创新模式在机电液课程设计改革中的实践

蔡卫国，武立波，潘澜澜

(大连海洋大学　机械与动力工程学院，辽宁　大连　116023)



创新模式在机电液课程设计改革中的实践

蔡卫国，武立波，潘澜澜

(大连海洋大学机械与动力工程学院，辽宁大连116023)

摘要机电液课程设计是培养学生工程实践能力的重要教学环节。该文以大连海洋大学机械设计制造及其自动化专业为例，结合辽宁省工程人才培养模式改革试点专业建设目标，针对机电液课程设计中存在的问题，采用学生分组的形式，每组实施以“小发明、小创意”为主线的自主选题模式，建立了“小组互评+教师评定+作品答辩”三位一体的考核模式。通过课程改革实践，学生参与课程设计的积极性显著提高，设计质量大幅提升，为后续毕业设计打下了坚实的基础。

关键词机电液；课程设计；自主选题；考评方式

机电液课程设计是机械类专业课程体系的重要实践教学环节，是将机械制图、机械设计、液压传动、电气控制等理论知识应用于工程实践的重要途径和平台，同时也是后续毕业设计的基础[1-4]。大连海洋大学机械设计制造及其自动化专业(以下简称“机制专业”)以培养通用机械领域，尤其是在渔业机械方面的应用型人才为目标，强调学生的工程实践能力、创新设计能力。近几年来，机制专业在实践教学环节实施了一系列的改革和实践，尤其是2013年专业获批辽宁省工程人才培养模式改革试点专业，以此为契机，以培养学生的综合实践能力、创新设计能力为目标，在课程设计改革方面进行了大量的探索和实践。

1机电液课程设计存在问题

机电液课程设计是机电一体化系统设计课程的实践教学环节，是一门重要的专业方向实践课。机制专业将其安排在第7学期期末进行，时间为3周，包括总体方案设计、传动装置设计(机械传动或液压传动)和控制系统设计3部分内容。以往的课程设计存在很多问题，主要表现在：

1)设计题目单一、设计内容陈旧

以往的课程设计由指导教师给出题目列表，学生任选1个即可，设计内容陈旧，设计过程和要求由教师统一布置，学生只是被动的、重复的完成往届任务，因此学生的积极性不高[5-8]。如CA6140车床的主轴箱设计、进给箱设计、溜板箱设计，数控机床自动换刀装置设计等题目，都是对传统的机械装置进行再设计，学生不用花费过多的精力，依葫芦画瓢即可完成课程设计，没有达到提升学生工程实践能力、创新设计能力的效果。同时，选题过程中的每人1题制度，使得学生之间在设计过程中缺乏交流，不利于团队协作精神、创新能力的培养。

2)过程管理松懈、考评机制单一

以往的课程设计考评机制单一，以“教师评阅+作品答辩”为依据评定成绩，教师评阅通常简单地以任务完成量(图纸量、计算量)为依据，而忽视了设计成果的科技创新性、生产实用性[9-12]。另外，指导教师在课程设计过程管理中比较松懈，没有严格按阶段检查设计内容，造成个别学生浑水摸鱼、抄袭模仿。

2机电液课程设计改革方案

2.1基于“小发明、小创意”的自主选题模式

针对以往机电液课程设计题目单一、设计内容陈旧的现状，对2010级机制专业实施基于“小发明、小创意”的自主选题模式。首先，由指导教师确定选题范围，涵盖小型家电、日常生活、小型渔机、通用机器等多种类型。要求所选题目满足以下条件：1)拟设计的产品或拟解决的问题应是学生较熟悉或易于理解的；2)设计难度适当，不宜过于困难或复杂；3)设计题目应有利于发挥团队成员的主动性与创造性；4)能够应用已学的机构、传动、检测、驱动与控制等知识；5)能较好地利用已掌握的成熟的机、电、液等各方面技术；6)适宜使用通常的加工手段加工制造。

表1　部分自主选题类别及题目

2.2建立“三段式”管理及互评考核机制

依据课程设计内容安排，将3周课程设计分为3个阶段，每个阶段时间为一周，即第一阶段为总体方案设计阶段，第二阶段为传动装置(机械传动、液压传动)设计阶段，第三阶段为控制系统设计阶段。指导教师每一阶段都要不定期参加小组讨论，以掌握工作进度，必要时提出指导建议或进行协调，同时对每个小组的任务完成情况进行评定，作为教师评阅成绩的重要参考，不同阶段的评定依据见表2。

表2　不同设计阶段评定依据

针对以往课程设计考评机制单一的缺点，增加“小组互评”环节，建立“小组互评+教师评阅+作品答辩”三位一体的考核模式，其中小组互评占20分，教师评阅占40分，作品答辩占40分。每1小组的作品都经过其他任意2个小组的评阅，相互之间指出作品的优缺点以及改进提高的方面，不但增加了学生之间的真诚交流，而且拓展了知识面的广度和深度。

