独立学院《机械设计》课程设计的实践教学改革初探——以长江大学工程技术学院为例

彭三河 眭满仓，孙良臣，耿家源

(长江大学机械工程学院，湖北 荆州 434023) (长江大学工程技术学院，湖北 荆州 434020)

《机械设计》是机械设计制造及其自动化专业的一门主干课程。为巩固所学理论知识，将各章节分散的知识点串联起来，并能与实际应用相结合，在理论课结束后展开4周的课程设计实践教学环节，其目的是培养学生基本技能，掌握机械设计的方法、步骤，正确使用相关技术资料，培养学生独立分析问题、解决工程实际问题的能力和创新能力。通过接近实战的设计训练，不仅能巩固、加深、扩展学生所学理论知识，还能提高学生计算、电脑绘图、计算机使用及写作能力，对培养学生学习兴趣、团结协作精神、开拓创新能力和实践能力有很好的促进作用。

1 改革的必要性

目前，许多独立院校机械类及近机械类专业《机械设计》课程设计仍采用传统的减速器作为设计对象，由教师提出设计任务书，给出传动方案，主要内容和设计步骤也写出来，学生按部就班地进行计算、校核、画图及答辩等工作，内容没有新意，学生对课程不感兴趣，无需动太多的脑筋就像做作业般的完成课程设计任务。由于传统的减速器设计，各学校已连续做了很多年，说明书、减速器装配图、零件图这类资料网络上到处都有，相当一部分学生可以直接从网上下载或照抄别人的，使这种课设模式虽说对学生计算能力和画图能力有一些提高[1]，但存在下列问题：(1)学生分析问题能力和综合设计能力没有明显提高；(2)学生缺乏结构设计方面的知识；(3)学生的计算机绘图能力不强；(4)学生创新意识得不到锻炼。当今机械行业发展趋势是快速大量地渗透着以信息技术为代表的高新技术，传统的机械概念、生产模式有了很大地改变，新的设计和制造方法不断出现，而课程设计的现状却与时代发展不相适应。因此，《机械设计》课程设计实践教学模式必须进行改革。

2 改革的思路与目标

《机械设计》课程设计的改革思路是以培养学生问题意识、工程意识及创新意识为核心，以课程设计主题研究、教师指导方式研究、设计质量保障与监控体系研究、CAD/CAE在课程设计中的应用研究为主线，强化基础、注重实践、着力创新。培养学生基本设计能力和创新设计能力[2]，加强学生动手解决工程实际问题的能力。

3 改革的措施

3.1 改革设计内容

由于传统齿轮减速器传动系统包含各种齿轮、轴、轴承、联轴器、螺纹连接、带传动、链传动及润滑等内容，基本上涉及到《机械设计》教材各章节的知识，设计训练的系统性较好，故齿轮减速器设计内容可以保留。为加强课程设计的针对性和实用性，将课程设计题目与毕业设计、教师的科研课题、各种机械创新大赛及校企合作中接触到的技术改造项目进行有效对接。并将毕业设计、创新大赛等项目中涉及到的减速装置作为课程设计的题目，充分运用计算机的虚拟技术，进行多方案比较设计，将过去强调学生单一计算、绘图模式转变为以结构设计的方案评价、决策和创新为主的课程设计模式，从而极大提高了学生的学习兴趣和主动性，分析问题和解决问题的能力也有了很大的提高。

3.2 注重计算机的运用

目前，机械行业普遍采用计算机进行产品的辅助设计，这要求学生应具有较强的计算机运用能力。为加强学生的计算机辅助设计能力，要求课程设计中的所有平面图形全部用计算机绘制，对于能力较强的学生，还应该运用相关高级绘图软件制作出减速器整体爆炸图、装配动画图及核心零件的三维结构图。但是，针对该院学生计算机绘图能力普遍不高的现实，如果在课程设计中要求学生用计算机绘制所有图形，绝大部分学生将会花很多时间在计算机绘图上，其他方面就会弱化，这违背了课程设计改革的本意。为了使学生将主要精力集中在方案创新设计及结构设计上，应在课程理论教学的过程中，布置大作业，例如轴系结构设计等，要求用计算机绘图显示其结构。这样，在机械设计课程理论学习过程中，计算机绘图能力得到了锻炼，主要精力又可投放到结构设计上来，从而使学生的计算机运用能力、问题分析能力和工程应用能力都得到较好培养[3]。

