全程体认式机械设计课程设计

1、全程体认式机械设计课程设计摘要：决定机械设计课程设计效果的关键在于课程设计的内容、实施方法与评价体系。该文从理清当前机械设计课程设计在内容体系方面存在的问题入手，探讨如何规划全程体认式机械设计课程设计教材，选定课程设计对象；按照机械设计类课程设计单独设课的特点，提出了机械设计课程设计实施范式；考虑影响机械设计课程设计质量的多元因素，探索了全程体认式课程设计的组合评价体系。关键词：全程体认机械设计课程设计中图分类号：G623文献标识码：A文章编号：1674-098X202105c-0234-03Thorough-knowbasedCourseExerciseofMechanicalDesignL

2、iuWenguangHeHonglinSchoolofAeronauticManufacturingEngineering，NanchangHangkongUniversity，NanchangJiangxi，330063，ChinaAbstract：Thegoodeffectsofcourseexerciseofmechanicaldesignaredependedontheobjectofdesign，applicationmethodandevaluationsystem.Therefore，itisnecessitytoclarifytheproblemthatexistsinthec

3、ontentsystemofmachinerydesignandtoplanthetextbookofcourseexerciseofmechanicaldesignbythorough-knowview，andtoselectaproperdesignobject.Accordingtothefeaturethatthecourseexerciseofmechanicaldesignisacourseseperately，theapplyingmethodofcourseexerciseshouldbeconstructed.Manyfactorsthatinfluencesthequali

4、tyofcourseexerciseofmechanicaldesignshouldbeknownaccuratelysoastoexplorethecombinationevaluationsystemofthorough-knowbasedcourseexerciseofmechanicaldesign.KeyWords：Throughknow；Mechanicaldesign；Courseexercise機械原理与机械设计是高等学校机械类专业的两门专业核心课。虽然两门课程均以设计理论与技术为内容，但是两门课程所传授的知识各有偏重，在培养体系中地位举足轻重，所以在课程建设时均独立设置完整的

5、理论、实验和设计训练环节。单从学生掌握机械理论的角度而言，该体系是有益的；但从培养学生全局观来看，两门课过分强调自身的系统性，各自在自身的小天地里精耕细作，形成了以各自课程教学为中心的学科化建设倾向，导致训练环节各自为政，结果是学生学完课程并实践后，依然缺乏对机器设计过程的完整体验。机器的设计包括运动设计以及工作能力设计两个阶段。前者目标是拟定机器工作原理，结果是机器原理图及其组成机构的运动简图；后者目标是机械结构设计及其工作能力计算，结果是装配图和零件图等技术施工图。实际上，为了对机器设计的全过程有完整体验，只有将原理设计和结构设计进行有机结合方能实现。而在教学实践中，两个阶段的理想结合点是

6、课程设计。因此，打通设计系列课程的知识分野、推进原理设计和结构设计的融合势在必行。然而，机械原理与机械设计的课程设计，无论在选题、设计内容还是训练方式上，一直在沿用20世纪30年代前苏联加里宁工学院的做法，即机械设计课程设计的主题是减速器设计，机械原理课程设计是典型机构的运动分析1-2。尽管该体系对培养学生能力仍然有其价值，但它着重培养学生细节设计能力，对机器设计的综合性、全局性考虑不够3-4。要加强创新性人才的培养，要满足新时期对高水平创新设计人才的需求，我们必须突破现有一些不合时宜的设计训练方法，探索一种以创新设计能力提高为核心的课程设计新模式。该文旨在拆解立于机械设计系列课程间的无形壁垒

7、，探索一种遵循设计一般程式进行设计能力训练的新方式。1全程体认式课程设计内涵全程体认式课程设计的思想旨在培养学生整机设计能力，加强学生对机械设计理论的理解。即课程设计训练不仅要达成现有机械原理和机械设计课程设计之目标，而且要提升设计技能和设计素质。现行的机械原理课程设计，主要是培养学生机器原理方案设计能力，关注机器运动学设计问题，设计题目一般锁定于具有一定复杂程度的具有多个同步机构甚至间歇机构的机器原理设计；机械设计课程设计那么选定传动路线较为清晰的机器或者传动装置进行结构设计，且主要针对带式输送机传动装置。存在的问题是，目前机械原理课程设计的目标机器机构组成及其装配结构过于复杂，不适合短期推

