应用型课程探索与实践

职山杰 莫栋成

摘 要 为了实现应用型人才的培养，服务区域经济发展，本文从实际教学出发，分析了存在的问题，从教学目标改革、教学内容改革、教学方式等四个方面阐述了机械设计应用型课程建设思路。

关键词 应用型课程 机械设计 探索 实践

中图分类号：G642                                   文献标识码：A    DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2020.12.029

Abstract In order to realize the cultivation of application-oriented talents and serve the development of regional economy， this paper analyzes the existing problems from the practical teaching， and expounds the construction ideas of the application-oriented curriculum of mechanical design from four aspects of teaching objective reform， teaching content reform and teaching method.

Keywords applied curriculum; mechanical design; exploration; practice

苏州大学应用技术学院是一所面向地方、服务区域经济发展的应用型大学，以建设特色鲜明的高水平应用技术大学为愿景，以培养具有创新思维、实践能力和职业素养的高层次应用型人才为使命。为了推动学科专业建设与产业转型升级相适应，促进应用型人才培养模式改革，我院积极开展应用型课程建设，2018年5月我院立项了11门应用型课程建设项目，机械设计是学院首批应用型课程建设项目之一。

1 存在的问题

机械设计是我院机械类专业的主干课程之一，[1-3]是学生从通识课程、基础课程学习转向专业课程学习的桥梁。它以机械制图、机械原理、工程力学、公差与配合等基础课程为理论依托，通过学习各种通用零件设计计算方法以及相关理论公式来解决工程实际问题。该课程知识综合性强、实践能力要求高，是機械类专业学生的必修课程，对学生后期专业发展起一定作用，但现有的机械设计课程教学存在着一些问题：

（1）重视课堂教学，忽视实践环节。现有的学时分配中机械设计为48课时纯理论教学，2周机械设计课程设计。实践环节无法和理论环节有机融合，且课程设计题目以传统的二级齿轮减速器为主，学生缺乏主观能动性、忽略了学生创新能力的培养。

（2）注重知识的讲授，忽略能力的培养。现有机械产品多为多种零件类型的装配体，对技术人员的综合分析能力及创新设计能力提出了更高的要求。传统的机械设计教学过程中，以教师课堂讲授为主，注重机械设计相关知识的传授，忽视了对学生实践能力、综合能力的培养。学生处于被动接收知识的状态，无法全面激发学生的创新意识、实践能力。

（3）考核评价方式单一。目前机械设计课程以期末笔试的形式对学生学习效果进行考核。考核内容以书本知识为主，学生重视课堂知识的记忆、简单计算，忽视了在工程实际中的运用。

2 应用型课程改革

应用型课程改革以项目式教学法为依托，突出学生能力的培养，把传统的知识点打乱、重组、融入每个项目中，学生在实践中掌握知识、锻炼能力。

2.1 教学目标改革

应用型课程教学改革的重点在于培养学生的实践能力，不限于对书本知识的简单掌握。通过机械设计课程的学习，学生应初步具备选用、分析基本机构和常用机械零件的设计、选择与装配能力，通过实践训练使学生具备设计一般机械传动和连接装置的实践能力，解决实际生产中的问题。通过本课程的学习之后，学生需扎实掌握基本理论、能完成一般机械结构设计、具备机械工程师的基本素养。

2.2 教学内容改革

应用型课程教学内容需以一个个由简单到复杂的项目形式呈现，由每个项目所需知识点来决定教学内容，而不是根据课本章节来决定教学内容。教师在授课时要注意项目的选取，所有项目需完全覆盖本课程的重要知识点，防止因应用型课程改革带来的知识点缺失。教授机械设计的教师都是有工程师的工作经历，将之前工作中的典型案例经过整理编排后，引入到课堂教学中。例如，将动力平板运输车中的回转支承的螺栓组连接作为一个课堂案例，让学生通过项目设计掌握受倾覆力矩螺栓组的连接设计，并让学生把螺栓组设计的装配图画出来，在这个过程中，学生自然就把结构设计、螺栓强度级别、防松设计、长度选取、国标代号、安装维修等除了受力计算以外的更多的知识点都能掌握到。引入豪华动力机车的传动系统设计为案例，大大引起同学们的学习兴趣，让学生设计出带传动和链传动的两种方案，并把两种方案放在一起进行对比，让学生掌握两种传动在本质上的区别和各自的优缺点，让学生体会到设计产品除了考虑传动本身的性能需求外，还要考虑到机器整体的舒适性、经济性、可靠性、维修性等方面。还引入了动力平板运输车的方向机的案例设计，让学生掌握轴承和轴类零件的设计，以及产品设计要根据用户需求进行不断的升级迭代、改进完善。让学生首先设计出最基本的方案，实现车辆的转向转角控制第一代产品。然后提出方向机转角度限位要求，让学生在原有设计方案的基础上进行改进，增加转向的限位系统。之后又提出要有停车车辆方向有保持功能，防止重新启动后转向机构随意动作，根据此要求，让学生再更改设计，增加方向机的离合控制机构，实现停车后无意转动方向盘不会引起车辆重新启动后轮组的随动情况。最后，又提出方向机的阻尼要可控，实现转向误差较大时，方向机的阻力矩应当增加，当转角误差超过一定值时，方向被锁住，根据这项要求，让学生增加能控制方向机转向阻力的阻尼器，最终完美实现各种用户需求。这个方向机的案例让学生不仅掌握了轴类零件的基本设计要求，还学习到机械设计循序改进的设计要求。

