时间：2022-03-29 17:47:41
关键词：机械设计；课程教学；工科院校
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0050-02
“机械设计”作为机械类本科学生一门十分重要的专业基础课，在机械类专业学生的培养体系中占有十分重要的地位。该课程既是“机械制图”“材料力学”“理论力学”“机械原理”等先导基础课程的具体应用，也是后续各种专业课的基础，在整个培养体系中起到承上启下的桥梁作用。[1]该课程的教学效果不仅影响学生相关专业课程的学习质量，也对学生应用及创新能力的培养具有至关重要的作用。
一、“机械设计”教学现状分析
“机械设计”作为机械类专业学生的一门核心课程，自建国初期就在国内各工科院校机械类专业普遍开设，至今已有60余年的历史。虽然经过了漫长的时代变迁和教育体系的不断改革，但“机械设计”课程在机械类专业本科教育体系中的地位没有丝毫改变，且在一定程度上还得到了强化。不仅在课程内容的广度与深度上有了较大的拓展，而且在教学模式上也进行了较大的变革。但总体而言，“机械设计”课程的教学水平仍与当前人才培养目标的总体要求存在较大差距。主要表现在以下几个方面：
1.教材内容陈旧，不符合时代要求
现行的《机械设计》教材的基本框架与数十年前其前身“机械设计”课程基本一致，在内容上虽然局部有所增减，但主体内容并无较大变化，基本仍是以介绍各种通用零部件的设计计算为主，所采用的方法仍以传统的经验设计与简化计算为主。[2]然而随着现代科技的不断进步，各种先进设计技术如有限元技术、可靠性设计技术、数字仿真技术等均已广泛应用于机械设计领域，这些技术在如今的绝大多数机械设计教材中都没有提及，个别教材虽有所介绍，但纯属介绍性质一笔带过，没有具体阐述。相反，一些在实际应用中已被淘汰的陈旧技术与方法仍被广泛采用，从而造成了理论学习与实际应用的脱节。
2.教学内容过度松散，关联性不足
任何一种机器都是由各种零件组合而成的，机器的性能虽与单个零件的工作性能有一定关系，但其总体性能与工作寿命并不是由单个零件决定的，而取决于整个装配体的综合性能。因此，机械设计不仅要关注各种零件的设计方法，更要关注各种零件之间的关联与协调，应以机器的总体性能作为考查设计方案的主要指标。现有的“机械设计”教学中，除轴的设计中考虑了其他零件因素外，其余零件的设计均基于自身的结构特点与工作性能，没有将零件之间的关联性纳入设计考虑范畴，导致零件设计与机器设计关联度不够，在实际应用时，难以达到机器总体性能与零件性能的最佳匹配。
3.教学方法落后，教学效果不理想
目前各高校“机械设计”课程教学基本仍以传统的灌输式的授课方法为主。由于课程内容多，教师基本上是满堂灌，而学生被动听，很少有机会进行互动。[3]由于课程涉及的内容十分广泛，涉及到通用机械的绝大多数零件，对每一类零件又涵盖了从基本概念介绍、工作性能分析及结构设计计算等各方面的内容，如果不能做到提纲挈领，主次分明，会给学生的学习带来困惑，让他们感觉不着边际、没有重点。对于学生而言，课堂上绝大多数时间要听课和记笔记，课后时间则忙于完成作业，很少有机会对所学内容进行深入理解与体会，一旦遇到实际设计问题，则往往感觉茫然无措、无从下手。
4.知识传授与能力培养脱节
现有的《机械设计》教材与授课内容的重点放在相关理论和方法的介绍方面，对应用能力与创新能力的培养普遍重视不足。[4]“机械设计”课程的主要任务是介绍通用机械零件的一般设计思路与方法，并用于生产实际。因此，该课程不应只是简单地介绍各种零件的一般设计流程，还应结合具体案例介绍同类零件的设计要点，对实际设计过程中的难点及技巧问题进行重点介绍。绝大多数教师在授课与安排课后作业时比较注重基本概念的掌握，但对学生在设计思路与设计技巧方面的训练较少，导致学生实际应用能力不足。[5]
二、有效提高“机械设计”课程教学质量的措施
要有效解决目前“机械设计”课程教学中的各种问题，须从教材建设、教学内容与教学方法改革等多个方面进行综合考虑，研究一套系统完善、行之有效的课程教学体系。具体而言，应从以下几个方面着手：
1.强化教材与教学体系建设
教材是教师教学与学生学习的主要工具，对课程教学质量具有决定性作用。作为一门机械学科的经典课程，经过近六十年的发展，在教材体系结构和内容方面一直在不断地调整和完善，由西北工业大学主编、高等教育出版社出版的《机械设计》教材属于比较经典的版本，目前已更新到第九版。由邱怀宣主编、同属高等教育出版社的教材已更新到第四版。其他还有许多版本的教材，这些教材各有特色，但在体系结构与内容上均大同小异，也都存在技术内容更新不及时、关联性不足等问题。为了适应时展对教学内容的要求，应加大力度进行教材建设与教学内容改革。应跳出传统机械设计教学体系的束缚，根据现实技术与培养目标要求重新组织教材的体系结构，剔除已经过时的技术与方法，将各种已经成熟并广泛应用的最新设计理念与方法纳入机械设计教学范畴。从机械设计的总体目标出发，即对各种零件的设计思路与方法进行详细介绍，同时对设计中如何处理不同零件之间的协调与配合问题进行讨论，从而增加教材在内容上的关联性，避免相互割裂。
2.深化教学内容与教学方法的改革
现行“机械设计”课程中各种零件的设计方法仍沿用几十年前的传统设计方法，受当时技术条件的限制，为了便于和简化计算，零件设计多以经验法为主。这些方法在原理上并不完善，比如，斜齿圆柱齿轮与直齿锥齿轮的设计计算是利用直齿圆柱齿轮的相关理论来实现的，然而斜齿轮与锥齿轮的几何结构、受载特性和啮合机理与直齿轮有本质上的差别，因此，采用这种转化方法设计出的结果与实际情况有很大的偏差。不仅如此，直齿圆柱齿轮的设计计算也不是按实际应用情况进行的，其实际齿形渐开线齿廓，但设计时按柱体悬臂梁进行计算，且设计过程中使用了大量的经验参数，因此设计结果也只是经验值。为了保证零件的可靠性，只能通过增加安全系数来保证，从而导致设计出的零件尺寸偏大，不仅经济性不好，且对整机性能产生重要影响。随着CAD、CAE等现代设计技术的不断发展和完善，各种复杂零件的精确设计与仿真分析可以很容易地实现，采用PROE、ANSYS等应用软件可以精确完成各种齿轮、带传动、链传动、弹簧等复杂零件的精确造型、运动学分析、动力学分析等各种仿真分析，可以对这些零件进行精确设计。这些先进的技术目前均已在机械制造工程领域广泛应用，但目前国内的“机械设计”课程教学基本很少涉及。因此，需配合教材建设对现行的教学内容进行改革，强化各种现代设计方法的教授与应用，并在此基础上进行教学方法的改革。抛弃传统的教师灌输式教学、学生被动学习，上课记笔记、课后赶作业的教学模式，充分利用多媒体技术和虚拟仿真技术强化教师与学生的互动，激发学生的学习兴趣与学习热情，把部分流程式的课后作业转换为能培养创新思维与动手能力的应用设计，强化学生使用各种现代设计工具的能力。
3.发挥虚拟仿真技术在课程教学中的作用
虚拟仿真技术由于具有逼真模拟现实事物与环境、可进行交互操作等优点，已在全世界各个领域中广泛应用。在机械领域，仿真分析已成为机械设计的一个重要手段，它不仅可以直观呈现各种机械零件的实体结构，实现各种机构的运动仿真与干涉检查，还可以对各种机器及组成机器的各个零件进行静、动力学仿真分析，从而有效缩短设计周期，提高设计质量与效率。因此，在“机械设计”教学中必须充分发挥虚拟仿真技术的作用，一方面利用仿真技术在课堂上把各种零件的结构及运动学及动力学特性直观地呈现给学生，加速学生对相关知识的理解、消化与吸收；另一方面利用虚拟仿真技术建立网上虚拟实验室，完成各种因条件限制而无法开设的实验，有效弥补目前“机械设计”课程教学中实验设备欠缺、实验种类偏少的不足；此外，鼓励学生参与机械设计教学内容相关的虚拟设计，建立资源库，不仅可以丰富教学素材，也可以提高学生的学习兴趣与应用能力。
4.课程设计与课堂教学相融合
传统的“机械设计”课程教学分为理论教学与实践教学两部分，理论教学通过课堂授课完成，实践教学则在课程结束后通过课程设计来完成。由于课堂教学与课程设计相分离，因此在理论学习阶段，主要强调基础知识和基本概念的掌握，对应用缺乏认识，由于各种机械零件在结构、功能和设计方法方面具有相对独立性，因此所学知识往往是零碎、孤立的，没有很好的融合，在课程设计阶段难以有效地进行综合应用。课程设计通常为3～4周，一般安排在学期末，学生为了应对期末考试，难以专心完成课程设计，真正投入课程设计的时间并不多。许多同学在完成课程设计时基本是机械地照搬课程设计指导书的步骤与方法，缺乏对设计课程的深入思考与设计方案的精心设计，没有充分发挥课程设计应有的功能。为了有效解决该问题，应将课程设计与课堂教学进行融合。课堂教学一开始，就将设计题目下达到学生，让学生对设计对象与目标有明确的了解。在课堂教学过程中，在涉及到课程设计的每一部分内容时，教师进行适当介绍，让学生提前思考，待全部课堂教授完成时，学生已对设计内容有了全面认识，甚至有了明确的思路与方案，在后面的课程设计阶段即可做到有的放矢，少走弯路。不仅可以有效提高课程设计的效率，也会大大提高课程设计的质量与效果。
三、结论
“机械设计”课程教学是一项复杂的系统工程，涉及到教师与学生、课程教材与实验设备、课堂教授与课后作业、理论学习与实践训练等多方面的内容。要有效提高该课程的教学质量，必须不断深化课程教学改革，强化教材与教学方法改革，改进课程设计及实验教学模式，建立一套符合社会需求与时展的课程教学体系。
参考文献：
[1]郝秀红，邱雪松，王琼，等.机械设计课程设计教学改革初探[J].教学研究，2011，34（3）：51-54.
[2]莫海军，吴上生，蓝民华，等.机械设计教材中几个问题的探讨[J].机械设计与研究，2009，25（3）：117-120.
[3]师素娟.机械设计课程教学方法改革与探索[J].华北水利水电学院学报，2006，22（1）：55-57.
