時間：2022-03-09 05:29:07
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機械設(shè)計課程設(shè)計，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞： 機械設(shè)計 課程設(shè)計 教學(xué)改革
機械設(shè)計課程設(shè)計是機械類專業(yè)和近機類專業(yè)學(xué)生在學(xué)完機械設(shè)計及同類課程后所設(shè)置的一個重要的教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，也是工科院校學(xué)生第一次較全面、規(guī)范地機械設(shè)計的應(yīng)用實訓(xùn)環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計這一教學(xué)環(huán)節(jié)，力求從課程內(nèi)容上、從分析問題和解決問題的方法上、從設(shè)計思想上培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計能力。其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用機械設(shè)計基礎(chǔ)課程及其他先修課程的理論知識和生產(chǎn)實際知識去分析和解決工程實際問題的能力，并使所學(xué)知識得到鞏固、加深和融會貫通，協(xié)調(diào)應(yīng)用；使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握一般機械設(shè)計的基本設(shè)計方法，設(shè)計步驟，培養(yǎng)獨立設(shè)計能力，為今后專業(yè)課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)；使學(xué)生在設(shè)計中得到基本技能訓(xùn)練，如計算、繪圖、使用相關(guān)資料（手冊、圖冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等），以及正確使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)、公式，等等。
為了有效利用課程設(shè)計提高學(xué)生各種能力，我們針對傳統(tǒng)課程設(shè)計進行了一些教學(xué)改革，具體措施如下。
一、設(shè)計任務(wù)改革
1.設(shè)計題目改革。將學(xué)生分組，傳統(tǒng)的課程設(shè)計一般一個組一個設(shè)計數(shù)據(jù)，個別學(xué)生有依賴思想，不動腦筋，仿照甚至照抄別人的設(shè)計。改革后每個組設(shè)計任務(wù)不同（如有的組要求設(shè)計直齒輪傳動，有的組要求設(shè)計斜齒輪傳動），組內(nèi)每個學(xué)生的設(shè)計數(shù)據(jù)也略有差異，這樣基本上是一人一個設(shè)計題目，但組內(nèi)成員設(shè)計題類似，既杜絕學(xué)生想照搬別人的思想，又利于組內(nèi)討論和學(xué)習(xí)，通過設(shè)計每個人的水平都會上一個臺階。
2.設(shè)計內(nèi)容改革。在設(shè)計題目中添加一些限制條件，如要求一級圓柱齒輪減速器兩齒輪中心距在90—130之間，在設(shè)計過程中如果學(xué)生傳動比分配不好就難于達到這個要求，需返回重新設(shè)計計算強調(diào)設(shè)計過程中“三邊”設(shè)計理念（即邊計算，邊畫圖，邊修改），也使學(xué)生形成了優(yōu)化設(shè)計方案的理念。
二、設(shè)計時間安排改革
傳統(tǒng)的課程設(shè)計一般放在機械設(shè)計課程學(xué)完后二周進行，改革后將課程設(shè)計穿插于機械設(shè)計課程教學(xué)中，將課程教學(xué)內(nèi)容分為兩個項目，項目一為牛頭刨床機械傳動系統(tǒng)分析，項目二為帶式輸送機傳動裝置設(shè)計。課程設(shè)計的內(nèi)容就穿插于項目二中教學(xué)，增加了原來課程教學(xué)中沒有的電動機選擇、傳動方案選擇、運動和動力參數(shù)計算等部分，這樣學(xué)生可以根據(jù)運動和動力參數(shù)計算的結(jié)果進行帶傳動、齒輪傳動、軸系結(jié)構(gòu)等的設(shè)計。這樣使學(xué)生通過設(shè)計這個主線把所學(xué)知識串起來，感受本課程各部分內(nèi)容的有機聯(lián)系，從而提高學(xué)習(xí)興趣，自覺地投入學(xué)習(xí)，避免過去經(jīng)常出現(xiàn)課程設(shè)計做完了才明白機械設(shè)計學(xué)的是什么的情況，課程學(xué)習(xí)更有目的性。
三、設(shè)計內(nèi)容的變化
傳統(tǒng)的課程設(shè)計都是把一些定式的設(shè)計作為內(nèi)容，如帶式運輸機傳動裝置中的減速器設(shè)計。改革后將項目一機械傳動系統(tǒng)分析應(yīng)用作為一個創(chuàng)新項目的輔助設(shè)計，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、調(diào)動學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)創(chuàng)造力有很大的作用。在課程設(shè)計中機械系統(tǒng)運動方案、設(shè)計內(nèi)容等都可以自行選定，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。如學(xué)生設(shè)計的多功能燈罩、多用廚灶、吸塵黑板刷、玩具熊貓吐泡泡等都是非常具有創(chuàng)意的作品。這種與社會工作相接軌的設(shè)計模式能極大培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力，學(xué)生畢業(yè)后能快速適應(yīng)社會。
四、繪圖方式改革
傳統(tǒng)的課程設(shè)計一般采用手工繪圖，而且零件圖一般選用軸或齒輪類零件，改革后采用手工繪制裝配草圖，用CAD軟件繪制正式裝配圖及零件圖，而且零件圖要求每組有一套完整的非標(biāo)準(zhǔn)件零件的零件圖。對個別CAD軟件應(yīng)用有難度的學(xué)生也允許用手工繪圖。
五、答辯方式改革
傳統(tǒng)的做法是設(shè)計完畢后統(tǒng)一答辯，其弊端是要留出答辯的時間較多，另外答辯中的問題學(xué)生沒弄清的答辯后可能也不會再去探究了。改革則采用教師在輔導(dǎo)過程中就提出問題，要求學(xué)生回答，作為一個過程考核，這樣在設(shè)計過程中老師能利用閑暇時間了解學(xué)生掌握知識的程度，學(xué)生也能通過問題弄清設(shè)計過程中要注意的一些細(xì)節(jié)及必須掌握的知識，達到課程設(shè)計的目的。
機械設(shè)計課程設(shè)計是相對比較繁雜的，通過采取以上改革措施可以在一定程度上調(diào)動起學(xué)生的積極性，并使抄襲的現(xiàn)象得到有效遏制，同時也激勵大家既進行競爭又加強合作，最重要的是提高了學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的能力。模具0811班春同學(xué)在設(shè)計小結(jié)中寫道：“通過兩周時間的課程設(shè)計，我從中學(xué)到了很多東西，平時課堂上教師講的知識點在課程設(shè)計過程中我們需要認(rèn)真的連成‘線’，綜合起來后才能將自己的減速器完整地、正確地設(shè)計出來，遠(yuǎn)比多上幾節(jié)課更讓我獲益的多，希望今后能夠多些此類型的課程，讓我們所學(xué)的知識能夠有一個大綜合，既可以鞏固知識、增長見識，更是為今后的工作進行的實戰(zhàn)訓(xùn)練，同時，也讓我們拾起了即將遺忘的大一的知識，讓我們真正認(rèn)識到復(fù)習(xí)鞏固的重要性，遠(yuǎn)比老師叮囑幾遍來得更真切實在?！蹦＞?811班馮靈同學(xué)則說：“?。『美?！好煩！好緊張！這是我心中的感慨。每天在跟時間賽跑，與自己的耐心相對抗。我發(fā)現(xiàn)人的潛力是無盡的，只要你去努力，那些不可想象的事情就沒有那么難了。一分付出一分收獲，這兩周的課程設(shè)計我過得很充實，也學(xué)了很多?！?/p>
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：機械設(shè)計綜合實踐課程設(shè)計；ADAMS；運動、動力學(xué)仿真；優(yōu)化設(shè)計
Application of ADAMS in mechanical design and comprehensive applied curriculum design
Pan Jinkun
Nanjing institute of technology, Nanjing, 211167, China
Abstract: Introduce virtual prototyping technology to mechanical design and comprehensive applied curriculum design, take slotting mechanical system as example, establish guided bar oriented parameter model by virtue of ADAMS software, and carry out motion, dynamic simulation as well as optimization design over the model; it will be accurate, fast, convenient and visible by using ADAMS software to design curriculum, and contribute to reach satisfactory effect.
Key words: mechanical design and comprehensive applied curriculum design; ADAMS; motion, dynamic simulation; optimization design
機械原理和機械設(shè)計是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生必修的兩門技術(shù)基礎(chǔ)課程。這兩門課程在教學(xué)過程中均有實踐性環(huán)節(jié)，分別為機械原理課程設(shè)計和機械設(shè)計課程設(shè)計，課程設(shè)計能夠培養(yǎng)機械類專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力，是學(xué)生綜合運用機械原理和機械設(shè)計課程所學(xué)的理論知識解決實際問題，獲得工程技術(shù)訓(xùn)練的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。
目前機械原理課程設(shè)計和機械設(shè)計課程設(shè)計是各自獨立、自成一體的，這就割裂了二者之間的有機聯(lián)系。為了對學(xué)生進行系統(tǒng)訓(xùn)練，形成整機設(shè)計理念，我們將這2門課程設(shè)計結(jié)合起來，統(tǒng)稱為機械設(shè)計綜合實踐課程設(shè)計。從產(chǎn)品設(shè)計的完整過程出發(fā)，編排課程設(shè)計的內(nèi)容，做到課程設(shè)計的完整性、系統(tǒng)性和綜合性。以插床機械設(shè)計為例，圖1為機械系統(tǒng)示意圖，課程設(shè)計分兩個階段進行。第一階段安排在第四學(xué)期末，歷時1周，對插床機械系統(tǒng)進行整體方案設(shè)計，對執(zhí)行機構(gòu)(導(dǎo)桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu))進行運動和動力學(xué)分析，該階段為機械原理課程段的內(nèi)容；第二階段安排在第五學(xué)期末，歷時2周，進行傳動裝置(減速器)的設(shè)計，選擇電機型號，畫出裝配總圖、零件圖，完成整個設(shè)計，該階段為機械設(shè)計課程段的內(nèi)容。第一階段為第二階段提供了整體方案設(shè)計，還提供了第二階段所必需的運動和動力分析以及相關(guān)尺寸參數(shù)。
下面以我校機械設(shè)計綜合實踐課程設(shè)計中插床機械設(shè)計為例，介紹ADAMS虛擬樣機軟件在建立插床導(dǎo)桿機構(gòu)參數(shù)化模型，進行運動和動力學(xué)分析、優(yōu)化設(shè)計方面的應(yīng)用。
1ADAMS虛擬樣機軟件
美國MSC公司開發(fā)的ADAMS機械系統(tǒng)動力仿真分析軟件，是集成了樣機建模、仿真求解可視化后處理一體的虛擬樣機分析平臺。隨著虛擬樣機技術(shù)在機械工程領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，ADAMS已成功應(yīng)用于航空航天、汽車工程、鐵路車輛、工業(yè)機械、工程機械等領(lǐng)域。ADAMS包括3個最基本模塊：ADAMS/View，ADAMS/Solver，ADAMS/PostProcessor。
ADAMS/View采用Windows風(fēng)格的操作界面，提供了和用戶直接交互的操作環(huán)境和樣機模型的前處理功能，集成了建模工具、自動調(diào)用求解器進行仿真以及后處理程序的自動連接、模型的參數(shù)化及優(yōu)化設(shè)計等接口。圖2為ADAMS/View設(shè)計環(huán)境。
ADAMS/Solver是ADAMS的核心模塊，ADAMS/View自動調(diào)用該模塊，求解樣機模型的靜力學(xué)、運動學(xué)或動力學(xué)等一系列問題。
ADAMS/PostProcessor是用來處理仿真結(jié)果數(shù)據(jù)、顯示仿真動畫等的模塊，它可以在ADAMS/View環(huán)境中進行，也可以脫離該環(huán)境獨立運行。
2插床導(dǎo)桿機構(gòu)運動、動力學(xué)分析
目前機構(gòu)運動、動力學(xué)分析的主要方法有2種，一是圖解法，二是解析法。圖解法形象直觀，但由于圖紙幅面有限，只能分析機構(gòu)的1～2個位置，且精確度不高；解析法精確度高，首先根據(jù)機構(gòu)組成原理，把機構(gòu)拆分成基本桿組，編制運動和動力學(xué)分析子程序，然后調(diào)用這些子程序進行分析。目前有現(xiàn)成的程序模塊可以調(diào)用，但多是用Fortran語言編程的，該語言目前使用較少，我校機械類學(xué)生使用VB語言，因此，這些程序模塊無法使用，學(xué)生自己編程時間上不允許，難度也很大，更無法對機構(gòu)設(shè)計進行方案對比或變參數(shù)分析。上述情況嚴(yán)重影響到機械設(shè)計綜合實踐課程設(shè)計的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性?；诖耍覀冊谡n程設(shè)計中采用ADAMS軟件，建立了插床導(dǎo)桿機構(gòu)的虛擬樣機，通過仿真分析真實地再現(xiàn)機構(gòu)運動，分析和比較多種機構(gòu)設(shè)計方案，并對機構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。
2.1 參數(shù)化建模
