机械设计基础知识理论范文

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篇1

现代大学生多已是年满十八周岁的成年人，心理和生理都迅速走向成熟，已具有一定的生活阅历，对事物初具独立的判断和处理能力，他们具有积极的探索精神和强烈的好奇心。《机械设计基础》课程作为机械类学科的一门基础课程，其教学目的不仅在于传授学生一定的机械基础知识，更重要的是培养学生对机械学科的兴趣，激发学生在机械方面的创造能力。例如，在讲授齿轮的相关知识时，“齿轮”这个名词对于每一位大学生都不陌生，不管是儿时的玩具汽车还是现在随处可见的轿车上，都有它的存在。之前，学生对齿轮的认识只是主观上的“知道”。现在，在课堂上我们要教会学生从原理上认识齿轮、学会齿轮的特点、使用或设计齿轮。所以，我们要充分利用大学生的生活阅历和强烈的好奇心等特点进行分组讨论式教学，给学生思考的机会，让他们产生对齿轮的第一映像和最初认识。可以先让学生分成小组，相互讨论大家见过的齿轮，总结其特点和使用等，然后老师充当揭秘者，对齿轮的相关知识进行总结和介绍。如此，不仅活跃了课堂气氛，避免课堂上打瞌睡等现象出现，还能激励学生积极思考，发展思维，培养学生对机械学科的兴趣。“齿轮”这个名词会在学生的脑海中留下具体的形象，对知识的掌握更加牢固。另外，现代社会已是一个分工明确、团队合作的社会。个人能力固然重要，但要完成一个项目更重要的是集合团队的力量。在各种招聘会现场，“善于沟通，团队协作”的字样频现，由此可见，团队合作不仅是社会发展的趋势也是现代企业需求。现在的大学生是未来各行各业的精英，学校应该肩负起培育精英的重担，让他们走出校园为社会创造更多的财富。分组讨论式教学，能够让学生定位自己在团队中的地位，协调与组员之间的关系，发现别人的优点与自己的不足，培养自己的团队合作能力。

2.自学检测式教学

大部分的大学生都经过高考的洗礼，对新知识具有一定的自学能力。学生大学毕业后，不管是继续深造还是进入企业工作，必须要有更强的自学能力。我国大学生的培养模式正逐渐向“产学研联合培养”模式转变：（1）以科研项目为依托，以开发成果为目的与企业进行联合；（2）在学校（科研院所）或企业设立人才培养基地进行大学生的联合培养；（3）聘任企业的高端人才作为联合导师进行联合培养[5]。而企业更是以“产”为主，所以，为了适应未来的发展，学生必须具有较好的收集信息、整理信息、学习新知识的能力，这时，自学能力显得尤为重要。在《机械设计基础》课程的课堂上，再优秀的老师也不能教给学生他们以后全部要用的东西，能传授的只是冰山一角。所以，我们要在教授机械学科基础知识的同时，把重心放在培养学生的自学能力上。例如，在讲授“螺旋传动”的知识点时，我们可以采用自学检测式教学。首先，让学生借助课本和参考资料进行自学，然后老师按照教学要求对他们进行测试，并纳入成绩考核范围。如此，不仅锻炼了大家的自学能力，同时，督促学生积极主动的去学习，避免学生敷衍了事现象的出现。

3.实践教学

《机械设计基础》是一门偏向于实际应用的课程，理论学得好并不意味着学生能把所学的东西应用于实践，去为社会创造财富，空谈理论没有意义。为了加强课堂理论教学与实际应用的联系，必须在《机械设计基础》课程的教学环节中增加实践环节。有条件的学校可以带领学生到工厂、学校的加工中心、实验室等地点参观学习，看看课堂上学的轴承、齿轮、联轴器等零件是用在机器的什么地方、起什么作用等，深化对课堂理论的理解。理论与实际的综合联系能够让学生对机械学科有更好的认识。老师还可以给学生提供一些组件，让大家动手拆卸组装，锻炼动手能力。《机械设计基础》课程设计的设计题目一直比较单一，均为一级圆柱齿轮减速器的设计。减速器是一个非常典型的机器，包括了大部分理论课程中给学生讲授的内容，比较符合学生的课程设计任务要求。但符合要求的典型零部件不只是减速器一种，题目的单一往往使一些学生抄袭他人成果，极大限制了学生的创新思维。此外由于学生的基础参差不齐，如工程制图、工程力学（理论力学，材料力学）、工程材料、公差配合等这些课程的成绩差别很大，有些非专业的学生甚至没有学过这些课程，导致做出的课程设计水平千差万别，极大的影响了课程设计的质量。针对不同层次的学生，选择不同的设计题目，使每个学生都有适合自己的目标，教师则可以根据学生个体目标因材施教。

4.改进成绩评定方式

传统的通过卷面考试来评定课程学习成绩的方法只能在短时间内强化学生对部分知识点的掌握，它只是让学生对《机械设计基础》课程的知识点进行一次总结和记忆，对机械相关基础知识的掌握情况，短期效果良好，但从长远看并没有意义。这种记忆式的知识掌握，将随着时间的迅速淡忘。为了更好地让学生真正掌握机械设计基础知识，巩固课程学习成果，可适当取消课程结束后的卷面考试，将自学测试环节的测试成绩与最终的设计实验环节相结合，对学生综合评价。课程即将结束时，老师应该让每位学生开拓自己的思维，设计一种具有一定实际意义的简单机械，提交设计报告，以设计报告的完整性，创新性等为标准评定每位学生的课程学习成绩。按照设计实验的要求，不管学生是对已有的机械结构进行改进还是原始创新设计，这都将促使学生将所学的理论知识应用到实际中去。学生将以一位机械设计工程师的身份去体会机械行业从业者该有的素质，培养学生的整体素养。在设计实验过程中，学生需要复习已修课程《机械设计基础》等相关课程的知识、需要查阅《机械设计手册》等工具书、需要绘图，甚至是三维建模。这将使学生在很好地掌握书本知识的同时学会收集整理信息，独立解决问题。这种能力是未来发展中必不可少的。

5.总结

篇2

关键词：新形势；机械设计；创新能力

引言

目前，国内外机械制造业有着日新月异、突飞猛进的发展，进入二十一世纪以来，国外以欧美为代表的制造业在产品设计及加工技术方面仍处于领先地位。在经过设计方法、制造工艺、自动化程度、管理及制度等方面不断改革创新后，2011年，我国制造业规模总量已经跃居世界第一。但我国制造业还存在着如设计创新领域、自动化程度领域等技术层面的不足等问题。为提高我国制造业的智能化水平，与国际接轨。我国提出了由“制造”向“智造”发展的理念，并付诸以实践。实现由制造大国向制造强国的转变，已经成为新时期我国经济发展面临的重大课题[1]。2017中国•成都智能制造国际合作大会更是提出“继工业革命、电力革命、蒸汽革命、信息化革命之后的新一轮智能革命即将到来，势不可挡的科技发展正在重塑全球产业格局，智能制造已成为全球制造业的主要发展趋势。”全球的新一轮科技革命和产业变革带来了非常重要的变化，即制造业领域的生产泛式或者说制造模式的根本转变。尤其是在通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类在制造过程中的脑力劳动的智能制造[2]的理念提出后。对我国高等院校如何培养和提高制造业新形势下机械设计专业学生的创新思维和能力培养就提出了更高的要求。我国高等院校机械设计专业教师在教育教学中如何提高学生的设计创新思维和能力，以适应机械设计与制造专业发展的新需要呢？本人认为应做好以下几点：

一、培养学生先进的设计理念

理念是意识层面的东西，这个词拆开来可以解释为理性的观念。具体地讲，首先它应该是理性的思维，而不是感性的直觉，是经过深入思考，具有系统性、全面性和深刻性的意识。其次，理念也是一种观念，一种精神。它不仅仅是对现实问题的思考，更重要的是面向未来，对将来有所展望，要具有一定的预见性和前瞻性。从理念的这两个特性我们可以看出，理念是一种对未来深入思考、系统谋划、科学预见的理性思维，而不仅仅是一种思想或一种意识。机械产品更其它领域产品一样，也需要有先进的设计理念，要改变工业的设计落后于制造的现状，首先要改变感性认识多于理性认识的思维习惯，在工业产品设计过程中增加更多的理性思维[3]。

（一）提高教师创新思维和先进的设计理念

在教学中，教师起着重要的引导与指导的作用，同时教师也起着榜样的作用，教师的教学思想会潜移默化地影响着学生，对学生以后的学习产生一定的影响。如果教师自身不能对知识进行深入的研究与学习，甚至没有创新教育的意识，就会直接影响学生创新能力的培养。教师要对学生独特的想法加以肯定，指导学生掌握知识技能，教师自身除具备专业的机械设计能力外，还要有创新精神与创新能力，这样便于更好地实施创新教育。

（二）开拓视野，认识、学习国内外先进的创新思维

其次，通过多种手段多接触国外一些先进的机械产品和设计方法。结合日常专业知识的学习和设计作业等多种学习手段的平台，将精益化、标准化、模块化、自动化、服务化、个性化、生态化、全球化、数字化、智能化的设计理念与设计工作接轨。多观摩机械设计和成功案列和产品，增加知识积累，拓宽设计思路。实现设计思想先走出去的创新思维。逐渐形成新形势下的机械设计新思维新理念。在机械设计中任何软件都是工具，真正宝贵的是设计者的思想和创意，而并非软件。形成自己机械设计方面独有的思维方式、设计思想和设计风格。

