基于能力提升与过程评价融合的机械设计基础课程设计教改探索

牛红恩 韦翠翠

摘要： 为促进学生综合能力得到真实有效提高，通过分析知识不连贯、过程评价忽略等弱化课程设计质量的因素，提出能力提升与过程评价融合措施，探索实现课程设计目的、培养应用型新工科人才的教学改革。

Abstract： For promoting the real and effective improvement of students' comprehensive abilites， the factors that weaken the quality of course design such as the incoherence of knowledge and the neglect of process evaluation are analyzed， and the measures of fusing process evaluation and capability promotion are proposed for exploration on teaching reform of realizing the aim of course design and cultivating applied talents of new engineering.

关键词： 能力提升;过程评价;课程设计;教学改革

Key words： capability promotion;process evaluation;course design;teaching reform

中图分类号：G64                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）20-0238-02

0  引言

机械设计基础课程设计是在机械设计基础课程完成后进行的综合性实践教学环节，课程设计工作主要内容有：传动装置的总体设计方案确定、电动机选择、传动装置的运动和动力参数计算、轴与联轴器设计选择、箱体结构设计、零件图装配图绘制、设计说明书编写等，由指导教师给出不同参数，引导学生独立完成，通过课程设计，培养学生综合运用机械设计基础、机械制图、材料力学及公差与配合等先修课程知识，有效掌握方案制定、零部件设计、图纸绘制、资料查阅及数据处理等技能，全面提升学生理论联系实际、分析和解决工程问题能力及创新能力，为学生后续专业课程学习、毕业设计、从事相关职业工作奠定基础。

1  教改背景问题思考

结合本校教学实际，教学任务一般安排在学期末，周期一般为两周。针对非机类专业学生知识储备量不足、课程设计重视度不够、考核维度单一等因素易导致课程设计质量效果较差，学生能力提升不全面等问题，具体分析如下。

1.1 知识链接脱节、师生互动不足  在学习本课程设计关联的制图、公差与配合等先修课程时，由于学生生源多层次性，学习积极性不高，导致学生对相关学科知识的吸收不彻底、掌握不牢靠。部分表现特征有：比如进行减速器装配图、轴、齿轮零件图绘制时，中心线与点划线混用，绘图比例选择不当，箭头大小、螺纹画法错误等;尺寸、形位公差不理解，关键尺寸与普通尺寸公差标注混乱;材料选择时，Q235与45材料性能特征无法正确区分，甚至出现对部分国家标准不查阅、不理解导致的标准代号乱写、错写等错误;工程力学方面，对轴、齿轮等常规零部件计算、校核不全面;说明书书写时，错别字、单位代号错误、图表序号交叉使用等现象时常发生。针对学情把握不准，教学方法、手段枯燥乏味，甚至责任心不强，个别教师在进行机械设计基础等先修课程讲解时，易出现知识传授不到位、疑惑解答不彻底，师生互动不足，导致学生对基础理论一知半解，请教老师时又不知从何下手，最终恶性循环，影响学生身心健康发展。

1.2 主动思考缺乏、能力提升弱化  针对课程设计题目，指导教师给出不同的设计任务书，由学生参考设计指导书[1]，完成齿轮、轴承、轴、键等具体设计任务。题目相对简单成熟、任务书参数差异性较小，学生进行模仿设计时，缺乏主动思考、创新精神。部分表现特征有：比如进行轴的转速、功率、转矩计算时，生搬硬套公式，对传动效率、传动比等具体参数不理解，也不思考公式的具体含义、推导过程等，对结果正确性无法判断，学生理解能力、逻辑推导能力得不到有效锻炼。比如进行联轴器、轴、齿轮等零部件设计时，联轴器与轴径、齿轮与轴径等接口尺寸思考不周全、不系统，对零部件孤立设计，严重阻碍了学生检阅资料能力、数据处理能力提升。比如进行绘图及说明书编制时，对课程设计总体思路不清晰，导致学生进行图纸抄袭，说明书内容一致，不主动思考做什么、为什么做、怎么做等，而只是为了完成一个任务，绘图能力、书写能力、逻辑能力得不到全面锻炼。

1.3 结果考核过重、忽略过程评价  针对学生完成的工作量，指导教师通常以图纸、说明书为考核维度，导致部分学生抄袭、复制其它同学成果，导致指导教师无法发现学生存在的问题，无法客观判断学生成绩，影响学生的学习积极性、公平性。在指导学生进行课程设计过程中，对不同分解任務完成、不同节点进度等考核考虑不全，甚至忽略，不能形成有效的过程评价。对抄袭，甚至代写的学生，无法有效识别其完成任务的真实性、有效性、主动性，影响了结果考核的公平性、正确性，易导致人才培养方向产生偏离。