信息技术的推广和工业设计、制造技术的发展，对高校实践课程提出了新的要求。针对当前机械专业机械设计课程设计的教学模式的不足，提出了课程内容与形式改革措施。为有效提升学生实践能力与创新思维能力，将模型3D绘图与加工制造引入机械设计课程设计中，探索理论计算、设计绘图、加工制造“三位一体”的教学模式。经实践证明，新模式下教学效果突出。
关键词：机械设计；课程设计；模式；探索
随着我国社会结构的变化，催生高等教育教学结构与形式转型，国内地方高校在不断探索应用型人才的培养模式与体系。机械设计课程设计融合了机械设计基础、机械制图、机械制造基础、极限配合与测量技术等课程的知识，是机械类专业培养学生机械设计能力与创新能力的实践教学环节。因此，机械设计课程设计在培养应用型人才为目标的机类和近机类高校实践教学中具有十分重要的作用。当前，机械设计课程设计仍为减速器的理论设计计算为主，辅以二维图纸表达，致使实践性课程缺乏足够的实践环节。为此，以提高学生实践能力与创新思维能力为目标，将模型3D绘图与加工制造引入机械设计课程设计中，探索理论计算、设计绘图、加工制造三位一体的教学模式。
1机械设计课程设计教学现状
传统教学模式将机械设计课程设计的教学目标设定为着重培养学生机械制造与设计的系统化设计思维，其是在机械原理与机械设计课程中机械零部件设计方法的基础上设计机械装置，进行机械机构选择与方案设计、总体布置、总装配图设计、主要零件设计及设计计算说明书编写等训练。机械设计课程设计选择最具代表性的机械装置“减速器”作为设计题目，其课程学习要求包括以下3点：①要求学生熟悉减速器的工作原理、各零部件装配装配关系和箱体类结构设计等知识与技能；②着重要求学生掌握齿轮机构、轴、螺栓组件、轴承、键、销等零部件的设计计算与选择；③要求学生熟练应用标准、规范、手册、图表和设计资料。以采用塔里木大学机械电气化工程学院机械设计课程设计为例，其教学模式采用传统教学模式，在完成88学时的机械设计理论学习后，再开展为期2至3周的机械设计课程设计，学生以4~6人为一小组合作完成减速器理论设计、计算及二维图绘制。在课程设计时间段内，学生对减速器的设计仅停留方案构思、机械零部件和机械总成的结构布置与设计，均属理论设计与绘图，回顾以往的课程设计教学环节与学生反馈信息，发现在课程设计过程中体现出以下弊病：
（1）多数学生对综合应用所学知识与技能解决实际问题的能力较差，对减速器的结构缺乏认识；
（2）学生对课程设计兴趣不够浓厚，缺乏自我设计与创新主动性，且过度依赖指导教师指引；
（3）在减速器的设计过程中，设计计算生硬套搬设计步骤，照抄设计手册和减速器图册的减速器图样与尺寸；同时，在此教学模式下学生以完成作业任务式的心态对待课程设计，导致课程设计抄袭现象，亦无法达到课程设计原本教学要求。该模式下无法体现出设计创新与实践教学，对培养学生自主创新设计作用微乎其微。
2机械设计课程设计改革措施
现代经济社会发展要求高校培育的人才能运用专业知识解决工程实际问题和探索问题的能力。机械设计课程设计作为一门机械专业机械设计综合知识与技能应用的平台，是提高学生机械设计与工程素质的重要环节。机械设计课程设计的教学目标不仅是为培养学生机械制造与设计的设计过程，也是在培育学生掌握机械产品或机械结构的创新设计思维，以及培养学生对现代机械产品的自主创新设计技术工作的适应能力。针对传统课程设计的不足，基于培育具备理论设计、实践加工、理念创新的新型机械设计人才，对机械设计课程设计的实践教学体系进行探索性改革，具体措施如下：
（1）重组机械设计课程的实践教学体系。传统的教学模式下，机械设计的实验课程开设认识性或验证性的实验，主要包括机械零件结构认识现场教学实验、带传动实验、液压滑动轴承实验、轴系部件设计实验、减速器拆装实验等项目。以培养机械设计与制造能力为主线，重组机械设计课程的实践教学体系，增设实操性实验，制定新的教学计划。基于传统的教学模式下，对已有实验项目做改进增设实践操作性内容。以带传动试验为例，以往实验要求学生观察带传动弹性滑动和打滑现象，计算带传动的参数，新教学体系在此基础上增设带与带轮的安装和拆卸。
（2）课程设计内容改革。传统的教学模式下，机械设计课程设计以设计二级减速器为主，设计内容以理论设计计算为核心。针对课程设计内容实践性环节不足，课程设计选择相对较为简单的一级减速器作为设计内容，增设减速器3D绘图和模型加工部分。减速器3D绘图采用UG、SOLID-WORKS等软件绘制，此项内容增设依据新大纲模式下机械制图、三维制图课程整合为一体。减速器模型加工采用优耐美、谢兰微型模具加工机床加工。在新课程设计内容与模式下，安排学生开展为期3周的机械设计课程设计，学生以6~8人为一小组合作完成一级减速器理论设计计算、二维和三维图绘制、模型制作。新课程设计模式大幅增加了课程设计实践性环节，不仅促进了学生课程设计的兴趣，也消除了课程设计片面最求负责机构设计而教学效果不良的现象。
（3）创新环节。课程设计选题采取多样性、灵活性原则，将固定式的减速器设计改变为创新与思考结合的装置设计。基于此为突出课程设计的创新性，开展创新设计项目的调研、机械装置设计方面专利文献资料的检索与收集、装置设计方案构思。课程设计内容应涉及机械设计课程中所学的机构与传动方式。设计任务确定为每组按照所选定的设计题目，综合运用机械设计课程以及其他先修课程的理论和技能，运用合理的方法设计出方案。学生小组可选择指导教师拟定设计题目，学生小组也可自行拟定确定设计题目，但需指导教师审核。
3设计模型加工
模型作为设计理念的具体表达，具有三维直观、真实准确的特点，是产品设计最终的设计表达形式。对于机械设计专业的学生，模型制作不仅有助于分析和掌握产品的功能、结构、形态、材料、工艺等，还能够启发设计灵感，开拓设计思维。在机械设计课程设计中增设模具加工环节，可提升机械设计与制造专业学生的设计思维与动手能力，也可有效融合机械制图、二维制图、三维制图、机械原理和机械设计等多门专业课程的知识。机械设计的创新离不开模型设计加工工具与设备；优耐美（奥地利进口）、谢兰（美国进口）微型模具加工机床是模具设计的创新平台，其安全、稳定的性能是培养动手能力优良设备。国内部分高校已开设微型模具设计加工课程应用于学生实践操作技能和创新能力培养的课程。微型模具加工机床采用模块式结构，机体微型轻巧，组装、操作简单，由锯床、车床、磨床、钻床、铣床、铣齿床六大类机床组成，可对木质、软质金属、树脂胶板等材料进行切、削、磨、铣、钻等加工功能。据课程试验性操作证明，微型加工机床可以车轴（木质、铝质等材料）、铣齿轮、钻孔、裁切板材、磨削毛坯等。在机械设计课程设计中引入微型模具加工，极大的提升了学生课程设计的兴趣，也有效提升了学生的动手操作能力，也为了数控加工课程的学习奠定了基础。
4“三位一体”模式构建
在1979年，北京科技大学“机械设计制图”课程教学团队对非机械类机械基础系列课程进行了改革试验，把“画法几何及机械制图”、“机械原理”、“机械零件”三门课程有机地整合为一门课，在教学内容、教学模式和教学方法上进行了改革创新，并多次获得教学成果奖。国内诸多教学工作者开展了二维教学模式向三维立体教学模式的转化与融合的尝试，提出了工程制图三维化教学模式。舒宏等提出CAD制图内容穿插在制图教学中开展。在制图课程中融入形体、零件三维建模，部件的装配与驱动关系，直观地理解零件的形状、配合、部件的工作原理等。三维CAD教学从产品设计的角度，以三维产品设计到二维工程图为主线。机械制图、三维实体设计、机械设计三门课程的内容相互联系紧密，国内外诸多教育工作者试图将此三门课程融合为一体。而此三门课程内容在机械设计课程设计的设计内容中得到综合体现与应用，将设计与加工制造结合可将设计思维正确与否得到准确的验证。故探索将模型3D绘图与加工制造引入机械设计课程设计中，探索理论计算、设计绘图、加工制造“三位一体”的教学模式。在此教学模式中，学生的课程设计不在单纯意义上的设计计算，设计模型加工与制造是课程设计重要的组成部分。以往依据理论计算，确定零件尺寸与装配关系，依据选材校核零部件的强度与刚度。现在需要依据加工单元与材料来考虑所设计装置各零件形状与尺寸，形成了由零件加工形式、模型装配、零件设计计算等一体化的设计加工模式。以一级减速器设计模型为例，新教学模式下齿轮、轴的模型设计需要依据微型模具加工机床加工范围来设计计算零件的尺寸与材料，箱体模型采用木板裁切、粘拼而成，螺栓组件、轴承、键、销等标准零部件可选配或采用其他材料替代。零部件理论设计计算、装置传动效率计算过程不再是单纯的搬套，装置二维或三维图形绘制亦无从过度复制粘帖，且在整个设计过程中需要多位同学协同完成设计。
5实践效果
2014年，在机械设计制造及其自动化专业单班的课程设计中应用新的教学模式，课程设计期间学生无缺勤现象，且改变了以往小组内“吃大锅饭”的现象，整个小组内按照设计要求分工任务。经问卷调查表明，学生对新模式下的机械设计课程设计满意度极高。同时，机械设计课程设计的改革也为后期学生开展大学生创新试验与设计奠定了良好的基础。机械设计课程设计教学改革以来，有效促进了机械设计课程设计的建设与发展，有效提升了学校教学质量，逐步形成了以设计项目为主线组织设计计算、绘图、模型制作“三位一体”的新模式。
参考文献
［1］燕晓红，刘芳，孟超平.在高职院校机械设计课程设计中引入创新设计的实践与探索［J］.内蒙古农业大学学报（社会科学版），2014，16（2）:39-42.
