议机械设计基础教学改革及课程设计

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摘要：依据教学实践，从实际出发，围绕教材的修订与课程设计等方面提出自己的看法并展开论述，旨在促进成人专科课程建设，提高教学效果，培养符合实际要求的人才。

关键词：机械设计基础；教学改革；课程设计

《机械设计基础》是机电类专业学生的主要专业基础课程之一，也是一门能直接用于生产的设计性课程。该课程的教学目的不仅在于传授通用零件和常用机构的基本知识、基本理论和基本设计方法，更主要的是培养学生具备一定的的实际机械设计能力[1]。课程设计是一项实践性教学，是培养学生机械综合设计能力、创新能力和工程意识的重要环节，是启迪学生的创新思维、开拓学生创新潜能的重要手段，可以为以后的毕业设计奠定一定的基础，在教学计划中起着承上启下的重要作用[2]。课程设计时需要查阅大量的国家标准、企业标准手册等相关资料，通过课程设计，可以把《机械设计基础》和《机械制图》、《工程材料》、《工程力学》等所修课程进行有机的结合并综合运用。可以使学生掌握一套完整的设计原则、步骤和方法。

根据教育部的有关规定，电大的脱产学生只能招收成人专科学生。由于近十年来，高校扩招及自考、网络等各种办学形式的多样化，留给成人高考的生源比以往少，但成人高考这几年并没有减招，故而造成录取线走低。总分450分的成专考试，2007年的录取分数为125分，2008年的录取分数为148分，2009年降到了116分，2010为125分。换算成百分制，30分不到就可以上大学了。较低的入学“门槛”，使有的学生毫不珍惜学习机会，旷课、迟到早退的现象都有，每年还有2%～3%的学生自动放弃学业。由于分数线过低，有些学生基础较差，据统计，电大成人专科机电专业学生中，一元二次方程、三角函数这些初中数学内容都不会的学生占到80%以上。

根据实际情况，浙江省广播电视大学对机电专科的教学计划作出了一定的修改，比如减少了统考课程，取消了学习难度较大的《工程力学》，删减了《机械制造基础》的部分内容，调整了必修课、选修课及自选课学分的比例，在一定程度上加大了地方电大教学的自主权。但是具体的教学过程，还需地方电大自行酌情改革。

专科院校的教育以技术应用性人才为培养目标，因此《机械设计基础》的教学改革，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》教学内容体系和教学方法进行改革。

一、教学内容的整合

成人专科《机械设计基础》教学内容改革，一方面要贯彻“够用”原则，即为学生学习专业课程（在校的后继学习）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。

（一）删减难度较大的理论推导和证明，及时修正过时的内容

成人高等教育的目标是培养技术应用性人才，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、方法等的来龙去脉像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、定理和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、证明都可以予以删除，以便使学生集中精力掌握这些公式、定理、方法的实际应用。例如：带传动中松边拉力、紧边拉力与最大摩擦力等之间的关系推导；齿轮齿面接触疲劳强度计算公式与齿根弯曲疲劳强度计算公式推导过程等都可以删除。与其他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。例如：用弯扭合成当量弯矩法对轴进行强度校核计算以及对轴的各项变形量的校核，对于没有多少力学基础的学生来说简直就是天书，而90年代初编写的教材，其轴承部分早已严重与时代脱节，必须予以修正。教材要以机械传动、机械零件的设计为重点，保证实用性和先进性。

（二）完善设计所必须的基本知识和基本理论，培养较强的图表查阅能力

课程设计是一项以《机械设计基础》课程为基础，根据实际生产要求，综合运用众多课程完成的一项较大的设计任务[2]。完成课程设计，仅仅依靠《机械设计基础》的知识是远远不够的，期间涉及到的知识有《机械制图》、《力学》、《工程材料》、《公差配合与互换性测量》等相关知识[3]。根据浙江省广播电视大学对机电专科教学计划的修改及相关课程的改革，已经彻底删除了《力学》、《工程材料》、《公差配合与互换性测量》等知识，仅仅依靠中央电大90出版的《机械设计基础》，使得学生在设计时缺少相关知识而无法解决问题。

