機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)存在的問題及新課程體系探討

機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)存在的問題及新課程體系討論〔〕:

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)的迅猛開展，對(duì)人才的理論才能和創(chuàng)新性提出了更高的要求。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)類課程獨(dú)立性很強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容以傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容為主，教學(xué)方法那么側(cè)重于分析推導(dǎo)，在培養(yǎng)學(xué)生的理論創(chuàng)新才能方面相比照較薄弱，不符合現(xiàn)階段人才培養(yǎng)的要求。因此，本文以機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線，創(chuàng)新才能為培養(yǎng)目的，將教學(xué)內(nèi)容拓展為"三大模塊";：根底模塊、進(jìn)步模塊和綜合模塊，并構(gòu)建多元化的課程評(píng)價(jià)機(jī)制，以更加貼合工程實(shí)際和人才培養(yǎng)的規(guī)律，從而形成包含理論教學(xué)、課程理論、課程設(shè)計(jì)和課外理論四大局部的持續(xù)改良的"四位一體";綜合課程體系，以到達(dá)進(jìn)步教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生綜合才能的目的。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)類；課程；問題；體系

本文引用格式：趙煜，等.機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)存在的問題及新課程體系討論[J].教育現(xiàn)代化,2022,6(16):47-49.

一引言

機(jī)械設(shè)計(jì)類課程是機(jī)械類和近機(jī)類專業(yè)必修的一門專業(yè)根底課【1】，從廣義的角度可以涵蓋機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造根底、機(jī)械工程材料和公差技術(shù)測(cè)量等眾多課程,從狹義角度主要包括面向機(jī)械類專業(yè)的?機(jī)械原理?、?機(jī)械設(shè)計(jì)?和?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)?以及面向近機(jī)類專業(yè)的?機(jī)械設(shè)計(jì)根底?和?機(jī)械設(shè)計(jì)根底課程設(shè)計(jì)?五門課程。其中，?機(jī)械原理?和?機(jī)械設(shè)計(jì)?及?機(jī)械設(shè)計(jì)根底?屬于理論課程的范疇，主要研究機(jī)械中的常用機(jī)構(gòu)和通用零部件的工作原理、構(gòu)造特點(diǎn)、根本的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法等，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程和將來從事工程技術(shù)工作打下良好的技術(shù)根底【2】，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維和創(chuàng)新才能有著非常重要的作用；?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)?和?機(jī)械設(shè)計(jì)根底課程設(shè)計(jì)?那么是理論課程的進(jìn)一步深化，其目的是通過設(shè)計(jì)理論，加深學(xué)生對(duì)根本原理和設(shè)計(jì)方法的理解，并培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用機(jī)械制圖、數(shù)值計(jì)算仿真和文獻(xiàn)檢索等知識(shí)進(jìn)展分析、解決工程實(shí)際問題的才能。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)類課程在機(jī)械類和近機(jī)類專業(yè)的培養(yǎng)方案中起著舉足輕重的作用，對(duì)人才培養(yǎng)也起著不可替代的特殊作用。

隨著經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)的迅猛開展，對(duì)人才的理論才能和創(chuàng)新性提出了更高的要求，在教學(xué)過程中，不僅要培養(yǎng)學(xué)生純熟掌握專業(yè)根底理論知識(shí)的才能，還要注重培養(yǎng)學(xué)生的理論應(yīng)用才能、思維創(chuàng)始性和創(chuàng)新才能【3】。但是，相對(duì)于與機(jī)械設(shè)計(jì)類課程在培養(yǎng)方案中的重要地位，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)獨(dú)立性很強(qiáng)，通常是以分析式教學(xué)為主，與其它課程銜接并不嚴(yán)密，也很難表達(dá)新形勢(shì)下對(duì)人才培養(yǎng)所重視的理論才能、思維創(chuàng)始才能和創(chuàng)新才能的培養(yǎng)；另外，隨著科技的不斷開展，教學(xué)內(nèi)容需要不斷更新，而教學(xué)時(shí)數(shù)卻在逐年縮減，教學(xué)時(shí)數(shù)與教學(xué)內(nèi)容之間越來越難以協(xié)調(diào)；此外，課程評(píng)價(jià)方式的單一性等問題也影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。因此，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)體系進(jìn)展革新重組，建立持續(xù)的課程評(píng)價(jià)系統(tǒng)，打破以往過于封閉的教學(xué)形式，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容與其它學(xué)科的合理銜接與有效交融，從而在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)理論分析才能的根底上，進(jìn)步學(xué)生的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新才能，是非常必要的。