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一、目前教学中存在的问题
(1)培养目标对于高职学生而言,将来所从事的职业大多是面向生产第一线。所以,学生应具有解决生产实际问题并在实际工作中应用的能力,而不需要象本科生那样,重点培养学生的创新和综合设计能力。因此,在教学中应加强学生对工程实际中常用机构、零件等知识的学习和结构的拆装等动手能力的培养。
(2)教学内容及教学时数目前,课程所选用的教材普遍存在内容不符合必须与够用的原则,有的教材重理论分析,轻实际应用,而与工程实际结合的相关内容偏少,且实例少;有的教材则是在本科教材基础上的压缩和删繁就简,而导致所含内容不够或教学时数较少与教学内容多的矛盾。高等职业技术教育培养的是高等技术应用型人才,必须要求实践性教学环节的课时数高于理论教学课时数。
(3)教学方法注入式教学与高职教育的教学特点不相适应。注入式教学在教育目标上,重知识的传授而忽视学生能力的培养,往往采用的是单向填鸭式的强制灌输,这样,既不利于学生个性的发展,也不利于学生创造性思维和创新能力等综合素质的培养。
(4)教学手段传统的教学手段与现代教育的大信息量、高要求相互矛盾。《机械设计基础》课程的特点是四多,即讲授的机构多、零件多、图表多及设计计算多,仅靠一块黑板、一支粉笔的陈旧教学手段显然会影响教学的效果和知识的传递。
二、教学改革的原则及基本思路
《机械设计基础》课程内容有较强的理论性和实用性。本着理论必须与够用及注重培养学生解决工程实际问题和创造性思维能力的原则来实施教学改革。具体思路如下:
(1)更新旧的教材体系,优化重组课程内容将《机械设计基础》课程体系调整为:机械的组成及特性联接机械传动支承零部件机械设计综述。这样安排就将以往的机械原理和机械设计两门单列的技术基础课程有机地融为一体,形成了课程新体系。课程新体系首先从机械的整体出发,从宏观上使学生了解机械整体的基本知识和要求,把握零件和整体的关系。从简易的联接入手,到各种机械传动、支承结构,以机械传动(除带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动外,还包括连杆传动机构、凸轮传动机构、棘轮传动机构和槽轮传动机构)为课题重点,把握各种机械传动的特点,为培养学生机械安装和调试能力打下良好基础。机械设计综述一章,强化了整机设计的内容,对机械设计的一些共性问题进行综合阐述,为两周的课程设计做准备。
优化重组课程内容。如齿轮传动部分尽可能减少繁琐的理论推导而直接引用,以突出工程实用。同时,将同一知识点的内容融合在一起,以增强知识的系统性和教学的连贯性。如齿轮传动与齿轮设计,带传动与链传动。另外,适当补充有关新知识与新技术,以扩大学生的视野,开拓学生的思路。在螺纹联接中增加介绍滚动螺旋传动,带传动部分增加同步带传动等新知识。
(2)提高教师的综合素质和工程素质,增强教师的敬业精神教师的综合素质应包括两个方面:一方面要有高度的责任心和敬业精神,另一方面要有较高的教学水平。青年教师其理论水平不比老教师低,能满足高职教育的教学需要。但由于市场经济等各种因素的影响,青年教师对教育工作的责任心和敬业精神,往往不如老教师,另外,大多数青年教师没有机会参加真正的机械工程设计,因此实践经验相对不足,工程意识相对单薄,在教学中往往照本宣科,不能做到理论联系实际,举一反三,难以激发学生的学习积极性。针对这些问题,应该要求青年教师上岗前便通过学校组织的岗前培训外,还可采取如下措施:一是青年教师在上讲台前要过好三关:即听课、备课和试讲关。二是通过听青年教师的课,并了解学生对青年教师教学的反映,及时对青年教师的教学工作加以总结,肯定其成绩,指出其不足之处。
(3)充分利用多种教学手段,改进教学方法,达到最佳教学效果随着教学改革的深入和课程体系的调整,机械设计基础课程的教学时数越来越少,但随着科学技术的进步和机械设计学科的发展,需要向学生讲授的内容却越来越多。如何在有限的教学时数内完成规定的教学内容,同时取得比较好的教学效果,除了要精选教学内容,讲授时突出重点、难点,缩短课堂讲授与板书的时间外,应充分利用有利于改善教学效果的多种教学手段,特别是现代化的教学手段。在教学实践中,我们可充分利用实物和模型在课堂上给学生演示,增加学生的感性认识;通过播放录像带使学生对各种机构和零件的结构、工作原理和在各种机械中的实际应用有深入的了解,提高学生的工程意识,激发学生的学习兴趣;通过引入CAI教学,特别是计算机动画可使学生更形象地理解课堂上不易讲清楚的机构工作原理等,使课堂教学更生动、直观。总之,行之有效的多种教学手段的应用,不但可以改变传统的教学方式,使课堂教学变得生动活泼,提高学生的学习兴趣与热情,使教师在同样的时间内向学生传达更多的知识和信息,教学效果与质量都得到提高。因此,现代化的教学手段必须与传统的教学方法有机地结合起来,才能充分发挥教的主体教师和学的主体学生的主观能动性,对提高教学质量起到事半功倍的效果。
(4)改进实验教学,提高课程设计的质量机械设计基础实验是机械设计基础课程教学的实践环节,是学生学习该课程进行工程实践的主要途径,对于培养学生的工程实践素质、巩固理论知识、提高实践动手能力,具有不可替代的作用。对课程原有的实验进行了更新,淘汰了一些内容陈旧、验证性的实验。如:渐开线齿廓范成实验,而代之以带领学生到专业的齿轮加工厂参观,如泰隆减速机股份公司、飞船厂等,全面了解齿轮的加工过程,从毛坯、锻造、机加工、热处理等全过程。另外,为了配合课程设计,培养学生动手能力,增加减速机的拆装和轴的测绘两个实验。
机械设计基础课程设计是机械设计基础课程教学的最后一个重要教学环节,它的实践性、综合性和整体性都比较强。课程设计的目的是使学生能综合运用机械设计基础及有关课程的理论和生产知识进行设计实践,使理论知识和实践密切结合起来,并在设计实践中学习和运用基本理论进行传动装置或简单结构的设计。通过课程设计培养学生分析问题和解决机械设计问题的能力,使学生在计算、结构设计和构思、运用并熟悉设计资料、标准、规范等方面必备的机械设计基本技能。
由于学生在课程设计过程中是第一次较全面的设计训练,尤其是结构设计和工艺设计问题。为了加强这一薄弱环节可采用多元化教学手段,从三个方面进行努力:1)在课堂教学中加强结构设计的教学内容。如联接、齿轮传动、带传动、轴等章节各上一次结构课,让学生增加感性知识。在课程设计之前,安排学生做减速器拆装实验,使每个学生自己动手把几种典型减速器拆开,了解各部分的结构以及其各附件作用,并完成一张轴系结构图,从中了解到结构设计要考虑的问题。2)利用现代教学手段使学生在课程设计前充分了解设计内容和常见错误。零件的加工是学生的一个薄弱环节,不了解这方面内容,学生难以设计出合理结构。针对这一情况,通过教学录像带,使学生了解箱体、轴、齿轮等常用零件的加工过程,并通过正确的结构和错误的结构进行对比,让学生加深印象。此外,还可以在多媒体教室利用课程设计CAI软件对学生进行任务布置,利用软件中动画功能和交互性能使学生全面了解设计内容和步骤的全过程(总体介绍、设计计算、装配图设计、零件图设计、编写设计说明书),收到了教师在黑板上讲解难以达到的效果。3)严格把关,规范课程设计全过程。课程设计共分六个阶段,即设计计算、装配草图设计、完成正式装配图、零件工作图设计、编写设计计算说明书、课程设计答辩。每个阶段,指导教师必须严格把关。通过严格的训练,学生不仅掌握简单机械的设计方法,而且对机械设计课程的内容又有更深的理解,对其他课程的有关内容也进行了一次全面的复习,同时也为以后的毕业设计打下了坚实的基础。
(5)规范课程教学的各个环节,加强对教学质量的监控规范课程教学的各个环节即对该课程的课堂教学,课程设计教学及实验教学的各个实施环节均要制订规范,提出详细要求,并要求教师在实践中遵照执行。同时,对考试和考核也进行规范,建立试题库和习题集,实现同一课程,同一试卷,教考分离,共同阅卷和同一评分标准,对学生的试卷及课程设计图纸及时存档。严格执行学校的教学管理制度,完善听、评课制度,加大教研室、系领导随机听课的频率,抽查学生作业,听取学生对任课教师的意见并及时反馈给任课教师,通过对课程教学全过程的监控,从而有效地保证教学质量。
关键词：机械设计基础；课程设计
近几年，高职学生学习基础薄弱，对《机械设计基础》学习兴趣不浓，对课程设计缺乏学习积极性和主动性。《机械设计基础》课程设计由于理论性强，内容综合，学生对此感觉更加乏味。在教学上以教师为中心，以知识传授为主，教学手段单一，没有探讨出分层的、体现个性化的、灵活的教学方法，更没有将考核、评价体系进行及时更新，仍然采用旧的过时的标准去考核学生，因而面对众多高职学生，感到无所适从。教与学的各自为阵，相互脱节，势必影响《机械设计基础》课堂设计质量，最终导致学生学习信心、兴趣的进一步丧失，教师教学成就感的丧失。所以，如何进一步研究《机械设计基础》融入课程设计显得尤为重要。
1《机械设计基础》融入课程设计的教学原则
《机械设计基础》融入课程设计，针对教育对象的掌握情况，按照个体差异的不同，要求学生有针对性地进行设计区分，个体化设计，扬长避短，之后进行综合设计，总结提升。课程设计实施之前，教师要结合班级特点，研究学生基础情况，对接受能力强的和比较弱的进行区分，对学生的设计能力充分了解，做到胸有成竹。在课程设计初期收集视频资源，尤其要深入研究课程设计理论方法，先摸清编写思想、编排结构，理出其中的设计过程，通过知识架构进行分类，将课程设计分为基础研究和创新研究。再通过平时的实践，学生的动手能力满足课程设计的需求。
2《机械设计基础》融入课程设计的分层次实施
对于成绩较好、接受能力较强的学生，主要采取积极引导的方式，应时刻想到如何拓宽和加深问题的难度。例如，在《机械设计基础》课程设计教学内容的选择上应以实际应用为依托并结合学生的认知水平而定。对于《机械设计基础》课程设计中学过的简单知识要尽量少讲，避免出现知识的重复回炉，使学生厌烦；初期设计方案，传动方案，设计计算，结构设计，齿轮的装配，轴承的选用及寿命计算，整体结构的合理性，适当的时候还应添加一些课外的知识，如电动机的选择等，拓宽学生的知识面。对于成绩中等、接受能力一般的学生，应当采取巩固完善的方式，应时刻想到要扎实知识基础和努力完善知识的能力。充分指导则主要面向这样的学生，之后的设计要让学生充分掌握，对课程设计的步骤要充分了解，结合实例进行有效的设计选用，激发学生的实践能力，扎实肯干，并要了解各构件之间的联系，培养学生理论联系实际，用理论指导实践的设计过程。如减速器的基本构成，课程设计简单计算等，使他们能真正学以致用。对于成绩一般，接受能力不强的学生，应当采取培养兴趣的方式，应时刻想到要努力提升学生的学习兴趣，让学生爱学习，爱设计。引导这部分学生积极面对课程设计，严格要求自己、认真设计的学习态度，对于不求甚解的同学，教师应积极引导，树立学生的自信心，独立完成简单的设计，良好关系的形成需要教师和学生互相交流，教师树立榜样，认真指导学生，启发学生思维，培学生养自己解决问题的能力。平时经常播放视频，是课程设计形象化，降低学生由于空间想象能力不足产生的压力、形成良好互动的设计氛围。在《机械设计基础》课程设计中，轴的机构设计，齿轮的传动方式，减速器的基本样式等通过视频的讲解，学生的感性认识增强，提高了学生的理解能力和学习兴趣。对于一些实践性强的教学内容，如轴的结构设计，轴承的拆装，能让学生自己动手实践的实践教学更为恰当，使教师的枯燥讲解变得生动易懂，从而培养了学生课程设计的学习兴趣。
3总结语
《机械设计基础》融入课程设计的研究是正视学生的个体差异，使学生在自己原有基础上得到发展，在课程设计的每个环节都能获得成功的喜悦，从而激发学生的学习兴趣，渐渐实现从要我设计变成我要设计的学习目的。
参考文献：
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[3]张慧.《机械设计课程设计》教学改革探析[J].装备制造技术,2011(07):205~206.
