分析机械设计的教学培养模式

机械设计是机械工程类学生的一门主干技术基础课'而机械设计课程设计是机械设计课程重要的实践环节，通过课程设计能使学生综合运用机械设计课程以及《机械制图》、《互换性与测量技术基础》、《金属工艺学》等其它先修课程的理论和实践知识，掌握机械设计的一般规律，培养机械设计的能力和机械设计的技能，树立正确的设计思想。

随着科学技术飞速发展，特别是以大规模集成电路和微电子计算机为代表的微电子技术的飞跃发展，极大地推动了不同学科之间的交叉与渗透。信息科学、材料科学、生命科学和现代控制科学等与机械科学不断交叉融合，使传统的机械科学发生了深刻的变革，机械的概念和机械设计过程相对过去有了很大的改变，对工程设计人员也提出了更高的要求，而当前机械设计课程设计的教学模式还相对比较陈旧，存在很多问题，还不能适应科学技术发展的需要，无法培养出符合要求的工程设计人员。因此，机械设计课程设计的改革势在必行。

1.机械设计课程设计过程中存在的问题

1.1 教学与课程设计脱节

机械设计课程设计是学生进行的第一次比较正规而全面的设计，由于其涉及课程多，知识面广，且要求学生在有限的时间内完成较大的工作量，因此对学生的能力和素质有较高的要求。

以往机械设计课程设计是机械设计课程的后续，是在将机械设计课程完全授完之后再进行课程设计。一方面这样使得学生对机械设计课程中某些知识点的理解、记忆产生了断续；另一方面，由于单纯针对授课，学生对课程设计与实际工程中很重要的知识点理解的不够透彻，从而使课程设计花费了太多的时间和精力在不必要的复习上。同时，由于课程的断续，在课程设计开始阶段，需要学生根据自己的题目从最开始进行重复式的机械设计基本计算，又花费了一般2?3天的时间。加上事先对设计题目没有一个大致的认识和思考，学生自身又有一定的惰性，临时抱佛脚，缺乏系统思维，乱抄乱设计。这都使得设计过程时断时续，时间紧张，问题层出不穷，直接影响毕业设计乃至毕业后的社会工作，给学生和社会造成了很不必要的浪费与困扰。

1.2 设计题目单一化

传统的课程设计重点是巩固和加强所学的理论知识，设计题目和给定数据多年不变，只需要按设计任务中给定的数据、方案及规定的设计方法完成一定的工作量即可，形成相互抄袭的后果。学生缺乏主动性、积极性，教师缺乏新思维，师生同受其害。同时，传统课程设计题目与专业、毕业设计相关度不大，使得学生所学专业课程无用武之地，缺乏学习兴趣，设计与专业课程学习不同步，达不到学以致用的目的和充分培养学生理论联系实际的能力。

1.3 计算机绘图欠普及

传统机械课程设计，手工绘图贯穿始终，工作强度大、效率低。加上空间想象力不足和缺乏工程设计经验，学生面对二维设计图纸难以想象出机器的整体结构，导致学生对设计缺乏全面认识，似懂非懂，极大地影响了设计的积极性和质量W。同时，随着计算机技术的发展，CAD技术及work、Pro/Engineer三维设计软件在机械制造中的应用日趋广泛，使机械设计思想、设计方法与设计手段都发生了极大变化，这些变化对面向新世纪的高校机械类专业学生的计算机能力培养提出了许多新的要求。

1.4 协作与团队意识差，缺乏创新意识

以往的机械设计课程设计，每个学生一个题目，题目类似而参数不同。学生在设计过程中各自为政，互不往来，缺乏沟通与交流，虽然能够巩固单个学生对所学课程内容的理解，却难以充分发挥学生的协作能力，更谈不上培养学生的团队精神。而现实生产中，任何一个机械设备不可能单靠一个人就设计完成，也不可能单靠某一个人的设计方法就能完善所需要的功能，必须集思广益、广泛讨论。因此，必须在学生阶段就开始培养学生的协作能力与团队意识，使其逐步与社会接轨。

以往的课程设计由于时间紧张，工作量大，老师往往忽略或不明显鼓励学生的创新设计，从而局限了学生创新能力的培养。而对于学生单一的、互不协作的课程设计，时间紧张，思维狭窄而受限，就更难以充分发挥学生的创新才能。即便是学生有好的想法，也因为没有充裕的时间考虑，没有老师的认真点拨和严密的思考论证而流产。

创新是科技和经济发展的动力，现代企业产品和技术的不断发展，需要更多有创新能力的人才去推动。机械设计课程设计作为机械类学生第一次比较系统而全面的设计训练，必须充分利用其契机，激发和培养学生的创新潜能，为社会创新人才的培养奠定基础。