二、扎实的基本功和先进的设计方法

打好坚实的专业基础是设计能力提高的基础，机械设计、机械原理、机构学、机械制图等专业课程的学习是必不可少的。但是要打破传统的教学大纲课程设计格局，加强对思维能力的培养，适当减少的例如手绘图纸等方面的训练。取而代之的应该是先进的操作工具，例如CAXA，ProE，SW，ANSYS、Mathcad等软件，深刻理解材料力学，工程力学，机械设计理论，机加工工艺，金属工艺学等基础理论；熟练掌握公差配合，工程材料等基础知识，让学生打好扎实的基础知识，又学习了高效的专业设计工具。例如：单从机械设计基础知识层面出发，使用CAXA绘图工具绘制的一张设计图纸，由这张图纸可以看出一个工程师的基本素质，可以看出设计师的严谨程度和对国标的掌握情况，可以看出设计师对加工工艺的熟悉程度。这是对绘图的较高层次的要求。作为设计师的基本功；公差配合是机械的精髓所在，公差可以解决降低成本和保证性能的矛盾；对公差的理解也可以看出设计师空间想象能力，抽象事物理解能力，逻辑思维能力。设计方法就是规定机器的尺寸、形状、材料、零件组合特征及组合方式。设计者要运用大量的数学，力学及相关学科工具；数学、静力学、运动力学所得到的信息会比设计师凭直觉和估计要精确可靠。先进的设计方法是设计者成功设计的重要途径，掌握先进的设计软件使用方法和运用规则在实际工作中得以应用也是非常重要的，既学习了先进高效的设计手段，又运用了扎实的基础知识。

三、多学科知识的学习，打破传统的专业界限

现代化的装备制造需要多方面学科知识的融合，集机、电、液、气及控制理论为一体。因此，单一的机械专业知识已经略显单薄，机械设计专业的学生广泛的学习多学科知识，广泛的融合机电液气及相应控制理论。要打破传统的专业界限。建立多学科融合机制，例如，机械设计专业课程设计中要涉及工业控制学、机器人学控制理论方面的知识。即立足基础知识，从装备设计角度出发。由整体向局部推进，形成一整套完整的设计理念。形成机械设计方向的大局观。未来的机械设计专业也必将是向多学科融合的方向发展。

四、立足于解决实际问题，设计工作真实化

以产品功能为出发点，在实践中不断加强学习，推陈出新，改掉陈旧的习惯，多参与日常生活中的产品设计，将设计工作真实化，平时的课程作业多涉及日常生活中的实物设计，培养学生多参与设计的意识。在这里需要强调的就是分析的目的在于获得符合要求的工作性能的同时，做到重量轻巧，加工简单，降低成本。总之，基于我国传统制造业向着智能“智”造方向的发展。说明我国的制造业已经向着摆脱传统制造业束缚的方向发展。即开始向技术型转变，向更高效、高产值的智能化方向发展。其为我国机械制造业的发展拓宽了道路，向着高精尖制造技术迈进指引了方向。为更好适应我国机械制造的发展，打破传统的设计理念，打破传统的专业设置，打破传统的专业界限，与国际接轨，迎头赶上，运用先进的设计理念，先进的设计技巧和思路。提高多学科技术交互融合的运用能力，重点结合实际问题培养学生的创新思维能力，创新设计能力。在我国制造业体制改革新形式下如何提高机械设计专业学生创新思维和设计能力，并与先进的自动化控制理论、方法相结合。对于高等院校机械设计与制造专业学生的专业发展有着至关重要的作用。

参考文献：

[1]周济.智能制造—“中国制造2025”的主攻方向[J].中国机械工程，2015，26(17):2273-2284.

[2]R比克，莱瑟.智能制造.包装工程[M].北京：人民邮电出版社，2016.

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（合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽 合肥 230009）

【摘　要】根据工程类卓越工程师教育培养计划的要求，结合目前的教学现状，探究探索机械设计基础课程的教学改革的必要性及方法，通过优化教学内容、面向卓越工程师培养目标为导向的课堂教学方法、实验教学与课堂教学有机衔接方法以、课程考核方式及项目化机械设计题库设计五个方面的研究探索，提出了面向卓越工程师培养模式的机械设计基础教学方法，并取得良好的教学效果。

关键词 机械设计基础；卓越工程师培养计划；课程目标；教学改革

《机械设计基础》是面向机械和近机械类工科学生的一门重要专业基础课程，它是在高等院校课程体系改革中形成的一门集工程力学、工程材料、热处理工艺、机械零件毛坯成形和切削加工技术等内容为一体的综合性课程。它是学生刚从大一学习的纯理论知识如数学、力学、物理等转向实际应用的综合学习及实践的重要课程[1]，也是培养学生综合分析能力、解决工程实际问题能力和创新设计能力的主干课程，同时也是学生由理论基础学习通向专业课程学习的桥梁和纽带，了解和掌握工程实际设计计算的开端[2]。高等学校的工科类专业基本都开设此门课，在各个专业的教学大纲中处于“承上启下”的地位，如图1所示。以合肥工业大学为例，学校的材料、生物、热能与动力、土木工程、精密仪器、真空、过程装备等绝大多数近机械类工科专业都开设《机械设计基础》课程。

《机械设计基础》课程本身所涉及的知识面广，理论性强，与实践结合紧密，它不但要求综合运用材料力学、理论理学、工程材料、机械制图、机械原理及机械设计等相关知识来进行产品设计，更为重要的是要具有产品设计创新和解决工程实践问题的能力[3]。

1　基于卓越工程师培养模式的教学改革研究的必要性

随着我国现代化经济建设的发展，不但要求学生具有较好的理论基础知识，而且更为重要的是要求他们具有较好的实践和创新能力，能够设计出符合社会需求和具有国际竞争力的好产品[4]。针对目前我国高校的学生培养模式与社会需求之间不协调的现状，2009年10月开始，教育部先后召开了3 次研讨会，并确定实施 “卓越工程师教育培养计划”，试点开展工程师培养模式改革。卓越工程师应该具备以下基本九项品质：（1）超强的工程分析能力；（2）较好的动手能力；（3）较好的创新意识和设计能力；（4）较高的伦理道德标准以及职业素养；（5）较好的应用和更新知识的能力；（6）持之以恒的学习能力；（7）较好的商务与管理技能；（8）一定的领导才能；（9）良好的沟通能力。同时，还应该兼具以下四个特质：（1）正确理念的坚持或自我否定的勇气；（2）对局部或整体工程价值的科学判断力；（3）对权威工程学术或工程技术独到的批判力；（4）优秀民族工程文化传承与世界先进工程文化吸收的责任感。只有具备了以上九项目品质和四项特质的工程师，才能称得上是真正的卓越工程师。

2　机械设计基础课程教学现状

《机械设计基础》课程本身所涉及的知识面广，理论性强，与实践结合紧密，它不但要求综合运用材料力学、理论理学、工程材料、机械制图、机械原理及机械设计等相关知识来进行产品设计，更为重要的是要具有产品设计创新和解决工程实践问题的能力。目前，各高校的《机械设计基础》教学主要由实验教学、理论教学和课程设计三个环节组成。大部分院校的《机械设计基础》课程教学主要是依靠教师的讲解，尽管大多已采用了多媒体辅助教学，在课程开设初期，多媒体丰富的画面确实可以调动学生对本课程的学习兴趣，但是随着教学过程的进行，学生便会感觉课程内容的枯燥零碎而失去学习的兴趣，从而影响教学质量和学生能力培养。

随着高等学校各专业招生人数的增长，导致很多高校的基础硬件教学设施不能充分地满足学生实验要求，影响了学生的机械实验认知教学效果，进而导致学生在理论课堂教学中不能很好地理解课程教学内容，使学生失去课程学习的兴趣。作为《机械设计基础》三个环节中最重要的课堂教学，随着多媒体应用于教学以及课时精简，导致更多时候教师采用“填鸭式”满堂灌的教学方法。

3　基于卓越工程师培养模式的机械设计基础课程教学实施方法

2010年合肥工业大学成为全国61所高校首批实施“卓越工程师教育培养计划”的试点高校。为了配合实施“卓越工程师培养计划”，学校针对相应课程的教学方法进行了改革和创新，“基于卓越工程师培养目标的机械设计基础教学改革与方法研究”项目纳入学校的2013年度教学研究项目，项目主要研究解决如何针对卓越工程师的培养计划实施机械设计基础教学方法改革与创新。本次教学改革项目负责人，根据教学的安排，首先在合肥工业大学2012级生物和力学两个专业进行教学改革试点。针对这两个专业的学生机械基础知识比较薄弱，首先进行课程教学方式、手段及考核等调研，发放了80份调研表，收回有效调研表62份，调研的结果如下图2所示。

从以上调研统计结果表明，学生对此门课程的初始学习兴趣及期望值都保持较高的期望，但也存在担心因为基础学不好的因素。针对情况，作者从以下五个方面进行了教学改革尝试。

3.1　优化教学内容

“机械设计基础”包含了机械原理和机械设计的两部分内容，主要内容是研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。现有的教材，为了追求理论知识的系统性和完整性，致使该课程内容多，知识点散，且大多数偏重于理论分析，未考虑到近机类专业学生的先修课程开设不足的实际情况。例如带传动受力分析或齿轮传动设计的推导公式过于冗长，对于近机类专业学生不易理解和掌握，因此对教学内容进行优化，对一些复杂的的理论推导及证明予以删除，重点强调公式的实际应用。增加工程实例的讲解，同时把课程设计相关内容分解成若干任务融入课堂教学，使学生在学习“机械设计基础”课程内容的同时，能够将所学知识应用到实际设计中。

