工程力学及机械设计基础范文

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关键词：三维设计软件；机械设计基础；课程改革

淮阴工学院是一所培养应用型人才的普通高等学校，“机械设计制造及其自动化”本科专业被江苏省教育厅授予“江苏省品牌专业”，被教育部遴选为“第二批高等学校特色专业建设点”。机械设计基础类课程包括《工程制图》、《机械原理》、《机械设计》及其课程设计等，是该专业主要的专业基础课。本文根据专业人才培养目标和课程的特点，从教学内容、教学方法、教学手段方面进行了探索，引入三维设计软件在机械设计基础课程教学中应用，提高学生工程设计能力，培养适应企业需要的应用型人才。

一、机械设计基础课程传统教学方法的弊端

机械设计基础类课程主要研究机械中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本设计原理和计算方法，是学习进程上从理论性课程过渡到结合工程实际的设计性课程。本课程在教学方法和教学手段上常利用多媒体、教学模型和挂图，再辅以教具在黑板上绘制结构图形。而多数学生没有太多的工程实践经验，且零部件设计都是二维图设计，多以设计计算为主，因而学生学习感到比较枯燥，设计零部件时缺乏全面考虑，绘制工程图错误较多且自己很难查出问题。

二、机械设计基础课教学实践

随着机械CAD技术的成熟，众多三维设计软件广泛应用于社会各个领域，极大地提高了设计、绘图的质量与效率。为此，高校的机械设计基础课程急需进行教学体系改革，建立以三维设计为主线的机械设计模式。

1.整合教学内容，制定教学计划

要使学生具备较强的三维设计能力，根据本院教学条件和学生情况，必须整合课程的教学内容、修改教学计划、提高师资质量，建立符合本院实际情况的应用型机械类本科人才的培养体系。在学生接触机械设计初期引入三维设计的概念，在机械设计基础课程的教学各环节应用，并在四年学习过程中，不断地应用，提高学生的工程设计能力。三维设计能力培养体系如图1所示。

2.三维设计软件应用于教学

机械设计基础类课程大多在低年级开设，学生刚接触机械专业知识，缺乏实践经验，对实际生产中的一些零件及结构不太了解，因此对教学内容难以掌握。用SolidWorks软件进行辅助教学，改变传统的教学方法和手段，提高学生的学习兴趣，提高教学质量。

《工程制图》课程难点和重点就是正确绘制工程图，以往教学要用许多学时使学生掌握机件的投影关系，学生要有很强的空间想象力，而用SolidWorks软件的零件模块可以方便直观地进行零件的三维造型，在工程图模块中自动生成二维工程图，并随三维模型的尺寸变化而变化，这样能使教学的重点放到工程图的表达和零件的技术要求标注，提高绘图质量。《机械原理》主要讲解各种常用机构，运用SolidWorks软件的运动仿真功能，可以把各种复杂的机构以三维的形式，通过形象、生动、逼真的动画演示直观地展示给学生；利用其参数化设计，将修改自动反映到所有的相关对象。例如讲解平面四连杆机构时，利用模型仿真不仅可以验证所设计的机构是否满足要求，同时还可以改变相应的参数，或以不同的构件为机架或调用不同长度的连杆进行装配，让学生参与设计并对设计结果进行现场演示加以验证。《机械设计》中在讲轴的结构设计时，对轴上零件的定位和固定，可预先绘制出各类轴上零件固定件，利用SolidWorks软件装配模块对轴系各个零件进行装配，演示如何进行齿轮的周向和轴向固定，轴的支承与固定，轴承如何装配如何调整间隙，各零件之间的相互位置关系、零件的装拆顺序及零件的结构工艺性应注意的问题等，使学生掌握轴结构和轴上零件的固定结构，改变了以往单纯的教学方式，在课堂上真正实现教学的互动。

3.三维设计软件应用于课程设计

齿轮减速器是最常见的一种典型传动装置，由许多零件组成，如轴上传动零件、轴承、联轴器、轴承盖和箱体等。机械设计基础课程的课程设计主要内容是根据减速器的主参数（如输入功率与转速、输出功率与转速等）对每个零件进行设计、绘图。首先根据设计数据，利用零件模块绘制减速器各个零件的三维建模，对于标准件和齿轮，可以利用Solidworks中的插件直接生成。利用装配模块对绘制好的零件进行装配，装配过程中可以直观地发现零件的尺寸是否有误，各部分的结构是否合理，各零件的固定是否准确，装配好的结构可以进行干涉检查，发现问题可适时修改零件模型，在装配结构中重新生成即可。装配正确的装配结构可以进行运动仿真，检查减速器的运动状况，对重要的零件进行受力分析等等。利用三维软件设计，有限的在2周时间内，使学生将重点放在减速器的结构设计上，可以较全面地考虑整体结构（包括油沟结构，油杯的选择等），使设计贴近实际的工程设计，掌握正确的工程设计基本理念，而不是把时间用在绘制图纸上，从而提高机械设计效率和质量，提高学生的工程设计能力。

三、结 论

通过以三维设计为主线的机械基础课程教学，使学生初步具有用三维设计软件设计机械产品的能力。在后续的机械加工等专业课学习中，可以利用三维设计软件的加工模块生成NC程序进行模拟或机床加工，可对三维软件开发产品的全过程有较深刻的了解；在大学生课外创新设计或毕业设计中可以灵活利用三维设计软件进行设计，做到大学四年不间断，提高学生的工程设计能力，适应企业对人才的需求。

参考文献：

［1］　曹岩，赵汝嘉.Solidworks2007基础篇［M］.北京：化学工

业出版社，2007.

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如何在学时偏少的情况下，培养学生的工程计算能力、通用机械零件和简单机械的设计能力，特别是培养学生的创新能力?这一问题需要任课老师认真思考并通过教学内容的整合来解决。在深入企业广泛调研，与专业人才培养方案及相关课程反复认证后，与企(行)业技术人员共同商榷，将“工程力学”、“机械原理”、“机械设计”及“三维设计软件”等课程整合为“机械设计基础”。遵循以就业为导向、以能力为本位的原则，打破传统的工程力学、机械原理、机械设计、三维设计软件系列的理论体系教学常规，将工程力学、机械原理、机械设计、三维设计软件理论基础知识安排在一系列的任务中，通过任务来完成一个项目，再通过具体的项目来检验学生掌握整个课程的情况。这样，在学生掌握了传统的知识基础上，拓展了课外知识，培养了发现问题、分析问题的能力，进一步加强了学生解决实际问题的能力。教学中，可将常用机构、联接、带(链)传动、齿轮传动、轴、轴承及联轴器等相关内容设计成若干个项目。在项目中，根据各任务的要求，穿插工程力学、机械原理、机械设计相关知识，在完成项目后，要求利用三维设计软件完成每个零部件的三维设计效果图，从而使学生感受到自行设计产品的喜悦。

