机械设计基础课程设计教学改革研究

刘海娥，张建国，吴韶华，张思婉

（郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450052）

《机械设计基础》是高职高专机类、近机类的一门专业技术基础课，在教学体系中具有承上启下的作用。本课程的学习主要是培养学生的动手能力以及工程意识的养成。机械设计基础课程设计是机械设计基础课程教学中的实践教学环节，它涵盖了《机械制图》、《工程材料》、《工程力学》等先修课程知识，课程设计时需要查阅大量相关的国家标准、行业标准、企业标准手册等相关资料，利用所学知识进行系统的、完整的机械设计。根据近几年来所带学生课程设计的实际情况，提出机械设计基础课程设计存在的一些典型问题及教学方法的改革研究。

1 目前课程设计的现状

（1）课程设计题目。高等工科院校常用题目是单级圆柱齿轮减速器和展开式二级圆柱齿轮减速器，减速器是工业中常见的机械传动装置，在带式运输机、破碎机和球磨机中被广泛应用。减速器设计涵盖了机械设计基础中齿轮传动、带传动、轴承、轴、螺栓等主要通用零件的设计与计算，运用了一般机械系统设计的常用方法，具有很强的综合性和针对性。

我校机械设计基础课程设计布置给学生的通常有四个任务书，分别为带式运输机、破碎机、搅拌机和球磨机的减速器装置设计。每个任务书有五个小题，每题的参数不同，但任务书的方案相同，都是已给定的传动方案图，工作条件和设计要求均完全相同，学生在设计过程中容易抄袭，照葫芦画瓢，改改相应的参数来敷衍了事。

（2）学生学习情况。课程设计周期是两周，一般安排在学期末的最后两周（16~17周）。但由于学校场地所限，许多班级被安排在学期中期，甚至前期上课不久后的7~8周，由于跟课程相关的许多内容还未讲到，比如轴，轴承的设计计算，即使打乱授课计划把课程设计的相关内容提前讲，还是来不及讲到，在做课程设计时特别困难，老师不好指导，学生也是一头雾水，利用设计周期的时间来讲课，时间上不够用，学生也不容易掌握内容。

课程设计第一周通常是设计计算，第二周是手工绘图。在布置任务时，一般都是分组进行，每组3~5个人，便于团体合作，有问题大家积极思索，力争小组范围内解决问题。实施过程中学生抄袭现象严重。每组里面只有一两个学生主动完成，其他的学生都是照抄主动完成的学生的样本，甚至有的小组就没有主动做的，照着别组的样本改改参数，最后交上来的课程设计资料雷同现象很严重。究其原因，主要是学生对课程设计认识不足，不重视课程设计，缺乏积极性和主动性。他们认为做课程设计无非是将学过的知识再串一遍，没有多大意义，对课程设计敷衍了事，持应付的态度，为完成任务东拼西凑，甚至直接照搬照抄。

在绘图工作中，很多学生对图纸尺寸标注、公差配合、粗糙度的标注过于随意，公差、粗糙度等级的选取不合理，有些学生连边框线、标题栏都不画，主要原因是学生对先修课程掌握不牢或不会应用；课程设计的时间安排也不尽合理，安排在学期末，学生忙于准备考试，不少学生难于集中精力认真搞课程设计，更有甚者，用量规直接量取别人的尺寸来画图，连尺寸标注也是直接抄袭，敷衍完成任务。这样完成的课程设计质量很差，学生根本没有起到锻炼的作用。

2 课程设计的改革探索

（1）采用任务驱动的教学模式。传统的课程设计题目一般是在实训周开始时布置给学生；采用任务驱动法，课程设计计算与课程讲授内容同步进行，在机械设计课程开课时就发给学生设计题目，让学生在任务的驱动下带着问题学习。任务驱动法可让学生明确学习目的，变被动学习为主动。教学过程中，适时布置学生阅读设计指导书中有关内容，并完成相应的课程设计内容，教师利用答疑时间给予辅导及抽查。在设计周期间学生主要进行计算部分整理、修改和图纸绘制，这样学生就有较为充裕的时间复习先修课程和结构等方面的创新思考，这样的安排，既缓和了教师和学生在时间方面过分紧张的矛盾，又不至于影响理论课的教学，同时又提高了课程设计的效果。课程设计的结构设计部分可以放在学生“装拆、测绘减速器实验”后进行。在装拆、测绘实验中，让学生仔细观察各类减速器的结构、轴的结构、轴承的安装和固定方法，为对轴和箱体的结构设计和画装配图打下基础。

（2）课程设计题目探索。课程设计题目应贴近工程实际，题目形式多样化。齿轮减速器涉及的机械设计问题具有典型性和普遍性，且已为大多数高校接受和采用，故齿轮减速器设计需要保留，但此外应根据学生的专业特点，设定多样化的题目。机械基础教研室和各专业教研室可以共同承担课程设计题目设置，题目既可以结合专业特点，又能有益于学生提高设计分析能力，体现多元化教学方式，抛弃“多年一题”的现象，在设计题目和内容上进行改革。依据教学大纲所要求的内容和难度，给出几个方向，允许学生自由选题，比如可以增加连杆机构类的设计题目；还可将大任务分阶段进行，充分利用各课程实训完成，以牛头刨床传动机构设计为例，基础教研室教师负责题目通用零部件设计、选择的指导工作，专业教研室教师负责指导该课题的液压电气部分设计。采用多样化和实用性的设计题目来提高学生的学习兴趣，为其提供广阔的学习空间，自由的讨论氛围，引导学生发挥主观能动性，积极创新，在教学互动中共同提高。

（3）加强课程设计教学基地建设。我校专用的课程设计教室较少，每个教室容纳的人数过多，设备条件差，学生只能进行最初级的手工绘图。应增加课程设计陈列室，摆放实物模型及图片，品种齐全、结构比较新颖的各种机械传动装置和图片，设计挂图等，创造良好的机械设计氛围，激发学生创造的灵感，课程设计教学基地的建设能为提高设计质量提供可靠的保证。

（4）计算机绘图取代手工绘图。手工绘图虽说是基础，但是CAD绘图是学生必备的能力，为了巩固大一期间学习的计算机绘图知识，为今后的专业课课程设计和毕业设计打下好的基础，绘图改用计算机来做,既方便图形修改，保持图面整洁,又充分发挥学生的空间想象力和分析问题、解决问题的能力。可以用AUTOCAD、CAXA、ProE等绘图软件取代手工绘图,逐步实施从手工绘图到二维AUTOCAD的应用最终到三维绘图的过渡。还可以引入UG软件指导学生进行减速器的三维设计。用三维软件绘图，学生对自己的设计不仅有了直观的认识，还可验证各部件之间的位置和运动关系是否正确，是否发生干涉等，并能及早发现和解决在设计中未能全面考虑的问题和存在的缺陷，同时也增强了学生利用现代手段进行创新设计的能力，增强了学生的学习兴趣。

3 结语

在机械设计基础课程设计改革研究中，通过改革设计内容，使之更接近工程实际，可以充分调动学生参与课程设计的积极性，培养整体设计意识和创新意识；通过计算机技术的应用可以加强学生利用计算机技术进行机械设计和仿真分析的能力。通过让学生接触工程实际，进一步增强学生独立分析、解决工程实际问题的能力。

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