插床機械系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)由導(dǎo)桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)組成，圖3為其機構(gòu)示意圖。電機經(jīng)過傳動裝置(減速器)帶動曲柄2轉(zhuǎn)動，再通過導(dǎo)桿機構(gòu)使裝有刀具的滑塊6沿導(dǎo)路Y-Y作往復(fù)運動，以實現(xiàn)刀具的切削運動。刀具向下運動時切削，刀具向上運動時為空回行程，要求刀具具有急回運動。
圖3 插床執(zhí)行機構(gòu)
在ADAMS中建立插床導(dǎo)桿機構(gòu)的參數(shù)化模型，并施加約束和驅(qū)動，其參數(shù)化模型見圖4。通過參數(shù)化建模，將參數(shù)值設(shè)置為可以改變的量，在分析時，只需要改變有關(guān)參數(shù)值，就自動得到新的虛擬樣機模型。用戶也可預(yù)先擬定好一系列可變的參數(shù)，ADAMS會自動進行系列仿真，借此觀察樣機性能隨參數(shù)變化的情況。
2.2 運動、動力學(xué)仿真分析
對導(dǎo)桿機構(gòu)參數(shù)化模型進行仿真分析，本例中曲柄2的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)一周的時間為60/47s，因此，取End Time=1.2766，Steps=300 。
3插床導(dǎo)桿機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
以電機的功率消耗為測量目標(biāo)，通過對機構(gòu)中影響電機功率消耗的設(shè)計變量的優(yōu)化，使機構(gòu)在所受工作阻力不變的情況下，功率消耗的最大值達到最小。
要對電機功率消耗進行優(yōu)化，必須要對已建立的導(dǎo)桿機構(gòu)參數(shù)化模型進行參數(shù)分析。參數(shù)化分析用來了解各設(shè)計變量對樣機性能的影響。對這些設(shè)計變量采用不同的參數(shù)值進行一系列的仿真，然后根據(jù)返回的分析結(jié)果，得出每個設(shè)計變量對樣機性能(目標(biāo)值)的影響大小，即敏感度。具體的方法包括：設(shè)計研究(Design Study)、試驗設(shè)計(Design of Experiments，DOE)和優(yōu)化分析(Optimization)。
設(shè)計研究(Design Study)顯示改變一個設(shè)計變量對目標(biāo)值的影響，可以用來確定設(shè)計變量對目標(biāo)值影響的敏感程度。通過設(shè)計研究，確定出對電機功率消耗的最大值敏感度最大的七個設(shè)計變量，分析結(jié)果見表1。
表1 設(shè)計變量敏感度分析表
由表1知，設(shè)計變量DV_1，DV_2，DV_3，DV_4，DV_5，DV_6和DV_7的敏感度最大，即這7個設(shè)計變量的變化，對電機在相同工作阻力情況下功率消耗的最大值的影響最大。在ADAMS中對上述7個設(shè)計變量的取值范圍進行適當(dāng)限制，以電機功率消耗的最大值達到最小為優(yōu)化目標(biāo)，利用ADAMS軟件進行優(yōu)化設(shè)計，7個設(shè)計變量的最優(yōu)值見表1。優(yōu)化前、后電機功率消耗曲線如圖7所示。
通過對圖7中兩種曲線的分析比較可以看出，優(yōu)化后電機功率消耗的峰值有較大降低；而且優(yōu)化前曲線的第二個拐點處，經(jīng)過優(yōu)化后變成了圓滑過渡，可以避免因功率驟減給電機帶來的沖擊，從而延長電機的使用壽命。
4結(jié)束語
將ADAMS虛擬樣機軟件應(yīng)用到機械設(shè)計綜合實踐課程設(shè)計中，具有新穎性，改變了學(xué)生用圖解法或解析法進行機構(gòu)運動、動力學(xué)分析的傳統(tǒng)做法。學(xué)生普遍反映用ADAMS軟件進行課程設(shè)計精確、快捷、方便、直觀，課程設(shè)計能達到滿意的效果。為機械類專業(yè)學(xué)生后期專業(yè)課程如液壓設(shè)計、動力學(xué)分析和優(yōu)化設(shè)計等的學(xué)習(xí)，以及完成畢業(yè)設(shè)計，提供了一種優(yōu)秀的輔助分析工具。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】機械課程；設(shè)計；創(chuàng)新
一、機械設(shè)計課程設(shè)計教學(xué)中存在的問題與不足
1.題目單一
傳統(tǒng)的機械設(shè)計課程設(shè)計題目主要是各種傳動裝置中的減速器，一般多為圓柱、圓錐齒輪減速器和蝸桿傳動減速器。盡管該題目能系統(tǒng)訓(xùn)練學(xué)生們對機械設(shè)計課程中的主要零部件的設(shè)計步驟和方法，使知識學(xué)得更扎實，設(shè)計能力有所提高。但這套設(shè)計題目缺乏新意，不利于培養(yǎng)同學(xué)們的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力。
2.照搬照抄
由于設(shè)計題目陳舊，各種參考資料、網(wǎng)上資源針對該套設(shè)計有很多典型范例，甚至有完整的設(shè)計計算過程及參考圖提供，使得有些同學(xué)在進行課程設(shè)計時，沒有起到課程設(shè)計應(yīng)有的訓(xùn)練作用。
3.計算機繪圖欠普及
傳統(tǒng)機械課程設(shè)計，手工繪圖貫穿始終，工作強度大、效率低。同時，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)及其他三維設(shè)計軟件在機械制造中的應(yīng)用日趨廣泛，使機械設(shè)計思想、設(shè)計方法與設(shè)計手段都發(fā)生了極大變化，這些變化對面向新世紀(jì)的高校機械類專業(yè)學(xué)生的計算機能力培養(yǎng)提出了許多新的要求。
4.相關(guān)課程基礎(chǔ)不夠扎實，直接影響了課程設(shè)計的效果和進度
除了機械設(shè)計基礎(chǔ)以外，課程設(shè)計要用到工程圖學(xué)、力學(xué)、工程材料、加工工藝以及互換性等多門課程的知識，這些課程中任何一門基礎(chǔ)不牢固，都會在課程設(shè)計中表現(xiàn)出來，影響課程設(shè)計的教學(xué)效果。
5.考核制度不完善
機械設(shè)計課程設(shè)計的考核一般主要包含了三個部分：圖面成績50%、平時成績30%和答辯成績20%。但圖面成績和平時成績實際上是一個比較籠統(tǒng)的成績，老師們各憑印象標(biāo)準(zhǔn)，自行決斷，并不能像正式考試那樣給出一個讓學(xué)生一目了然、欣然接受的成績，考核缺乏標(biāo)準(zhǔn)性和透明度。對學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計產(chǎn)生不好的影響。
二、機械設(shè)計課程設(shè)計教學(xué)模式改革措施
（1）課程設(shè)計題目多樣化和實用性。在進行理論教學(xué)時就對學(xué)生公布本學(xué)院各位老師的科研項目，讓學(xué)生們主動去找他們感興趣的內(nèi)容，鼓勵他們積極參與。組織學(xué)生參加大學(xué)生機械創(chuàng)新大賽或者由學(xué)生聯(lián)系生產(chǎn)實踐自創(chuàng)設(shè)計題目，老師提供課程設(shè)計指導(dǎo)講義上的若干題目等，實踐證明這種形式大大增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。
（2）結(jié)合創(chuàng)新大賽，豐富設(shè)計選題。機械設(shè)計課程設(shè)計的題目首先要滿足教學(xué)實踐的基本要求，其次在規(guī)定的時間內(nèi)能夠完成。應(yīng)當(dāng)嘗試結(jié)合全國機械設(shè)計創(chuàng)新大賽的主題進行自行選題與傳統(tǒng)齒輪減速器設(shè)計題目并存來豐富課程設(shè)計的題目。鼓勵同學(xué)們自主選題。通過結(jié)合創(chuàng)新大賽自主選題，其對有關(guān)理論的理解會更透徹，知識的掌握更牢固，創(chuàng)新能力也會得到提高。
（3）改革設(shè)計手段，加強計算機的運用能力。機械設(shè)計課程設(shè)計多在中高年級進行，學(xué)生已經(jīng)學(xué)完了計算機技術(shù)基礎(chǔ)課程，對CAD有了一定程度的掌握和了解。同時，由于在機械設(shè)計課程開課的同時，已經(jīng)布置了設(shè)計任務(wù)，可以要求學(xué)生針對自己的興趣學(xué)習(xí)某一種設(shè)計軟件。早期的CAD技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟，而Solidwork和Pro/En—gineer是參數(shù)化的三維CAD/CAM軟件包，具有零件三維造型功能、裝配設(shè)計功能、工程圖功能以及仿真分析功能等，正逐漸成為先進制造技術(shù)的核心技術(shù)。
（4）傳統(tǒng)的教學(xué)安排是在課程設(shè)計的教學(xué)周開始后才將課程設(shè)計任務(wù)書下發(fā)給每一位同學(xué)，學(xué)生拿到任務(wù)書才能進行有關(guān)的設(shè)計與繪圖、可改變以往傳統(tǒng)的教學(xué)順序，將減速器設(shè)計的部分內(nèi)容融于機械設(shè)計課程教學(xué)中，提早將課程設(shè)計任務(wù)布置給同學(xué)們。這樣，他們可事先將傳動零件的設(shè)計計算和標(biāo)準(zhǔn)件選擇等完成，節(jié)省了在課程設(shè)計中所花的時間。此外，還可安排學(xué)生進行減速器的拆裝實驗，增加學(xué)生對減速器的組成及結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識，為后續(xù)的課程設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。
（5）改革考試方式。以往課程設(shè)計的考核與答辯是單個學(xué)生逐一進行，既浪費時間，又不能充分體現(xiàn)學(xué)生掌握知識的全面性。學(xué)生分組設(shè)計之后，將考核與答辯均分組進行?？己诉^程中注重小組的整體進度與表現(xiàn)，同時兼顧個人。這有利于督促小組成員之間互相激勵，共同進步。而答辯過程中除共性問題外，注重個性問題的問答，將問題普及到每一個人，不再是針對個人的設(shè)計。這有助于督促學(xué)生加強與小組成員間的溝通、交流，培養(yǎng)其團隊意識，拓展其知識面。這都使得學(xué)生掌握了更多的設(shè)計知識內(nèi)容，拓寬了其知識面，同時也培養(yǎng)了其團隊協(xié)作的能力和其團隊意識。
【關(guān)鍵詞】課程設(shè)計 學(xué)習(xí)遷移 CDIO
【中圖分類號】G642.0 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）11-0250-02
前言
課程設(shè)計是機械設(shè)計基礎(chǔ)課程重要的綜合性與實踐性環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計，可以使學(xué)生學(xué)會綜合運用機械設(shè)計課程和其它相關(guān)先修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實際知識，培養(yǎng)分析和解決一般工程實際問題的能力，并使所學(xué)知識得到進一步鞏固、深化和擴展。
一、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計現(xiàn)狀
減速器設(shè)計是當(dāng)前機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計最常選用的一個題目。內(nèi)容包括：傳動方案擬定、電動機選擇、傳動件及軸的設(shè)計、軸承選擇等，學(xué)生根據(jù)設(shè)計過程，編寫一份設(shè)計計算說明書，繪制裝配圖及部分零件圖。上述過程比較全面地涵蓋了機械設(shè)計基礎(chǔ)課程中所學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。學(xué)生按照教師或指導(dǎo)書指定的方案與思路，參照指導(dǎo)書步驟，完成計算與部分制圖工作。這樣的課程設(shè)計雖然針對性、實踐性強，能使學(xué)生對機械設(shè)計的方法和步驟有一定程度的掌握，但單一題目趣味性不夠，使學(xué)生失去新鮮感和興趣，僅將課程設(shè)計作為任務(wù)來完成，獨立思考時間少，不能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，不能充分激發(fā)學(xué)生的潛能、創(chuàng)新思維能力和解決問題的能力。如何通過傳統(tǒng)題目使學(xué)生學(xué)到更多外延知識？如何通過課程設(shè)計更好地提高學(xué)生的綜合能力是值得我們探討的問題。
二、轉(zhuǎn)變思路，切實提高課程設(shè)計效果
1.學(xué)習(xí)遷移，培養(yǎng)學(xué)生辯證思想能力
學(xué)習(xí)遷移是指一種學(xué)習(xí)中習(xí)得的經(jīng)驗對其它學(xué)習(xí)的影響。任何一種學(xué)習(xí)都要受到學(xué)習(xí)者已獲得的知識、動作技能、情感和態(tài)度等的影響。只要有學(xué)習(xí)，就有遷移。遷移是學(xué)習(xí)的繼續(xù)和鞏固，又是提高和深化學(xué)習(xí)的條件。
課程設(shè)計的過程，不但體現(xiàn)了機械設(shè)計與相關(guān)先修課程之間知識的遷移，還體現(xiàn)了與更廣泛學(xué)科領(lǐng)域知識，如辯證唯物主義理論之間的遷移。通過轉(zhuǎn)變思路，可以通過完成傳統(tǒng)課程設(shè)計題目提高學(xué)生辯證思維能力。
齒輪的設(shè)計是減速器設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)。我們知道，齒輪有五種失效形式：輪齒折斷、疲勞點蝕、齒面磨損、齒面膠合和齒面塑性變形。設(shè)計齒輪就是要針對齒輪的主要失效形式進行。對于軟齒面閉式齒輪，齒面點蝕是主要失效形式。在設(shè)計計算時，通常按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，再作齒根彎曲疲勞強度校核。對于硬齒面閉式齒輪傳動，輪齒折斷將是主要失效形式。在設(shè)計計算時，通常按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計，再作齒面接觸疲勞強度校核。而齒面的硬度與選用的材料有關(guān)，材料不同，齒面硬度不同。同一材料，熱處理方式不同，也能得到不同的表面硬度。這就告訴我們處理問題時要善于抓住主要矛盾，特別要注意矛盾的轉(zhuǎn)化。齒輪大部分失效都不是突然發(fā)生的，以疲勞點蝕為例，當(dāng)齒輪傳動過程中接觸應(yīng)力超過齒面材料的接觸疲勞極限時，在載荷的多次作用下，齒面表層將產(chǎn)生微小的疲勞裂紋。隨著工作繼續(xù)，疲勞裂紋逐漸擴展，致使金屬微粒剝落，形成凹坑，即發(fā)生點蝕，點蝕嚴(yán)重將會引起齒輪失效。這個過程給學(xué)生揭示了量變與質(zhì)變的辨證規(guī)律。為滿足已知條件，有些同學(xué)設(shè)計的減速器需要選用斜齒齒輪，而斜齒圓柱齒輪傳動可以通過當(dāng)量齒輪傳動轉(zhuǎn)化為直齒圓柱齒輪傳動來進行分析。這說明自然界一切事物既有區(qū)別又有聯(lián)系，而且在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識和掌握事物轉(zhuǎn)化的規(guī)律和辯證的思維方法。