2  过程评价与能力提升融合探索

结合本校学情、课程设计教学实际，探索基于过程评价与能力提升融合的教改措施，旨在培养应用型新工科人才。

2.1 分解课程设计任务、融入理论教学过程  根据课程设计内容，分解课程设计任务，将课程设计中相关知识点渗透到机械设计基础理论课程中[2]。比如针对齿轮类型、齿数、模数、齿宽、分度圆等可提前融入到机械设计基础理论教学中，结合例题，详细讲解，确保学生明白设计原理、彻底掌握推导过程、计算方法等，并能灵活运用。比如针对轴、键等零件图、减速器装配图图纸中线型、视图关系表达、公差、技术要求等知识，提前融入到机械制图、公差配合等课程教学中，以工程实践增强学生实操兴趣，提高吸收知识的积极性。加深制图等理论学习，提前认知课程设计任务。理论教学过程中融合课程设计知识，增强学生对课程设计重视度，利于缩短课程设计周期。

2.2 实施过程监控，促进能力有效提升  根据教学计划，课程设计进度计划如表1所示，按1-6节点实施过程监控，确保学生每个节点任务完成量、能力提升。

过程监控节点1：针对减速器结构，对照实物进行拆解并一一讲解，使学生对其认识更加直观化，激发学生兴趣动力。过程监控节点2：坚持学生主体性，促进学生对所学理论知识的综合应用、分析解决问题的能力得到提升。比如进行传动系统总传动比计算时，为使各级传动机构尺寸协调，结构匀称、避免互相干涉碰撞，应合理分配传动系统传动比，一般使带传动机构传动比小于齿轮传动机构传动比，若初步分配的传动比导致大带轮与减速器底架碰撞，应重新优化传动比，锻炼学生逻辑推理、優化匹配能力得到有效锻炼。比如进行轴承润滑设计时，充分发挥学生主动性，通过厂家调研、线上搜集等途径，全面比较分析润滑油、润滑脂性能参数、成本等因素，做出最优选择，锻炼学生搜集分析数据能力。指导过程中，老师保持课堂及QQ群、微信群等多渠道辅导[3]，比如针对共性问题指导教师可以课堂解答，针对个别问题，学生可以通过QQ、微信主动咨询，确保学生各个疑惑得到及时解答，各项设计计算能力得到有效验证及提升。过程监控节点3：基于理论计算结果，进行草图绘制，根据学生兴趣及基础，自由选择手绘与CAD作图[4]，通过草图反向核查前期计算数据，若有错误，及时修改，进一步检验、培养学生的统筹能力、动手实操能力。过程监控节点4：在草图绘制、数据核查基础上，逐步完善零件图、装配图，结合企业经验及职业要求，引导学生正确运用制图相关知识，确保图纸绘制准确。比如装配图中序号排序整齐，剖视图、放大图、尺寸标注、技术要求等符合企业标准，锻炼学生的职业能力。过程监控节点5：作为设计计算的总结，说明书是课程设计工作的重要组成部分，是审核设计是否合理的凭证之一。通过说明书编写，培养学生逻辑表达、总结概括等能力。比如在传动比计算及分配、关键零部件设计时应详细列出推导计算过程，在结果中简短总结，条理清晰、重点突出。说明书主要内容、书写规范参考表2所示。

过程监控节点6：通过答辩，可以促进学生对设计过程中的每个公式、每个数据、每个结论等理解透彻，对图纸中的线条、视图、尺寸等准确表达，并进行全面分析总结，发现问题，完善优化。参照毕业答辩模式组织答辩，由学生将绘制图纸在黑板上展示、说明书交指导教师，同时轮换抽取不同的两名学生作为答辩评委，然后进行3分钟讲解、5分钟提问，全面考察学生素养，并合理给出答辩成绩。通过过程监控节点1-6，全面检查学生对知识的实际掌握情况，提升学生综合运用专业知识、分析解决工程实际等综合能力，实现课程设计目的，利于应用型新工科人才培养。

2.3 基于过程，考核结果  改变传统的课程设计考核方式，不再仅仅以图纸、说明书交付文件为参照，注重过程评价，表1中过程监控节点1至节点6每个过程节点指导教师能有效监控，确保学生都能独立思考，杜绝抄袭，各项能力都能真实有效得到提升，学生相应得到公平合理的节点评价。执行表3所示优化后的考核方式：平时成绩占比10%，过程评价占比40%，答辩成绩占比50%，能有效指导学生主动开展课程设计，综合判断学生任务完成成绩，有效促进学生积极独立完成课程设计。

3  结语

针对学生生源结构多样、知识储备量不足、课程设计重视度不够、考核维度单一等易导致课程设计质量效果较差的因素进行具体分析，通过分解课程设计任务、融入理论教学过程，实施过程监控及评价，优化考核准则，利于学生独立思考解决问题能力、逻辑推导能力、语言表达能力、职业能力等得到真实有效提高，利于实现课程设计目的，利于培养应用型新工科人才。

参考文献：

[1]张玲莉.机械设计基础课程设计指导书[M].武汉：华中科技大学出版社，2018.

[2]曾礼平，周生通.紧密联系理论教学的机械设计基础课程设计改革实践探讨[J].教育教学论坛，2019（37）：114-115.

[3]张竹青，王国虎，张翠杰，等.防控疫情环境下开展线上教学的几点做法[J].河北农业大学学报（社会科学版），2020，22（03）：117-120.

[4]任晓莉，刘吉轩，韩海燕.“机械设计基础课程设计”教学改革研究与实践[J].机械设计与制造工程，2019，48（11）：123-126.