劉 悅 孫東云 王淑坤

（長春理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 吉林長春 130022）

機(jī)械原理課程設(shè)計教學(xué)模式的改革與實(shí)踐

劉 悅 孫東云 王淑坤

（長春理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 吉林長春 130022）

機(jī)械原理課程設(shè)計對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力起到非常重要的作用。探討了教學(xué)模式改革的思路和方法，提出了教師指定和學(xué)生自主選題相結(jié)合、分組設(shè)計、實(shí)體建模、考核答辯的教學(xué)模式。通過開展教學(xué)實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果。

引言

機(jī)械原理課程設(shè)計是機(jī)械原理課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計與擬定為結(jié)合點(diǎn)，把機(jī)械原理課程中分散的各章的理論和方法融會貫通起來，使學(xué)生更加全面、系統(tǒng)地掌握和深化機(jī)械原理課程的基本原理和方法。這是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生在本科階段第一次針對機(jī)械系統(tǒng)，綜合運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行較全面的設(shè)計思想和設(shè)計方法的初步訓(xùn)練，是十分重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。它無論是對本課程知識的鞏固和掌握，還是對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，都有深遠(yuǎn)的影響，同時對培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、提高動手能力以及創(chuàng)新設(shè)計能力都起到十分重要的作用。［1］

在知識掌握方面，傳統(tǒng)的機(jī)械原理課程設(shè)計雖然教學(xué)效率高、通用性強(qiáng)，但也存在設(shè)計題目陳舊、設(shè)計手段單一的問題。在能力培養(yǎng)方面，傳統(tǒng)的機(jī)械原理課程設(shè)計單純要求學(xué)生完成某機(jī)械的選型和設(shè)計工作，針對學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合能力的培養(yǎng)不足。為此，有必要對機(jī)械原理課程設(shè)計的教學(xué)模式進(jìn)行改革。

一、課程設(shè)計的選題

傳統(tǒng)的課程設(shè)計題目千篇一律、不貼近生活，從而提不起學(xué)生們的興趣。大多數(shù)課程設(shè)計題目都已經(jīng)使用了很多年，這些題目在網(wǎng)上可以找到很多相關(guān)資料，完成設(shè)計的難度較低，對那些能力較強(qiáng)的學(xué)生來說沒有什么吸引力。由于課程設(shè)計題目和參數(shù)是由教師指定的，設(shè)計參考資料又比較多，所以常常出現(xiàn)設(shè)計方案雷同、設(shè)計質(zhì)量不高等問題。

為此，在課程設(shè)計的改革中，采用教師指定和學(xué)生自主選題相結(jié)合的方式。機(jī)械原理課程設(shè)計的選題原則：一是要具有綜合性，以運(yùn)動方案設(shè)計為主；二是要覆蓋機(jī)械原理課程的主要內(nèi)容；三是要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際或在學(xué)生日常生活中所熟悉的機(jī)械；四是要有一定靈活性，有利于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力。在實(shí)際實(shí)行中，對于基礎(chǔ)較好的學(xué)生，指導(dǎo)老師會布置學(xué)生從日常生活、生產(chǎn)實(shí)際中搜集合適的設(shè)計題目，讓學(xué)生選擇自己感興趣的機(jī)器來進(jìn)行設(shè)計，反復(fù)論證確定設(shè)計題目。另外，把歷屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽中的某些題目作為設(shè)計題目，也取得了良好的效果?？紤]到基礎(chǔ)較差的學(xué)生自主選題有困難，或是自己選定的題目不合適，教師會給這些學(xué)生制定題目。［2］

二、分組設(shè)計

在傳統(tǒng)的機(jī)械原理課程設(shè)計教學(xué)模式中，學(xué)生單獨(dú)完成設(shè)計任務(wù)。由于每個學(xué)生的設(shè)計題目各不相同，所以學(xué)生只需按照設(shè)計要求完成自己的工作即可，不需要與他人進(jìn)行交流合作。這種方式有助于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考，獨(dú)立工作的能力。

現(xiàn)代社會，各行各業(yè)更注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力也需要加強(qiáng)。為此，在課程設(shè)計的改革中，將每人一題的方式改為分組設(shè)計方式。根據(jù)自愿原則，由3-4名學(xué)生組成一個小組，每個小組確定一個設(shè)計題目，小組成員分工協(xié)作，共同完成設(shè)計任務(wù)。在設(shè)計過程中，小組成員共同討論、研究，充分發(fā)揮各自的特長和優(yōu)勢，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣。同時，每個小組成員還要完成自己獨(dú)立的設(shè)計任務(wù)，這些任務(wù)將作為個人成績考核的主要依據(jù)。這種以小組為主體的課程設(shè)計模式，對學(xué)生的獨(dú)立工作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)助能力都是良好的鍛煉。