（1）设计题目、内容不规范，要求不统一。
由于每届或每班的指导教师不同，设计题目、内容、要求、难易程度偏离太大。如有数控机床改造设计、伺服系统控制设计、交通灯控制设计等，要求、工作量也不相同。有的设计任务偏难，有的设计任务又太简单。
（2）设计资料缺乏。
由于机电一体化是一门新兴的技术和专业，这方面的知识内容都在相关的杂志刊物登载，书籍相对少一些。要进行课程设计，收集这方面的资料较困难。没有现成的资料汇编及设计手册，学生要花费较多的时间找资料，往往是教师帮助寻找资料。而且没有像机械零件设计那样的系统完整的课程设计指导书。在设计中盲目性较大。
（3）师资不足。
最早几年机电专业方向只有一个班或两个班，指导教师有2~4人即可。一般由主讲或熟悉机电一体化控制系统课程的教师指导。近几年随着学生的扩招，机电专业扩展到4~5个班，指导教师需要8~10人，明显不够，因此有必要进行培养。
2机电一体化课程设计改进措施
（1）编写合适的机电一体化课程设计指导书，配齐设计资料。
到目前为止未见过公开出版的机电一体化课程设计指导书，所以有必要编写合适的机电一体化课程设计指导书，并收集较全的资料进行汇编，与指导书汇编成册。
（2）规范设计题目，统一要求。
规范设计题目不是整个设计都用同一个题目，而是在一个范围内选择题目，教师根据所选的题目按统一的要求下达任务书。设计题目一般以简易数控机床设计、数控机床改造设计、机器人及控制设计较为合适。在市场上可见的机电产品多得很，不是所有的机电产品都适合做题目，因其难易程度是不同的。机电专业的课程设置是以机床设计、机器人设计控制为典型产品的，在机电一体化课程设计中要反映课程设置的内容。机电专业方向课程有机电一体化系统设计、计算机控制技术、机械制造装备设计、机器人导论等课程。这些课程的内容在电的方面主要介绍了以计算机为核心的控制系统；机械方面介绍了机械运动、机械传动、机械结构及相关的标准部件，如滚动导轨、滚珠丝杠等。在选题及设计中要反映上述的内容。因此规范化的题目主要为数控车床（或铣床、钻床等）设计、车床（或铣床、钻床等）数控化改造设计、或是工业机器人及控制设计。这些都具有一定的机械部分内容，如数控机床进给轴传动部件，机器人的腰身、手臂运动部件及滚珠丝杠、导轨的应用等。电的方面包含数控系统电路设计，计算机控制系统设计及对机械部分的控制；从而实现了机电结合。对规范化的题目、要求及上述设计内容都已编入指导书中。
（3）指导教师的培养。
首先被培训的教师可以跟班听课，熟悉掌握相关的课程内容，然后在机电一体化课程设计进行中跟班辅导，以培养出合格的指导教师。
（4）加强督察。
当指导教师接到指导课程设计任务后，首先拿到机电一体化课程设计指导书，根据要求写出课程设计任务书；并由教研室主任或院教学指导委员会审查，合格才可向学生下达任务。指导中，教师要填写指导日志，随时记录指导中的难点、及出现的问题和解决方法，并进行小结，以便下一次指导时提高设计水平。
3机电一体化课程设计指导书主要内容
3.1设计题目确定及要求
3.2总体方案确定
（1）总体方案设计；
（2）绘制总体方案图。
3.3伺服系统机械传动部件设计
（1）切削力计算；
（2）滚动丝杠螺母副的计算与选型；
（3）伺服系统传动设计；
（4）步进电机当量扭矩计算及选型；
（5）机械传动结构设计（绘制一个轴的机械装配图）。
3.4控制系统硬件电路设计
（1）确定控制系统方案及绘制系统框图；
（2）单片机的选用；
（3）存储器的选用与扩展；
（4）译码电路设计；
（5）接口电路设计；
（6）绘制控制系统硬件电路原理图。
3.5基本的参考图表汇编。
4近一届学生机电一体化课程设计进行情况
4.1教师配备
近一届机电专业学生，每届有四个班进行机电一体化课程设计，共配备6名教师；其中有四名为独立指导教师，两名为辅导教师，为培养新的指导教师储备力量。
4.2指导书的使用及设计过程
设计学生和指导教师每人一份机电一体化课程设计指导书。教师按照要求写出机电一体化课程设计任务书，并经研究所长审查后发给学生。设计题目主要有CA6140普通车床数控化改造设计、C6132普通车床数控化改造设计。在同一个题目的学生中，要求设计进给轴部件时，一部分学生设计X轴进给部件，另一部分学生设计Z轴进给部件。整个过程根据设计任务书的题目、要求和机电一体化课程设计指导书给出的设计步骤、方法，先进行总体方案设计，再进行机械传动部件设计，最后进行CNC硬件电路设计。整个过程经过了机械、电子两方面的训练，实现了机电结合，达到预期效果。
4.3填写指导日志
教师在指导设计的过程中，及时填写指导日志，记录设计中的难点、问题，并进行小结。
5本文总结
为了调动学生的学习积极性，通过分析传统教学模式下“机械设计基础”课程教学过程中当前存在的问题，结合该课程的特点从教学方法、教学手段、教学内容、教材建设、实践教学等方面对课程教学的改革进行了研究。经过几年的研究与实践，课程教学效果得到了改善，学生的学习兴趣得到了激发，实践能力获得了锻炼。
关键词：
机械设计基础；教学研究；教学方法；近机类专业
“机械设计基础”课程是北京信息科技大学近机类专业工业工程、工业设计的一门重要专业基础课程，其任务是培养学生对机械机构的分析与设计能力，使学生初步掌握基本的设计理论和设计方法。课程在基础课与专业课之间起承上启下的作用，与后续课程衔接紧密，为今后学习专业课程以及工作打下必要的基础，可增加学生的专业适应能力，使其能满足市场经济对人才的需求，有利于学生就业选择。“机械设计基础”课程因其具有分散性、综合性及实践性和公式多、概念多及图表多等特点，给教学工作带来不小的困难，因此怎样充分地利用现有教学资源调动学生的学习积极性，变被动学习为主动学习，实现北京信息科技大学高素质应用型人才的培养目标，在本课程教学中研究与探索新的教学方法就显得更加迫切和必要了。
一、教学现状分析
1.工业工程、工业设计专业的学生在开始学习机械设计基础课程的时候，大多数学生以前极少关注机械的结构，对机械缺乏一定的感性认识，或对机械的整体认识是模糊的。
2.课程涉及的基础理论内容较广且相对独立，其特点是概念多、原理多、公式多、图表多，内容比较枯燥和单调，所学知识在学生以前的学习中很少接触，初学时往往会感到吃力[1]。在传统教学中，以教师讲授知识为主，学生只是被动地听讲；教学方法单一，无法吸引学生的注意力。
3.部分教学内容陈旧。教师过于注重单个机械零部件的讲解，而对实际工程的机械设计方法介绍不多，忽略了学生的能力与素质培养，使学生容易出现厌学、惧学、弃学的情绪，或为取得好成绩而“死记硬背”，出现“高分低能”的现象。
二、丰富教学方法，完善教学手段
1.教学方法多样化。采用图示教学法与任务驱动教学法相结合进行教学。（1）图示教学法。图示教学法是乌克兰教育家沙塔洛夫经过30多年的潜心试验与研究，提出的一种新的教学方法。该教学方法的核心是“纲要网络”图表，此图表是一种由文字、图形、公式、方框、流程线和表格等组成的教学辅助工具[2]。在讲解各章内容时，利用图表将各个概念、知识点、公式有机串联起来，使其相互关系形象直观地表达出来，有利于学生对所学知识的理解和记忆。按内容和应用可将图表分为“讲授型”和“概括总结型”。例如，在讲授“带传动和链传动”的知识时，当讲解到离心拉力Fc，可列举如图1所示的“讲授型”图表，并加以解释，如“当带作圆周运动时，带本身的质量将在圆周方向产生离心力Fc，而Fc将作用在带的全长上，因此在带各处的横截面上均产生离心拉应力σc；σc过大，将带来不良后果：①降低带的寿命。②带与带轮表面的正压力下降，导致最大摩擦力下降，从而降低带的传动能力。因此应限制带的速度。”在对带传动进行小结时，可采用如图2所示的“概括总结型”图表，由图表可知带是处于变应力状态下工作的，带中产生的瞬时最大应力发生在带的紧边开始绕向小带轮处。通过图表可将相关内容有机串联起来，让学生从烦琐的笔记中解脱出来，减轻了学生的学习压力，加深了学生对知识的理解和记忆。（2）任务驱动教学法。任务驱动教学法是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学法，其特点是“学中用，用中学，以用促学”[3]，改变了以往“教师讲，学生听”的被动教学模式，创造了以学定教、学生主动参与、自主协作、探索创新的新型学习模式。任务驱动教学法的核心工作是根据教学内容设计任务[3]。如在讲授“平面连杆机构”一章时，教师先提出一些与平面连杆机构相关的问题，然后为学生设计了一项任务为“休闲娱乐机械和家庭用机械的设计”，设计的机械必须包含平面连杆机构，并对设计任务进行了一定的解释与提示，如休闲娱乐机械可以是小区活动场所的健身器材；家庭用机械可以是与生活密切相关的家庭用机电产品，包括窗户的开启机构、折叠桌椅、家用折叠梯子、雨伞等。此外，还要求工业设计专业的学生应用本专业知识对产品进行造型设计，工业工程专业的学生应用本专业知识进行产品进行成本核算，等等。在实施过程中，采用企业产品设计模式进行，由学生根据自身专长和兴趣爱好组队，每组3~5名学生，选出1名组长，领导本小组成员进行产品设计。鼓励小组成员进行实地调研，且每位成员均须提出自己的设计方案，由组长组织小组展开讨论，选择最佳设计方案。例如，有小组学生通过调研设计了一款新型家用折叠人字梯，如图3所示，应用了平行四边形机构使踏板同时展开或收起。伴随着一个接着一个的成就感，可培养学生对机械的学习兴趣，提高学生自主学习及与他人协作的能力，为将来工作岗位上的团队合作奠定基础。
2.完善教学手段。（1）利用多媒体与实物模型相结合的教学手段。多媒体课件具有信息量大、图文并茂、声光色结合的立体效果，能扩宽学生的眼界，便于理解，实物模型的示教能起到直观形象的作用。同时，在讲解重点内容时辅以传统的板书，使重点突出、要领清楚，达到教与学的互动效果。通过多种教学手段的应用，对提高学生的学习能力收到了较好的效果。例如，将雷达天线、缝纫机踏板、汽车前窗刮雨器、搅拌机、飞机起落架、牛头刨床等机构以动画形式显示，使死气沉沉的课堂变得生动活泼，增加了学生的感性认识[4]。让一些难以想象的机构生动地呈现在学生面前，便于学生理解。（2）引入计算机辅助工程技术。学生学习计算机软件的积极性普遍比较高，尤其是工业设计专业的学生。因此，在“机械设计基础”课程中将计算机辅助工程技术引入课堂教学，收到了良好的教学效果。例如，在讲解凸轮机构时，可演示如何应用ADAMS软件解决问题；在讲解轴系零部件时，可采用Pro/Engineer建立虚拟的减速器装配体，并将其演示给学生，使学生产生好奇心，萌发急于寻求答案的求知欲望，增强学习的自觉性。为了便于学生学习，开设了多项关于相关软件应用的开放性实验。3.丰富考核方式。为了增强学生对机械的总体认识，在开学之初便将机械发展史作为一项大作业布置给学生，并计入总评成绩。让学生自行学习查找相关资料，写出相关机械的发展历史，如中国机械发展史、世界机械发展史、汽车发展史、飞机发展史、机器人发展史等，让学生在查找资料的过程中，对机械及其发展有一个总体的认识[5]。同时，在应用任务驱动教学法教学过程中安排了设计任务，将根据学生完成的作品质量计算平时成绩并计入总评。
