机械设计类课程教学存在的问题及新课程体系探讨

机械设计类课程教学存在的问题及新课程体系讨论〔〕:

摘要：随着经济和信息技术的迅猛开展，对人才的理论才能和创新性提出了更高的要求。传统的机械设计类课程独立性很强，教学内容以传统的教学内容为主，教学方法那么侧重于分析推导，在培养学生的理论创新才能方面相比照较薄弱，不符合现阶段人才培养的要求。因此，本文以机械系统设计为主线，创新才能为培养目的，将教学内容拓展为"三大模块";：根底模块、进步模块和综合模块，并构建多元化的课程评价机制，以更加贴合工程实际和人才培养的规律，从而形成包含理论教学、课程理论、课程设计和课外理论四大局部的持续改良的"四位一体";综合课程体系，以到达进步教学质量，培养学生综合才能的目的。

关键词：机械设计类；课程；问题；体系

本文引用格式：赵煜，等.机械设计类课程教学存在的问题及新课程体系讨论[J].教育现代化,2022,6(16):47-49.

一引言

机械设计类课程是机械类和近机类专业必修的一门专业根底课【1】，从广义的角度可以涵盖机械制图、机械原理、机械设计、机械制造根底、机械工程材料和公差技术测量等众多课程,从狭义角度主要包括面向机械类专业的?机械原理?、?机械设计?和?机械设计课程设计?以及面向近机类专业的?机械设计根底?和?机械设计根底课程设计?五门课程。其中，?机械原理?和?机械设计?及?机械设计根底?属于理论课程的范畴，主要研究机械中的常用机构和通用零部件的工作原理、构造特点、根本的设计理论和计算方法等，为学生学习后续课程和将来从事工程技术工作打下良好的技术根底【2】，对培养学生的设计思维和创新才能有着非常重要的作用；?机械设计课程设计?和?机械设计根底课程设计?那么是理论课程的进一步深化，其目的是通过设计理论，加深学生对根本原理和设计方法的理解，并培养学生应用机械制图、数值计算仿真和文献检索等知识进展分析、解决工程实际问题的才能。因此，机械设计类课程在机械类和近机类专业的培养方案中起着举足轻重的作用，对人才培养也起着不可替代的特殊作用。

随着经济和信息技术的迅猛开展，对人才的理论才能和创新性提出了更高的要求，在教学过程中，不仅要培养学生纯熟掌握专业根底理论知识的才能，还要注重培养学生的理论应用才能、思维创始性和创新才能【3】。但是，相对于与机械设计类课程在培养方案中的重要地位，传统的机械设计类课程教学独立性很强，通常是以分析式教学为主，与其它课程衔接并不严密，也很难表达新形势下对人才培养所重视的理论才能、思维创始才能和创新才能的培养；另外，随着科技的不断开展，教学内容需要不断更新，而教学时数却在逐年缩减，教学时数与教学内容之间越来越难以协调；此外，课程评价方式的单一性等问题也影响了学生的学习效果。因此，对机械设计类课程教学体系进展革新重组，建立持续的课程评价系统，打破以往过于封闭的教学形式，实现课程内容与其它学科的合理衔接与有效交融，从而在培养学生对现有机构理论分析才能的根底上，进步学生的机械系统设计创新才能，是非常必要的。

二机械设计类课程教学过程中存在的问题

〔一〕理论教学过程存在的问题

机械设计类课程作为机械类和近机类专业必修的专业根底课，是一门经典课程，有着悠久的开展历史，因此，其教学内容和形式都相比照较固定。目前，在教学方法方面，机械原理教学以分析推证为主，而机械设计教学以强度校核计算为主；在教学内容方面，主要沿用传统教学内容，没有太多更新；在教学手段方面，主要以多媒体教学为主，其中，图解法的讲解仍然还是教学中的重点，占用学生大量的课堂时间，而如今重要的计算机辅助设计和运动分析在课堂教学中几乎没有涉及【4】。这种传统教学形式和方法存在的弊端为：一，课堂教学内容主要停留在传统概念和理论的层面上，对机械设计领域的新技术新思想少有涉及，限制了学生接收新知识及分析、设计和考虑的才能，也限制了教学改革；二，我校作为农科院校中的工科，学生的理论根底相对课程时数不但没有增加，还存在逐年减少的趋势，这导致学生在学习复杂、晦涩的课程内容时，很容易丧失学习热情，从而导致教学效果不佳。

