多理念融合的“机械设计课程设计”主动实践教学模式研究

沈仙法　刘远伟

摘要 为有效改善“机械设计课程设计”的教学质量，针对民办高校机械类专业学生特点，通过对项目教学法、CDIO工程教育、任务驱动法、分层教学法、自主学习、在线学习和主动实践等较为先进的教学理念进行融合，从课题设计题目、教学内容、教学方法、设计手段和评价体系方面进行了系统改革。通过本课题研究将有助于增强学生的工程意识和主动实践能力，培养学生的自主创新能力。

关键词 多理念融合 机械设计课程设计 主动实践

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.06.057

机械设计课程设计是一门重要的实践课程，起到了从理论到实际、从基础到专业的桥梁作用。通过机械设计课程设计使学生能够综合运用“机械设计”、“材料力学”、“工程制图”、“互换性技术基础”和“工程材料”等其它先修课程知识，熟悉通用机械设计特点和规律。但是当前机械设计课程设计的教学质量呈不断下滑趋势。并且随着网络和计算机技术的快速发展，传统机械科学发展已发生了显著变化，同时，机械设计理念和思想也发生了深刻转变。目前传统的机械设计课程设计的教学模式已不能适应新时代下技术发展的要求，导致其很难培养出优秀的机械设计工程师。为此，很多院校试行了许多有价值的探究，产生了一些新的教学理念，因此，本研究将以机械设计课程设计为研究对象，探索一种适用于民办高校机械设计创新人才培养的教学模式，形成多理念融合的机械设计课程设计的主动实践教学改革方案，从而提高设计类实践环节的教学质量。

1课程教学理念

1.1项目教学法

项目教学法是指在老师的引导和帮助下，把一个独立的工程设计项目布置给学生，从文献资料检索处理、项目设计方案确定、项目具体实现过程到最后的项目设计评价，全部让学生承担完成。通过此设计项目的完成，学生将熟悉工程项目设计全部过程以及各设计环节中的要求。

1.2 CDIO工程教育

CDIO表示构思（conceive）、设计（Design）、实现（Imple—ment）和运作（Operate），它是以产品研发到产品运行的生命周期为载体，使学生以实践的、主动的、课程有机联系的方式学习工程。CDIO倡导“做中学”的教学模式和“以工程为导向”的教学方法，这种方法特别适用于工程实践性较强的机械设计课程设计教学。

13任务驱动教學法

任务驱动教学法的本质是指学生学习过程中，在教师的指导下，以项目任务为桥梁，并在强大的成就动机的诱发下，通过主动积极利用有限的课程学习资源，实现相互协助和自主探索的学习方式，完成给定的项目任务，使学生形成一种课程学习实践活动。

1.4分层教学法

分层教学法指学生在专业知识基础、智力因素和非智力因素存在显著差异的前提下，老师根据不同的影响因素把教学对象分为不同的教学层次，并根据各种教学层次设立不同的教学目标，采取相对应的教学方法及手段，完成其设定的教学目标。对于机械设计课程设计实践类课程，将从设计选题难度、学生层次、教师指导水平、评价方法和标准等方面实行分层，把课程设计的难度系数和区分度系数的概念上升到系统层面。

1.5在线教育

在线教育是指以网络为介质的教学方式，教师与学生相互之间，利用网络实现全方位的沟通，缩短了教师与学生之间的心理距离，极大地增加了师生之间的沟通机会和范围。老师通过采用计算机对学生问题的种类、提问人数和提问次数等方面实时统计并进行分析，这样更便于老师有针对性地辅导和帮助学生。

1.6自主学习

自主学习是一种现代化主动学习方式，学生是学习主体，他们可以自己做主，不受外界干扰通过各种手段使个体可以得到持续变化的行为方式。自主学习的教学模式是以学生为中心、学生自己管理自己的学习，老师从宏观上对学生进行调控，在学习方法和策略上指导学生，培养学生可持续发展学习技能以及终身学习的能力。

1.7主动实践

主动实践是指由学生直接去参加各个环节的实践教学，自己设计教学内容和路线，研究学习过程中碰到的困难和问题，并对此提出有效的解决手段和方法。在这过程中，当学生的主观能动性和学习动机被激发出来时，其观察、分析和解决问题能力一定能够获得很好的锻炼和培养。所以，教师把主动实践的教学理念穿插在课程设计的各个教学环节，达到培养和提高学生主动解决工程实践问题的能力。

2主要研究内容

2.1设计题目的选择

机械设计课程设计题目的选择满足以下需求：课题中所应用到的传动方式必须是机械设计课程中所讲授过的，例如：螺旋传动、齿轮传动、蜗杆传动、带传动和链传动等；课程设计的题目应该是多层次和多类型，以适应不同层次学生的需求，从而使课程设计从模仿型转变为研究型。因此，在确定机械设计课程设计题目时，既可以从实际工程设计案例中寻找难度适中且符合教学目标的设计题目，也可以根据老师的科研项目选择恰当的设计题目，同时也积极支持学生按照自身经验和兴趣特点自行确定课程设计题目。

