基于“学科竞赛、创新项目”的机械原理课程设计教学研究

王慧明+李延斌+姜楠

[摘 要]机械原理课程设计是课程教学中十分重要的实践环节。学生在进行课程设计过程中，往往由于题目不感兴趣，设计方法单一，时间仓促等相关问题，导致课程设计教学效果较差。针对上述问题，文章将“学科竞赛、创新项目”与机械原理课程设计相结合，从该课程设计的题目、时间、组织形式、设计方法等方面进行教学改进，提高学生的学习兴趣、积极性，进而提高机械原理课程设计教学效果。

[关键词]机械原理；课程设计；教学研究；“学科竞赛、创新项目”

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.27.233

作为工程院校机械类专业必修主干课及专业基础课，机械原理在专业课程体系中起着承上启下的重要作用。作为机械原理课程教学的延伸，机械原理课程设计是十分重要的实践性教学环节。[1]经过多年的教学改革，机械原理课程设计已经取得了一定的成果[2-5]，但从一些后续相关课程的学习以及用人单位给出的反馈信息来看，学生理论联系实际的能力和创新能力仍有待提高，上述能力的提高离不开实践活动。因此，充分利用机械原理课程设计这一重要实践环节，让学生学以致用，进而达到提高学生综合应用实践能力和创新能力的目的。

目前，“挑战杯”“大学生创新创业项目”“机械设计大赛”等大学生科技创新活动在我国高校蓬勃发展。学科竞赛、创新项目作为实践载体，成为培养学生分析解决问题能力、实践创新能力的重要手段，促进了专业课程与实践活动的融合，进而引起各高校的高度重视。因此，将大学生科技创新活动融入机械原理课程设计中来，通过学科竞赛、创新项目与实践教学相结合模式来培养学生，对于提高学生进行课程设计的热情、取得较好的教学成果，是有一定促进意义的。

1 机械原理课程设计现状

从目前的教学情况看，机械原理课程设计针对学生机构综合应用能力训练取得了较好的效果。但是依然存在一些问题。

（1）以沈阳工业大学为例，机械原理课程设计所选用的设计题目多为小型插床、牛头刨床等传统设备的机构动静态力分析及运动分析，设计的题目较陈旧；同时，机构的类型、尺寸均由指导教师指定。这种给定的题目，一方面，降低了部分学生的学习兴趣；另一方面，学生只要按指导教师要求完成图纸的绘制和设计说明书即可，很少有自由发挥的余地，制约了学生个人综合素质发展以及创新能力提高。

（2）机械原理课程设计时间普遍集中于学期末的1～2周，对于平时上课效果不好和基础较差的学生而言，在这么短的时间内完成课程设计难度较大，很难达到预期教学效果。

（3）课程设计方案相近，设计过程往往是简单的模仿和重复，学生间互相抄袭现象较常见，导致学生学习热情较低。同时，不能体现学生查找资料、方案对比、团队协作等能力，不利于学生综合能力的培养。

因此，在应用型、创新型人才培养的背景下，开展机械原理课程设计教学过程更新和改进势在必行。

2 “学科竞赛、创新项目”开展情况分析

“学科竞赛、创新项目”已成为大学生素质教育的重要组成部分，引起各高校的高度重视。现今，面向机械类学生的科技活动项目较多，例如机械创新设计大赛、大学生“挑战杯”课外科技作品竞赛、大学生科技创新计划项目、机器人应用技术大赛等，对培养学生的创新能力、实践能力起着无可替代的作用。近年来，沈阳工业大学在上述赛事中取得了较理想的成绩，这些成绩极大地鼓舞了学生的积极性，调动了学习机械专业课程的兴趣，促进创新思维的形成，培养学生将理论知识与实践相结合的能力。

然而，在学科竞赛、创新项目开展过程中，仍然存在着一些问题。首先，由于参赛名额及经费限制，使参加机械方向相关课外科技活动的学生人数受限。其次，由于竞赛时间限制，很多项目准备不充分，参与人员不能够很好规划时间。最后，由于部分高校宣传不到位，学生参与主体性不足，导致在培养学生创新设计能力和工程实践能力等方面存在缺陷。因此，基于“学科竞赛、创新项目”来加强机械原理课程设计这一实践教学环节的改革，可以较好地解决学科竞赛、创新项目实施过程中面临的问题和困难。