帶傳動設(shè)計中，帶輪直徑取小值可使傳動結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省材料，但其值過小又會使皮帶彎曲應(yīng)力過大、壽命降低，因此帶輪直徑的取值應(yīng)大于或等于最小許用直徑。通過分析，向?qū)W生闡明了事物的對立統(tǒng)一和一分為二的辨證規(guī)律，在機械設(shè)計中，沒有最好的，只有在某些條件下最適合。因此，機械設(shè)計的答案不是唯一的，解決工程實際問題的途徑是多種多樣的。
通過知識的遷移，學(xué)生在學(xué)習(xí)自然科學(xué)知識的過程中，同時受到辯證唯物主義思想教育，可以學(xué)會用發(fā)展的眼光看待事物，有助于突破傳統(tǒng)思想的束縛，有助于今后用正確的思維方式去分析和解決工作中的問題，有助于創(chuàng)新精神的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高。
2.引入CDl0理念，從全局出發(fā)，促進全面發(fā)展
CDIO理念以產(chǎn)品構(gòu)思（conceive）、設(shè)計（D～Lon）、實施（Implemen）、運作（Oerate）的生命周期為載體，從全局的角度來學(xué)習(xí)工程的理論和實踐。其提倡的“基于項目的教育學(xué)習(xí)”，是以工程項目設(shè)計為主線，所有教學(xué)環(huán)節(jié)都圍繞項目設(shè)計這條主線展開，并與之融合在一起，形成一個有機的、系統(tǒng)的整體，從而調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)、應(yīng)用理論知識的能力和實踐動手的能力。
貫徹CDIO理念，合理選擇課程設(shè)計題目是關(guān)鍵問題。所選題目要有效地建立課堂與社會的聯(lián)系，如外單位協(xié)作項目、設(shè)計競賽項目，也可以是通過鼓勵“挑毛病”列舉缺點和提出對產(chǎn)品的需求列出“希望點”方法，對已有產(chǎn)品的改進題目。同時，鼓勵學(xué)生認(rèn)真觀察，勤聯(lián)想，多設(shè)問，從日常生活中發(fā)掘題材，根據(jù)經(jīng)驗、興趣等自擬題目。教師的作用也將發(fā)生變化，從理論知識的灌輸者變?yōu)閷W(xué)習(xí)的輔導(dǎo)者。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不是從教師那得到現(xiàn)成的知識，而是通過一些探索環(huán)節(jié)得到知識。
在課程設(shè)計的過程中，打破課程設(shè)計獨立完成的局面，而是將學(xué)生分成3-5人的小組，題目選定后，小組成員既要站在全局的高度，參與到整個設(shè)計過程，又要分工明確，各盡其能，進行收集信息、設(shè)計方案、實施設(shè)計、制作，并且參與最終的設(shè)計評價。在動手制作實物之前，可以鼓勵學(xué)生用計算機軟件建立所設(shè)計產(chǎn)品的三維模型，在虛擬環(huán)境中對其結(jié)構(gòu)、受力、運動特性、是否干涉等進行仿真分析，充分發(fā)揮學(xué)生自學(xué)積極性和潛能。這樣，通過課程設(shè)計，能夠鍛煉學(xué)生多方面融入社會的能力，這些能力包括：創(chuàng)新能力、實踐能力、觀察能力、自學(xué)能力、管理能力、應(yīng)變能力、交流能力等等。
三、教學(xué)實踐
參加機械設(shè)計大賽，以競賽題目作為課程設(shè)計內(nèi)容，學(xué)生興趣高，主動性強，變“讓我做”為“我要做”，學(xué)習(xí)效果好。
例如，根據(jù)第五屆全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽主題“幸福生活——今天和明天”作為課程設(shè)計的題目，一組學(xué)生設(shè)計了娛樂機械“快樂愚公”如圖1所示。
“快樂愚公”的創(chuàng)造靈感來自于玩具抓取機，相比之下具有體積小、可移動的特點。它以兩個連動的平行四邊形機構(gòu)為主，模擬大臂、小臂的運動，可以靈活地完成上下俯仰動作。大臂在滑道上左右移動通過自行設(shè)計的電路板控制。
在設(shè)計的過程中，該組學(xué)生分工明確，又相互協(xié)作，共同經(jīng)歷了原理方案和構(gòu)思擬定、原理實現(xiàn)、零部件設(shè)計、參數(shù)和指標(biāo)確定及實物制作過程，在發(fā)展了創(chuàng)新能力的同時，還培養(yǎng)了團隊合作精神。設(shè)計完成后，在評審過程中通過匯報和答辯，使學(xué)生的表達、溝通能力得到了鍛煉和提高。
關(guān)鍵詞：真實項目 手扳封罐機 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計
為了能有效地培養(yǎng)學(xué)生的機械設(shè)計能力，各高校在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程結(jié)束后均設(shè)置了課程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，它是提高學(xué)生綜合運用所學(xué)機械原理、機械設(shè)計、機械制圖、工程材料、公差與互換性等基本知識解決實際設(shè)計問題的一個綜合實踐環(huán)節(jié)，對加深學(xué)生對知識體系的理解、認(rèn)知機械設(shè)計的路徑、方法與過程，尤其是提高學(xué)生對機械設(shè)計課程的學(xué)習(xí)興趣等等，都是理論教學(xué)無法做到的。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計，各高校幾十年來延續(xù)的做法是對單級直齒圓柱齒輪減速器機械傳動裝置進行課程設(shè)計，這是因為減速器作為機器中的一個獨立部件，它所包含的零件覆蓋了機械設(shè)計課程絕大部分教學(xué)內(nèi)容，對課程知識起到了復(fù)習(xí)、鞏固、工程應(yīng)用的多重作用。但就目前而言，減速器設(shè)計項目已經(jīng)成為非常成熟的課程設(shè)計，有關(guān)減速器設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)資源、圖書、教材、工程圖、教參、音視頻資料數(shù)量眾多，來源廣泛。為改變以往單一的以減速器為課題的設(shè)計任務(wù)帶來的諸多弊端（如題目陳舊老套、思路單一、設(shè)計內(nèi)容變化不大、缺乏拓展和創(chuàng)新的空間等），機械設(shè)計基礎(chǔ)課題小組對課程設(shè)計的內(nèi)容和形式嘗試了教學(xué)改革、課程改革，本項目就是在此背景下產(chǎn)生的。
1 教學(xué)改革內(nèi)容
1.1 課程設(shè)計任務(wù)的改變 一般而言，課程設(shè)計課題應(yīng)具有普遍性和實踐性，所謂普遍性是指能夠充分反映課程的理論教學(xué)內(nèi)容，即通過課題的完成能夠?qū)⒄n程大部分知識加以應(yīng)用；實踐性是指課題的選擇要符合生產(chǎn)實際及要盡可能與專業(yè)相結(jié)合，也就是設(shè)計課題必須來源于本專業(yè)的企業(yè)真實生產(chǎn)產(chǎn)品。本次教改變化最大的就是課程設(shè)計任務(wù)的變化，課題組定的設(shè)計任務(wù)已不再延續(xù)減速器設(shè)計，而是結(jié)合溫州地域及經(jīng)濟發(fā)展特色首先選擇行業(yè)方向，經(jīng)課題小組第一次市場調(diào)研，入選的行業(yè)鎖定為包裝、印刷、食品、櫥衛(wèi)行業(yè)，本次教改就定為包裝業(yè)。接著課題小組進行第二次市場調(diào)研，選擇機器設(shè)備，經(jīng)過多方對比、咨詢、技術(shù)文獻檢索、企業(yè)實地考察，考慮到機器設(shè)計方案對學(xué)生起到的思路引導(dǎo)作用和創(chuàng)新要求，考慮到課程設(shè)計的難度、工作量及學(xué)生的水平，考慮到機器設(shè)備結(jié)構(gòu)對課程知識面的覆蓋程度，課題組最終選定了手扳封罐機項目。這款設(shè)備符合溫州民營小微企業(yè)的生產(chǎn)特征，它來源于溫州日強機械設(shè)備有限公司，項目真實、新穎，貼近生活本源，它是易拉罐的卷邊封口包裝機械，學(xué)生對易拉罐非常熟悉，對封罐機實現(xiàn)的封罐功能動作有著莫大的興趣，正好用來印證興趣是最好的老師。溫州是座輕工業(yè)城市，有著包裝、印刷之都的城市名片，手扳封罐機項目無論是從封罐工作原理，還是從封罐機傳動裝置而言，都非常適合做機械設(shè)計訓(xùn)練之用，機器設(shè)計難度適中，工作量適中。
本次教改另一個顯著的特征是做機器整機設(shè)計。在課程設(shè)計內(nèi)容上，課題組提出以整機設(shè)計為要求的設(shè)計任務(wù)，為了在真正意義上實現(xiàn)學(xué)校教授內(nèi)容與企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的“零距離”，課題組決定設(shè)計課題必須來源于教師科研或企業(yè)現(xiàn)行的真實產(chǎn)品，注重工程設(shè)計環(huán)節(jié)（工作原理與方案設(shè)計——運動設(shè)計——承載能力設(shè)計——結(jié)構(gòu)設(shè)計）的訓(xùn)練以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。手扳封罐機就是一整的機器設(shè)備，不象減速器只是一個傳動部件，完整的機器設(shè)計可以讓學(xué)生更深刻地認(rèn)識機械，可以對學(xué)生的機械工程觀念起到進化作用；完整的機器設(shè)計可以在任務(wù)分配上更好地細(xì)拆（拆分成部件），達到讓每位同學(xué)的工作任務(wù)不一樣（工作量相當(dāng)），但全班組合起來就是一套完整的機器技術(shù)文件。
1.2 機器方案設(shè)計的多元及創(chuàng)新 本次教改的機器設(shè)計方案不是唯一的，學(xué)生通過頭腦風(fēng)暴法、分組討論法提出了2種手扳封罐機設(shè)計方案，繪制出機器傳動系統(tǒng)圖，從中擇優(yōu)。這種做法把學(xué)生從減速器單一的設(shè)計思路中解放出來，讓學(xué)生的思維多元化，起到實質(zhì)性的創(chuàng)新鍛煉。
1.3 課程設(shè)計形式的改變 在課程設(shè)計教學(xué)形式上，學(xué)生以團隊為單位完成一個具體的設(shè)計任務(wù)，每組4～6人，學(xué)生以各種方式查找課程設(shè)計參考資料，組內(nèi)討論確定設(shè)計方案，參加由指導(dǎo)教師主持的課程設(shè)計討論會。團隊內(nèi)部各成員分工合作，各自完成一部分設(shè)計任務(wù)內(nèi)容，組內(nèi)合并、整理修改后，就完成了團隊設(shè)計任務(wù)。以前的課程設(shè)計，全班每位學(xué)生的工作量及工作任務(wù)完全一樣，本次教改改變了這種傳統(tǒng)做法，采用了錯開機制，使得每位學(xué)生的工作任務(wù)都不一樣。
方法1：裝配圖按照團隊內(nèi)學(xué)生自己確定的設(shè)計方案繪制，零件設(shè)計每位同學(xué)是不一樣的，每人畫4-5張不同的零件圖，團隊就可完成（4-5）x6=24-30張零件圖，整合后重要的機器零件都繪制了零件圖，培養(yǎng)了學(xué)生的團隊協(xié)作精神。方法2：把機器拆分成幾個部件，每個團隊承擔(dān)一個部件的設(shè)計任務(wù)，每位同學(xué)承擔(dān)的零件設(shè)計任務(wù)也是不一樣的，團隊內(nèi)整合就是一個部件，全班整合就是一整的機器設(shè)計文件。
1.4 學(xué)生工作能力的培養(yǎng) 本次教改在學(xué)生工作任務(wù)的分配上采用了錯開機制，使得每位學(xué)生承擔(dān)的工作任務(wù)都不一樣，但整合起來就是一整的機器設(shè)計文件，鍛煉了學(xué)生的團隊合作能力、交流溝通能力；本次教改的設(shè)計任務(wù)不象減速器設(shè)計，有關(guān)減速器設(shè)計的資料數(shù)量眾多，如網(wǎng)絡(luò)資源、圖書、工程圖、教材、教參、音視頻等等，來源廣泛，而封罐機資料不多，查找也不易，但可以培養(yǎng)學(xué)生對技術(shù)文獻、技術(shù)資料的檢索能力，培養(yǎng)學(xué)生的研究能力；經(jīng)歷了工程設(shè)計路徑、方法與過程的鍛煉，達到了培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力、機械制圖能力、創(chuàng)新能力以及對項目駕馭能力的目的；課題小組一改以往重結(jié)果的單一考核模式，采用了設(shè)計方案、設(shè)計過程、設(shè)計結(jié)果并重的考核模式，并讓學(xué)生鍛煉了如何答辯。
2 教學(xué)改革過程
課程設(shè)計前，課題小組利用課余時間給學(xué)生講解課程設(shè)計的任務(wù)、要求、內(nèi)容、方案、進度，讓學(xué)生先行了解，并通過作業(yè)形式做了一些前期準(zhǔn)備（如設(shè)計計算、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計等）。具體做法就是把課程設(shè)計和課程的講授結(jié)合在一起，即在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中就將課程設(shè)計任務(wù)下達給學(xué)生，將課程設(shè)計的部分內(nèi)容放在課程教學(xué)中或者作為課后作業(yè)完成，讓學(xué)生帶著任務(wù)有針對性地學(xué)習(xí)。比如課程講授彈簧的特性及設(shè)計后，就可以安排手扳封罐機升降機構(gòu)的設(shè)計；講授齒輪傳動、軸、軸承知識后，就可以布置學(xué)生進行減速裝置的設(shè)計等。
在課程設(shè)計期間，課題小組與學(xué)生共同執(zhí)行了機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)整體設(shè)計、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)案例的要求，共同執(zhí)行了教學(xué)改革項目實施方案與進度，效果良好，正是因為課題小組的努力、學(xué)生的努力，使得教改工作能夠順利開展，取得了相應(yīng)成果，當(dāng)然也發(fā)現(xiàn)了不足。
3 教學(xué)改革成果與問題
課題小組按照機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)整體設(shè)計、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)案例的要求，本著過程、結(jié)果并重的思路，從設(shè)計方案、設(shè)計計算、裝配圖、零件圖、設(shè)計說明書、答辯等環(huán)節(jié)對課程設(shè)計進行了全過程指導(dǎo)、考核，著力培養(yǎng)、打造學(xué)生的機械工程觀念，使得教改項目取得了三點創(chuàng)新、三項成果，當(dāng)然也發(fā)現(xiàn)了三處不足。
