議機械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)改革及課程設(shè)計

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摘要：依據(jù)教學(xué)實踐，從實際出發(fā)，圍繞教材的修訂與課程設(shè)計等方面提出自己的看法并展開論述，旨在促進成人專科課程建設(shè)，提高教學(xué)效果，培養(yǎng)符合實際要求的人才。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計基礎(chǔ)；教學(xué)改革；課程設(shè)計

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是機電類專業(yè)學(xué)生的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，也是一門能直接用于生產(chǎn)的設(shè)計性課程。該課程的教學(xué)目的不僅在于傳授通用零件和常用機構(gòu)的基本知識、基本理論和基本設(shè)計方法，更主要的是培養(yǎng)學(xué)生具備一定的的實際機械設(shè)計能力[1]。課程設(shè)計是一項實踐性教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生機械綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新能力和工程意識的重要環(huán)節(jié)，是啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維、開拓學(xué)生創(chuàng)新潛能的重要手段，可以為以后的畢業(yè)設(shè)計奠定一定的基礎(chǔ)，在教學(xué)計劃中起著承上啟下的重要作用[2]。課程設(shè)計時需要查閱大量的國家標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)手冊等相關(guān)資料，通過課程設(shè)計，可以把《機械設(shè)計基礎(chǔ)》和《機械制圖》、《工程材料》、《工程力學(xué)》等所修課程進行有機的結(jié)合并綜合運用。可以使學(xué)生掌握一套完整的設(shè)計原則、步驟和方法。

根據(jù)教育部的有關(guān)規(guī)定，電大的脫產(chǎn)學(xué)生只能招收成人專科學(xué)生。由于近十年來，高校擴招及自考、網(wǎng)絡(luò)等各種辦學(xué)形式的多樣化，留給成人高考的生源比以往少，但成人高考這幾年并沒有減招，故而造成錄取線走低。總分450分的成專考試，2007年的錄取分?jǐn)?shù)為125分，2008年的錄取分?jǐn)?shù)為148分，2009年降到了116分，2010為125分。換算成百分制，30分不到就可以上大學(xué)了。較低的入學(xué)“門檻”，使有的學(xué)生毫不珍惜學(xué)習(xí)機會，曠課、遲到早退的現(xiàn)象都有，每年還有2%～3%的學(xué)生自動放棄學(xué)業(yè)。由于分?jǐn)?shù)線過低，有些學(xué)生基礎(chǔ)較差，據(jù)統(tǒng)計，電大成人專科機電專業(yè)學(xué)生中，一元二次方程、三角函數(shù)這些初中數(shù)學(xué)內(nèi)容都不會的學(xué)生占到80%以上。

根據(jù)實際情況，浙江省廣播電視大學(xué)對機電專科的教學(xué)計劃作出了一定的修改，比如減少了統(tǒng)考課程，取消了學(xué)習(xí)難度較大的《工程力學(xué)》，刪減了《機械制造基礎(chǔ)》的部分內(nèi)容，調(diào)整了必修課、選修課及自選課學(xué)分的比例，在一定程度上加大了地方電大教學(xué)的自主權(quán)。但是具體的教學(xué)過程，還需地方電大自行酌情改革。

專科院校的教育以技術(shù)應(yīng)用性人才為培養(yǎng)目標(biāo)，因此《機械設(shè)計基礎(chǔ)》的教學(xué)改革，必須以全面機械設(shè)計素質(zhì)培養(yǎng)為中心、實際機械設(shè)計能力培養(yǎng)為主線，對傳統(tǒng)的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)內(nèi)容體系和教學(xué)方法進行改革。

一、教學(xué)內(nèi)容的整合

成人專科《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)內(nèi)容改革，一方面要貫徹“夠用”原則，即為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程（在校的后繼學(xué)習(xí)）和終身學(xué)習(xí)（發(fā)展和創(chuàng)業(yè)）奠定堅實基礎(chǔ)；另一方面要突出機械設(shè)計主題，即培養(yǎng)學(xué)生的從業(yè)（從事實際設(shè)計）能力，實現(xiàn)高等技術(shù)應(yīng)用性人才培養(yǎng)目標(biāo)。為此，應(yīng)從以下幾個方面入手對教學(xué)內(nèi)容進行改革。