二機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)過程中存在的問題

〔一〕理論教學(xué)過程存在的問題

機(jī)械設(shè)計(jì)類課程作為機(jī)械類和近機(jī)類專業(yè)必修的專業(yè)根底課，是一門經(jīng)典課程，有著悠久的開展歷史，因此，其教學(xué)內(nèi)容和形式都相比照較固定。目前，在教學(xué)方法方面，機(jī)械原理教學(xué)以分析推證為主，而機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)以強(qiáng)度校核計(jì)算為主；在教學(xué)內(nèi)容方面，主要沿用傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容，沒有太多更新；在教學(xué)手段方面，主要以多媒體教學(xué)為主，其中，圖解法的講解仍然還是教學(xué)中的重點(diǎn)，占用學(xué)生大量的課堂時(shí)間，而如今重要的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析在課堂教學(xué)中幾乎沒有涉及【4】。這種傳統(tǒng)教學(xué)形式和方法存在的弊端為：一，課堂教學(xué)內(nèi)容主要停留在傳統(tǒng)概念和理論的層面上，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新技術(shù)新思想少有涉及，限制了學(xué)生接收新知識(shí)及分析、設(shè)計(jì)和考慮的才能，也限制了教學(xué)改革；二，我校作為農(nóng)科院校中的工科，學(xué)生的理論根底相對(duì)課程時(shí)數(shù)不但沒有增加，還存在逐年減少的趨勢(shì)，這導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)復(fù)雜、晦澀的課程內(nèi)容時(shí)，很容易喪失學(xué)習(xí)熱情，從而導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。

〔二〕理論教學(xué)中存在的問題

目前，我校機(jī)械設(shè)計(jì)類課程的課程設(shè)計(jì)分"機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)";和"機(jī)械設(shè)計(jì)根底課程設(shè)計(jì)";兩種，主要在動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算的根底上對(duì)齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、軸及減速箱構(gòu)造等進(jìn)展設(shè)計(jì)，在針對(duì)對(duì)象、課時(shí)量以及設(shè)計(jì)任務(wù)量上有所區(qū)分，"機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)";針對(duì)機(jī)制同學(xué)，設(shè)計(jì)內(nèi)容為二級(jí)減速箱設(shè)計(jì)，周期為三周；"機(jī)械設(shè)計(jì)根底課程設(shè)計(jì)";那么針對(duì)近機(jī)類同學(xué)，設(shè)計(jì)內(nèi)容為一級(jí)減速箱設(shè)計(jì)，周期為二周；兩門課程設(shè)計(jì)均安排在期末的短學(xué)期獨(dú)立進(jìn)展。目前，兩種課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程根本一致，主要分為三個(gè)階段：第一階段，分析計(jì)算階段，根據(jù)自己的題目進(jìn)展動(dòng)力學(xué)參數(shù)、傳動(dòng)設(shè)計(jì)等；第二階段，草圖繪制階段，根據(jù)一階段的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)展草圖繪制，這局部軸系設(shè)計(jì)與箱體設(shè)計(jì)穿插進(jìn)展；第三階段，零件圖繪制及計(jì)算說明書撰寫階段。

