唐 斌 ,刘征宏 ,郑俊强 ,钟丽琼
(贵阳学院机械工程学院,贵州 贵阳 550005)
“机械原理”课程设计是机械类学生必须经历的一个必要的实践性教学环节[1-2],是培养学生灵活运用所学理论知识的教学手段,也是锻炼学生通过查阅技术资料、设计传动方案、计算相关参数等专业技能来解决实际工程问题的重要途径[3-5]。该课程设计给了学生一次极好的实践机会,也为学生后续做毕业设计以及将来从事机械类相关行业的工作提供了良好的专业基础。然而,尽管当下的“机械原理”课程设计的指导内容基本涵盖了所学理论知识,但传统的指导模式未能紧跟高等教育改革及机械类工科专业不断发展的步伐[6-7],选取的研究课题未能与当下亟需解决的实际工程问题完美结合起来,未能与时俱进[8-9]。基于此,课题组成员结合贵阳学院“机械原理”课程设计现状,提出了对该课程设计进行教学改革的一些思路和建议,旨在强化实践内容,促进课程设计与生产实际接轨,提高课程设计的质量。
课题组成员在参与过多次贵阳学院“机械原理”课程设计的组织管理工作之后,通过与指导该类课程设计的其他教师、经历过该类课程设计的近几届学生交流,发现“机械原理”课程设计的组织实施工作存在不足,主要体现在下述三个方面。
1)选题陈旧。近些年科技飞速发展促使机械产品的推陈出新加速,融合机电一体化、人工智能等新兴技术的机械新产品更是层出不穷,然而,贵阳学院“机械原理”课程设计多年来使用的题目较为陈旧,主要载体还属于传统机械,例如干粉压片机、冲压式蜂窝煤成型机、自动喂料搅拌机执行机构、牛头刨床中的凸轮机构等。虽然这类题目涵盖的设计内容可以达到锻炼学生基本功的目的,但是大部分题目与生产实践严重脱节,很多学生毕业后几乎接触不到这类传统机械,对他们以后从事机械相关行业的益处不大。选题陈旧也导致学生兴趣不浓厚,从而不重视课程设计的完成质量,未能利用本科学习阶段为数不多的实践机会最大限度地提升自己的专业技能。
2)设计过程实践性偏弱。目前贵阳学院“机械原理”课程设计的主要内容涵盖了机构运动简图绘制、运动学分析及机构常规参数的相关计算等,学生在老师提出的几种机构运动方案中选择一种进行设计完善,整个设计内容似乎是一道机械原理的课后习题,学生只需根据“机械原理”教材上的理论知识模板,“按部就班”地进行设计就基本可以完成设计任务。此外,学生在设计过程中未能及时接触到当代先进的机械设计技术及相应的工业设计软件,未能在设计过程中综合锻炼所学的其他专业课知识,尤其是至关重要的制图实践未能在课程设计中得到体现,整个过程缺乏真正意义上的实践,这不利于培养学生的创新思维、大局观及整体的工程意识。
3)指导管理及评价考核方式不合理。因学生学习任务繁重,教学资源紧张,“机械原理”课程设计的指导时间被安排在学生课余时间或周末,也没有固定的教室,指导老师只能利用学生零散的时间与学生约定地点进行指导,这很大程度上影响了学生的积极性及课程设计完成的质量和效率。此外,课程设计任务采取分组方式,每组5~10 人共同完成一个课程设计,尽管分配给每个学生的任务较为合理,然而执行过程管理并不严格,部分学生在参与过程中存在“浑水摸鱼”的可能,导致对学生的考核评价缺乏公平,指导老师往往注重每组提交的“课程设计说明书”的整体质量,而忽视了某些学生在整个课程设计实践过程中付出的努力和成绩。指导管理及评价考核方式的不合理不仅纵容了部分学生的“惰性”,更是让“机械原理”课程设计这种为数不多的专业实践机会失去实践的意义,浪费教学资源。
针对传统模式“机械原理”课程设计的不足之处,课题组成员结合贵阳学院课程设计现状、当下机械行业发展需要及自身企业工作经验,提出了几点关于“机械原理”课程设计教学改革的思路或建议,旨在强化实践内容,以培养学生积极性,促进教学实践与生产实际接轨,提高学生专业素养。具体改革措施如下。
1)选题结合真实课题。为使课程设计内容与生产实际接轨,指导老师在选题时应尽量结合真实课题,选取贴合行业应用背景和具有研究意义及发展前景的课程设计题目,丰富课程设计的知识面。一方面,选题可以尝试结合指导老师自己的科研或教改项目、企业项目,从中萃取分解多个适合学生研究的课题[10],如此不仅能激发学生的兴趣和参与课题设计的积极性,还能让学生深入了解行业发展需要、针对性地锻炼自身专业技能,并为将来的就业做好提前规划;另一方面,选题可以结合机械本科生的实践比赛课题,诸如“挑战杯”“全国大学生机械设计创新大赛”“创新创业大赛”“3D打印大赛”等实践类比赛项目与课程设计的实践教学目标都有较好的契合之处,如此可以引导学生在课程设计任务中注重创新设计意识的培养、加强工程实践的训练,鼓励学生踊跃参加课外科技活动,为培养行业内优秀人才创造条件。
2)设计过程增加制图实践内容。对于机械类学生来说,看图制图是将来从事任何机械相关工作的必备专业技能,因此,可以尝试将制图实践融合在课程设计过程中,锻炼学生基本专业技能的同时可以改善贵阳学院“机械原理”课程设计内容偏简单、实践性偏弱的问题。“机械制图”课程是本科生大一学习的科目,增加制图实践内容并不会增加课程设计的难度。此外,考虑到“全国大学生机械设计创新大赛”这类实践类比赛也被组委会要求提交主要设计图纸,因此,课程设计过程增加制图实践内容也是一举两得。具体做法可以在课程设计说明书中要求学生增加一章内容,即关键零部件的工程图样或二维图纸,并要求对图纸技术要求作出解释说明。
3)严格管理和考核,注重学生实践能力。为了让学生的课程设计有部分集中的时间段和固定的教室进行,可以尝试调整教学安排,严格管理课程设计的组织工作。此外,课程设计仍可采取分组方式,但需对每个学生制定独立的课程设计任务,针对每个学生的任务细节制定相应的评价指标,并严格把控各个环节的考核标准,使最终的考核结果更合理。再者,评价考核体系应注重过程,注重学生实践能力评分的占比。例如收集文献资料的能力、方案选取和制定的能力、与真实课题的融合度、同组之间合作的效率、制图实践能力等,都可以成为评价考核指标。如此既可以引起学生对自身实践能力的重视,又可以使强化实践内容的课程设计教学改革形成闭环,起到真正的实践效果。
“十三五”以来,机械行业加快与新一代信息技术、先进制造技术、新材料技术等高新技术深度融合,推动了传统机械产品的更新换代,高等院校实践类课程更应紧跟行业发展的步伐,不断革新,贴合实际。“机械原理”课程设计作为机械专业学生重要的实践项目,改变传统的指导模式势在必行,新的指导模式需要强化课程设计的实践内容,注重学生实践能力的培养。本研究根据贵阳学院“机械原理”课程设计的实施情况现状,结合当下行业发展及机械人才的需求,提出了一些关于强化实践内容的“机械原理”课程设计教学改革的想法和建议,期望提高贵阳学院课程设计的质量和学生的专业技能。