1.5 考核制度不完善

传统机械设计课程设计分二、三、四周三种模式，所布置设计任务根据时间不同稍有区别。在这几周的课程设计过程中，大多数同学都很认真，能够脚踏实地地进行设计，因此对自己最后辛苦所得的成绩也比较在意。而机械设计课程设计的考核主要包含了三个部分：图面成绩50%（包含草图和抄正图成绩）、平时成绩30%和答辩成绩20%。但图面成绩和平时成绩实际上是一个比较笼统的成绩，老师们各凭印象标准，自行决断，并不能像正式考试那样给出一个让学生一目了然、欣然接受的成绩，考核缺乏标准性和透明度。这既有可能造成学生成绩评定的不公，又可能挫伤学生的积极性。即便是答辩成绩学生相对心里有数，但倘若老师们在答辩过程中所问问题难易有所偏颇，也极易造成学生心理上的不平衡，对学生今后的学习和毕业设计产生不好的影响。

2.机械设计课程设计教学模式改革措施

2.1 课程设计与理论教学过程相融合

改变课程设计与教学脱节的问题，就必须在机械设计课程开始阶段将课程设计任务布置给学生，使课程设计与教学相同步，把课程设计分部、分阶段穿插在教学过程中，使学生分步完成课程设计的基本内容。带着设计任务听课，有利于学生充分理解课程内容，又有利于培养学生理论联系实际的能力。同时，学生可以充分利用课余时间思索自己设计任务中的若干问题，有充足的时间和精力与老师交流、沟通，既充分调动了学生的积极性、学习兴趣，增强了学习效果，逐步培养了学生发现问题、解决问题的能力，同时也为学生创新意识、创新能力的培养提供了较为宽广的空间。

在最近两年的机械设计课程中，将课程设计与教学相融合，取得了良好的效果。学生对课程的学习有了更大的积极性和更好的课堂效果，而课程设计过程中又减少了很多不必要的重复工作。与以往相比，单最开始的方案设计和基本计算就节省了3天时间。由于课堂讲授与课程设计同步进行，课程设计中的常见问题、难点、重点大部分学生已经心中有数，遇到问题大都能自己解决，或在书本中随手就能翻到，既节省了学生自己的时间，也节省了老师的时间，使老师有充分的时间和精力解答设计中个别的疑难问题。而最后的答辩，学生对常见问题的掌握程度由以往的63%增加到了85%，引申问题的掌握程度由50%增加到75%，疑难问题的掌握程度由33%增加到50%。图面质量也大幅度提高，常见绘图错误减少二分之一，局部结构错误减少三分之二，没有发生整体结构错误。

可见，无论是设计过程中对遇到问题的解决能力，还是最后的绘图效果和答辩结果，都取得了比以往更好的效果。这表明，将课程设计融入教学过程中是非常可行的。

2.2 题目的多样化和实用性

兴趣是最好的老师，挑战是最好的催化剂。选择一些多样化、具有实用性和挑战性的题目，加强专业特色，既可以锻炼学生的实践能力，调动学生的积极性、主动性，又可以培养其工程设计的理念。例如，机械设计专业学生可布置机床传动装置、石油工程系学生可布置钻井和抽油机中的机械传动装置、机电专业的学生可布置六自由度机械手等方案。

信息社会，交流是共同提高的重要手段。参考其他院校引入一些新的题目，从题目的质量和数量上提高设计的质量。也可结合机械厂所拥有的设备，选择合适样机进行现场教学后，指导学生进行设计、改进。例如，各类传统和数控车床、铣床等传动装置的设计。这既有助于学生后期的毕业设计，也有助于与学生工作后的工作相接轨。

2.3 改革设计手段，加强计算机的运用能力

机械设计课程设计多在三年级进行，学生已经学完了计算机技术基础课程，对CAD有了一定程度的掌握和了解。同时，由于在机械设计课程开课的同时，已经布置了设计任务，可以要求学生针对自己的兴趣学习某一种设计软件。早期的CAD技术已经发展的相当成熟，而Solidwork和是参数化的三维CAD/CAM软件包，具有零件三维造型功能、装配设计功能、工程图功能以及仿真分析功能等，正逐渐成为先进制造技术的核心技术。学习和掌握某一种或多种设计软件对于提高学生的学习兴趣和设计能力、设计效果是一个全方位的尝试。

两年多以来，教研室已在多个班级的机械设计课程设计中鼓励学生采用计算机绘图，结果表明学生对CAD技术软件有很好的掌握，同时对work和Pro/Engineer三维软件具有很强的学习兴趣和学习能力。所有采用计算机绘图的同学在进度上都比手工绘图的同学快，且在绘图过程中出现的问题也较少。尤其是采用三维软件绘图的同学，绘图过程中对设计对象的结构有了更深一步的理解，能发现更多问题，提出更多更好的结构方案。这无疑一方面加强了学生的计算机技能，另一方面又激发了其学习兴趣和创新意识。

