以学生工程实践能力为导向的机械设计基础课程改革与实施

郭维城　王琳　刘小琨　张陈

摘 要 结合应用型本科人才培养特点，对机械设计基础从教学内容、教学手段、教学方法、考核方式等方面进行了改革尝试。提出以学生工程能力为导向的机械设计基础实践教学模式，旨在提高学生综合运用材料力学、理论力学、工程材料、机械制图、机械原理、机械设计等相关知识来进行产品设计，培养学生具有产品创新能力和解决生产实践问题的能力。

关键词 工程实践能力 导向 改革 实施

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.01.047

机械设计基础课程普遍存在的问题有：教材章节相互独立，不能使所学知识形成系统；多媒体只能起到演示作用，与真正的操作相差较远；实践学时少，理论与实践不能及时结合，学生枯燥，没有积极性；学生的工程能力，团队协作意识，主动分析问题、解决问题的能力不强；教师对课程改革的手段、措施欠缺，照本宣科的教学方式很难调动学生的主观能动性；学生创新意识欠缺。

综上所述，本文提出以学生工程实践能力为导向的机械设计基础课程改革与实施研究。该研究的特点，一是在教学模式上，为学生营造自由发展的氛围；二是在教学方法上，为学生营造自主探究的环境；三是在教学手段上，组织丰富多彩的竞赛活动，展示设计成果，吸引更多人参与其中；四是在考核方式上，多种考核形式并存，注重对学生能力的培养。

1 机械设计基础课程改革内容及目标

1.1 具体改革内容

（1）改革课程教学模式，设置有利于学生自由发展的教学环节。引导学生“主动参与”的教学模式，教师在课程教学初期提出目标，如以往届“机械创新设计竞赛” 为主题，并明确目标完成质量，将纳入期末考核并给定所占总成绩的比例，一般不应大于50%；学生自行提出任务，3人一组自由组队，寻找方法，教师在目标提出约两周后组织学生对任务进行答辩，对任务进行客观、准确评价，指出下一步学习的重点；在学期中组织“机构创意搭接”活动，在学期末组织“机构设计及动力学仿真”活动，激发学生热情。课程教学模式不局限于教师课堂讲授，可以是学生任务汇报、教师指导答疑、活动演示等多种形式并存。

教师引导：提出目标、不规定任务；不规定方法；督促实施、解答疑问。学生主动参与：明确目标，提出任务；寻找方法；边学边干，完成实践。

（2）改革课程教学方法，营造学生自主探究的环境。引导学生“主动参与”的教学方法，教师在课程讲授过程中取材以教材为线索，又不局限于教材，在学生自行寻找的任务中，找到具有共性的问题，引入课堂；在各章节围绕技术的发展，增加新的内容；不拘泥于程式方法的符合度，看重对方法（路径）的找寻过程，看重结果的创新度。

（3）改革课程考核方式，重点以考核学生能力为主，多种考核形式并存，客观准确评价学生成绩。打破传统的以考核学生对书本知识掌握程度的限时书面考试方式，传统考试方式会使学生临时抱佛脚，放松平时的学习。加强对平时任务完成情况考核、对组织活动参与情况考核、对实验室开放参与程度考核，加大平时考核在综合成绩中所占的比重，在一定程度上促使学生重视平时各个教学环节，使学生的学习过程变成循序渐进的过程，防止学生考前的突击应付，提高平时学习的自觉性和主动性，考试题目增加一定量的设计型题目，强调工程背景，克服传统考试中题目的限时性、定向性、唯一性、单纯性的弊端，着意考察学生综合运用知识解决实际问题和创新思维的能力。

（4）改革课程对应集中性实践环节教学内容，将任务从课内延伸至课外。多数作品可作为课程设计继续研究，丰富课程设计内容；部分作品可作为毕业设计题目深入分析；优秀作品可参加辽宁省机械创新设计大赛。

1.2 改革目标

通过课堂讲授与学生自主实践，培养学生具有：（1）根据目标范围找寻社会需求提炼课题的能力；（2）对于机械工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力；（3）独立创新设计机械系统与零部件的能力；（4）在团队中工作、与他人合作的能力。

2 机械设计基础课程改革实施方案

学生的学习分别通过若干个学习任务来完成，每个任务均要求学生通过小组动手实践直接掌握实践知识。在实践中遇到了问题，又使学生对理论的学习变成内在需要。学生在学习专业理论之时，又通过实践巩固理论知识，从而使理论知识学习与实践知识学习有机地结合在一起。以学生“主动参与”为中心，进行各方面能力的培养与锻炼，每个任务都是一个完整的工作过程，是一个获取信息—制定计划—做出决定—实施计划—检查控制—评定反馈的过程。具体实施方案见图1。

3 机械设计基础课程改革成效

3.1 组织与课程密切相关的教学活动

在2013/2014学年第二学期，对机械设计基础课程进行了改革的尝试，涉及三个班级。在课程前半部分常用机构理论内容讲解完，组织学生开展“首届机构创意搭接竞赛”活动。

3.2 机械设计基础课程改革取得成果

共收集作品32件，分别是：颚式破碎机、飞机起落架、活塞泵、压盖机、蛋糕切片机、汽车雨刷器、印花机、台式电风扇摇头机构、带式输送机、鹤式起重机、摄影升降台、机器人腿部机构、车载起重机、多连杆式独立悬挂机构、机械手手指机构、精压机机构、缝纫机踏板机构、机械手手臂机构、筛料机机构、内燃机、活塞泵、插床插削机构、带传动传送机构、飞剪机构、后备箱开启闭合机构、单缸四冲程内燃机、牛头刨床机构、门式起重机、振动筛料机、挖掘机、洗瓶器、浴室搓澡器。每件作品包括：设计任务书、答辩PPT、机构搭接视频、活动总结。评选出特等奖1项，一等奖3项，二等奖6项，三等奖6项。其中，单缸四冲程内燃机获特等奖；颚式破碎机、后备箱开启闭合机构、牛头刨床机构获一等奖；飞机起落架、汽车雨刷器、摄影升降台、精压机机构、插床插削机构、飞剪机构获二等奖；活塞泵、压盖机、门式起重机、振动筛料机、挖掘机、洗瓶器获三等奖。

4 结语

从改革实施效果看，师生交流加强，学生学习自主性有所提高；设计独立完成，无法抄袭；全体学生参与小组共同设计，加强了与人合作意识，获得了团队工作经验；部分作品可作为课程设计、毕业设计题目继续深入研究，课内成果延伸到课外。

该研究使实践教学与理论教学有机结合，以技术应用能力培养为主线，按照能力本位、任务驱动的理念进行组织教学，构建以实践为主、以知识为辅、以任务为载体、理论与实践一体化的课程结构，充分体现“以学生为中心”的教学思想，充分调动学生主动获取知识和解决问题的主动性，通过小组个体之间、师生之间的沟通、交流、讨论、答辩、评价等多个环节，通过对任务实施过程中具体环节的训练，引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地学习，使学生具备对任务综合的分析能力、知识选择能力、知识应用能力、对问题的判断能力、问题分析能力、创新能力、工作质量及效率和团队合作能力、自学能力等人才培养方案中所要求必须具备的能力素质。

基金项目：本文系2012辽宁省教育厅教育教学研究项目“培养卓越工程师创新与实践能力途径的探索”（2012-150）。2014年沈阳工程学院教育教学研究青年基金项目“以学生工程实践能力为导向的《机械设计基础》课程改革与实施”（Q201406）的研究成果

参考文献

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