机械设计课程教学改革与探索

刘刚?闫石林

摘 要：机械设计是机械类专业的一门重要的技术基础课。本文结合作者机械设计的教学实践，详细介绍了通过教学内容、教学方法、多媒体应用及课程设计等一系列改革和探索，提高学生的创新能力，显著提高教学效果的经验。

关键词：机械设计 创新能力 课程设计 多媒体教学 改革与探索

课 题：本文系晋中学院教改项目：机械设计教学中的立体化教材建设（编号：ZI2012jg15）研究成果。

一、背景

机械设计课是与工程联系最为紧密的学科之一。它以机械中的常用机构和一般工作条件下的通用零部件为研究对象，研究常用机构和通用零部件的分析和设计问题，是机械类和近机械类专业的一门重要专业基础课，其理论性和实践性都很强。该课程的学习，不仅要求学生掌握常用机构和零部件的基本原理和基本设计方法，还要求学生运用这些基本理论来设计一些常规机械和处理机械中的一些实际应用。

因此，在机械设计课程的教学中，不仅要渗透创新思维，培养学生的工程意识的理念，更应该把学生的动手能力和创新精神作为应用课程改革的重点。多年来，机械设计教研室的老师做了一些探索，并对成果的经验进行了总结。

二、以理论教学改革为基础，优化教学环节

理论教学是实践教学的基础。只有让学生掌握了扎实的设计理论，才有可能将这些设计理论灵活应用于工程实践。机械设计课的理论性、实践性、设计性都很强，是培养学生创新设计能力的核心课程。课堂教学不仅仅是传授理论知识，更应注重培养工程意识，启迪创造灵感，提高创新能力。

1.调整课堂教学内容，提高教学效果

调整教学内容是课程改革的基础。在对教材进行取舍的过程中，遵循突出应用与实操，在教授基本知识、基本原理和基本方法的同时，引入机械设计发展的最新成果，注意到知识点的深入浅出和主次分明，而不是面面俱到，把新型机构和现代机械设计方法与生活实践相结合，既调动了学生积极性，又将机械理论寓教于学，在丰富课堂信息量的过程中，提高机械设计的应用教学效果。学生对机械的了解只限于生活中接触的范围，还习惯于理性思维，缺少工程观念。而传统机械设计课程教学内容陈旧，联系工程实际不够，不利于培养学生的工程意识和创新思维。授课时，最好适当引入学科中比较成熟的新理论、新技术和工程技术的最新发展动态，如优化设计、全生命周期设计等。另外，通过课外自学选修课等形式，引导学生自主学习常用最新工程设计软件如Pro/Engineer，UG。这样既可以提高学生的学习兴趣，又可以开阔学生的视野。

2.改革教学方法，培养创新能力

传统的机械设计课程的教学 “以教师为中心”，仅仅注重知识的灌输。这对学生的创新精神的培养是很不利的。改革传统教学方法，以学生为主体，以教师为主导，积极探索学生自主研究、自主创新式的学习方法，积极推进讨论式、探究式、问题式教学方法，既学习了知识，又能提高创新能力。

课堂教学是学生课程学习的主阵地。加强教师对学生课程学习的主导作用，恰到好处地创设问题情境，可以达到师生互动。问题的提出，要具有一定的实际工程背景，以增强学生的工程素质。问题的分析要能引导学生发散思维，创造性地解决问题。问题的解决要通过启发引导给出，为学生今后解决问题指明思路与途径。这种启发式教学能够潜移默化地培养学生的创新思维，帮助学生学会学习、学会探索。

3.采用多媒体教学，增强课堂效果

机械设计传统的教学手段，如黑板、模型加挂图，无法表达零件之间的相对运动，教师授课形式单一，缺乏直观性，在一定程度上影响了学生的学习效果和学习的积极性。在机械设计课程中，充分利用现代多媒体手段，将零件的运动变化逼真地展现出来，使机器真正动起来，激发了学生的学习兴趣。另一方面，精心设计的多媒体、课件可以清楚地显示教学内容难点，提高教学效率，而且二维和三维动画形象生动，加深了学生印象。