8、进的机械设计课程设计，反过来，用于机械设计课程设计的机器装置因机构原理过于简单也不适合机械原理课程设计。换言之，寻找假设干运动关系较为复杂而机械结构及传动线路又较为清晰、难度适中的对象那么成为全程体认式课程设计改革的重点问题之一。全程体认式课程设计旨在拆解立于机械原理与机械设计间的无形壁垒。针对同一对象，在原理层面进行机器运动方案的构思、尺度综合及运动学设计；在结构层面进行机器构形规划、工作能力分析、装配设计。这种全过程推进的程设的教学实施将受到设计训练时间、设计训练空间、教师水平、学生知识储藏等众多因素约束。如何在众多约束下，规划出既可达成整机创新设计训练目标，又便于教学实施层面推进的教学模

9、式；到底采用以整齐划一的集中设计训练为主的教学方式，还是以个体思考为主的分散式设计训练方式；是强调传统手工绘图为主要的设计手段，还是以计算机绘图为主要设计手段；是采用机器原理设计为主导的设计程式，还是采用机械结构为主导的设计程式。这些都将是在设计系列课程设计教学模式规划设计时必须予以确认的问题，它们同样关乎教学改革的成败。总而言之，全程体认式课程设计着眼于整机设计的全程训练，旨在加深学生对所学机构原理、通用零件的理解，稳固学生工程设计理论和设计知识；着眼于训练学生观察、思考、分析、设计、阅读和体验设计问题，旨在激发学生学习热情，开启学生创新心智并启迪创业意识；着眼于对机器整机进行原理及结构设计

10、，切身体验设计全程，旨在加深学生对设计内涵及其一般规律的理解，使学生在今后的设计中统揽机械设计的全局。2全程体认式课程设计的实施2.1课程设计教材编写教材是教学内容、教学方法的重要载体，教师进行的一系列教学内容与教学方法的改革与探讨，都要通过教材得以保存与贯彻。所以，课程设计教材建设是深化全程体认式课程设计改革，提高课程设计质量的重要保证。如今，在以自学为主要学习形态的机械设计课程设计训练中，课程设计教材的导引作用更为突出，即教材编写水平直接关乎设计训练的质量。因此，有必要根据人才培养目标的需要，结合机械专业的定位，组织高水平的教师编写适于全程贯穿的体认式机械设计课程设计教程。2.2课程设计对

11、象规划在专业培养架构中，机械原理和机械设计课程设计定位于培养整机创新设计和综合分析能力。机械原理课程设计的描述是：设定一般用途机器或系统为设计训练对象，学生在教师指导下根据预定的机器功能及其工作条件进行机构选型与组合，提出假设干机器运动方案，再对这些方案进行评断，最后对所确定方案中的机构进行尺度综合和运动模拟。关于机械设计课程设计的描述是：旨在培养学生机器系统及其零部件设计能力，选定一般用途的中等复杂程度机器或系统作为设计目标，完成机器总体设计，对其传动件工作能力进行计算，设计出机器传动系统装配图及零件工作图。很明显两者各有侧重，机械原理课程设计重在方案构思，机械设计课程设计重在机器工作能力分

12、析和结构设计。在教学进程中，虽然两课程实施时间存在先后，但内容上升至机器层面时却是统一的，即运动学设计为结构分析和设计提供依据，结构设计为运动学提供实现形式。现行的做法是将原理设计和结构设计割裂，即机械原理和机械设计课程设计针对全然不同的对象推进各自进程，带来的不良后果之一是知识不成体系，学生在拟定和评析机器原理方案时不考虑其结构实现问题。同时，由于机构选型和组合时不关心构件结构化问题，所提出的一些原理方案可能根本无法实现。学生在机械设计课程设计时，由于原理方案由教师事先给定，学生只对照方案进行结构设计和工作能力分析，而不需进行机器原理方面考虑，这就造成学生即使完成了机器系统装配结构设计，也未

13、能全面体验机器设计的全过程。为体验整机设计的全过程，机械原理和机械设计课程设计时，最好针对同一设计对象展开设计，即首先对该机器对象进行原理设计层面的训练，再针对原理层面获得的结果展开结构层面的设计训练。绝对不能因各设计课程在内容方面存在一定取向性而人为割裂设计全程或圈定设计问题。但是，导致机械原理与设计课程设计实践之所以割裂的原因之一，可能是同时达成原理和结构设计目标的训练对象较少、不容易找到。因为一部机器或一个机械系统要作为机械原理设计训练对象，其运动应有一定复杂程度且最好涉及多运动同步以便其原理方案中能覆盖机械原理课程所涉及多种常用机构；一部机器或一个机械系统要作为机械设计课程设计的对象，

