程師培養(yǎng)計劃的_機械設(shè)計_課程設(shè)計改革

1、107課程教材改革總第272期DOI編碼：10.3969j.issn.10070079.2013.13.054一、針對“卓越工程師計劃”提出人才培養(yǎng)的方向卓越工程師教育培養(yǎng)計劃（以下簡稱卓越計劃）是為貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（20102020年）》而組織實施的一個重大高等教育項目計劃。卓越計劃更加突出了大學(xué)為社會培養(yǎng)應(yīng)用型人才的職能，對于全方位推動高等教育改革，以及更加合理地優(yōu)化高校大學(xué)生的培養(yǎng)結(jié)構(gòu)及人才培養(yǎng)質(zhì)量，具有

2、十分重要的引導(dǎo)作用。因此高等院校在人才培養(yǎng)上注重基礎(chǔ)理論的同時更要加強學(xué)生的專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生分析、表述和解決工程問題能力，向培養(yǎng)出具有較強的自學(xué)能力、創(chuàng)新意識、實踐能力、組織協(xié)調(diào)能力的高級專業(yè)人才的方向發(fā)展。[1]在中國從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，機械類卓越工程師的培養(yǎng)無疑可為這一轉(zhuǎn)型提供人才基礎(chǔ)及人才隊伍保障，工科院校創(chuàng)建以培養(yǎng)機械類卓越工程師為導(dǎo)向的教育模式，更加強化了學(xué)生的服務(wù)企業(yè)的工程意識及工程素質(zhì)。高等院校作為工程教

3、育的高地，大力發(fā)展教學(xué)模式和方法改革是創(chuàng)新工程人才培養(yǎng)、主動服務(wù)國家戰(zhàn)略和行業(yè)發(fā)展的根本需求。在本科階段的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，課程設(shè)計作為課堂教學(xué)內(nèi)容的拓展應(yīng)用，最能體現(xiàn)出學(xué)生的實踐動手能力，也是“卓越計劃”中培養(yǎng)學(xué)生工程技術(shù)素質(zhì)的重要一環(huán)。二、機械設(shè)計課程設(shè)計教學(xué)中存在的問題“機械設(shè)計”這門課程對學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)機械技術(shù)和機械類專業(yè)課程起著承上啟下的重要作用，具有較強的理論性和實用性，課程知識繁雜，理論抽象復(fù)雜。傳統(tǒng)的教學(xué)模式往往是言者諄諄、

4、聽者藐藐，即便經(jīng)過實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，所培養(yǎng)的學(xué)生也只能是工程師的“毛坯”，而非掌握最新工程知識技術(shù)、勇于創(chuàng)新、適應(yīng)現(xiàn)代工程環(huán)境的卓越工程師。因此，實行機械專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)改革和探索是推動卓越計劃實施的有力驅(qū)動。機械設(shè)計這門課程有兩個極其重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，一個是理論教學(xué)，另一個就是課程設(shè)計。在經(jīng)過理論教學(xué)后所進(jìn)行的課程設(shè)計是一個極其重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是一次較全面的設(shè)計能力訓(xùn)練，既有很強的理論性，又有較強的實踐性。[2]對于沒有實踐經(jīng)驗、

5、前期力學(xué)基礎(chǔ)知識薄弱的學(xué)生來說，極易感覺學(xué)習(xí)內(nèi)容枯燥乏味且不易理解，學(xué)習(xí)理論課之后再更行課程設(shè)計往往效果不佳。目前大部分工科院校對機械設(shè)計課程設(shè)計的選題通常是進(jìn)行各類減速器的設(shè)計。如何完成課程設(shè)計的全部訓(xùn)練目標(biāo)，使學(xué)生利用已經(jīng)學(xué)到的理論和生產(chǎn)實踐知識，分析和解決機械設(shè)計問題，已經(jīng)成為創(chuàng)新機械設(shè)計課程設(shè)計要解決的首要問題。總的來看，機械設(shè)計課程設(shè)計存在如下幾個問題。1.設(shè)計題目單一，缺少對學(xué)生創(chuàng)新性、綜合能力的培養(yǎng)選題通常是進(jìn)行各類減速器

6、的設(shè)計。一方面有的學(xué)生書中課后習(xí)題可以完成得非常正確，但遇到課程設(shè)計中的問題或者略為接近工程一點的問題就束手無策；另一方面從學(xué)生設(shè)計過程及結(jié)果來看，有的學(xué)生直接從網(wǎng)上下載減速器的圖紙，或者經(jīng)過幾屆學(xué)生的設(shè)計，低年級的學(xué)生也可以從高年級的同學(xué)獲得設(shè)計圖紙，因此設(shè)計方案與結(jié)果雷同度高，學(xué)生基本設(shè)計能力無法得到提高，很難培養(yǎng)出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ淘O(shè)計態(tài)度。[3]2.課程設(shè)計與工程實踐脫離嚴(yán)重由于高等教育的普及，各高校都在教學(xué)師資、教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施等方面投入

