面向卓越人才培养的机械原理课程设计改革初探

王勇 吴其林 肖云 朱立红 贺良国

摘要：分析了机械原理课程设计的背景和现状，提出目前该课程存在的问题；分析了课程设计命题的改革方式，提出了完全自主命题、教师审阅的课程设计命题新思路；给出了课程设计内容和组织上的若干注意事项；提出了不断改进的想法。

关键词：卓越计划；机械原理课程设计；自主命题；教学组织

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）10-0095-02

面向工程实际应用，以培养善于将科学技术转化为直接生产力的工程师为目标，以与社会生产保持密切联系、教学与工程科研结合紧密、强调实践教学为特点的卓越工程师计划已在我国很多院校中开展。机械类卓越工程师培养计划中，对课程实践环节提出了新的要求。针对具体课程实践环节，基于现有教学体系，不断改革创新内容和方法，是实现卓越人才培养目标的必然要求。本文就机械技术基础课程中的机械原理课程设计改革的一些做法做一简介。

一、背景与现状

机械原理课程设计的主要目的是为学生在完成课堂教学基本内容后提供一个较完整的从事机械设计初步实践的机会。将所学的机械基础理论运用于一个机械系统，通过机械传动方案总体设计、机构分析和综合，进一步巩固掌握课堂教学知识，并结合实际得到工程设计方面的初步训练，培养学生综合运用技术资料，提高绘图、运算的能力。同时，课程设计要求对学生创新意识的开发和培养。本课程的时间一般安排在大二下学期，是机械类学生首次接触机械专业基础知识及其应用，也一般是第一个设计类实践教学环节，其重要性不言而喻。

我国现有机械类高校中基本都开设机械原理课程设计课程，有关机械原理课程设计的教学改革如课程设计的目的、内容、方法、组织形式、探索如何培养学生的机械运动方案设计、创新设计和解决工程实际问题能力等，一直在各高校中进行，也出版了不少这方面的教材，但是迄今为止没有被广泛认同的成熟模式。总体来说，机械原理课程设计仍然沿用使用多年的陈旧内容和形式，如设计题目还有很多高校在使用牛头刨床、平板印刷、电阻压帽自动机、步进送料机、冷镦机、冲压式蜂窝煤成型机等陈旧命题等，造成学生有完整现成资料参考而缺少方案创新，有些甚至流于抄袭，与时代发展和要求特别是与面向工程实际应用的卓越人才培养有了不小的距离，迫切需要进行适当的改革。

二、课程设计的题目设计

合理命题是保证机械原理课程设计质量的关键。根据目前现状和问题，以下以一个班级为单位讨论如何进行设计命题改革的几个措施。

1.保留部分现有题目，增加源自科研项目的设计命题。为改革现有设计题目陈旧的现状，在保留部分典型题目的基础上，增加源自科研项目的设计命题将课程设计与科研项目相结合是很好的选择，这样照顾的面较大，但命题时仍然出现多人一组、方案重复率过大等现象。

2.增加自命题数量。对有科技制作经验、动手能力较强的同学，鼓励自我命题、教师审核，按课程设计要求把学生自己的想法融入课程设计任务中。教学实践证明，一般这类命题同学比较投入和主动，课程设计结束后有很强的成就感，也达到了课程要求的锻炼。