3.1 三點創(chuàng)新 ①本教改項目是設(shè)計一整的工作機器——手扳封罐機，沒有限定設(shè)計思路，可以有不同的設(shè)計方案，讓學(xué)生有拓展和創(chuàng)新的空間。②本教改項目是設(shè)計易拉罐封口機器，機器有具體的封罐功能動作，容易激起學(xué)生的探索興趣，且學(xué)生非常熟悉易拉罐，新項目貼近生活本源。③本教改項目在學(xué)生工作任務(wù)分配上采用錯開方法，使學(xué)生分別承擔(dān)不同的設(shè)計任務(wù)（工作量相當(dāng)）。
3.2 三項成果 ①每個學(xué)生都以文件袋的形式有了一套技術(shù)文件（設(shè)計任務(wù)書、裝配圖、零件圖、設(shè)計說明書），全班整合后就形成了手扳封罐機全套技術(shù)文件。②課題小組積累了大量教改原始數(shù)據(jù)、資料及經(jīng)驗，形成了課題研究報告，使教改項目的后續(xù)改進、完善有了明確的工作方向。③課程設(shè)計使學(xué)生有了綜合實踐的平臺，有了理論聯(lián)系實際的工作，有了查找資料、檢索文獻的能力，使學(xué)生向著機械工程又邁進了一步。
3.3 三處不足 ①雖然本次教改提倡機器方案設(shè)計的多元及創(chuàng)新，通過頭腦風(fēng)暴法、討論研究法，學(xué)生對手扳封罐機確實提出了2種設(shè)計方案，繪制出了機器傳動系統(tǒng)圖，但根據(jù)設(shè)計方案擇優(yōu)原則，最后全班統(tǒng)一選擇了企業(yè)樣機的設(shè)計方案。這種做法雖然在一定程度上把學(xué)生從減速器單一的設(shè)計思路中解放出來，讓學(xué)生的思維多元化，但最終結(jié)果仍然沒有起到實質(zhì)性的創(chuàng)新鍛煉。②雖然本次教改強調(diào)了過程考核，但收效不是很明顯，如何對學(xué)生進行過程考核還有待思考、加強。③學(xué)生完成的技術(shù)文件（裝配圖、零件圖、設(shè)計說明書）總體而言質(zhì)量不是很高，如何在有限的時間內(nèi)提升設(shè)計質(zhì)量也是要亟待解決的一大問題。
課題組在后續(xù)的教學(xué)工作中還要持續(xù)去改進，努力去完善，最大限度地把問題的影響降到最低，讓師生均通過教改受益，課題組也會考慮擴大教改項目的使用班級，讓更多的學(xué)生參與到教學(xué)改革中來，讓更多的學(xué)生受益。教改實踐證明，機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計新的教學(xué)內(nèi)容和形式，有利于培養(yǎng)學(xué)生的主動實踐能力和團隊合作精神，有利于培養(yǎng)學(xué)生的研究能力以及對實際項目的駕馭能力；使學(xué)生對所學(xué)科目如機械制圖、機械原理、機械零件有更深刻和更明確的認(rèn)識，加深了學(xué)生對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械傳動精度分析、公差配合選用的理解；使學(xué)生在自主實踐中熟悉產(chǎn)品從市場調(diào)研、方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計到繪制圖紙的整個設(shè)計流程，讓學(xué)生懂得工程設(shè)計的路徑、方法與過程；達到了培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力、機械制圖能力、團隊合作能力、交流溝通能力的目的，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與創(chuàng)新意識，為今后從事機械專業(yè)工程技術(shù)工作打下堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：機械設(shè)計基礎(chǔ)；教學(xué)改革；課程設(shè)計
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是機電類專業(yè)學(xué)生的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，也是一門能直接用于生產(chǎn)的設(shè)計性課程。該課程的教學(xué)目的不僅在于傳授通用零件和常用機構(gòu)的基本知識、基本理論和基本設(shè)計方法，更主要的是培養(yǎng)學(xué)生具備一定的的實際機械設(shè)計能力[1]。課程設(shè)計是一項實踐性教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生機械綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新能力和工程意識的重要環(huán)節(jié)，是啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維、開拓學(xué)生創(chuàng)新潛能的重要手段，可以為以后的畢業(yè)設(shè)計奠定一定的基礎(chǔ)，在教學(xué)計劃中起著承上啟下的重要作用[2]。課程設(shè)計時需要查閱大量的國家標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)手冊等相關(guān)資料，通過課程設(shè)計，可以把《機械設(shè)計基礎(chǔ)》和《機械制圖》、《工程材料》、《工程力學(xué)》等所修課程進行有機的結(jié)合并綜合運用?？梢允箤W(xué)生掌握一套完整的設(shè)計原則、步驟和方法。
根據(jù)教育部的有關(guān)規(guī)定，電大的脫產(chǎn)學(xué)生只能招收成人專科學(xué)生。由于近十年來，高校擴招及自考、網(wǎng)絡(luò)等各種辦學(xué)形式的多樣化，留給成人高考的生源比以往少，但成人高考這幾年并沒有減招，故而造成錄取線走低。總分450分的成?？荚?，2007年的錄取分?jǐn)?shù)為125分，2008年的錄取分?jǐn)?shù)為148分，2009年降到了116分，2010為125分。換算成百分制，30分不到就可以上大學(xué)了。較低的入學(xué)“門檻”，使有的學(xué)生毫不珍惜學(xué)習(xí)機會，曠課、遲到早退的現(xiàn)象都有，每年還有2%～3%的學(xué)生自動放棄學(xué)業(yè)。由于分?jǐn)?shù)線過低，有些學(xué)生基礎(chǔ)較差，據(jù)統(tǒng)計，電大成人專科機電專業(yè)學(xué)生中，一元二次方程、三角函數(shù)這些初中數(shù)學(xué)內(nèi)容都不會的學(xué)生占到80%以上。
根據(jù)實際情況，浙江省廣播電視大學(xué)對機電專科的教學(xué)計劃作出了一定的修改，比如減少了統(tǒng)考課程，取消了學(xué)習(xí)難度較大的《工程力學(xué)》，刪減了《機械制造基礎(chǔ)》的部分內(nèi)容，調(diào)整了必修課、選修課及自選課學(xué)分的比例，在一定程度上加大了地方電大教學(xué)的自主權(quán)。但是具體的教學(xué)過程，還需地方電大自行酌情改革。
?？圃盒５慕逃约夹g(shù)應(yīng)用性人才為培養(yǎng)目標(biāo)，因此《機械設(shè)計基礎(chǔ)》的教學(xué)改革，必須以全面機械設(shè)計素質(zhì)培養(yǎng)為中心、實際機械設(shè)計能力培養(yǎng)為主線，對傳統(tǒng)的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)內(nèi)容體系和教學(xué)方法進行改革。
一、教學(xué)內(nèi)容的整合
成人?？啤稒C械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)內(nèi)容改革，一方面要貫徹“夠用”原則，即為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程（在校的后繼學(xué)習(xí)）和終身學(xué)習(xí)（發(fā)展和創(chuàng)業(yè)）奠定堅實基礎(chǔ)；另一方面要突出機械設(shè)計主題，即培養(yǎng)學(xué)生的從業(yè)（從事實際設(shè)計）能力，實現(xiàn)高等技術(shù)應(yīng)用性人才培養(yǎng)目標(biāo)。為此，應(yīng)從以下幾個方面入手對教學(xué)內(nèi)容進行改革。
（一）刪減難度較大的理論推導(dǎo)和證明，及時修正過時的內(nèi)容
成人高等教育的目標(biāo)是培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用性人才，其畢業(yè)生所從業(yè)的崗位決定了他們沒有必要對計算公式、定理、方法等的來龍去脈像培養(yǎng)研究型人才那樣搞得清清楚楚，而應(yīng)注重于如何運用這些公式、定理和方法等來解決實際設(shè)計問題。因此，對一些過深的、不必要的理論推導(dǎo)、證明都可以予以刪除，以便使學(xué)生集中精力掌握這些公式、定理、方法的實際應(yīng)用。例如：帶傳動中松邊拉力、緊邊拉力與最大摩擦力等之間的關(guān)系推導(dǎo)；齒輪齒面接觸疲勞強度計算公式與齒根彎曲疲勞強度計算公式推導(dǎo)過程等都可以刪除。與其他先修課程重復(fù)的內(nèi)容、偏深偏難而又不實用的內(nèi)容、因科學(xué)技術(shù)發(fā)展進步而落后的內(nèi)容也應(yīng)刪除。例如：用彎扭合成當(dāng)量彎矩法對軸進行強度校核計算以及對軸的各項變形量的校核，對于沒有多少力學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)生來說簡直就是天書，而90年代初編寫的教材，其軸承部分早已嚴(yán)重與時代脫節(jié)，必須予以修正。教材要以機械傳動、機械零件的設(shè)計為重點，保證實用性和先進性。
（二）完善設(shè)計所必須的基本知識和基本理論，培養(yǎng)較強的圖表查閱能力
課程設(shè)計是一項以《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程為基礎(chǔ)，根據(jù)實際生產(chǎn)要求，綜合運用眾多課程完成的一項較大的設(shè)計任務(wù)[2]。完成課程設(shè)計，僅僅依靠《機械設(shè)計基礎(chǔ)》的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，期間涉及到的知識有《機械制圖》、《力學(xué)》、《工程材料》、《公差配合與互換性測量》等相關(guān)知識[3]。根據(jù)浙江省廣播電視大學(xué)對機電?？平虒W(xué)計劃的修改及相關(guān)課程的改革，已經(jīng)徹底刪除了《力學(xué)》、《工程材料》、《公差配合與互換性測量》等知識，僅僅依靠中央電大90出版的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》，使得學(xué)生在設(shè)計時缺少相關(guān)知識而無法解決問題。
修改后的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材，適當(dāng)增加了《工程力學(xué)》中靜力學(xué)、材料力學(xué)的部分知識，增加了《工程材料》中材料力學(xué)性能的簡單介紹與資料查找，也增加了《公差配合與互換性測量》中偏差、公差、粗糙度、形位公差的介紹與查表選擇方法。
在企業(yè)中，普通工程師也被稱為“表工程師”。也就是說，工程師的重要能力之一就是能夠查閱有關(guān)圖表，從而結(jié)合有關(guān)公式解決一些生產(chǎn)實際問題。因此，機電成人?？茖W(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)之一就是培養(yǎng)學(xué)生良好的查閱圖標(biāo)的能力。
二、課程設(shè)計和課程講授有機地結(jié)合
以往的課程設(shè)計程序是：在設(shè)計任務(wù)下達之后，前三天的計算工作量相當(dāng)大，教師和學(xué)生需要加班趕任務(wù)，有時甚至通宵達旦，十分勞累。學(xué)生也沒有思考的時間和余地，隨之會出現(xiàn)應(yīng)付心態(tài)，出現(xiàn)問題馬上就問，過分依賴指導(dǎo)教師。也有一部分學(xué)生急于求成，做事馬虎，設(shè)計計算時喜歡照搬照抄，一錯皆錯，問題成堆。這對學(xué)生的設(shè)計質(zhì)量和學(xué)習(xí)成績都會產(chǎn)生一定的影響。對于教師來講，課程設(shè)計的前三天，幾十位學(xué)生爭相提問，教師要對類似的問題不停地答疑講解，疲憊不堪。如此以往，學(xué)生的設(shè)計質(zhì)量和工作進度都難有太大的進展。
為此，我們根據(jù)教學(xué)大綱，在不減少學(xué)生設(shè)計任務(wù)的前提下，把課程設(shè)計和課程的講授結(jié)合在一起，在學(xué)期開始不久就將設(shè)計任務(wù)書下達給學(xué)生，讓學(xué)生帶著任務(wù)，有針對性地學(xué)習(xí)?？梢詫⒄n程設(shè)計的部分計算內(nèi)容分成幾次大型課后作業(yè)來完成，比如帶傳動設(shè)計、齒輪傳動設(shè)計、軸的強度校核計算、軸承的選擇與校核、鍵的強度校核等。在課堂例題的模板下，學(xué)生大部分能較好地完成作業(yè)。同時教師在日常授課期間，通過批改學(xué)生的作業(yè)，適時發(fā)現(xiàn)學(xué)生計算中的失誤并敦促學(xué)生及時糾正。
課程設(shè)計的結(jié)構(gòu)設(shè)計部分可以放在學(xué)生“裝拆、測繪減速器實驗”中進行。在裝拆、測繪實驗中，讓學(xué)生仔細(xì)觀察各類減速器的結(jié)構(gòu)、軸的結(jié)構(gòu)、軸承的安裝和固定方法，為以后對軸和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計和畫裝配圖打下基礎(chǔ)。
課程設(shè)計采用這種方法，使得大部分工作都是在學(xué)生的課余時間完成的。周期長，學(xué)生和教師都有了很大的回旋余地，學(xué)生遇到困難可以有足夠的時間思考，教師也可以從容不迫地指導(dǎo)學(xué)生通過查閱有關(guān)資料和學(xué)生一起解決設(shè)計中遇到的問題，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、思考、分析問題和解決問題的能力，更主要的，是培養(yǎng)學(xué)生自主查閱資料的能力和機械設(shè)計的方法。
三、引入ug（unigraphics）軟件，提高學(xué)生的空間想象能力
在以往的課程設(shè)計中，由于學(xué)生空間想象能力不足，往往依葫蘆畫瓢，導(dǎo)致學(xué)生對自己設(shè)計的減速器結(jié)構(gòu)似懂非懂，影響了設(shè)計質(zhì)量。在課程設(shè)計中引入ug軟件指導(dǎo)學(xué)生進行減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的空間想象能力。
