高等机械设计理论范文

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关键词：高等机构设计 课程 教学方法 学习兴趣

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0198-01

高等机构设计是机械设计及理论学科的主要专业课之一，它是在机械原理课程的基础上，继续深入研究机构结构、机构运动分析和机构综合的课程。在传统工程教育体制下，教学模式多以课堂讲授为主，缺乏结合实际的案例式教学、综合性教学，这种状况造成了高等教育难以满足机构设计发展的需求，学生对该课程感觉枯燥乏味甚至失去兴趣。因此必须针对机构设计的特点，优化其教学内容，将教学手段、教学方法和实际应用等有机地融为一体，能够帮助教师改善课堂的教学效果和激发学生的学习兴趣，也有利于开阔学生的设计思路和创新能力。

1 高等机构设计的特点及其主要内容

高等机构设计具有以下特点。

（1）高等机构设计是一门非常重要的、实践性和创新性很强的专业课程，特别强调计算机编程、机械优化设计、高等数学、机械原理及机械动力学等的综合运用。

（2）在研究内容方面，从平面机构的分析与综合扩展到了空间机构的分析与综合，从简单的高副机构扩展到了瞬心线高副机构和共轭曲线高副机构。

（3）研究方法也转变为以计算机为工具，以高等数学中的坐标转换与矩阵运算为主的解析法。

（4）专业面较宽，通用性较强，需要学生有较宽的知识面和适合各类产业机械所需的设计方法和技巧。

高等机构设计所涉及的学科门类多，涵盖的内容广泛，主要教学内容包括[1]：机构的分析与综合；机构的型式综合；运动规律设计；凸轮机构设计；齿轮机构设计；机器人机构；组合机构与机构的变异。

2 优化课程教学体系和内容

要在有限的教学学时（通常为40学时）内完成如此多的内容，如果不采取有效的措施，就难以取得好的教学效果。

2.1 构建高等机构设计课程教学体系

由多教研室、系部建立高等机构设计课程群，主要课程包括：（1）数学课程，如《高等数学》、《微分几何学》；（2）先进设计方法的课程，如《机械优化设计》；（3）基础课程，如《机械原理》，《齿轮啮合原理》；（4）计算机语言课程，如C语言，C++语言及Matlab等课程。

2.2 整合教学内容

针对教学的参考教材，教学内容应进行适当的调整和整合。首先注重机构设计基本理论、原理和方法的讲授，使学生拥有较厚实的基础知识，同时，以课本的基本知识点为基础进行适当的拓展。例如，重点讲解平面连杆机构的分析与综合，然后以此为基础涉及空间连杆机构的分析和综合，这样由易到难的次序可以减少学生听课过程中的枯燥感，逐步建立对该课的兴趣，从而达到良好的教学效果。

2.3 突出理论与实际应用相结合的特色

高等机构设计课程的内容较宽，涉及许多其它学科的知识，如高等数学、微分几何学、机械优化设计、机械原理、计算机科学等。在掌握机构设计的基本理论和方法的同时，应突出理论与实际应用的紧密结合，每一中设计理论和方法均应有实际的应用实例佐证。如平面连杆机构综合的类型讲解时，针对每一类综合给出若干实际工程应用的实例，寓教于实际生产应用，这样可以使得学生的思维清晰，不断提高兴趣。

2.4 保持教学内容的最新

高等机构设计课堂教学必须紧跟机构设计的最新趋势，始终保持机构设计教学内容的先进性。授课教师紧密关注高等机构设计方法的近况，并把它们融入教学过程中，使学生能够掌握机构设计的最新知识[2]。

3 教学方法和手段

3.1 多媒体教学与课堂教授相结合

采用多媒体教学，可以扩充课堂教学的信息量，增强感性认识，加深对相关知识的印象和记忆[3]；同时，在一些关键的知识点上，教师应详尽地在黑板上推导出整个过程，以促进学生对该知识点的理解，增强学习兴趣，提高教学效果。例如，在课堂讲授平面连杆机构的概述时，适当增加车间装配线（位置综合）的视频，电动打字机（函数综合）、电影胶片放映机（轨迹综合）等的视频。

3.2 授课模式与启发教学相结合

在课程教学过程中，采取“授课”与“启发”相结合的课程教学组织方式[4]。除了传统教学方法外，对应用、设计方法等则采取“启发”的教学方法，授课老师在课堂上提出问题并加以适当引导，启发学生自己去努力思考。同时，可组织学生分组讨论和争论，老师最后进行归纳总结。这种教学方法能够活跃学生的创新思维，能够充分挖掘学生的创新能力。另外，教师在授课时，需要将不同知识点之间的背景、联系及因果关系分别介绍，这样也有助于学生的理解，增加教学效果。