3.全部自主命题。多年来部分同学自命题课程设计完成得很成功的经验告诉我们，机械原理课程设计只有增加学生主动性、积极性，才能真正使同学在充满兴趣的过程中学会设计、在充满成就感的设计中获得能力。基于这种想法，近年来我们按一人一题、不得重复的要求让每位同学自主命题，根据学习的机械原理知识自己命题完成一个具有一定创新意义的机构运动方案设计，并适当增加分析计算内容以锻炼他们运用分析工具的能力。以下是一个班级自主命题的题目实例。以下依次是姓名、学号、题目。张俊：2012210355，《可移动电灯》；王平：2012210356，《旋转型灌装机的设计方案与分析》；顾玉新：2012210357，《计数储蓄罐》；左静静：2012210358，《可伸缩垃圾捡拾器设计》；常成：2012210359，《自动削面机》；沈晖航：2012210359，《自动制钉机》；陈衎卿：2012210361，《立体车库重要部位机构设计》；王禛成：2012210362，《袖剑》；胡国庆：2012210363，《减压节能水龙头》；陶海清：2012210364，《减压节能水龙头》；秦呈呈：2012210365，《半自动钻床设计方案与分析》；江敏：2012210366，《自动削荸荠机》；田文昌：2012210367，《异步半自动双杵舂》；杨振波：2012210368，《小型整路机》；吕文韬：2012210369，《自动擦鞋机》；胡朱洪：2012210370，《刷瓶机》；洪红：2012210371，《简易按摩椅》；陈飞：2012210372，《地震救急床》；李亚：2012210373，《曲柄和垂直运动机构》；王建停：2012210374，《简易便爬坡轮椅》；张亮亮：2012210375，《干粉压片机机械传动系统设计与分析》；赵东辉：2012210376，《半自动平压模切机设计》；朱化冬：2012210377，《寝室电控可伸缩梯子》；李瑞：2012210378，《伞氏台夜灯》；黄凯：2012210379，《自动擦玻璃器》；黄杰：2012210380，《3D打印机》；林雨晖：2012210381，《手控升降晾衣架》；林敏：2012210382，《小型升降式平台手推车》；吴均辉：2012210383，《拖把助力拧水机构》；汪华：2012210384，《可伸缩梯》；王涵：2012210385，《半自动平压模切机设计方案与分析》；荀春林：2012210386，《快速黑板擦》；赵久滨：2012210387，《硬币分拣器》；张站业：2012210388，《台式电风扇摇头装置设计》；揣宜今：2012210390，《寝室床桌变换装置》；高发成：2012210391《寝室用臂力锻炼器》；邓子豪：2012210392，《键盘清理器》；邓矗岭：2012210393，《自动制钉机》；王骞：2012210394，《上下阶梯机器人》；李少杰：2012210395，《手机智能充电器》；冯轩：2012210396，《自动刷盘机》；李雪栋：2012210397，《行走起立助力拐杖》；田生明：2012210398，《洗瓶机设计方案与分析》；谢乾：2012210399，《多功能可折叠桌》；张琳荔：2012215077，《半自动平压模切机设计方案与分析》；孙志伟：20110573，《洗瓶机设计方案与分析》；张希承：2012211161，《自动折叠抽纸机构》；代海洋：2012210891《自动等段材料切割机》；刘松：2012214722，《自动切菜机》；根据设计题目要求，每位同学写出各自题目简介、要完成的内容、创新性，提交指导教师审阅、调整、确定。这种完全由学生自主命题的方式，给予学生适当的压力和学习自主性，锻炼了他们查阅资料、独立思考、学用结合的能力和习惯。

三、规范课程设计要求

面向卓越人才培养要求加强学生的创新意识和能力培养，因此在机械原理课程设计中除了按现有的课程设计要求规范内容外，要特别强调学生的创新意识，要求每个题目独立思考，在方案中有自己的想法和思路。对完成参考现有设计方案、没有自己想法的课程设计，一律要求重做。在课程设计完成的内容方面，要求学生会对自己设计的机构基于分析软件进行运动学和动力学分析，借此熟悉两维和三维设计软件、Matlab/SimMechanics、ADAMS等计算分析软件；有条件的同学还可在课程设计中学习结构强度和刚度分析的FEM软件。这样通过课程设计也为未来的专业课打下很好的基础。

四、课程设计的组织

对完全自主命题的课程设计，课程设计组织要精心设计。在机械原理主要机构和运动方案的教学内容结束后要提前布置，让同学准备，规定查阅资料、命题、讨论、调整、确定命题各关节的时间节点，让同学分散进行所涉及内容的论文、专利等技术资料的查阅和分析的锻炼，学会分析确定一个研究项目的目的、内容、方案、技术难点和创新点。在此过程中，指导教师要付出很大努力和时间，因此较之传统的机械原理课程设计，对教师也提出了更高的要求。一般目前机械原理课程设计均有一周集中时间。对完全自主命题的课程设计，该一周集中时间应该是同学已基本完成设计内容、整理技术资料、准备答辩的时间。对自主命题的课程设计组织每位同学准备5～10分钟PPT汇报设计过程，根据汇报内容和书面材料等综合评判设计成绩，在此过程中锻炼同学对科研和技术资料的书面和口头表达能力。

五、不断改进的想法

机械原理课程设计教学实践证明，完全自主命题的课程设计方式在培养学生查阅资料、独立思考、学用结合、书面与口头表达等能力和良好习惯方面效果显著。但同时也带来了教师工作量过大、个别同学适应不了等困难。为更好地改善本课程设计环节，需要在不断积累经验的基础上不断改进，如对个别感觉困难的同学加大辅导力度、培养独立思考习惯、适当降低分析和计算内容要求等；教师在辅导过程中灵活运用网络通讯方式降低劳动强度、以课程设计内容孵化大学生科技创新项目使教师得到教学工作量上的补充和认可等。

参考文献

[1]张晋西.机械原理课程设计改革尝试与思考[DB/OL].http：//www.xzbu.com/9/view-4109230.htm.

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[4]邹焱飚，翟敬梅.机械原理课程设计[M].北京：中国轻工业出版社，2010.