3.2　面向卓越工程师培养目标为导向的课堂教学方法改革及实施

作为一门机械设计方面的基础课程，课程教学的主要目标应该使学生掌握机械设计与分析的基本能力，在此基础上培养学生的实际动手能力和创新设计能力；为实现卓越工程师培养计划的前四项品质奠定基础。

在传统的课程教学的基础上，引入“小课程设计教学”，根据课程教学的主要章节和教学的先后顺序，针对性的安排多个“小课程设计题目”，利用小课程设计作业将课程教学任务有机组合。

3.3　实验教学与课堂教学有机衔接方法

实验教学对实现课程教学目标起着不可或缺的关键作用，通过试验可以加深学生对于机械设计基础课程的基本概念、基本理论的理解，同时能够使学生对于所学内容获得感性认识，是对课堂学习内容的补充和扩展，有助于提高学生分析和解决问题的能力。

现场实物教学。在教学过程中，安排学生参观机械零部件陈列室或实习中心，结合课程教学内容对照实物进行讲解，学生能够更加直接地感受到所学知识的实际应用，加深对教材内容的理解。对于比较复杂的部分，例如轴系结构的设计，可首先组织学生现场观察后亲自装拆，增加感性认识，然后再进行课堂讲解，使枯燥的教学内容变得生动。

3.4　机械设计基础课程考核方式的改革探索

机械设计基础教学方法的改革与探索，必须以培养学生能力为核心，教学方法的改革必须得到学生的支持，受限于现状，学生在学习期间最为关注的仍是课程的最终考核成绩，如果不研究配套的课程考核方法的改革措施，将导致学生学习的积极性受挫。因此，项目需研究针对教学方法改革涉及到的课程成绩考核方式，改变以往以一张试卷分数决定学生课程学习成绩的考核方法。在原有试卷考核的基础上，研究加大实践能力、创新能力及理论应用能力的考核，适应于课程教学方法的改革和探索。本次授课采用课堂讨论发言、创新机构设计、小作业以及卷面考试构成最终成绩，降低卷面分数的权重比例，使学生能够更注重于知识的学习和掌握，始终保持较强的学习兴趣。

3.5　项目化机械设计题库建立

为配合项目化大作业课堂教学方法的改革与实施，依据机械设计基础教学大纲要求及课时安排，研究设计一个科学合理的项目化机械设计题库对教学方法的改革与实施具有重要的意义。因此，项目需根据各章的教学内容及课时安排，研究设计一个科学的项目化机械设计题库，为实施教学方法改革提供支持。

4　卓越工程师培养模式的教学评价体系构建

随着社会对人才能力需求的变化及机械类课程改革的不断深化，本课程的学时进一步被压缩，《机械设计基础》课程内容的广泛性、传统的教学体系和学时的有限性就产生了矛盾。对于我校的一些非机械类专业的学生，由于有更多专业课需要学习，只能将本课程的学时压缩，使学生普遍感到学习吃力，授课教师也觉得采用传统的教学模式，考核评价方法难以适应社会对人才能力的需求[5]。

目前，本课程考核方式主要以期末考试成绩为主，平时所占比例极小。在我校，《机械设计基础》的考试成绩占70%，平时成绩（包括作业、实验、课堂考勤及课堂表现）占30%。尽管以及逐步趋向于多元化的发展，但是由于平时成绩在教学评价中的比例仍然太小，所以实际上是不足以去反映学生的机械设计能力水平以及实际的学习效果的，而且这种评价方式也不足以去监督学生的学习过程。有效的教学评价考核应该以培养目标为依据，以能力考核为衷心，以知识考核为参考。在其他的国家和地区，《机械设计基础》的考核方式已经呈现出多元化的发展，有很多值得我们去借鉴及学习的地方，例如：台湾成功大学，作业、课堂讨论与小考占27%，期中考试两次（各占23%，共46%），期末考试占27%；美国普渡大学，课后大作业包括2次projects占40%（疲劳强度计算项目作业占20%，机械设计作业占20%），期中测试占20%，2次课堂测试占20%（每次测试占10%），期末考试占20%。

《机械设计基础》对于机械类的学生来说是一门非常主要的课程，应该着重对其的教学评价，应该采用过程性评价和目标评价相结合的多元评价方法，包括课堂表现、作业项目、实验、期中及期末测试等方面。课堂评价（10%）主要考察学生平时课堂表现，主要包括学生出勤率、课堂回答问题的表现及课堂讨论表现等方面；作业评价（20%）；由于《机械设计基础》的实践性较强，除了教科书上的习题之外，教师还可以适当增加2-3次课后大作业，大作业可以结合实践性项目的进行布置，提高学生的创新设计能力（20%）。课程考试评价占（50%）。既可以调动学生的学习积极性，也可以提高学生的动手创新设计能力，达到课程教学目的。

5　结论

随着社会对于现代化人才的专业知识结构、综合素质以及实践能力等个方面要求的提高，《机械设计基础》课程的授课方式，学习内容及评价方法也一个发生相应的变化。本文结合卓越工程师的培养目标，从五个方面进行教学尝试，取得了不错的教学效果，使学生的创新设计和动手能力得到了较大的提高。未来将根据前期的教学方法改革的效果评估，完善形成适用于卓越工程师培养目标的课程教学方法和体系。

参考文献

［1］张瑞华.应用型本科院校《机械设计基础》课程深化教学改革探讨[J].中国科技博览，2011，35：469-471.

［2］唐克岩，王振玉，宋黎.机械设计基础实验教学改革与探索[J].中国教育技术装备，2011，27（9）：118-120.

［3］杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2007．

［4］田君，韩立发.基于卓越工程师培养目标下机械设计基础课程教学的改革[J].东莞理工学院学报，2013，20（1）：100-104.

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虽然传统的机械设计理论教学模式确有其优势，但在培养学生动手能力方面却有所欠缺，故应有所革新。本文综合我校当前教学当中所存在的问题，并分析现有的机械设计的教学模式，从相关方面详尽说明了理论教学与课程设计并行的教学模式。

关键词:

机械设计理论教学;并行;教学研究

一、引言

机械类专业的教学不像其他专业教学一般，多以理论为主，机械类专业较为偏重的是实际操作，多上手才能得到更多的锻炼，才能对本专业有更好的认识。由于扩招政策的推行，导致了现今大学生的可以动手操作的机会显著减少，这对于学生以后的发展也有一些小小的影响。在以往的教学过程中，总是先进行机械设计的理论课教学，待理论课教学进行两到三周之后，再加入实践设计课程。这种教学课程安排虽有其可取之处，但也有其不足之处，例如会造成知识的断层，为解决这一问题，提出了理论教学与课程设计并行的教学模式。

二、对传统教学模式的分析

传统的机械设计教学模式是将理论教学与实操教学分开进行的，这是一种分离式的教学模式。在这种情况下，即使带教老师有着长达数年的教学经验，在课堂上可以让学生学到扎实的基础知识，但实际操作的欠缺仍旧是一大硬伤。这是现今人才培养过程中普遍存在的重学轻用现象。正因为这种分离式的教学模式，使得理论课程与实践课程看起来好像完全不同的，没有联系的样子。开展这两门课程的初衷是为了使他们相辅相成，使得学生通过实践课程可以更好的理论知识，所学到的理论知识也能很好的指导实践操作。但这一目的似乎并未达到，反而有所背离，致使学用脱节。学用脱节是导致学生尽管很好的学习了理论知识，但仍不能很好的应用理论知识指导实践操作的根本原因。当学生开始课程设计时，因为前面所提到的这些原因，他们并不能很好的将自己所学到的知识应用到课程设计中去，也不知道该从那个点着手，不能深究问题，最后只能仓促了事，着实令人惋惜。这便是这种分离式教学所带来的不好之处，虽然就这种教学模式也有其存在的必要性，也有其可取之处，但笔者认为，瑕不掩瑜，只有进行完善与整改，才能使的教学模式变得更加的科学合理。

三、对并行教学模式的探索

任意选取一班学生，进行机械设计理论教学与课程设计并行模式的试点班级，以下为主要做法:

(一)同时进行理论教学与课程设计

以往传统教学模式理论教学与课程设计的开展是有时间差的，在本次探索实践中，打破了传统的桎梏，两项教学工作同时进行，即开课就开始布置课程设计，使得课程设计与理论教学结合的更为紧密。这将以往的课程设计进行了拆分重组，目的是为了更符合这种两者同时进行的新模式。

(二)以具体项目为主线进行教学工作设计

项目的选取要选取涉及面较广，最好可以综合机械设计的基础知识及其进阶。减速器设计极为符合这一要求，这一项目包括了教材中的诸多内容，比如教材中所提到的零件的传动，连接部分以及零件承受外界压力的程度等［1］。选取这一项目作为主线，能够使得学生对于基础知识的掌握更加深入，对一些通用常用的设计方法也可以有所了解，有所掌握。将减速器设计作为主线来进行教学是很可行的。除此之外，对于教学设计，笔者认为，应该整合课程与项目，确保项目设计中所涉及到的一些设计知识尽可能都的包括在教学内容当中，在进行教学安排时也应考虑项目的工作进展，争取“知”与“行”可以达到高度统一。此外，在教学的过程中也应该根据实际需要，进行讲解。