3典型作品

1)海珍品水下采捕机械手设计

图1　水下采捕机械手

如图1所示的水下采捕机械手属渔业机械类型，结合学校海洋水产特色学科，综合应用了机械、电子、自动控制等理论，具有一定的应用推广价值、学术价值，设计方案可行。作品三维实体建模，主要设计内容涵盖了总体方案设计、机械手机构设计和控制系统设计。

2)多功能洗盘机设计

如图2所示的多功能洗盘机属小型家电类型，主要针对不锈钢快餐盘、木制或玻璃制碟、碗、筷、杯等。采用隧道式结构，具有喷洗、漂洗、消毒等功能，可以电加热，也可以蒸汽加热，对于不同的清洗对象，设计专用的清洗筐以使操作方便，提高洗涤效果。各个功能的启停使用行程开关控制，自动启停。

图2　多功能洗盘机

3)迷你电动清洁车设计

如图3所示的迷你电动清洗车属日常生活类型，体现了环保理念，可以完成室内地板、小型街道的自动化清洁，能够在环境恶劣的情况下代替人力工作。作品设计特点为：驾驶舱上盖采用弧形钢化玻璃使得驾驶员视野更开阔；前后共设置4个转刷增大了清洁面积，转刷的高度和位置可以自动调节；转刷清刷的同时完成对杂物的吸附清理工作。

图3　迷你电动清洁车

4结束语

针对课程设计中存在设计题目单一、内容陈旧、考评管理松懈的现状，在2010级机制专业机电液课程设计中实施了改革创新和实践，通过自主选题、“三段式”管理模式、建立小组互评机制等措施，课程设计质量得到了明显的提高。尤其在机构的创新性方面，在31个自主选题中，已经获批实用新型专利6项，发表研究论文3篇，参加校级、省级大学生创新创业竞赛项目7项，对机械类专业课程设计改革具有一定的参考价值。

参 考 文 献

[1]王晓蔚，李香菊，潘晓卉.以项目任务为主线的课程设计改革[J].计算机教育，2014(24):62-65.

[2]常军然，唐宏.江西理工大学机械专业综合课程设计改革和实践[J].中国电力教育，2009(7):154-155.

[3]姚静，孔祥东，姜万录.机电液一体化综合课程设计改革与实践[J].教学研究，2013，36(2):53-55.

[4]吴雪峰，薛铜龙.基于卓越工程师培养计划的“机械设计”课程设计改革[J].中国电力教育，2013(13):107-108.

[5]唐蒲华.机电液一体化课程实践教学方式的研究[J].内江科技，2014(7):131-132.

[6]袁新梅，华剑.机械原理课程设计教学改革探索与实践[J].长江大学学报(自然科学版)，2008(9):45-46.

[7]周艳军，张启俭，齐平，等.提升学生实践与创新能力培养途径的探索[J].实验技术与管理，2011，28(7):218-220.

[8]王钟庄，何尚平，郭波.地方院校应用型本科毕业设计与创新竞赛相结合的实践教学研究[J].实验技术与管理，2012，29(8):154-157.

[9]徐盛林，陈强.由学科竞赛到实践教学改革的思考[J].浙江树人大学学报，2013，13(3):48-51.

[10]申燚，李平正，王明强.机械原理与设计的实践环节体系改革与实践[J].机械制造，2013，42(4):101-103.

[11]李丽，王国勋，宋小艳.机械类专业课程考试改革与创新能力培养[J].实验科学与技术，2014，12(3):149-152.

[12]钟洪生，汪玲，王明珍.《电路分析基础》中的课程设计[J].实验科学与技术，2013，11(4):206-208.

收稿日期:2015-03-03；修改日期：2015-04-11

基金项目：辽宁省普通高等学校本科教育教学改革研究项目(UPRP20140100)。

作者简介：蔡卫国(1970-)，男，硕士，副教授，主要从事虚拟仿真技术，机电一体化方面的研究。

中图分类号G642.0

文献标志码A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.03.028

Practice of Innovation Model in the Electromechanical and Hydraulic Course Design

CAI Weiguo，WU Libo，PAN Lanlan

(School of Mechanical and Power Engineering，Dalian Ocean University，Dalian116023，China)

AbstractThe course design of electromechanical and hydraulic is the important link for improving engineering practice ability raise.For example of mechanical design and manufacturing of Dalian Ocean University，combining the construction aims of engineering personnel training mode，and in view of the existing problems of course design of electromechanical and hydraulic，autonomous choice model has been carried out based on invention and creative，and the assessment model of team mutual，teacher evaluation，and reply results has been built.Through curriculum reform practice，the enthusiasm of students to participate in the course design improved significantly，it can lay a solid foundation for subsequent graduation design.

Key wordselectromechanical and hydraulic;course design;autonomous choice model;assessment model