職山杰 莫棟成

摘 要 為了實現(xiàn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，本文從實際教學(xué)出發(fā)，分析了存在的問題，從教學(xué)目標(biāo)改革、教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)方式等四個方面闡述了機(jī)械設(shè)計應(yīng)用型課程建設(shè)思路。

關(guān)鍵詞 應(yīng)用型課程 機(jī)械設(shè)計 探索 實踐

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2020.12.029

Abstract In order to realize the cultivation of application-oriented talents and serve the development of regional economy， this paper analyzes the existing problems from the practical teaching， and expounds the construction ideas of the application-oriented curriculum of mechanical design from four aspects of teaching objective reform， teaching content reform and teaching method.

Keywords applied curriculum; mechanical design; exploration; practice

蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院是一所面向地方、服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的應(yīng)用型大學(xué)，以建設(shè)特色鮮明的高水平應(yīng)用技術(shù)大學(xué)為愿景，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維、實踐能力和職業(yè)素養(yǎng)的高層次應(yīng)用型人才為使命。為了推動學(xué)科專業(yè)建設(shè)與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級相適應(yīng)，促進(jìn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革，我院積極開展應(yīng)用型課程建設(shè)，2018年5月我院立項了11門應(yīng)用型課程建設(shè)項目，機(jī)械設(shè)計是學(xué)院首批應(yīng)用型課程建設(shè)項目之一。

1 存在的問題

機(jī)械設(shè)計是我院機(jī)械類專業(yè)的主干課程之一，[1-3]是學(xué)生從通識課程、基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)課程學(xué)習(xí)的橋梁。它以機(jī)械制圖、機(jī)械原理、工程力學(xué)、公差與配合等基礎(chǔ)課程為理論依托，通過學(xué)習(xí)各種通用零件設(shè)計計算方法以及相關(guān)理論公式來解決工程實際問題。該課程知識綜合性強(qiáng)、實踐能力要求高，是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的必修課程，對學(xué)生后期專業(yè)發(fā)展起一定作用，但現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)計課程教學(xué)存在著一些問題：

（1）重視課堂教學(xué)，忽視實踐環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有的學(xué)時分配中機(jī)械設(shè)計為48課時純理論教學(xué)，2周機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計。實踐環(huán)節(jié)無法和理論環(huán)節(jié)有機(jī)融合，且課程設(shè)計題目以傳統(tǒng)的二級齒輪減速器為主，學(xué)生缺乏主觀能動性、忽略了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（2）注重知識的講授，忽略能力的培養(yǎng)?，F(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品多為多種零件類型的裝配體，對技術(shù)人員的綜合分析能力及創(chuàng)新設(shè)計能力提出了更高的要求。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計教學(xué)過程中，以教師課堂講授為主，注重機(jī)械設(shè)計相關(guān)知識的傳授，忽視了對學(xué)生實踐能力、綜合能力的培養(yǎng)。學(xué)生處于被動接收知識的狀態(tài)，無法全面激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、實踐能力。

（3）考核評價方式單一。目前機(jī)械設(shè)計課程以期末筆試的形式對學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考核?？己藘?nèi)容以書本知識為主，學(xué)生重視課堂知識的記憶、簡單計算，忽視了在工程實際中的運(yùn)用。

2 應(yīng)用型課程改革

應(yīng)用型課程改革以項目式教學(xué)法為依托，突出學(xué)生能力的培養(yǎng)，把傳統(tǒng)的知識點打亂、重組、融入每個項目中，學(xué)生在實踐中掌握知識、鍛煉能力。

2.1 教學(xué)目標(biāo)改革

應(yīng)用型課程教學(xué)改革的重點在于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，不限于對書本知識的簡單掌握。通過機(jī)械設(shè)計課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)初步具備選用、分析基本機(jī)構(gòu)和常用機(jī)械零件的設(shè)計、選擇與裝配能力，通過實踐訓(xùn)練使學(xué)生具備設(shè)計一般機(jī)械傳動和連接裝置的實踐能力，解決實際生產(chǎn)中的問題。通過本課程的學(xué)習(xí)之后，學(xué)生需扎實掌握基本理論、能完成一般機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、具備機(jī)械工程師的基本素養(yǎng)。