2.4 分组设计、分组考核，加强团队意识

课程设计任务布置过程中，有意识地将设计题53目比较类似但又不同的几个学生分为一组，组成=个团队。设计过程中要求学生除了自己的课程设计之外，也了解同组其他同学的设计内容、设计方法及设计思路，拓展学生设计的知识面。同时要求学生积极为其他同学在设计过程中存在的问题出谋划策，检查并指出设计过程中存在的设计方法和结构设计问题，督促学生培养团队协作精神。

以往老师们要逐一检查每个学生的设计计算、结构方案和设计进度，结构方案类似的学生所犯错误有很多类似或雷同之处，需要花费老师大量的时间去纠正和讲解。分组设计可以指定小组长除督促同小组成员的设计进度外，定期集体检查设计过程中存在的基本问题，将大多数问题查阅资料后自己解决，部分疑难问题讨论后不能解决得，等待和老师讨论。这既有利于锻炼学生自身发现问题、解决问题的能力，又有利于加强沟通，培养团队协作和团队创新的能力，同时还节省了老师和同学的时间。如此分组之后，学生课程设计的进度大幅度提前，以前那种等待老师讲解和等待老师解决问题的现象基本消失，所有同学都能在指定时间内完成规定的工作量，学生由于完不成任务而二次答辩的现象也不复存在。

加强课程设计过程的监督，考核制度透明化是提高设计质量的重要手段。考核制度透明化，可以在设计伊始就向学生公布考核过程中老师主要的考核标准，评分依据，同时接受同学的监督，鼓励同学提出好的意见、建议。这将使得学生心中有数，做到心态平和地将所有精力放在设计任务上。

以往课程设计的考核与答辩是单个学生逐一进行，既浪费时间，又不能充分体现学生掌握知识的全面性。学生分组设计之后，将考核与答辩均分组进行。考核过程中注重小组的整体进度与表现，同时兼顾个人。这有利于督促小组成员之间互相激励，共同进步。而答辩过程中除共性问题外，注重个性问题的问答，将问题普及到每一个人，不再是针对个人的设计。这有助于督促学生加强与小组成员间的沟通、交流，培养其团队意识，拓展其知识面。这都使得学生掌握了更多的设计知识内容，拓宽了其知识面，同时也培养了其团队协作的能力和其团队意识。

2.5 课程设计与机械创新大赛相结合，注重后续培养

机械设计课程设计与机械创新大赛相结合，作为提高大学生创新能力的一个新平台，注重学生的后续培养。机械设计课程设计的目标之一即为培养学生的创新能力，但课程设计的时间毕竟很有限，最长的不超过一个月，而学生创新能力的培养是一个持续、漫长的过程。课程设计之后，继续引导有较强创新思维的学生进行创新活动，将是一个更加重要的过程18]。

燕山大学创新基地是机械学院为众多机械爱好者提供的学习和交流场所，有许多经验丰富的指导教师，每年学生都有机会参加多种创新竞赛，例如机创杯“机械争霸赛”、科技制作大赛、滑翔机航模比赛、小型智能机器人比赛等。而由教师们指导的学生科技作品在全国大赛中也取得了优异成绩，例如学生科技作品《健康节能饮水机》在第三届全国大学生机械创新设计大赛天津赛区比赛中获得第五名及二等奖的好成绩。

为提高学生对课程设计兴趣，把大赛作为一种标杆，引导学生创新潜能的开发。本着以学生为本，知识传授、能力培养、素质提高、协调发展的教育理念和能力培养为核心的后续教育，有利于多样化创新人才的培养，满足国家对社会紧缺的复合型拔尖创新人才和应用人才的需要。

3.结束语

21世纪是科技、信息高度发达的社会，需要的是“能力型、素质性”人才。为了适应人才发展的需要，机械设计课程设计将逐渐从培养设计型人才为主向培养具有创新精神的、综合性高素质人才的目标发展。课程设计教学过程中也必将越来越注重学生设计能力、自学能力、团队切、作能力、创新意识和能力的培养。

多元化的教学手段、多样化和实用性的设计题目为提高学生的学习兴趣、效果提供前提。改革设计手段，把学生作为设计的主体，为其提供广阔的学习环境，自由的讨论空间，相互协作的友好模式，合理、完善的考核制度，积极引导其创新思维，激发其创新潜能，必将逐步推进教学质量的稳步提高和学生综合素质的加强。

作者：郝秀红1邱雪松1王琼2白文普1（1.燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛066004；2.东北大学秦皇岛分校图书馆，河北秦皇岛066004）