3.3 理论知识与实际应用相结合

组织学生到相关企业、车间参观并努力发现机器设备上的相关机构部件，提高高等机构设计在机械装备的感性认识。我们依托河南省重点开放实验室及机床实验室等，为课程实践教学提供了良好的环境。实验室拥有各类数控式和机械式的车床、铣床、刨床、磨床等，加工中心，机器人，三坐标测量机，数控成形磨齿机、齿轮测量机等设备，使学生在在学习理论知识的同时与实际机械机构完全对应，培养学生的动手能力和创新能力。

3.4 专题讲座，扩宽相关知识面

高等机构设计课程的重点理论与设计方法不能在有限学时内深入讲解，可以在课余时间举行专题讲座，如组合机构设计及其新进展、凸轮机构的分度功能设计、机械优化设计在机构设计中的作用等专题讲座，使学生对某个知识点有比较全面的了解，从而提高学生的学习兴趣，满足了学生不同层次的要求。

高等机构设计的教学目的就是使学生能够掌握常用机构的设计方法，把学到的理论知识和具体的设计实例结合起来，能够对设计实例进行分析，并编程计算得到设计结果。因此，理论知识与实际应用相结合是该课程讲授的最终目标。高等机构设计的课程教学应优化完善教学内容，融合传统的和先进的教学手段和方法使课堂教学效果得到提高，增强实际应用环节的教学比重，引导并开阔学生的设计思路，不断提高学生的机构创新能力。

参考文献

[1] 傅则绍，卢子馨.机构设计（修订版）[M].北京：石油大学出版社，1998.

[2] 任小中，曹铁珍，韩建海.论课堂教学方法的革新[J].成功（教育版），2009（1）：15-16.

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一、高校艺术设计专业教学的现状分析

1、招生形式的现状及问题

随着设计在社会中的地位越来越显著，艺术设计专业人才需求量不断增加，为了获取更多的经济利益，我国很多高等院校都开始设立艺术设计专业，使得此专业成为高校最热门专业之一。很多高校招生都是通过全省联考的方式，即各省采用统一的试题和评分标准来招收省内美术类的考生，包括素面、色彩两门专业科目考试。由于对文化课要求过低，很多学生为了上大学参加几个月的美术班来应付省专业联考，这样招收的学生文化水平普遍偏低，而数量却加大，导致教学质量下滑、师生比例失衡。

2.艺术设计专业教师状况分析

我国的艺术设计专业起步较晚，所以很多高校都没有此专业的硕士点，博士点更是稀缺。这就导致高校艺术设计教育缺少高素质研究水平能力的副教授、教授，以及科研成果。高校引进的老师大部分都是硕士生，博士生的数量微乎其微，缺少学历高、资历深、有经验的一线教师。大部分的一线教师都是应届硕士毕业生，还有一部分是本校留校的学生，普遍缺乏教学经验，自己所学到的知识大部分都是大学刚讲学过的内容，导致给学生授课内容单一化、没有创新性。还有一些教师是从纯美术专业或者机械设计专业改行到艺术设计的，没有接受过专业的学习和锻炼，缺乏实践经验，没有接受过具体的设计项目制作，对设计基本流程了解不充分，这就导致在教学中缺乏设计能力，不能给学生正确的指导。

3.专业设置与培养目标现状及问题

在专业课程设置和教学计划安排上跟不上社会需求的节奏。很多高校艺术设计学科的专业设置十分相似，不同专业名称，实际学到的东西几乎相差无几，只是换了个名称。在教学计划安排上，高等艺术设计专业培养教学计划，一般是四年，第一年是基础知识培养，第二年和第三年是专业知识的培养，最后一年进行专业设计。学生参加社会实践也只有在毕业前的半年，但是大部分学生在这半年还忙着找工作，根本没有完整的参与实践的环节，导致毕业无法适应企业的需要，学到的专业知识无一受用，艺术设计专业的人才培养和市场需求脱节，专业培养轻视理论为实，重视实践为虚。

二、艺术设计专业实践教学的核心

以创新型人才为培养目标是高等艺术设计专业教育的发展反向，强化实践教学，着重培养学生的动手能力和创造能力。中国美术学院王雪青教授提出：从实践教学的目的来说，实践教学包括三个方面：一是对动手能力的培养，二是对设备性能的掌握，三是对创造能力的验证。

虽然国内很多设有艺术设计专的高校业也开始意识到实践教学的重要性，尤其是对于学生的动手能力培养非常重要。有些高校已经做出了一些改变，比如：针对自身的硬件设施和办学情况重新调整实践教学计划、建设实践教学专业实验室、实习基地等机构；重新划分师资力量，聘请很多企业的专业技术人员为学生开设workshop等实践课程，让学生把理论和实践结合起来，通过自己亲身参与实践课程，提升自己的动手能力，以便毕业后快速适应社会，体现其社会价值。