4.注重启发教学，培养学生的自学能力

机械设计课程虽然是机械专业理论课，但是应用性极强。因此机械专业的学生要能够自主学习课程的相关内容，提高机械理论学习的实践应用主动性，掌握科学学习的思维方法。机械设计课程的教学改革必须坚持把启发式教学方法放在首位，并根据教学内容的不同特点，穿插采用讨论式和案例式教学方法。多种教学方法的应用，使学生的学习主动性和自我学习的意识得到了进一步加强，同时加深了学生对基本知识的理解与掌握，并强化了记忆，从而提高了学生的自我学习能力。

三、改革实践教学体系，构建应用教学模式

实践教学是培养学生的观察分析能力、实践动手能力、综合设计能力以及创新思维的重要教学环节。实践教学体系由实验教学、课程设计两部分组成。

1.改革实验教学

传统的课程实验如机构测绘、齿轮范成、动平衡等一般为单一的验证性实验。这些基本实验有助于对巩固学生对基础理论的理解，但整个实验过程只是根据给定实验步骤去验证结果的正确与否，学生的积极性不高，实验效果不太理想。我们在实验教学中增设了一些创新型、设计型实验，如“机构运动创新实验”，让学生根据给定的题目自行构思实验方案，将自己设计的机械系统运动方案进行运动模拟，将设计理论在实践中检验，而教师主要起引导和启发作用，给学生足够的思维空间和创作空间。这样就可以充分发挥学生的主观能动性，真正提高学生的创新意识和动手能力。

2.加强课程设计环节

机械设计课程设计是课程的一个重要的实践性环节。传统的课程设计一般以减速器为研究题目。在设计过程中，老师限定了题目和方案，还提供了比较齐全的参考资料，学生自主设计的内容较少，不利于创新能力和工程实践能力的培养。针对这些问题，我们对课程设计的教学作了相关的改革和探索，找一些工程实践性强与并且与地区经济建设紧密联系的机械作为设计题目。考虑学生个体能力的差异，既有一些基础的简单的内容，又要有一定难度和深度的内容。采用学生选择和老师指定相结合的选题原则，以学生为中心，让学生自己确定题目，教师规定设计内容和要求。老师带领学生现场参观这些机械装置，查阅相关资料，使学生对所设计的机械装置有一定的感性认识，真正了解所设计机械的基本结构，并鼓励学生在现有传动方案的基础上，充分发挥主观能动性，提出多种方案，从机构的经济性、可行性、实用性，多方面考虑作出选择，选取最优设计方案。方案确定好后，鼓励学生使用先进大型软件进行运动分析和动力分析。然后根据各构件受力情况，按照等强度设计理论，对各构件进行结构设计，对于较高水平的学生要求编制程序进行结构的设计计算，并用Pro/E等软件完成三维造型，最终完成设计任务。这样在整个设计过程，因材施教，既尊重了个体差异，又充分调动了个体主观能动性和创造潜能，不仅使课程设计与计算机应用能力有机融合，还培养了学生的创新精神和动手能力，提高了教学效果。

四、小结

机械设计通过几年的改革实践，取得了一定的教学效果。但教学改革是一个系统工程，在不断总结经验的基础上，我们在机械设计课程的教学内容、教学方法、教学手段和考核方式上进行了一系列的探索，目的是寻求一条适合笔者学院特色的课程体系与教学模式。只有在教学改革中不断总结经验，提高教学质量，把枯燥的理论教学转型发展，才能激发学生的学习兴趣，培养学生的实际应用能力，不断适应笔者学院职业应用的转型发展要求。

参考文献：

[1]陈立德.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]邱宣怀.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2001.

（作者单位：晋中学院）