ug技術(shù)提供的草圖功能、曲線曲面建模、基于特征的實體建模虛擬裝配建模機構(gòu)運動仿真、分析等技術(shù)，給機構(gòu)設(shè)計提供了極大的方便[4]。由于學(xué)生缺乏實際經(jīng)驗，往往要對某些結(jié)構(gòu)不合理的地方進行多次修改，采用二維設(shè)計，結(jié)構(gòu)變動較大時則不得不重新設(shè)計并花費很多時間進行繪圖。而采用ug軟件進行三維設(shè)計，只需修改零件的某個參數(shù)的數(shù)值即可完成整體修改。學(xué)生在完成三維設(shè)計后，利用ug的制圖轉(zhuǎn)換功能，可將使用實體建模功能創(chuàng)建的零件或裝配模型引用到工程圖模塊中，快速轉(zhuǎn)換為二維的工程圖，再進行尺寸標(biāo)注、注釋等等，最終完成課程設(shè)計所要求的圖紙，從而提高學(xué)生的專業(yè)專業(yè)制圖、識圖能力，加深學(xué)生對三維設(shè)計與二維工程圖之間關(guān)系的理解。
四、結(jié)束語
設(shè)計是一個創(chuàng)新的過程，工程上涉及的零件、構(gòu)件錯綜復(fù)雜，《機械設(shè)計基礎(chǔ)》包含門類繁多的零件、構(gòu)件、機構(gòu)，如果沒有一條清晰的主線，極容易使學(xué)生聽得毫無頭緒，造成理解上的混亂。所以在授課時，要緊緊圍繞培養(yǎng)學(xué)生實際能力這條主線。不管是什么類型的零件，都遵循著相同的基本設(shè)計程序，即按工況選擇零件類型，對零件進行受力分析，選擇材料，確定是否熱處理，分析失效形式，計算關(guān)鍵尺寸，直到進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。如果教師按這條主線講授，學(xué)生按這條主線學(xué)習(xí)，就可以在繁多的理論中理出一條鮮明的脈絡(luò)，使教師講授有章可循，學(xué)生學(xué)習(xí)也帶有明確的條理性。
參考文獻：
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教學(xué)內(nèi)容不能突出其“工程實踐性”、“創(chuàng)新性”和“應(yīng)用性”。教學(xué)中嚴(yán)重存在“重理論輕實踐、重傳授輕應(yīng)用”現(xiàn)象，難以實現(xiàn)應(yīng)用型本科學(xué)生“學(xué)以致用、學(xué)用結(jié)合”的教學(xué)要求，學(xué)生缺乏利用所學(xué)知識解決工程實際問題的能力。2.實驗教學(xué)實驗課程完全依附于理論教學(xué)，是理論教學(xué)的輔助。實驗教學(xué)的目的只是用于加深學(xué)生對理論知識的理解或?qū)碚摻虒W(xué)的驗證。驗證性實驗多，而綜合性、設(shè)計性及開放性實驗少，無法真正提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。實驗條件欠缺，實驗設(shè)備陳舊，實驗教學(xué)缺乏實用性、先進性及創(chuàng)新性。實驗往往都是孤立的，所涉及的知識面比較單一。各個實驗之間缺少系統(tǒng)性，缺乏知識學(xué)科的關(guān)聯(lián)，實驗內(nèi)容缺少內(nèi)在聯(lián)系和邏輯性，沒能形成一個比較完整的實驗教學(xué)體系。
課程設(shè)計課程設(shè)計的選題單一、內(nèi)容陳舊，設(shè)計過程缺少關(guān)于工藝、成本、環(huán)保、質(zhì)量、使用及維護等相關(guān)知識應(yīng)用的鍛煉，無法提高學(xué)生進行工程實際應(yīng)用的能力。課程設(shè)計的圖紙采用手工或CAD二維繪圖的設(shè)計手段已明顯落后于企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計對應(yīng)用型人才的要求。4.教學(xué)方法目前教學(xué)方法存在以下問題：授課內(nèi)容多，教學(xué)課時安排少；講述原理多，結(jié)合實際偏少；縱向論述多，橫向比較少；講述常規(guī)原理多，介紹行業(yè)最新技術(shù)成果少；課堂講授多，課堂課外討論少。[3]
“機械設(shè)計基礎(chǔ)”教學(xué)改革
對應(yīng)用型機制本科學(xué)生教學(xué)的主要目標(biāo)是在基本教學(xué)的基礎(chǔ)上加強對學(xué)生綜合運用知識進行機械設(shè)計的能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。“機械設(shè)計基礎(chǔ)”主要分為理論教學(xué)、實踐教學(xué)和課程設(shè)計三個教學(xué)環(huán)節(jié)。教學(xué)改革也應(yīng)該在基本教學(xué)基礎(chǔ)上在教學(xué)的三個階段都進行學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合運用能力的培養(yǎng)。主要改革措施詳述如下：
1.精簡理論教學(xué)環(huán)節(jié)為了與應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式相適應(yīng)，“機械設(shè)計基礎(chǔ)”教學(xué)課時安排上，根據(jù)本課程應(yīng)用性和實踐性較強的特點，適當(dāng)減少理論教學(xué)課時。因此授課內(nèi)容就要有所側(cè)重、有所刪減。課程講授內(nèi)容遵循“基本、實用”原則，主要培養(yǎng)學(xué)生機構(gòu)的分析能力，使學(xué)生掌握機械的基本設(shè)計方法。最后使學(xué)生從根本上掌握各種常用機構(gòu)的基本運行原理以及機械中常用的一般通用零件的設(shè)計要領(lǐng)。并注重在教學(xué)過程中將一些機械發(fā)展的最新成果和最新技術(shù)介紹給學(xué)生，開闊學(xué)生們的眼界，提高學(xué)習(xí)的積極性。
2.加強實驗教學(xué)實驗教學(xué)是“機械設(shè)計基礎(chǔ)”教學(xué)體系中不可缺少的一部分，主要培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、分析及解決問題的能力，對學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)起著非常重要的作用。實驗教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容安排上，為了提高學(xué)生綜合認(rèn)識機械設(shè)計及創(chuàng)新能力，應(yīng)該加強一些綜合性和創(chuàng)新性的實驗。教學(xué)改革后開設(shè)的實驗主要有：機械零件認(rèn)知實驗、機構(gòu)運動簡圖測繪實驗、漸開線齒輪參數(shù)測量實驗、漸開線齒輪范成實驗、帶傳動性能實驗、機構(gòu)創(chuàng)新試驗、軸系測繪實驗、減速器拆裝實驗、機構(gòu)運動方案創(chuàng)新組合實驗、平面機構(gòu)創(chuàng)意組合測試分析實驗、機械速度波動調(diào)節(jié)實驗、機械傳動綜合實驗等。通過這些實驗可以使學(xué)生的機械設(shè)計和創(chuàng)新能力得到提高。機械創(chuàng)新設(shè)計類實驗使學(xué)生的學(xué)習(xí)變被動為主動。通過自主設(shè)計實驗方式、方法及實驗步驟，學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技能得到了鍛煉，增加了學(xué)習(xí)的趣味性。
3.提高課程設(shè)計質(zhì)量“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程最后進行的是課程設(shè)計，主要在理論教學(xué)中所學(xué)的機械零件基本設(shè)計知識基礎(chǔ)上，綜合考慮工程實際，進行實際傳動方案設(shè)計訓(xùn)練。基于目前課程設(shè)計存在的問題，應(yīng)用型機制本科課程設(shè)計的教學(xué)過程主要從以下幾個方面入手進行改革：
（1）拓寬課程設(shè)計題目。目前，各院校課程設(shè)計的題目都是減速器，每級學(xué)生都做著重復(fù)的設(shè)計內(nèi)容。另外，機械制圖課程中也選擇減速器進行測繪，因此就使得課程設(shè)計題目重復(fù)。因此，必須要拓寬課程設(shè)計選題范圍，增加題目的層次。題目的選擇應(yīng)更靈活，更接近于實際，實現(xiàn)設(shè)計題目的多樣化。鼓勵學(xué)生自選題目，充分調(diào)動學(xué)生的積極主動性，更大程度上鍛煉學(xué)生們的設(shè)計及創(chuàng)新能力。
（2）案例設(shè)計。結(jié)合工程實際，給定功能要求，讓學(xué)生擬訂傳動方案。讓學(xué)生從功能分析出發(fā)，自己擬訂結(jié)構(gòu)及機械傳動方案，進行方案比較優(yōu)化，確定參數(shù)，完成從定性問題轉(zhuǎn)化為定量的設(shè)計工作，而后進行相應(yīng)的計算、校核及完成相當(dāng)數(shù)量的工作圖設(shè)計。
（3）引入三維軟件。為鼓勵學(xué)生在課程設(shè)計中應(yīng)用3D技術(shù)，在開課之初就明確告訴學(xué)生，課程結(jié)束后要進行為期兩周的課程設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容是機械的傳動裝置，要求學(xué)生必須采用三維軟件將所設(shè)計的傳動裝置表達出來，將課程設(shè)計提前布置，化整為零，并結(jié)合機械設(shè)計教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用三維技術(shù)。
（4）強化指導(dǎo)過程。在課程設(shè)計過程中，教師的指導(dǎo)非常關(guān)鍵。指導(dǎo)教師在課程設(shè)計中應(yīng)該具有強烈的責(zé)任心，要對學(xué)生的整個設(shè)計過程進行檢查并及時糾正錯誤，尤其注意設(shè)計理念及三維圖形繪制的指導(dǎo)，使學(xué)生能真正從設(shè)計過程中受益。
（5）重視答辯。課程設(shè)計的最后一個環(huán)節(jié)是答辯，也是對兩周課程設(shè)計工作的考核。即使設(shè)計題目或者設(shè)計數(shù)據(jù)不同，每個學(xué)生都在教師的指導(dǎo)下參考手冊、教材進行設(shè)計。通過答辯可以使學(xué)生對設(shè)計有進一步的認(rèn)識并認(rèn)識設(shè)計的不足之處。因此，答辯也是一個答疑、總結(jié)提高的過程。
借助“創(chuàng)新大賽”進行知識綜合
基于目前企業(yè)對應(yīng)用型人才創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求。在“機械設(shè)計基礎(chǔ)”理論教學(xué)、實驗教學(xué)以及課程設(shè)計中都要注重對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。但是這些對于學(xué)生創(chuàng)新思維、工程實踐能力的培養(yǎng)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達到要求。因此可以將“機械設(shè)計基礎(chǔ)”的教學(xué)擴展至第二課堂。通過參加各種各類的機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、機電大賽以及3D大賽，讓學(xué)生真正地將所學(xué)的各種機械的、電氣的基本理論知識、專業(yè)知識以及一些三維軟件類的知識進行綜合利用，能很好地鍛煉學(xué)生的綜合運用能力、創(chuàng)新能力、團隊合作能力以及競爭能力。
關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；教學(xué)；實驗；課程設(shè)計
中圖分類號：G642文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1671―1580（2014）02―0055―02
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是近機械類專業(yè)的一門主要技術(shù)基礎(chǔ)必修課程。在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，修讀該門課程的主要有材料成型及控制工程、工業(yè)設(shè)計、工程管理等不同專業(yè)的學(xué)生。由于授課對象不同，教學(xué)計劃安排的課時也比機械類專業(yè)的學(xué)生要少一些，因此該課程的教學(xué)與機械類專業(yè)的課程教學(xué)有不同的特點。下面分幾個方面談?wù)勛髡叩慕虒W(xué)體會。
一、要在課堂上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
學(xué)習(xí)這門課程的學(xué)生都是非機械類專業(yè)的學(xué)生，其中工業(yè)設(shè)計的學(xué)生在大二的時候?qū)W習(xí)這門課程，材料成型及控制工程、工程管理的學(xué)生在大三的時候?qū)W習(xí)這門課程。盡管這門課程是必修課，但是學(xué)生對這門課程并不非常了解，學(xué)習(xí)興趣并不高。尤其是工業(yè)設(shè)計的很多學(xué)生，高中都是學(xué)美術(shù)的，基礎(chǔ)非常差。因此，最重要的是去提高學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的主動性與積極性。
一般而言，緒論是第一次課，對吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣非常有用。任何一門課程的“緒論”，都要談到“為什么學(xué)”、“學(xué)到什么”以及“如何學(xué)”的問題。作者在講授這一章時，結(jié)合農(nóng)業(yè)機械發(fā)展的特點，從傳統(tǒng)的“牛拉耕田”、“拖拉機耕田”到“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械”，從古代的“馬車”、“普通汽車”到“現(xiàn)代汽車”，以及現(xiàn)代汽車的主要組成，內(nèi)燃機、牛頭刨床的主要組成及工作原理等，通過這些簡單易懂的例子，使學(xué)生了解到現(xiàn)代機械仍然以機械工程為基礎(chǔ)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。作為工科學(xué)生必須具備機械設(shè)計基礎(chǔ)知識，才能為后繼專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及日后技術(shù)革新打好基礎(chǔ)。
同時，在授課過程中，筆者準(zhǔn)備了非常多的案例、動畫和錄像，以理論結(jié)合實際進行教學(xué)。比如在講“平面連桿機構(gòu)”時，準(zhǔn)備了“契貝謝夫四足步行機”的錄像，非常的形象和生動。講死點時，有飛機起落架、夾具等的動畫，同時結(jié)合講解，學(xué)生就非常容易接受和掌握，有比較深刻的感受。
二、注意內(nèi)容的整體性和連貫性
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》 的前半部分主要是機械原理的內(nèi)容，內(nèi)容從高低副與自由度、平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)到輪系，這是一個整理的學(xué)習(xí)過程。尤其是高低副與自由度，需要學(xué)生有一定的想象能力，如何把復(fù)雜機械的機構(gòu)運動簡圖畫出來，這部分掌握好了，對后面的幾種機構(gòu)的學(xué)習(xí)很有幫助。此外，速度瞬心是一個非常重要的概念。學(xué)生在《理論力學(xué)》的時候就學(xué)過速度瞬心，這與《機械設(shè)計基礎(chǔ)》的速度瞬心有何區(qū)別？這一點要介紹透。同時，結(jié)構(gòu)的壓力角、傳動角如何畫出，等等，這幾章有很大的連貫性，在講解過程中切忌過快，要學(xué)生掌握好才行，多讓學(xué)生做一些習(xí)題，否則影響后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)。
