機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)反思與改革
時(shí)間:2022-08-15 10:34:35
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機(jī)械制造業(yè)素有“工業(yè)的心臟”之稱,它是一切經(jīng)濟(jì)部門發(fā)展的基礎(chǔ),其發(fā)展水平是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化程度的重要標(biāo)志。機(jī)械設(shè)計(jì)是一門培養(yǎng)機(jī)械類專業(yè)工程技術(shù)人才的重要基礎(chǔ)課程,它在培養(yǎng)高校學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力以及工程實(shí)踐能力等方面有著至關(guān)重要的作用[1]。機(jī)械設(shè)計(jì)課程的主要內(nèi)容包括機(jī)械設(shè)計(jì)總論(機(jī)械零件的強(qiáng)度、摩擦、磨損與潤(rùn)滑等基礎(chǔ)知識(shí))、聯(lián)接的設(shè)計(jì)、機(jī)械傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、軸系零部件的設(shè)計(jì)以及其他通用零部件的設(shè)計(jì)等。在該課程的學(xué)習(xí)過程中,要求學(xué)生能綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械原理、公差與技術(shù)測(cè)量、材料力學(xué)等先修課程中所學(xué)的有關(guān)知識(shí)與技能,逐步使學(xué)生掌握通用零件的設(shè)計(jì)原理、方法和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律,從而具有運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行新零部件、簡(jiǎn)單機(jī)械裝置的改進(jìn)與開發(fā)能力[2]。
1課程教學(xué)現(xiàn)狀
機(jī)械設(shè)計(jì)是一門基礎(chǔ)理論與工程實(shí)踐緊密結(jié)合的設(shè)計(jì)類課程,它涉及的基礎(chǔ)概念多、計(jì)算公式推導(dǎo)復(fù)雜、章節(jié)間的關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)、對(duì)學(xué)生的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)要求較高,再加之教學(xué)計(jì)劃課時(shí)不斷緊縮,這些給該課程的教學(xué)造成了較大困難。目前,在機(jī)械設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過程中,普遍存在以下問題:
1.1教學(xué)手段單一
由于機(jī)械設(shè)計(jì)課程對(duì)學(xué)生的抽象思維與邏輯思維要求較高,且其大部分章節(jié)均涉及復(fù)雜機(jī)構(gòu)的靜、動(dòng)態(tài)過程分析,因此,單純采用PPT形式的靜態(tài)演示教學(xué)方法,很難將這些復(fù)雜、枯燥的分析過程生動(dòng)、形象地闡述清楚。學(xué)生學(xué)完后只能留下支離破碎的模糊印象,長(zhǎng)此以往,導(dǎo)致心中疑問越積越多,以致逐漸跟不上教學(xué)進(jìn)度,最后喪失對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣。
1.2忽視課后作業(yè)的重要性
教師一般會(huì)布置教材上相應(yīng)章節(jié)后的習(xí)題讓學(xué)生在課后練習(xí),然后根據(jù)其完成情況,來(lái)判斷學(xué)生對(duì)每堂課的重難點(diǎn)知識(shí)的掌握情況。然而,由于教材上的習(xí)題往往多年都改動(dòng)不大,部分學(xué)生即使對(duì)上課所學(xué)知識(shí)一知半解,也可通過網(wǎng)絡(luò)等途徑找到答案,因此教師無(wú)法根據(jù)作業(yè)情況的反饋,來(lái)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度、查找自身在授課時(shí)對(duì)知識(shí)點(diǎn)講解的不足之處。
1.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)
雖然《機(jī)械設(shè)計(jì)》在高校機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃中占有重要地位,但是對(duì)其實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度嚴(yán)重不足,以湖南科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)為例,開設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目有:機(jī)械零件認(rèn)知與分析、減速器拆裝與結(jié)構(gòu)分析、JCY機(jī)械傳動(dòng)性能綜合測(cè)試分析等。然而,具體到實(shí)際教學(xué)環(huán)節(jié)中,由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多且課時(shí)有限,教師往往忽視學(xué)生的主導(dǎo)作用,不會(huì)過多闡述實(shí)驗(yàn)所利用的理論知識(shí)與相關(guān)原理,而是直接進(jìn)行演示操作,學(xué)生只需機(jī)械式地模仿教師,按照給定步驟完成實(shí)驗(yàn),即可拿到學(xué)分??梢妼?shí)驗(yàn)教學(xué)僅僅是走個(gè)過場(chǎng),缺乏對(duì)學(xué)生的引導(dǎo),使得學(xué)生在創(chuàng)新創(chuàng)造和實(shí)際動(dòng)手等表現(xiàn)上有所欠缺,這也嚴(yán)重脫離了實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)目的——通過實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、獨(dú)立解決問題的能力[3]。
1.4課程設(shè)計(jì)題目缺乏創(chuàng)新