(三)以学习任务的形式促使学生产生兴趣

将全班进行分组，并将减速器设计的项目进行拆分，拆分所得的几个小项分别分配给各个小组，并保证小组内成员人人都可以参与到此项目的设计当中来，并在设计当中均能起到一定的作用。这种任务分配的方式，更能激发学生学习的动力，使得每个学生都参与到这项活动中来，这对于学习兴趣的培养也是极有益处的。此外，还可以增加答辩之类的项目，让每一位同学都能站到讲台上阐述自己的想法与设计，这对激发学生创新思维有很大的帮助。

四、模式变革的效果

通过模式变革的实验，所得结果多积极向上，改善较大多体现在以下几个方向:

(一)学生主导学习，学习兴趣明显提高

传统学习模式多由老师主导学习进度，进行模式变革，采用理论教学与课程设计并行教学的模式后，学习进度变为由学生主导，增强了灵活性，也大大提升了学生的学习兴趣，使得学生学习更为主动，之前所出现的一些不好的现象例如开小差，打瞌睡等小动作［2］也有所减少。

(二)师生之间交流增多，效果显著

理论教学与课程设计并行教学模式，极大程度的激发了学生深入探究的积极性，越深入，发现的问题便也越多，此时便会主动向老师请教，和老师进行交流，师生之间的思想碰撞也能给对方带来灵感的火花，无论是对于教师还是学生，都极有帮助。

(三)拥有足够设计时间，质量得到明显提升

传统教学模式留给学生进行课程设计的时间并不充裕，经过变革之后，课程设计的时间被大大拉长，也给了学生能够深入探究的机会，这对设计质量的提升起到了不可忽视的作用。

五、结论

虽然本次实验只是初步尝试且还有一些不足之处，但机械设计理论教学与课程设计并行教学模式所带来可以的好处是显而易见的，笔者认为可以将这一模式同样也应用到机械类专业的其他课程中去，唯有使知行合一，才能更好的应用所学到的知识，最不应该空怀宝藏却不知其应用之法。知理论，懂实践，才是上佳之道。

参考文献：

［1］迎春，王利华．机械设计理论教学与课程设计并行教学模式的探索［J］．时代教育，2015，12(21):14－16．

［2］庞兴华，解芳．CDIO教学模式在机械设计教学中的研究和实践［J］．教书育人:高教论坛，2015，22(33):134－138．

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关键词：机械设计基础 课程改革 职业教育

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（a）-0143-02

机械基础作为高职院校机械专业及近机类专业一门重要的专业技术基础课，具有较强的理论性、实践性和综合性。该课程的教学直接影响到学生对专业的兴趣和后续课程的学习，对培养学生具有广博的机械设计知识、先进设计技能和创新设计能力尤为重要。但是通过调研，在课程学完后，学生对产品的设计思路、方案确定、结构确定、零件材料选择、结构设计等不明确，不具备系统设计产品的思路能力，且不熟悉所学的一系列知识点如何运用。同时从我院学生参加了两届大学生机械创新设计大赛中发现，学生对具体实际设计问题的解决能力较差。这种现状束缚了学生的创新设计能力，制约了机械基础课程教学质量的提高，所以有必要对该课程进行教学改革，探索新的教学模式与教学方式方法，提高本课程教学质量。

1 构建项目化教学模式

1.1 构建项目化教学模式的背景

机械基础课程具有理论抽象、实用性强的特点，且内容繁杂、各章节间即自成独立体系又相互关联。根据以往教学经验，若在课堂上单纯进行理论知识的讲授，学生感觉枯燥且难以理解，导致课堂气氛沉闷，久而久之学生失去学习兴趣，学习效果下降。因此，将项目化教学中引入课堂将问题留给学生，让学生变为学习的主体，让教师的作用由以传道为主转变为以解惑为主。让学生在解决问题的过程中自主探索知识，从而提起其学习兴趣，提升其学习效果。

1.2 项目设计

该课程项目设计的核心思想是：所有项目都依托于一个完整的典型机器，强调机器是一个有机的整体，让学生在由具体机器构建的真实情境中去分析每一个项目，这样可以使多种机构和零部件的零散知识有机地联系在一起，更有利于帮助学生构建完整的知识体系。

例如：在教学过程中可以把根传动有关的联轴器、轴、轴承、齿轮等内容串联起来形成一个大的项目。该项目集合了课程中的大部分内容，根据各教学内容它又可以分解为多个子项目，每个子项目针对某个具体的知识点，即联轴器的选择、齿轮及轮系的设计、轴及轴系零件的设计、支撑部件的选择等。在进行项目设计时，学生可以以组为单位，教师指导学生利用在子项目中所学的知识，完成总项目的内容，这样学生在学习过程中可以提高学习兴趣，并树立自信心。

2 优化教学内容

机械基础课程包含了机械零件和机械原理两大部分内容，在过去的教学中将各部分内容按章节的形式介绍，这样虽然保证了知识的完整性和系统性，但各内容间的关联性不理想。又由于多数学生缺乏工程实践，对机械缺乏感性认识，因此，学生不能将所学知识应用于工程实际中。其结果导致学生获得的知识是碎片化的，并不能将其融会贯通综合运用。因此，需要优化教学内容。

在教学内容上应该从工程实际出发进行知识的传授，加强学生的工程意识。如在介绍轮系知识时，介绍轮系的基础知识后，增加减速器、变速箱等轮系在工程中的典型应用实例。同时，还应附带介绍实例中轴系所涉及到的轴、齿轮、键等各个零件的功能，这样可以让学生对以往所学知识进行串联，增加学生对知识的融会能力。

另外，该课程中存在较多的公式、概念，因此学生面对如此复杂的公式时会存在较强的厌烦情绪。因此，在教学过程中应以“必须、够用”为原则，强调对知识的应用，简化公式的计算，淡化理论的推导，让学生掌握基本的设计思路及原则即可，重在对结果的应用。

3 转变教学方式方法

由于高职院校大部分学生普遍存在基础薄弱，学习吃力的实际情况，如果教师仍然采用传统的教学方法来讲授这门课程，会使学生兴趣不高，学习效果较差。因此，教师要综合运用多种教学方式方法将本课程生动、直观、轻松地呈现给学生，以期达到应有的目的。

多媒体技术是现代教育手段的主流，它可以表达出传统的教学方法中用语言和粉笔难于描述清楚的内容，运用多媒体教学，能将抽象、复杂的知识直观化、形象化，可以实现图形美观，信息量大，提高课堂效率等特点。借助多媒体课件，学生可以在屏幕上看到各种机械零件在实际中的应用，各种机器、机构、部件和零件的内部机构及零部件的装配和工作过程，增加学生对机械结构的感性认识。

在注重理论教学的同时，也要加强实践教学。在实践教学中可开设一些应用型实验，如联轴器拆装实训、减速器拆装实训、内燃机拆装并绘制机构运动简图实训等，另外还可以增加到工厂参观实习，通过这些实训实习不仅能增强学生对相关知识的理解，还能强化学生的动手能力，对学生形成工程意识和职业能力也会起到重要作用。

4 采用灵活多样的考试方式

机械基础课程主要采用闭卷考试。这种考试方式对理论性较强的基础知识部分是一种检查学习效果的有效形式，而对实用性较强的知识部分则存在着一些弊端。

我们认为该课程应该从三个方面考核学生：第一，学生职业素质，如学习态度、求实精神、吃苦耐劳、自我激励等；第二，对基本知识、基本理论的理解与应用的掌握程度学；第三，生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力及创新的能力。因此，在考核是可根据学生对每个模块的完成情况，实训课题的整体完成情况给分，再考虑学生的学习态度，出勤情况等，以及学期末的笔试成绩等，综合起来作为学生该课程的考核成绩，这样的考查方式也能够充分的体现出每个学生的课程能力掌握情况。

5 结语

机械基础课程的改革是一项系统工程，必须体现高职教育的特征，符合培养具有实践能力、创造能力、就业能力等应用型人才的需求。基于此，我们的课程改革，应该不断提高课程教学的效率和质量，激发学生掌握更多更新的理论知识，增强学生的创新意识和创造性思维能力。让学生在有限的课时内既掌握一定的理论知识，又在实践能力、设计能力等方面得到锻炼。

参考文献

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[2] 龚厚仙.基于项目驱动的《机械设计基础》课程改革[J].职业技术教育，2011（17）：31-33.

