在综合课程设计中培养学生的创新能力

1、在综合课程设计中培养学生的创新能力为适应社会对创新型和复合型人才的需求， 机械专业的课程 体系和培养模式不断改进。 电子科技大学在机械设计制造及自动 化专业开设了综合课程设计课程， 是一门以培养机械专业学生的 创新思维和提高学生的创新设计能力为目的实践类课程， 该门课 程体现了专业基础知识和现代设计方法、 三维建模软件和工程分 析软件的结合。机构创意拼接实验为学生提供将设计理念转变成简易机构 的平台，学生在平台上体验从搭接、验证、调试、改进到确定设 计方案的过程， 改变了传统教学中学生对平面机构的学习和设计 只停留在理论设计的状况。将机构创意拼接实验与综合课程设计相结合， 鼓励学生将机 构创意

2、拼接实验中的作品进行的详细设计， 为拼接实验中的简单 形状构件选择材料、设计尺寸、进行结构强度分析，并绘制零件 图和系统装配图。 这种有机结合使学生模拟经历产品开发的完整 流程，有助于学生形成完整的工程意识和系统观念。一、综合课程设计课程分析1. 开设综合课程设计的意义和可行性 传统的机械原理和机械设计两门课程都设置了课程设计环 节，两门课程的课程设计都是在期末进行的， 相互之间没有关联。 多年来一直沿用的课程设计题目较少， 相似或相同课题的学生较 多，在网站上也能够找到许多参考资料，抄袭情况屡见不鲜，不 利于学生的独立思考，造成课程设计无法达到预期目的。随着计算机技术和信息技术的发展， 机械

3、专业的基础课程除 了传授机械设计制造的基础知识以外， 还应融入现代设计理论和 工程计算软件知识。 电子科技大学在机械设计制造及自动化专业 培养方案中增加了一门独立的实践课综合课程设计， 在第六学 期开设，取代了原有的相对独立的机械原理课程设计和机械设计 课程设计。综合课程设计是培养学生机械综合设计能力和创新能 力的实践性环节， 设置该课程的目的以培养卓越工程技术人才为 目标，注重培养学生的创新设计能力和应用现代先进分析技术和 设计手段解决工程实际问题的能力。在大三上学期，学生已经学习了机械制图、理论力学、材料 力学和机械原理、 工程控制等专业基础课程， 具备了进行产品设 计部分的基础知识。在大

4、三下学期，开始学习机械设计、产品造 型设计、 CAD/CAE/CA、M 产品优化设计和制造技术等课程，对产 品进行强度校核、造型设计、工程分析、公差设计需要这些课程 的知识。因此，在学期开始时布置设计任务，学生可以先进行方 案设计，随着相关课程学习的逐步深入，有针对性、有目的地拓 展产品设计所需的知识， 到期末提交设计作业， 对于进展较慢的 学生，可以延至下一学期开学时提交作业。在整个过程中，学生 将综合运用各门学科基础课和专业课程的知识，完成自己的作 品，既体验了机械设计过程， 又能够体会到机械工程学科体系中各门课程之间的联系2. 综合课程设计的教学过程设计 综合课程设计为学生提供一个实践训

5、练的平台， 要求学生按 照机械产品设计的流程， 综合应用机械类各门课程的知识， 设计 一种具有工程应用价值的机构。 主要工作包括选择构件类型， 进 行构件的强度刚度计算并确定其主要尺寸， 在计算机上进行有限 元分析和装配仿真， 接下来确定尺寸公差和形位公差， 绘制主要 零件图和装配图。 鼓励学有余力的学生进行产品主要尺寸的优化 设计以及工艺过程的设计。综合课程设计采用讲授和辅导答疑相结合的方式进行。 在教 学过程中，讲授机械设计的流程，详细讲解各环节的主要工作， 使学生了解每一环节所需知识，以及所需知识来自哪一门课程， 从而指导学生有目的地学习各门相关课程， 对提高学生的学习相 关课程的热情有

6、积极的作用。为锻炼学生的团队协作精神，学生可以自由组成二人小组， 每组提交一份在设计说明书和设计图纸， 在封面上按照贡献大小 排序署名， 在说明书中详细说明两人各自完成的工作。 题目由学 生自行拟定， 创意设计一种有应用价值的机构。 设计说明书包括 功能原理设计、机构选型设计、结构强度设计、公差与配合设计 等内容。课程的考核成绩根据初期检查、中期检查、答辩和设计 报告质量来综合评定。二、结合机构创意拼接实验，强化学生综合设计能力机构创意拼接实验是一门独立的实验课程，学生在搭接实验 台上任意选择平面机构类型，组装调整机构尺寸，能够比较直观、 方便的搭接、验证、调试、改进和确定设计方案，较好地改善

7、了 在校学生对平面机构的学习和设计只停留在理论设计的状况。开设机构创意拼接实验的目的是加深学生对平面机构的组成原理 及其运动特性的理解和感性认识，培养学生创新意识及综合设计 的能力，训练学生的工程实践动手能力。机构创意拼接实验与综合课程设计在同一学期开课，学生在实验平台上经过反复尝试与修改，已经设计出了具有某种功能的机构，构件的基本尺寸已经确定， 如能将设计成果直接代入后续 的综合课程设计课程，可以节省大量的时间。针对已初步完成的 机构，接下来需要进行运动分析和动力分析，计算作用在各构件上的载荷，进行零部件工作能力计算、总体设计和结构设计。将两门课程相结合，使学生能延续由一个机构运动简图向机

8、器过渡的设计过程。学生在机构创意拼接实验中完成了机械设计 流程中功能设计和方案设计工作，完成了机构运动简图的绘制和 机构自由度的计算。在综合课程设计中，直接进入总体设计和结 构详细设计阶段。绘制装配草图，进行机架、构件与机架连接、 轴承座、轴与轴上零件定位和固定方式的设计，对主要构件的强度和刚度计算。综合考虑材料、加工工艺、装配、润滑、耐磨性 以及性价比问题，确定重要尺寸和公差配合、 形位公差及表面粗 糙度等，最终确定各构件的形状、尺寸和材料，并绘制零件图 和装配图。在设计过程中，可以根据学生能力的实际情况， 在上述工作 的基础上，利用三维建模软件进行运动和装配仿真， 利用有限元 方法来进行载

9、荷和应力分析，利用优化设计来优选零件尺寸。主体工作完成后，要求学生将设计构思和设计方案整理成设 计说明书。说明书需要按照规定的格式撰写， 培养学生的规范意 识。经过了三年的教学实践和不断改进，已经取得了一定的成 果。在一个学期之内，大部分学生能够协调合作，完成概念设计 到图纸的基本设计流程， 建立了系统性的设计理念， 在规范整理 文档方面也得到了锻炼。部分优秀的学生能够利用相关课程所学 知识，运用三维建模软件、有限元分析软件和数学计算软件进行 机构的建模、优化设计和工程分析，综合能力明显提高。综合课程设计课程有助于学生形成完整的工程意识和系统 观念，对提高学生的创新能力起着重要作用。将机构拼接实验与 综合课程设计相结合，相当于延长了课程设计时间， 学生在拼接 试验台上完成了机构的