課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié),其目的是讓學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。然而,目前課程設(shè)計(jì)的題目過于陳舊、缺乏創(chuàng)新,以湖南科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)為例,多年來(lái)《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)的題目均以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易二級(jí)減速器為主。雖然減速器作為一種典型的通用設(shè)備,其結(jié)構(gòu)幾乎涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)理論課程中的幾種通用零件類型,可以幫助學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解,讓學(xué)生更快的掌握機(jī)械零件設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法。但由于減速器這類設(shè)計(jì)題目已經(jīng)沿用了很多年,其設(shè)計(jì)思路、方法、步驟早已有標(biāo)準(zhǔn)定式,學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)的教材等途徑很輕易就能獲得自己所設(shè)計(jì)類型的減速器的相關(guān)的設(shè)計(jì)模板,然后依葫蘆畫瓢,完成設(shè)計(jì)說明書的撰寫、減速器裝配圖、一些重要零件圖的繪制。長(zhǎng)達(dá)三周的《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)絕大多數(shù)學(xué)生都是在模仿中完成的,這樣的課程設(shè)計(jì)很難激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維、提升其綜合設(shè)計(jì)水平,無(wú)法體現(xiàn)課程設(shè)計(jì)教學(xué)的價(jià)值。
2課程教學(xué)改革
針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)目前存在的問題,并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐過程中的體驗(yàn),本文從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)這三方面提出改革措施,以期改善教學(xué)效果。
2.1理論教學(xué)
(1)多種教學(xué)方法與手段相結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)課程涉及較多的概念、公式、機(jī)械傳動(dòng)過程、機(jī)器工作原理、零部件的機(jī)構(gòu)分析等,課程內(nèi)容略顯枯燥,學(xué)生容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。啟發(fā)式、討論式的教學(xué)方法是一種讓學(xué)生主動(dòng)參與到教學(xué)環(huán)節(jié)中來(lái),從而激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣的有效方式[4]。教師可在課堂上提一些啟發(fā)性問題,鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)自由討論、分析問題;或者由學(xué)生自己提問題,然后由其他同學(xué)來(lái)解答,最后由教師點(diǎn)評(píng)分析。例如,在學(xué)習(xí)鏈傳動(dòng)時(shí),可結(jié)合自行車鏈傳動(dòng),來(lái)討論鏈傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)、適用場(chǎng)合、脫鏈現(xiàn)象及其原因;在學(xué)習(xí)帶傳動(dòng)時(shí),可結(jié)合洗衣機(jī)帶傳動(dòng),來(lái)分析帶傳動(dòng)應(yīng)力分布情況、如何避免傳動(dòng)帶打滑。此外,教師在教學(xué)中可采用多種手段相結(jié)合——板書、PPT及相關(guān)視頻在課堂上交替應(yīng)用,可改變傳統(tǒng)教學(xué)模式導(dǎo)致的教師苦于教、學(xué)生苦于學(xué)的局面。例如,在帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)的教學(xué)過程中,教師可在課程開始前,先播放與這些零部件加工制造過程相關(guān)的視頻,并在課后組織學(xué)生繪制其三維模型,借助分析軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的靜動(dòng)態(tài)分析,這樣可改變以往滿屏(黑板)枯燥的公式推導(dǎo)和文字概念講解,以此增加學(xué)生的興趣,幫助其更好、更有效地掌握理論知識(shí)。(2)課后作業(yè)豐富多變課后作業(yè)是檢驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要手段。在布置課后作業(yè)時(shí),教師不要囿于課程教材后的習(xí)題,而應(yīng)該做到內(nèi)容豐富多變,打破“一切以考試為中心”的應(yīng)試教育弊端。教師可整理一些既符合教學(xué)要求又與學(xué)生日常生活相關(guān)的題目作為課后作業(yè),例如,可將簡(jiǎn)易減速器的設(shè)計(jì)作為一項(xiàng)課后習(xí)題,組織學(xué)生自由分組、大膽探索、共同完成,讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)有所用,進(jìn)而激發(fā)學(xué)習(xí)樂趣。同時(shí),還可適當(dāng)采用師生“換位”形式,讓學(xué)生來(lái)“教學(xué)”。例如,在準(zhǔn)備學(xué)習(xí)齒輪時(shí),教師可提前布置課后作業(yè),讓學(xué)生自由分組進(jìn)行課后學(xué)習(xí),然后每組針對(duì)課后作業(yè)制作一個(gè)時(shí)長(zhǎng)約5分鐘的PPT在課堂上講解。這樣既能鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,還能讓學(xué)生在講解中發(fā)現(xiàn)其自身的不足與錯(cuò)誤,使其對(duì)相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的理解更加透徹、深刻。只有做到內(nèi)容、形式豐富多變,完善考核機(jī)制,建立師生間的有效反饋渠道,才能真正凸顯課后作業(yè)的價(jià)值。
