强化过程管理的《机械原理课程设计》教学方法

黄晨华

（韶关学院智能工程学院，广东韶关 512005）

《机械原理课程设计》是机械类专业学生必修的一门实践性课程，该课程主要是帮助学生理解、运用所学知识，培养学生良好规范的工程设计习惯。保证《机械原理课程设计》的质量，对学生学好后续专业课程有重要的作用。为获得良好的教学效果，许多高校教师对这门课的内容、实施方法进行了大量的探索和改革，改革措施大致可分为两大类，一类是选题的改革[1-5]，如王辉[1]等，基于创新能力发展平台，将机械原理课程设计与设计项目和学科竞赛进行有机结合，取得了良好的改革效果。王迎佳等[2]、顾文斌[3]等，韦慧玲[4]等和何晓芬[5]均采用了类似的改革方法，收到了一定的成效。另一类是开展课程设计时，采用的方法和手段的改革，以提高学生的学习兴趣和完成效率，目前大多数教师的改革探索主要属于这类[6-14]，如顿国强等[6]将SolidWorks 引入课程设计教学中，激发学生的学习兴趣，较好地完成了课程设计。李平等[7]让学生利用UG、Pro /e 等软件对传动机构进行三维建模，并借助ADAMS 等仿真软件对机构进行运动或力分析。刘雷[8]让学生结合MATLAB和ADAMS，创建虚拟样机，并进行运动学和动力学的分析，以增强学生对现代设计工具的使用能力。周丽红[9]等在课程设计中引用3D 打印技术，以降低课程设计的难度，笔者认为这种改革有点偏离了本课程的教学目的，值得商榷。王超[10]以工程教育认证要求为标准，进行了改革，着重强调团队合作和结果考核等。王荣先等[11]利用Autolisp 语言开发了机构设计软件，并应用在课程设计中帮助学生较快完成课程设计任务。赵楠等[12]强调“做中学”，强调用ADMAS提升学生自主学习与协作。闫军等[13]在方法上强调了三维软件的应用，同时也介绍了加强答辩环节的措施。杨强等[14]介绍了以机械手为课题，利用ADMAS完成课程设计的教学设计。

上述两类改革探讨，均忽略了或没有强调对整个课程设计阶段进行提出过程监管。好的课题或好的方法手段，没有合适的过程监管措施，同样很难达到预期的效果。笔者结合长期的教学经验，以本校机械专业的《机械原理课程设计》教学为例，探讨强化过程管理的《机械原理课程设计》的教学组织方法。

1 强化过程管理的必要性

1.1 有利于督促学生按时完成任务

对于课程设计，一般高校的常规做法是集中在几周内完成，不同于一般的理论课，学生需要按时到教室，课后马上离开，课程设计对学生到设计室的时间相对宽松。在这种较宽松的环境下，少数自律性较差的学生，往往不能保证按进度完成相应的任务，导致最后不能按时参加答辩。

1.2 有利于指导教师及时发现学生存在的问题

课程设计以学生自主完成为主，指导教师的指导主要是答疑。有些问题或方法，学生自认为是正确的，并没有与教师讨论，而在做后面的工作时，才发现前面做的工作不对，出现这种情况时，有的学生会从头再来，但进度就会受到很大的影响，有的学生则会“将错就错”，心存侥幸，在答辩时被发现，已没时间补救修改。因此，指导教师很有必要加强过程管理。

2 基于超星学习通的强化过程管理的教学方法

2.1 提高平时成绩占总评成绩比重

学生的总成绩由平时成绩和考核成绩按比例折算，其他课程一般都是平时成绩与考核成绩的比例，为3：7，为了加强过程管理，我们在《机械原理课程设计》的课程标准中，规定平时成绩与考核成绩的比例为5：5，加大了平时成绩在总成绩中的比重，促使学生认真对待平时成绩，从而也实现了过程管理制度上的保证。