二、合理确定工作任务

项目教学模式是借助各种工作任务来实现的，学生是主体，教师为主导。然而，高职院校的学生大多数能力有限、经验缺乏、意志力薄弱，一旦遇到困难，学习兴趣就会减退。因此，确定的工作任务既要在教学过程中能充分发挥教师的主导作用，研究学生的学习状态，又要在实践中循序渐进，便于采用低起点、分层次、多训练的方法，调动所有学生的积极性。由此可见，项目的任务确定尤其重要。在理解渐开线参数方程、渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算及参数测定相关特性后，根据需要讲授相关的工程力学知识，而后进行齿轮设计。最后，在Pro/E中制作齿廓渐开线，采用方程式的方法精确生成，选用笛卡尔坐标系，通过阵列、再生等命令即可完成整个齿轮的轮齿制作。采用以上方法生成的齿轮三维模型，使用“再生”命令，通过人机对话的方式重新输入齿轮相关参数，就可以生成新的齿轮，如图3所示。从而将抽象的齿轮设计变得直观，并且在项目实施过程中，学生也学会了如何分析问题、解决问题。同时，利用人机交互的方式快捷地生成了不同参数的齿轮三维模型，避免了重复劳动，提高了设计效率。这样，学生学完“机械设计基础”后，再去学习“三维设计软件”，既培养了学习兴趣，又不会出现与后续课程相脱节的现象。在完成一系列项目后，最终利用所有项目知识，完成带式输送机传动装置设计。由此，通过这些穿插在教学过程中的各种工作任务，实现纯粹的、枯燥的理论知识向对学生今后职业能力提高有所帮助的储备知识的转化。

三、采用形式多样的教学手段

实现学校与企业无缝接轨，构建内容丰富、集二维与三维、项目与任务、虚拟与现实等于一体的教学系统。加强对学生实践技能的训练和动手能力与创新意识的培养。充分利用本行业典型的生产企业资源，建立实习实训基地，实践“工学”交替、“工学”结合，满足学生的实习实训，同时，为学生的就业创造机会。打破传统的教室授课，充分利用实验室、实训中心、校办工厂、企业等实践教学场所对学生进行项目化教学，建立一支“双师型”教学团队，实现理论教学与实践教学合一，满足学生综合职业能力培养的要求。以项目5为例，通过参观企业生产齿轮流程，学生查阅齿轮应用，齿轮相关参数测定，对齿轮进行力学分析，分组设计齿轮直至完成三维齿轮设计，完成5个任务。对于由三维软件设计出的齿轮，在后续课程可以直接在企业或校办工厂进行加工，做到与后续课程的无缝衔接。同时，加工出的齿轮又可以作为新生“机械制图”课程的测绘零件，便于对新生进行看得见的入学专业介绍，从而真正做到专业各课程的相互关联。

四、建立科学合理的评价体系

对学生的学习评价，在关注其知识与技能的理解和掌握的同时，要关注他们情感态度的形成和发展;在关注其学习的结果的同时，要关注他们学习过程中的变化和发展。评价的手段和形式要科学合理，要将过程评价与结果评价相结合，同时，要充分关注学生的个性差异，发挥评价的启发激励作用，增强学生的自信心，提高学生的实际应用技能。教师要善于利用评价所提供的大量信息，适时调整和改善教学过程。为保证课程改革的实现，应着重对学生进行过程评价。以项目5为例，过程考核以检查学生对项目中所涉及到的基础知识、实验、分析、设计、建模等环节的完成情况为主，其评分比例以各占20%为宜。这五个环节分别涉及工程力学知识、实验数据处理、任务分析思考、查阅资料设计、三维软件建模五个部分，在考核方法上可以采用笔试、口试、实验、查阅资料、讨论、协作、设计等形式，以增强考核的综合性与灵活性，突出对学生能力的考核。由于学生存在个体差异性，为了突出创新设计和注重应用的新理念，对在参加国家级、省、市级各种比赛中获奖的学生，或为企业解决了实际问题的学生，在不违反法律法规、校纪校规的前提下，可以将其直接考核为良好甚至优秀。同时，可进行一些拓展项目，以充分突出对学生的能力培养。对教师的评价由学生、同行和行业专家进行，从而真正做到教与学相结合、学校与企业相结合。

五、结语

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机械工程专业主要课程

主要课程：主干学科：力学、机械工程主要课程：工程力学、机械设计基础、工程热力学、现代控制理论、材料加工工艺与设备、测试技术、计算机系列课程、经营与管理、电工与电子技术基础理论课程。

主要实践性教学环节：包括军训、金工、电工、电子实习、认识实习、生产实习、社会实践、课程设计、毕业设计(论文)等，一般应安排40周以上。

主干学科：力学、机械工程。

机械工程专业就业方向

国家有关部门、科研院所、高等院校、企业、高新技术公司应用CAD及分析软件从事各种机电产品及机电自动控制系统及设备的研究、设计、制造，如：进行工业机器人、微机电系统、智能装置等高新技术产品与系统的设计、制造、开发、试验与研究工作。

从事行业：

毕业后主要在机械、仪器仪表、新能源等行业工作，大致如下：

1、机械/设备/重工;

2、仪器仪表/工业自动化;

3、新能源;

4、电子技术/半导体/集成电路;

5、汽车及零配件;

6、其他行业;

7、计算机软件;

8、原材料和加工。

从事岗位：

毕业后主要从事机械工程师、高级机械工程师、结构工程师等工作，大致如下：

1、机械工程师;

2、高级机械工程师;

3、结构工程师;

4、自动化机械工程师;

5、电气工程师;

6、机械设计工程师;

7、助理机械工程师;

8、模具工程师。

机械工程专业培养目标

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1南京工程学院环境工程专业课程开设介绍

南京工程学院环境工程专业自2006年开设以来，已有8年的办学历史，不论是人才培养还是课程建设，都已经步入正轨，有着良好的发展态势。环境工程专业的课程设置已经具有一定的规范和模式，积极地向社会的需要和高级应用型人才的培养而努力。南京工程学院环境工程专业人才培养方案中已开设的专业课程有：①基础课为《无机化学及实验》、《有机化学及实验》、《分析化学及实验》、《物理化学及实验》、《发电厂动力设备》、《流体力学（水力学）》、《仪器分析及实验》、《环境监测及实验》、《环境化学及实验》、《工程制图与CAD》和《化工原理及课程设计》等课程；②提高课为《环境工程CAD》、《环境给排水技术》、《水污染控制工程》、《电厂水处理技术》、《大气污染控制工程》、《火电厂脱硫脱销》、《噪声污染控制工程》、《环境微生物学》、《环境土壤学》、《环境专业英语》、《固体废物的处理与处置》、《环境管理与规划》、《环境影响与评价》和《环境生态修复技术》等课程。这些课程组成了环境工程专业的人才培养框架，我们将它与一些兄弟院校做对比后可以发现，环境工程专业课程开设比较大众化，课程设置与大多数院校环境工程专业差别不大。由于专业成长仅有8年时间，走“大众化”教学路线，学习众多院校环境工程专业人才培养模式无疑是最稳健的方法。在起步中求稳，这才是对学生负责的课程开设起步方式。但是，随着课程开设时间的加长，仅停留在旧的人才培养方案是不可取的。但新的方案来之不易，不仅需要向其他院校学习，同时也要更多的考虑学生本身的需求。所以，进行环境工程专业课程设置的满意度和期望度调查十分必要。

2调查情况

2.1调查表设置调查以网络调查表的形式展开，请南京工程学院环境工程专业07级（已毕业），08级（毕业班）及09级（即将进入毕业班）三个阶段的大部分同学参与调查。调查表（见图1）分为两个板块，第一个板块是让同学们对已学过的专业课程（包括基础课和提高课）进行评分，测评学生对已开设课程的满意程度；第二个板块为未开设专业课程（包括基础课和选修课），测评学生对这些课程的期望程度。每个课程设置最高分为6分，按照“满意（期望）”到“不满意（期望）”的次序，分数依次为6分、4分、3分、2分和0分。我们不妨认定高于65%的分数（3.9分）才可被认为达到满意（期望）程度。