現(xiàn)行理論教學(xué)形式存在的弊端如下。

1.作為理論課程的獨(dú)立后續(xù)課程，課程設(shè)計(jì)需要在理論課程完畢后才能進(jìn)展，兩門課程相對(duì)獨(dú)立，一方面會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程中的某些知識(shí)點(diǎn)的理解、記憶產(chǎn)生了斷續(xù)，這些斷續(xù)使得學(xué)生的分析計(jì)算階段進(jìn)展非常緩慢，大局部同學(xué)至少耗時(shí)2～3天；另一方面會(huì)導(dǎo)致學(xué)惹事先對(duì)題目缺乏大體的認(rèn)識(shí)，很難建立系統(tǒng)的思維方式，再加上學(xué)生自身的惰性，使得設(shè)計(jì)過程缺乏連續(xù)性，時(shí)間緊張，容易產(chǎn)生倦怠感，產(chǎn)生的設(shè)計(jì)問題較多。

2.目前，課程設(shè)計(jì)的考核方式為手工圖紙和設(shè)計(jì)說明書及辯論。一方面，整個(gè)設(shè)計(jì)過程中手工繪圖的工作量很大，這將導(dǎo)致設(shè)計(jì)效率低下；另一方面，因?yàn)槎鄶?shù)學(xué)生的空間想象才能缺乏，工程經(jīng)歷也非常缺乏，學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中很難對(duì)機(jī)器的整體構(gòu)造有全面的認(rèn)識(shí)，從而準(zhǔn)確無誤的將其展示在二維圖紙上，極易導(dǎo)致學(xué)活力械的模擬甚至盲目的抄襲。

〔三〕課程評(píng)價(jià)機(jī)制存在的問題

目前，我校機(jī)械設(shè)計(jì)類課程理論課程的成績(jī)構(gòu)成比例為：作業(yè)20%+出勤10%+期末考試70%，課程成績(jī)以期末考試成績(jī)?yōu)橹?，比擬淡化平時(shí)教學(xué)過程考核，"一考定乾坤";。這種單一化的評(píng)價(jià)方式導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果反響缺乏時(shí)效性【5】，學(xué)生必須在期末考試后才能通過期末成績(jī)來獲得課程的評(píng)價(jià)反響信息，導(dǎo)致學(xué)生無法在課程進(jìn)展中根據(jù)課程評(píng)價(jià)反響來調(diào)節(jié)自己的學(xué)習(xí)行為；同時(shí)，因?yàn)檎n程的評(píng)價(jià)主體為任課教師，會(huì)出現(xiàn)同一門課程不同任課教師的授課內(nèi)容、考核方式等不一致的現(xiàn)象，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的權(quán)威性和客觀性也有一定影響。

我校機(jī)械設(shè)計(jì)類課程理論課程的考核方式為設(shè)計(jì)辯論，教師結(jié)合圖紙及設(shè)計(jì)計(jì)算說明書質(zhì)量，隨機(jī)提出兩至三個(gè)問題，然后給出成績(jī)。整個(gè)辯論過程時(shí)間比擬緊張，教師只能大體根據(jù)圖紙及計(jì)算說明書的質(zhì)量以及答復(fù)以下問題情況給出成績(jī)，不同教師的評(píng)價(jià)指標(biāo)很難保持一致，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性和權(quán)威性也會(huì)產(chǎn)生一定影響。

鑒于此，遵循機(jī)構(gòu)及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主線，以實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)問題的解決為基準(zhǔn)，綜合理論講解、課程設(shè)計(jì)和理論演習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)，構(gòu)建多元化的課程評(píng)價(jià)機(jī)制，對(duì)教學(xué)體系進(jìn)展革新重組，以打破過往封閉式的課程教學(xué)，建立評(píng)價(jià)-反響-改良-建立-再評(píng)價(jià)的持續(xù)改良式教學(xué)機(jī)制【6】，并強(qiáng)調(diào)同其他學(xué)科和課程的銜接交融，以培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)構(gòu)理論分析才能，強(qiáng)化其對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)才能是非常必要的。