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关键词：机械设计；教学模式；CAD技术

作者简介：徐静（1963-），女，浙江绍兴人，绍兴文理学院元培学院，副教授；董雁（1964-），男，浙江舟山人，绍兴文理学院工学院，教授。（浙江 绍兴 312000）

基金项目：本文系2012年绍兴市高等教育教学改革重点课题的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0102-01

“机械设计”是机械类专业的一门主干技术基础课，该课程的作用在于培养学生掌握机械设计的基本知识、基本理论和基本方法，具备一定的机械设计基本技能，为后续专业课程学习和今后从事设计工作打下坚实的基础。但“机械设计”传统教学模式通常从分析各种通用零部件的失效形式开始，讨论设计准则，总结设计方法，推导设计公式，熟悉和运用手册、图册、标准和规范等设计资料。设计过程一般以计算器和绘图板为设计工具，计算和绘图过程繁杂，工作量很大。

随着CAD技术的突飞猛进，机械产品设计的传统模式发生了深刻变革，改变了工程界的设计思想及思维方式，成为现代企业必不可少的设计手段。如何适应这种设计方法和思维模式的变革，培养掌握现代设计方法的新型机械设计人才，是一个急待深入研究和解决的问题。因此，笔者一直致力于将机械类专业先修的C语言程序设计、计算机绘图及三维实体建模技术等课程知识，与“机械设计”课程的教学内容有机地融合在一起，探索并实践基于CAD技术的“机械设计”课程教学新的模式。

一、基于CAD技术的“机械设计”教学模式

“机械设计”是一门综合性、实践性很强的课程，涉及到画法几何及机械制图、AutoCAD、机械工程材料、制造技术基础、公差及技术测量、理论力学、材料力学、机械原理等多门先修课程的知识。不同的老师担任不同的课程，传统的教学目标只着眼于某一课程基础知识的掌握，容易忽视课程之间的交叉和联系。基于CAD技术的“机械设计”教学模式，打破传统的机械设计、C语言程序设计、计算机绘图等课程的界限，在理论教学中穿插机械零部件的程序设计教学环节，在课程设计中引入计算机辅助设计实践环节。通过教学，不仅使学生掌握机械设计所必需的基础知识，更为重要的是使学生将所学的计算机知识融会贯通，掌握先进的现代CAD技术手段，充分利用计算机强大的信息存储与检索功能、数据分析与计算功能、图形作图与文字处理功能，极大地提高机械设计的效率和质量，以适应信息技术飞速发展的时代需求。

1.CAD技术与课堂教学内容有机融合

“机械设计”课程是以一般通用零部件设计为核心的设计性课程。在传统的教学过程中，对于某一种零件设计，要求学生掌握零件的失效形式和设计准则，能够合理地选择零件的材料及热处理方式，掌握零件的设计计算理论和结构设计方法，能够正确地选用设计过程中的各设计参数，确定零件的各结构尺寸，绘制出零件工作图。采用传统人工设计，由于在设计过程中需要检索大量技术信息，如各种线图、数表、数据和资料，并根据相关的设计公式进行计算，不仅费时费力，而且设计精度不高，而计算机强大的数据计算功能可以帮助解决这些难题。因此，在学生已学过“C语言程序设计”并具有一定编程能力的基础上，根据“机械设计”教学要求和教学进程，将机械CAD技术融入相应的课堂教学环节中，积极引导学生利用先进的CAD技术解决工程实际问题。

（1）设计资料的程序化处理。要实现机械CAD，首先要解决的问题是设计资料的计算机处理。设计资料或列成数表，或绘制成线图，常用的处理方法有直接编入设计的程序、编成独立的数据文件、建立数据库等。为此，笔者将“数表和线图的程序化处理”作为一个教学单元融入“机械设计”课堂教学中。在教学过程中，对于数表，要求学生应用C语言编程将其转化为数组，再利用查找法中的顺序法、二分法、分块法等，根据输入变量得到数组的下标获得相应的数据，最后根据精度要求通过线性插值、二次插值等方法计算得到所需要的设计参数。对于线图，有公式化和数表化两种处理方法，公式化处理要求学生根据线图的变化趋势、直线线图直接求出直线方程，曲线线图通过多项式拟合得到近似方程。数表化处理则采取等分坐标在曲线上取值转化为数表再进行程序处理。通过这一教学环节，学生不仅感受到程序设计在数据信息处理中的优越性，而且激发了学生应用计算机技术的兴趣。

（2）常用零部件的计算机辅助设计。在机械设计中，经常会涉及到螺纹联接、键联接、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动以及滚动轴承等各种零部件的设计计算，手工计算工作量很大，而且容易出错。为此，笔者在教学计划中设置了计算机辅助设计大作业教学环节。编写了《机械零件CAD编程大作业》指导书，要求学生在掌握数表和线图程序化处理的基础上，根据指导书给定的任务和要求，独立地完成一种零件或部件的计算机辅助设计程序，包括各子程序及源程序流程图、数表或线图处理程序、设计计算程序及源程序编制、程序调试及实际算例验证，以及设计说明书的编写。一般学生要求使用C语言编制仅输出设计结果的简单程序；对编程能力较强且学有余力的学生，鼓励他们使用Visual Basic和Visual C++等语言编制具有人机交互功能的辅助设计软件。通过这一实践环节，学生利用所编设计程序，根据输入的参数就能计算出绘图所需的尺寸，减轻了学生的手工计算工作量，提高了设计的准确性和高效性。

2.CAD技术在课程设计中的应用

机械设计课程设计是配合“机械设计”课程理论教学的一个重要实践教学环节。绝大多数工科院校一般都选择由“机械设计”课程所学过的大部分零部件所组成的机械传动装置或结构较为简单的机械作为课程设计题目。传统的教学方法对课程设计的要求还停留在人工计算、手工绘图阶段，由于设计过程繁琐、重复工作量大，教学效果一直不够理想。因此，为了将学生从枯燥、重复的手工设计中解脱出来，集中时间和精力用于方案设计、结构设计等创造性思维训练上，笔者在机械设计课程设计中全面引入CAD技术，利用机械设计课程设计辅助设计软件在AutoCAD环境下完成零部件的计算机辅助设计并输出零件工作图，继而完成装配图。

减速器设计是“机械设计”课程设计最常用的设计题目。笔者选用的减速器课程设计辅助设计软件是嵌套在AutoCAD设计软件中，是一组在AutoCAD环境下运行的应用程序，主要功能包括：典型零部件的设计计算及校核计算；典型零部件及典型结构的设计与绘图；典型零部件的标准数据查询等。该应用程序通过复制、添加到AutoCAD设计软件中，则AutoCAD界面上方下拉式菜单可产生新的选项“机械零件设计”按钮。使用时，只要用鼠标单击所需设计零部件的菜单，即可进入此零部件的设计计算程序，完成设计、校核、绘图等设计任务，为学生进行方案对比、参数优化等创新设计提供了有力的CAD技术支持，充分调动了学生的学习积极性，极大地提高了课程设计的教学效果。

二、结论

随着计算机技术的广泛应用，同行们致力于将CAD技术的应用和开发与“机械设计”教学模式的改革和创新结合起来，意识到在“机械设计”课程教学中引入CAD技术的必要性和可行性。将CAD技术融入“机械设计”的课程教学，既有利于提高学生计算机应用能力和运用知识解决工程实际问题的能力，又有利于培养学生先进的设计思想和创新的设计理念，对提高课程教学质量将起到积极的推动作用。

参考文献：

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[6]濮良贵，纪名刚.机械设计（第八版）[M].北京：高等教育出版社，

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1.1理论基础与学习习惯

“中职本科”是目前部分应用型本科招收的一类本科学生。经过两年的教学实践和大量的课外接触，该部分学生理论基础较差，大多是初中毕业，且对初中基础知识的理解也很有限，日常学习自律性不强，对于课程内容总是浅尝则止，自信心不强，由于之前的学习习惯不好，大多数学生没有独立学习的习惯，课堂氛围较活跃，对于基础理论缺少兴趣，偏爱实践操作，这与之前所受教育有很大关系。高校“普通本科”的教学方式、教学内容均不适合“中职本科”学生，造成大多同学学习一年后收获少、自信心丧失、学习兴趣减弱。学生不爱动脑思考，觉得“设计”离自己十分遥远。

1.2教学方法与教学效果

由于目前全国并没有专门的“中职本科”高校，“中职本科”只是普通高校培养的一类对象。普通高校的教师上课由于教学对象不单单是“中职本科”，同时兼有“普通本科”或“高职本科”，故很难划清界限。教学上按照经验讲述原理多，主要按照普本教材章节进行理论讲授，效果并不理想。近年来由于多媒体技术的发展，多媒体素材与教材的结合占据了课堂，相比之前的纯理论教学和课程设计在教学效果上有所改善，但对“中职本科”的学生来讲，还远远不够。

1.3培养目标与教学内容

目前而言，“中职本科”的培养目标主要被定位为职业教育，要求学生具有理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，尤其是工程实践能力的培养。而实际教学内容却与此完全脱节。实验实践内容并没能有效结合，验证性实验的偏多，动手操作的较少，和课程衔接不到位，显然不适合目前的“中职本科”教育。课程设计题目多为经典的带式运输机减速器的设计，只有少数同学能按照手册完成设计，但是这么算却说不清楚，学生一头雾水，并不能真正理解其中的方法。

1.4成绩考核

成绩考核仍然以主要期末测试为主，平时成绩和实验成绩为辅。形成了“高分低能”的社会现象。而“中职本科”的培养目标则要求学生具有理论联系实际、分析问题和解决问题的能力,尤其是工程实践能力的培养。因此对于这部分的考核也该在成绩考核中占有较大的比重。我们制定的改革思路是：教学内容以行业岗位上的知识结构和能力结构以及生产实际需要为目标,以解决工程实际设计问题为指导。

2教学方法改革探索

经过对“中职本科”生源中职阶段培养方案、教学体系、及学生个人情况的调研，可以从以下几个方面改善学生的学习习惯，提高“中职本科”学生学习《机械设计基础》这门课程的教学效果：