2.2调查表数据分析07级参与调查的人数为15人，由于他们刚走出校园，与社会、工作接轨，他们会在课程开设的意义和有效性上比未毕业同学具有更强的把握性。08级参与调查的人数为48，部分参与考研，部分参与找工作和实习，对社会的要求有了初步的接触，但考研的同学对相应报考高校考研要求专业课的重要性有深入了解。09级参与调查的人数为32人，他们对社会需求的认识不是很强，但对许多没学过的课程充满向往，对研究学生的期望度有很深刻的意义。

2.3调查结果

2.3.1已开设专业基础课满意度

课程的满意度参差不齐，但是有的学科体现出了明显的优势或劣势。我们可以从图中明显地找到如下结论：①《发电厂动力设备》课程学生打分普遍不高，评分最低，满意度低于3.9；②《环境监测》课程学生打分普遍很高，满意度在5.0以上，优势明显；③《物理化学》、《仪器分析》两门课程满意度差异性大；④《发电厂动力设备》和《流体（水力）学》两门课程满意度差异性很小；⑤《环境监测》和《工程制图与CAD》两门课程与培养方案相呼应；⑥《发电厂动力设备》课程与培养方案有明显的差距。

2.3.2已开设专业提高课满意度

课程的满意度差异也较大，有的学科体现出了明显的优势或劣势。我们可以从图中明显地找到如下结论：①《环境专业英语》和《环境管理与规划》两门课程学生评分最低，满意度低于3.9；②《水污染控制工程》和《环境影响与评价》两门课满意度均在5.0以上，优势明显；③《固体废物的处理与处置》、《环境规划与管理》两门课程满意度差异性大；④《大气污染控制工程》、《环境生态修复技术》两门课程满意度差异性很小；⑤《水污染控制工程》和《环境影响与评价》两门课程与培养方案相呼应；⑥《环境专业英语》和《环境管理与规划》两门课程与培养方案有明显的差距。

2.3.3未开设专业基础课期望度

课程的期望度尽管差异比较大，但并未出现明显的优势或劣势。我们可以从图中明显地找到如下结论：①《机械设计基础》、《工程力学》和《电工学》三门课程学生评分最低，期望度低于3.9；②没有课程期望度达到5.0以上，学科无优势，仅《环境生态学》期望度4.5分，为最高；③《普通化学》、《环境学》、《机械设计基础》、《电工学》和《环境生态学》五门课程期望度差异性大；④《生物化学》、《工程力学》和《环境工程原理》三门课程满意度差异性很小；⑤《机械设计基础》、《工程力学》和《电工学》三门课程与培养方案有明显的差距。

2.3.4未开设专业提高课期望度

课程的期望度变化幅度比较大，单课程的差异性也较大，却并没有学科表现出明显的优势或劣势。我们可以从图中明显地找到如下结论：①《环境统计学》、《垃圾填埋场设计》和《环境机械与设备》三门课程学生评分最低，期望度低于3.9；②没有课期望度在5.0以上，学科优势不明显；③《泵与泵站》、《清洁生产》和《环境经济/社会学》三门课程满意度差异性大；④《环境监测系统管理》、《环境监察》、《环境调控学》和《环境机械与设备》四门课程满意度差异性很小；⑤《环境统计学》、《垃圾填埋场设计》和《环境机械与设备》三门课程与培养方案有明显的差距。

3建议

通过学生对专业课满意度和期望度的调查可以发现很多问题，针对与培养方案有较大差距的相关课程，要分析其功能，对其进行适当删减或改进；对满意度、期望度不高的学科进行适当改动；并建议加入“专业方向选择性”教学。

3.1相关性较低课程删减或改进《发电厂动力设备》课程对环境工程实用性不强，可考虑删减。从学生就业方向可见，虽然部分同学毕业会去电厂从事相关工作，但很少能接触动力设备。从事锅炉、汽轮机等动力设备的工作，仅学这门课是不够的，而其中热学、流体力学等基础知识在《物理化学》和《化工原理》中都会细讲。《机械设计基础》可删减。该课程是机械专业课程的基础课，与环境基本没有关系，即便是环境机械设备方向也不需要用这门课做基础。环境工程专业08级开设过该课，学生的反对声音强烈。《工程力学》和《电工学》都是工程类基础课程，但工程类课程不一定对环境工程专业都适用。《电工学》实用意义不大，可删减。《工程力学》可保留，该课程对将来参与施工等工程项目的同学依然有很大用处。《环境专业英语》课程对学生的双语能力有提升，有利于学生掌握专业词汇，对外文文献阅读有帮助，该课程不能删减。但是学生满意度低说明课程效果不好，可以做适当改进，比如增加文献翻译实践、专业多方向词汇归类等活动加强学生学习兴趣。《环境管理规划》课程是绝大多数院校环境工程专业的专业课程，但课程满意度低，则需要改进。仅从课堂讲授知识会枯燥乏味，需要增加案例教学、实践调查、学生分析等环节强化学习效果。#p#分页标题#e#

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1、画法几何与机械制图、工程力学、电工技术、电子技术、机械设计基础、汽车制造工艺学、计算机辅助设计基础、汽车理论、汽车构造、汽车发动机原理、汽车电器及电子设备、汽车检测技术、汽车故障诊断与维修。

2、汽车维修工程是以应用基础为指导，以实用的工艺技术为基础并综合运用各相关学科的先进方法来解决汽车技术状况的维护、性能指标的恢复以及使用寿命的延长等问题的技术与实践专业。

3、汽车维修工程教育专业培养适应中等职业技术教育发展需要，掌握汽车技术基础理论和基本技能，具备较强的实践动手能力和创新精神，能从事汽车技术类课程教学及能从事汽车检测、维修、营销、设计、服务、金融保险等方面工作的高级应用型人才。

（来源：文章屋网 ）

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一、机械工程基础课程特点及内容

机械工程基础是普及机械和机械工程的基本知识、基本概念和基本内容的课程。对文科类、管理类、计算机类、艺术设计类等专业具有开拓学生的视野、增加知识面、拓宽专业、提高学生的工程能力的作用;其任务是培养学生认识机械和机械工程的能力,是工科类非机械类专业具有工程特色,适应高新科学技术社会发展的需要。机械工程基础的内容选择是根据机械工程的基本内容确定的。主要讲授机械发展与人类社会进步的关系及机械工程发展的趋势,介绍工程力学、工程材料、工程制图的基本知识,简述机械的组成原理与工作原理、常用机械零件强度、刚度的概念、机械产品的制造技术、液压传动和气动技术的概念、现代设计方法等等内容。学生通过对各部分内容的学习,了解机械及其产品从设计、制造到使用过程中需要哪些知识及其在机械产品中的地位和作用。

二、机械工程基础实验内容分析

机械工程基础实验按照实验课教学体系分为设计与制造工艺、检测与分析、材料与性能三个部分。机械工程基础实验是一门独立的实验课程,所有实验都在机械基础课实验教学示范中心进行。本实验课与工程力学、工程制图、机械原理、机械设计、工程材料及成型技术基础、互换性与技术测量基础等课程的理论教学相衔接。

