《机械设计基础》教学改革探讨

麻建坐

摘要：机械设计基础涉及的内容多、知识面广。针对传统机械设计基础课程教学中存在的问题，对机械设计基础教学内容、教学方法、教学手段进行了探讨，在注重培养学生基本理论知识的同时、加强对学生创新思维以及实际设计能力的培养。

关键词：机械设计基础；教学内容；教学方法；教学手段；改革一、引言

《机械设计基础》课程作为高等工科院校机械类及其它相关工科类专业应用技术性人才培养的技术基础课，其涵盖的内容广，包含有理论力学、材料力学、金属学、工程材料、机械传动、常用机构、通用零件设计等内容，课程的综合性很强。该课程要求学生不仅要掌握扎实的基础理论知识，更重要的是理解那些从工程实践中得来的知识经验，同时具备将所学知识应用到工程实践中去的能力，因而课程的实践性亦很强[1]。该课程的学习为学生后续专业课打下基础，在教学中起到承先启后的作用。本课程的目标是培养学生掌握机械设计的基本知识、基本技能和基本方法；培养学生具有设计一般通用零部件的能力，为将来从事设计科研工作打下基础。在现行的机械设计基础课程教学中存在如下突出问题：（1）教学形式仍以课堂教学为主。虽然课堂教学是传授知识的主要渠道，但是，机械设计基础课程内容的广泛性与教学形式的单一性之间存在矛盾，影响了学生对机械设计相关知识的掌握，限制了学生分析和解决问题能力的培养。（2）实践教学手段缺乏，难以实现课程教学目标。由于缺乏合适的实验操作手段以及学时所限，很难提高学生的设计能力、培养学生的创造性素质等实践能力，教学效果不甚理想[2]。（3）缺乏对学生创新思维和创新能力的训练。现有的机械设计实践教学环节，忽视了培养让学生独立进行课题规划能力和创新设计能力，影响了学生将来的毕业设计选题和进入工作岗位后的实际工作[3]。针对以上这些问题，围绕课程教学目标，围绕培养学生综合创新设计能力的主线，试图从教学内容、教学方法、教学手段等方面进行改革探讨。

二、教学内容改革

作为一门专业技术基础课，机械设计基础培养的是学生进行机械设计的能力。但一个优秀的机械设计工程师，不仅要知道机械设计的基础理论，还要对产品生命周期、项目运作的相关知识有所了解。教学中应插入这些知识，以扩充学生的知识面和综合能力的培养。

在技术进步不断加快、市场竞争不断激烈的今天，社会要求的是具有扎实的实际设计能力和富有创新意识的设计者，是多学科兼融的全才。也只有综合型、创新型人才更能真正适应市场需要。作为机械设计基础的课程教学，也应该重视培养学生进行独立的创新设计能力，最大限度地提高学生的实际设计能力和创新设计能力。

机械设计基础要适应现代科学技术发展的需要，把握本学科的发展脉搏，及时补充新型机构、传动、零件。介绍新的设计理论、方法、技术、计算机辅助设计等内容，拓宽视野。培养创新设汁的思路和方法，培养创新型的人才。创新方法及思维有专门的教程和参考资料，在机械设计基础课程教学课时有限的情况下专门腾出时间介绍创新方法是不现实的，但可以在教学过程中穿插引入创新方法及思维的话题，然后提供一些参考文献让有兴趣拓宽知识的同学进一步探索。

（一）理论教学方面。现行课程教学对设计理论有较为细致的介绍，但忽略了实际知识和主观能动性在机械设计中的作用，这使得学生一遇到实际设计问题，面对一些需要根据有关知识确定参数的部分就茫然不知所措[4]。课程内容体系的编排可以考虑加强工程实际设计所需的基本知识、基本理论和设计方法，适当增减教材内容，破除片面追求理论完整、繁杂公式推导的教学模式，强调设计能力的培养，强调工程实际应用。以设计为线索，加强实用性、实践性内容和习题，删减过深的、不必要的理论推导和证明、过时内容、或是偏深偏难而又不实用的内容；舍去概念化的、对提高设计人员的设计水平意义不大的部分，加强应用性的设计方法、经验数据和公式、图表等可操作性强、对提高设计人员的设计水平有益的部分。结合工程实际问题，在讲解基本设计计算原理和设计方法的同时穿插一些创新设计方法，培养学生分析、归纳和总结的能力，形成系统设计的思路和方法，提高学生解决实际问题的能力。

（二）实践教学方面。 机械设计基础既要培养学生的专业

基础知识，为学生后续专业课程学习打下基础，更要突出机械设计实践主题。机械设计基础课程设计是培养学生综合运用所学理论知识解决实际工程问题最基本、重要的实践性教学环节[5]。通过课程设计，学生熟悉和掌握机械设计的基本方法和规律，学会综合运用相关理论知识，熟悉使用有关的技术信息和参考资料，逐步培养独立、全面、科学、创新的工程设计能力[1]。虽然通过现行的减速器设计实践教学环节，在培养学生综合运用知识的能力上起到重要作用，但由于在减速器设计过程中，学生只需参考指导教材，按部就班进行，程式化成分很高，设计的内容千篇一律，体现不了学生的个性和特长，限制了对学生实际设计能力、创造力的培养。因此，在进行课程设计是可以适当简化减速器设计内容，增加创新设计内容，采用任务多样、自主规划模式，培养学生的基本设计能力和创新设计能力。

