机械设计基础课程实践环节教学现况 本文关键词：现况，机械设计，环节，实践，课程
机械设计基础课程实践环节教学现况 本文简介：摘要：针对传统机械设计基础课程实践环节存在的问题，规划了实践教学的体系与流程，提出了基于现代化教育教学方法的教学改革方案。采用微课教学、项目驱动教学等先进教学手段，实现以学生为主体、教师为主导的教学指导思想。该方案不仅能够激发学生的学习兴趣，还能培养学生扎实的基本功和灵活的创新能力，取得了良好的教学
机械设计基础课程实践环节教学现况 本文内容：
摘要：针对传统机械设计基础课程实践环节存在的问题，规划了实践教学的体系与流程，提出了基于现代化教育教学方法的教学改革方案。采用微课教学、项目驱动教学等先进教学手段，实现以学生为主体、教师为主导的教学指导思想。该方案不仅能够激发学生的学习兴趣，还能培养学生扎实的基本功和灵活的创新能力，取得了良好的教学效果。
关键词：机械设计基础；微课；项目驱动；教学改革
“机械设计基础”是高等教育近机械类专业开设的重要技术基础课程，是学生从基础课转向专业课学习的重要纽带。以辽宁工业大学（以下简称我校）为例，开设此课程的专业包括交运、汽服、建环、材料、工业工程等多达20个教学班。该课程的实践环节即课程设计要求学生能够掌握机构分析、简单机械设计的能力和方法，对学生的理论和实践能力都有较高要求。但在教学中发现，由于前期从未接触过专业知识的学习，突然面对如此众多而且漫长的教学内容，很多学生会感觉学习吃力，甚至产生畏难情绪。因此，如何立足于培养人才的需要和各高校的实际情况，以适合的教学模式来提高学生对课程知识的理解，培养学生扎实的基本功，提高学生的创新意识和团队意识，是机械设计基础教学改革中值得探索的方向。本文针对机械设计基础课程的实践教学环节在目前教学中所存在的各种问题，提出对课程设计进行教学改革的方法和具体措施，并应用在实际教学工作中，对此类教学改革有一定的借鉴意义。
一、机械设计基础课程的实践教学现状
在机械设计基础实践教学的选题方面各高校不尽相同。多数高校长期采用传统的单级圆柱齿轮减速器的设计，也有少数高校（如上海理工大学）采用创新设计的方式，由学生选定题目完成[1-3]。在教学和调研中，发现我校的实践教学环节存在以下问题：
（一）教学方法陈旧，实践方式落后
课程设计采用在期末集中进行设计、计算和绘图的方式，题目固定为单级减速器的设计。在教学方法上以课堂教学为主，由教师对关键知识点集中讲授，学生实际进行设计时，机械地按照老师布置的条目进行，缺少主动学习与实践的原动性。在教学中还发现，由于教学内容过多，常常造成学生知识点模糊，设计质量下降。
（二）学生基本功的提高十分有限，也难以提高学生的创新及实践能力
在设计形式上，要求学生采用手绘图的方式完成图纸的绘制，这与后续专业课、企业单位需要学生能够掌握多种绘图软件的能力也存在矛盾。另外，由于题目和学习模式比较单一，学生的设计思路也被限制了，影响了学生们的创造性，有些学生甚至采用抄袭或者怠工的方式来对抗这种设计。
（三）师生比不够合理
课程设计主要由7—8名老师来负责完成，每个老师需要完成2—3个教学班的指导工作。由于指导的学生众多，教师无法兼顾每一位学生，尤其是在设计的最后阶段，在短短的两天时间里，指导教师需要对每位学生的图纸、指导书进行检查和答辩。结果就是教师疲于应付，学生最后一知半解，教学的效果也难以达到理想的状态。
二、教学改革的目标和流程
（一）教学改革的目标
针对上述问题，机械设计基础教学团队着手打造新的课程设计流程与环节，确定了新的教学目标：从满足学生实际能力培养的需要出发，夯实学生的基础，在保证学生能够完成大纲要求的定量、定性分析、绘图能力的基础上，着重培养学生的创新精神、团队工作能力和主动学习的能力。
（二）课程设计的基本流程
课程设计的内容仍然保持单级减速器不变。因为作为众多高校采用的一个经典设计题目，它能够全方面地对学生展开实践训练，如标准的查找、零件的计算校核、结构设计能力、传动分析、尺寸公差等等[4-5]。作为指导教师，我们更应该从满足工程实际需要出发，培养学生的自主学习、计算机建模与仿真、技术文件的编写能力，为学生打下坚实的工程设计基础。该部分设计的时间安排与课程的教学进度基本同步，教学流程如图1所示：1.设计开始前，采用集中的方式召开设计动员会，给学生讲解具体的设计过程、设计任务和目标，让学生对设计的内容有初步的了解。2.学生按题目类型进行自由分组。在分组的过程中，要注意各组的平衡与组内人员的协调，可在辅导员、导生、班干部的推荐下将学习能力强，基础扎实的学生定为组长，由组长来选择组员，教师完成人员的调配并确定最终的分组情况。3.在之后的传动设计、零件计算的过程中，采用线上布置，线下自主完成的方式进行。教师利用微课平台发布教学视频，由组长组织学生学习并按要求做出计算文件。期间，由组长负责对组员在设计中产生的问题进行归类汇总，教师采用线上、线下的方式进行沟通和指导；4.相关实验室对学生预约开放。在以往的实验安排中，减速器拆装实验安排在期末集中进行，学生对结构还没理解透就马上绘图，容易出现结构错误。本次改革中为了方便学生对零件结构的理解，认知实验室和减速器拆装实验室预约开放，即实验室全天开放，学生只需要与实验教师提前预约实验时间，以确定实验人数及记录。5.草图完成后，由于在教学安排中已经到了考试周，因此设计暂时中止。在学期的最后两周，学生们集中在设计室完成。其中一周采用计算机辅助软件（学生自学的caxa、solidworks）对零件建模，完成装配，并学会标准工程图的绘制，公差和干涉的确定。另一周完成说明书的编写和答辩，强化学生的标准工程文档写作能力。6.以小组为单位组织课程设计答辩，考察学生对设计的掌握程度。另外也能锻炼学生的语言表达能力。