14、其传动路线要比较清晰而且传动链最好包含机械设计课程所介绍到的主要传动部件及轴系部件等。2.3课程设计训练模式借由统一设计对象将机械原理和机械设计课程设计内容打通之后，如何实施课程设计或采用何种教学方式来推进面向整机的机械原理和机械设计课程设计训练进程，很大程度上取决于教改初衷。由于历史的原因，现行培养体系架构内，机械设计系列课程设计存在所谓课程分野，根本上是依据机械原理和机械设计课程各自理论体系及知识点单独组织和推进，两门课程设计分别配置于两个不同学期，并且在时间上分别接续相应的理论课。此种方式对于加深学生对相应课程知识的理解能起到一定的作用，但假设通过此方式来升华理论知识为学生的综合素质和技

15、能，效果不一定好。原因在于，知识要转化为学识、技能、素质是要经过时间的沉淀。这种设计训练时间上紧随着理论教学安排，虽然具有明显短期强化效应，但是学得快忘得更快，很难到达知识的内化和升华目的。有研究说明，像机械设计课程设计这类需通过大量训练才能获得相应技能的课程，其理论教学与设计训练间最好错开一段时间如23个月，这样能使学生有足够时间整理、厘清所学课程的知识。也只有当学生透彻理解知识后推进的训练，学生才能真正从中感悟设计内涵并进而得心应手的训练出技能。但这样做也引来一系列新的问题，首当其冲的就是设计时间上的冲突。一般情况下，每学期约20周左右，其中理论课时间通常要占1415周，并且還需预留考试周

16、，显然，要做到将集中式课程设计与理论课错开这么长时间非常困难。如果将传统的课程设计集中推进方式改为由时间集中与分散进行相结合方式，改革是否可行有待实践检验。另外，将机械原理和机械设计课程设计贯穿后，是否有必要将二者安排在不同学期进行也值得研究；假设将所有设计系列课程设计集中于同一学期进行，那么到底采用集中式还是分散式抑或集中分散结合式将最有效，仍不得而知。机器原理设计更需创新力，相应地设计者更需创新思维力、自主支配时间及宽松气氛来思考，此时采用分散式课程设计教学效果也许更适宜；而机械设计课程设计更侧重结构，其内容充满的是细节、图面表达等问题，教学质量更取决于学生花费在设计上的时间，此时采用集中

17、训练似乎更佳。按此思路来推进训练，其效果是否真如预期还有待进一步检验，特别是集中与分散相结合的训练，如何切割时间与内容也是问题。在设计手段训练方面，手绘及经典计算有利于学生将注意力集中于设计问题本身，但在培养学生运用先进设计工具的能力方面存在明显欠缺，特别是此方式是与企业实用方式严重脱节。因此探寻如何将最新设计手段和工具融入课程设计实践中，也是实施中不可回避的问题。3全程体认式课程设计评价对设计系列课程设计的内容、实施方式及教学手段改革后，对课程评价体系也要做相应的调整。一个好的课程学习评价体系不仅要有效地激发学生进行课程学习的原动力，而且要维持教学效果评价公正性且能够促使学生产生强烈竞争意识

18、、形成赶赴、超进位的生动学习局面。传统的机械原理与机械设计课程设计的总评根本上由课程设计主导。通常根据学生在设计过程中的表现，学生的课题完成情况以及辩论表现对学生进行考核。显然，此评价绝大局部由教师主观断定，学生本人及同组课程设计学生根本不能参与对自身学业的评价，这样势必造成学业评价有失公允。尤其是，统一设计对象后，针对同一设计目标展开的设计周期较长，该过程中可能存在假设干分散实施的时间节点或环节，从而使教师无力跟踪学生设计全程，在此条件下，将学生的自我评价和同组学生的互评引入学习评价体系，评价结果也许更加客观公正。综上可知，应结合课程设计内容及其教学过程的改革，在考核形式和考核方法上采用综合性组合评价方法，包括：课堂表现、设计态度和出勤、设计计算质量及说明书标准性、原理方案可行性、先进性、图纸的表达正确性和标准性、综合能力表现、课程设计辩论以及学生自评和同组学生互评。4结语该文在全程体认式课程设计分析的根底上，构建了课程设计的实施范式，