面向粤港澳大湾区建设背景的机械原理课程设计教学改革
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作者:韦慧玲 刘军
摘要：粤港澳大湾区的目标是建成国际科技创新中心，面向这个建设需要的人才培养重点是创新能力的培养。当前的机械原理课程设计题目类型单一，学生的发散思维和创新能力没有得到充分的发挥。文章浅析目前高校机械原理课程设计存在的问题，并提出适应粤港澳大湾区建设背景下机械原理课程设计的相关建议。
关键词：粤港澳大湾区;机械原理课程设计;教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）15-0160-02
机械原理课程是机械工程专业的主要技术基础课程之一，在专业课程中处于重要的地位，而机械原理课程设计是课程教学的重要实践环节，其课程设置目标是提高学生运用基础知识解决实际问题的能力并增强机械设计的创新意识[1-3]。随着粤港澳大湾区建设的提出，为顺应社会发展，提高学生的创新能力，针对传统的机械原理课程设计实践教学进行教学方式方法的教学改革势在必行。
一、当前课程设计存在的问题
（一）缺乏思维发散式的设计思路
目前高校的机械原理课程设计思路是参考机械原理课程教学中机械系统传动方案设计的知识体系进行，每个学生根据机械原理课程设计指导书提出的机械系统进行方案设计，通过对三个以上的方案进行对比选取其中最优方案，最后通过设计说明书和运动示意图将设计方案表达出来。很显然，这种指定题目限定机械系统的二维设计已经很难激发学生的设计热情和创新意识了，使得本应该有趣的设计变成是应付式的作业。
（二）专业特色不明显
目前开展机械原理课程设计的专业有机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程四个。每个专业都有自己的专业特色，而目前机械原理课程设计仍然以通用机械为主，缺乏专业特点。尤其是车辆工程专业的学生，很难在机械原理课程设计中与车辆工程联系起来，对学生后续专业课的学习起不到承上启下的作用。因此，不具有专业特色的课程设计很难调动学生的积极性。
（三）缺乏现代化工程软件应用能力
我院虽然属于理工科大学，但是先进的现代化工程软件在教学实践中的应用还是比较滞后。学生做课程设计还是以手工作图为主，尺寸和标注都没有做到规范化。学生未能系统地掌握二维和三維设计软件，对于将来从事设计方面工作的学生来说，很难适应社会的要求，更谈不上创新。如何借助先进的设计手段，把具有前沿性的设计理念表达出来，是我院目前亟待解决的问题。
（四）设计方案缺乏可行性分析
由于学生做课程设计依靠手工计算和作图，这些设计往往只是一些简单机构的拼凑，缺乏运用现代化工程软件对机构的合理性、可行性和可靠性进行分析。假如学生使用三维设计软件，就可以对整个机械系统各个机构间是否存在运动干涉进行三维图画验证。因此，目前的课程设计方式无法对机械系统进行可行性分析，缺乏对学生整体思维能力的锻炼。
二、针对课程设计存在问题提出的建议
为了解决目前机械原理课程设计存在的一些问题，结合粤港澳大湾区创新的建设背景，提出一些针对性的建议，通过激发学生的发散思维和创新意识，提高学生的设计能力。
（一）开放式的设计思路
鼓励学生通过查询资料和观察生活中常见的机械系统，根据已经学习的机械原理理论知识结合自己的兴趣爱好选择课题并提出自己的设计思路，有利于提高学生的学习积极性、主动性和创新能力。另外，通过分层设计的思路让学生组团进行一个大课题的设计，组员根据自身能力选择擅长的小课题，若干具有递进关联性的小课题组成一个大课题，这种模式有利于发挥学生的特长，且能够锻炼学生独立思考和团队合作的能力，避免了传统的指定课题模式相互抄袭的弊端。
（二）具有鲜明专业特色的课题选择
在机械原理课程设计题目的选择上，围绕专业相关性这条主线，机械制造及其自动化专业以机械自动化系统为主、机械电子工程专业以机械电子系统为主、机械设计及理论专业以机械系统设计为主、车辆工程专业以车辆机械系统为主，针对每个专业领域常见的机械结构进行传动方案设计、运动仿真以及动力分析。这种模式实现了课程设计多样化和个性化。例如同一机构类型在机械自动化系统、机械电子系统、机械系统、车辆机械系统下进行设计，这样既能保证学生设计不重题，又能有效促进学生之间的讨论与交流。以专业特色为导向的课题选择，不仅实现了课程学习与专业学习的融合，达到了学以致用的效果，而且也很好地激发了学生的学习动力和创新意识。
（三）现代化工程应用软件的选择
针对机械原理课程设计特点，选择的软件平台应具有三维建模、机构仿真、运动及动力学分析功能，同时，考虑到本科生能力和精力有限的特点，以学习一款能解决设计中诸多问题的集CAD/CAE/CAM一体化的大型集成化软件为佳。目前，ProE、UG和SolidWorks这三款软件实用性比较好，越来越受到中国高校及企业用户的青睐，而且它们每个版本的更新都能同步反映当代最新的设计方法和理念，为学生今后的知识更新与扩容奠定基础[4-5]。学生可以根据自己的喜爱选择其中的一款软件进行设计。
（四）设计分析一体化的系统思维
针对目前课程设计存在的缺乏可行性分析这个问题，提出运用三维软件进行产品设计，运用软件搭建虚拟机械系统，并对此进行运动仿真、动力分析、有限元分析和结构优化等，确保设计的机械系统不存在运动干涉，最大限度地降低设计失误。这样把设计和分析一体化，学生对产品的开发有一个全面的认识，既可以锻炼了学生的系统思维，又提高了学生全面思考问题的能力。
三、结束语
时代在不断发展，社会对人才的创新能力要求不断提高，我们必须树立新的教育质量理念，调整和改革机械原理课程设计的内容和方式，鼓励学生开放式探索，增强学生的创新能力，提高课程设计的质量，使得机械原理课程设计目标与粤港澳大湾区建设背景下的人才能力需求相匹配。
参考文献：
[1]汪建晓，孙学强，靳龙.机械原理[M].武汉：华中科技大学出版社，2017.
[2]汪建晓，孙传琼.机械原理课程设计[M].武汉：华中科技大学出版社，2013.
[3]黄小龙.基于课外科技活动的机械原理课程设计教学研究[J].教育教学论坛，2017，（5）：217-218.
[4]王芳，王瑞芳，平学成，等.基于虚拟样机技术的机械原理课程改革与实践[J].中国轻工教育，2017，（01）：60-62.
[5]黄小龙.虚拟样机技术在机械原理课程设计教学中的应用[J].中国电力教育，2013，（4）：102-103.
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