机械设计基础课程设计 [如何提高高职《机械设计基础》课程设计质量]

　　【摘要】 高职《机械设计基础》课程设计是在理论教学完成后进行的一个重要的实践性教学环节，是高职学生在校期间一次较全面的设计训练， 是工科学生向实际工作过渡的必要的训练手段，对后续专业课程的学习、毕业设计及今后的工作都具有重要的影响。文章就课程设计的现状、存在的问题作了分析，并就如何提高高职《机械设计基础》课程设计质量从七个方面作了阐述。
　　【关键词】 机械设计基础 课程设计 质量
　　【中图分类号】 G710 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962（2012）07（b）-0019-03
　　《机械设计基础》课是高职高专院校机械类及机电类专业的一门主干专业基础课，课程设计是《机械设计基础》理论教学后进行的一个重要的实践性教学环节，是高职学生在校期间第一次较全面的设计训练，其目的是培养学生综合应用机械零件及其它先修课程知识去分析和解决工程实际问题的能力，以进一步巩固、深化、扩展本课程学到的理论知识；通过对通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计，使学生掌握机械设计的一般方法和一般步骤，培养学生独立设计能力；使学生在计算、制图、应用设计资料；熟悉有关国家标准、规范、使用经验数据，进行经验估算等方面接受全面的基本设计训练；另一方面培养学生树立正确的设计思想和严谨的工作作风.提高工程设计及创新的能力。与毕业设计一样，课程设计是工科学生向实际工作过渡的必要的训练手段，对学生将来工作中实践操作能力和各项工作能力的培养有着非常重要的作用。
　　在目前高职高专教育大环境下，部分高等院校培养目标不再是培养研究型人才，而是培养应用型人才，以适应社会发展对人才的需求。而传统的“以课程设计指导书为蓝本、以教师的程序化指导贯穿始终”的模式已经难以实现这一培养目标，所以探索适应培养目标的教学模式有着重要的意义。
　　1 《机械设计基础》课程设计的现状及存在的主要问题
　　1.1 《机械设计基础》课程设计的现状
　　《机械设计基础》课程设计通常有变速箱、差速器、齿轮传动等课题，但目前，多数学校《机械设计基础》课程设计仍采用具有一般用途的机械传动装置为设计对象，设计课题一般为专用传动中的二级圆柱齿轮减速器、蜗杆减速器、单级圆锥齿轮减速器等，设计时间一般为两个设计专用周，一般安排在学期末进行。设计内容包括：拟订设计方案；选择电动机类型；运动和动力参数的确定计算；主要传动零件的设计；主要零件工作图及减速器装配图的绘制；设计计算说明书的编写。设计工作量一般为传动运动简图一张；减速器装配图一张，零件图两张及计算说明书一份，最后进行设计答辩。在设计过程中，指导教师对学生进行指导和答疑，同时对学生进行阶段性检查、质疑，以作为整个设计成绩的参考。指导过程中，指导教师一般只作方向性指导，旨在培养学生独立的设计思维、独立分析和解决工程问题的能力。通过设计，大多数学生都感到收获很大。但在《机械设计基础》课程设计中还存在一些应该引起重视和解决的问题。
　　1.2 《机械设计基础》课程设计存在的主要问题
　　（1）学生对课程设计的重要性认识不足
　　在教学过程中，有一部分学生对课程设计的重要性认识不足，缺乏设计的感性经验，缺乏积极性和主动性，也缺乏创新意识，对课程设计持应付态度，敷衍了事，加上设计安排时间紧的因素，为了完成任务东拼西凑，有的学生相互抄袭，甚至在网上下载等，严重影响了课程设计的质量。
　　（2）学生对先修课程的综合应用能力较差
　　《机械设计基础》课程设计是对机械制图、互换性与公差、工程力学、金属材料学等先修课程的基本知识、理论结合工程实际的综合应用，也是对这些课程体系中的知识进行重新建构、综合应用的过程。在教学实践中发现学生整合知识的能力较差，比如不能很好地应用力学知识对在外荷载作用下的轴进行精确强度计算校核；在绘图中不能正确应用机械制图基本知识，按照国家制图规范绘制图形等等。
　　（3）学生缺乏工程实际经验知识
　　高职学生普遍缺乏工程实际知识，对零部件的结构设计、精度选择、工艺过程等方面的要求只能比照书本、资料进行模仿设计，很少结合工程实际综合考虑进行设计，大多数学生的设计方案可以说纯属“纸上谈兵”型，无工程实际意义。例如在确定减速器及零件的主要尺寸时，注重理论计算结果，不能综合几方面要求来最终确定。由于学生对减速器的制造、安装、调整、维护的工艺过程缺乏实际的感性认识，致使对大量工艺问题缺乏认真考虑，或感到无从下手，不能把零件必须具备的良好工艺性要求贯穿于设计过程中。另外，学生对工厂现有的生产设备、加工手段缺乏认识，因此在设计中对零件的加工精度、装配精度和技术要求的内容提不出合适的要求，制约了课程设计质量。
