李佳俊
（上海大学工程技术训练中心 上海 200444）
摘要：在教学改革不断深入的背景下，机械设计课程设计的改革也成为大势所趋，该课程与其他相关实践类课程相比具有一定差异，在教学改革过程中，应采用多理念融合改革的方式，将分层教学法、任务驱动式、项目教学法等融合起来，打破传统教学中存在的不足，从而形成自己的学科特色，使课程设计的教学品质得到进一步提升。基于此，本文将对课程教学理念与改革的内容进行分析，并对机械设计课程设计的改革措施加以阐述。
关键词：新时期；机械设计课程设计；多理念融合
引言：
机械设计课程设计属于十分重要的实践学科，通过该门课程的学习，学生能够充分掌握“工程制图”“机械设计”“工程材料”等方面知识，了解和把握机械设计的规律与特征。但是，在目前该门课程教学中，在教学效率上不容乐观，但在科学技术持续发展的背景下，机械设计从理念到方法上均发生了较大的改变，采用多理念融合的方式，使设计类实践课程的教学质量得到显著提升。
1.课程教学理念
1.1项目教学法
所谓的项目教学法主要是指在教师的指导下，为学生布置一个独立的工程项目，学生通过查找文献、明确设计方案、项目实施、项目评价等过程来完成任务。通过该项目的完成，能够使学生更加充分的认识到工程项目设计的各项内容与环节，使其能够在日后实际操作中拥有丰富的经验。
1.2CDIO工程教育
在CDIO教育中，C是Conceive的简称，代表的是构思；D是Design的简称，代表的是设计；I是Implement的简称，代表的是实现；O是Operate的简称，代表的是运作。该教学方式主要是以产品运行生命周期为载体，使学生能够主动、积极的投入到课程实践当中。同时，此种教学方式还提倡“以工程为导向”，使学生能够边做边学，此种方式尤其适用于实践性较强的机械设计课程教学活动当中。
1.3在线教育
在线教育是借助于网络的方式开展教学活动，师生之间通过网络进行全方位的沟通，打破时间与地域上的差异，拉近师生间的距离，为师生提供更多的沟通机会。教师可以在课程正式开始讲解之前，利用计算机为学生设置几个思考问题，使学生能够带着问题进入教学；利用计算机进行课程内容讲解；课后在计算机中布置巩固练习题，学生可以在线作答，系统自动生成分数，使教师充分了解学生的掌握情况，以便于更加有针对性的辅导和帮助学生。
1.4主动实践
主动实践是指学生直接参与到教学活动的各个环节当中，自由设置教学内容与步骤，在研究过程中遇到的问题能够独立解决，并且提出自己的创造性想法。在此过程中，学生的主动性与学习动机得到有效的调动和增强，并且使其观察能力、创新能力、解决问题能力得到有效的锻炼和提升。因此，教师应将主动实践引入到课程设计教学中，使学生的各项能力都得到有效的锻炼和提升[1]。
2.课程改革的主要内容
2.1设计题目的确定
机械设计课程设计教学中，题目的确定应遵循以下内容：（1）课题中应用的传动方式需是教材中提到的，如带传动、齿轮传动、螺旋传动等；（2）课程设计的题目类型多样、层次众多，能够充分适应学生们的个性化需求，使课程设计从模仿转变为原创。因此，在确定设计题目时，不但应以实际案例为参考，寻找其中较为恰当的题目进行设计，还应与学生自身的兴趣爱好、个人经验等相结合，经过全方位考虑、综合分析后确定最终的设计题目。
2.2多层次教学内容
课程设计应具有较强的层次性，使不同高校、不同层次学生的需求能够得到充分满足，并且设计内容应尽量以常用零件为主。在机械设计课程中，减速器的设计始终是设计的“宠儿”，被选为设计题目的概率较高，主要是由于减速器中不但包含着带传动、齿轮传动等设计，而且还包括了轴承设计、组合设计、箱体设计等内容。学生利用所学知识进行设计后，能够使专业所学知识得到更加高效、广泛的应用，使学生对理论知识的掌握更加深刻，动手实践能力也得到了进一步提升。
2.3多理念融合的教学方法