2.1框图法教学，整合知识体系

整理总结《机械设计基础》中的核心知识点，自编校内讲义或教材，结合一个综合实例，如蜂窝煤压制机、机床C6140主轴箱，以机构、传动、零件三大部分为主线，制作框图，帮助学生快速、直观地理解整个机械设计基础的知识体系，由此知识体系展开教学单元。围绕综合实例，进行详细的分析讲解，讲解内容时重点把握能让学生了解典型机械或结构的设计思想、理解装配要点、掌握分析故障和维修。

2.2模型演示教学法

采用玩具激励法（机构部分可以拆装模型，观察机构运动、计算实际的自由度、绘制机构运动简图），来改善教学效果，提高学生学习本门课的兴趣。慧鱼组合模型可以应用于教学课堂，让学生在验证理论知识的同时，实现理论和动手实践的统一。通过对模型的研究与分析，启发学生对《机械设计基础》的认识，并能培养学生独立分析和自己查阅学习资料的能力。既满足了学生爱玩的天性，又学到了知识。

2.3设计软件在机械设计基础教学中的应用

随着计算机技术的飞速发展，可使用Solidworks等机械设计类软件在《机械设计基础》的课堂上结合典型设备进行建模、模拟装配、指导学生做一些简单的分析，或结合实验室的试验台，教师建立虚拟实验模型库，课后学生可以利用该模型库进行学习建模、装配、分析，帮助学生更好地理解复杂的机械系统。除了大型的常用的机械设计软件CAD、solidworks，网上有大量机械设计小软件，还有一些企业应用的机械设计软件，该类软件界面简单，操作方便，可以帮助学生计算参数，不需理解繁杂的公式及理论推导，教学中，指导学生应用此类软件，相当于为学生提供了一种工具，帮助学生理解机械零件的一些参数，提高学生的学习热情，为学生日后实际工作应用打下一定的基础。

2.4项目教学代替章节学习

教学内容及顺序调整：分四大部分，均为先通过先讲整体一个实例，再拆分讲解，类似于项目教学，使学生更容易理解各部分。机构部分：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构，通过参观实验室机构展台通识，以分析玩具的机构组成和原理，带动学习的积极性，拆装，分析，计算。机械传动部分：带传动、链传动、齿轮传动，通过玩具模型讲解几种传动的特点，再分别介绍具体知识点，轻参数、重结构，轻计算、重原理。机械零件部分：齿轮、轴、轴承、联轴器、弹簧等，本部分设计先以减速器原理讲解为起点，通过动画和实验拆装，逐步进入理论学习。增加机械维修工具、量具部分内容，学生应该进行系统学习。能在实践和工作中更快地进入角色。

2.5实践、设计成绩考核替代期末考核

“普通本科”的专业基础课考核多以期末测试为主，以辽宁科技学院目前而言，平时成绩占30%，期末卷面测试占70%。这种测试并不能真实地体现学生的水平，尤其是对“中职本科”的学生。因此，本文认为对于“中职本科”的《机械设计基础》，应以实践考核替代目前的期末卷面测试。

2.6建立班级学习QQ群和微信群

建立班级学习QQ群和微信群，改善师生关系，方便课后复习答疑，沟通情感，讨论问题。90后的学生几乎人人上网，网上的教学及互动不容忽视，以往的网上教学多为网上精品课或论坛，对于不爱学习的学生难以调动其积极性，因此，以学生最容易接受的方式去指导和教学不失为教改的一个重要环节。

3结语

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关键词：机械设计制造；自动化；创新人才

0 引言

近些年，我国高等科学院校的改革力度不断优化，尤其是产业结构的频频变化，高科技信息化覆盖面较广和高等技术院校的普及，使当今人才市场对机械设计制造及其自动化专业人才的培育能力提出了更为严格的要求。基于此，本文结合机械设计制造及其自动化专业创新人才培养的发展现状进行探究，并提出了创新人才培养方案。希望能帮助提升教学质量，促使高校培养出更多的机械设计制造人才，进而缓解人才和社会需求之间的矛盾。

1 培养机械设计制造及其自动化专业创新人才的必要性

由于知识产业的不断更新和突破，使各行业的用人单位在人才的整体水平上需求越来越高，高技能、高素质、高学历的综合型人才是人才市场需求的焦点。虽然我国在机械设计制造及其自动化专业发展历史较长远，院校各专业种类设置繁多，培养了不计其数的机械设计人才，但是学校培养出来的综合型人才所占比例相对较低，难以满足市场发展需要。

2 机械设计制造及其自动化专业创新人才培养的发展现状探究

在教育革新理念的引导下，各专科技术院校机械设计制造及自动化专业高等教育的首要任务是人才的培养。产业结构的更新换代，专业知识的快速更新，给高等院校的办学规模、办学理念、办学层次等提供了多元化的发展空间。与此同时，随着我国科学技术的迅猛发展，机械设计制造及其自动化专业教学得到长效发展。从现状看，多数高等科研院校学科建立历史悠久，人才发展方向定位较高，拥有深厚的专业基础知识和综合水平较高的师资力量，为社会培育出了拥有扎实的基础知识、科研探析能力较强、实践创新资源较广的专业应用型人才。但是，机械设计制造及其自动化在专业创新人才培养方面还存在诸多问题，具体介绍如下：人才的最终流向分布于社会科技领域的各个角落，由于受极端专业化的教育倾向，又没有针对性的对其专业实践领域进行高度开发，导致人才资源在刚步入工作岗位时无所适从，没有用武之地。再加上学生的创新思维在学习过程中没有得到充分的引导，造成对实际工作缺乏创新思维，不能与现代高科技思路同步发展，缺少与时俱进的开拓精神。

3 机械设计制造及其自动化专业创新人才的培养方法

高等科研院校以科研为核心，在传授专业基础知识的同时，更加注重对实践教学资源的应用性，以满足社会各科技行业领域里的空白。机械设计制造及其自动化专业创新人才的培养方案，应将理论知识与实践经验更好的相结合，培养出学生的特色和优势，更好的迎合人才市场的需求，具体建议如下：

3.1 优化整合教学体系

当今院校开发的是适应现代科技发展的高端精英人才，以填补现代科技领域里的人才空缺。其一，优化教学内容。教学内容是直接影响教学效果的基本条件，内容思路的设计对开发精英人才资源起着决定性的作用。教学内容的重点与侧重点，既体现了独立的个体但又相辅相成，缺一不可，其思维逻辑紧密相关，环环相扣。教学内容的发展方向应迎合机械设计制造及其自动化专业创新的理念，在一定程度上加大对自动化和微电子领域的教学。在开发方案中，可以对控制工程、传感器等专业领域添加教学内容，以弥补机械制造与自动化专业人才的空缺。其二，优化实践内容。当今社会急需实际应用中操作能力较强的人才，应将基础理论知识与实际操作相结合，继而进一步开发学生的实际操作能力。通过各种渠道，加强校方与企业的交流互动，根据企业的生产资源和生产环境，创设校企合作的实践应用平台，利用企业有资深经验的工程人员为学生做实际指导工作，形成良性互补，这样既解决了企业高科技人才的空缺，同时也拓展了学生的知识层面，学生根据自己的实际操作经验，对所学的科学原理知识进行进一步的分析与探究，以全新的角度审视理论知识和实际操作彼此相互融合的内涵，使学生的实践能力得到深刻体现。

3.2 完善师资力量体系

雄厚的师资力量体系是开发高科技人才的基本条件。随着专业知识的不断更新，学校要为社会提供适应现代科技发展的精英人才，就必须调整教师观念的更新和突破。通过对当前的师资力量分析可知，为数较多的机械化教师缺乏全面的工程实际经验，鉴于此，建议可采取走出去、引进来的教育措施，提升教师多元化的教学资源，全面完善师资力量体系，势在必行。具体表现为：一、在教学期间可定期安排教师到实验基地、企业一线生产环节进行实际操作，此举是完善师资力量专业操作能力和创新能力的重要途径。二、强化校方和专业相对口的企事业单位的互动关系，聘请高级工程师到校方进行知识讲座，阶段性的对教师和学生实验环节进行科研指导，充分利用高级工程师的实践创新经验来提高薄弱的教师新能源。三、调动教师参与科研项目和相关企业委托类项目的主动性，通过对某些项目的具体研发活动，提升师资力量的探究能力，积累项目研发的实践教学资源。

3.3 建设质量监控体系

由于目前考核制度存在种种问题，加强建设质量监控体系势不可挡。首先，对规章制度环节严把关，严格遵守规章管理条例，在教学质量上实行定期考核制，推动教师教学理念的优化设计，提升优化资源的分配能力。其次，学生在本学期结束时，对本学期各专业教师的教学质量进行评判，由此来作为教师考核的评判依据。再次，定期开设听课演讲活动，并对演讲质量综合评价分析，以此来发现各专业教师教学质量问题。

结语：

现代科技的迅速发展，给各大科技院校培养高技能、高学历等综合素养人才提供了一定的便利。优化的设计对开发人才资源起着关键作用，雄厚的师资力量体系是开发科技人才的基本条件，机械设计及制造及全自动化应做好专业创新人才培养工作，笔者认为，各大高校应采取理论与实践相结合的教学理念，培养学生的实践能力，教师应借鉴“走出去，引进来”的教学措施，进一步提升学生与人才市场接轨的紧密度。本文对机械设计制造及其自动化专业创新人才培养的方案进行了探讨，希望能帮助培养集丰富的理论知识、实践能力和创新精神于一身的精英人才，更快的促进现代科技发展，为我国机械大国向机械强国的迈进创造条件。

参考文献：

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[5]姚屏，王晓军.机械设计制造及其自动化专业人才培养方案调查研究[J].广东技术师范学院学报，2015，08：127-131.