三、精练教学内容，进行教材建设
1.精练教学内容，挖掘教学素材。从生活中挖掘教学素材，可以拉近学生与机械之间的距离。机械与生活紧密相连，挖掘生活中的“机械设计基础”课程教学素材，可以使枯燥的机械生动化，单一的教学内容变得丰富多彩。列举生活经历或新闻报道中引人入胜、趣味性强的案例，并编拟贴近实际且内容新鲜的应用问题，让学生感到所学内容有用、有趣[6]。例如，应用折叠雨伞、折叠桌椅、窗户开启机构讲解平面连杆机构；应用机械锁、开关等讲解凸轮机构；应用机械钟表、玩具等讲解齿轮机构。
2.建设课程教材。因材施教，积极进行教材建设。课程组在老教师的带领和指导下，虚心向兄弟院校取经学习，以极大的热情教书育人和潜心进行教学研究，应用图示教学法进行了教学实践，将积累的经验和教学成果固化进教材，正式出版了《机械设计基础》教材，并编写了《机械设计基础实验指导书》。
四、加强实践教学
1.引导学生进行大学生科技创新计划项目。以大学生科技创新计划项目为载体，引导学生进行主动实践、自主学习的实践教学模式。为了扩大学生的视野，提高他们实践动手能力，鼓励学生课余时间走进实验室进行学习与研究，使得学有所需的学生都有机会参与其中，充分利用实验室的各种资源，得到有益的锻炼和提高。工业工程、工业设计专业的学生先后开展了“基于人因工程学的超市货架设计”、“节•阅———公共绿色照明阅读桌创新设计”、“模块化组合式家具设计”等多项大学生科技创新计划项目的研究。有工业设计专业学生参与的捷能车队更是通过大学生科技创新计划项目的研究收获了多项成果，该团队设计的节能车多次获得Honda中国节能竞技大赛最佳技术奖、最佳设计奖、最吸引眼球奖等。
2.积极组织学生参加竞赛。组织学生参加机械创新设计大赛、三维数字化创新设计大赛，让学生真刀实枪的去干，利用课堂上教授的理论知识，品尝创新的滋味。工业设计专业学生参与设计的“家用多功能折叠购物车”、“防反光可调节黑板”等作品先后获得首都高校机械创新设计大赛的奖项。“农用翻土机设计”、“自动选种机”、“按摩椅设计”等作品获得了全国三维数字化创新设计大赛的奖项。
3.设置开放性实验。为了使课程实践环节得到进一步充实，增加实验学时，课程组开发了多项开放性实验，如“典型机构运动仿真分析与验证”、“典型机械拆装测绘与结构分析实验”、“小型机器人创意设计与制作实验”、“机械方案创新创意设计模拟实施与分析改进”、“常见机械传动系统建模与仿真分析实验”等，完成实验的学生可以获得创新学分，鼓励学生课余时间走进实验室。
五、结论
经过几年的研究与实践，北京信息科技大学近机类专业工业工程、工业设计的“机械设计基础”课程教学效果得到了改善，学生的学习兴趣得到了激发，学生的实践能力获得了锻炼。课程教学的改革与研究使学生能学以致用，增强了学习的自觉性，促使学生从“要我学”向“我要学”转变。
参考文献：
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关键词：机械设计 教学理论 教学实践
机械设计课程是一门老课程，人们已经积累了丰富的教学经验，但也存在传统的习惯和间题。机械设计及制造专业（简称机械设计专业）是一个新专业，人们具有许多教学创新的机会，却也存在不同的看法和做法。这种情况促使作者在教学研究中注从理论上探索设计教育与设计教学的规律，三年连续写出数篇论文。从局部的、具体的教学问题开始做深入的理论分析到从总体的教育规律和策略方法出发做系统的理论研究，取得了认识上和观念上的飞跃。
综合设计教育理论研究的内容有：
（1）运用拓扑理论的基本概念，构筑人类设计思维的拓扑模型，从而得出培养设计人才的实质内容和必由之路，使之成为教学改革的理论依据。
（2）运用系统理论的基本方法，建立高校设计教育的策略进程，从而澄清了各门课程的分工联系，确定了机械设计专业的教学进程和机械设计课程的边界、联系及教学秩序。
（3）运用信息理论的主要论述，分析教学过程中信息传递的本质、质量、数量、通道和空间，进行教学方法的改革和课程教学的荃本建设。
（4）运用耗散、突变与协同理论的基本观点，分析创造性设计思维的内部因素、外部条件、观念更新和行动指南，作为教师对学生进行创新思维能力培养的指导思想。根据设计教育理论确定的设计教学规范.大大地提高了教学改革的目的性和自觉性，必然引导教学水平的大幅度的提高。这种以科学理论为依据，以大量生产实践为基础的教学研究取得了预期效果。根据“实体概念集合是设计思维空间的支柱”这一原理，坚定地在机械设计课程中引进认识实习。进行实习基地课程建设和组织教学，这样从根本上解除了长期存在的由于学生缺乏感性认识和实体概念所带来的一系列的教学间超，并使学生提离觉悟，开始树立工穆愈识和生产观念，参加这一教学活动的青年教师也得到锻炼和培养。同理，在机械设计专业生产实习中，作者着重地进行实习基地选择和课程建设，针对所选的现代大工业厂矿的特点，不断地改革传统的实习内容和指导方法，大大提高了机械设计专业生产实习的教学质量。
在实习教学的基础上，作者担任一系列课程的教学任务，其中有机械设计、机械概论、现代设计方法学和机械设计学等裸程。在系列课程的讲授方面具有以下共同特点：
（l）口绷粉设什知识传授，培养设计能力，
（2）充实大t设计实例，达到理论联系实际，实际提高到理论的认识；
（3）调整完善讲授的系统，使之规范，消除内容零徽、多杂的现象；
（4）用现代设计的概念和方法有效绝更新教学内容，
（5）总结出“讲授法十则”进行课程内容的讲授，并在机械设计课程中采用课内系统讲授与课外集体质疑讨论（每周1次）的方式文替进行教学，取得极好的教学效果。
作者研究了设计方法学、机杖零件学习指导和自学笔记、现代设计方法学简明教程等5种文字教材和齿轮传动电视教材。这些教材在内容、形式和编制技法上都有所创新，进一步提高了教学质量。在教学中，作者肩挑起培养学生创新设计思维的重担，加强创新设计思维的教育。为此，除编写讲义、教材外，还设计了概念设计表格图册，用来系统地培养学生的设计思维能力，组织和进行机械设计课程教学的专用教室的建设，这样解除了长期教学环节多、教具重和电化教室分徽带来的困难。这种专用教室因其功能多、占地少、经费投入低、效益面宽、利用率离等特点，收到很好的教学效果。经过以上综合地进行教学改革和课程建设工作，使得课堂教学的质量得到进一步的提高。
为了对设计作业做系统的组织和指导，把学生的设计能力一步一步地提高到不同层次的高度，作者多年来做了大量的设计教学改革的试点.在机械设计课程教学中，做了习题的改革、作业的改革和课程设计的改革，形成新的作业的系统，并开拓了20个新课题，真正地培养学生的设计能力；在机械设计学和设计方法学课程中，指导学生做概念性设计作业；在专业课程设计中指导学生做结合生产实际的技术性设计；在毕业设计中指导学生做较大系统的全程设计及单项优化设计等公学生最终达到的设计水平，无论在难易程度、熟练程度、图面质量、思维能力以及知识的全面应用等方面都能达到优良的水平。
几年来，教学研究和教学改革的内容丰富、全面、系统，有所创新，教学实践效果始终保持优良，成效显著.成果的取得是由于党的教育方针正确、组织的领导、行政的支持、群众的帮助和师生共同的努力的结果.其中，作者出于对教育事业的满腔热情和创业精神，把近代数学及现代科学理论引入教学研究，把生产实践与理论教学、科研与教学结合起来，进行系统的教学改革和课程建设，大大地提高了教学研究和教学实践的水平。我校在夯实专业基础课的同时，特别注重应用技术型人才的培养，不断地在提高机械设计课程设计这一实践环节的教学质量上下功夫，经过我几届毕业学生的工作实践，取得了一些成果，愿与同仁共享，文中不妥之处还望指出。
参考文献：
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关键词：机械设计基础，教学，改革
《机械设计基础》是机械类专业学生的一门重要的专业技术基础课，而且也是一门能直接用于生产的设计性课程。本课程的教学目标不仅在于传授常用机构和通用零件的基本知识、基本理论和基本设计方法，更重要的是培养学生的实际机械设计能力。高等职业教育以培养高等技术应用性人才为目标，所以更应注重于本课程的设计性、实用性，即学生实际机械设计能力的培养。为此，必须以全面机械设计素质培养为中心、实际机械设计能力培养为主线，对传统的《机械设计基础》教学内容体系、教学方法、教学手段和考试方法上进行改革。
一、在教学内容上以“必须够用”为原则，最大限度的整合教学资源
高等职业教育《机械设计基础》教学内容改革，一方面要贯彻“必须够用”的原则，即为学生学习专业课程（在校后续学习）和终身学习（发展和创业）奠定坚实基础；另一方面要突出机械设计主题，即培养学生的从业（从事实际设计）能力，实现高等技术应用性人才培养目标。为此，应从以下几个方面入手对教学内容进行改革。
1．淡化过细的理论内容，删减不必要的理论推导和证明
高等职业教育培养目标强调的是人才的应用性，其毕业生所从业的岗位，决定了他们没有必要对计算公式、定理、方法等的来龙去脉象高等学历教育培养研究型人才那样搞得清清楚楚，而应注重于如何运用这些公式、定理、方法等来解决实际设计问题。因此，对一些过深的、不必要的理论推导、证明都应予以删除，以便学生集中精力掌握这些公式、定理、方法的实际应用，解决实际设计问题。这样更符合培养目标的要求，也势必取得更好的效果。例如：带传动即将打滑时紧边拉力与松边拉力之间的关系式的推导过程；齿轮传动中按轮齿齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度设计计算（或校核计算）公式的推导过程等等都应删除。与其它先修课程重复的内容、偏深偏难而又不实用的内容、因科学技术发展进步而落后的内容也应删除。以机械传动、机械零件的设计为重点，保证实用性和先进性。
2．完善设计所必要的基本知识和基本理论，增加基本设计方法和实践性内容
机械设计所需的基本知识和基本理论、紧密结合工程实际且多样化的设计方法，是培养机械设计能力的根本保证，也是实施终身教育、发展和创造的基础，而以往的教材对此注意不够。具体表现为：（1）对设计方法和步骤缺少分析、总结和归纳，不利于学生整体设计思想方法的形成。（2）实用性、实践性内容少，不利于学生应用所学理论知识和方法解决工程实际问题能力的培养。改革后的课程内容体系应克服以上不足，以设计为线索，以解决工程实际设计问题为目标，构建起设计基本知识和基本理论比较完备，设计方法实用、多样的基本内容体系。因此，我们自编了机械设计基础教材，特别增加了实用性、实践性内容和习题，增加了应用性的设计方法、经验数据和公式、图表，增加零、部件结构设计内容。突出应用性，将学生引向实际设计。