项目教学法主要是将教材中的内容打乱重组，按照新的要求重新构建知识体系，将工程项目中的机械主体拆分成执行部件、传动系统与动力原件几个部分，然后按照教学内容对轴系零件、传动零件、箱体零件等进行设计。而任务驱动法首先是由教师布置教学任务，任务完成的原则、主旨与方法等，然后让学生在研究、探讨、制作中逐渐摸索完成任务，最终带领学生一起总结规律和技巧。例如，在对减速器进行设计时，首先需要对轮系传动相关参数进行计算，其次是针对减速器的应用进行设计，最终对其进行总装配图。学生在教师的指导下不断的发现问题、解决问题，使个人的学习兴趣得到极大的调动，在学习中的主动性不断提升。
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在主动实践理念的指导下，打破了以往先理论学习、后实践训练的教学方法，将其转变成理论实践并行的模式。例如，在讲解“齿轮传动”知识时，教师引导学生根据课程设计的理念，与企业实际情况结合起来，调动学生学习的积极性，使其能够热情饱满的投入到学习当中[2]。
2.4绘图与设计方式的选择
对于机械类学生来说，绘图能力属于每个学员必备的技能之一，因此需要学生掌握更多的绘制技能，才能够绘制出更加科学合理的作品。在计算机绘制方面，学生应充分掌握并灵活应用各类专业绘图软件，如CATIA、CAXA与Auto works等等，并且利用计算机完成对零件的装配、简单仿真运动等，使学生的计算机技术与设计水平得到显著提升。
2.5科学评价体系的建立
在以往的课程评价中，主要将结果作为设计评价的重点，而在评价改革背景相，应将以往单一的评价标准多元化，构建科学的评价体系，采用多目标评价的方式，使评价结果变得更加科学合理。对此，对学生设计成绩的评价可以从以下几个方面着手：（1）设计方案的创新程度；（2）专业文献的参考与借鉴程度；（3）课题设计的合理性与正确性；（4）答辩时的表达能力；
对于机械设计的考核指标主要分为两个部分，首次考核设置在学生设计方案完成后，重点考察学生对课题的理解程度，设计方案是否合理、具有创新性、学生文献参考与查询能力等；最终考核是在设计作品完成后，此次考核的重点在于学生解决问题能力、分析能力、观察能力、语言表述能力、随机应变能力等。通过两个阶段考核的形式，使评价体系更加健全，考核结果更加科学[3]。
3.机械设计课程设计教学改革的措施
3.1设计与教学的有机结合
通常情况下，在理论课程讲解过后教师才会组织学生开展课程设计，延续的时间大约为两周。在设计完毕后进行期末考试，对此大部分学生通常会将时间和精力都投入到应对考试方面，对设计没有足够的尽心，部分学生直接敷衍了事，机械的摘抄说明书，有时即便发现其中存在问题，也懒得花费时间修改，得过且过。在装配图的绘制方面也不够理想，没有从本质上领悟到设计的真正意义。
对此，如若能够将设计与教学有机结合起来，例如，在讲解完“带传动”以后便立即布置设计作业，并将学生划分为不同的小组，为学生讲解如何选择电动机与具体的设计要求等，则学生可以利用平时的课余时间进行设计，保质保量的完成带轮设计等问题。再如，当讲解完“齿轮传动”以后，学生将本节课程与前一轮课程内容相结合，便可以开展齿轮的设计工作；当“轴的设计”讲解完后，学生便能够对轴的结构、大小等进行设计，以此类推，每学习完一堂新的知识，学生在课下便可以将其应用到设计当中，这样做能够发挥出“趁热打铁”的效率，还能够使学生有充足的时间投入到设计当中，使其设计能力得到真正的锻炼和提高。
3.2设计参数多组化
在以往的设计参数中，虽然组数众多，但是数据之间并没有较大的差别，起初学生对设计都充满好奇，随着设计相关知识的讲解与深入，部分学生觉得大家的设计都相差不大，与指导书中的也十分类似，逐渐失去兴致，准备照搬其他学生的设计。对此，可以通过修改设计参数的方式，对每组提出不同的参数要求，这样便能够有效防止学生间出现抄袭现象。例如，在学习“带传动”设计以后，针对小带轮基准直径问题，不同组的学生选择不同的数值，当学生设计完毕后，要去各个小组的同学将作品进行对比，引导他们思考参数不同对设计起到了怎样的影响，最终引导和启发学生找出其中的规律，并设计出最合理的作品。