篇9

卓越工程师不仅要具备上述的未来工程师的品质，而且，还应该兼具以下特质：（1）对局部或整体工程价值的科学判断力；2）对权威工程学术或工程技术独到的批判力；（3）对历史工程文化承载现代工程文化内涵以及未来工程文化趋势的深刻洞察力；（4）优秀民族工程文化传承与世界先进工程文化吸收的责任感；（5）工程环境影响的感知与和谐意识的自觉；（6）正确理念的坚持或自我否定的勇气。只有具备了上述15种品质特征的工程师，才能称得上是真正的卓越工程师。因此，形成能够进行自我调整和更新的、面向卓越工程师培养体系的教学改革是值得研究的重要课题。

1.面向卓越工程师培养目标的教学要求

卓越工程师人才培养目标是具有国际视野的行业领军人才、国际认可的高级工程技术人才和创业研发型高端人才。卓越工程师的核心是创新能力。随着知识经济的到来和信息技术的迅速发展，社会对人才的需求产生了很大的变化，更加强调实践能力和创新型人才的培养，面向卓越工程师培养计划的教学，不仅要培养学生熟练掌握专业基础理论知识的能力，还要注重培养学生的实践应用能力、思维开创性和创新能力。

2.机械设计基础课程教学的现状

机械设计基础课程是一门理论性和实践性较强的课程，既强调知识的综合性、实用性，又强调创新能力、综合分析和解决生产实践问题的能力，这也是“卓越工程师教育培养计划”所要求的。

但是现有的机械设计基础课程教学存在一些问题亟待解决。传统的教学过程是一种“填鸭式”的教学，一切都是由教师决定，学生只能被动地参与。如机械系统的结构设计是机械设计基础课的重要教学内容，也是过去讲课的难点，由于受到传统教学手段的限制，电类专业学生对此方面内容的掌握比较困难。

现有课程内容体系建立在知识的系统性和完整性之上，在知识点的选择和安排上没有脱离传统的教学理念，所用教材的知识内容体系创新性不够，没有体现“卓越工程师教育培养计划”中所要求的“能力”主线，与生产实际要求的课程内容或知识点的编排存在一定的差距。另外，教师不注意采用先进的教学手段来充实自己的教学活动，忽视案例教学、问题教学等方式的运用，导致教学信息量太小，无法传授更多的知识。课程教学中只是理论知识的简单讲解，没有结合工程实际进行教学。

3.机械设计基础课程的教学改革

按照“卓越工程师教育培养计划”的目的和培养要求，以及在以往机械设计基础教学过程中所发现的问题，借鉴皮亚杰提出的建构主义理论，对机械设计基础课程教学改革提出如下建议与改革措施。

3.1 确定教学目标

“机械设计基础”课程具有很强的工程性、实践性和实用性，其主要的教学目标是培养学生机械系统方案设计的能力。教师以自己制定的教学目标为导向，在整个教学过程中围绕教学目标与学生一起展开教学活动，并以此来激发学生的学习兴趣与积极性，激励学生为实现教学目标而努力学习。

“机械设计基础”上半部分的核心内容是各类常用机构的设计和应用。要设计和应用机构，首先必须认识各类机构，通过一些典型的机构系统了解机构的具体结构、工作原理、特征和它在系统中的作用，从机械系统的总体去认识机构，用系统的观点将各类机构联系起来，将系统的要求贯穿于机构的设计之中。学生不应孤立地去认识和设计机构，而应以系统为主线来掌握机构分析、设计的基本理论和方法，确定机构设计的要求。

例如教师在讲授“机械设计基础”第一章“机构自由度”的内容时，首先向学生说明学习机构自由度在实际工作中的意义，并在本章最后给出关于牛头刨床的机构设计错误的例子，让学生通过计算机构自由度予以改正，以此来激发学生的学习兴趣与积极性，充分发挥学生的主观能动性，训练他们的创造性思维。

另外，在学习平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构这3大类常用机构过程中，由于该3大类机构又可划分出很多种类，学生常感到各类机构缺少联系。由于往复式四冲程内燃机涵盖了这3大类机构，所以可通过介绍往复式四冲程内燃机工作过程的4个冲程运动将这3大类机构运动作为教学背景或目标，将3大类机构联系起来。

如内燃机通过平面连杆机构中的曲柄滑块机构将活塞的直线往复运动转换为曲轴的回转运动；通过凸轮机构控制进气门、排气门开合时间的长短；通过齿轮机构协调燃气推动活塞运动时，进气门、排气门有规律的启闭。以往复式四冲程内燃机工作过程介绍3大类机构各自的优缺点和不可替代性，对增强学生的感性认识、加深对知识的理解和掌握，培养创造性思维能力都非常有益。内燃机工作过程所涉及的内容包含了“机械设计基础”上半部分需要讲授的所有主要内容，所以应该在第一章的授课中较详细地介绍内燃机的工作原理，并在以后各章的教学中加以利用。

“机械设计基础”下半部分主要讲授常用连接（螺纹连接、键连接等），机械传动（螺旋传动、带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动），轴系零、部件（轴、轴承）等。这部分内容相互联系较少，学生感到零散。这部分内容的教学可与课程设计结合起来，课程设计题目在课程开讲前布置到位，使学生带着任务听课。当教师讲到与设计题目中某些方面相关的章节时，学生就开始思索自己题目中相应点的方案设计、结构设计等问题，不太懂的问题可及时与教师或同学进行交流探讨。由于课程设计与专业结合，与理论课同步，学生兴趣浓，学习效果好。

3.2 加强与工程实际的联系

由于学生对机械的感性认识和工程实践知识十分缺乏，不能将所学的知识与实际联系起来，更不会应用于工程实际，因此要结合工程背景来讲解各种机构的原理和应用。

例如在讲解曲柄摇杆机构时，通过对比该机构分别在游梁式抽油机和牛头刨床中的应用，来说明极位夹角的大小对急回运动的影响。这样以实际工程机械为例讲解曲柄摇杆机构的特点，能使学生印象深刻。在讲解四杆机构时，分别列举轮式抓钩机、装载机工作装置、鹤式起重机吊臂等实际工程机械的例子，对比讲解不同机构的工作特点，使学生对机械的机构既有一个整体认识，也有对不同机构异同点的认识，为以后进行机构选型、综合机械设计打下基础。

以凸轮机构实际设计为例，首要问题不是如何设计凸轮的轮廓线，而是如何根据工作要求和使用场合，合理地选择和确定从动件的运动规律、机构的配置和有关基本参数，使所设计的凸轮机构既能满足机械系统的工作要求，又具有良好的运动和动力特性。此外，广泛采用工程应用实例，充实“机械设计基础”教材中的例题和习题，适当增加例题和习题的工程应用背景及创造性意向说明。

3.3 及时更新教学内容

将机械设计方面的新成果、新应用及时引入教学内容，扩大学生信息量。例如在讲解螺栓预紧方法时，介绍电测扳手、液压拉伸预紧方式等新工具和新方法；在讲解齿轮机构时，介绍双圆弧齿轮的优点，反映技术发展前沿成果，增加课堂信息量，调动学生学习的积极性。这样，以实际工程设计计算问题为目标，构建设计基础知识理论较完备，设计方法实用、多样的基础内容体系，提高了教学效果。

3.4 改进教学方法

在课堂教学中，除了传统的教学方式外，需要采用其他一些教学方法与手段，以提高学生对课堂内容的理解和掌握。

“机械设计基础”课程是工程机械教育的重要课程，综合性、实践性强，对培养学生工程设计能力起着重要的作用。由于机械设计基础主要面向电类专业的学生讲授，而电类专业的学生对机械方面知识接触较少，对课程中涉及的各种机构、结构难以理解，尤其是涉及到机构运动、齿轮啮合等动态问题或者螺纹联接、轴承等微变形问题，因内容抽象，学生理解起来比较困难，因而影响了教学效果。

“机械设计基础”多媒体CAI系统运用多媒体计算机技术，对“机械设计基础”理论知识、教学方法等进行信息化处理，利用计算机强大的多媒体表现与信息交互功能，构造了创新设计教学模式。通过现代信息技术的应用，把过去传统的、静态的书本教材形式转变为由声音、文本、视频、动画构成的动态教材。多媒体集成、动画模拟仿真和丰富的图像信息扩展了学生认知的深度与广度，也使教师摆脱了时间和空间对讲授内容的束缚，清楚地显示某些复杂的过程，有利于激发学生的观察力、发现力、想象力、逻辑联想力，有利于认知思维的深化与发展，有利于增强工程设计能力，提高教学效率和教学质量。“机械设计基础”CAI作为教学的一种重要手段，有着良好的应用和发展前景，给“机械设计基础”创新教学以有力支持。

