鄒玉靜 楊福芹 王憲倫

摘? 要 通過對本校學生進行機械原理課程設計教學模式、教學內容、教學效果等方面的問卷調查，發(fā)現(xiàn)學校的機械原理課程設計在教學安排、設計方法等方面存在一定缺陷。為激發(fā)學生參與機械原理課程設計的興趣，發(fā)揮學生的主觀能動性，提高學生的創(chuàng)新設計和工程實踐等綜合能力，對機械原理課程設計進行改革，調整機械原理課程設計教學模式，更新教學內容，將培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新思維始終貫穿于整個課程設計進程中。

關鍵詞 機械原理課程設計;調查問卷;教學模式;運動學仿真

中圖分類號：G642.3? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）08-0078-03

Abstract By conducing questionnaires among our students on the teaching mode， teaching content and teaching effect of the course exercise of mechanical principle， we find that there are some defects in the teaching arrangement and design method of the course exer-cise of mechanical principle. In order to arouse students interest in participating in the course design of mechanical principles， exert their subjective initiative， and improve their comprehensive abilities of innovative design and engineering practice， we need to reform the

course exercise of mechanical principles in our university， adjust the teaching mode of course design of mechanical principles， update the teaching content， cultivate students practical ability and innovative thinking throughout the whole course design process.

Key words course exercise of mechanical principle; questionnaire; teaching mode; kinematics simulation

1 前言

機械原理課程設計是青島科技大學機械工程等專業(yè)學生在大學本科學習階段第一次進行的工程設計類課程設計，其目的是通過設計實踐鍛煉，使學生更好地理解和掌握機械原理課程的基本理論和方法，進一步提高學生利用計算機、網絡查閱工程技術文獻、繪制圖形和應用計算機技術進行分析與計算的能力，培養(yǎng)并加強學生的創(chuàng)新意識以及分析問題、解決工程實際問題的能力[1-2]。為了解機械原理課程設計教學現(xiàn)狀，提高教學質量，筆者對已做過機械原理課程設計的機械工程專業(yè)（高機和機自方向）15級學生進行無記名問卷調查，回收有效問卷157份。

2 調查問卷結果與思考

調查問卷結果

1）課程的重要性和教學模式方面。調查結果顯示，76.4%的學生認為機械原理課程設計對于機械原理課程知識掌握非常重要，重要的占17.2%，一般重要的占16.4%。這表明學生大都認同機械原理課程設計這門實踐課的重要性。有一半的學生希望機械原理課程的理論教學與課程實踐教學交叉進行更為可行，另一半的學生仍然認可傳統(tǒng)的教學方法，即理論課程結束后再開展課程設計。這表明一半的學生不認可機械原理課程設計現(xiàn)在采用的安排方式，希望能邊學習機械原理理論知識邊開展課程設計實踐。關于獨立完成還是合作完成課程設計方面，91.7%的學生認為采取分組的方式更合理。但對于小組成員的人數和人員組成方面存在較大差異，42%的學生認為2～3人合適，35.7%的學生則認為4～5人合適，也有22.3%的學生認為6～7人合適;41.4%的學生認為應該根據學習能力水平搭配，而34.4%的學生認為自由組合的方式更為可行。這表明學生都不認可以前的按照學號搭配的方式，可以嘗試按照學習能力搭配或者自由組合的方式，激發(fā)學生學習積極性，提升教學質量。

2）課程設計的工作量和內容方面。調查結果顯示，64.3%的學生認為目前布置的機械原理課程設計任務工作量適中，也有28%的學生認為偏重，但僅有50.9%的學生在一周之內完成了機械原理課程設計任務。分別有33.1%和36.3%的學生反映機械原理課程設計的難點在于如何確定運動尺寸和進行運動分析計算，還有少數學生認為確定機械運動循環(huán)圖和確定運動方案較困難。這表明學生在學習機械原理課程理論知識時，沒有深度掌握機構的運動分析和機構的設計這兩部分。在選題任務范圍應該涉及哪個或者哪幾個機構方面，37.8%的學生認為設計任務應包含連桿機構、凸輪機構、齒輪機構這三種機構，42.4%的學生認為包含其中兩種機構就可以，其余學生認為只要包含一種機構即可。這表明學生希望選題盡量涉及并應用工程上常用的三大類機構，要求教師在布置選題時要更加嚴謹，至少能覆蓋兩種機構類型，以便使學生的學習能力得到充分鍛煉和提高。調查發(fā)現(xiàn)，63.4%的學生至少能熟練使用MATLAB、ADAMS、SolidWorks、Pro E中的一種計算機軟件，也有26.7%的學生一種計算機軟件也不會，而且79%的學生不能使用MATLAB、ADAMS、SolidWorks、Pro E等計算機軟件對機構設計方案進行虛擬設計和運動學仿真。因此，教師要在機械原理理論課程教學中引導并加強學生對三維軟件的訓練。