三、提煉關(guān)鍵內(nèi)容，有重點地授課
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是兩門課的綜合，前半學(xué)期主要是高低副、自由度和一些常用機構(gòu)，后半學(xué)期主要介紹通用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、設(shè)計與計算等。前半學(xué)期機構(gòu)的學(xué)習(xí)比較系統(tǒng)，基本上是在介紹了自由度、速度瞬心、壓力角和傳動角的知識以后，一個機構(gòu)一個機構(gòu)地學(xué)習(xí)。后半部分的內(nèi)容非常繁多且零散，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候普遍反映不太好學(xué)，缺乏頭緒。因此，這門課程的學(xué)習(xí)一定要有一條主線。筆者認(rèn)為，本課程教學(xué)時，要結(jié)合課程設(shè)計的內(nèi)容，進行有重點的學(xué)習(xí)。
以“齒輪機構(gòu)”為例，這一章的內(nèi)容非常多，也是這門課最重要的內(nèi)容之一。這一章的學(xué)習(xí)，一般需要五六個課時的學(xué)習(xí)。筆者在這門課程的學(xué)習(xí)時，主要是抓住“漸開線的性質(zhì)與特點”和“一對齒輪嚙合過程”等主線開展教學(xué)。其中漸開線是這章學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，所有牽涉到齒輪參數(shù)計算和嚙合的知識的，都牽涉到漸開線。在教學(xué)的過程中，教師要抓住主線，逐步開展教學(xué)。
四、結(jié)合課程設(shè)計和實踐進行授課
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)開設(shè)的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課程有課程設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計。一般課程設(shè)計有兩到三周的時間，是設(shè)計單級圓柱斜齒輪。一個學(xué)生一個設(shè)計題目，給出的斜齒圓柱齒輪各種傳遞的功率、輸入轉(zhuǎn)速、傳動比等參數(shù)不同，要求學(xué)生通過查手冊，獨立設(shè)計出該對斜齒圓柱齒輪和減速箱系統(tǒng)。這個比較重要的是齒輪傳動、帶傳動、連接、軸、滾動軸 承等幾章的內(nèi)容。在講授這幾章的內(nèi)容時，都要結(jié)合課程設(shè)計進行授課，比如齒輪材料的選擇及其熱處理方法、齒輪設(shè)計時參數(shù)的選擇、齒輪受到的軸向力切向力和徑向力的計算等。通過結(jié)合課程設(shè)計的內(nèi)容進行教學(xué)，可以加深學(xué)生的感性認(rèn)識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時可以讓學(xué)生更好地進行課程設(shè)計，提高課程設(shè)計的質(zhì)量。
五、培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和工程意識
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課主要有三個實驗：機構(gòu)運動簡圖與自由度、范成法加工漸開線齒輪、帶傳動系統(tǒng)綜合實驗。在這三個實驗中，都注重學(xué)生的動手能力。尤其是第一個實驗，一般在第二次或者第三次課程的時候做，有非常多的簡單機構(gòu)，讓學(xué)生去繪制機構(gòu)運動簡圖。在這些實驗中，指導(dǎo)老師大概介紹了一下之后，就讓學(xué)生自己動手去做，指導(dǎo)老師在一旁講解與指導(dǎo)。通過實驗，不僅可以鍛煉學(xué)生的動手能力，還可以讓學(xué)生獨立地去思考。
筆者認(rèn)為，《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課的設(shè)計過程，最重要的是讓學(xué)生有工程意識。因為不管設(shè)計和制造任何機械，一般性能越好，功能越復(fù)雜，成本就越高。在設(shè)計過程中，要讓學(xué)生結(jié)合實際和性能要求，去查各種手冊和圖冊。手冊和圖冊里面的推薦值一般都是一個范圍，學(xué)生要結(jié)合經(jīng)濟性和實際要求去選取。要教導(dǎo)學(xué)生去參考前人的經(jīng)驗，但是又不要照搬前人的經(jīng)驗，要鼓勵學(xué)生去積極創(chuàng)新。
總之，《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。在本課程的教學(xué)實踐中，要結(jié)合所教授學(xué)生的特點，去吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，有重點地進行講授，以讓學(xué)生能學(xué)好這門課程。同時要培養(yǎng)學(xué)生的工程和經(jīng)濟意識，鼓勵學(xué)生不斷進行創(chuàng)新。
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一 分立教學(xué)模式問題分析
機械設(shè)計及其課程設(shè)計的“分立式”教學(xué)模式存在如下弊端。
1 重學(xué)輕用
機械設(shè)計課程是實踐性較強的課程，既有機械設(shè)計的方法理論，也有零部件設(shè)計實際應(yīng)用的內(nèi)容。但在傳統(tǒng)的觀念上，理論是重頭戲，實踐則是微不足道的，實踐從屬于理論，服務(wù)于理論，似乎實踐的目的僅僅是為了驗證理論的正確性。教學(xué)上，偏重于機械設(shè)計理論以及強度計算等內(nèi)容的講授，而對于實踐性很強的結(jié)構(gòu)設(shè)計則一帶而過，不能將知識點及時地在實踐應(yīng)用中強化，即便有實踐，也僅限于課后作業(yè)練習(xí)，結(jié)果造成學(xué)生在隨后的課程設(shè)計中對所學(xué)知識模糊不清，動起手來不知所措。
2 學(xué)用脫節(jié)
機械設(shè)計和課程設(shè)計各自為政、相對獨立，學(xué)生在學(xué)習(xí)機械設(shè)計的時候，感受不到它對課程設(shè)計的作用，這樣，一方面使得學(xué)生對機械設(shè)計課程中某些知識點的理解、記憶產(chǎn)生了斷續(xù);另一方面，學(xué)生看不到它的實際用處，提不起興趣，對與實際設(shè)計相關(guān)的重要知識點理解得不夠透徹，不得不在課程設(shè)計中，花費更多的時間和精力進行復(fù)習(xí)。
3 學(xué)后不會用
通過機械設(shè)計課的學(xué)習(xí)，學(xué)生雖然學(xué)習(xí)了機械零部件的設(shè)計知識，也完成了一定的作業(yè)量，但沒有經(jīng)過設(shè)計實戰(zhàn)的綜合演練，理不清零件與零件的協(xié)調(diào)關(guān)系，感到知識“零零散散”，串不起來。使得課程設(shè)計開始的2～3天里，還不知從何下手。設(shè)計中臨時抱佛腳，問題來不及深入思考，最后囫圇吞棗、倉促結(jié)束。
二 一體化教學(xué)改革的思考
改變機械設(shè)計與其課程設(shè)計分立教學(xué)弊端的有效途徑是貫徹CDIO教學(xué)理念和教學(xué)模式。所謂CDIO，它是“基于項目教育和學(xué)習(xí)”的集中概括和抽象表達，它以工程項目從研發(fā)到運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，使學(xué)生養(yǎng)成現(xiàn)代工程技術(shù)的職業(yè)素養(yǎng)。CDIO工程教學(xué)改革是當(dāng)今國際工程教育改革的最新成果，已經(jīng)在世界上多所學(xué)校進行實施，并取得了很好的效果，為工程界培養(yǎng)了大量符合需求的技術(shù)人員[1]。
用CDIO的觀點來看機械設(shè)計和課程設(shè)計，它們同屬機械裝置設(shè)計這個“工程”，具有“構(gòu)思”“設(shè)計”“實施”“運行”幾個不同階段，通過這個“工程”，完全可以加載機械設(shè)計和課程設(shè)計的全部內(nèi)容。拆掉機械設(shè)計和課程設(shè)計之間的屏障，在CDIO的模式下使其融為一體，形成一體化課程。
對“一體化課程”的學(xué)習(xí)，或“學(xué)”或“做”，也是同一事物的兩個方面，是辯證的統(tǒng)一體。教育家陶行知先生曾有過精辟的論述：“教的法根據(jù)學(xué)的法，學(xué)的法根據(jù)做的法，事怎么做就怎么學(xué)，怎么學(xué)就怎么教”，并明確指出，“教、學(xué)、做是一件事不是三件事。我們要在做上教，在做上學(xué)?！边@種融教育法于生活法中的理念更加突出了以“做”為中心，強調(diào)了“行是知之始”的實踐第一性和“知是行之成”的理實相融教學(xué)目標(biāo)。實際也是“教、學(xué)、做”的一體化，就是整理融合各教學(xué)環(huán)節(jié)。把培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力的理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)作為一個整體考慮。將教學(xué)內(nèi)容科學(xué)地融會在教、學(xué)、做過程中，從做開始，發(fā)現(xiàn)問題，在教與學(xué)中了解問題的答案，再通過教、學(xué)、做，理解其原理，實現(xiàn)知識與能力的相互融合、螺旋遞進，最終達到教學(xué)目標(biāo)[2-3]。
三 一體化教學(xué)的實踐
按照CDIO教學(xué)模式。在“卓越工程師”機制專業(yè)試點班實行一體化教學(xué)改革，主要做法如下。
1 課程教學(xué)和課程設(shè)計一體化
打破傳統(tǒng)界限，將機械設(shè)計和課程設(shè)計按實踐教學(xué)方式進行有機整合，課程總量與以前大體相當(dāng)，但內(nèi)容銜接均與設(shè)計流程相一致。
2 以項目為主線組織教學(xué)
選“輸送帶傳動裝置”設(shè)計作為典型項目。該裝置幾乎涵蓋了機械設(shè)計課程的全部零部件。以此項目為主線組織教學(xué)，在內(nèi)容上，按照項目的需求整合教學(xué)內(nèi)容，確保項目中的主要零部件的設(shè)計都在學(xué)習(xí)的范圍內(nèi)。在時間上，按照項目進展的先后順序來安排教學(xué)進度;項目開始之前，先用少量的時間，介紹機械設(shè)計的基本要求、一般過程和設(shè)計概論，再布置設(shè)計任務(wù)，進入項目的總體設(shè)計階段，“做”就開始了。緊接著總體設(shè)計，講授機械傳動設(shè)計和軸類零部件初步設(shè)計等內(nèi)容，然后開始裝配圖設(shè)計，“做”與“學(xué)”互相穿插、同步進行。在教學(xué)方法上，以應(yīng)用為目標(biāo)，在學(xué)中干，在干中學(xué)，學(xué)用結(jié)合;以自學(xué)為主，問題驅(qū)動，急用先學(xué)，學(xué)了就用。教學(xué)上以指導(dǎo)為主、講授為輔，講授內(nèi)容根據(jù)實際需要，按需來講，少講多做，講則指向明確、畫龍點睛。
3 以任務(wù)為驅(qū)動，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
將全班分成四個設(shè)計團隊，設(shè)計方案分成四類：有帶傳動――直齒圓柱齒輪減速器、鏈傳動――直齒圓柱齒輪減速器、帶傳動――斜齒圓柱齒輪減速器、帶傳動――直齒圓錐齒輪減速器等;每個方案又有不同的參數(shù)，達到一人一題。保證了學(xué)生在設(shè)計中既能實現(xiàn)團隊合作，又能獨立思考。在第一次課上，就下達設(shè)計任務(wù)書，使學(xué)生一開始就明確自己的角色、承擔(dān)的設(shè)計任務(wù);在而后某些章節(jié)的學(xué)習(xí)中，作業(yè)就在各自的任務(wù)中分解，是各自設(shè)計任務(wù)的組成部分;“作業(yè)”完成了，設(shè)計任務(wù)就完成了，課程學(xué)習(xí)也就結(jié)束了。另外，還安排了答辯環(huán)節(jié)，要求每個學(xué)生走上講臺，闡述自己的設(shè)計思路和設(shè)計成果，這也無形中增加了學(xué)生任務(wù)。使學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中，時時感到任務(wù)在肩，壓力在心，“不用揚鞭自奮蹄”，增強了學(xué)習(xí)的主動性和責(zé)任感。
四 一體化教學(xué)的效果
機械設(shè)計一體化課程經(jīng)過教學(xué)實踐，取得了積極的效果，在以下幾個主要方面有了大的改進。
1 變被動為主動，學(xué)習(xí)興趣提高
機械設(shè)計課程知識零散、內(nèi)容枯燥，令教師和學(xué)生都比較頭痛，但在本次教學(xué)中，學(xué)與用的關(guān)系一開始就得到顯現(xiàn)，學(xué)生帶著任務(wù)，自加壓學(xué)習(xí)，無需督促。課堂中所做的和說的主題都是和學(xué)習(xí)相關(guān)，自始至終都在一種緊張而有秩序的氣氛中進行。以往開小差、小動作、打瞌睡等種種不良現(xiàn)象一掃而光。
2 師生互動加強，學(xué)習(xí)效果明顯
一體化教學(xué)模式，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，學(xué)生在學(xué)與做的過程中，越深入，發(fā)現(xiàn)的問題就越多，有了問題，促使學(xué)生主動向老師請教。指導(dǎo)教師的注意力和側(cè)重點也從課堂講授放在平時指導(dǎo)上，與學(xué)生交流的機會多了，在現(xiàn)場因材施教，有針對性的指導(dǎo)，更激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)更加深入。
3 做的時間充裕，設(shè)計的質(zhì)量提高
一方面，教學(xué)內(nèi)容經(jīng)過優(yōu)化整合，知識的冗余度減少，也就等于擠出了一定的學(xué)習(xí)時間;另一方面，學(xué)生從接受設(shè)計任務(wù)到經(jīng)過答辯任務(wù)結(jié)束，總時間不變，但做的時間拉長，甚至還延伸到課外，學(xué)生有足夠的時間和精力來處理設(shè)計中的問題。設(shè)計的準(zhǔn)確度、圖面質(zhì)量都得到提高，表達能力也明顯改進。
總之，作為我校首批卓越工程師試點班，課程群改革方興未艾，機械設(shè)計一體化課程只是該專業(yè)眾多一體化課程之一，目前的做法只是初步嘗試，還存在不少問題。但盡管如此，這些嘗試可作為本試點專業(yè)的其它一體化課程的先例，也可為其它專業(yè)其它課程改革提供參考。
參考文獻
[1]江帆， 王一軍，蕭仲敏，等.基于知識點優(yōu)化的CDIO教學(xué)改革實踐[J]. 教學(xué)研究， 2013，36（1）：81-84.
