基于机械设计课程教学现状的思考及建议

聂勇军

摘要：本文研究了机械设计课程的教学过程中存在的问题及实际课程情况，分析了机械设计毕业生在开发新产品能力方面薄弱的影响因素，并给出了改革机械设计课程教学的建议和思路，希望能促进我国在机械设计方面的进步。

关键词：机械设计;课程教学现状;思考;建议

中图分类号：G642;TH122-4                            文献标识码：A                                文章編号：1674-957X（2020）21-0227-02

0  引言

机械的意义就是能够在一定程度上减轻或者代替人类劳动力，其主要原理是机械可通过设计使得各部位间能够灵活地运动，然后产生对人们有助力作用的动能或力量。总的来说，可将机械设计过程分为两个方面，一方面是运动设计，另一方面是工作能力设计。前者是依据用户对机械的动作要求以及在实际运行过程中机械所需要的能量来进行设计，设计的主要目的是确保机械在运动过程中保持完整性及合理性。通常而言，要求学习机械设计的人才具备创新思想及创新能力，这也是在机械设计课程学习过程中的必要要求，对于不具备创新能力机械设计人员来说，则需要在实际工作中通过不断地学习和磨练来锻炼自身能力，如此会花费大量的精力和浪费大量的不必要时间来二次学习。文章基于机械设计教学，简单分析了在教学过程中所存在的问题，并给出了相应的解决建议[1]。

1  我国机械设计教学现状和存在的问题

第一，在以往的机械原理课程教学过程中，主要存在过于重视分析，缺乏综合学习，过分重视理论教学，忽视了实践锻炼。在课程设计方面，主要涉及了运动分析以及机械动力分析，但这两方面的学习并不能称之为设计学习，有的机械设计教材甚至提到了机械的运动方案设计是没有规律可循的。经过教学改造后，机械原理新教材中增加了机械运动设计。在新的课程原理，教学设计中涉及到各种类型的整机运动设计及实践课题，并且结合了计算机来进行辅助设计，满足当今社会对创新人才的素质培养要求，并紧跟现代科学技术发展的步伐。但由于部分教师（特别是高龄教师）在机械全过程设计方面的学习没有涉及或者没有进行过实践，所以在机械设计教学方面各个高校的发展水平不一，有的高校只安排了机构设计方面的学习，并没有涉及整机运动设计方面的学习，甚至有的高校目前只安排了运动及动力分析课程。但总体而言在机械原理课程中综合结构设计，并辅助学习计算机应用是目前的主流教学趋势[2]。

第二，机械设计课程曾被命名为机械零件课程，对学生机械设计方面的能力培养及提升有较大的意义和作用，特别是对机械设计学生而言的第一个设计课程即减速器设计几乎处于无可替代的地位。而自从机械零件更名为机械设计后，部分高校认为机械设计课程需涉及机械运动设计，否则课程设计是不科学，不全面的。然后部分教师加入了机械原理的课程内容，将该门课程统称为机械设计。在少部分的教材中还涉及到凸轮结构设计及强度方面的计算方法。但大部分的机械设计教材中，仍坚持沿用机械零件的课程设计及教学内容。学生在学习该门课程后，并不具备机械结构的设计能力以及相关的计算能力，在实践方面的能力和经验缺乏，就导致了机械原理这门课程与机械设计的能力要求相违背，学生甚至搞不清这两个课程之间的关系，学习效果不佳[3]。

第三，在我国机械设计教学课程中还缺乏对学生基于运动原理进行设计绘图方面的能力培养，比如培养学生绘制工程装配图或者零件图方面的能力。所以对于学生的毕业设计而言参考图十分重要，甚至部分学生认为没有参考图的辅助就无法进行设计。长此以往，我国将缺乏原创性设计人才。学生在毕业实习期间到处搜罗参考图，而毕业设计则基本上不涉及原创方案设计及机械运动设计方面的内容，通常都是抄袭图纸并加以校核，并且这种类型的毕业设计的处理方式也是许多指导老师默认许可的，作为学生只需要搞懂就满足要求。这种培养方式无法培养出创新能力强的机械设计学生。

第四，高校机械设计课程教学过程中，缺少学生自主动手实践的平台和机会。在设计学习时往往处于绘制图纸或者模拟设计阶段，其准确性无法得到检验。部分高校会定期举办机械设计方面的竞赛或开展挑战杯竞赛，但通常只有少部分的学生会参与。

第五，许多高校进行机械设计专业改革时在改革创新思路方面会无从下手，通常会调研其他高校的教学实况，然后将收集的材料综合，这种改革方式无法打破传统思想的禁锢，缺乏创新思想。甚至在高校内部各课程互相竞争课程学时，都在积极教改，强调实践环节的重要性，新的教学内容在不断地增加，但是无法去掉以往的教学课程，所以只能平均压缩各课程，学校整体观念缺失，权威性无法保证，对学生创新思维的培养以及人文素质教育方面无法取得良好的成绩。