機構運動方案的合理性的驗證方面，45.3%的學生認為應該用計算機軟件模擬來驗證，而33.2%的學生則認為應該利用機械方案創(chuàng)意設計模擬實驗儀做實驗驗證。在機械系統(tǒng)運動方案表達方面，僅有39.5%的學生表示能用規(guī)范的構件、運動副等符號來畫出機構運動簡圖，大部分學生不能全部表達無誤。這說明學生對于機構運動簡圖繪制這個知識點掌握得不夠好，以后教師在理論授課中要注意進一步加強該知識點的講解和練習。

3）課程設計的學習效果方面。約有一半的學生認為在課程設計開展過程中存在互相抄襲現(xiàn)象，且24%的學生認為抄襲主要集中在初期計算，16.9%的學生則認為主要集中在繪圖上，52.8%的學生認為主要集中在編寫設計說明書方面。從以往課程設計的整個實踐過程和學生提交的課程設計資料及學生反饋等方面看，確實存在一定的抄襲現(xiàn)象，教師應該采取措施避免抄襲，樹立良好的學習風氣。

關于對機械原理課程設計的實踐學習興趣方面，44.6%的學生具有濃厚的興趣，也有8.9%的學生不感興趣。這表明，對于課程設計的實踐學習，多數學生比較感興趣，但有些學生由于機械原理相關理論內容掌握得不夠好，對于課程設計也失去了自信和興趣。因此，教師應該加強理論課程教學，使學生能夠更好地掌握相關的理論知識，以便為課程設計實踐打下良好的基礎。

分別有16.9%、44.4%、12.1%的學生因為相關理論沒學好，忙于其他考試，認為課程設計沒用、覺得枯燥，對機械原理課程設計的實踐學習不感興趣。這說明考試和機械原理課程設計沖突分散了學生的大部分精力。教師要通過選題、制作模型，依托課程設計參加機械設計創(chuàng)新大賽、全國大學生工程訓練綜合能力競賽等比賽，提高學生對課程設計的興趣[3-4]。

對于機械原理課程設計收獲方面，38.2%的學生認為收獲非常大，43.9%的學生認為收獲比較大，14.1%的學生認為收獲較小，3.8%的學生認為沒有收獲。這說明認真投入到課程設計中就一定會有收獲。

調查問卷結果的思考? 同國內大多高校的機械工程專業(yè)培養(yǎng)方案一樣，青島科技大學的機械原理課程和機械原理課程設計課程是兩個相對獨立的教學環(huán)節(jié)，兩者在同一學期開設，機械原理作為理論課先行開設，機械原理課程設計作為實踐教學課后續(xù)開設，且安排在機械原理課程考核結束后進行。這種隔一段時間的安排很容易造成理論知識和實踐應用的脫節(jié)，也不利于理論知識的掌握。

此外，根據教學計劃，機械原理課程設計安排在第四學期的最后一周。若最后一周才給學生布置課程設計任務，除去設計準備、查閱資料的時間，實際工作日僅僅四天，學生幾乎完全處于被動的狀態(tài)，很少去主動思考問題，也沒有充裕的時間去解決問題，因此，大多數學生很難完成對機械機構方案進行深入對比分析與探討。對于平時上課效果不好和基礎較差的學生，在這么短的時間內完成運動方案探討、簡圖繪制、運動分析與模擬等課程設計內容難度較大，而且課程設計期間穿插的其他課程的考試又分散了學生一大部分精力，導致學生學習熱情較低，存在互相抄襲現(xiàn)象。