3．根据各专业人材培养方案整合教学内容
由于各个专业的培养目标不同，所安排的课时和教学要求也不同，因此《机械设计基础》课应根据本专业专业课的学习要求，将与其相关的工程力学、金属材料与热处理等教学内容与本课程进行整合。根据这一要求，编写了《机械设计基础》教材，使用效果很好。
二、在教学方法上以有利于培养学生的实际机械设计能力为原则
高等职业教育的培养目标和本课程的性质都决定了《机械设计基础》教学应以培养学生的实际机械设计能力为总出发点和总归宿。为了有效地实现教学目标，应不断改进教学方法，做到以下几点。
1．讲清基本知识、基本理论和基本方法
常用机构和通用零件的类型、结构、功能、材料、标准、制造方法、特点、适用场合、工作原理、载荷分析、应力状态分析、失效形式分析、计算准则分析、参数选择原则、结构设计等，不但是形成实际机械设计技能必不可少的基本知识和基本理论，其中也包含了分析和解决工程实际问题的思路和方法，对培养学生的自学能力、分析和推理能力、观察和想象能力、理解和记忆能力至关重要，同时也是学生发展和创新知识的基础，甚至终身受用。所以，在教学中要遵循由简到难，由表及里，循循善诱，层层剥皮的方法，讲解清楚，力求切实掌握。
2．加强技能训练，培养机械设计能力
教学中可以通过以下几个方面的技能训练，达到掌握机械设计方法的目的。（1）综合运用工程力学、金属材料及热处理、公差配合与测量技术，以及机械制图等相关课程所学的基础理论和技术知识，联系生产实际和机器的具体工作条件，解决机械设计问题；（2）根据实际工作条件进行工作原理分析、设计，抽象和构建物理模型，进行载荷的性质及大小分析计算，进行应力状态和性质分析、失效形式分析、计算准则分析、工作能力计算公式分析、材料及热处理选择分析；（3）正确理解公式、系数的使用条件和应用范围，运用各种经验数据、经验公式、半经验公式和理论计算公式进行设计计算；（4）使用各种标准、规范和图表；（5）设计构思；（6）结构设计；（7）绘图表达。在教学过程中，除了必要的例题和习题练习外，教师要注意结合实际，注意对设计方法的归纳、总结和对比，启发学生的联想，调动学生的积极性，以达到举一反三、触类旁通的效果。教学中要把主要精力集中在实际技能的培养和如何运用方面，不要在理论上过多地纠缠。
3．注意培养学生的创造能力
在保证学生掌握基本知识、基本理论和基本设计方法，形成实际机械设计能力的前提下，还要注意培养学生的创造能力，只有这样才能适应学生终身学习、发展和创业的要求，也才能达到创新设计的目标，才能与时俱进。培养学生的创造能力，应从调动学生的学习积极性，启发学生的积极思维和培养自学能力入手。为此，要注意以下几个方面的问题：（1）教学内容处理 一般将每次课的内容处理为精讲内容、一般介绍内容和自学内容。其中精讲内容是每次课的重点和难点，包括基本知识、基本理论和基本方法，应详尽讲解，以多种形式重复训练，确保牢固掌握。自学内容是在掌握了精讲内容的基础上，通过自学能够掌握的知识，留给学生自学，培养自学能力，启发创造思维和思想。（2）教学方法的运用 采取灵活多样的教学方法，充分调动学生的积极性，启发学生的积极思维，培养自学能力和创造能力。如：① 讲授、启发、自学法；② 设题、自学、启讨法；③ 串联、分析比较、归纳法等等。（3）改革教学思想、鼓励多向思维 不要把学生的思想方法限定在教材的狭窄范围内，也不要用教师的思想方法统一学生。如：经常提出一些与教材上思路方法、观点不相同的问题，热情讨论研究学生不同的思想方法和观点，鼓励设计结果的多样性，支持应用新技术、新工具等，培养创新、创造意识和能力。精心处理教学内容，运用多种教学方法，改革教学思想是为了给学生创造一个积极思考、主动参与学习、提高自学能力的环境，并最终达到培养学生创造能力的目的，要根据具体情况灵活掌握，否则会适得其反。
4．培养与教学目标相适应的学习方法
本课程要实现从理论向工程实际、从基础课向专业课的过渡，教师必须认清这个“过渡”对学习方法的特殊要求，对学生的学习方法进行指导，以适应本课程培养目标的要求。要注意把精力集中于研究掌握机构、零部件的结构、选材、制造方法、标准与规范、使用范围、工作情况分析、受力分析、应力状态分析、失效形式及其原因分析、设计计算准则、参数选择、设计方法步骤以及问题处理上，而对公式的推导、定理的证明、经验数据的取得过程等只作一般了解，不必反复推敲。
三、在教学手段上，充分发挥现代多媒体教学的优势
机械设计基础课程中有很多动态的、结构的内容，传统的实物示例、黑板板书，很难做到解构零件的具体构造、展示机构的动态过程。为此，我们制作了大量课件，充分利用多媒体教学手段，展示各类机构的运动过程等，增强学生的感性认识，启发和引导学生积极思维，增强教学效果。
四、在考试方法上，利用多种考试相结合的方式。
目前采用的考试方法是“闭卷考试”模式。其中卷面成绩占70%，平时成绩占30%。这种考试方法的弊端是导致大量学生考试成绩不合格。主要原因是该课程所包含的内容涉及面太广，学生又没有养成一个平时复习的习惯，直到考试之前才去温习，所以考试结果不理想。为此，我们在考试方法上也进行了改革。
1.增加单元考试
在每一章节讲授完之后，进行单元测试，督促学生及时复习和解决遗留问题，并提高单元测试成绩比例，缩小最后一次考试成绩的比例。
2.结合课程设计，增加开卷考试
本课程的课程设计题目一般是设计减速器。减速器是一个传统的设计题材，它将学生所学的各种零件设计知识很好地结合在一起，训练学生多种零件设计的能力。但在实际操作中，大部分学生把课程设计当成抄写练习。这是因为课程设计往往把几个学生分成一组设计相同的题目，所以有些人一开始就做好抄袭其他学生的准备。在答辩的时候，教师也很难面面俱到，造成即使抄袭也能过关的现象。因此，在课程设计之后，增加开卷考试，考试的内容就以减速器为题，考试成绩计入理论考试成绩。
总之，通过改革，构成《机械设计基础》课程以实际机械设计能力培养为主线、基本知识完备、基本理论适当、基本方法多样，应用性、实践性突出，实用、先进、科学的课程内容体系。采取从基本知识、基本理论和基本方法的理解掌握入手，结合实际训练，培养设计能力和创造能力的教学方法，并注意培养与教学目标相适应的学习方法。使得《机械设计基础》课程从教学内容到教学方法以及学习方法更有利于掌握知识、发展智力、启迪创造性思维、形成设计能力，有利于专业课的学习，有利于提高从业能力，有利于人才的发展，更符合高等职业教育人才培养目标的要求。
1课程教学的现状及存在的主要问题
机械设计基础课程是机械类专业学生的一门重要的技术基础课，目前该系列课程的设置主要由以下几大模块组成：
(1)公差与配合
研究机械设计中是怎样正确合理的确定各种零部件的几何精度及相互间的配合关系，研究测量工具和仪器的测量原理及正确使用方法，掌握一定的测量技术。
(2)理论力学
研究质点、刚体的静力学、运动学及动力学。静力学研究物体在力作用下处于平衡的规律;运动学研究物体运动的几何性质;动力学研究物体在力作用下的运动规律。
(3)材料力学
研究杆件材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度以及导致各种材料变形与破坏的规律;为受力构件提供强度，刚度和稳定性计算的理论基础条件;解决结构设计安全可靠与经济合理的矛盾。
(4)机械原理
研究机械中机构的结构组成、运动、以及机器结构的受力和设计。
(5)机械设计
研究通用机械零件能量的传递方式、材料、形状尺寸、润滑方法的选择与设计。
这些课程设置的目的是为了使学生具有机械设计的初步能力和为专业课程的学习起到铺垫的作用。但是这些课程理论性强、概念抽象，涉及的基础理论和知识面广、系统性强、学时多，如果在教学过程中过分强调知识的系统性和理论的完整性，这种教学模式不能适应高职高专教育对应用型人才培养目标的要求。如果按照课程设置的方式，以教为中心，以知识的传授为主要目的，可能会出现如下情况：忽视了学生创新意识、创造能力和创造个性的培养，往往学生理论考试成绩较高，但实际设计和应用能力不强，这与企业需求脱节;课堂教学与实践教学环节脱节;重视学习者知识的接受与理解，不重视知识建构和发现的方法;没有充分发挥先进的实验技术和网络在支持个别化学习、发现学习、合作学习以及教学管理方面的巨大优势。
2课程教学模式探索
2.1学生学习兴趣的激发
兴趣是学生对学习活动或学习对象的一种积极认识或意识倾向，当一个学生对某门学科发生兴趣时，他总是愉快地学习，积极主动获取知识。但在课堂上学生的注意力的集中时间是有限的，长时间集中注意力会引起他们思维疲劳，甚至厌烦。
针对本课程可从以下来展开学习兴趣的激发：
在学生刚刚接触该课程的时候，首先让学生明白这门课程设立的目的;对后面其他的专业课程的学习有什么作用;对今后工作中可以用来解决那些技术上的问题。这样以来学生就会意识到这门专业基础课程的重要性，从而在学生心目中树立起该课程在专业知识体系中的重要地位。通过动态的多媒体电子课件，利用现代教育媒体的表现力，给学生一种具有新意的刺激，使学生从原来抑制状态转化为兴奋状态，从而提高学生学习的积极性;将书本知识还原于生活实践，能够激发学生参与探索的欲望，通过观察生活中的各种常见机械、机电设备中的动作、工作原理，让学生找到其存在和应用了那些平面机构，进一步增强学生的学习兴趣;通过实例来提出问题，让学生思考，讨论，最后教师进行归纳总结。例如，在讲解间歇运动机构时，向学生提问：为什么大家在看电影的时候，总感觉画面有停顿感?学生开始各种各样的思考和讨论，多数同学的意见是不完全正确的，这时老师再给予正确的引导式归纳总结：为了适应人们的视觉暂留现象，要求影片作间歇运动，所以放映机采用四槽槽轮机构，当传动轴带动圆销每旋转一周，槽轮相应地转过90，因此能使影片的画面作短暂的停留，这样以来使学生听了以后兴趣盎然。采用这些方法不仅能提高了学生的学习兴趣和学习积极性，而且还拓展了学生的思路。
2.2创新能力的培养
创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力，而高等学校是培养创新人才的基地和摇篮，因此，在学习专业课程的过程中应不时地培养学生的创新能力。就机械设计基础而言，以培养学生综合设计能力为最终目标，以学生能应用所学知识来解决工程中的实际问题为目的，以必须、够用为度，以讲清概念、强化应用为重点的原则来确定本课程的主要内容和体系结构;通过引入现代设计理论和设计方法，以基本知识、原理部分作为基础，发展平台，注重设计与制造有机结合、机电液有机结合、理论与实践有机结合，大胆创新。