7、大量的人力物力，課堂教學(xué)是教育最直接的體現(xiàn)，各高校在理論教學(xué)方面都盡力做到配置合理，但學(xué)生的課外教學(xué)活動卻難以保證。課程設(shè)計作為實踐教學(xué)的一個必需環(huán)節(jié)，多數(shù)院校均以減速器為設(shè)計實例，但由于缺乏直觀、典型和系統(tǒng)的實際應(yīng)用案例剖析和拓展，很多學(xué)生對減速器整體結(jié)構(gòu)和各零部件的功用及特點了解不足，設(shè)計流于形式，且設(shè)計過程監(jiān)管不足，設(shè)計質(zhì)量難以保證。學(xué)生在學(xué)習(xí)機械設(shè)計設(shè)計理論課過程中，沒有接觸到工程實踐現(xiàn)場，對于工程設(shè)計原理只能從習(xí)題中去體會，出

8、現(xiàn)學(xué)了就忘的現(xiàn)象，學(xué)習(xí)間隔時間長，前后知識孤立，致使在課程設(shè)計中沒有總體框架的認(rèn)識，無法活學(xué)活用進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。由于應(yīng)用場合和知識聯(lián)系不緊密，致使學(xué)生在學(xué)習(xí)基于卓越工程師培養(yǎng)計劃的“機械設(shè)計”課程設(shè)計改革吳雪峰薛銅龍摘要：“機械設(shè)計”課程設(shè)計是機械設(shè)計課程學(xué)習(xí)的一個重要環(huán)節(jié)。結(jié)合“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的基本要求，針對“機械設(shè)計”課程設(shè)計中存在的問題，提出了課程設(shè)計改革的思路，確立了以培養(yǎng)工程師為目標(biāo)的課程設(shè)計改革思想，對于提升學(xué)生的工程實

9、踐認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和工程實踐能力有一定的意義。關(guān)鍵詞：卓越工程師；機械設(shè)計；課程設(shè)計改革作者簡介：吳雪峰（1980），男，吉林省吉林市人，河南理工大學(xué)機械與動力工程學(xué)院，講師；薛銅龍（1965），男，河南焦作人，河南理工大學(xué)機械與動力工程學(xué)院，副教授。（河南焦作454000）基金項目：本文系河南省教育教改項目“卓越計劃培養(yǎng)模式下機械類專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)的改革”（項目編號：2012SJGLX127）的研究成果。中圖分類號：G642.0

10、文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：10070079（2013）130107021082013年第13期中感到規(guī)律很難掌握，無法想象完整的情景，無法準(zhǔn)確地弄清過程，造成了理論與實踐的明顯脫節(jié)。3.缺少對學(xué)生創(chuàng)新能力與團(tuán)隊合作能力等方面的培養(yǎng)在課程設(shè)計期間，學(xué)生的主要任務(wù)是進(jìn)行各類零件的計算校核，以及繪制減速器的裝配圖及零件圖。雖然有時幾個學(xué)生做一個題目，但通常是一個學(xué)生要進(jìn)行整個過程的設(shè)計計算，工作量大，無法體現(xiàn)出團(tuán)隊合作能力。在整個機械設(shè)計課程設(shè)

11、計過程中，指導(dǎo)教師布置任務(wù)后，學(xué)生按照統(tǒng)一模式悶頭做，進(jìn)行齒輪、軸的設(shè)計計算，箱體的計算，最后提交設(shè)計圖紙與設(shè)計任務(wù)書。這種模式不能調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，不利于學(xué)生主動思考問題，更不利于鍛煉學(xué)生對實際問題的分析能力，與卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)相悖。三、機械設(shè)計課程課程設(shè)計改革措施“卓越計劃”以提升高等學(xué)校學(xué)科研究水平、提高科技創(chuàng)新能力和培養(yǎng)應(yīng)用型人才為重點，努力打造一支適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的實用性工程技術(shù)人才。針對目前機械設(shè)計課程設(shè)計中存在的問

12、題，按照“卓越計劃”的培養(yǎng)目標(biāo)，提出以下幾點改革措施。1.改革選題課程設(shè)計體現(xiàn)以人為本、以學(xué)生為主的理念，改革原來由指導(dǎo)教師統(tǒng)一布置設(shè)計課題的做法。在確定設(shè)計課題時，教師僅講明教學(xué)基本要求，而由學(xué)生個人或組成小組結(jié)合學(xué)習(xí)生活中所遇到的問題，或是從工程實際中廣泛搜集合適的課題，自主擬定設(shè)計課題，指導(dǎo)教師僅在課題的可行性方面予以把關(guān)。比如選擇外墻清潔車、自動壓面機等題目，不僅擴(kuò)大了題目的數(shù)量和類型，如表1，而且學(xué)生覺得既有趣又不陌生，從而提