1. 实验理论

(1)韧、脆性材料在受拉、受压和扭转时力学性能测试的原理和方法;电测法基本原理,单向、平面应力状态的静态应变测量与应力计算的原理和方法;冲击动荷系数测定的原理和方法;现代光弹测量的基本概念。(2)组合体模型的测量和组合体视图及剖视图的绘制方法和尺寸标注方法,机械零件功能和结构分析方法以及机械零件测绘方法和步骤,部件功能和结构分析方法以及部件测绘方法和步骤。(3)机构运动简图测绘与结构分析,机械运动分析方法,渐开线齿轮范成加工原理,刚性转子的动平衡原理,机械动力学,典型机械零件状态测试,滑动轴承性能测试与分析的原理和方法,减速器结构分析方法和步骤,各种典型机构及典型机械的综合分析方法。(4)金相显微分析的原理和方法;试样制备方法,Fe-C状态图、C-曲线;表面强化原理和方法;焊接接头显微组织分析的原理和方法;力学性能(布氏硬度、洛氏硬度、显微硬度、摩擦性能)测试的原理和方法。(5)机械加工完成后零件的尺寸误差、形位误差、表面粗糙度、螺纹几何参数误差的基本原理和方法;零件互换性所进行的必要的精密技术测量的原理和方法;测量数据的处理技术的原理和方法。

2. 实验教学

着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证;如何组织实验、处理数据和分析实验现象;介绍常用设备和仪器的原理、构造和使用维护方法以及综合实验内容的思路和方案设计等。

3. 对学生能力培养的要求

(1)培养学生运用实验原理和方法进行科学实验的能力,即如何从实验目的出发,根据什么原理,选择何种实验方案,配套哪些仪器设备,确定实验程序从而获得准确的数据并得出正确的结论。(2)通过实验熟悉常用仪器、设备的基本原理、结构、性能;学会调试仪器和排除故障。同时,要培养学生分析问题和解决问题的能力,使学生的实验技能进一步得到训练和提高。(3)通过本课程的学习,加深对相关理论课程教学内容的理解,加固理论知识。(4)通过实验过程以及完成实验报告,培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和一丝不苟的工作作风。

三、实验项目的设置

1. 机构运动参数测定与分析实验

基本教学要求:初步了解电测机构运动参数的基本原理,利用计算机对平面机构动态参数进行采集、处理、实测、仿真比较优化设计,分析机构参数对机构动态参数的影响。

2. 机构运动简图测绘与分析实验

基本教学要求:掌握根据机械实物模型绘制机构运动简图的技能;计算自由度、验证机构运动确定性;了解正确选择长度比例尺方法。

3. 轴系结构设计实验

基本教学要求:熟悉和掌握轴的结构与设计,轴上零件的常用定位与固定的技术方法,轴系结构设计的要求与常用轴系结构,为后续机械设计打下良好的基础。

4. 金相显微分析法实验(铁碳合金平衡组织显微分析)

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摘?要：本文根据新形势下现代工业的日益发展需要及技工院校机械设计基础课程教学中的问题和经验，对机械设计基础课程整合的必要性、关键问题及对策作了探讨。

关键词 ：技工院校　机械设计基础　整合

随着新技术、新工艺的不断涌现，各专业的知识框架不断调整，以就业为导向的技工教育课程设置、教学内容、教学方法也将顺应潮流，进行不断的修整改革。机械设计基础是一门理论性、系统性较强的课程，又因涉及内容众多，设计繁复不能很好地被学生吸纳。基于此，笔者提出对该课程进行整合改革。

一、进行课程整合的必要性

1.课程整合是技工教育发展的需要

技工教育具有明确的导向性，即以学生就业为导向，以培养高技能人才为目标。它强调以能力为本位，重视学生实践动手能力的培养。现有大部分机械设计基础教材过于强调学科体系的完整性，注重学生设计、计算能力的培养，不符合当前技工院校学生整体素质偏低的基本学情；同时与工程力学的衔接不够好，一般院校两课独立设课，分开教学，不能很好地实现知识的融合，需要教师不断重复讲解，挤占了大量的课时。同时因为内容枯燥复杂，导致学生丧失学习兴趣，教学效果不佳。所以，将此等专业基础课进行合理的整合，是技工教育发展的必然趋势。

2.课程整合是行业发展的需要

随着现代工业的不断发展，机械设计中模块化趋势日益显现，标准件应用愈加广泛，使得技工院校机械设计基础的教学重点由设计向合理选用转变。同时，计算机辅助设计技术不断发展，进一步提升了机械设计项目的效率和质量，广泛为企业（行业）所采纳。为此，技工院校机械设计基础应适时进行课程整合，推陈出新，减少教育的滞后性，以期培育成果能被企业所接纳。

二、课程整合中的关键问题及对策

1.整合课程内容，建立更加科学合理的课程体系

“整合”不是简单的合并，而是通过某些方式彼此衔接，实现资源共享和协同工作，形成一个有价值有效率的整理。可见要求整合后的机械设计基础课程内容上更符合技工院校的整体学情，更贴近现代生产实际。具体做法有如下几方面。

其一，选取内容上推陈出新，去除传统教材中现实生活中已淘汰的或不适用的内容，增加新技术、新方法。如去除传统老旧过时的机械分析与设计内容，增加计算机辅助设计和运动分析。

其二，针对技工院校学生自身学习特点，压缩传统和叙述性内容，减少理论性较强内容的公式推导、理论计算，突出应用性和实用性，不过分强调知识的系统性和完整性。如弱化材料力学中强度、刚度等的计算，将一些专业理论知识有机地融入到实验、实践环节中，真正做到因材施教，为学生减负。

其三，内容整合，将机械设计基础与工程力学课程中的知识点揉为一个整体，进行集中串讲，如齿轮传动的受力分析、轴的强度计算等内容，利于学生理解和掌握。

其四，突出专业特色，目前大多数院校机电专业、机制专业、模具专业甚至是汽车专业的专业基础课程授课内容均一致，与专业形成“两层皮”割裂的状态，导致学生误以为这些课程无用，学习兴趣不浓。为此，此次整合应根据不同专业，选取不同的工程实例，组织相应的教学内容，做到学以致用。例如，针对汽车专业的学生，教师应选用汽车组件、零件作为实例讲解；针对维修专业的学生，选用各种机床部件、零件作为实例，并以这些工程机械作为分析对象，讲述工作原理，分析机构特点、进行设计等。授课内容为学生所熟悉，又关乎专业，容易引起学生兴趣，激发学习热情。

2.整合教学方法和手段，注重工程意识及实践能力的培养

传统教学中，机械设计基础课程的教学不外乎老师讲、学生听，学生进行“满堂灌”的被动式学习。学生除了熟记公式、原理，卷面上获得一个高分外别无所获。这也解释了为什么在校拿高分的学生到企业进行独立设计与开发时无从下手，不能很好地实现理实转化。因此，整合课程内容的同时还必须对教学方法、教学手段进行整合改革。

传统教学中以教师为主导，通常结合典型案例讲解知识点，学生通过例题了解某个知识点，但无法获知其在整个系统中的作用、与其他知识的链接等，以至于无法运用。由此我们将传统的“知识传授型”教学模式向“能力培养型”转化。通过学生自身动手探究、验证、获得知识和技能，强调以学为主，注重学生在教学过程中的参与性和主动性，让学生真正体会到学以致用，提高学生的职业素质和技能。