　　（4）指导教师角色定位存在问题
　　不少教师在课程设计指导过程中采用传统的教学模式，缺乏创新，充当保姆角色，表面上看可能提高了设计质量，实际上不注重培养学生的创新思维和独立工作能力，学生的能力没有得到提高。有的教师管理不到位，缺乏过程监督，不注重阶段性考核，只看重最后结果，这两种现象都达不到课程设计的教学目的。
　　2 提高《机械设计基础》课程设计质量的措施
　　为使课程设计真正达到培养学生的工程设计意识和创新设计能力，适合新形势下对培养“应用型、技能型”人才提出的新要求，如何改进和提高《机械设计基础》课程设计教学效果，针对学生在课程设计中存在的问题，我们主要采取了以下几种措施。
　　2.1 充分认识课程设计的重要性，加强实践性教学
　　在指导课程设计时，上好第一堂动员课，使学生充分认识到课程设计的重要性，其意义不仅仅是掌握机械设计的一般过程和熟悉设计程序，更重要的是对后续课程的学习有着很好的帮助，乃至对以后的就业及能否胜任工作岗位都有着十分重要的影响。在课程设计中应集中精力根据设计题目的要求、条件、数据，做好资料收集、分析资料，认真思考，深入研究，按照设计程序进行设计，培养优化设计思维和能力。 　　指导教师应把课程设计作为比课堂理论教学更为重要的教学任务，加强责任，认真对待，精心辅导。在指导学生时，要注意辅导方法的应用，应启发、引导学生独立思考和自我反省。开展小组讨论，在讨论中不同的设计思路、观点、认识，得到互补和启发。针对学生缺乏机械工程感性知识的问题，应加强实践性教学环节，应充分利用多媒体、模型和实物讲解；组织学生到工厂参观、实习，让学生有更多的机会观察、了解、认识各类机器的构造、传动关系及工艺流程，以增强、提高学生的工程实际经验。指导教师应积极学习新知识、新技术、新材料的应用，积极参加工程实践，丰富自己的工程经验和工程知识，为学生创造增加感性知识的条件，以便更好地指导设计，提高课程设计质量。
　　2.2 理论教学与课程设计紧密结合
　　《机械设计基础》课程设计是在课程理论和实验教学完成后进行的一个实践性教学环节，其设计题目所要求的内容涵盖了课程中大部分内容。在教学中教师应该把理论教学与课程设计紧密结合起来，融合到课程理论教学中，课程设计指导教师应根据以往的指导经验，把课程设计中易出现的问题作为例子讲解；比如讲到齿轮传动时可以结合课程设计讲解轮齿的受力分析、齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度计算。可以把课程设计分为带传动、齿轮传动、轴、轴承和电机及箱体设计五个模块，与教材相应练习题结合起来，作为课外练习布置给学生课后完成。这样学生通过训练，积极性得到提高。到进行课程设计时，课题中的理论计算部分已经经过了演练，提高了效率，减少了错误。可以较顺利地完成设计计算说明书的编写，把较多的时间和精力用于结构设计和绘图，提高了课程设计质量。
　　2.3 改革选题，提高课程设计效果
　　摒弃“多年一题”的现象，打破传统的教学模式，在设计题目和内容上进行改革。（1）题目要体现教学目标：应根据《机械设计基础》教学大纲要求，针对高职学生特点，设计题目应有较强的典型性和仿真性，选题原则一是要有综合性，能涵盖课程的主要内容；二是可以考虑简单的整机设计；三是难度和工作量要适当，不至于产生畏惧心理而无从下手；四是要有一定的灵活性，有利于激发学生的兴趣和创造性思维；五是题目要学生分工协作完成，有利于培养团队精神。（2）题目要与先修课程衔接：选题要考虑与先修的机械制图、金属工艺学、机械制造基础等课程的衔接。高职《机械设计基础》不涉及复杂的机构、运动学、动力学方面的知识，主要侧重通用零件和简单机械传动机构的结构、特点、应用范围和维护等内容。设计题目不应有太复杂的机构，选以减速器为主体的传动机械装置较为适合高职学生，有利于培养学生结构设计、强度计算、精度设计等方面的能力。（3）题目要注重多样性和挑战性。在实际工作中，我们围绕结构工艺性，按不同的传动方案、原始数据、不同的减速器类型布置课题，使设计课题的难易程度和工作量大小与学生的水平与能力相适应，使设计具有创新性和针对性。
　　2.4 改革传统的指导形式