2.2 教學(xué)內(nèi)容改革

應(yīng)用型課程教學(xué)內(nèi)容需以一個個由簡單到復(fù)雜的項目形式呈現(xiàn)，由每個項目所需知識點來決定教學(xué)內(nèi)容，而不是根據(jù)課本章節(jié)來決定教學(xué)內(nèi)容。教師在授課時要注意項目的選取，所有項目需完全覆蓋本課程的重要知識點，防止因應(yīng)用型課程改革帶來的知識點缺失。教授機(jī)械設(shè)計的教師都是有工程師的工作經(jīng)歷，將之前工作中的典型案例經(jīng)過整理編排后，引入到課堂教學(xué)中。例如，將動力平板運(yùn)輸車中的回轉(zhuǎn)支承的螺栓組連接作為一個課堂案例，讓學(xué)生通過項目設(shè)計掌握受傾覆力矩螺栓組的連接設(shè)計，并讓學(xué)生把螺栓組設(shè)計的裝配圖畫出來，在這個過程中，學(xué)生自然就把結(jié)構(gòu)設(shè)計、螺栓強(qiáng)度級別、防松設(shè)計、長度選取、國標(biāo)代號、安裝維修等除了受力計算以外的更多的知識點都能掌握到。引入豪華動力機(jī)車的傳動系統(tǒng)設(shè)計為案例，大大引起同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生設(shè)計出帶傳動和鏈傳動的兩種方案，并把兩種方案放在一起進(jìn)行對比，讓學(xué)生掌握兩種傳動在本質(zhì)上的區(qū)別和各自的優(yōu)缺點，讓學(xué)生體會到設(shè)計產(chǎn)品除了考慮傳動本身的性能需求外，還要考慮到機(jī)器整體的舒適性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、維修性等方面。還引入了動力平板運(yùn)輸車的方向機(jī)的案例設(shè)計，讓學(xué)生掌握軸承和軸類零件的設(shè)計，以及產(chǎn)品設(shè)計要根據(jù)用戶需求進(jìn)行不斷的升級迭代、改進(jìn)完善。讓學(xué)生首先設(shè)計出最基本的方案，實現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角控制第一代產(chǎn)品。然后提出方向機(jī)轉(zhuǎn)角度限位要求，讓學(xué)生在原有設(shè)計方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，增加轉(zhuǎn)向的限位系統(tǒng)。之后又提出要有停車車輛方向有保持功能，防止重新啟動后轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)隨意動作，根據(jù)此要求，讓學(xué)生再更改設(shè)計，增加方向機(jī)的離合控制機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)停車后無意轉(zhuǎn)動方向盤不會引起車輛重新啟動后輪組的隨動情況。最后，又提出方向機(jī)的阻尼要可控，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向誤差較大時，方向機(jī)的阻力矩應(yīng)當(dāng)增加，當(dāng)轉(zhuǎn)角誤差超過一定值時，方向被鎖住，根據(jù)這項要求，讓學(xué)生增加能控制方向機(jī)轉(zhuǎn)向阻力的阻尼器，最終完美實現(xiàn)各種用戶需求。這個方向機(jī)的案例讓學(xué)生不僅掌握了軸類零件的基本設(shè)計要求，還學(xué)習(xí)到機(jī)械設(shè)計循序改進(jìn)的設(shè)計要求。

另外，豐富課外學(xué)術(shù)活動、組建專業(yè)社團(tuán)、參加各類科創(chuàng)賽事等也是機(jī)械設(shè)計課程教學(xué)內(nèi)容改革的方法之一，我院機(jī)械專業(yè)學(xué)生參加中國大學(xué)生機(jī)械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽、江蘇省機(jī)器人大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽等重要賽事均獲得了不錯的成績，學(xué)生團(tuán)隊研發(fā)的水上環(huán)衛(wèi)機(jī)、智能喂蝦機(jī)等均為機(jī)械設(shè)計課程的延伸與拓展。各類科創(chuàng)活動強(qiáng)化了實踐能力的培養(yǎng)、磨煉了意志，鍛煉了團(tuán)隊協(xié)作能力，設(shè)計分工、技術(shù)管理等方面的綜合能力，為今后走上工作崗位奠定了基礎(chǔ)。

2.3 教學(xué)方式改革

以學(xué)生為中心的教育理念自20世紀(jì)60年代由美國人本主義創(chuàng)始人卡爾 羅杰斯率先提出后，很快被各高校高度重視和普遍引用。其理念價值更多地體現(xiàn)在于學(xué)生的過程化學(xué)習(xí)，而不是教師的機(jī)械式教學(xué)。進(jìn)入以高增長、新技術(shù)、全球一體化為特征的新經(jīng)濟(jì)時代，教育教學(xué)改革從片面強(qiáng)調(diào)以教師為中心逐漸回歸到追求以學(xué)生為中心的本真，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生綜合能力、工程項目實踐能力已成為各高校教育教學(xué)改革的共識和新方向。