三機(jī)械設(shè)計(jì)類課程新體系思路

為了將零散、不系統(tǒng)的課程內(nèi)容有效的鏈接起來，擬構(gòu)建以機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線，創(chuàng)新才能為培養(yǎng)目的的新的課程體系框架。從機(jī)械的整體觀、系統(tǒng)觀、創(chuàng)新觀和開展觀四個(gè)方面入手，將教學(xué)內(nèi)容拓展為"三大模塊";：根底模塊、進(jìn)步模塊和綜合模塊，并構(gòu)建多元化的課程評(píng)價(jià)機(jī)制，建立評(píng)價(jià)-反響-改良-建立-再評(píng)價(jià)的持續(xù)改良式教學(xué)機(jī)制，以期行成包含理論教學(xué)、課程理論、課程設(shè)計(jì)和課外理論四大局部的持續(xù)改良的"四位一體";綜合課程體系，以更加符合人才培養(yǎng)規(guī)律，貼合工程實(shí)際，充分表達(dá)學(xué)生設(shè)計(jì)才能培養(yǎng)的循序漸進(jìn)性，從而到達(dá)進(jìn)步教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生綜合才能的目的。其中，教學(xué)內(nèi)容的三大模塊如下：

1.根底模塊。以機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)為主線，以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件(cad，SolidWorks等)為紐帶，改變單一的課堂教學(xué)形式,充分利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的功能模塊，如三維建模、運(yùn)動(dòng)分析、構(gòu)造分析以及多種外掛插件等，將相比照較獨(dú)立的機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)體系下的理論教學(xué)和理論教學(xué)進(jìn)展有效交融，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的感受機(jī)械設(shè)計(jì)的全過程，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)架構(gòu)的有效貫穿，激發(fā)并進(jìn)步學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，最終實(shí)現(xiàn)進(jìn)步教學(xué)效果的目的。

在教學(xué)過程中，以機(jī)構(gòu)及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔助，將工程意識(shí)和創(chuàng)新思維培養(yǎng)貫穿課程始終。將理論教學(xué)、背景介紹、教學(xué)案例、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等多種課程教學(xué)形式相結(jié)合；改善教育手段,一方面使用多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合的方式替代傳統(tǒng)板書圖解方式，另一方面嘗試從知識(shí)根底層面將教學(xué)內(nèi)容模塊化，并在模塊化根底上將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件如solidworks等融入課堂教學(xué)，從而構(gòu)建知識(shí)根底平臺(tái)，并在此平臺(tái)上通過SolidWorks將各階段性目的貫穿起來，以強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí),進(jìn)步學(xué)習(xí)效果。

如針對(duì)常用機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容，教學(xué)組織活動(dòng)可按照工作原理、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、承載才能設(shè)計(jì)及構(gòu)造設(shè)計(jì)的順序依次進(jìn)展，從而系統(tǒng)幫助學(xué)生建立機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的概念。此外，在教學(xué)過程中，始終以整體設(shè)計(jì)為主線，提煉獨(dú)立章節(jié)中的共性知識(shí)點(diǎn)，如在課程講解過程中，先提出問題如"反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)法是否改變構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系呢？";讓學(xué)生討論，然后以理論力學(xué)中相對(duì)運(yùn)動(dòng)的概念為基準(zhǔn)，提煉"反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)法";為共性知識(shí)點(diǎn)，以此共性知識(shí)點(diǎn)為根據(jù)，使用SolidWorks構(gòu)建連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)的三維模型，進(jìn)展運(yùn)動(dòng)分析和仿真模擬，通過仿真結(jié)果來驗(yàn)證討論結(jié)果，最終證實(shí)反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)法實(shí)際并不會(huì)改變構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。

