“机械设计基础”课程教学改革探讨
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摘要：依据多年教学经验，结合高职教育特点，对《机械设计基础》从教学内容、教学方法、教学手段、考试方法等方面进行了相应的改革尝试。
关键词：机械设计基础，教学，改革
《机械设计基础》是机械类专业学生的一门重要的专业技术基础课，而且也是一门能直接用于生产的设计性课程。本课程的教学目标不仅在于传授常用机构和通用零件的基本知识、基本理论和基本设计方法，更重要的是培养学生的实际机械设计能力。高等职业教育以培养高等技术应用性人才为目标，所以更应注重于本课程的设计性、实用性，即学生实际机械设计能力的培养。为此，必须以全面机械设计素质培养为中心、实际机械设计能力培养为主线，对传统的《机械设计基础》教学内容体系、教学方法、教学手段和考试方法上进行改革。
一、在教学内容上以“必须够用”为原则，最大限度的整合教学资源
高等职业教育《机械设计基础》教学内容改革，一方面要贯彻“必须够用”的原则，即为学生学习专业课程（在校后续学习）和终身学习（发展和创业）奠定坚实基础；另一方面要突出机械设计主题，即培养学生的从业（从事实际设计）能力，实现高等技术应用性人才培养目标。为此，应从以下几个方面入手对教学内容进行改革。
1．淡化过细的理论内容，删减不必要的理论推导和证明
高等职业教育培养目标强调的是人才的应用性，其毕业生所从业的岗位，决定了他们没有必要对计算公式、定理、方法等的来龙去脉象高等学历教育培养研究型人才那样搞得清清楚楚，而应注重于如何运用这些公式、定理、方法等来解决实际设计问题。因此，对一些过深的、不必要的理论推导、证明都应予以删除，以便学生集中精力掌握这些公式、定理、方法的实际应用，解决实际设计问题。这样更符合培养目标的要求，也势必取得更好的效果。例如：带传动即将打滑时紧边拉力与松边拉力之间的关系式的推导过程；齿轮传动中按轮齿齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度设计计算（或校核计算）公式的推导过程等等都应删除。与其它先修课程重复的内容、偏深偏难而又不实用的内容、因科学技术发展进步而落后的内容也应删除。以机械传动、机械零件的设计为重点，保证实用性和先进性。
2．完善设计所必要的基本知识和基本理论，增加基本设计方法和实践性内容
机械设计所需的基本知识和基本理论、紧密结合工程实际且多样化的设计方法，是培养机械设计能力的根本保证，也是实施终身教育、发展和创造的基础，而以往的教材对此注意不够。具体表现为：（1）对设计方法和步骤缺少分析、总结和归纳，不利于学生整体设计思想方法的形成。（2）实用性、实践性内容少，不利于学生应用所学理论知识和方法解决工程实际问题能力的培养。改革后的课程内容体系应克服以上不足，以设计为线索，以解决工程实际设计问题为目标，构建起设计基本知识和基本理论比较完备，设计方法实用、多样的基本内容体系。因此，我们自编了机械设计基础教材，特别增加了实用性、实践性内容和习题，增加了应用性的设计方法、经验数据和公式、图表，增加零、部件结构设计内容。突出应用性，将学生引向实际设计。
3．根据各专业人材培养方案整合教学内容
由于各个专业的培养目标不同，所安排的课时和教学要求也不同，因此《机械设计基础》课应根据本专业专业课的学习要求，将与其相关的工程力学、金属材料与热处理等教学内容与本课程进行整合。根据这一要求，编写了《机械设计基础》教材，使用效果很好。
二、在教学方法上以有利于培养学生的实际机械设计能力为原则
高等职业教育的培养目标和本课程的性质都决定了《机械设计基础》教学应以培养学生的实际机械设计能力为总出发点和总归宿。为了有效地实现教学目标，应不断改进教学方法，做到以下几点。
1．讲清基本知识、基本理论和基本方法
常用机构和通用零件的类型、结构、功能、材料、标准、制造方法、特点、适用场合、工作原理、载荷分析、应力状态分析、失效形式分析、计算准则分析、参数选择原则、结构设计等，不但是形成实际机械设计技能必不可少的基本知识和基本理论，其中也包含了分析和解决工程实际问题的思路和方法，对培养学生的自学能力、分析和推理能力、观察和想象能力、理解和记忆能力至关重要，同时也是学生发展和创新知识的基础，甚至终身受用。所以，在教学中要遵循由简到难，由表及里，循循善诱，层层剥皮的方法，讲解清楚，力求切实掌握。
2．加强技能训练，培养机械设计能力
