程師培養(yǎng)計劃的_機械設計_課程設計改革

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為社會培養(yǎng)應用型人才的職能，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生的專業(yè)知識，培養(yǎng)學生分析、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向的教育模式，更加強化了學生的服務企業(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)展教學模式和方法改革是創(chuàng)新工程人才培養(yǎng)、主動服務國家戰(zhàn)略和行業(yè)發(fā)展的根本需求。在本科階段的實踐教學環(huán)節(jié)中，課程設計作為課堂教學內(nèi)容的拓展應用，最能體現(xiàn)出學生的實踐動手能力，也是“卓越計劃”中培養(yǎng)學生工程技術(shù)素質(zhì)的重要一環(huán)。二、機械設計課程設計教學中存在的問題“機械設計”這門課程對學生學習相關(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，理論抽象復雜。傳統(tǒng)的教學模式往往是言者諄諄、

4、聽者藐藐，即便經(jīng)過實踐教學環(huán)節(jié)的學習，所培養(yǎng)的學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)教學改革和探索是推動卓越計劃實施的有力驅(qū)動。機械設計這門課程有兩個極其重要的教學環(huán)節(jié)，一個是理論教學，另一個就是課程設計。在經(jīng)過理論教學后所進行的課程設計是一個極其重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，也是一次較全面的設計能力訓練，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、前期力學基礎(chǔ)知識薄弱的學生來說，極易感覺學習內(nèi)容枯燥乏味且不易理解，學習理論課之后再更行課程設計往往效果不佳。目前大部分工科院校對機械設計課程設計的選題通常是進行各類減速器的設計。如何完成課程設計的全部訓練目標，使學生利用已經(jīng)學到的理論和生產(chǎn)實踐知識，分析和解決機械設計問題，已經(jīng)成為創(chuàng)新機械設計課程設計要解決的首要問題?？偟膩砜矗瑱C械設計課程設計存在如下幾個問題。1.設計題目單一，缺少對學生創(chuàng)新性、綜合能力的培養(yǎng)選題通常是進行各類減速器

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

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

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

9、踐認識，培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)和工程實踐能力有一定的意義。關(guān)鍵詞：卓越工程師；機械設計；課程設計改革作者簡介：吳雪峰（1980），男，吉林省吉林市人，河南理工大學機械與動力工程學院，講師；薛銅龍（1965），男，河南焦作人，河南理工大學機械與動力工程學院，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)課教學的改革”（項目編號：2012SJGLX127）的研究成果。中圖分類號：G642.0

10、文獻標識碼：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.缺少對學生創(chuàng)新能力與團隊合作能力等方面的培養(yǎng)在課程設計期間，學生的主要任務是進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。雖然有時幾個學生做一個題目，但通常是一個學生要進行整個過程的設計計算，工作量大，無法體現(xiàn)出團隊合作能力。在整個機械設計課程設

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

12、題，按照“卓越計劃”的培養(yǎng)目標，提出以下幾點改革措施。1.改革選題課程設計體現(xiàn)以人為本、以學生為主的理念，改革原來由指導教師統(tǒng)一布置設計課題的做法。在確定設計課題時，教師僅講明教學基本要求，而由學生個人或組成小組結(jié)合學習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，自主擬定設計課題，指導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，不僅擴大了題目的數(shù)量和類型，如表1，而且學生覺得既有趣又不陌生，從而提

13、高學習的興趣，也給學生以充分的想象和發(fā)揮的空間，使他們學會獨立思考、積極創(chuàng)新。表1機械綜合課程設計題目編號設計題目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)綜合課程設計將企業(yè)工程師進行項目進展及規(guī)劃的方法適當引入到課程設計，將機械設計課程設計內(nèi)容根據(jù)其特點形成幾個項目模塊，例如：總體方案設計模塊、結(jié)構(gòu)設計模塊、運動分析與仿真模塊等，每個

14、項目模塊除涵蓋機械設計的教學內(nèi)容之外，還涉及到了學生已經(jīng)學過的機械原理的部分教學內(nèi)容。雖然學生的設計工作量有所增加，但通過將前期學生進行的機械原理課程設計與機械設計課程設計聯(lián)系起來，可實現(xiàn)有效的銜接，而對于不同模塊的任務分配也加強了學生的合作能力。通過開發(fā)出綜合機械原理與機械設計兩門課程的設計題目，不僅使學生扎實掌握機械設計的基本理論，而且使學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行設計在機械設計課程設計中，作為減

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

16、命題是目前課程設計采用的方式，而題目經(jīng)常是虛擬，學生在設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計任務時，可以將課堂設置在學校的工程訓練中心或?qū)嶒炇?，采用現(xiàn)場教學方法，通過讓學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)設計可以起到事半功倍的作用。為了提高學生的設計積極性，還可以將實踐環(huán)節(jié)中生產(chǎn)實習、認知實習與課程設計連接起來，在各類實習當中，學生主要以參觀為主，在實習結(jié)束后提

17、交實習報告便完成了實習過程。如果能夠邀請企業(yè)的工程技術(shù)人員引導學生發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場的問題或者根據(jù)實習中的典型機械進行設計，一方面使學生接觸到工程實物，實時實地學習，另一方面工程師的參與使學生與最新設計理念接軌，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計課程設計存在的問題進行了分析，并提出切實可行的改進措施，通過引入項目模塊設計過程、更新設計題目、改變繪圖過程、將實習與課程設計相聯(lián)系等一些列改革方案，增強了課程設計的實踐性

18、和實用性，充分調(diào)動了學生學習的積極性和主動性，培養(yǎng)了學生動手能力、分析和解決工程實踐問題的能力，為學生今后的實習與工作奠定良好的基礎(chǔ)。參考文獻：[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]任濟生.機械設計基礎(chǔ)課程設計[M].徐州:中國礦業(yè)大