在具体实施中，以模块、项目教学的方式展开教学。例如将典型的平面机构作为一个模块来展开教学，可以选取牛头刨床作为实例，学生通过自己动手拆装，了解牛头刨的基本结构、各机构各自的特点及相互的传动关系，掌握带传动、齿轮传动、曲柄导杆机构等常用平面机构的工作原理，对机构的应用形成感性认识，再由教师讲授其中涉及的平面机构常见的理论知识，学生通过测绘、组装、试运行，使得理论知识得以升华，最终起到指导实践的作用。在这里课堂不再是常规的教室，而是设在了车间；学生也不再是规规矩矩地坐着听，而是以动手探究、小组讨论、总结的方式获得知识；教师在此过程中起到组织、管理、协调和监督的作用，学生在整个教学过程中处于主体地位，提升了其主人翁意识，使其增进了对专业的理解，培养了他们的工程实践意识。

在教学手段中，光凭粉笔、挂图、模型等传统教具进行演示的方法已无法满足当前的教学需要。以多媒体网络技术为主体的电化教学可以使抽象问题变得直观，复杂问题变得简单，动态问题变得可视，在提高教学效率的同时也提升了教学效果。例如两齿轮的啮合原理通过动画模拟，直观地将啮合过程展示给学生，使其轻松理解教师的教学意图。当前计算机辅助设计的发展也为该课程教学提供极大的便利，原先需要复杂计算、推导的内容，只要通过相应软件对某种机构进行设计计算，便可轻松获知，如齿轮传动中的受力分析、机构间的相互干涉等。

三、课程整合中的相关问题

1.实践环节的配套改革

本课程中的实践教学除配合理论教学外，主要是培养学生观察、测量、分析能力及对专业（职业）的忠诚度。因此在设立实践项目时一方面需要考虑学校自身的硬件配套，另一方面需要紧密联系市场，淘汰老旧过时、引进新技术、新发明，定期更新实践教学内容，尤其是在配套的课程设计过程中，应结合技工院校学生自身学习特点，减少计算的难度和数量，突出应用软件辅助设计，重点放在结构设计方面。

2.任课教师的素质培养

相比传统教学，改革后的教学对于教师自身素质提出了更高要求，一方面要求教师自身具备工程实践意识，有较强的动手能力去指导学生，另一方面要求教师知识更加系统化、全面性，具备熟练运用新技术的能力，如各计算机辅助设计软件的应用、全媒体的制作使用等。

参考文献：

[1]张明辉,餻宝海.机械设计基础教学改革初探[C].全国机械设计教育研讨会议,2008.

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关键词：应用型创新人才 培养模式 机械专业

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.04.017

进入21世纪以来，社会发展日新月异，高校的改革不能只关注教学本身，而应该更多地关注社会发展趋势与企业的需求，努力使自己培养出来的学生更加符合社会需求。

宁波大红鹰学院机电学院机械设计制造及其自动化专业自2008年随着学校升本以来，至今已经招收五届学生，共计1200名左右，学院包括学校明确提出要办机械类专业应用型创新人才的培养模式，并且非常重视。随着08级本科毕业生进入社会开始工作，学院对学生所在的中小企业做了机械设计制造及其自动化专业人才培养目标及规格调查问卷，并进行相应的分析，为更好地推进机械类专业应用型创新人才的培养模式打下基础，使得我院机械类毕业生能更好更快地融入企业，为企业服务。

我们深入调查了毕业生在企业里的工作情况，与企业进行大量沟通，了解企业对我们毕业生的基本要求，从而修订了学校本科机械类专业应用型创新人才培养模式，从以下几方面考虑：

1 专业培养目标

本专业立足浙江、面向长三角，培养德、智、体、美全面发展，具备机械设计、制造、自动化等方面的基础理论、基本知识与应用能力，能在工业生产第一线从事机电领域内的计算机辅助设计与制造、科技开发、运行管理等方面工作的高素质应用型人才。

2 应用创新型人才的专业培养基本要求

2.1 应用创新型人才的知识结构

第一，具有较扎实的自然科学基础，较好的人文和社会科学科学知识，较好地掌握本国和一门外国语言、文字的知识。 第二，较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、机械工程材料、机械设计工程学、机械制造基础、自动化基础、数控加工技术等基础知识。 第三，了解企业运行管理、销售等方面的基础知识。第四，具有机电一体化装备、模具设计与制造和制造信息化等专业方向之一所必需的专业知识，了解其前沿及发展趋势。

2.2 应用创新型人才的能力结构

第一，具有正确运用本国语言、文字撰写和阅读科技论文、设计说明书的能力。第二，受到现代工程师的基本训练，具有进行机电产品设计、制造及设备控制的基本能力。第三，具有本专业必需的制图、计算、实验、测试、文献检索等基本技能。第四，能够顺利阅读本专业的英文资料，具有一定的英语听、说、写能力和涉外业务处理能力。第五，具有计算机技术应用能力，本专业必需的基本工艺操作能力。第六，具有初步的科学研究、科技开发、组织管理能力。第七，具有较强的学习能力和创新能力。第八，掌握锻炼身体的基本技能。

2.3 应用创新型人才的素质结构

第一，具有较高的政治素养和良好的道德品质。第二，具有较强的自信心、进取心和社会责任感。第三，具有求实诚信、吃苦耐劳、爱岗敬业的品质和良好的团队合作精神。第四，具有良好的学习习惯。第五，具有健康的体魄和良好的心理素质。第六，具有较强的法律意识、市场意识、安全意识、质量意识以及创新意识和创业精神。

2.4 应用创新性人才的职业资格要求

推荐获得下列证书之一：

第一，熟练掌握一类数控机床的基本操作，达到相应的国家职业资格中级工或以上水平。第二，机械AutoCAD（Ⅱ）级或以上水平证书。第三，Pro/E（Ⅲ）级或以上水平证书。也可以是（UG、MasterCAM等同级证书）。

3 应用创新型人才培养的创新点

学校为了配合学生的各种能力的培养，在加强理论学习的同时，完善实践教学，培养学生发现问题、分析问题、解决实际问题的能力，以项目驱动为教学改革手段，提高学生的工程应用和知识创新能力，增强学生毕业后在工作岗位上的快速适应性。其中实践教学体系一般主要由以下几部分组成：

第一，需要掌握的基本技能主要包括了工程制图学完后的机器测绘、工程力学中的常用实验、公差配合与测量技术实验、金工实习等，这些实习内容培养学生具有基本的动手能力。第二，专业技能主要是课程设计，其中包括了机械设计课程设计（以二级减速器的拆装设计为主）、机械制造基础课程设计（以不同的夹具设计为主）、电工电子课程设计（PLC、单片机）、机械原理课程设计、液压传动课程设计等，目的是培养学生具有基本的实践技能。第三，创新设计主要包括全国挑战杯设计大赛、浙江省机械设计大赛、学生的专利申请等，主要培养学生的工程创新思维与动手能力。第四，专业考证包括了数控加工技术、AutoCAD、PRO/E及Solidworks等职业资格认证培训，为今后在工作岗位的发展能打下坚实的基础。

4 结论

根据应用型本科机械类专业工程应用型创新人才的企业需求分析，提出机械类专业应用型创新人才培养的新模式，按“一核心三方向”的要求创建专业知识培养体系：以数控制造为专业核心，以机电装备制造、模具制造、制造信息化为专业方向；按“一突出三加强”的要求创建能力培养体系：突出技术应用能力，加强学习能力、涉外业务处理能力和创新能力，以此为我校机械类专业应用型创新人才的培养质量提供强有力的保证。

参考文献：

[1]杜柳青，杨翔宇.面向机械制造及其自动化专业的工程应用型人才培养模式探讨[A].第十届全国机械设计教学研讨会论文集[C]，2008.