修改后的《机械设计基础》教材，适当增加了《工程力学》中静力学、材料力学的部分知识，增加了《工程材料》中材料力学性能的简单介绍与资料查找，也增加了《公差配合与互换性测量》中偏差、公差、粗糙度、形位公差的介绍与查表选择方法。

在企业中，普通工程师也被称为“表工程师”。也就是说，工程师的重要能力之一就是能够查阅有关图表，从而结合有关公式解决一些生产实际问题。因此，机电成人专科学生的培养目标之一就是培养学生良好的查阅图标的能力。

二、课程设计和课程讲授有机地结合

以往的课程设计程序是：在设计任务下达之后，前三天的计算工作量相当大，教师和学生需要加班赶任务，有时甚至通宵达旦，十分劳累。学生也没有思考的时间和余地，随之会出现应付心态，出现问题马上就问，过分依赖指导教师。也有一部分学生急于求成，做事马虎，设计计算时喜欢照搬照抄，一错皆错，问题成堆。这对学生的设计质量和学习成绩都会产生一定的影响。对于教师来讲，课程设计的前三天，几十位学生争相提问，教师要对类似的问题不停地答疑讲解，疲惫不堪。如此以往，学生的设计质量和工作进度都难有太大的进展。

为此，我们根据教学大纲，在不减少学生设计任务的前提下，把课程设计和课程的讲授结合在一起，在学期开始不久就将设计任务书下达给学生，让学生带着任务，有针对性地学习。可以将课程设计的部分计算内容分成几次大型课后作业来完成，比如带传动设计、齿轮传动设计、轴的强度校核计算、轴承的选择与校核、键的强度校核等。在课堂例题的模板下，学生大部分能较好地完成作业。同时教师在日常授课期间，通过批改学生的作业，适时发现学生计算中的失误并敦促学生及时纠正。

课程设计的结构设计部分可以放在学生“装拆、测绘减速器实验”中进行。在装拆、测绘实验中，让学生仔细观察各类减速器的结构、轴的结构、轴承的安装和固定方法，为以后对轴和箱体的结构设计和画装配图打下基础。

课程设计采用这种方法，使得大部分工作都是在学生的课余时间完成的。周期长，学生和教师都有了很大的回旋余地，学生遇到困难可以有足够的时间思考，教师也可以从容不迫地指导学生通过查阅有关资料和学生一起解决设计中遇到的问题，提高学生发现、思考、分析问题和解决问题的能力，更主要的，是培养学生自主查阅资料的能力和机械设计的方法。

三、引入UG（Unigraphics）软件，提高学生的空间想象能力

在以往的课程设计中，由于学生空间想象能力不足，往往依葫芦画瓢，导致学生对自己设计的减速器结构似懂非懂，影响了设计质量。在课程设计中引入UG软件指导学生进行减速器的结构设计，可以增加学生的学习兴趣，提高学生的空间想象能力。

UG技术提供的草图功能、曲线曲面建模、基于特征的实体建模虚拟装配建模机构运动仿真、分析等技术，给机构设计提供了极大的方便[4]。由于学生缺乏实际经验，往往要对某些结构不合理的地方进行多次修改，采用二维设计，结构变动较大时则不得不重新设计并花费很多时间进行绘图。而采用UG软件进行三维设计，只需修改零件的某个参数的数值即可完成整体修改。学生在完成三维设计后，利用UG的制图转换功能，可将使用实体建模功能创建的零件或装配模型引用到工程图模块中，快速转换为二维的工程图，再进行尺寸标注、注释等等，最终完成课程设计所要求的图纸，从而提高学生的专业专业制图、识图能力，加深学生对三维设计与二维工程图之间关系的理解。

四、结束语

设计是一个创新的过程，工程上涉及的零件、构件错综复杂，《机械设计基础》包含门类繁多的零件、构件、机构，如果没有一条清晰的主线，极容易使学生听得毫无头绪，造成理解上的混乱。所以在授课时，要紧紧围绕培养学生实际能力这条主线。不管是什么类型的零件，都遵循着相同的基本设计程序，即按工况选择零件类型，对零件进行受力分析，选择材料，确定是否热处理，分析失效形式，计算关键尺寸，直到进行结构设计。如果教师按这条主线讲授，学生按这条主线学习，就可以在繁多的理论中理出一条鲜明的脉络，使教师讲授有章可循，学生学习也带有明确的条理性。