2.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,作為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才教學(xué)體系的重要組成部分——實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性日益突出[5],其改革已刻不容緩。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)際發(fā)展情況,實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革主要從主觀和客觀——教師和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)兩方面入手。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)上,要結(jié)合學(xué)校自身情況,進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)校與企業(yè)的合作,積極引進(jìn)新型實(shí)驗(yàn)設(shè)備,建設(shè)現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。同時(shí),淘汰老舊儀器和不具實(shí)際價(jià)值的過時(shí)實(shí)驗(yàn)題目,開設(shè)新型實(shí)驗(yàn)。用以建立健全與當(dāng)下人才培養(yǎng)模式相配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)機(jī)制,體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)價(jià)值,促進(jìn)人才培養(yǎng)水平的提高。
2.3課程設(shè)計(jì)
隨著工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展,對(duì)高校機(jī)械類人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。要求學(xué)生不僅掌握全面的專業(yè)知識(shí),還要求學(xué)生具有創(chuàng)新能力和解決工程實(shí)際的能力。而《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類大學(xué)生第一次進(jìn)行較全面、規(guī)范的設(shè)計(jì)訓(xùn)練,以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)、解決工程實(shí)際設(shè)計(jì)問題的能力,這對(duì)其后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)、以后走向工作崗位進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)均具有重要意義[6]。但目前《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)的仍沿襲傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式,顯然已經(jīng)不適應(yīng)技術(shù)的高速發(fā)展,《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)的改革勢(shì)在必行。為了提高《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量,首先必須優(yōu)化課程設(shè)計(jì)題目。在緊扣教學(xué)目標(biāo)的同時(shí),要使題目保持與時(shí)俱進(jìn),且使其具有靈活性、實(shí)用性、綜合性,既讓學(xué)生能學(xué)有所用,又使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品不脫離生產(chǎn)實(shí)際。例如,可將課程設(shè)計(jì)與全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽等影響力較大的機(jī)械類科技競(jìng)賽結(jié)合起來(lái),每年的課程設(shè)計(jì)題目根據(jù)科技競(jìng)賽的主題來(lái)確定(如:無(wú)碳小車、紙箱包裝機(jī)、錢幣分揀機(jī)),然后再遴選一些優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作品,來(lái)參加本年度或下一年度的相應(yīng)競(jìng)賽項(xiàng)目。一般這些機(jī)械類科技競(jìng)賽的主題反映了目前社會(huì)的需求,又突出未來(lái)科技的發(fā)展方向,這類題目新穎和多樣化,對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)的儲(chǔ)備和綜合能力的應(yīng)用有更高的要求,能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)力,提升其工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力,改善課程設(shè)計(jì)教學(xué)效果。
3結(jié)語(yǔ)
在機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革中,我們要結(jié)合時(shí)代特點(diǎn),并立足于我國(guó)當(dāng)前科技發(fā)展對(duì)工程技術(shù)人才的培養(yǎng)需求。在理論教學(xué)過程中,我們要豐富教學(xué)方法與內(nèi)容,改善教與學(xué)的質(zhì)量,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)樂趣,開發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性思維;在實(shí)踐教學(xué)中,我們要培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,提升學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用水平、綜合設(shè)計(jì)能力以及工程實(shí)踐能力。力爭(zhēng)為學(xué)生后續(xù)從事其他專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)、機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)打下良好基礎(chǔ)。
作者:鄧輝 劉德勝 石磊 曹平 單位:湖南科技大學(xué)智能制造研究院 湖南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院
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