摘要：文章从目前机械设计课程设计实践出发，在肯定传统课程题目和教学模式在理论教学、知识积累、学以致用等方面作用的基础上，深入剖析其在关联机械运动方案与结构设计制造等方面的不足。在上述分析的基础上，以全国大学生工程训练综合能力竞赛为核心，从内容、措施及效果等三个维度出发，探讨当今机械设计课程教学改革问题，并提出相应的建议与对策。
关键词：教学改革；机械设计；能力提升；学科竞赛
一、背景
按照教育部在2009年颁布的《高等学校机械设计系列课程教学基本要求及其研制说明》其中的要求和规定，机械设计课程作为技术基础以及相关专业的专业基础课，以培养、提升学生在机械设计方面的能力为主要任务，因此在具体教学过程中，应当注重把握实践教学和理论教学的结合，不但要讲授理论知识方法，还要注重培养学生的实践能力，通过动手实操、实训等方式提高学生的设计能力、创新能力。机械设计课程作为专门的、独立的实践教学课程，内容设计应当符合课程目的，帮助学生认识、了解机械设计全过程，让学生掌握基本的设计和创新技能。
在传统教学实践过程中，教师完全根据教学要求和教学规定，设置以各种输送传动装置设计为主要内容的教学任务和教学环节，这种教学方法在理论教学、知识积累、学以致用等方面有着良好的效果，长期的教学实践过程也证实了这种教学方法取得的成果。然而从培养学生设计和创新能力、提高学生基本工程素养等方面来说，这种教学方法在关联机械运动方案与结构设计制造等方面相对不足，不能很好地完成教学目标，取得预计的教学效果。
机械设计课程作为相关专业课程学习中首门具有一定挑战性的实践课程，旨在通过课堂学习和训练，帮助学生了解零件制作及设计全过程，以提高学生设计能力、基本工程素养和创新能力，文章以全国大学生工程训练综合能力竞赛为基础，结合相关教学理论和教学经验，从实践层面提出有关机械设计课程改革和创新的意见。
二、机械设计课程设计教学改革的具体内容
在传统的机械设计课程已经取得了一定实践效果的基础上，全新的教学模式意图在提高学生创新能力和创新意识、提升学生动手能力和沟通、交流、表达等能力方面寻求新的突破。因此改革将会从“无碳小车的设计和制作”出发，让学生完成方案设计、成本规划、零件制作、装配调试等方面的任务，将机械设计和装配调试两大主要环节的内容相结合。
机械设计：按照既定目标的要求，以相关理论知识为基础，完成方案设计、方案修正、虚拟装配等内容。通过机械设计，学生可以将理论知识系统运用到实践方案设计过程中，更好掌握理论知识；在方案设计的过程中，还可以把握文献检索和运用的方法，培养多学科构思及设计的能力，提高虚拟样机设计、装配的水平。
装配调试：按照设计方案的要求，确定各部件样式和尺寸，选购合适的零部件，完成样机的装配，在调试过程中不断修正方案。这个环节需要学生正确把握理论和实践的关系，认识到方案设计和工程实际的差异，在了解、熟悉工艺制造的过程中，掌握机械设备的操作。
三、机械设计课程设计教学改革的具体措施
机械设计作为一门旨在通过实践和实训环节，帮助学生提高设计能力、基本工程素养和创新能力的课程，在实训方面的不足阻碍了目的的实现，因此文章针对机械设计课程教学实践过程中出现的问题，从时间、内容、考核方式三个方面提出了改革的建议和意见。
（一）时间方面
按照传统的机械设计课程教学模式时间安排，实训课程一般在理论课程全部完成后，抽出两周的教学时间集中完成。改革后，将实训课程安排到与理论课程同步完成，理论知识讲解完毕后即开展相应实训课程，理论知识与实操训练同步进行，二者相辅相成，让学生在实践中掌握理论知识，在理论学习中完成实践创新。
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（二）内容方面
课程设计主题采用全国大学生工程训练综合能力竞赛真题，举例来说，“无碳小车设计与制作”这个主题是竞赛中曾经使用过的题目，相较于传统课程中的设计主题，这个主题在虚拟样机设计、加工制作及装配调试等方面提出了更高的要求，因此对于学生设计制造能力、创新能力、学习能力等方面的要求也会更高。整个设计共分为四个环节：
首先是运动方案设计环节。按照无碳小车的设计目的，在完成资料搜集、设计对象基本分析的基础上，根据相关理论知识，绘制整机运动循环图；按照无碳小车的运动方案，以S形或8字形轨迹为基础，结合假定的设计条件，选定合适的机型结构和组合设计，以完成最终的机械运动方案，并在此基础上绘制机构示意图；根据最终确定的方案，选定合适的驱动系统、转向系统和传统系统，通过测量和测试，确定合适的运动尺寸和修正后的受力数据，完成最终设计方案。
其次，结构方案设计环节。按照确定的最终设计方案内容，在搜集技术文献的基础上，选择合适的零部件和结构，并完成三维虚拟样机。
再次，无碳小车制作和调试环节。按照设计方案内容和三维虚拟样机，购买、制作、加工各类零部件，完成无碳小车的组装、调试和运行。在操作过程中可能会出现多次修改和调整，甚至可能需要修改设计方案。
最后，完成课程设计报告和小组答辩。
（三）考核方式方面
不同于传统课程考试，改革后，将会从设计方案、样机制作及成品运行三个维度去考核学生。在给学生的课程成绩时，将会考虑方案的创新程度、虚拟机的合理程度、成品的最终效果和答辩的现场表现。
四、机械设计课程设计教学改革的效果
全新的机械设计课程教学模式以其全新形式在教学成果方面取得了全新的进展。
（一）创新点
改革以竞赛真题为核心，让学生在实践过程中提高创新能力和设计能力。首先，改革后的课程不但有传统课程模式的精华，还在整机设计和样机制作等方面提出了更高的要求，是一次非常有价值的尝试。其次，改革内容结合了学科竞赛内容，不但激发了学生学习兴趣，还带动了学生参与学科竞赛的积极性。最后，改革后的课程与机械专业的生产实习相结合，让学生在实训过程中，可以让学生更好掌握零件设计、工程制作的全过程，提高学生的实操能力和创新能力。
（二）教学效果
1.理论环节的教学让学生掌握了基本机械设计理论知识、理论方法，掌握进行创新设计的技能和方案，掌握规划设计的能力，让学生在文献检索和知识积累的过程中把握用多学科理论完成创新的能力。
2.实训环节的教学让学生系统了解工艺制造的过程，在实践过程中提高动手能力、操作能力，学会在实践中发现问题、解决问题。
3.最终的报告编写和现场答辩环节考查的是学生的综合能力，在理论教学是实践教学全部完成后，让学生针对所学知识和自己所设计的方案成果，以报告等形式现场阐述，让学生在沟通、交流、合作、表达的过程中更好掌握机器设计和制造的内容。
五、总结
改革后的机械设计课程在多方面、各环节都对学生提出了更高的要求，但是在具体教学实践过程中，学生却表现出更为浓厚的兴趣。学生在理论学习和实操训练中，培养了问题意识和创新意识，提高了创新能力和实践能力。
参考文献
[1]余江鸿,邱显焱,汤迎红.基于学科竞赛的机械设计课程设计教学改革与实践[J].机械设计,2018,35(S2):264-266.
[2]王慧明,李延斌,姜楠.基于“学科竞赛、创新项目”的机械原理课程设计教学研究[J].中国市场,2017(27):233-234.
论文作者:胡琴
论文发表刊物:《知识-力量》2019年11月48期
论文发表时间:2019/10/28
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