一般来讲，在高校艺术设计专业开展实践教学活动，是将艺术设计教育资源和校企教学结合，实现理论与实践相结合的过程，其教学内容要与时俱进，要紧跟时代的发展变化，随时进行调控，开展实践教学的最终目的就是要让学生同时具备动手实践能力以及有创造性的设计操控能力。因此，高校要不断发展实践教学基地的基础性建设，包括校内实践、校外实习基地和企业实践三部分。同时要不断优化教学计划和方案，将实践教学从构想变成现实，在这个教学过程中，教师必须有效的设计课堂教学与实践教学的关系，通过各种实践形式，学生将课堂学习的理论知识加以应用。

三、艺术设计专业实践教学改革对策

1.优化专业设置及培养目标

我国艺术类高等院校普遍是将所有与设计相关的专业都设置在艺术设计学科下，方向涵盖性很广，所以艺术设计学科是将科学、艺术、技术交叉融合的一个综合性学科，将工程技术素质训练、计算机技术应用素质训练和造型艺术素质训练相结合，具有多样化、应用性强、与社会经济同步发展等特点。在设置专业方向上，可以适当开设一些适合社会发展、适合经济需求的交叉性学科专业，各个地方院校可以根据自己当地的地域特色开发适合的专业，比如一些旅游城市的艺术院校可以开设旅游纪念品设计为具体的专业方向，大力发展纪念品设计，和城市特色结合起来，既可以和企业直接对接做具体项目，又可以提升经济效益，学生动手的机会增加，达到双赢。此外，在设置专业上也要紧跟市场需求，比如现在很多商品的包装比起商品更吸引人，而我国包装设计相比日本等发达国家还相差甚远，还需要大批的专业人才提升这一领域，所以可以进一步细化开发此相关专业方向。

同时，对培养目标的改革也是很有必要的，高校的艺术设计专业改革要根据各高校自身的优势和人才培养方向，立足于自身的专业优势和特色，确定专业发展目标和定位，设定符合自身发展的、具有自己特色的实践教学体系。比如国内很多艺术设计专业高校以工科为背景，那就可以走跨学科的国际设计道路。有的高校是纯艺术的背景，那就可以将艺术与设计结合起来，注重国内外美术与艺术设计学科发展的新动向等等。

2.构建艺术设计实践教学的内容

艺术设计实践教学和普通的实验、实习不同，它属于实验、实习的综合。可以把实践教学分为基础实践教学、专业实践教学和课题实践教学。

基础实践教学立足于培养学生对基础知识的掌握，包括设计理论知识、设计原理知识和专业素质教育。在教学方法上可以采用讨论式教学，设定一个学生感兴趣、关注并困扰的热点问题在课堂上进行讨论，让大家各抒己见，求得最优的结果；

专业实践教学主要包括专业基础课，使学生掌握艺术设计的方法和综合创新能力。通过专业实践教学的培养，学生在表达能力、创造性、感知能力和设计能力等方面都有所提升。在做设计时，能够具备敏锐的观察力，及时把握设计动向，具有创造性思维，能够完整表达自己的设计概念和想法，并能够独立思考和解决问题。在教学方法上可以多结合一些具体的企业案例，让学生对案例进行讨论和分析，提出自己的观点，达到启发学生的思维，学生通过自己熟悉的案例学习，更容易达到好的课堂效果。

课题实践教学是让学生将前期掌握的基础实践知识和专业实践知识应用到具体设计中的创造阶段，包括实践教学和设计实践两方面。在具体的教学中，老师要以企业生产实践为依据，从创意构思、草图绘制、效果图确定、效果图优化、模型制作、结构图绘制等各个方面完全按照企业生产流程进行教学。可以让企业技术人员和专业教师同时授课，让学生把设计专业理论知识和实践项目有效结合。

3.优化专业教师队伍

教师是教学的组织者和指导者，优秀的教师才能有效提高教学质量。注重艺术设计专业实践教学改革就要求教师不仅要具备专业理论知识，同时也要具备较强的实践经验。在强化教师队伍的建设中，可以从以下几个方面着手：

（1）鼓励年轻专业教师走向企业，参加各种实践培训，了解企业最新的生产技术和用人目标，及时更新教学方向。

（2）定时邀请艺术设计专业专家学者到本校进行报告讲学，让教师及时了解国内外艺术设计专业发展动向，不断为教师充电，也可聘请这些专家担任实践教学的校外指导教师。

（3）鼓励低学历的专业教师继续深造，考取硕士或者博士，继续提高教师的专业知识水平，为未来的专业学术发展奠定基础。