三、應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法

傳統(tǒng)的機(jī)械原理課程設(shè)計通常采用圖解法和解析法來完成結(jié)構(gòu)的分析。圖解法主要是對所設(shè)計機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動和受力的分析，這種方法具有清晰、直觀等優(yōu)點(diǎn)，但也存在作圖復(fù)雜、工作量大、精度低、效率低等缺陷。而采用解析法主要是指導(dǎo)老師將已歸納的計算公式交給學(xué)生，學(xué)生通過計算，將計算結(jié)果與圖解法所得結(jié)果相比較。這種方法只是起到對圖解法的結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)的作用，而且計算的結(jié)果是一數(shù)字的形式顯示，不清晰，不直觀。這樣做的結(jié)果不僅工作量較大，毫無創(chuàng)新點(diǎn)，使設(shè)計變得枯燥無味，而且也吸引不了學(xué)生對改任務(wù)的興趣。最后設(shè)計結(jié)果只停留在書面報告和圖紙上，學(xué)生對自己設(shè)計的機(jī)構(gòu)是否可行不得而知。

為此，在課程設(shè)計的改革中，要求學(xué)生采用三維實(shí)體建模完成設(shè)計。學(xué)生利用一些常見的三維設(shè)計軟件，如Soildworks、ProE、UG等來完成機(jī)構(gòu)的實(shí)體建模，再通過運(yùn)動仿真來分析機(jī)構(gòu)的可行性，這種方法不僅能夠提高學(xué)生們的積極性，還能夠方便的修改、發(fā)現(xiàn)錯誤與展示，從而學(xué)生們的創(chuàng)新意識會有很大程度的提高。通過熟練的運(yùn)用三維設(shè)計軟件，節(jié)省了設(shè)計周期，也方便了成果的展示，給學(xué)生間的信息交流、互相學(xué)習(xí)提供了一個捷徑。［3］

四、客觀評價課程設(shè)計成績

以往的機(jī)械原理課程設(shè)計只依靠圖面質(zhì)量和設(shè)計說明書來評定學(xué)生的成績。這種評價制度并不能完全客觀地反映學(xué)生的設(shè)計能力。比如，學(xué)生的設(shè)計圖紙圖面質(zhì)量較好，設(shè)計說明書寫得也比較規(guī)范，但學(xué)生的設(shè)計能力如何，并不能準(zhǔn)確把握，也就很難給出比較合理的成績。

為此，在課程設(shè)計的改革中，將原有的成績評價方式改成由平時成績加答辯成績來評價的方式。平時成績根據(jù)學(xué)生出勤情況、平時學(xué)習(xí)表現(xiàn)給予綜合評定；答辯成績由答辯時學(xué)生自述和回答問題情況綜合評定。采用答辯的方式，可以真實(shí)地檢驗(yàn)學(xué)生的設(shè)計能力，而且還可以了解學(xué)生對設(shè)計問題的理解深度和廣度。根據(jù)學(xué)生的選題，答辯采取單獨(dú)答辯或小組答辯的模式。答辯內(nèi)容包括學(xué)生對自己設(shè)計任務(wù)的陳述和回答教師的提問，對于小組答辯，每個學(xué)生至少回答一個問題。通過答辯，檢查學(xué)生在設(shè)計中存在的問題和不足，對學(xué)生來講也是一個很好的學(xué)習(xí)和提高的機(jī)會。

五、結(jié)束語

按照上述課程設(shè)計改革思路和方法，在我校機(jī)電工程學(xué)院2013級11個班開展了機(jī)械原理課程設(shè)計教學(xué)實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果。學(xué)生們積極參與自主選題，感受了設(shè)計過程所帶來的快樂和成就感，調(diào)動了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，開闊了學(xué)生的設(shè)計思路。在學(xué)生的整個設(shè)計環(huán)節(jié)，教師設(shè)定特定時間進(jìn)行答疑，時時關(guān)注學(xué)生設(shè)計進(jìn)度，使學(xué)生受益匪淺，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。這次機(jī)械原理課程設(shè)計教學(xué)模式的改革，為在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力積累了經(jīng)驗(yàn)。

［1］孟慶梅，鄧嘉銘.機(jī)械原理課程設(shè)計的教學(xué)模式改革.邊疆經(jīng)濟(jì)與文化，2011（10）：84-85.

［2］匡兵，黃美發(fā)，孫永厚.《機(jī)械原理課程設(shè)計》改革探索.中國科技信息，2009（21）：218-219.

［3］席本強(qiáng)，王琦，曲輝.機(jī)械原理課程設(shè)計的創(chuàng)新型教學(xué)模式.中國現(xiàn)代教育裝備，2010（21）：94-95.

劉悅（1972-）、男，吉林長春人，教授，主要從事機(jī)械設(shè)計及理論方向的教學(xué)科研工作。

教研項(xiàng)目：長春理工大學(xué)高等教育教學(xué)研究重點(diǎn)課題“機(jī)械原理課程設(shè)計的教學(xué)改革與實(shí)踐”