3.3 加强动手实践，强化创新能力培养

课程设计是实践性很强的教学环节，必须强调动手实践，只有动手感知，才能发现问题、分析问题、解决问题[4]。因此，课程设计前让学生进行动手实践，即减速器拆装实践和内燃机曲柄连杆机构的拆装实践。拆装过程中，让学生记录各零件的结构形状、零件与零件的装配关系、轴上零件的定位关系，在报告中分析这些结构的特点。实践中，学生观察到的现象，如减速器中非对称布置轴的传动齿轮总是远离输入端或输出端；两级展开式齿轮减速器低速级齿轮结构尺寸比高速级的要大一些等。指导老师对这些问题并不正面回答，而是先让学生结合齿轮传动和轴系等理论课所讲的知识进行讨论，最后再对这种结构设计进行分析和解释。通过这种方式，学生对这些问题记忆非常深刻，理论和实际得到了很好的结合。

为使课程设计学以致用，让学生融入实际和实战中，引导学生结合各种大赛和企业技术改造项目搞创新，扩大学生眼界，积累和丰富创新设计知识与经验。如该院机械系一位学生，在学习机械设计课程期间，在某钢构厂参观时，看到该厂正在加工一种建筑用箍筋，但这种加工仍然是人工操作，效率低、劳动强度大，质量也不易保证，于是，他向老板建议开发一种相应的钢筋弯箍装置，老板接受了他的建议，并给了启动研制经费。该同学通过信息查找和调研，收集了大量的相关资料，结合课程设计，在指导老师的帮助下，运用计算机进行虚拟设计，画出了弯箍机的三维动画，对弯箍原理进行了创新设计，运用机械设计、机械原理、机械制图、工程力学及互换性与技术测量等学科知识进行了方案设计、技术设计，绘制了装配图和零件图，还进行了加工工艺设计及样机制造，创新性地设计出了一种新的钢筋弯箍机，通过生产试验，各项技术指标均能够满足工程实际需要。

3.4 强化课程设计总结和答辩

课程设计实践教学环节完成以后，要进行及时总结，写出课程设计体会，以报告会的形式，不同设计课题之间进行交流，让学生可以了解更多的设计思路和方法，课程设计效果将会更好。为了全面了解和评价学生课程设计质量，促使学生高质量地完成课程设计，精心做好答辩环节也很重要。为了做好课程设计答辩环节，课组成员制作了课程设计答辩题库，让学生在题库抽题回答问题。答辩结束后，学生必须修改课程设计里面出现的错误，尤其是结构错误。这样有助于加强学生对课程设计的重视，提高课程设计质量，更好地实现课程设计目的。

4 小结

课程设计是独立学院机械类专业实践教学的重要环节，是理论联系实践的桥梁，是提高学生工程实践能力的一个重要过程[5]。在进行课程设计实践教学的过程中，应使课程设计题目类型更接近于生产实际，强化计算机的应用，加强对学生创新意识和工程设计能力的培养，提高课程设计质量，为后续课程和将来参加工作打下良好基础。

[参考文献]

[1]龚溎义.机械设计课程设计指导书[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]张慧鹏，钮王杰.机械类课程设计初探[J].高等教育与学术研究，2008，(8)：91-93.

[3]李良军，龙振宇.创新教育在机械设计课程设计教学中的运用[J].高等建筑教育，2003，(9)：102-104.

[4]郭玲.机械设计基础课程设计改革与实践[J].辽宁高职学报，2004，(6)：111-113.

[5]肖猛.独立学院机械专业实践教学环节的探讨[J].中国现代教育装备，2008，(4)：119-121.