2.進(jìn)步模塊。開設(shè)創(chuàng)新性課程設(shè)計(jì)，將理論教學(xué)與課程設(shè)計(jì)有效交融，在理論教學(xué)中穿插課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，在機(jī)械設(shè)計(jì)課程開課的同時(shí)，將課程設(shè)計(jì)的任務(wù)布置給學(xué)生，建立課程設(shè)計(jì)與理論課程的同步關(guān)系，分局部、分階段的將課程設(shè)計(jì)計(jì)算局部?jī)?nèi)容穿插進(jìn)理論課程授課過程，讓學(xué)生帶著任務(wù)聽課：一方面可以幫助學(xué)生充分理解課程內(nèi)容，另一方面也可以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)絡(luò)實(shí)際的才能。另外，要求學(xué)生任選某一種設(shè)計(jì)軟件進(jìn)展學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生采用計(jì)算機(jī)繪圖，以加深學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象構(gòu)造的認(rèn)識(shí)。以教學(xué)促設(shè)計(jì)，以設(shè)計(jì)增強(qiáng)教學(xué)，從而起到進(jìn)步學(xué)生課程設(shè)計(jì)才能，培養(yǎng)學(xué)生的理論才能和創(chuàng)新才能。

3.綜合模塊。注重學(xué)生才能培養(yǎng)的連續(xù)性，將機(jī)械設(shè)計(jì)類課程作為培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新才能的一個(gè)新平臺(tái)。在課程設(shè)計(jì)的根底上，加強(qiáng)課外綜合理論，組織學(xué)生參加創(chuàng)新競(jìng)賽活動(dòng)，如機(jī)械工程創(chuàng)新大賽、大學(xué)生創(chuàng)新等，以進(jìn)步學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)才能，實(shí)現(xiàn)"發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題";才能的全程訓(xùn)練。

新的課程評(píng)價(jià)機(jī)制如下：

1.課程評(píng)價(jià)方法的改良：對(duì)于理論課程的評(píng)價(jià)，課程最終成績(jī)包括過程考核成績(jī)和結(jié)課考試成績(jī)兩局部。其中，過程考核成績(jī)包括討論、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、階段性考核等多個(gè)環(huán)節(jié)，成績(jī)比例提升至40%-50%。如在講授機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制和自由度計(jì)算時(shí)，安排同學(xué)分組尋找生活中的平面機(jī)構(gòu)，分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度并對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)條件進(jìn)展分析，并將結(jié)論總結(jié)后以ppt演示的形式組織討論，不僅培養(yǎng)了學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料的才能，也進(jìn)步了學(xué)生的理論才能。對(duì)理論類課程的評(píng)價(jià)，標(biāo)準(zhǔn)辯論過程，制定統(tǒng)一的辯論評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，引入包含創(chuàng)新、討論等多個(gè)環(huán)節(jié)的過程評(píng)價(jià)成績(jī)，以進(jìn)步成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)的權(quán)威性和標(biāo)準(zhǔn)性。

2.分析評(píng)價(jià)結(jié)果并持續(xù)改良：通過分析課程成績(jī)和學(xué)生反響意見，以評(píng)價(jià)學(xué)生才能達(dá)標(biāo)程度，并與預(yù)期評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)展比照，找出存在的問題，并在后期教學(xué)過程中進(jìn)展調(diào)整和修改，從而促進(jìn)學(xué)生到達(dá)預(yù)期學(xué)習(xí)效果，建立評(píng)價(jià)-反響-改良-建立-再評(píng)價(jià)的持續(xù)改良式教學(xué)機(jī)制。

四完畢語

知識(shí)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新、可持續(xù)開展等當(dāng)前社會(huì)的開展趨勢(shì)對(duì)人才培養(yǎng)提出了更高的要求，在這種背景下，傳統(tǒng)的以理論推導(dǎo)為主的教學(xué)形式很難適應(yīng)社會(huì)開展的需要。因此，高校只有積極進(jìn)展課程體系改革，打破過往的封閉式課堂教學(xué)，以培養(yǎng)