机械原理课程设计教学模式的改革与实践

刘 悦 孙东云 王淑坤

（长春理工大学机电工程学院 吉林长春 130022）

机械原理课程设计教学模式的改革与实践

刘 悦 孙东云 王淑坤

（长春理工大学机电工程学院 吉林长春 130022）

机械原理课程设计对培养学生的动手能力和创新能力起到非常重要的作用。探讨了教学模式改革的思路和方法，提出了教师指定和学生自主选题相结合、分组设计、实体建模、考核答辩的教学模式。通过开展教学实践，取得了较好的教学效果。

引言

机械原理课程设计是机械原理课程的实践教学环节，以机械系统运动方案设计与拟定为结合点，把机械原理课程中分散的各章的理论和方法融会贯通起来，使学生更加全面、系统地掌握和深化机械原理课程的基本原理和方法。这是机械类专业学生在本科阶段第一次针对机械系统，综合运用所学知识进行较全面的设计思想和设计方法的初步训练，是十分重要的实践环节。它无论是对本课程知识的巩固和掌握，还是对后续课程的学习，都有深远的影响，同时对培养学生理论联系实际、提高动手能力以及创新设计能力都起到十分重要的作用。［1］

在知识掌握方面，传统的机械原理课程设计虽然教学效率高、通用性强，但也存在设计题目陈旧、设计手段单一的问题。在能力培养方面，传统的机械原理课程设计单纯要求学生完成某机械的选型和设计工作，针对学生创新能力和综合能力的培养不足。为此，有必要对机械原理课程设计的教学模式进行改革。

一、课程设计的选题

传统的课程设计题目千篇一律、不贴近生活，从而提不起学生们的兴趣。大多数课程设计题目都已经使用了很多年，这些题目在网上可以找到很多相关资料，完成设计的难度较低，对那些能力较强的学生来说没有什么吸引力。由于课程设计题目和参数是由教师指定的，设计参考资料又比较多，所以常常出现设计方案雷同、设计质量不高等问题。

为此，在课程设计的改革中，采用教师指定和学生自主选题相结合的方式。机械原理课程设计的选题原则：一是要具有综合性，以运动方案设计为主；二是要覆盖机械原理课程的主要内容；三是要结合生产实际或在学生日常生活中所熟悉的机械；四是要有一定灵活性，有利于发挥学生的创造力。在实际实行中，对于基础较好的学生，指导老师会布置学生从日常生活、生产实际中搜集合适的设计题目，让学生选择自己感兴趣的机器来进行设计，反复论证确定设计题目。另外，把历届机械创新设计大赛中的某些题目作为设计题目，也取得了良好的效果。考虑到基础较差的学生自主选题有困难，或是自己选定的题目不合适，教师会给这些学生制定题目。［2］

二、分组设计

在传统的机械原理课程设计教学模式中，学生单独完成设计任务。由于每个学生的设计题目各不相同，所以学生只需按照设计要求完成自己的工作即可，不需要与他人进行交流合作。这种方式有助于培养学生独立思考，独立工作的能力。

现代社会，各行各业更注重团队协作，学生的团队协作能力也需要加强。为此，在课程设计的改革中，将每人一题的方式改为分组设计方式。根据自愿原则，由3-4名学生组成一个小组，每个小组确定一个设计题目，小组成员分工协作，共同完成设计任务。在设计过程中，小组成员共同讨论、研究，充分发挥各自的特长和优势，激发了他们的学习兴趣。同时，每个小组成员还要完成自己独立的设计任务，这些任务将作为个人成绩考核的主要依据。这种以小组为主体的课程设计模式，对学生的独立工作能力和团队协助能力都是良好的锻炼。

三、应用现代设计方法

传统的机械原理课程设计通常采用图解法和解析法来完成结构的分析。图解法主要是对所设计机构进行运动和受力的分析，这种方法具有清晰、直观等优点，但也存在作图复杂、工作量大、精度低、效率低等缺陷。而采用解析法主要是指导老师将已归纳的计算公式交给学生，学生通过计算，将计算结果与图解法所得结果相比较。这种方法只是起到对图解法的结果进行检验的作用，而且计算的结果是一数字的形式显示，不清晰，不直观。这样做的结果不仅工作量较大，毫无创新点，使设计变得枯燥无味，而且也吸引不了学生对改任务的兴趣。最后设计结果只停留在书面报告和图纸上，学生对自己设计的机构是否可行不得而知。

为此，在课程设计的改革中，要求学生采用三维实体建模完成设计。学生利用一些常见的三维设计软件，如Soildworks、ProE、UG等来完成机构的实体建模，再通过运动仿真来分析机构的可行性，这种方法不仅能够提高学生们的积极性，还能够方便的修改、发现错误与展示，从而学生们的创新意识会有很大程度的提高。通过熟练的运用三维设计软件，节省了设计周期，也方便了成果的展示，给学生间的信息交流、互相学习提供了一个捷径。［3］

四、客观评价课程设计成绩

以往的机械原理课程设计只依靠图面质量和设计说明书来评定学生的成绩。这种评价制度并不能完全客观地反映学生的设计能力。比如，学生的设计图纸图面质量较好，设计说明书写得也比较规范，但学生的设计能力如何，并不能准确把握，也就很难给出比较合理的成绩。

为此，在课程设计的改革中，将原有的成绩评价方式改成由平时成绩加答辩成绩来评价的方式。平时成绩根据学生出勤情况、平时学习表现给予综合评定；答辩成绩由答辩时学生自述和回答问题情况综合评定。采用答辩的方式，可以真实地检验学生的设计能力，而且还可以了解学生对设计问题的理解深度和广度。根据学生的选题，答辩采取单独答辩或小组答辩的模式。答辩内容包括学生对自己设计任务的陈述和回答教师的提问，对于小组答辩，每个学生至少回答一个问题。通过答辩，检查学生在设计中存在的问题和不足，对学生来讲也是一个很好的学习和提高的机会。

五、结束语

按照上述课程设计改革思路和方法，在我校机电工程学院2013级11个班开展了机械原理课程设计教学实践，取得了良好的教学效果。学生们积极参与自主选题，感受了设计过程所带来的快乐和成就感，调动了学生主动学习的积极性，开阔了学生的设计思路。在学生的整个设计环节，教师设定特定时间进行答疑，时时关注学生设计进度，使学生受益匪浅，提高了学生的综合素质和创新能力。这次机械原理课程设计教学模式的改革，为在实践教学环节培养学生的综合能力积累了经验。

［1］孟庆梅，邓嘉铭.机械原理课程设计的教学模式改革.边疆经济与文化，2011（10）：84-85.

［2］匡兵，黄美发，孙永厚.《机械原理课程设计》改革探索.中国科技信息，2009（21）：218-219.

［3］席本强，王琦，曲辉.机械原理课程设计的创新型教学模式.中国现代教育装备，2010（21）：94-95.

刘悦（1972-）、男，吉林长春人，教授，主要从事机械设计及理论方向的教学科研工作。

教研项目：长春理工大学高等教育教学研究重点课题“机械原理课程设计的教学改革与实践”