另外，丰富课外学术活动、组建专业社团、参加各类科创赛事等也是机械设计课程教学内容改革的方法之一，我院机械专业学生参加中国大学生机械工程创新创意大赛、江苏省机器人大赛、机械创新设计大赛等重要赛事均获得了不错的成绩，学生团队研发的水上环卫机、智能喂虾机等均为机械设计课程的延伸与拓展。各类科创活动强化了实践能力的培养、磨炼了意志，锻炼了团队协作能力，设计分工、技术管理等方面的综合能力，为今后走上工作岗位奠定了基础。

2.3 教学方式改革

以学生为中心的教育理念自20世纪60年代由美国人本主义创始人卡尔 罗杰斯率先提出后，很快被各高校高度重视和普遍引用。其理念价值更多地体现在于学生的过程化学习，而不是教师的机械式教学。进入以高增长、新技术、全球一体化为特征的新经济时代，教育教学改革从片面强调以教师为中心逐渐回归到追求以学生为中心的本真，强调培养学生综合能力、工程项目实践能力已成为各高校教育教学改革的共识和新方向。

在机械设计的教学中需要转变满堂灌的教学方式，引导学生自主学习。例如在螺纹连接章节，通过回转支承螺栓连接、液压油缸端盖螺栓连接、钢箱梁螺栓连接、传动法兰螺栓连接的区别引入不同工况下螺栓的选型、载荷传递方式、强度计算、螺栓拧紧力矩、防松及螺母等设计内容。将学生分为4个讨论小组，教师讲解完相关理论知识后进行各类螺纹组连接的具体设计，由学生被动学习转变为主动学习，教师负责答疑。在传动系统的项目设计学习过程中，是把相同的设计目标参数要求提供给学生，同一项设计案例，学生分为两组，分别采用不同的设计方案。例如在豪华机车传动系统设计方案中，两组学生分别选用带传动和链传动的设计方案，然后两组学生分别拿出自已的设计计算结果进行比较辩论，说出各自设计方案的优势，并相互學习对方的优点，改进不足，最后教师进行总结点评。

在课堂教学之外，以学生为中心，也可以开展第二课堂，以国家和省级机械设计创新大赛为载体，锻炼学生的实践能力与综合素质。

2.4 学习成果评价改革

课程考核制度始终围绕考察学生的过程化学习成果进行设计和制定并以此督促学生学习、提高教学质量。以往的课程考核主要是采用期末的卷考试为主，多侧重于考查学生对某章节某一知识点记忆的效果，对考核的内容及对象缺乏一定的广泛性和多样性。课程考核制度应围绕课程目标而制定，其核心在于通过闭环反馈来突显问题所在，保证学生学习成效。课程考核目标不同，其评价方式也不同。其中，关于各章节基础知识部分，以期末书面考试的形式进行，主要涉及：螺纹、键等连接部件的设计计算，带传动、链传动、齿轮传动部件的设计计算，轴承和轴类零件的设计计算;针对学生课堂上呈现的问题分析及沟通表达能力，通过PPT成果汇报和小组讨论的方式展示并予以一定的评价;对于个人工程项目实操能力，以小组团队为单位，采用提交项目作品的形式，重点评价项目机器或部件总成的设计功能实现，项目产品的结构工艺性和经济性评价，主要部件设计计算资料的整理和项目小组对机器的发布说明和答辩情况等方面的能力。这种考核方案，既覆盖了应用的书面计算为主的知识点的考察，又避免了一考定终生，高分低能的情况，能让学生掌握和体会项目设计的整体过程，更加贴近设计工程师的工作过程，取得良好的学习效果，最终实现了以学生的学习效果来评价课堂教学成效的目标。

3 结语

本文分析了目前机械设计课程存在的一些问题，围绕应用型课程建设，从教学目标改革、教学内容改革、教学方式改革等方面做了阐述，从实际教学出发，为提高学生实践能力进行了有益探索。

基金项目：2018年度苏州大学应用技术学院教改项目（JG2018001）

参考文献

[1] 李秀红，李文辉，任家骏，等.新工科背景下“机械设计课程设计”教学改革[J].实验科学与技术，2018（3）：132-134.

[2] 黄辉祥，张敏，贾文华，等.新工科背景下基于能力培养的机械设计课程设计教学改革探索[J].教育现代化，2019：57-58.

[3] 蒋英兰，朱福胜.新工科背景下机械设计课程与教学改革[J].集美大学学报（教育科学版），2019，20（04）：85-88.