[2]邹景超，刘万福.民办高校机械设计制造及其自动化专业人才培养模式的研究与实践[D].黄河科技学院工学院，2010.

[3]李培根.构建创新人才培养体系之我见[J].中国高等教育，2008，（5）.

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关键词 对口单招 工程力学 教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2017.02.058

Abstract In order to cultivate applied more professional skills of personnel， carry out corresponding Application-oriented Institutions more and more. This form of enrollment to secondary vocational college graduates as the main source of students， and counterparts undergraduate education in the university there are still many problems. Based on the engineering mechanics course as an entry point， the existing problems are analyzed. This paper introduces some problems existing in the teaching of engineering mechanics， and analyzes the causes of the problems.

Keywords recruiting； Engineering Mechanics； teaching reform

近几年来随着高新科技的快速发展及应用，以及国家“万众创新、大众创业”发展战略布局的不断深化，社会各个领域对高素质应用型人才的需求越来越多。具体来说，各行各业对又懂理论分析又懂技术应用的就业者需求度不断增大。因此越来越多的本科院校开展了针对中等职业院校生源的招生，即对口单招。此种招生形式旨在培养应用型专业技能人才，同时为高职学生提高学历层次开辟了通道，为优秀高职学生提供了继续学习的机会。①

对口单招教育因其招生对象的特殊性和传统的本科教育有不小的差别。由于对口本科生源之前所受教育形式有别于普通本科学生，在知识结构、思维方式等方面有别于普通本科学生源，有其自身独特的特点。而针对对口本科的教育模式尚待完善，其中存在血多问题。而针对对口本科的“工程力学”教学仍基本沿用普通本科的教学模式，因此存在一些问题。对这些问题进行深入的分析有助于对口本科学生对“工程力学”以及后续课程的学习，从而对对口本科学生的培养和教育产生有益的影响。

1 对口本科“工程力学”教学现状及问题

结合对本学校对口本科学生的教学以及对其它应用型本科院校的调查研究，将对口本科“工程力学”教学存在的问题总结如下：

第一，对对口本科学生的教育目标和认识存在偏差，过分的强调理论是实践的先行，不能将培养具有职业能力、高级应用型人才的目的在“工程力学”教学中完全体现。教学的目标普遍较为迷茫，没有形成特色之路。结果是教师教起来吃力而学生学起来更觉得费劲，教学效果自然不好。

第二，在“工程力学”教学中缺乏案例教学、实践教学以及基于工作过程的教学。教学内容对于对口本科学生显得空洞不够实用。很多学生因此感觉迷茫，不知所学为将来何用，从而丧失专业学习的动力。对学生的长期发展产生不利影响。

第三，大部分对口本科的学生对“工程力学”的学习没有兴趣，表现为缺勤率较高，课堂氛围不够活跃，作业抄袭现象严重。整体学习效果较差，对口学生在期中和期末考中不及格率明显高于普通本科学生。对于机械类对口本科学生而言“工程力学”是专业基础课，在此课程学习中出现问题直接影响了后续专业课程的学习。

2 问题的成因

在对口本科“工程力学”教学中存在以上问题的原因，既有主观因素也有客观因素，是多方面的。

首先，对口单招推行的时间尚短，许多院校开展此类招生较为匆忙，配套尚不完善，对对口本科学生的培养模式尚处于摸石头过河阶段。许多普通高校对职高、中专生源认识不够深入，不能掌握对口学生的特点进行因材施教。借用原有培养方案成为了开展新专业培养的捷径，许多院校采取了套用原有的本科或者是专科的培养方案，或者将两者进行简单拼凑。结果就造成对口本科培养计划是按照本科的学制、专科的培养方案在进行。教学中自然会出现诸多问题。

其次，与“工程力学”课程的特点有关。“工程力学”是一门专业基础课，在工科学生培养体系中是一门承上启下的课程。②在“工程力学”之前的先修课程有“大学物理”“高等数学”等，所以学生对“大学物理”和“高等数学”课程知识掌握的透彻与否将直接影响“工程力学”的学习。该门课程本身理论性较强，“工程力学”作为工科学生接触到的第一门专业课，以其为基础的后续课程有“机械设计”、“机械原理”以及“机械制造”等。“工程力学”课程本身有较强的理论性，内容较多。许多院校在该课程中涵盖了理论力学和材料力学的绝大部分内容并且其中包含大量的理论推导和数学计算，传统的教学方式很难达到良好的教学效果，容易让学生产生枯燥之感。其中尤其材料力学部分，有许多抽象和难以理解的内容，为其学习造成一定的困难，而一旦让学生产生厌学情绪对后续课程将会有非常大的影响。

第三，与对口本科学生区别与普通本科学生的特点有关。对口本科学生有自己独有的特点，不能充分研究其特点并在教学中加以应用，必然会对教学效果产生不利影响。对口本科的学生受之前职业教育的影响，普遍基础知识较为薄弱，理论性学习能力不强。在“高等数学”和“大学物理”等课程学习成绩上逊色于普通本科的学生。以本学校为例，对2014～2015两届机械电子工程对口本科学生调查，统计近两年对口学生的两门课的成绩。对口本科学生在“大学物理”和“高等数学”课程的优秀率均低于普通本科学生近30%，如此以来更加大了对口学生学习“工程力学”的难度。调查中发现有85%的学生对“工程力学”的学习存“畏难”情绪，认为其理论性较强、难度较大自己很难学好。还有一种现象值得关注，由于受先前课程学习不佳的影响，39%的学生对学不好“理论力学”多少抱有一些“理所应当”的心理。

3 解决问题的探讨

在对口本科“工程力学”教学中存在的这些问题对于对口本科学生其他专业课程的学习有一定的共性，影响后续乃至整个本科过程的学习，严重阻碍了应用型人才的培养，因此必须深入思考这些问题的解决方法。根据对口本科学生和“工程力学”课程特点，以及问题的成因，应从以下三个方面着手来解决问题。

第一，深入了解本校对口单招生源的基本情况，将对口本科学生的培养与普通本科学生的培养区别开来，为其制定专门的培养方案和教学大纲。强化对对口本科学生“应用型”培养定位的认识，以“必须、够用”作教学基本原则，③同时努力使教学内容对学生“需要、实用”。还应多从社会就业需求出发及学生接受更高层次教育出发，脱离实际应用的教学必然是无源之水。此外各地区的中等职业教育形式和内容的差别较大，应结合地域特点，对生源进行充分了解和精准定位。

第二，改变对口本科学生对“工程力学”课程的认识。首先，让学生明确应该学好“工程力学”。在绪论环节对本课程生动完整的介绍，激发学生对课程的兴趣，提高学生对课程重要性的认识。其次，让学生相信能够学好“工程力学”。要特别注意帮助学生树立学好“工程力学”的信心。由于对口本科学生在职高或者中专阶段已经学习了一些专业相关知识，要做好这些知识和“工程力学”内容的衔接。由易至难，帮助学生克服“畏难”情绪。及时纠正学生的错误观点，不能将基础薄弱作为学不好“工程力学”的借口。考虑在某些力学知识讲述之前对必须的数学、物理知识作相应的回顾。由于对口本科学生先前教育背景各有不同，例如有些学生来自职高有些学生来自普高，学生之间知识基础也有参差。应加强与学生交流，建立定期学生反馈机制。