在機(jī)械設(shè)計的教學(xué)中需要轉(zhuǎn)變滿堂灌的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。例如在螺紋連接章節(jié)，通過回轉(zhuǎn)支承螺栓連接、液壓油缸端蓋螺栓連接、鋼箱梁螺栓連接、傳動法蘭螺栓連接的區(qū)別引入不同工況下螺栓的選型、載荷傳遞方式、強(qiáng)度計算、螺栓擰緊力矩、防松及螺母等設(shè)計內(nèi)容。將學(xué)生分為4個討論小組，教師講解完相關(guān)理論知識后進(jìn)行各類螺紋組連接的具體設(shè)計，由學(xué)生被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，教師負(fù)責(zé)答疑。在傳動系統(tǒng)的項目設(shè)計學(xué)習(xí)過程中，是把相同的設(shè)計目標(biāo)參數(shù)要求提供給學(xué)生，同一項設(shè)計案例，學(xué)生分為兩組，分別采用不同的設(shè)計方案。例如在豪華機(jī)車傳動系統(tǒng)設(shè)計方案中，兩組學(xué)生分別選用帶傳動和鏈傳動的設(shè)計方案，然后兩組學(xué)生分別拿出自已的設(shè)計計算結(jié)果進(jìn)行比較辯論，說出各自設(shè)計方案的優(yōu)勢，并相互學(xué)習(xí)對方的優(yōu)點，改進(jìn)不足，最后教師進(jìn)行總結(jié)點評。

在課堂教學(xué)之外，以學(xué)生為中心，也可以開展第二課堂，以國家和省級機(jī)械設(shè)計創(chuàng)新大賽為載體，鍛煉學(xué)生的實踐能力與綜合素質(zhì)。

2.4 學(xué)習(xí)成果評價改革

課程考核制度始終圍繞考察學(xué)生的過程化學(xué)習(xí)成果進(jìn)行設(shè)計和制定并以此督促學(xué)生學(xué)習(xí)、提高教學(xué)質(zhì)量。以往的課程考核主要是采用期末的卷考試為主，多側(cè)重于考查學(xué)生對某章節(jié)某一知識點記憶的效果，對考核的內(nèi)容及對象缺乏一定的廣泛性和多樣性。課程考核制度應(yīng)圍繞課程目標(biāo)而制定，其核心在于通過閉環(huán)反饋來突顯問題所在，保證學(xué)生學(xué)習(xí)成效。課程考核目標(biāo)不同，其評價方式也不同。其中，關(guān)于各章節(jié)基礎(chǔ)知識部分，以期末書面考試的形式進(jìn)行，主要涉及：螺紋、鍵等連接部件的設(shè)計計算，帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動部件的設(shè)計計算，軸承和軸類零件的設(shè)計計算;針對學(xué)生課堂上呈現(xiàn)的問題分析及溝通表達(dá)能力，通過PPT成果匯報和小組討論的方式展示并予以一定的評價;對于個人工程項目實操能力，以小組團(tuán)隊為單位，采用提交項目作品的形式，重點評價項目機(jī)器或部件總成的設(shè)計功能實現(xiàn)，項目產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝性和經(jīng)濟(jì)性評價，主要部件設(shè)計計算資料的整理和項目小組對機(jī)器的發(fā)布說明和答辯情況等方面的能力。這種考核方案，既覆蓋了應(yīng)用的書面計算為主的知識點的考察，又避免了一考定終生，高分低能的情況，能讓學(xué)生掌握和體會項目設(shè)計的整體過程，更加貼近設(shè)計工程師的工作過程，取得良好的學(xué)習(xí)效果，最終實現(xiàn)了以學(xué)生的學(xué)習(xí)效果來評價課堂教學(xué)成效的目標(biāo)。

3 結(jié)語

本文分析了目前機(jī)械設(shè)計課程存在的一些問題，圍繞應(yīng)用型課程建設(shè)，從教學(xué)目標(biāo)改革、教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)方式改革等方面做了闡述，從實際教學(xué)出發(fā)，為提高學(xué)生實踐能力進(jìn)行了有益探索。

基金項目：2018年度蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院教改項目（JG2018001）

參考文獻(xiàn)

[1] 李秀紅，李文輝，任家駿，等.新工科背景下“機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計”教學(xué)改革[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2018（3）：132-134.

[2] 黃輝祥，張敏，賈文華，等.新工科背景下基于能力培養(yǎng)的機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計教學(xué)改革探索[J].教育現(xiàn)代化，2019：57-58.

[3] 蔣英蘭，朱福勝.新工科背景下機(jī)械設(shè)計課程與教學(xué)改革[J].集美大學(xué)學(xué)報（教育科學(xué)版），2019，20（04）：85-88.