（一）刪減難度較大的理論推導(dǎo)和證明，及時修正過時的內(nèi)容

成人高等教育的目標(biāo)是培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用性人才，其畢業(yè)生所從業(yè)的崗位決定了他們沒有必要對計算公式、定理、方法等的來龍去脈像培養(yǎng)研究型人才那樣搞得清清楚楚，而應(yīng)注重于如何運用這些公式、定理和方法等來解決實際設(shè)計問題。因此，對一些過深的、不必要的理論推導(dǎo)、證明都可以予以刪除，以便使學(xué)生集中精力掌握這些公式、定理、方法的實際應(yīng)用。例如：帶傳動中松邊拉力、緊邊拉力與最大摩擦力等之間的關(guān)系推導(dǎo)；齒輪齒面接觸疲勞強度計算公式與齒根彎曲疲勞強度計算公式推導(dǎo)過程等都可以刪除。與其他先修課程重復(fù)的內(nèi)容、偏深偏難而又不實用的內(nèi)容、因科學(xué)技術(shù)發(fā)展進步而落后的內(nèi)容也應(yīng)刪除。例如：用彎扭合成當(dāng)量彎矩法對軸進行強度校核計算以及對軸的各項變形量的校核，對于沒有多少力學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)生來說簡直就是天書，而90年代初編寫的教材，其軸承部分早已嚴(yán)重與時代脫節(jié)，必須予以修正。教材要以機械傳動、機械零件的設(shè)計為重點，保證實用性和先進性。

（二）完善設(shè)計所必須的基本知識和基本理論，培養(yǎng)較強的圖表查閱能力

課程設(shè)計是一項以《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程為基礎(chǔ)，根據(jù)實際生產(chǎn)要求，綜合運用眾多課程完成的一項較大的設(shè)計任務(wù)[2]。完成課程設(shè)計，僅僅依靠《機械設(shè)計基礎(chǔ)》的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，期間涉及到的知識有《機械制圖》、《力學(xué)》、《工程材料》、《公差配合與互換性測量》等相關(guān)知識[3]。根據(jù)浙江省廣播電視大學(xué)對機電專科教學(xué)計劃的修改及相關(guān)課程的改革，已經(jīng)徹底刪除了《力學(xué)》、《工程材料》、《公差配合與互換性測量》等知識，僅僅依靠中央電大90出版的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》，使得學(xué)生在設(shè)計時缺少相關(guān)知識而無法解決問題。

修改后的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材，適當(dāng)增加了《工程力學(xué)》中靜力學(xué)、材料力學(xué)的部分知識，增加了《工程材料》中材料力學(xué)性能的簡單介紹與資料查找，也增加了《公差配合與互換性測量》中偏差、公差、粗糙度、形位公差的介紹與查表選擇方法。

在企業(yè)中，普通工程師也被稱為“表工程師”。也就是說，工程師的重要能力之一就是能夠查閱有關(guān)圖表，從而結(jié)合有關(guān)公式解決一些生產(chǎn)實際問題。因此，機電成人專科學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)之一就是培養(yǎng)學(xué)生良好的查閱圖標(biāo)的能力。

二、課程設(shè)計和課程講授有機地結(jié)合

以往的課程設(shè)計程序是：在設(shè)計任務(wù)下達(dá)之后，前三天的計算工作量相當(dāng)大，教師和學(xué)生需要加班趕任務(wù)，有時甚至通宵達(dá)旦，十分勞累。學(xué)生也沒有思考的時間和余地，隨之會出現(xiàn)應(yīng)付心態(tài)，出現(xiàn)問題馬上就問，過分依賴指導(dǎo)教師。也有一部分學(xué)生急于求成，做事馬虎，設(shè)計計算時喜歡照搬照抄，一錯皆錯，問題成堆。這對學(xué)生的設(shè)計質(zhì)量和學(xué)習(xí)成績都會產(chǎn)生一定的影響。對于教師來講，課程設(shè)計的前三天，幾十位學(xué)生爭相提問，教師要對類似的問題不停地答疑講解，疲憊不堪。如此以往，學(xué)生的設(shè)計質(zhì)量和工作進度都難有太大的進展。