【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計；CDIO；課程設(shè)計
引言
機械設(shè)計課程是高等工科院校機械類專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，對學(xué)生實踐創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，具有十分重要的地位。近年來，很多學(xué)校都對機械設(shè)計課程進行了的教學(xué)改革與研究，本文結(jié)合了CDIO工程教育對機械設(shè)計課程教學(xué)進行了改革研究嘗試，讓學(xué)生以主動的、 實踐的、 課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)課程，取得了一定的教學(xué)效果。
CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國研究獲得Knut and Alice Wallenberg基金會近2000萬美元巨額資助，經(jīng)過四年的探索研究，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念；CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體 ，進行工程教育實踐。
一、理論教學(xué)與課程設(shè)計相互融合同步進行的教學(xué)模式
傳統(tǒng)的機械教學(xué)方式通常是課堂理論教學(xué)輔之一些實驗，然后進行課程設(shè)計綜合訓(xùn)練，如圖1所示，這是一種串聯(lián)式的教學(xué)方式，這種方式是把機械系統(tǒng)設(shè)計所需要的知識抽象分割開，經(jīng)過整理按照機械設(shè)計總論，聯(lián)接零件，傳動零件，軸系零件依次學(xué)習(xí)機械設(shè)計的理論基礎(chǔ)，課程學(xué)習(xí)完之后進行課程設(shè)計，按照這種方式組織教學(xué)，學(xué)生只是在機械的、被動接受知識，既不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也不利于培養(yǎng)學(xué)生對理論知識的靈活應(yīng)用，更不符合設(shè)計規(guī)律，而如圖2所示的并行式的教學(xué)方式是按照機械設(shè)計的實際設(shè)計過程如方案設(shè)計、動力設(shè)計，傳動系統(tǒng)設(shè)計、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計，聯(lián)接設(shè)計同時同步進行課程設(shè)計，再學(xué)習(xí)設(shè)計內(nèi)容之初引導(dǎo)學(xué)生帶著設(shè)計問題，邊學(xué)邊實踐，讓學(xué)生帶著目的任務(wù)進行學(xué)習(xí)，這樣可充分調(diào)動學(xué)生的積極性，主動學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過程中科學(xué)地培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計意識及系統(tǒng)思考問題的能力，也有利于學(xué)生對基礎(chǔ)理論的理解和掌握。
二、多案例豐富教學(xué)內(nèi)容
目前在機械設(shè)計的理論教學(xué)中，依然著重于抽象的理論知識講解，雖然增加了很多實際實例，但是大都限于舉例說明如何將工程實際問題歸結(jié)為設(shè)計命題是目前學(xué)生解決實際問題時普遍感到的一個難點，如果用新穎生動的真實事例融入到教學(xué)之中――由案例組成教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建教學(xué)體系，把真實的典型問題、設(shè)計要求展現(xiàn)在學(xué)生面前，讓他們在真實的設(shè)計條建中，設(shè)身處地地去思考、去分析、去討論，這樣，在教學(xué)過程中，學(xué)生不是被動的、消極的接受者，而是主動的、積極的知識探究者，這樣會充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力及分析、解決實際問題的能力將極有益處。
三、結(jié)束語
將CDIO理念引入機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)，構(gòu)建多層次的教學(xué)體系，使理論教學(xué)與項目訓(xùn)練相互融合，讓學(xué)生始終帶著問題邊學(xué)習(xí)邊實踐，以突破學(xué)生在實際問題轉(zhuǎn)化為工程問題時的難點，這不僅激發(fā)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的熱情，也有利于學(xué)生設(shè)計和實踐能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力。
參考文獻：
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[2]鄭金文，楊強.融合研究性學(xué)習(xí)與CDIO的機械設(shè)計實踐教學(xué)[J].中國機械，2013.
1．專業(yè)認(rèn)知學(xué)習(xí)階段
在第一學(xué)年第一學(xué)期開設(shè)的“機械專業(yè)導(dǎo)論”為所有機械專業(yè)本科生的必修課(32學(xué)時)。該課程保證有8學(xué)時的關(guān)于紡織機械的授課內(nèi)容，重點介紹紡織機械行業(yè)的情況、紡織機械的分類、紡織機械的主要設(shè)備，使學(xué)生對紡織機械有初步的感性認(rèn)識。
2．專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)階段
紡織機械門類繁多、性能各異，有紡紗機械、織造機械、化纖機械、針織機械、非織造機械、染整機械、服裝機械、紡織器材與儀器8大類，分別對應(yīng)8個紡織機械子行業(yè)，僅紡織機械的主流機型就超過200種。這些門類繁多的紡織機械幾乎涵蓋了所有的機械結(jié)構(gòu)、光機電控制系統(tǒng)及工程材料。因此，在通用機械類課程教學(xué)中，以紡織機械為載體，將紡織機械的案例融入到如“機械原理”“機械設(shè)計”“機械工程材料”“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”“微機原理及應(yīng)用”“測試技術(shù)”“液壓氣動技術(shù)”等相關(guān)課程中，盡可能以紡織機械為案例進行授課。
3．專業(yè)課學(xué)習(xí)階段
對于實行學(xué)分制的高校來說，學(xué)生有一定的選課自由，但由于專業(yè)課的學(xué)時有限，因此，紡織機械類選修課不宜開設(shè)太多，以免因選課人數(shù)太少而導(dǎo)致課程設(shè)置流產(chǎn)。我校(東華大學(xué))機械工程學(xué)院機械工程及自動化專業(yè)設(shè)有4個專業(yè)方向:機械設(shè)計及理論、機械制造及其自動化、機械電子工程、幕墻工程與機械。在機械設(shè)計及理論專業(yè)方向開設(shè)3門紡織機械類課程:(1)“紡織機械概論”，64學(xué)時，基于大紡織范疇，涉及紡紗機械、織造機械、針織機械、化纖機械、染整機械、非織造機械等內(nèi)容，使學(xué)生了解紡織機械的工作原理、基本構(gòu)成。(2)“紡織機械設(shè)計(1)”，48學(xué)時，使學(xué)生掌握紡紗機械、織造機械、針織機械的共性關(guān)鍵機構(gòu)及系統(tǒng)的設(shè)計原理和方法。(3)“紡織機械設(shè)計(2)”，48學(xué)時，使學(xué)生掌握化纖機械、染整機械、非織造機械的共性關(guān)鍵機構(gòu)及系統(tǒng)的設(shè)計原理和方法。機械設(shè)計及理論專業(yè)方向的選修課設(shè)置如表1所示。要求學(xué)生至少選修12學(xué)分。選課組合方案如下:(1)偏“通用機械”的選課方案:紡織機械概論、現(xiàn)代設(shè)計方法、機械優(yōu)化設(shè)計、機械動力學(xué)基礎(chǔ)、機械噪聲控制。(2)偏“紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現(xiàn)代設(shè)計方法、紡織機械設(shè)計(1)、紡織機械設(shè)計(2)。(3)“通用機械+經(jīng)典紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現(xiàn)代設(shè)計方法、紡織機械設(shè)計(1)、機械優(yōu)化設(shè)計、機械動力學(xué)基礎(chǔ)(或機械噪聲控制)。(4)“通用機械+新型紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現(xiàn)代設(shè)計方法、紡織機械設(shè)計(2)、機械優(yōu)化設(shè)計、機械動力學(xué)基礎(chǔ)(或機械噪聲控制)。
4．實踐教學(xué)
在機械類實驗教學(xué)、工程實踐教學(xué)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計中，以紡織機械為載體，設(shè)計相關(guān)題目或課題;在專業(yè)實習(xí)(實驗)階段，確保有4個學(xué)時的參觀實習(xí)，要求撰寫參觀實習(xí)報告。
二、編寫適應(yīng)新形勢的紡織機械類教材
(1)首次出版“十二五”省部級規(guī)劃教材《紡織機械概論》(陳革、楊建成主編，中國紡織出版社，2011年5月出版)。該教材基于“大紡織”的概念，介紹紡織機械的分類，分析紡紗機械、織造機械、針織機械、化纖機械、染整機械、非織造機械的基本工藝原理、核心技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備、產(chǎn)品分類等;還簡要介紹了國內(nèi)外紡織機械制造業(yè)的現(xiàn)狀、光機電一體化技術(shù)在各類紡織機械上的應(yīng)用情況及現(xiàn)代紡織機械設(shè)計的發(fā)展趨勢。
(2)出版“十二五”省部級規(guī)劃教材《織造機械》(陳革主編，中國紡織出版社)，獲2011年中國紡織服裝教育學(xué)會優(yōu)秀教材獎、2012年中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科技進步二等獎。
(3)出版“十二五”省部級規(guī)劃教材《紡紗機械》(毛立民、裴澤光主編，中國紡織出版社)。教材介紹了紡紗機械的分類、機構(gòu)組成、工藝過程和工作原理，以及近年來紡紗機械的新裝備和新技術(shù)，特別是機電一體化技術(shù)在紡紗機械上的應(yīng)用。
(4)正在編寫“十二五”部委級規(guī)劃教材《機械專業(yè)導(dǎo)論》。該書為面向紡織特色高校機械工程及自動化專業(yè)的概論性教材，其中包含紡織機械概論的相關(guān)內(nèi)容。主要內(nèi)容有:機械工程概述、機械工程中的力學(xué)、機械設(shè)計、機械制造基礎(chǔ)、機電一體化技術(shù)、新材料及其工程應(yīng)用、紡織機械導(dǎo)論。
(5)正在編寫“十二五”部委級規(guī)劃教材《紡織機械設(shè)計》。教材從各類紡織機械中提煉出關(guān)鍵共性機構(gòu)(裝置或系統(tǒng))，強調(diào)對機構(gòu)(裝置或系統(tǒng))的綜合設(shè)計。主要內(nèi)容有:梳理機構(gòu)的設(shè)計、牽伸機構(gòu)的設(shè)計、卷繞機構(gòu)的設(shè)計、往復(fù)運動機構(gòu)的設(shè)計、同步傳動機構(gòu)的設(shè)計、烘干裝置的設(shè)計、紡絲成型裝置的設(shè)計、自調(diào)勻整系統(tǒng)的設(shè)計、針織成圈機構(gòu)的設(shè)計、立體織物編織機構(gòu)的設(shè)計。
三、編寫《機械類課程的紡織機械案例集》
《機械類課程的紡織機械案例集》擬收集各類紡織機械的典型機構(gòu)(裝置或系統(tǒng))案例，可用于“機械原理”“機械設(shè)計”“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”“液壓與氣動技術(shù)”“測試技術(shù)”“機電控制系統(tǒng)”“機械工程材料”等機械類課程的教材編寫、課件制作、授課舉例等，從而將紡織機械的案例融入到相關(guān)課程中。表2為機械類課程的知識點與紡織機械典型機構(gòu)(裝置或系統(tǒng))的對照表。
四、編寫《紡織機械課程設(shè)計(畢業(yè)設(shè)計)選題集》