在教学中，为达到良好的教学效果，教师应设法使学生处于积极思维的状态，主动、自觉地完成学习任务，逐步提高分析问题和解决问题的能力，真正成为学习的主人。例如，在讲授螺栓预紧力控制时，强调重要的螺纹连接必须控制预紧力，强调螺栓脱落产生的严重后果。可以列举台湾中华航空公司波音737飞机在日本冲绳那霸机场降落时因螺栓脱落刺穿油箱引发大火的例子，使学生印象深刻。又如在讲授螺栓强度计算前，举出某工厂在吊装床身时，吊环螺栓断裂，致人死亡的例子，借以强调螺栓强度计算的重要性，将枯燥的理论知识变得具体、形象，而且能够使学生在主动思考的同时牢记相关概念、掌握相关原理，达到事半功倍的良好效果。

4.结束语

篇10

1课程教学现状

机械设计是一门基础理论与工程实践紧密结合的设计类课程，它涉及的基础概念多、计算公式推导复杂、章节间的关联性不强、对学生的工程实践经验要求较高，再加之教学计划课时不断紧缩，这些给该课程的教学造成了较大困难。目前，在机械设计课程的教学过程中，普遍存在以下问题：

1.1教学手段单一

由于机械设计课程对学生的抽象思维与逻辑思维要求较高，且其大部分章节均涉及复杂机构的静、动态过程分析，因此，单纯采用PPT形式的静态演示教学方法，很难将这些复杂、枯燥的分析过程生动、形象地阐述清楚。学生学完后只能留下支离破碎的模糊印象，长此以往，导致心中疑问越积越多，以致逐渐跟不上教学进度，最后丧失对该课程的学习兴趣。

1.2忽视课后作业的重要性

教师一般会布置教材上相应章节后的习题让学生在课后练习，然后根据其完成情况，来判断学生对每堂课的重难点知识的掌握情况。然而，由于教材上的习题往往多年都改动不大，部分学生即使对上课所学知识一知半解，也可通过网络等途径找到答案，因此教师无法根据作业情况的反馈，来了解学生对知识点的掌握程度、查找自身在授课时对知识点讲解的不足之处。

1.3实验教学缺乏对学生能力的培养

虽然《机械设计》在高校机械类专业人才培养计划中占有重要地位，但是对其实验教学的重视程度严重不足，以湖南科技大学机械设计制造及其自动化专业为例，开设的实验教学项目有：机械零件认知与分析、减速器拆装与结构分析、JCY机械传动性能综合测试分析等。然而，具体到实际教学环节中，由于实验内容多且课时有限，教师往往忽视学生的主导作用，不会过多阐述实验所利用的理论知识与相关原理，而是直接进行演示操作，学生只需机械式地模仿教师，按照给定步骤完成实验，即可拿到学分。可见实验教学仅仅是走个过场，缺乏对学生的引导，使得学生在创新创造和实际动手等表现上有所欠缺，这也严重脱离了实验的本质目的——通过实验激发学生发现问题、研究问题、独立解决问题的能力[3]。

1.4课程设计题目缺乏创新

课程设计是机械设计课程教学的最后一个环节，其目的是让学生综合运用所学知识进行简单机械产品的设计。然而，目前课程设计的题目过于陈旧、缺乏创新，以湖南科技大学机械设计制造及其自动化专业为例，多年来《机械设计》课程设计的题目均以设计简易二级减速器为主。虽然减速器作为一种典型的通用设备，其结构几乎涵盖了机械设计理论课程中的几种通用零件类型，可以帮助学生加深对理论知识的理解，让学生更快的掌握机械零件设计的设计方法。但由于减速器这类设计题目已经沿用了很多年，其设计思路、方法、步骤早已有标准定式，学生通过网络和相关的教材等途径很轻易就能获得自己所设计类型的减速器的相关的设计模板，然后依葫芦画瓢，完成设计说明书的撰写、减速器装配图、一些重要零件图的绘制。长达三周的《机械设计》课程设计绝大多数学生都是在模仿中完成的，这样的课程设计很难激发学生的创新性思维、提升其综合设计水平，无法体现课程设计教学的价值。

2课程教学改革

针对机械设计课程教学目前存在的问题，并结合教学实践过程中的体验，本文从理论教学、实验教学、课程设计这三方面提出改革措施，以期改善教学效果。

2.1理论教学

（1）多种教学方法与手段相结合机械设计课程涉及较多的概念、公式、机械传动过程、机器工作原理、零部件的机构分析等，课程内容略显枯燥，学生容易产生厌学情绪。启发式、讨论式的教学方法是一种让学生主动参与到教学环节中来，从而激发其学习兴趣的有效方式[4]。教师可在课堂上提一些启发性问题，鼓励学生运用所学知识自由讨论、分析问题；或者由学生自己提问题，然后由其他同学来解答，最后由教师点评分析。例如，在学习链传动时，可结合自行车链传动，来讨论链传动的优缺点、适用场合、脱链现象及其原因；在学习带传动时，可结合洗衣机带传动，来分析带传动应力分布情况、如何避免传动带打滑。此外，教师在教学中可采用多种手段相结合——板书、PPT及相关视频在课堂上交替应用，可改变传统教学模式导致的教师苦于教、学生苦于学的局面。例如，在带传动、齿轮传动、蜗杆传动的教学过程中，教师可在课程开始前，先播放与这些零部件加工制造过程相关的视频，并在课后组织学生绘制其三维模型，借助分析软件进行简单的静动态分析，这样可改变以往满屏（黑板）枯燥的公式推导和文字概念讲解，以此增加学生的兴趣，帮助其更好、更有效地掌握理论知识。（2）课后作业丰富多变课后作业是检验教学质量的重要手段。在布置课后作业时，教师不要囿于课程教材后的习题，而应该做到内容丰富多变，打破“一切以考试为中心”的应试教育弊端。教师可整理一些既符合教学要求又与学生日常生活相关的题目作为课后作业，例如，可将简易减速器的设计作为一项课后习题，组织学生自由分组、大胆探索、共同完成，让学生体会到学有所用，进而激发学习乐趣。同时，还可适当采用师生“换位”形式，让学生来“教学”。例如，在准备学习齿轮时，教师可提前布置课后作业，让学生自由分组进行课后学习，然后每组针对课后作业制作一个时长约5分钟的PPT在课堂上讲解。这样既能锻炼学生的自主学习能力，还能让学生在讲解中发现其自身的不足与错误，使其对相应知识点的理解更加透彻、深刻。只有做到内容、形式丰富多变，完善考核机制，建立师生间的有效反馈渠道，才能真正凸显课后作业的价值。

2.2实验教学

随着社会经济和科学技术的发展，作为培养高素质创新型人才教学体系的重要组成部分——实验教学的重要性日益突出[5]，其改革已刻不容缓。根据机械设计制造及其自动化专业的实际发展情况，实验教学改革主要从主观和客观——教师和实验平台建设两方面入手。在实验平台建设上，要结合学校自身情况，进一步加强学校与企业的合作，积极引进新型实验设备，建设现代化实验平台。同时，淘汰老旧仪器和不具实际价值的过时实验题目，开设新型实验。用以建立健全与当下人才培养模式相配套的实验教学机制，体现实验教学的教学价值，促进人才培养水平的提高。

2.3课程设计

随着工业技术的高速发展，对高校机械类人才的培养提出了更高的要求。要求学生不仅掌握全面的专业知识，还要求学生具有创新能力和解决工程实际的能力。而《机械设计》课程设计是机械类大学生第一次进行较全面、规范的设计训练，以培养学生综合运用专业知识、解决工程实际设计问题的能力，这对其后续的毕业设计、以后走向工作岗位进行产品研发设计均具有重要意义[6]。但目前《机械设计》课程设计的仍沿袭传统的人才培养模式，显然已经不适应技术的高速发展，《机械设计》课程设计的改革势在必行。为了提高《机械设计》课程设计的教学质量，首先必须优化课程设计题目。在紧扣教学目标的同时，要使题目保持与时俱进，且使其具有灵活性、实用性、综合性，既让学生能学有所用，又使所设计的产品不脱离生产实际。例如，可将课程设计与全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛等影响力较大的机械类科技竞赛结合起来，每年的课程设计题目根据科技竞赛的主题来确定（如：无碳小车、纸箱包装机、钱币分拣机），然后再遴选一些优秀的设计作品，来参加本年度或下一年度的相应竞赛项目。一般这些机械类科技竞赛的主题反映了目前社会的需求，又突出未来科技的发展方向，这类题目新颖和多样化，对学生专业知识的储备和综合能力的应用有更高的要求，能激发学生的创新动力，提升其工程设计与实践能力，改善课程设计教学效果。

3结语

在机械设计课程教学改革中，我们要结合时代特点，并立足于我国当前科技发展对工程技术人才的培养需求。在理论教学过程中，我们要丰富教学方法与内容，改善教与学的质量，激发学生学习乐趣，开发学生创新性思维；在实践教学中，我们要培养学生的主观能动性，提升学生的知识运用水平、综合设计能力以及工程实践能力。力争为学生后续从事其他专业知识的学习、机械产品的设计研发打下良好基础。

作者:邓辉 刘德胜 石磊 曹平 单位:湖南科技大学智能制造研究院 湖南科技大学机电工程学院

参考文献

[1]谢江,娄晨辉,李兰.机械设计[M].北京:国防工业出版社,2009.

[2]濮良贵,陈国立,吴立言.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2016.

[3]赵又红,谭援强.机械基础实验教程[M].湘潭:湘潭大学出版社,2013.

[4]王翀,张亚.论启发式教学在高校课堂中的应用[J].当代教育理论与实践,2013,5(2):95-96.