為此，我們根據(jù)教學(xué)大綱，在不減少學(xué)生設(shè)計任務(wù)的前提下，把課程設(shè)計和課程的講授結(jié)合在一起，在學(xué)期開始不久就將設(shè)計任務(wù)書下達(dá)給學(xué)生，讓學(xué)生帶著任務(wù)，有針對性地學(xué)習(xí)。可以將課程設(shè)計的部分計算內(nèi)容分成幾次大型課后作業(yè)來完成，比如帶傳動設(shè)計、齒輪傳動設(shè)計、軸的強度校核計算、軸承的選擇與校核、鍵的強度校核等。在課堂例題的模板下，學(xué)生大部分能較好地完成作業(yè)。同時教師在日常授課期間，通過批改學(xué)生的作業(yè)，適時發(fā)現(xiàn)學(xué)生計算中的失誤并敦促學(xué)生及時糾正。

課程設(shè)計的結(jié)構(gòu)設(shè)計部分可以放在學(xué)生“裝拆、測繪減速器實驗”中進行。在裝拆、測繪實驗中，讓學(xué)生仔細(xì)觀察各類減速器的結(jié)構(gòu)、軸的結(jié)構(gòu)、軸承的安裝和固定方法，為以后對軸和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計和畫裝配圖打下基礎(chǔ)。

課程設(shè)計采用這種方法，使得大部分工作都是在學(xué)生的課余時間完成的。周期長，學(xué)生和教師都有了很大的回旋余地，學(xué)生遇到困難可以有足夠的時間思考，教師也可以從容不迫地指導(dǎo)學(xué)生通過查閱有關(guān)資料和學(xué)生一起解決設(shè)計中遇到的問題，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、思考、分析問題和解決問題的能力，更主要的，是培養(yǎng)學(xué)生自主查閱資料的能力和機械設(shè)計的方法。

三、引入UG（Unigraphics）軟件，提高學(xué)生的空間想象能力

在以往的課程設(shè)計中，由于學(xué)生空間想象能力不足，往往依葫蘆畫瓢，導(dǎo)致學(xué)生對自己設(shè)計的減速器結(jié)構(gòu)似懂非懂，影響了設(shè)計質(zhì)量。在課程設(shè)計中引入UG軟件指導(dǎo)學(xué)生進行減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的空間想象能力。

UG技術(shù)提供的草圖功能、曲線曲面建模、基于特征的實體建模虛擬裝配建模機構(gòu)運動仿真、分析等技術(shù)，給機構(gòu)設(shè)計提供了極大的方便[4]。由于學(xué)生缺乏實際經(jīng)驗，往往要對某些結(jié)構(gòu)不合理的地方進行多次修改，采用二維設(shè)計，結(jié)構(gòu)變動較大時則不得不重新設(shè)計并花費很多時間進行繪圖。而采用UG軟件進行三維設(shè)計，只需修改零件的某個參數(shù)的數(shù)值即可完成整體修改。學(xué)生在完成三維設(shè)計后，利用UG的制圖轉(zhuǎn)換功能，可將使用實體建模功能創(chuàng)建的零件或裝配模型引用到工程圖模塊中，快速轉(zhuǎn)換為二維的工程圖，再進行尺寸標(biāo)注、注釋等等，最終完成課程設(shè)計所要求的圖紙，從而提高學(xué)生的專業(yè)專業(yè)制圖、識圖能力，加深學(xué)生對三維設(shè)計與二維工程圖之間關(guān)系的理解。

四、結(jié)束語

設(shè)計是一個創(chuàng)新的過程，工程上涉及的零件、構(gòu)件錯綜復(fù)雜，《機械設(shè)計基礎(chǔ)》包含門類繁多的零件、構(gòu)件、機構(gòu)，如果沒有一條清晰的主線，極容易使學(xué)生聽得毫無頭緒，造成理解上的混亂。所以在授課時，要緊緊圍繞培養(yǎng)學(xué)生實際能力這條主線。不管是什么類型的零件，都遵循著相同的基本設(shè)計程序，即按工況選擇零件類型，對零件進行受力分析，選擇材料，確定是否熱處理，分析失效形式，計算關(guān)鍵尺寸，直到進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。如果教師按這條主線講授，學(xué)生按這條主線學(xué)習(xí)，就可以在繁多的理論中理出一條鮮明的脈絡(luò)，使教師講授有章可循，學(xué)生學(xué)習(xí)也帶有明確的條理性。