設計方法方面，學校要求學生利用圖解法實現(xiàn)機構的運動分析與設計，即利用課堂上學過的機構運動分析圖解法、反轉法等原理，通過手工繪圖完成平面多桿機構的運動和動力分析及凸輪輪廓曲線的設計和漸開線齒輪齒廓曲線的設計。雖然學生可以通過課程設計進一步鞏固和加深在課堂上所學的相關理論知識并提高繪圖能力，對學生后續(xù)專業(yè)課學習和研究生入學考試奠定一個良好的基礎，但由于在整個設計過程中設計題目、設計方法以及設計步驟大同小異，學生只需按照課程設計相關教學指南或網上資料照葫蘆畫瓢，即可比較輕松地完成所要求的各項設計任務。如此一來，既沒有充分地發(fā)揮學生的空間想象力和團結協(xié)作能力，也沒有實現(xiàn)提高學生運用理論知識解決工程實際問題的能力，更談不上創(chuàng)新思維和創(chuàng)新設計了。

3 對策

為激發(fā)學生參與機械原理課程設計的興趣，發(fā)揮學生的主觀能動性，提高學生的創(chuàng)新設計能力、工程實踐能力和溝通交際能力以及團隊協(xié)作意識等，努力培養(yǎng)學生的機構綜合能力、利用計算機解決工程實際問題的能力、自學能力以及創(chuàng)新能力[5]，筆者認為機械原理課程設計應從以下幾個方面進行調整。

調整課程設計的教學模式? 改革傳統(tǒng)的在機械原理課程完成后再安排課程設計的教學模式，摒棄教師“領著走”的方法，充分調動學生的主觀能動性，要利用好一周課程設計以外的學習環(huán)節(jié)和課余時間，把課程設計延伸到實驗室、圖書館、計算機網絡、各種機械工程博覽會及機械創(chuàng)新基地、科技活動中心[6]等。

調整課程設計的內容和要求? 改革課程設計選題，摒棄機械原理課程設計中的牛頭刨床導桿機構和插床導桿機構等傳統(tǒng)設計題目，代之以學生自擬題目和給定題目相結合的方式。鼓勵學生結合日常生活，或根據全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽等競賽主題，查閱資料、自主選題，進行機械系統(tǒng)方案設計。為提高機構設計、分析效率，強化和引導學生創(chuàng)新技能培養(yǎng)，機械原理課程設計環(huán)節(jié)在圖解法的基礎上，增加對現(xiàn)代設計方法創(chuàng)新技能選用的要求。

調整課程設計的設計方法? 以往的課程設計都是采用圖解法設計和手工繪圖的方式，效率低、精度差。隨著 CAD、CAE技術的快速發(fā)展，利用計算機軟件進行機構的運動學仿真分析和驗證已非常方便。改變以圖解法技能為主的設計方法，更新設計方法手段，將日趨成熟的解析法和虛擬樣機仿真技術系統(tǒng)地應用到機械原理課程設計中，強化和引導學生掌握和應用現(xiàn)代設計方法進行機構的綜合和分析，使圖解法和現(xiàn)代設計方法相結合。

4 結語

針對青島科技大學機械原理課程設計教學現(xiàn)狀和調查問卷結果，對機械原理課程設計進行改革，探索一套可行的適合學校人才培養(yǎng)目標的機械原理課程設計新型教學模式，更新教學內容，提高課程的興趣度、學業(yè)挑戰(zhàn)度，將培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新思維始終貫穿于整個課程設計進程中，同時培養(yǎng)學生的質疑力、觀察力及協(xié)同力，提高學生的綜合能力，以適應新工科建設和發(fā)展的需要。

參考文獻

[1]王淑仁.機械原理課程設計[M].北京：科學出版社，2006.

[2]李樹軍.機械原理[M].北京：科學出版社，2009.

[3]王慧明，李延斌，姜楠.基于“學科競賽、創(chuàng)新項目”的機械原理課程設計教學研究[J].中國市場，2017（27）：233-234.

[4]黃小龍.基于課外科技活動的機械原理課程設計教學研究[J].教育教學論壇，2017（5）：217-218.

[5]倪陳強，唐偉，陳艷.注重能力培養(yǎng)的機械原理課程設計改革[J].科技經濟導刊，2017（21）：204.

[6]郭志強，朱茹敏，李安生.基于學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的機械原理課程設計改革探究[J].西部素質教育，2017（4）：48-50.