13、高學(xué)習(xí)的興趣，也給學(xué)生以充分的想象和發(fā)揮的空間，使他們學(xué)會獨立思考、積極創(chuàng)新。表1機械綜合課程設(shè)計題目編號設(shè)計題目1電動磨刀機2自動拖把清洗機3多功能手杖4人工甩干機5自動制釘機6一次性手套加工機7面點切片機8一次性塑料杯加工機9剝豆機10自動打印機2.開發(fā)綜合課程設(shè)計將企業(yè)工程師進(jìn)行項目進(jìn)展及規(guī)劃的方法適當(dāng)引入到課程設(shè)計，將機械設(shè)計課程設(shè)計內(nèi)容根據(jù)其特點形成幾個項目模塊，例如：總體方案設(shè)計模塊、結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊、運動分析與仿真模塊等，每個

14、項目模塊除涵蓋機械設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容之外，還涉及到了學(xué)生已經(jīng)學(xué)過的機械原理的部分教學(xué)內(nèi)容。雖然學(xué)生的設(shè)計工作量有所增加，但通過將前期學(xué)生進(jìn)行的機械原理課程設(shè)計與機械設(shè)計課程設(shè)計聯(lián)系起來，可實現(xiàn)有效的銜接，而對于不同模塊的任務(wù)分配也加強了學(xué)生的合作能力。通過開發(fā)出綜合機械原理與機械設(shè)計兩門課程的設(shè)計題目，不僅使學(xué)生扎實掌握機械設(shè)計的基本理論，而且使學(xué)生體會到機械類基礎(chǔ)課程內(nèi)容的整體性。3.引入計算機輔助軟件進(jìn)行設(shè)計在機械設(shè)計課程設(shè)計中，作為減

15、速器這樣的題目通常是要求學(xué)生完成減速器裝配圖以及零件圖的繪制。并不是按照生成三維結(jié)構(gòu)模型再進(jìn)行圖紙繪制的順序來完成設(shè)計工作，這與企業(yè)的機械設(shè)計工程師設(shè)計過程并不一致。為了培養(yǎng)學(xué)生初步具有一定的工程素養(yǎng)及認(rèn)識，可安排學(xué)生先做模型再出圖紙。由于學(xué)生在大一學(xué)習(xí)機械制圖時已經(jīng)接觸到三維繪制軟件，這種設(shè)計模式也鞏固和加強了學(xué)生的繪圖能力，充分發(fā)揮出學(xué)生潛在的學(xué)習(xí)動力，使課程設(shè)計真正成為培養(yǎng)學(xué)生工程能力的重要環(huán)節(jié)。4.課程設(shè)計與實習(xí)活動聯(lián)系理論教師

16、命題是目前課程設(shè)計采用的方式，而題目經(jīng)常是虛擬，學(xué)生在設(shè)計時很難體會到參與工程項目的感覺。[4]例如在布置減速器設(shè)計任務(wù)時，可以將課堂設(shè)置在學(xué)校的工程訓(xùn)練中心或?qū)嶒炇?，采用現(xiàn)場教學(xué)方法，通過讓學(xué)生親自動手裝拆不同形式的減速器箱體實物，直觀地觀察減速器箱體的結(jié)構(gòu)特點，對減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以起到事半功倍的作用。為了提高學(xué)生的設(shè)計積極性，還可以將實踐環(huán)節(jié)中生產(chǎn)實習(xí)、認(rèn)知實習(xí)與課程設(shè)計連接起來，在各類實習(xí)當(dāng)中，學(xué)生主要以參觀為主，在實習(xí)結(jié)束后提

17、交實習(xí)報告便完成了實習(xí)過程。如果能夠邀請企業(yè)的工程技術(shù)人員引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場的問題或者根據(jù)實習(xí)中的典型機械進(jìn)行設(shè)計，一方面使學(xué)生接觸到工程實物，實時實地學(xué)習(xí)，另一方面工程師的參與使學(xué)生與最新設(shè)計理念接軌，并且能夠明確結(jié)構(gòu)分析與運動分析的重要性。四、結(jié)語本文對目前機械設(shè)計課程設(shè)計存在的問題進(jìn)行了分析，并提出切實可行的改進(jìn)措施，通過引入項目模塊設(shè)計過程、更新設(shè)計題目、改變繪圖過程、將實習(xí)與課程設(shè)計相聯(lián)系等一些列改革方案，增強了課程設(shè)計的實踐性

18、和實用性，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)了學(xué)生動手能力、分析和解決工程實踐問題的能力，為學(xué)生今后的實習(xí)與工作奠定良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：[1]中華人民共和國教育部.教育部關(guān)于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見(教高[2011]1號)[EBOL].:www.moe.publicfilesbusinesshtmlfilesmoes3860201102115066.html.[2]任濟(jì)生.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計[M].徐州:中國礦業(yè)大