　　现代教育强调以学生为主体，以教师为主导。作为指导教师，一是要改进指导方式，采用分段、个别与集体相结合的动态指导方式。设计前把任务、难点、需要注意的事项交代清楚，要注意针对学识和能力差异，因材施教，做好个别辅导，对缺乏独立思考能力的学生应多采用“启发式”教学法，对积极思考的学生可以采用“讨论法”多鼓励和肯定，一起讨论启发其思维作最优选择设计，然后提出修改意见或建议，对能力较差的学生应耐心辅导、详细讲解，善于发现其优点，及时表扬，帮助其树立信心和养成良好的学习习惯；中期针对易出现的共性问题、错误，集体指导，后期加强检查与纠正。二是要树立正确的指导理念，教师要引导学生变模仿型设计为思考型设计，变逐步讲解为必要提示，变提供详细资料为列出参考书目，鼓励学生积极主动去查手册、找资料，培养他们对各种信息的收集、分析、归纳、整理能力。充分发扬民主，调动学生思维，教师不过早下结论。比如在确定方案阶段，可以增加方案论证，首先由小组学生提出设计方案并阐述其优劣性，然后由学生和教师对方案提出质疑，教师进行总结，给出指导性意见，促进学生主动思考，开阔了学生视野，也培养了学生对知识的应用能力和创新意识。三是要引导学生树立正确的设计思想，设计是一个反复推敲、反复修正、不断创新的过程，要树立严谨的工作作风和坚韧不拔、克服困难的意志。
　　2.5 加强计算机的应用能力
　　随着计算机绘图的普及，以及用人单位对高职毕业生职业技能的要求，教学中应注重培养学生的计算机应用能力。对于课程设计中的图纸，可要求学生用计算机绘制并打印。针对以前学生计算机绘图能力普遍较差的状况，在学生上《机械制图》课时，我们要求教师适当加强CAD模块的教学和训练。这样，学生在进行课程设计时既可以把主要精力放在结构设计上，计算机绘图能力又得到了提高，图纸干净整洁，有效地提高了课程设计质量。
　　2.6 严格控制设计进度
　　严格控制课程设计进度是提高课程设计教学质量的一项重要措施。学生花费二至三周的时间做课程设计，只有掌握好设计进度，有计划、有步骤地进行才能保质、保量、按时完成。《机械设计基础》课程设计是一项较复杂的工作，不仅计算、绘图工作量大，还要综合应用先修课程相关知识，查阅有关资料和手册，若设计进度快了，就会出现不求甚解的问题，缺乏深入细致的工作，其结果可能是解决了问题的表象，只知其一，不知其二，对机械设计的客观规律、设计思想缺乏认识，达不到教学预期目的。有的学生一开始并不着急，总认为时间充裕，就会出现前松后紧，当感到时间紧了，就加班加点突击设计，不仅难以按时完成设计任务，质量也无法保证。课程设计的进度计划应由指导教师提出，与设计任务书一同发给学生，进度计划应明确设计过程中各阶段所用时间和完成日期，要求学生基本上按进度计划进行。为保证学生能按计划进行，教师应加强过程指导，严格把关，及时检查督促进度和质量，每检查一次，教师都在设计材料上签字，并做好相应记录。
　　2.7 重视总结、答辩
　　学生完成设计任务后，要引导学生进行总结。学会总结有助于学生进一步熟悉和掌握设计方法和设计程序，剖析方案优劣，自己在设计中的得失，找出设计中应注意的问题，用以指导自己以后的学习和工作。总结应先由学生进行，教师点评，肯定成绩，指出不足。按照大纲要求，应进行答辩。实践证明答辩是学生升华专业知识、提高口头表达能力和心理素质的有效手段，是教师检查设计质量、全面分析与评估设计思维的必要环节，可以督促学生及时复习和总结知识，搞懂设计中的各个问题。每个学生答辩时间一般在10—15分钟，先由学生自我陈述，阐述设计方案的优缺点、主要流程、总结与体会等，随后由教师和学生自由提问，评定答辩成绩。通过答辩这一环节，学生的设计能力、综合应用能力，应变表达能力都有一个质的飞跃。
　　2.8 改革成绩评定模式
　　考核方式在很大程度上左右着学生的学习态度和学习方式，在实践中，教师应该探索出一套既可以激励学生，又能科学考核的成绩评定办法。
　　加强对设计全过程的考核，以图纸、计算说明书、答辩成绩为主，加强对出勤率、工作态度、进度等环节的过程考核，以及创新意识、独立工作能力等可以在成绩考核中有所体现，进一步培养学生的工程素养。制定科学合理的评分标准，形成良好的考核机制，有利于提高课程设计质量。
　　3 结论
　　高职教育强调培养“应用型、技能型”人才，《机械设计基础》课程设计是高职生第一次“应用型”的实践训练，实践表明，以上做法，充分调动了学生的学习热情，课程设计的整体质量有了明显提高，对后续专业课程的学习、毕业设计及学生将来从事工程技术工作奠定了坚实的基础。
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