第三，最终应从“工程力学”课程本身找出突破口。首先针对对口本科学生的知识基础和培养目标，减少和优化内容。例如考虑对于对口本科学生数学基础薄弱及后续学习需要，运动学和动力学两部分可以删去。对于课程中众多的公式应减少理论性的推导，加强理解和应用。但减应有度，不是一味的将所有涉及数学推导的部分都去除，某些重要的理论推导对理解和应用有很大帮助。④对于对学生数学基础薄弱不应一刀切的回避，应想方设法激发学生的兴趣和能力。例如在讲解截面惯性矩的时候穿插牛顿和莱布尼茨的故事、在梁弯曲变形时候讲述伯努利以及欧拉对小挠度微分方程推导做出的努力和贡献。让学生感受数学和力学的奥妙，增加课堂的乐趣，提升学生学习的兴趣。其次，改善教学手段和方式。充分利用网络和多媒体教学的便利，多采用图像、视频、实物演示等教学手段。提升学生课堂的参与度，多一些启发性的问题交给学生去讨论。将课程内容更好的与生活实际、工程实践结合，例如在讲解压杆稳定性问题时，由小麦倒伏以及加拿大魁北克大桥事故引入等。如此来提升“工程力学”对学生的亲和力。第三，增加相关的实验和实践，改变原有考核机制。受普通本科教学模式的影响，许多院校针对对口本科学生开设的实验课、实践课过少，不能将“学”与“用”紧密结合。应增加课上的实验实践，使学生近距离体验力学理论的现实应用。同时在课下尝试开展与力学相关的小型竞赛，充分发挥对口本科学生动手能力强的优势，把“要学生学”变成“学生要学”。在考核时应考虑将实验、实践考核以及平时竞赛结果纳入期末综合考核。

4 结束语

对于对口本科学生的培养，应始终明确其培养目标，要同时兼顾理论性知识的掌握，也要重视理论知识的实践应用。对口本科“工程力学”教学中存在的问题，要靠明确培养目标、了解学生特点，将教学内容随学生而变、随现实需要而变来解决。

注释

① 尤青，周定晖.本科院校口单招学生存在的学习问题分析[J].淮阴工学院学报，2011.20（4）：81-84.

② 范钦珊.工程力学[M].北京：高等教育出版社，2007.

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在传统的机械类专业课程设置中,主干课程一般分为技术基础课程和专业方向课程。技术基础课程如工程力学、机械制图、公差与配合、机械工程材料、机械原理、机械设计、机械CAD等,这些课程组成为以机械设计课程为中心的机械类专业技术基础课程群,简称机械设计课程群[1]。传统的机械设计课程群的内容追求的是学科体系的完整性、学科间相对的独立性,结果出现了内容交叉及知识点衔接不紧密问题。对于课程的知识的要求,老师在对落后知识点的处理上,大多数只是蜻蜓点水般简单介绍,致使学生觉得内容繁杂及思路不清、理解不透彻,学习的效果差。在本专业课程教学的过程当中,仍存在着“重局部、轻综合,重理论、轻实践”的种种现象。机械设计课程是一门机械零构件设计、强度和刚度设计的综合性学科,和机械制图以及公差与配合等的课程联系非常紧密。受传统课程框架的制约以及授课学时的限制,课程改革只能是局部的,常常造成机械设计的实训环节内容单一,涉及的交叉课程综合运用问题也暴露无遗,尤其是在与精度设计内容相关的知识运用等方面,学生总是一味地照搬照抄,缺乏的是独立思考及解决问题的能力,在机械设计过程中,几乎看不到机器协调性很高的精度设计思想及工程设计中的创新,同时也达不到预定设计的要求,也说不上利用计算机软硬件提高设计效率。有些教材甚至还存在以下问题:某些技术概念陈旧,使用的教学实例已不符合现在技术要求,技术标准不是国家最新标准,烦琐的理论公式推导占用较大篇幅,课程设计部分选题脱离实际,等等。

以上问题已严重影响教学质量,致使学生缺乏创新能力和解决实际工程问题的能力,这与卓越工程师的培养目标根本不适应。东莞理工学院机械设计制造及其自动化专业,是国家教育部批准的高校“卓越计划”第一批试点专业之一。近年来,在机械设计专业“3+1”人才培养模式中,通过与企业的研讨沟通,不断完善人才培养方案,迫切需要以工程应用能力为主线的课程整合、教学课程体系的重构[4]。卓越工程师的培养目标下的新型机械设计课程群的建设与改革将势在必行!许多应用型工科院校课程群的建设仍处在初始阶段,课程群建设的概念和内容以及方法及体系的构建没有统一标准,在一定的程度上影响课程群的建设质量。因而对于课程群的建设与改革将是长期而复杂的过程,需要我们不断地努力探索与奋斗!

一、机械设计课程群的建设与改革指导思想

在“重基础、宽口径、强实践、擅应用”的指导方针下,基于卓越工程师的培养目标,围绕着“一个中心、三个基本能力”进行机械设计的课程群建设和改革。在编写课程群网络课程时,打破课程内容的归属性,弱化了课程个性的概念,强化发课程内容间的融合、交叉和关联,树立了大课程的观念,从能力培养的目标层次上来掌握课程内容的分配与实施,进一步地优化专业结构和布局,对专业的建设进行科学与准确的定位。

在编写课程群网络课程时,还应当采用基于学习产出的教育模式(Outcomes-Based Education,缩写为OBE)进行课程体系设计。围着机械设计专业预期“学习产出”,反向设计各门课程,确定各门课程对于实现预期“学习产出”的贡献和程度,突出实现卓越工程师的能力培养。

二、机设课程群的建设内容

(一)修订培养计划和教学大纲,完善机械设计课程群体系

2013年,机械设计课程群的主要教师通过与数十家东莞大中型制造企业共同沟通研讨,对机械设计及其自动化专业的培养计划和教学大纲进行全面修订,新的培养计划和教学大纲是面向工业界,培养素质、知识、能力协调发展,基础扎实、知识面宽、工程意识和工程实践能力强,具有创新精神、较强的自主学习能力、优秀的职业道德,系统地掌握机械设计、制造、自动化的基本知识、基础理论和基本技能,具备从事机电产品和设备的研究设计、加工制造、技术管理、应用与开发、运行维护、经营销售等方面的工作能力和素质,得到机械工程师、制造工艺师和产品服务工程师等基本训练,适应珠三角地区特别是东莞市的制造业产业升级需要,具备国际化视野和现代工程师素质的应用型高级专门人才。根据新的培养计划和教学大纲,构建以工程应用为主线的,以传统机械设计理论与方法为基础的,着重提高学生工程素质及综合应用与创新设计能力培养的机械设计课程体系。

(二)基于OBE教育模式进行机械设计课程群体系设计

采用基于OBE教育模式进行课程群体系设计,其本质就是课程计划的“反向设计”,明确各门课程、每节课对于实现预期“学习产出”的贡献及程度。

根据新的培养计划和教学大纲,我校机械设计专业毕业生应是适应珠三角地区特别是东莞市的制造业产业升级需要的、具备国际化视野和现代工程师素质的应用型高级专门人才,即卓越机械工程师。教师要根据“学习产出”类型,使用多样化的教学方法。老师可以把自己与名人的工作实践经验和创新的经历,细致地介绍给自己的学生,激发学生的创新意识和学习热情。激励学生们自由选题,开展各种小发明的制作,以及软件开发与教学