在教学及实践教学过程中，不断地培养学生的创新意识。通过变传统的、被动的、低效的实物模型来实现机构及装置设计为先进的、主动的、高效的可视化CAD三维参数化建模来实现装置乃至产品的创新设计;带动学生一起分析如何实现机构及零部件的优化设计，从一些实际的问题入手，来考虑那些部件的结构可以实现优化设计，创新设计，分析新的设计会带来机械装置实现其功能方面具有哪些好处;改变传统的考核模式促进学生创新能力的培养，在学生做课程设计时，让学生利用所学基本原理对日常生活中的机器、装置的原理进行分析，通过文献查阅，加以改进，或者提出自己的想法，并把自己的构思用论文或专利的形式加以表达，发挥学生的自主性和创新能力;在实验课的讲授方式上，着重培养学生的工程实践能力，让学生知道某种结构为什么是这样，动力是否可以通过其他的传动方式实现。这样既有助于学生认识事物的本质规律，又使学生的实际能力得到锻炼;通过开展创新设计实践活动来提高学生的创新能力，例如，在讲授挠性传动时，给学生提出问题，大家都知道自行车采用了链传动的方式来驱动车轮前进。链传动具有瞬时的传动比不稳定、工作时有噪声、易脱链等缺点，带传动有承载能力不大、弹性滑动和打滑现象的缺点。而它们的各自的缺点都是对方的优点，那么能不能设计出一种挠性传动方式使得它们的特点得以均衡呢?因此就以此为作业任务让学生自己去按所学的知识和创新的理念给出它们的设计方案来。教学效果表明，就出现了带式链条比较好的创新方案。于此同时可以结合本课程的教学内容开展机械设计竞赛、鼓励并指导学生参加全国的创新设计大赛。这样以来学生的创新意识和创新能力将在很大程度上得到加强。
2.3理论联系实践的教学方法
从机械设计基础的课程设置模块来看，公差与配合、理论力学及材料力学、机械原理这些内容大多为理论性较强的知识内容，而机械设计则是研究机械零件能量的传递方式、材料、形状尺寸、润滑方法的选择与设计。机械设计部分的特点在于各章内容看似相互没有关联，如联接中的键、销、螺栓、联轴器;带传动、链传动;齿轮传动、轴、轴承等各类零件，但运用机械原理方法、理论及材料力学知识以及公差配合规则将这些零件汇合才能设计出一个完整的机械装备。如果在给学生讲解理论知识的时候，能将其对应的机械零部件的设计、机器设备中标准件的选择和应用，让学生自己通过实践来完成，真正实现理论用于实践、实践巩固理论，这样效果将会更好。
以培养学生机械系统方案创新设计能力为目标，以设计为主线，建立理论教学和实践教学为主体的新教学模式。
该教学模式注重理论与实践、理论讲授与实验操作相结合，合理地确定课堂和实践重点，着眼于学生综合素质的培养。该教学模式提倡学生带着问题学习的理念，突出以学生为主体的教育模式，以工程设计实例为载体，贯穿教学过程始终，体现学习-设计-再学习-再设计的循环渐进的学习过程。在机械设计基础课程教学中只有密切联系工程实际，不断加强对机构及机器的研究和分析能力，才能更有效地激发出学生的学习兴趣，培养和提高学生的设计与创新能力。在教授的过程中通过更新教材内容、增加实践环节，使理论教学的第一课堂与实践教学的第二课堂有机结合，相互协调，从而营造理论学习-设计实践-实验三维一体的学习氛围，以培养综合素质高、专业面宽广、创新设计能力强的实用性、技能型机械工程专业复合型人才。
在传统教学中，教师处于教学活动中的主导地位，教师讲授理论知识，学生被动接受相应的知识。这样只是对以往知识的继承、积累和掌握，不利于培养学生现代工程技术人员的基本素质。CDIO开放式教学相比于传统的教学模式，它不仅要求教师在教学活动中角色进行转变，更要求教师的教学理念与思想从根本上发生转变。随着我国教学规模的扩大，教师队伍数量增大，教师队伍的年龄结构发生变化。据统计，青年教师的数量占教师队伍总数的62%，而且青年教师的学历水平越来越高，这是一个很好的发展趋势。但纵看青年教师的学习经历，他们虽然接受过一定的工程教育，并且参与过工程实践训练，可是，他们工程实践的经验仍存在不足，因此不利于青年教师教学水平的提高与学生工程实践能力的培养。CDIO工程教育理念告诉我们，只有把《机械设计》课程的教师培养成具有工程实践理念的准工程师，才能在教学活动不断地将工程实践的理念渗透给学生。《机械设计》教师的工程实践理念与能力的培养是一个长期的、不间断的过程。为增加青年教师工程实践培训的机会，在青年教师上讲台前，他们要进行半年以上的工程实践培训或挂职工作，让他们走入企业尤其是毕业学生的用人单位，了解行业的尖端技术与对人才素质的实际需要，积累工程实践的经验，从而在以后的教学活动中有的放矢地讲授相关知识，做到工程实践性与理论性相的结合。在实践培训结束后，由有经验的教授和企业工程师联合考核青年教师水平，通过考核者方可正式走上讲台。完善学校与企业联合培训青年教师的制度，将实践培训活动不定期地进行下去，做到教师的工程教育教学理念与企业人才素质需要不脱节，为培养青年教师CDIO工程教育理念与可续发展做好重要基础。
二、理论课教学的改革与优化
《机械设计》理论课教学通常包括课堂讲授和实验操作，内容丰富而繁杂，初次学习者在学习过程中感到教材脉络很难把握，各章内容衔接性不强，不利于知识点的理解和掌握，因此，学生的学习兴趣和主动性大打折扣。在后续的课程设计中，由于对知识点理解不透彻和遗忘，导致他们不能灵活地应用到工程实践当中，出现生搬硬套的现象。
1.课堂教学方式的改革。
学习动力是兴趣，学习的捷径是实施。《机械设计》课程的最终目的是要培养学生将课堂学到的机械设计知识应用于工程实践中，完成课程设计的设计项目。因此，我们可以在课程开始时，确定每名学生设计任务，从最终目的讲起，激发学生学习的兴趣与动力，很具象地告诉学生我们最终的目标，让学生做到心中有数，学习时有的放矢，将所学的知识和设计任务有机地联系起来。在课堂教学中，教师要充分利用多媒体教学手段，紧密结合专业特点，各有侧重，注重讲授内容的新颖性，把握专业前沿，做到讲授内容广泛新颖，突出重点和难点，启发学生的思考和想象。阶段性的设置讨论课，要增加教师与学生之间的交流。教师总结前一段学习内容，针对课程设计题目，让学生进行分组讨论，听取学生的构思与设计想法，并给予学生指导与评价。教师要减少固定模式计算的习题作业，可以针对工程实际内容，增加开发式创新型作业题目，努力培养学生解决工程实际问题的能力。
2.开放式实验课改革。
受传统教育模式的束缚，我国高等教育存在重理论轻实验的现象，实验课所占课时比例比较少，它往往作为理论课的“附属品”存在。而且，实验模式单一，实验题目固定，实验方法陈旧，与理论课及课程设计的联系不强。学生感觉实验课完全是在教师的指导下被动完成，这忽视了学生个性思维与动手能力的发展。然而，CDIO工程教育理念强调实验课对学生综合素质提高的重要性。为了更好地将实验课与理论课有机地结合起来，做到理论课是实验课的指导，实验课不仅仅是理论课的验证，笔者认为可以采取以下措施。①整合学校实验室资源，为学生设立开放式实验室，全天为学生开放。鼓励学生利用学生课余时间在开发性实验室完成CDIO教学项目中的三级项目，将这种开放性的实验室变成学生的“实验课自习室”。②增加实验课课时数量，在保证一定数量的理论验证性实验外，增加一定数量的设计性实验，充分发挥学生的主动构思和设计的能力。③将一部分理论课教学与实验课相接相结合了，采用现场教学方式，直观为学生讲授机械设计理论在工程实际中的应用。这种方式可加深学生对相关知识点的理解和掌握。机械设计实验课的改革，充分发挥实验课培养未来机械类人才的作用，必将会全方位地提高学生的综合素质。
三、机械设计课程设计改革思路与措施
目前，我国大部分高等院校的《机械设计》课程设计题目以带式输送机传动装置为主。课程设计题目比较单一，设计任务和数据多年未变，教师教学时程式化现象比较严重。这忽略了机械类各专业之间发展的差异，限制了学生个性思维的发展，不能够充分调动学生设计研究的主动性与激发学生学习相关知识的兴趣，易造成抄袭现象，影响课程设计的教学效果。
1.课程设计题目多样化、自主化。
为了培养学生的工程实践能力，避免设计题目的单一，激发学生的学习热情与兴趣，加强学生独立思考的能力，机械设计的题目可以适当地多样化、自主化。笔者认为，课程设计题目可以结合教师的科研项目或工程实际中包含机械设计课程所讲内容的典型机械部件。但是，由于学习机械设计的学生大多是在大三阶段，其知识的储备有限，并且课程设计的时间基本在3～4周左右，要注意题目的难度和复杂程度。能力突出的同学也可以通过查阅相关文献或在工程实际中所发现的问题向教师提出自主化的机械设计题目，机械设计教师掌握好题目的难度与深度。教师将每班学生分成若干小组，让学生自己选择有兴趣的题目编成3～5人的团队。团队成员间的设计方案相同但是数据不同，并要求学生互相监督，检查对方的设计思路与计算过程，督促学生养成自查互查的习惯，增进了学生团队协作的意识和能力。
2.加强现代设计手段与方法的应用。
随着电子计算技术的发展与国家制造业信息化进程的迅速推进，现代化的机械制造企业已经完全摒弃了复杂、冗长的手工制图，而采用更为高效、高质量的计算机辅助制图CAD技术。但是，机械设计课程设计的教学环节中，部分高校仍要求学生采用手工制图，工作强度大，工作效率低，不利于学生空间思维的形成，更不利于掌握现代设计方法与设计手段，不能很好地为学生在毕业设计阶段打下计算机辅助制图的基础。为了更好与国际先进的CDIO工程教育理念接轨，作为专业基础课《机械设计》的实践环节，课程设计的改革已经迫在眉睫。我们建议放弃机械设计课程中的手绘制图阶段，要求学生采用AutoCAD或CAXA作为二维图纸绘图工具；提倡学生应用Solidwork、creo、UG等三维设计软件进行结构设计和运动仿真，鼓励学生运用ANSYS、COSMOS、ABQUS等CAE软件进行机械零件的力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计。我们将CAD/CAE相结合的设计技术应用于实战，能深化学生课堂所学到的计算机辅助设计相关内容的理解。在设计计算阶段，《机械设计课程设计指导书》和《机械设计手册》是必不可少的工具。但是，利用工具书查询相关数据进行设计计算极其烦琐，效率较低，且易错选相关数据。现代化的设计手段要求我们培养学生利用互联网技术检索查阅相关文献，利用计算机强大的数据库功能简洁快速地查阅相关数据。教师可以鼓励学生采用软件版《机械设计手册》快捷方便查询各种数据，运用Matlab、VB等编程软件进行零件设计计算与校核分析。这极大缩短手工设计计算所用的时间，提高设计效率，给学生留出充裕的时间去思考学习三维软件的应用，为学生出色地完成毕业设计打下坚实的基础。
3.考核方式改革与激励创新。