三、教学方式的改革
（一）项目驱动教学的应用
项目驱动也是近年来在工科教学中广泛应用的一种教学方法，有利于培养学生实践过程中分析、解决问题的能力。在课程设计中，为每个小组设定阶段项目，其中包含若干子项：如传动方案的分布、参数的合理选择、计算机辅助软件的学习、工程图纸的转换等等。每个阶段项目及子项目都有具体的学习目标，要求组员对逐个进行攻关。有了明确的项目作为目标，学生就有了学习的方向和动力。在设计过程中能够及时发现自己的不足，还能通过学习、交流的方式自我提升。
（二）微课教学的应用
微课是近年来得到快速发展与研究的一种教学方式，主要通过简短的视频讲解达到对小微知识点进行细化教学的目的。在教学中，为了解决师生比较高的难题，在各项目的重点难点都设置了一系列的微课，学生们可以在微课平台自由下载学习。微课对于学习能力较弱、自控能力较差的学生的提高更为明显，他们可以通过反复观看微课，并及时与教师、组长和组员们沟通交流，来增强对学习内容的掌握。但编制微课时也要注意设置丰富的辅助资源，努力提高微课的质量，吸引学生学习兴趣。另外，要给学生设置阶段性任务目标，让他们带着兴趣和压力去学习，在考评中不宜以微课的观看与否给分，而应以目标的完成度和完成质量合理给定平时成绩。
（三）线上与线下教学的结合
由于课程设计所涉及到的内容非常广泛，完全用课堂集中讲授的方式是难以完成的。但是如果完全依靠线上网络教学的方式，又难免让学生缺少激励和鞭策而自我懈怠，因此可发挥微课和课堂教学的优势，采用线上、线下结合的方式来进行。线下教学可以安排在课设的开始、中期检查、答辩以及各个阶段目标节点进行，用以对项目总体介绍、各小组交流讨论、对项目进行中的问题归类后进行解答等。线上教学可采用网络教学平台如课立方、蓝墨云班课等，也可采用学生们最熟悉的微信、QQ等平台进行。本次课设采用了微信公众号、微信群的方式。线上教学能够让学生与教师沟通交流，形成一对一的教学，让教师及时了解学生的设计动态。
四、教学效果
课程设计先以工业工程专业为试点开展了实践教学。由于采用了先进的教学手段、丰富的创新设计内容、现代化的设计理念，学生们的学习热情和兴趣得到了极大的提高。在这次课程设计的实践中，不仅仅让学生们加强了本门课程的学习和理解，更增强了他们的自学能力，还增强了学生的动手实践能力、团队协作和表达能力。在课设结束后，教师以问卷调查的方式对课程设计的教学效果进行了评估。共发放调查问卷56份，收回有效问卷56份。根据统计的数据，84%的学生认为教学内容丰富，喜欢并认可这种学习的方式；94%的学生认为微课教学中的微视频能够提高自己的学习方式和效果，另有72%的学生认为视频是其学习最容易接受的方式；97%的学生认为能够及时地完成项目驱动的目标；83%的学生认为线上线下的教学方式能够提高其学习效率。
五、结语
随着我国改革的蓬勃发展，工业4.0的时代即将来临，各行业对高等教育培养的人才提出了更高、更深的要求。我们不仅需要想方设法地去扩大学生的知识面，还要努力培养他们扎实的基本功、活跃的创新思维和全面的综合素质。机械设计基础课程实践环节的改革具有较强的示范作用，可以在其他专业和课程中推广应用，为深入进行机械工程类课程实践环节的教学改革提供参考。
参考文献：
[1]李天箭，丁晓红.创新创业教育在机械设计课程设计环节中的探索实践[J].实验技术与管理，2016,33（4）：22-24.
[2]刘梦琴，邝代治，冯泳兰，等.以创新能力培养为核心构建多元化实践教学体系[J].实验室研究与探索，2014，33(3):189-193．
[3]朱昌兰，欧阳林娟，钟蕾.培养创新能力为核心的农学类实验教学体系构建[J].实验室研究与探索，2013，32(6):124-127．
[4]房海蓉，方跃法．谈机械原理实践教学改革对学生创新素质的培养[J].北方交通大学学报(社会科学版)，2003(3)：63-66.
[5]于晓红,王小群,邱丽芳.机械原理与机械设计课程体系的优化整合[J].中国大学教学,2008(7):34-36.
[6]罗庚合．机电一体化综合实验实训项目建设[J].实验室研究与探索,2009,28(5):171-174.
作者：马超 曾红 王宏祥 单位：辽宁工业大学 机械工程与自动化学院
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