〔二〕理论教学中存在的问题

目前，我校机械设计类课程的课程设计分"机械设计课程设计";和"机械设计根底课程设计";两种，主要在动力学参数计算的根底上对齿轮传动、带传动、轴及减速箱构造等进展设计，在针对对象、课时量以及设计任务量上有所区分，"机械设计课程设计";针对机制同学，设计内容为二级减速箱设计，周期为三周；"机械设计根底课程设计";那么针对近机类同学，设计内容为一级减速箱设计，周期为二周；两门课程设计均安排在期末的短学期独立进展。目前，两种课程设计的设计流程根本一致，主要分为三个阶段：第一阶段，分析计算阶段，根据自己的题目进展动力学参数、传动设计等；第二阶段，草图绘制阶段，根据一阶段的设计参数进展草图绘制，这局部轴系设计与箱体设计穿插进展；第三阶段，零件图绘制及计算说明书撰写阶段。

现行理论教学形式存在的弊端如下。

1.作为理论课程的独立后续课程，课程设计需要在理论课程完毕后才能进展，两门课程相对独立，一方面会导致学生对机械设计课程中的某些知识点的理解、记忆产生了断续，这些断续使得学生的分析计算阶段进展非常缓慢，大局部同学至少耗时2～3天；另一方面会导致学惹事先对题目缺乏大体的认识，很难建立系统的思维方式，再加上学生自身的惰性，使得设计过程缺乏连续性，时间紧张，容易产生倦怠感，产生的设计问题较多。

2.目前，课程设计的考核方式为手工图纸和设计说明书及辩论。一方面，整个设计过程中手工绘图的工作量很大，这将导致设计效率低下；另一方面，因为多数学生的空间想象才能缺乏，工程经历也非常缺乏，学生在设计过程中很难对机器的整体构造有全面的认识，从而准确无误的将其展示在二维图纸上，极易导致学活力械的模拟甚至盲目的抄袭。

〔三〕课程评价机制存在的问题

目前，我校机械设计类课程理论课程的成绩构成比例为：作业20%+出勤10%+期末考试70%，课程成绩以期末考试成绩为主，比拟淡化平时教学过程考核，"一考定乾坤";。这种单一化的评价方式导致评价结果反响缺乏时效性【5】，学生必须在期末考试后才能通过期末成绩来获得课程的评价反响信息，导致学生无法在课程进展中根据课程评价反响来调节自己的学习行为；同时，因为课程的评价主体为任课教师，会出现同一门课程不同任课教师的授课内容、考核方式等不一致的现象，对评价结果的权威性和客观性也有一定影响。

我校机械设计类课程理论课程的考核方式为设计辩论，教师结合图纸及设计计算说明书质量，随机提出两至三个问题，然后给出成绩。整个辩论过程时间比拟紧张，教师只能大体根据图纸及计算说明书的质量以及答复以下问题情况给出成绩，不同教师的评价指标很难保持一致，对评价结果的客观性和权威性也会产生一定影响。

鉴于此，遵循机构及机械系统设计的主线，以实际机械设计问题的解决为基准，综合理论讲解、课程设计和理论演习等教学环节，构建多元化的课程评价机制，对教学体系进展革新重组，以打破过往封闭式的课程教学，建立评价-反响-改良-建立-再评价的持续改良式教学机制【6】，并强调同其他学科和课程的衔接交融，以培养学生的机构理论分析才能，强化其对机械系统的创新设计才能是非常必要的。

三机械设计类课程新体系思路

为了将零散、不系统的课程内容有效的链接起来，拟构建以机械系统设计为主线，创新才能为培养目的的新的课程体系框架。从机械的整体观、系统观、创新观和开展观四个方面入手，将教学内容拓展为"三大模块";：根底模块、进步模块和综合模块，并构建多元化的课程评价机制，建立评价-反响-改良-建立-再评价的持续改良式教学机制，以期行成包含理论教学、课程理论、课程设计和课外理论四大局部的持续改良的"四位一体";综合课程体系，以更加符合人才培养规律，贴合工程实际，充分表达学生设计才能培养的循序渐进性，从而到达进步教学质量，培养学生综合才能的目的。其中，教学内容的三大模块如下：