2.2课程设计多层次教学内容

机械设计课程设计教学内容应具有各种层次，以满足民办高校不同层次学生的需要，而且设计内容要符合实践教学要求，并能在有限时间内完成。所以，其内容必须包括常用零部件设计。长期以来，减速器设计一直作为机械设计课程设计题目，是因为其包含了带传动、齿轮传动设计，轴的结构设计，轴承的组合设计，轴承的选择设计，箱体结构设计和加工工艺等内容。学生通过完成该项目，既能对所学专业知识进行综合应用，也能提高学生对机械设计的专业理论知识的应用意识。

2.3设计多理念融合的教学方法

项目教学法是将机械设计教材中的教学内容和章节顺序打散，再根据新的要求对内容进行调整和整合。把工程项目设计中机械主体分为动力原件、传动系统和执行部件三个部分。将机械设计理论教学内容设置为传动装置设计、轴系零部件设计、箱体零部件设计和连接件设计等四个设计项目。

任务驱动教学法一般步骤为：首先提出任务；然后完成任务的思想、方法、操作；其次再边学边做完成任务；最后总结规律、技巧。比如在减速器设计时，首先是轮系传动计算，然后是减速器应用分析和设计，最后是减速器的总装配图。每项任务通过老师指导，激发学生的兴趣，由被动学习变主动探索。

根据主动实践理念，把“先理论学习后实践学习”的传统线性串行模式，调整为“理论学习与实践学习同时进行”的并行模式。例如在讲授《齿轮传动》时，启发学生按照课程设计思想去考虑企业中面临的一个实际问题，激发出学生的学习动机，有力地促进学生主动学习。在这种教学模式下，学生将具有更加强烈的学习兴趣和求知欲望。

2.4确定绘图及设计手段

绘图能力是机械类学生的基本功，因此，在手工绘图阶段，必须要求学生加强手绘技能。在计算机绘图阶段，学生也应该能够熟练使用各种专业绘图软件，如二维设计绘图软件Auto-CAD、电子图版CAXA和中望CAD等，三维绘图软件Solid-works、Inventor、UG、Pro/E、Catia和Solidedge等。教师应鼓励学生采用专业绘图技术建立三维模型，并进行零件装配、爆炸图生成和简单运动仿真等，提高学生利用计算机技术进行机械设计的能力。

2.5建立科学评价体系

课程评价手段的改革，从注重结果转为注重设计过程的评价，从单一目标评价转为多目标评价。机械设计课程设计成绩的评价应从以下几个方面进行：课程设计方案的新颖性；查找和阅读专业文献的能力：观察、分析及解决问题的水平；课题设计计算的合理性和正确性；设计答辩时对所作课题内容的陈述表达能力。机械设计课程设计的考核分为两个阶段：首次考核和最终考核。首次考核安排在机械设计课题方案设计完成以后，这个阶段主要考查学生对所作课题的综合理解水平，考查其所设计的方案是否合理，是否具有新颖性，考查学生查找和阅读专业文献的能力。最终考核安排在机械设计课程设计任务全部完成后，这个阶段主要是考查学生的观察分析及解决问题的能力、课题设计计算能力以及答辩时语言表达和临场应变能力。

3教学管理与实施

教学管理与实施主要分为三个阶段。第一阶段为准备阶段，并对机械设计课程设计的题目选择、教学内容、教学方法、教学管理以及评价体系进行形成和完善。第二阶段为试行阶段，先在某一个专业的某一个班将传统方法与新的改革方法同时实施，然后收集并形成有效的比较数据，再根据分析结果对改革效果进行评价。具体实施时，将学生分为两批，其中一批按照新的改革方法完成机械设计课程设计；另一批按照传统方法完成课程设计。最后评价时将从课程设計完成质量、设计所用时间、设计过程的完整性和教师评定这几个方面来比较分析。第三阶段为实施推广阶段，循序渐进地在本院机械类专业的机械设计课程设计中推行，并不断完善和改进，最后将形成多理念融合的机械设计课程设计的教改报告，为其它设计类实践课程改革提供参考依据。

4结语

实践教学是民办高校培养高水平技术专业人才的重要基础，为提高机械设计课程设计实践教学质量，一定要稳步地进行机械设计课程设计的实践教学改革，全面贯彻“多理念融合的主动实践”教学理念。本文针对民办高校学生的特点，通过对机械设计课程设计的教学理念、内容、方法、设计手段和评价体系以及教学管理与实施的探讨，考虑了课程的系统性和整体性，初步构建了新的教学模式，丰富了机械设计课程设计的内容，增强了学生的工程意识和主动实践能力，拓展了设计实践类课程的改革思路，有助于提高和培养学生的实际工程设计能力。