三、教学方法改革

机械设计基础课程作为一门综合性较强的应用型主干技术基础课，具有实践性强的特点、教学过程要体现以调动学生积极主动参与进课堂的原则，合理设计授课计划和教学内容。在教学过程中，理论联系实际，既注重讲授基本理论的系统性，又要分析讨论实际生产中的案例，改变“灌输式”和“填鸭式”教学模式，多采用“案例法”、“讨论法”、“导学式”等教学方法。重视教师的导向作用，挖掘学生的创新潜能，培养学生的创新思维素质。

实践是知识的源泉，实践性教学对于知识的获取、能力的形成与发展起重要的作用。长期以来，我国机械设计实践教学体系从题目、内容及做法上沿用苏联的教学体系，目前机械设计实践教学的题目主要还是“减速器设计”[6]，这套体系培养了学生综合运用基本知识和基本理论的能力，对培养学生基本设计能力的具有不可替代的优势，但由于设计内容单一、设计方法和手段单调，对于新设计方法和手段的利用不够，对于课题规划问题研究讨论不够，会影响学生的实际设计能力。

改变课程设计与教学脱节的做法，将减速器设计融人整个课程教学过程中而不是单独进行。在讲机械传动之前就将减速器设计题目安排给学生，对减速器里的主要传动形式进行讲解，然后留给学生思考和讨论确定设计减速器的关键零部件，让学生带着问题学习课程。这样，学生在课程学习过程中就能以课堂作业或课外作业的形式逐步完成传动计算部分、标准件选择部分等减速器的设计计算部分，在此过程中教师进行阶段性检查并辅以必要的指导。期末绘制图纸、编写设计说明书。在教学过程中采用总结、答辩的方法把减速器设计与整个教学内容串联起来，使实践教学和理论教学有机地统一起来，使对学生基本设计能力的培养循序渐进、更加扎实，避免理论脱离实际，改善教学质量。

在完成机械设计基本能力训练之后，在不增加授课总学时和学生负担的前提下，用一周时间对学生进行创新设计能力的培养。创新能力不是基本能力的简单拼凑，创新能力具有进攻性，而基本能力仅仅具有适应性[3]。创新设计可采用学生自己的爱好、实用、难易恰当的设计题目，也可以采用教师科研项目中与机械设计相关题目，为学生保留广阔的创新思维空间，培养学生的敏锐性、洞察力、预见性等创新能力。

四、教学手段改革

（一）加强实物教学方法。实行理论与实践相结合的教育，在课程教学过程中，让学生尽可能更多的接触生产实际。例如：参观实验室、陈列室、工厂车间、开设实验，使抽象的内容变得形象、具体、简单、易于理解，不断积累实践知识，激发学生求知欲。

（二）采用多媒体方式教学。媒体教学方式可以改变传统教育的单调性，例如遇到学生不好理解的内容，可以先通过仿真动画导入，让学生对所述内容有一个直观形象的感性认识，降低学生对知识的认知难度。与黑板板书相比，计算机辅助教学不仅可以通过图文、仿真、动画帮助学生理解内容，激发学生学习兴趣，还可以节约时间对重难点内容进行深入分析和讨论。

（三）鼓励自主学习。组织专题学习，指导学生课外查阅相关资料，启发学生思考，鼓励对所学知识进行归纳、总结和对比，激励学生探讨学习的收获和体会。充分给予学生参与课堂交流的权利和机会，体现教师在教学过程中的主导地位和学生的主体地位。

五、结束语

为培养适应社会经济和社会发展的具备扎实基础、较强实践能力、富有创新精神的复合型人才，探讨了机械设计基础的教学新模式，注重培养学生对基本知识和基本理论的掌握同时培养学生的创新思维和实际设计能力。

参考文献：

[1] 马纲,王之栎,宁凤艳,陈心颐. 机械设计综合课程设计教学研究与实践[J]. 中国科技纵横, 2011(2):104-105.

[2] 粱新排. 《机械设计基础》教学的研究与创新[J]. 希望月报.2007(7): 68.

[3] 尹健. 机械设计新型实践教学模式的探讨[C].贵州大学第二届实践教学改革研讨会暨第二届大学生创新论坛论文,1-4.

[4] 安琦.提高学生创新机械设计能力的新型教学模式[J].高等教育研究学报.2007：30(2)：53-55

[5] 王之栎，马纲，机械设计一体化教学实践[J].教育论丛,1998(1): 49-51.

[6] 教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员会机械设计课指组,机械设计系列课程教学现状调查报告[J].理工科通讯,2010(7).