2  机械设计教学改革的思路与建议

2.1 培养学生兴趣

在教授《机械设计》这一门课程时，要向学生强调本课程在所有机械专业课程中所占据的地位，并理清该门课程同其他课程之间的联系，分析该门课程的课程性质，强调该门课程学习的重要性。机械类专业主要用来培养实践能力较强的工程师，对未来经济建设有重要的意义，能满足未来社会发展过程中所需的高素质设计专业人才的需求。为学生分析在我国社会发展过程中，工程师对人类进步与社会发展所做出的贡献，树立学生对所学专业的归属感，以及即将成为一名工程师而具备的自豪感，让学生对未来的发展有清晰的认知，能有效地提升学生对该专业课程学习的积极性。然后再叙述《机械设计》这门课程的特点，比如因研究对象特殊而具备的一些独特的特点。在教授课程时尽可能向学生展示目前人们所设计的对生活有极大改善作用的机械设备，以及我国目前工程师设计的高端机械设备，培养学生对本门课程的学习兴趣。

2.2 创新课程内容

在机械设计的课程要求中，增添连杆和凸轮结构设计方面的学习，大约10个小时左右，充分结合机械原理课程的实践结果和机械设计课程的机械设计题目，两门课程的结合，能够锻炼学生全程参与机械设计的能力，在进行毕业设计时学生具备更好的实践能力，锻炼学生的实操能力。如此在未来参加工作时，无论设计用于各种工作的机器，就可根据所学内容以及相关要求进行机械设计。大可不必将机械专业细致划分为多个二级专业，可通过压缩专业课程的学时，学习各方面的知识，对学生今后的工作适应能力有所帮助。但是曾被普遍认可的减速器设计课程被放弃了，而且对于学生而言，将整机设计作为结构与强度设计学习的第一个课程难度过大。所以建议将这两门课程更改为机械设计与传动设计，并且建议在机械设计授课过程中，按照设计顺序进行讲授，也就是说，先向学生讲解机构的基本原理和概念，然后再讲授对各种机构进行运动设计、结构设计和工作能力设计等，然后再教授组成机构的一些设计方法，以及关于整机的方案设计。绘制整机运动的简要图纸，然后再讲授如何将运动简图转换成工程图。最后讲解组织结构的运动分析，以及各种计算方法等等。在毕业设计时可加入广义机构设计方面的内容，尽力做出有实际作用的原创性毕设。此外，这些课程的选修课程也不能落下，比如静力学、动力学、材料力学等等。合理安排课程内容，充分调动学生的学习积极性，可将比较枯燥的设计分析部分放在最后讲，也能更好地与强度计算内容相结合。如图1所示。

2.3 注重开展实践实训活动

建议相关高校在讲授整机运动设计课程后，可开设学生自主设计的实践课程内容，比如可以为学生布置设计机器模型或者机械方面的玩具等实践课作业，锻炼学生创新能力和动手能力。这有助于刚学习专业知识的新学员巩固知识，通过最小的成本代价锻炼能力，也能验证学生所学的专业知识是否扎实，以及验证自己所做出的设计能否成为可以使用的实物，也能让学生从运动设计学习很好地过渡到构型设计学习，一方面能够充分地调动学生的学习积极性，另一方面也便于发现学生是否有这方面的天赋，这个活动也是学生最积极最主动的学习环节。如图2是学生做的分析题，齿轮轴在只受扭矩作用下的应力分析和同时受扭矩及齿轮齿顶集中载荷作用下的应力分析图，这样使学生由感性认识到理性认识再到应用。

单纯地通过课堂教学的模式无法让学生深入了解到机械设计的本质，因此，在教学过程中，可以给学生提供实际操作的机会，增加学生的实践操作能力，例如，安排一些对机械设计进行分析的作业，以便于在完成作业的过程中提高学生的综合实践能力，类似“典型机构的综合与分析”一类的内容，这样可以使学生的机械设计不仅仅局限于课堂教学，还可以深入到实际生活当中。除此之外，还可以组织“机构创意设计”竞赛等，让学生运用所学知识来完成机械设计，在比赛过程中，不仅可以加深巩固机械设计基础知识，还能对机械设计产生学习兴趣，从而提高学生的专业能力。

3  结语

综上所述，文章中分析了我国目前各高校的机械設计学习的现状，可以得知如今机械设计学习的成果并不乐观，对于学生而言理论仅是理论，无法有效地运用所学知识进行自主创新设计，创新能力和动手能力十分薄弱，在学校打下的专业知识基础无法满足工作岗位的需求。这对于人才培养和人才需求而言都是一种资源浪费，只有基于实际需求与实际教学情况，进行合理的调整，帮助学生进行自主创作并实践，锻炼学生的各方面能力，让学生更好地从学习过渡到实际操作中，为我国机械设计行业的发展奠定良好的基础，培养能为我国机械设计行业做出贡献的优秀人才。

参考文献：

[1]张小安.机械设计课程教学现状的思考及建议[J].内燃机与配件，2017，07：150-151.

[2]罗晓兰，陈建义，张仕民.基于OBE的“机械设计”课程教学方法研究[J].中国校外教育，2020，12：69-70.

[3]许贤泽，徐逢秋，鲁兴.精密机械设计MOOC+翻转课堂教学模式研究[J].大学教育，2020，06：60-62.