教学中可以通过以下几个方面的技能训练，达到掌握机械设计方法的目的。（1）综合运用工程力学、金属材料及热处理、公差配合与测量技术，以及机械制图等相关课程所学的基础理论和技术知识，联系生产实际和机器的具体工作条件，解决机械设计问题；（2）根据实际工作条件进行工作原理分析、设计，抽象和构建物理模型，进行载荷的性质及大小分析计算，进行应力状态和性质分析、失效形式分析、计算准则分析、工作能力计算公式分析、材料及热处理选择分析；（3）正确理解公式、系数的使用条件和应用范围，运用各种经验数据、经验公式、半经验公式和理论计算公式进行设计计算；（4）使用各种标准、规范和图表；（5）设计构思；（6）结构设计；（7）绘图表达。在教学过程中，除了必要的例题和习题练习外，教师要注意结合实际，注意对设计方法的归纳、总结和对比，启发学生的联想，调动学生的积极性，以达到举一反三、触类旁通的效果。教学中要把主要精力集中在实际技能的培养和如何运用方面，不要在理论上过多地纠缠。
3．注意培养学生的创造能力
在保证学生掌握基本知识、基本理论和基本设计方法，形成实际机械设计能力的前提下，还要注意培养学生的创造能力，只有这样才能适应学生终身学习、发展和创业的要求，也才能达到创新设计的目标，才能与时俱进。培养学生的创造能力，应从调动学生的学习积极性，启发学生的积极思维和培养自学能力入手。为此，要注意以下几个方面的问题：（1）教学内容处理 一般将每次课的内容处理为精讲内容、一般介绍内容和自学内容。其中精讲内容是每次课的重点和难点，包括基本知识、基本理论和基本方法，应详尽讲解，以多种形式重复训练，确保牢固掌握。自学内容是在掌握了精讲内容的基础上，通过自学能够掌握的知识，留给学生自学，培养自学能力，启发创造思维和思想。（2）教学方法的运用 采取灵活多样的教学方法，充分调动学生的积极性，启发学生的积极思维，培养自学能力和创造能力。如：① 讲授、启发、自学法；② 设题、自学、启讨法；③ 串联、分析比较、归纳法等等。（3）改革教学思想、鼓励多向思维 不要把学生的思想方法限定在教材的狭窄范围内，也不要用教师的思想方法统一学生。如：经常提出一些与教材上思路方法、观点不相同的问题，热情讨论研究学生不同的思想方法和观点，鼓励设计结果的多样性，支持应用新技术、新工具等，培养创新、创造意识和能力。精心处理教学内容，运用多种教学方法，改革教学思想是为了给学生创造一个积极思考、主动参与学习、提高自学能力的环境，并最终达到培养学生创造能力的目的，要根据具体情况灵活掌握，否则会适得其反。
4．培养与教学目标相适应的学习方法
本课程要实现从理论向工程实际、从基础课向专业课的过渡，教师必须认清这个“过渡”对学习方法的特殊要求，对学生的学习方法进行指导，以适应本课程培养目标的要求。要注意把精力集中于研究掌握机构、零部件的结构、选材、制造方法、标准与规范、使用范围、工作情况分析、受力分析、应力状态分析、失效形式及其原因分析、设计计算准则、参数选择、设计方法步骤以及问题处理上，而对公式的推导、定理的证明、经验数据的取得过程等只作一般了解，不必反复推敲。
三、在教学手段上，充分发挥现代多媒体教学的优势
机械设计基础课程中有很多动态的、结构的内容，传统的实物示例、黑板板书，很难做到解构零件的具体构造、展示机构的动态过程。为此，我们制作了大量课件，充分利用多媒体教学手段，展示各类机构的运动过程等，增强学生的感性认识，启发和引导学生积极思维，增强教学效果。
四、在考试方法上，利用多种考试相结合的方式。
目前采用的考试方法是“闭卷考试”模式。其中卷面成绩占70%，平时成绩占30%。这种考试方法的弊端是导致大量学生考试成绩不合格。主要原因是该课程所包含的内容涉及面太广，学生又没有养成一个平时复习的习惯，直到考试之前才去温习，所以考试结果不理想。为此，我们在考试方法上也进行了改革。
1.增加单元考试
在每一章节讲授完之后，进行单元测试，督促学生及时复习和解决遗留问题，并提高单元测试成绩比例，缩小最后一次考试成绩的比例。
2.结合课程设计，增加开卷考试
本课程的课程设计题目一般是设计减速器。减速器是一个传统的设计题材，它将学生所学的各种零件设计知识很好地结合在一起，训练学生多种零件设计的能力。但在实际操作中，大部分学生把课程设计当成抄写练习。这是因为课程设计往往把几个学生分成一组设计相同的题目，所以有些人一开始就做好抄袭其他学生的准备。在答辩的时候，教师也很难面面俱到，造成即使抄袭也能过关的现象。因此，在课程设计之后，增加开卷考试，考试的内容就以减速器为题，考试成绩计入理论考试成绩。
总之，通过改革，构成《机械设计基础》课程以实际机械设计能力培养为主线、基本知识完备、基本理论适当、基本方法多样，应用性、实践性突出，实用、先进、科学的课程内容体系。采取从基本知识、基本理论和基本方法的理解掌握入手，结合实际训练，培养设计能力和创造能力的教学方法，并注意培养与教学目标相适应的学习方法。使得《机械设计基础》课程从教学内容到教学方法以及学习方法更有利于掌握知识、发展智力、启迪创造性思维、形成设计能力，有利于专业课的学习，有利于提高从业能力，有利于人才的发展，更符合高等职业教育人才培养目标的要求。
参考文献：
[1]陈完成.机械设计基础[M].北京：兵器工业出版社，2008.
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