学习的兴趣，另一方锻炼学生自主学习、创新的意识。总之，机械设计实验应真正的成为广大学生科技创新、实验实训的一个平台，为将来走上工作岗位铺好路，搭好桥。

二、改革教学方法

1.采用启发式、互动式教学方法。为使学生由被动学习转为主动学习，可采用启发式教学，这样可以有效地调动学生的学习积极性。例如：课前，让学生准备出图钉、硬纸板以及剪刀等物品，在课堂上让学生用这些物品在老师的启发下自制三种基本类型的铰链四杆机构，然后让学生通过变换其中特定杆的长度使这些机构发生改变，悟出其中内在的原理，从而加深对基本原理的领悟。在讲解带传动设计时，拿出带传动的教具，并让其运动起来。然后启发学生，如果这个带传动系统由我们来设计，那需要设计什么？学生通过思考可知主要是设计传动带和带轮两大部分，接着引导学生设计带的型号、长度及根数，带轮的中心距及带轮的大小等，让学生思考为什么这样设计，参数改变会发生什么？这种步步引导启发，与学生互动，可以集中学生的注意力，激发学生的想象力。启发互动式教学可使学生充分参与进来，让学生对本门课程的教学内容掌握的更深入。

2.把课堂讨论运用到课堂教学中。由于本课程相对来说内容比较枯燥，再加上学生普遍没有相关的基础，使初学的学生难以适应，严重地影响了学生的学习积极性及学习效果。在讲授时，如能从生活中的实例逐步引伸出机械工程的实际问题，并结合学生的基础找出问题进行讨论，就能使学生有成就感，确实体会到学以致用。与此同时改变传统的教学方法（讲授—习题—辅导），进行习题课的改革。例如：在讲解减速器时，给出几组二级齿轮减速器中间轴的结构图（设置好错误），让学生把自己想象成某企业课题组中的工程师，模拟设计论证会在课堂上（教室为模拟技术部办公室）讨论，指出图中结构不合理的地方，并说出为什么不合理，最后再由老师（模拟技术部部长）进行补充和更正。再如滚动轴承的组合设计这一章节，我们可给学生一些轴系组合设计的方案，让学生在查阅相关资料的基础上，就各种方案的优缺点进行讨论。这种随堂讨论的形式，充分调动了学生的积极性和主动性，使每个学生都能主动或被动地融入到讨论中，也使得知识的掌握变得更加容易。

3.将信息技术手段运用在课堂教学中。大量的网络信息资源的合理利用，可以改变学生的学习方法，从接受学习转为主动学习、探究学习。多媒体、录像、网络等媒介具有无穷的魅力以及极强的感染力，可以使抽象的零件结构、工作原理直观化，枯燥的知识趣味化，使学生在轻松愉快的环境中动脑，提高学生的学习质量。比如在讲解直齿圆柱齿轮渐开线的形成时，如果只有老师枯燥的讲解，学生不好理解;如果再加上一段渐开线的形成动画，学生则一目了然。讲解插齿、滚齿及切齿时，通过动画或录像放映，使得学生得以直观的感受，让难点不难。

三、培养学生机械工程意识

在讲解机械设计基础时，应注重培养学生的创新意识、安全意识、质量意识、责任意识、团体意识、市场意识以及管理意识等。诸如安全意识，让学生首先明白安全第一，安全是生产的保证。比如讲解齿轮啮合传动的防护时，通过分析可知，两轮开始啮合的地方最危险，让学生思考怎样避免该类危险，通常的做法是：如果空间或结构允许，尽可能将齿轮装入齿轮箱中封闭起来;如果不允许，那么尽可能加防护装置。其次，质量是企业长远发展的关键因素之一。在讲联接一章时，讲到键连接、销连接及螺栓连接时，让学生分析为什么必须要进行强度校核。让学生牢记机械设计过程中，一个小小零件不合格，可能会造成重大的安全、质量事故。任何一个机械产品的生产，不仅只是机械，可能包含有电子及其他学科知识，需要部门间通力协作、互相帮助，时刻培养学生的谦虚态度及团队精神。在学生设计机械产品时，要理解“折中”的概念。要想达到优异的质量以及完善的功能，势必增加设计与制造的成本，而一个产品的售价过高会使该产品很难销售。为此，就要根据用户需求有所侧重，对不必须的功能有所取舍，对不影响产品总体质量的环节可降低要求。玻璃刀就是一个典型的例子。硬度要求最高的部分用金刚石来制造，只是镶嵌在金属头上，而不是通体都为金刚石，而刀柄则使用塑料或木材制作，这样既保证了硬度又降低了制造成本。另外，机械设计的许多公式及各章的表格、数据，是前人经验的总结，学生应该学会应用。只有在实际授课当中自始至终的灌输机械工程意识，才能让学生更顺利的融入社会，有企业人的责任感与担当精神。

四、加强实践教学

学好《机械设计基础》这门课程是进行机械设计的前提和基础，可以采用“教学—生产—研究—实训”教学方法，充分利用校内外人才和教育资源，主动把教学与生产结合起来，利用校内实训基地，尽可能把教学、生产和新产品研发、实训相结合。在真实的设计、生产环境中，学生所得到的知识及锻炼是课堂及普通实训难以比拟的。除此以外，还可从以下几个方面着手：①注重实验课程：建立健全机械性能检测实验室。因为在企业，看一个企业质量好与坏，首先看检测设备，如果连最基本检测手段都没有，何谈产品质量的好坏。通过该类实验课，不仅培养学生的动手能力，更重要的是培养学生的质量意识，进一步拉近了学生与企业之间的距离;②增加教具，帮助提高学生的感性认识，同时提高学生的学习兴趣;③理论联系实际。在讲链传动时，我们以自行车链条为例，引出滚子链及链轮的结构特点;讲棘轮机构运动时，同样以自行车下坡为例，引出棘轮机构的特点，使学生感受深刻;在讲解机构运动简图时，拿出生活中比较熟悉的产品，如：折叠雨伞、公共汽车门、缝纫机等;④进行机械拆装实习。培养学生认识机械、分析机械及动手能力。比如：减速器的拆装、轴的拆装;⑤组织学生参加机械设计创新大赛，培养学生的设计能力和创新意识。

五、结语

总之，每门课程的教学改革都是无止境的，都应经过实践、总结、提高、再实践的不断循环，从而得到合适的教学方法。通过以上教学方法的综合运用，使得学生学习的目的更明确，提高了学习兴趣，能够更主动更扎实的学好本门课程;理论与实践有机的结合起来，提高其工程实践能力和创新能力，培养了学生的工程意识，为使学生毕业后成为一名出色的技术应用型人才打下坚实的基础。

参考文献：

[1]尹来容，黄娟，等.基于信息技术的机械设计基础课程改革研究[J].教育教学论坛，2014，7（28）：229-230.

[2]饶水林.办好高职院校的思考[M].武汉：华中科技大学出版社，2007：11.

[3]陈立德.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2007：8.

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