论文撰写等多种多样的创新活动。在课堂教学中还要多鼓励学生积极思考,敢于提出问题、回答问题,使学生养成积极主动思维的习惯。

在理论教学方面,要多结合实际工作中的工程对象,实行理论分析计算与工程实际相结合的模式,将先进现代教学的工具及传统教学的方法有机地结合起来,摸索出一种手段先进的、生动活泼的、内容丰富的教学新模式。

任课教师应尽可能地创设丰富的教育环境,调动学生积极地参与到整个教学过程。在课程的教学上,教师也可以采取测验、问卷及项目等多种多样化的评价方法,对自己学生实际“学习产出”进行评估,根据评估结果及时调整该课程教学内容和改进教学方法。

(三)树立大课程观念,优化各课程内容,突出以机械设计课程为中心和工程应用能力的培养

1.打破各课程内容的归属性,弱化各课程个性概念,强化计算机技术在机械设计过程中的应用。机械设计课程群的目的是为机械产品设计服务,经过课程群的学习,帮学生培养基本机械设计的能力,也是机械设计制造及其自动化本科专业的培养目标。在课程群各门课程教学与改革中,要以机械设计为中心点,根据具体设计的程序,将零部件制造与设计进行完美的组合,同时,要充分考虑机电产品的具体设计要求,对于课程群的内容进行规划和整合。着重课程群的整体性建设,增强不同课程间的互补与整合,促使教学内容的有机结合,避免了缺失与重复,形成了完善及合理的课程群体系。

例如在编写《机械设计》及《公差与配合》的网络课程时,要突破课程内容界限,重新精简课程群组交叉的内容,运用“纲要信号网络法”,将典型零部件的运动设计及结构设计作为提纲,以具体设计方法为信息,把《机械设计》课程图表及公式和《公差与配合》的几何量公差及检测内容,纳入机械设计的信息图库,同时,充分发挥多媒体教学声像并茂的优势,充分与学生进行信息交流,加强了教学重点,彰显了机械设计知识的综合性与整体性。

计算机设计能力的提高,将有助于创新能力与解决实际工程能力的大幅提高。CAD/CAE技术的进一步发展引起了机械设计领域的大改革,机电产品的设计理论、方法和手段等,都发生了巨大的变化。机械设计的过程,从构思分析研究,以及加工工艺的制定和产品仿真的评价,均是运用计算机模拟出的三维空间完成的,它的设计分析过程,也十分符合产品的运行规律。因此,应将培养学生使用计算机设计的能力作为主要培养目标,将计算机设计的技术和各门传统的课程相连接,建立课程群体系,激发学生们在机械方面创新设计的潜力。课程群中计算机绘图、CAD等课程的设立,对于学生计算机设计能力的培养,打下了很扎实的基础;也在其他各课程教学的过程中,比如机械原理课程,运用计算机编程进行参数化设计,又增强了计算机的学习及应用。通过引进计算机辅助设计和分析,使计算机教育在整个大学阶段持续并逐步强化,从而使学生的计算机设计能力得到极大提高,达到提高学生创新能力与解决实际工程能力的目的。

2.整合精简课程重复内容,增加新技术、新概念、新的工程应用实例以提高学生的工程应用能力。对某些课程有重复内容的部分进行整合与删除。例如,《机械制图》与《公差与配合》课程中皆有极限、配合、形位公差等知识内容,可考虑将《机械制图》中相关知识点删除,同时在课时安排上进行一定调整。这样既避免了教师在教零件图与装配图知识时要花较多时间与精力去阐明极限、配合、形位公差等知识,又节约了教学课时,从整体上提高了教学效率。《工程力学》、《机械原理》、《机械设计》中也有一些知识点重复,如应力、应变等知识,可以进行合理整合与删除。

删除《机械原理》、《机械设计》等课程中比较复杂的理论公式的推导过程,只保留公式具体应用的说明。如《机械设计》课程中带传动中受力分析、有效拉力公式的推导过程;齿轮的接触应力强度和弯曲疲劳强度公式的推导过程等。

目前我校机械学院使用的部分教材中存在一些不符合时代特征的技术和工程应用实例,如滚动轴承标准等可能不是国家最新技术标准。利用学校图书馆的文献数据库查阅最新的相关知识,结合课程群教师的科研项目和东莞企业的先进技术,更新旧知识与技术标准,增加新技术、新概念、新的工程应用实例。在“机械设计课程群”的系列课程教学中,课程群教师应尽量以实际工程应用作为教学实例,通过课程群教师长期理论联系实际的教学,以达到培养及提高学生解决实际问题的能力。(四)把提高学生创新能力和解决实际工程问题能力进行课程设计教学内容及实验教学内容改革在所有课程设计的过程中,突出了课程设计的内容,贯穿了更加系统的观点,从全部方案设计及具体结构的设计,摸索出了一套系统的方法,来提高学生的综合设计能力及创新实战能力;充分利用现有实验、仪器设备,开展了创新设计的活动;利用现代的设计实验室设备、功能较强的设计平台以及面向工程实践的软件等,给自己的学生提供了把全新的现代设计方法运用于设计过程的良好平台。

鼓励自己的学生直接参加老师的科研课题,同时,作为本课程设计的题目及毕业设计的题目,把学生所学基本知识直接应用于工程实践。

保存培养学生基本技能的验证性实验,增强了学生综合性和设计性的实验项目。以现代的工程教育实践的观念作为指导,并且自主设计实验系统,设立具有工程特征的真实与虚拟的、综合设计的实验。学生实验的项目具备教学实验和工程实践背景相结合,培养工程实践的创新意识,训练工程实践的能力,来实现工程教育回归工程实践的教学目标。

建立多种多样的学生机械创新实践活动的平台,可以说是深化改革机械设计课程群实践的教学内容。研究与创新实践设计训练的平台,是学生们完成创新实验项目、制作设计产品的基地,如我校机械学院的机械创新团队,学生们都可以在老师们亲自指导下,完成“微型太阳能汽车”的设计与制造、装配和整机的测试,机器人创新团队近年来在各种国家机器人比赛中取得了优良的成绩;3D打印创新团队也在全国机械创新比赛和大学生挑战杯比赛中取得了优良的成绩。这些机械创新实践活动平台极大地提高了学生的工程实践能力和创新能力。

(五)强化机设课程群教学团队建设,促进教学团队持续性发展

教学团队的建设是课程群建设的关键所在,应该充分优化教学队伍的结构;充分发挥主动性和积极性,吸引国内外人才充实到教学的队伍中;激励中青年教师积极进取,获得博士学位;坚持将人才培养质量的提高作为团队工作的第一要务。通过教学研究、科学研究和国际交流提升教学队伍整体水平。目前我校机械工程学院已形成一支知识结构和年龄结构合理,责任感强、团结协作精神好,整体教学能力强,教学经验丰富,教学特色鲜明,教学效果好的机械设计课程群教学团队。本课程群的教学团队的特点是着重“理论教学、实验教学及工程应用教学”三元结合和相互促进,将机械基础理论、机械设计新技术和工程应用知识的传授放在首要地位,为学生工程应用能力和终身学习能力的形成打下扎实基础。

三、结语