机械设计课程设计的考核与答辩是对学生课程设计阶段所取得成果的一种总结与肯定。考核主要包括图面成绩50%、平时成绩30%和答辩成绩20%。图面成绩和平时成绩评分标准完全由教师主观的判断给出，答辩成绩的给出通常是由老师提出问题，每名学生逐一进行答辩。因此，教师需要在有限度的课程设计时间内挤出大量时间给答辩环节，而且每个同学的问题各不相同，这样老师需要花费大量时间准备相关问题，而且很难做到全体学生难易程度相近。这忽略了老师与学生之间信息的相互交流。采用将题目相同的学生分成一组的方式，要求学生在结构设计与计算阶段、制图阶段互相监督彼此发现存在的问题。教师定期进行小组讨论，解决小组成员中的个、共性问题。这样大大增强了同学间的团队协作能力与交流沟通的能力，而且节省了老师和学生的时间，提高了设计的效率。答辩环节可以采用很自由的方式。评分时，每位同学的成绩由组内其他成员根据评分标准给出，最终由教师综合给出该名同学的最终分数，让学生既是“运动员”，又是“裁判员”。这样，学生通过总结他人设计中的得失和成败，能够提高自己的设计实战经验。在这种讨论式答辩中，它能激发学生的创新意识，鼓励学生将讨论时产生的新的创新想法应用于实践，引导学生进行课外创新活动的竞赛，给学生更为广阔的发展平台。
四、结语
目前本校没有专门适用于非机械类专业进行相关课程设计的教材，对于食品机械与设备课程设计的教学，我们先是根据学生是兴趣与爱好，列举一些食品加工行业中常见的食品机械进行分类、归纳、分组，如输送设备、浓缩设备、干燥设备等等。然后，针对同类的食品机械原理及结构的不同进行具体课程设计题目的确定。比如对于液体输送设备，安排不同学生进行齿轮、离心泵、水环式真空泵的课程设计。然后，简要介绍这些机械在设计中着重考虑的关键因素及需要注意到问题。最后，鼓励学生结合食品科学与工程专业的特点，对设备关键点的设计进行创新性考虑。这样，不仅大大减少了学生需要掌握的知识量，明确了设计需要掌握的关键内容，而且在课程设计过程中，最大限度的给与学生自主能动性，使之与其专业特色及以后工作方向有一定的联系。
二、合理运用教学手段，培养和提高学生的设计能力
2.1课堂讲授
由于在学习本课程之前也没有进行课程设计方面的教学与训练，因此根据本课程的特点及教学计划安排，我们先是组织学生观看食品机械相关光盘了解各种食品机械，然后讲解有关食品机械课程与设备设计的基本方法、设计步骤，以及在课程设计需要注意的事项，使学生对食品机械与设备课程设计的整体性、科学性有一个初步的认识。同时强调食品机械课程设计的规范性，让学生深刻体会到食品机械与设备课程设计的严谨性。特别地，对于设计内容中的有关计算与推导，如物料、热量衡算等，采用板书方式，引导学生进行思考。
2.2组织课堂讨论，激发学生兴趣
在食品机械与设备课程设计教学中，精心组织课堂讨论能够启发学生思考问题，激发学生学习兴趣，实行教学互动。由于受专业知识及培养要求所限，食品类专业学生普遍对流体力学、热力学、传质学等方面的知识带有一定的畏难情绪。指导老师对食品机械与设备课程设计过程的讲解对他们来说还是难以有深刻的体会。因此，我们在食品机械课程设计教学中，安排学生以3~5人为小组，就具体食品机械的设计过程组织课堂讨论，让学生思考食品机械设计的依据和设计亮点，然后及时点评学生的分析，用这种方式激发学生高质量完成食品机械与设备课程设计的自觉性和积极性。
2.3分析设计案例，提高教学效果
对于食品机械与设备课程设计，在介绍各种设计知识的同时，还要注重叙述设计方法和对设计过程的把握。为了加深学生对食品机械课程设计过程的理解，我们采用多媒体课件对一国内著名高校的食品机械课程设计案例进行分析，引导学生进行形象思维，从而提高课堂教学效果。首先，我们指导学生对这个食品机械课程设计进行讲解和分析，然后让同学们发言自己面对同一课题该如何设计，并分析自己课程设计和设计案例有哪些相同与不同的地方。这样，以分析设计过程为线索，由浅入深，循序渐进，让学生一边理解一边设计，在充分理解的基础上完成食品机械与设备课程设计。
三、建立科学考核机制，锻炼和培养学生的创新能力
课程考核是高校教学活动中的重要环节，它既有一定反馈功能，即对教师的教学效果和学生的学习结果进行评价和检验；又有一定导向功能，不同的考核方法会促使教师对教学内容和方法做出不同的安排和选择。在食品机械与设备课程设计教学中发现，由于不同学生对食品机械与设备基础知识的掌握程度相差甚远，同时对待课程设计的态度也有问题。有些学生对课程设计不是闭卷考试，几乎没有补考的可能，所以对课程设计满不在乎，以致最后成文的设计错误百出；有些学生掌握了较好的食品机械理论知识，但对食品机械的空间想象能力差，在设计过程中基本上只会按图索骥；有些学生对食品机械比较熟悉，却对其基础理论知识掌握不够，特别是涉及一些零部件设计计算就茫然不知所措：而有些学生既熟悉食品机械基础理论知识，又具有较强的机械理解能力和设计能力，而且还会运用课程内容中多种应用软件。另外，有些学生课程设计做得不错，但在最后的课程设计答辩环节中出现比较大的失误。在这种情况下，若采用同样的方式对学生进行考核，将不能做到因材施教、因人考核。因此，在评定学生食品机械与设备课程设计成绩时，我们制定了比较合理的考核评价指标体系，达到了既能调动学生的积极性和主动性，又能因材施教、因人考核，教学相长的效果。
四、结语
论文摘要：《机械设计基础》是机械类专业的一门重要技术基础课，具有较强的实践性，其内容广，难度大，涉及很多抽象的理论知识，教学内容比较枯燥，学生在学习的时候缺乏耐心和兴趣，教学效果不理想。本文主要对这些问题进行分析解读，并提出了一些自己的见解，期望为培养学生的知识应用能力、创新能力和综合素质能力提供一些帮助。
[中图分类号]：TH11 [文献标识码]：A [文章编号]：1002-2139(2011)-17-0000-01
机械设计基础课程是一门用以培养学生机械设计能力的技术基础课，主要内容包括机械传动知识、常用机构、轴系零件等，本课旨在培养学生综合运用先修课程中所学知识和技能，解决机械工程实际问题的能力，结合各种实践教学环节，进行机械工程技术人员所需的基本训练，为学生进一步学习有关专业课程和日后从事机械设计工作打下基础，因此在近机械类专业的教学计划中占有重要地位和作用，是高等工科院校中近机械类专业一门主干课程，在人才培养的教学计划中占有重要的地位。作为基础理论课程，其概念较繁杂，同时也具有很强的实践性和应用性，所以教学过程中必须将理论和实践紧密结合起来，注重对学生解决实际问题能力的培养。然而当前教学中确存在着一定的问题，影响了教学效果。
1.机械设计基础教学重点
机械原理教学重点要求学生掌握运动副的分类和表示方法，机构自由度的计算、机构运动简图的绘制、铰链四杆机构的基本形式及其演化、图解法绘制盘状凸轮机构、齿廓啮合基本定律、设计渐开线齿轮传动的基本尺寸以及轮系传动比的计算等。本部分的基本概念和基本理论比较抽象，如机构自由度计算中虚约束的判断、平面连杆机构曲柄存在条件的判定、滚子半径和基圆半径对凸轮轮廓的影响、渐开线性质等。这些内容学生在学习时既看不到，又摸不着，使教学中存在着很大的难度。实验教学也是机械设计基础课程的一个重要的实践性环节，是培养学生动手能力和工程意识、检验知识的重要手段。实验内容主要有：常用机构、机构运动简图绘制、齿轮范成实验、机械零件现场教学、齿轮减速器拆装等。机械设计基础实验多以验证性的实验为主，学生只需按照实验指导书所列步骤进行，缺乏主动参与意识，这样不利于学生自主学习能力的培养。
2.机械设计基础教学中存在的问题
随着教学改革的深入和课程体系的调整，《机械设计基础》课程的知识不断更新，学时逐渐缩短。但随着科学技术的进步和机械学科的发展，本课程需要向学生讲授的内容越来越多。由于该课程涉及知识点多、难度大，并具有一定的实践性，致使学生对各章节之间的教学联系缺乏清晰的认识，学习效果差。而教学中，有些教师只满足于给学生讲道理，以为道理讲清了，任务就完成了。这样的教学过程完成后，学生仅仅简单地记住了一些名词术语或要点，对知识点的理解和运用仍然没有质的提高。显然，传统的教学方法存在着理论与实践相分离的现象，不能很好地解决该课程的重点、难点。为培养高素质技能型人才，满足社会不断发展的要求，对教学方法的改进迫在眉睫。
3.机械设计基础教学方法改进措施
3.1改革课程设计的教学模式
传统的课程设计教学模式是集中用两周的时间要求学生就某一课题进行设计，完成机械系统总体方案设计、机构运动设计、通用零部件工作能力设计和结构设计等内容，设计性内容和计算量比重较大，时间紧、任务重。因此，在教学中，可以将课程设计的内容分解在理论教学的各个章节中，让学生带着任务去学习，而到最后课程设计就比较简单了，提高理论学习的积极性，综合应用能力也得到了提高机械设计基础不仅要培养学生掌握机械技术的基本知识、基本理论和基本技能，更要培养学生的设计创新能力和解决实际问题的能力。课堂教学要并注意培养目标与教学目标相适应，以更符合高等职业教育人才培养目标的要求。
3.2分利用多种教学手段
要充分利用有利于改善教学效果的多种教学手段。在教学实践中，充分利用实物、模型，增强学生的感性认识；通过多媒体课件教学使学生对各种机构的工作原理及在各种机械中的实际应用有深入的了解，提高学生的工程意识，激发学生的学习兴趣。可以引入CAI教学课件展示各类机构的运动过程，呈现不易观察的零件内部结构与动态特征，演示实际加工机床的运动与加工过程等，使学生的视觉活动和听觉活动有机结合，变枯燥的结构内容为形象生动的内容，增强学生的感性认识，启发和引导学生积极思维，增强教学效果。使用挂图、投影仪等则可省去部分在黑板上画图的时间。
3.3加强实验教学
要有效利用实验教学，由任课老师在课堂上做演示实验，以配合课堂教学。比如在讲解四连杆机构时，运用模型做课堂演示，让学生一边观察一边听讲，能使学生很快弄清曲柄、摇杆等构件之间的实际运动情况，理解了死点、急回特性等重点知识。另外，带学生在实验室进行实验，是很好的教学方式。它可以使学生对机械的运动情况观察得更仔细、更充分，同时还可以培养他们的实际动手能力，为此，要尽可能让每个学生都有机会亲手参加实际操作。为积极创造条件做好实验，任课教师应与试验人员密切配合，根据实验指导书的要求认真做好准备、讲解、指导及批改实验报告等工作，提高实验的质量和效率。
3.4加强实习教学
实习教学是培养学生动手能力的主要手段。《机械设计基础》课程可以结合专业实习来进行。具体来说就是在专业实习前，任课教师根据教学内容拟出实习思考题，让学生带着机械设计基础问题去实习，启发学生自己动脑去发掘尚未掌握的知识，寻找尚未知晓的事物。例如，在齿轮传动机构拆装实习时，可通过对传动齿轮的装拆和齿轮侧隙的测量进一步理解中心距可分性原理，再通过讲解，启发学生自己开动脑筋充分分析，热烈讨论，去理解该原理的现实意义，即生产实际中齿轮的装配虽不按标准中心距安装，但仍然可使传动平稳的道理。因此，《机械设计基础》任课教师应充分利用好专业实习时，认真加以引导，提高学生的积极性和思维能力。
《机械设计基础》教学应与生产实践、技术推广、社会服务紧密结合，更好地面向社会、面向市场，适应企业需求和岗位需要，与生产实践紧密结合。《机械设计基础》课程教学方法还需要教师在教学实践中不断地创新、总结和完善，才能更好地进行教学。
参考文献：
[1]徐锦康，周国民，刘极峰.机械设计[M].机械工业出版社，2000.