1.根底模块。以机械设计课程教学为主线，以计算机辅助设计软件(cad，SolidWorks等)为纽带，改变单一的课堂教学形式,充分利用计算机辅助设计软件的功能模块，如三维建模、运动分析、构造分析以及多种外挂插件等，将相比照较独立的机械设计类课程教学体系下的理论教学和理论教学进展有效交融，引导学生实时动态的感受机械设计的全过程，从而实现整个机械设计知识架构的有效贯穿，激发并进步学生的学习兴趣，最终实现进步教学效果的目的。

在教学过程中，以机构及机械系统设计为主线，以实验教学为辅助，将工程意识和创新思维培养贯穿课程始终。将理论教学、背景介绍、教学案例、实验教学等多种课程教学形式相结合；改善教育手段,一方面使用多媒体教学与板书相结合的方式替代传统板书图解方式，另一方面尝试从知识根底层面将教学内容模块化，并在模块化根底上将计算机辅助设计软件如solidworks等融入课堂教学，从而构建知识根底平台，并在此平台上通过SolidWorks将各阶段性目的贯穿起来，以强化学生的学习,进步学习效果。

如针对常用机构及其传动设计的课程内容，教学组织活动可按照工作原理、运动设计、承载才能设计及构造设计的顺序依次进展，从而系统帮助学生建立机械系统运动方案的概念。此外，在教学过程中，始终以整体设计为主线，提炼独立章节中的共性知识点，如在课程讲解过程中，先提出问题如"反转机构法是否改变构件间的相对运动关系呢？";让学生讨论，然后以理论力学中相对运动的概念为基准，提炼"反转机构法";为共性知识点，以此共性知识点为根据，使用SolidWorks构建连杆机构和凸轮机构的三维模型，进展运动分析和仿真模拟，通过仿真结果来验证讨论结果，最终证实反转机构法实际并不会改变构件间的相对运动关系。

2.进步模块。开设创新性课程设计，将理论教学与课程设计有效交融，在理论教学中穿插课程设计内容，在机械设计课程开课的同时，将课程设计的任务布置给学生，建立课程设计与理论课程的同步关系，分局部、分阶段的将课程设计计算局部内容穿插进理论课程授课过程，让学生带着任务听课：一方面可以帮助学生充分理解课程内容，另一方面也可以培养学生理论联络实际的才能。另外，要求学生任选某一种设计软件进展学习，鼓励学生采用计算机绘图，以加深学生对设计对象构造的认识。以教学促设计，以设计增强教学，从而起到进步学生课程设计才能，培养学生的理论才能和创新才能。

3.综合模块。注重学生才能培养的连续性，将机械设计类课程作为培养大学生创新才能的一个新平台。在课程设计的根底上，加强课外综合理论，组织学生参加创新竞赛活动，如机械工程创新大赛、大学生创新等，以进步学生创新设计才能，实现"发现问题、分析问题、解决问题";才能的全程训练。

新的课程评价机制如下：

1.课程评价方法的改良：对于理论课程的评价，课程最终成绩包括过程考核成绩和结课考试成绩两局部。其中，过程考核成绩包括讨论、作业、实验、阶段性考核等多个环节，成绩比例提升至40%-50%。如在讲授机构运动简图绘制和自由度计算时，安排同学分组寻找生活中的平面机构，分析机构运动原理，绘制机构运动简图，计算机构自由度并对机构运动条件进展分析，并将结论总结后以ppt演示的形式组织讨论，不仅培养了学生查阅文献资料的才能，也进步了学生的理论才能。对理论类课程的评价，标准辩论过程，制定统一的辩论评分标准，引入包含创新、讨论等多个环节的过程评价成绩，以进步成绩评价的权威性和标准性。

2.分析评价结果并持续改良：通过分析课程成绩和学生反响意见，以评价学生才能达标程度，并与预期评价指标进展比照，找出存在的问题，并在后期教学过程中进展调整和修改，从而促进学生到达预期学习效果，建立评价-反响-改良-建立-再评价的持续改良式教学机制。

四完毕语

知识经济、技术进步和创新、可持续开展等当前社会的开展趋势对人才培养提出了更高的要求，在这种背景下，传统的以理论推导为主的教学形式很难适应社会开展的需要。因此，高校只有积极进展课程体系改革，打破过往的封闭式课堂教学，以培养