3 基于“学科竞赛、创新项目”开展机械原理课程设计的教学研究

机械专业学生在参加各类学科竞赛及创新项目时，选题多为机械设计类，使得结合“学科竞赛、创新项目”开展机械原理课程设计的教学研究具有一定的可行性。

3.1 开展多种形式的课程设计题目

机械原理课程设计的合理命题是保证其教学效果的关键。学科竞赛、创新项目的题目主要来源于学生兴趣，满足在老师指导下学生可自行完成的要求，因此以“学科竞赛、创新项目”为依托，确定课程设计题目具有一定的可行性。首先，对于已经参与到课外科技活动中的学生，可将项目中所涉及的机械机构进行运动分析与设计作为课程设计题目。该类题目可以较好地调动学生自主学习的积极性，促进学生主动进行相关资料的收集与设计工作，课程设计结束后能够获得较强成就感，可实现课程设计的教学目标，并取得较好的教学成果。其次，对于想参加但未参加“学科竞赛、创新项目”的学生，允许其对自身感兴趣的方向进行自命题，为将来参加课外科技活动做好准备工作。最后，对没有自主选题的学生，由教师提供，此类题目中可适当增加来源于科研项目的命题，将科研与教学相结合，用科研激发学生兴趣。

3.2 合理安排课程设计的时间与组织形式

课程设计的时间不应拘泥于預先设定的程式。机械类相关课外科技竞赛及创新项目时间节点与机械原理课程开课时间节点相重合。因此，在课程教学中可结合“学科竞赛、创新项目”开展课程设计，即将课程设计贯穿于机械原理课堂教学的全过程。设计过程先从每个单元小题目的形式开始，然后再综合给出符合实际要求的综合性题目，使课程设计内容始终贯穿于整个教学过程。理论课结束时，学生已完成课程设计的主体部分，最后利用课程设计的集中时间完成图纸和说明书，克服以往课程时间中时间不充足的问题。endprint

机械原理课程设计教学最适合应用研究性开放式教学模式。在机械原理主要机构和运动方案的理论教学内容结束后，就可布置课程设计内容，让同学提前准备，规定查阅资料、命题、讨论、调整、确定命题各关键时间节点，让同学分散进行相关资料的查询与分析，学会确定研究课题，包括课题研究目的、研究内容、技术方案、研究难点和创新点，锻炼自主研究能力以及相互协作能力，这样也杜绝学生拷贝和抄袭现象。

3.3 设计方法的改进

“学科竞赛、创新项目”进行过程中，往往需要对所设计的机构方案进行三维造型及运动仿真。而大部分机械原理课程设计结果依然停留在静止的图纸上，学生并不能直观感受到自己所设计机构的运动情况，导致主观积极性较差。因此，有必要在机械原理课程设计环节中引入计算机辅助设计，通过运用三维设计软件（如UG、ADAMS、SolidWorks等）对机构设计方案进行虚拟设计和运动学仿真，进而验证方案的可行性，并可充分调动学生创新的积极性。来源“学科竞赛、创新项目”的机械原理课程设计题目，在设计过程中应用先进的计算机仿真技术，必将为课外科技活动的后续工作奠定基础。

4 结 论

本文针对“学科竞赛、创新项目”与机械原理课程设计相结合进行大胆探讨与研究，认为将两者有效地结合具有一定的可行性，并能收到较好的教学效果，既调动了学生课程设计的积极性，又对学生综合素质的提高有一定的促进作用，进而切实提高机械原理课程设计的教学效果，达到教学目标。

参考文献：

[1]孙志宏，单洪波，庄幼敏，等.提高学生创新能力改革机械原理课程设计[J].实验室研究与探索，2007，26（11）：98-99.

[2]万朝燕，雷蕾，刘彦奎，等.《机械原理课程设计》改革的探索与实践[J].教育教学论坛，2013（2）：213-214.

[3]韩忠义.应用型人才培养的机械原理课程设计的教学改革[J].才智，2015（11）：142.

[4]张俊，包家汉.“卓越计划”背景下的机械原理与机械设计课程设计教学改革探索[J].安徽工业大学学报：社会科学版，2014（4）：107-108.

[5]李平，杜力.机械原理课程设计的教学改革与实践[J].重庆工商大学学報：自然科学版，2015（3）：100-102.

[6]谢忠东，武立波，刁有明，等.机械原理课程设计教学的探讨与实践[J].教育教学论坛，2015（15）：92-93.endprint