從以往的畢業(yè)設(shè)計或課程設(shè)計題目中，精選出包括各類紡織機械典型機構(gòu)、典型系統(tǒng)的題目，在此基礎(chǔ)上修改、擴展，設(shè)計新的課程設(shè)計或畢業(yè)設(shè)計題目;從所承擔(dān)的紡織機械類科研項目中，提煉出一些典型機構(gòu)或共性技術(shù)，設(shè)計出適合本科生畢業(yè)設(shè)計或課程設(shè)計的選題，同時編寫《紡織機械課程設(shè)計(畢業(yè)設(shè)計)選題集》。
五、結(jié)語
針對機械設(shè)計課程群教學(xué)中原各門課程自成體系、不能有機聯(lián)系和綜合應(yīng)用的弊端，結(jié)合本科生的實踐教學(xué)、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練以及各種學(xué)科競賽活動，將機械設(shè)計的相關(guān)課程作為一個課程群實施整體性建設(shè)，按照其在培養(yǎng)學(xué)生知識能力結(jié)構(gòu)中的任務(wù)和作用，加強教學(xué)內(nèi)容的有機聯(lián)系，構(gòu)建連貫而完善的新型課程體系。在機械設(shè)計課程群的教學(xué)內(nèi)容上，要涵蓋“系統(tǒng)的設(shè)計思維、創(chuàng)新的設(shè)計理念、現(xiàn)代的設(shè)計方法、具體的設(shè)計實踐”這幾方面的教學(xué)訓(xùn)練。在課程群設(shè)置上，選擇了機械原理、機械原理課程設(shè)計、機械設(shè)計、機械設(shè)計課程設(shè)計、互換性與工程測量、創(chuàng)新設(shè)計與制作等6門課程。通過對機械原理、機械設(shè)計、互換性與工程測量這幾門主修課程的內(nèi)容和體系進行整合重組，并融入AutoCAD、Pro/E、Ansys等相關(guān)熱門應(yīng)用軟件知識，使學(xué)生在學(xué)習(xí)進程中，既有理論知識的學(xué)習(xí)，又有實際的操作訓(xùn)練。以課程設(shè)計、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練和機械創(chuàng)新大賽等各種學(xué)科競賽活動為契機，強化實踐教學(xué)，全面提升機械設(shè)計課程群的實踐教學(xué)效果，增加學(xué)生的創(chuàng)新能力。
二、以學(xué)科競賽為主線的教學(xué)流程規(guī)劃
在機械設(shè)計課程群的建設(shè)中，除將課程群內(nèi)的6門課程進行內(nèi)容整合和重組外，同時針對新形勢下的人才培養(yǎng)目標(biāo)，將學(xué)科競賽的主線貫穿課程群教學(xué)的全過程。機械設(shè)計課程群以學(xué)科競賽的創(chuàng)新設(shè)計項目作為教學(xué)的載體，按項目實施的需要合理安排教學(xué)內(nèi)容。在課程教學(xué)的初期向?qū)W生布置設(shè)計題目（結(jié)合老師的科研課題的設(shè)計選題或按教學(xué)內(nèi)容選定的常規(guī)選題），或?qū)W生結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練和機械創(chuàng)新大賽自主提出設(shè)計意向，在課程的教學(xué)過程中有意識地結(jié)合設(shè)計題目進行授課、實驗和布置課外作業(yè)，隨著機械原理課程的結(jié)束，學(xué)生完成產(chǎn)品的原理設(shè)計；隨著機械設(shè)計和互換性與工程測量等課程的結(jié)束，學(xué)生完成機械產(chǎn)品的初步設(shè)計。當(dāng)課程群的教學(xué)任務(wù)完成后，結(jié)合各類學(xué)科競賽，指導(dǎo)老師聯(lián)合指導(dǎo)學(xué)生在初步設(shè)計的基礎(chǔ)上，采用計算機輔助設(shè)計方法對產(chǎn)品進行力學(xué)性能分析和運動仿真，根據(jù)分析結(jié)果修改設(shè)計，繪出工程圖。在通過設(shè)計評價后進行產(chǎn)品的制作，完成產(chǎn)品樣機的制作。
三、教學(xué)模式的改革
在課程群的教學(xué)模式改革中，以學(xué)生為主體，通過學(xué)科競賽和新穎的課程設(shè)計引導(dǎo)學(xué)生從被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，即通過具體的事件引導(dǎo)學(xué)生加強知識和能力的培養(yǎng)，強調(diào)課堂教學(xué)與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。如在每屆機械創(chuàng)新大賽前讓學(xué)生圍繞大賽主題自主提出項目申請，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和積極性，真正做到百花齊放。在此基礎(chǔ)上進行項目的第一輪篩選。對第一輪入選的項目進行可行性論證，引導(dǎo)學(xué)生自己提出問題、分析問題并提出解決問題的方法。然后進行第二輪篩選，篩選通過的項目才能進入學(xué)校的申報。在課程群教學(xué)模式上結(jié)合課程設(shè)計和學(xué)科競賽進行了系列改革嘗試，包括教學(xué)組織形式的創(chuàng)新，即教學(xué)過程相互銜接，設(shè)計過程聯(lián)合指導(dǎo)，設(shè)計成果統(tǒng)一評定。在課堂教學(xué)中，根據(jù)機械設(shè)計課程群的特點，立足工程的觀念組織課堂教學(xué)內(nèi)容。受課時限制，不可能將機械設(shè)計中的所有內(nèi)容都在課堂中講解，而是結(jié)合課程設(shè)計和學(xué)科競賽進行學(xué)習(xí)，如機械設(shè)計中的機械創(chuàng)新及系統(tǒng)設(shè)計部分則根據(jù)具體的選題，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下進行具體機構(gòu)的系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計，由此加強對機械系統(tǒng)的認(rèn)識。在機械設(shè)計課程群的實驗設(shè)置中，優(yōu)化了原有的實驗項目，創(chuàng)建了機械傳動綜合實驗，學(xué)生可以根據(jù)所學(xué)的機構(gòu)，自主進行實驗設(shè)計，搭建各種各樣的機構(gòu)，完成相應(yīng)的設(shè)計功能，并撰寫實驗報告，以加強學(xué)生創(chuàng)新實驗的能力，增強動手能力。同時結(jié)合各類學(xué)科競賽等科技創(chuàng)新活動激發(fā)學(xué)生參加創(chuàng)新實踐的積極性。機械原理課程設(shè)計主要是鍛煉學(xué)生運用所學(xué)知識進行綜合設(shè)計的能力，在課程設(shè)計中不再是一個班的學(xué)生做某種機構(gòu)的設(shè)計、繪圖，而是精選出多種實際機構(gòu)，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣完成某個機構(gòu)的原理設(shè)計。機械設(shè)計課程設(shè)計主要鍛煉學(xué)生運用所學(xué)的機械原理、機械設(shè)計、互換性與工程測量等知識進行綜合設(shè)計的能力，主要經(jīng)歷方案選擇、傳動能力計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計等過程。在課程設(shè)計過程中老師通過講課、答疑等多種方式進行指導(dǎo)，設(shè)計完成后通過答辯讓學(xué)生清楚地了解自己的設(shè)計是否合理、還存在哪些問題，以避免在以后的設(shè)計過程中出現(xiàn)類似的錯誤。
四、課程群考核模式的改革及協(xié)同創(chuàng)新體系的構(gòu)建
機械設(shè)計課程群的課程考核以試卷、設(shè)計報告、成果答辯相結(jié)合的形式開展。學(xué)生成績考評特別注重在各類學(xué)科競賽中的創(chuàng)新價值，提高創(chuàng)新性在考評成績中的比例，以及獲獎學(xué)生在保研中的比例，大大提高了學(xué)生的自主創(chuàng)新意識及設(shè)計興趣。在綜合分析高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身專業(yè)特色和機械設(shè)計課程群的建設(shè)，機電工程學(xué)院于2011年成立大學(xué)生創(chuàng)新基地，并派有多年教學(xué)管理經(jīng)驗的管理人員負(fù)責(zé)基地管理，該基地在組織學(xué)生參與創(chuàng)新活動上做了很多努力，形成了一整套完善的創(chuàng)新活動管理模式。
（1）構(gòu)建學(xué)科競賽的整合機制。機電工程學(xué)院歷來高度重視對學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)，積極引導(dǎo)和支持學(xué)生大膽創(chuàng)新，重視和鼓勵學(xué)生參加各類學(xué)科競賽。在學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和老師的大力支持下，在2011年專門籌措資金、配備場地與師資、添置設(shè)備儀器，成立了大學(xué)生機械創(chuàng)新基地，負(fù)責(zé)學(xué)院學(xué)生創(chuàng)新活動的指導(dǎo)和課外科技創(chuàng)新比賽的籌備、申報及指導(dǎo)工作，培養(yǎng)與引導(dǎo)大學(xué)生自主進行方案設(shè)計、原型樣機選材、組裝與實驗室調(diào)試驗證。
（2）學(xué)生團隊的組織形式。創(chuàng)新基地成立了4支大學(xué)生創(chuàng)新團隊，專注于創(chuàng)新訓(xùn)練和創(chuàng)新競賽，有各自完善的團隊管理機制，是創(chuàng)新項目的載體，也是人才培養(yǎng)的主要組織形式。學(xué)生開展招聘會，自主選拔優(yōu)秀人才，以高年級帶低年級的方式進行項目的申報及實施，以便在各類學(xué)科競賽中充分發(fā)揮集體優(yōu)勢。同時團隊采用考核制和淘汰制，定期引進新鮮血液，以保證團隊的生命力和成員的積極性。團隊“以老帶新”的培養(yǎng)模式避免了創(chuàng)新人才的脫節(jié)。
（3）教師團隊的構(gòu)建。創(chuàng)新基地根據(jù)教師的研究方向，采取自愿的原則建立了一支強大的指導(dǎo)教師團隊。教師的悉心指導(dǎo)是團隊和項目順利發(fā)展的強大推動力。部分教師將科研項目引入大學(xué)生的培養(yǎng)過程，這種方式激發(fā)了大學(xué)生對科研與創(chuàng)新的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。
（4）創(chuàng)新基地的管理不斷完善。創(chuàng)新基地從活動場地管理、物品借還管理、經(jīng)費管理、項目實施管理、基地成員管理及合同管理6個方面確立了完善的管理制度，為基地的運營提供了良好的基礎(chǔ)條件。創(chuàng)新基地的管理執(zhí)行者由基地志愿者完成，志愿者分為宣傳組、事務(wù)組和技術(shù)組。技術(shù)組負(fù)責(zé)自主創(chuàng)新等項目的初審，事務(wù)組負(fù)責(zé)日常事務(wù)的處理、活動的組織和人事的協(xié)調(diào)，宣傳組負(fù)責(zé)創(chuàng)新團隊、創(chuàng)新成果和創(chuàng)新基地的宣傳以及基地網(wǎng)站的管理。3個組的良好分工是創(chuàng)新基地良好運行的有力支撐。
（5）創(chuàng)新實踐訓(xùn)練。針對不同學(xué)生，基地相應(yīng)地開展不同的創(chuàng)新活動。對于普通學(xué)生，主要開展優(yōu)秀學(xué)子交流會、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力培訓(xùn)會、團隊招聘會、創(chuàng)新成果展示等活動；對于團隊成員或賽事經(jīng)選拔后的成員，基地會組織開展專業(yè)技能培訓(xùn)會、模擬答辯、優(yōu)秀研究生交流會等，并組織參與校企合作的創(chuàng)新大賽。全方位的創(chuàng)新活動能夠有效、循序漸進地培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。（6）創(chuàng)新訓(xùn)練成果。自2011年成立以來，機電創(chuàng)新基地經(jīng)過3年多的探索引起了廣泛的關(guān)注，并取得了驕人的成績：3年來基地收集學(xué)生自主創(chuàng)新項目申報200余項，全國大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目100余項，覆蓋人數(shù)近1100人次，約占本院45%的本科學(xué)生；2011—2013年自主創(chuàng)新和國家創(chuàng)新訓(xùn)練計劃總立項資金達100萬元；2013—2014年自主創(chuàng)新團隊項目和個人項目立項14項，班級項目立項4項，總覆蓋人數(shù)達238人次。
五、結(jié)論