设计的重点在于过程，并非结果，通过将不同小组设计作品的对比分析，能够使学生更加清楚直观的看到不同参数对作品产生的影响，也更加深刻的理解了设计的内涵。更重要的是，学生在设计中不知不觉的锻炼了自身发现问题、解决问题的能力，同时使学生在成功的体验中进一步激发设计欲望，而不是简单的进行抄写和应付，使设计的目标得以真正达成[4]。
3.3注重答辩，培养学生解决问题的能力
在课程设计教学体系中，最后一个环节便是答辩，该环节主要作用是检验学生知识学习情况与设计成果，答辩分数在设计总成绩中占有较大的比重。设计作品虽然已经提前布置完毕，并且不同学生在参数选择上也各不相同，但是如若不进行答辩，仍然无法分辨是否由学生独立完成。通过答辩，能够使学生的一些问题暴露出来，并且在教师的指导下得到良好的解决，使每个学生都对自身的设计有清楚全面的认识，使其能够对设计作品中每个数据、公式的作用与用法有充分的了解，明确图纸中各结构的分布意义，进而展现学生自身的设计能力与真实水平。例如，部分学生的设计中带有“带传动”，如若单纯选择带轮直径，则缺乏整体考虑；部分学生设计中的小带轮半径超过电动机中心，但是学生自己没有发现这一问题，继续按照这一错误参数进行后续设计，导致后续很多数据均不合理。在作品设计完毕后，通过答辩环节便能够使学生对设计系统有一个更加清楚全面的认识，将其中存在的、自己尚未发现的问题暴露出来，并且给予有效的解决，使学生的综合分析能力得到有效的锻炼和提高。
3.4提升学生CATIA绘图水平
在以往的课程设计中，学生通常采用手工绘图的方式，分别绘制出零件图与装配图。但是，部分设计说明书中存在问题，需要在绘制的过程中修改说明书，有些尺寸只有真正落实到图纸中才能够确定，因此需要反复的修改数据，学生对此常感厌烦，由于设计中涉及到的数据众多，知识功底较弱的学生通常感觉无从下手，不知从何种修改数据为好，只能机械的按照指导书中的样式进行绘制，导致设计的尺寸与图纸不符，在很多细节上也存在很多差错。
如若教师能够提早布置设计项目，学生在设计完一个零件之后，利用CATIA将零件图绘制出来，并交由教师检查。例如，在绘制完齿轮的零件图以后，如若其中存在错误，只需对轮毂的长度进行修改即可。当一切准备妥当后，最后在机房中进行集中安装，这样不但使学生CATIA操作水平得到显著提升，还能够保障设计尺寸与说明书中相一致，切实达到设计目标。对于能力较强的学习来说，教师还可以鼓励她们采用三维软件进行零件绘制和组装，将作品在二维与三维之间进行转换，使学生不断发现问题和解决问题，使设计的作品变得更加完美[5]。
结论：
综上所述，在新时期背景下，机械设计课程设计的改革应从教学内容、方法、目标、评价体系等多方面着手，转变传统的教学观念，采用多理念融合的方式，将CDIO工程教育、在线教育、项目教学法等充分结合起来，发挥教学合力的作用，使设计实践类课程获得更加显著的改革创新效果。
参考文献：
[1]王砚军，李长春，王玉增. “机械原理与机械设计课程设计”的改革探索——基于CDIO教育理念[J]. 中国电力教育，2015（23）：95-96.
[2]何秀媛，张健，起雪梅. 高职“机械设计课程设计”教学改革的几点建议[J]. 现代交际，2016（9）：10-11.
[3]张俊，包家汉. “卓越计划”背景下的机械原理与机械设计课程设计教学改革探索[J]. 安徽工业大学学报（社会科学版），2014，31（4）：107-108.
[4]杜鹃，王国勇. 基于软件工程+机电一体化培养模式下机械设计基础课程设计的探索[J]. 科技信息，2015（14）：110.
[5]沈仙法，刘远伟. 多理念融合的"机械设计课程设计"主动实践教学模式研究[J]. 科教导刊（下旬），2017（6）.
论文作者:李佳俊
论文发表刊物:《河南电力》2018年6期
论文发表时间:2018/9/11
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