2.2 借助超星学习通平台，实现平时成绩的精准评定

在超星学习通上，首先建立《机械原理课程设计》课程和建立以所指导学生为组成成员的班级，然后按如下步骤实现平时成绩的精准评定。

2.2.1 选择合适课题，合理制定课题进度

《机械原理课程设计》教学要求学生能针对某机械或机构的工作要求，设计结构方案，并对所设计的方案进行运动学和动力学的分析。很多常用课题，在教材里可以找到，这些课题经过实践检验，指导教师对课题熟悉，能很好地把控课题的进度，缺点是这些课题用了多年，学生很容易找到相关的资料。有的教师每年选择新课题、采用学科竞赛课题或教师的课研课题作为课程设计课题，这样做的好处是学生对课题感兴趣，但缺点也很明显，那就是指导教师不一定对新课题熟悉，在给学生制定进度时不一定合理，特别是利用学科竞赛课题作为设计任务，进度更不好把握，很容易出现因学生对困难估计不足而难以按时完成的问题。因此，基于强调过程管理的考虑，我们采用较为常用的“四冲程内燃机连杆机构设计”课题，课时安排为2 周，考虑到学生已开设三维软件建模课程，我们对课题进行了改造，要求学生利用三维软件对机构进行运动学分析，作为后续作图法进行运动分析结果的验证。结合以往的教学经验，将课题的进度划分为6 个阶段：

（1）机构设计，并完成机构简图的绘制，用1 天时间完成。

（2）机构三维建模与运动仿真，对所设计的机构，利用Ug 或Solidworks 等软件建模，并进行运动仿真，验证设计的正确性，用1 天时间完成。

（3）用作图法完成机构的运动学分析，小组内分工合作，完成一个周期内的运动分析，用2 天时间完成。

（4）用作图法完成机构的力学分析，同样，小组内分工合作，完成一个周期内的动力学分析，用2 天时间完成。

（5）凸轮设计，完成凸轮转动惯量的计算，并计算所设计内燃机的功率，用1 天时间完成。

（6）说明书的撰写与整理，做好答辩准备，用2 天时间完成。

2.2.2 在学习通上按进度要求，发布相应的作业，定时提交阶段性设计成果

按进度要求，在学习通上以作业的形式要求学生提交阶段性设计成果，并设计定好提交的截止时间，过期则不能提交，这样能很好地促进学生按进度要求完成设计任务。教师对每次提交的设计成果给予评分。课程设计结束后，设置好作业在平时成绩中的比重，学习通平台自动计算出作业在平时成绩中的分值。通过这种方法，学生的平时成绩不再是随意的。教师在评阅作业时，很容易了解学生的情况，指导学生也会变得有的放矢。由于学生每次提交的成果是部分的，因此教师在评阅时也不会花太多时间，总体上不会增加教师的额外工作。

2.2.3 做好考勤工作，掌握学生进行课程设计的时间

利用学习通上的签到功能，设置为位置签到，学生需要到设计室才可以签到。指导教师不需要每天准时到设计室，只需要查看签到情况，即可随时了解学生出勤情况，并把出勤情况也纳入平时成绩的计算中，同样，在学习通上设置好出勤情况在平时成绩中的比重，可促使学生在课程设计中投入足够的时间。

3 实施成效分析

在笔者指导的某年级机械设计制造及其自动化专业的25 位学生中实施了强化过程的《机械原理课程设计》，取得了超预期的效果。在课题中增加了三维软件的应用，大大激发了学生的学习兴趣，同时也促进了学生主动学习，图1 至图4 为学生按要求完成的基于三维软件的运动分析作业。作业提交率为100%，见图5，图中3 种颜色分别表示每次作业的发布数、作业提交数以及作业的批阅数；每次作业的平均成绩分均见图6，所有作业的平均成绩为94.3，学生签到率为100%，按时参加答辩的学生为100%。课程设计结束后，就课题难度、过程管理问题进行了调查，发出问卷25 份，作答的有23 位，作答率为92%，其中认为有必要加强过程管理的学生有22 位，占95.7%，认为没必要的有1人，占4.3%，见图7。对课题难度的调查，发出问卷25份，作答的有19 位，作答率为76%，全部认为难度适中，见图8。从学生的成绩、按时参加答辩及问卷调查中可以得出：课题的选择是适当的，过程管理方法是有效且是必要的。

图1 机构三维图

图2 机构位移分析

图3 机构速度分析

图4 机构加速度分析

图5 学生作业提交情况

图6 学生作业平均成绩

图7 过程管理调查情况

图8 课题难度调查

4 结语

与时俱进，因材施教，是教学改革的原生动力。提高教学质量是课程改革的目的。各高校教师依据本校的实际情况进行了不同的改革，均收到了良好的效果。笔者从过程管理的角度出发，再结合现代的网络平台，在实施中收到了较好的效果，同时也得到了学生的高度认可。在取得的成功经验的基础上，再结合其他教师在课题选题以及教学方法上的成功做法，实现该课程的全方位改革，是笔者今后教学改革的方向。本文所采用的措施基于超星学习通平台实施，对于采用其他平台来实施强化过程管理的教学改革也有参考价值。