机械设计基础课程教学探究

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机械设计基础课程教学探究:基于应用型本科人才培养模式下机械设计基础课程设计教学的探讨

摘要: 机械设计基础课程设计是机械设计课程体系中的一个重要的实践教学环节,它是工科院校机械类专业学生进行的第一次较全面、较系统、工程设计性很强的综合性设计训练。针对培养应用型本科人才的教学要求,在机械设计基础课程设计实训中,在教学方法和手段、教学重点和设计成果的展现形式等方面进行了教学改革和探索。为提高实践教学质量和方法,培养符合时展需求的应用型本科人才奠定了基础。

关键词: 机械设计基础课程设计;综合性设计;教学方法;教学改革

0引言

机械设计基础课程设计是机械设计课程体系中的一个重要的实践教学环节,它是工科院校机械类专业学生进行的第一次较全面、较系统、工程设计性很强的综合性设计训练。通过该环节的实践训炼,不仅能使学生巩固加深扩展己学过的知识,并且能使其综合应用这些知识去解决实际问题。机械设计基础课程设计是理论和实践相结合的第一次初探,是一次真正意义上的工程应用能力的培养,是培养学生的工程创新设计思维方式在实践中的验证所迈出的真正意义上的第一步。

近几年,随着社会对人才需求类型的改变,进行教学改革改变人才的培养模式,培养应用型本科人才,作为我校培养人才方案的重点以成为必然,为实现这一人才培养目标的要求,相应的教学体系也在进行适应性调整。机械设计基础作为工科院校的一门重要的技术基础课,它将为这些专业的学生学习专业机械设备课程提供必要的理论基础,使其在了解各种机械的传动原理、设备的正确使用和维护及设备的故障分析等方面获得必要的基本知识,机械设计基础课程所占的教学比重在逐年增加。机械设计基础课程设计是机械设计基础课程最重要的综合性与实践性教学环节,其在实践教学中的意义越加显现出了其重要性。我们围绕着培养具有一定的实践能力和创新设计理念的应用型本科人才的目标,从教学内容、教学方法和手段、设计成果展现形式等方面进行了教学改革和探讨,指导学生从工程应用的角度,结合创新设计思维,应用先进的现代设计方法及设计手段去解决工程实际问题,考虑相关的工程技术要求,逐步树立正确的设计思想,增强设计创新意识和竞争意识。

1教学内容的改革

长期以来减速器作为机械设计基础课程的设计的经典设计题目,这是由于减速器自身的特点决定的。减速器作为机器中一个相对独立的部分,组成减速器的零部件覆盖了机械设计基础课程的绝大部分内容,便于学生在设计实践中应用检验所学的知识,实现理论和实践的结合。另外,不同类型的减速器和参数的设计参数要求,所设计出的减速器的结果是不同的,因此, 选择减速器作为机械设计基础课程设计的题目是可行的。然而, 减速器只是一个部件, 每届学生都重复同样的设计内容, 势必会影响教师的创新设计的积极性。另外, 我校制图课的测绘练习也选择减速器, 这就使得课程设计的题目过于重复,使学生缺乏新奇感,势必会影响学生的设计积极性,影响设计成果。因此,结合学生所学的相关专业和学生对本门课的掌握程度,适当地拓宽课程设计的选题势在必行。

鉴于我校的机械设计、材料成型、车辆工程、汽车服务、材料科学、机电一体化、工程机械、数控等专业的学生都要进行课程设计,其专业跨度大、学生人数多以及减速器涉及的设计问题的经典性,故减速器齿轮减速器设计题目仍予以保留,但根据不同的专业特点适当地增加了设计题目,例如,对于数控专业的学生可以设计普通机床的传动系统, 给出电动机的动力参数, 通过带传动,带动主轴箱的运动。在这样的传动设计中, 学生可以通过参观相关机床,这样既进行相关的带传动和减速器传动设计,也结合学生的自身专业知识,增加了学生的设计兴趣,使学生真正体会到什么叫学以致用。 对于汽车专业的学生,不再进行传统的一级圆柱齿轮减速器设计,而是结合其专业特点,设计汽车用变速器,这样,需要考虑的因素更多了,同时也符合专业培养的特色。实践证明, 适当拓宽课程设计的选题不仅能够让学生得到更多的工程设计训练, 而且能发挥学生的主观能动性, 对于培养创新设计思维和进行创造性设计, 可起到事半功倍的效果。

对于机械专业等为期三周的机械设计课程设计,要求学生在提交一份装配图、一到两张零件图和一份设计说明书外,还要提交箱座和箱盖的零件图。这样更能较全面地考查学生对《机械制图》、《互换性与技术测量基础》、《机械制造基础》、《机械设计基础》等几门课的掌握程度。

2教学方法和手段的改革

现代的教育要求“以人为本”,学生是教学的主体,教师则是教学过程中的主导者。课程设计作为教学中的重要部分,在设计过程中也要充分激发学生设计的主动性和创造性。要达到以上教学目的,首先应重视实践教学的环节,实践教学是学生获得感性知识的重要手段,课程设计也是如此,为了让学生在设计过程中能有一个整体的设计观念,我们在进行课程设计之前,让学生应用机械设计基础理论课上所学的知识,自行设计一个具有一定创新性的实验,来实现预定的运动规律。然后,让同学进行减速器的拆装实验,通过这次实验让大家对减速器的常见类型有一个直观的认识,使学生了解减速器内部零部件的类型、结构和装配关系, 对加工制造的工艺过程形成初步的认识。装拆的重点是轴系零部件的结构及装配关系, 再此基础上让学生应用已有零部件设计一个合理的轴系,使学生能在课程设计中结合实际的参数要求设计出合理的轴系结构和尺寸。

在课程设计过程中也要重视老师的指导作用,一次成功的课程设计与教师的悉心指导是分不开的。为此应改变以前过于集中的指导方式,变“集中式指导”为“集中与分段相结合式指导”,设计前通过集中式的讲解交待清楚所要完成的设计任务,针对具体的设计任务如何入手去做,通过教师已有的设计经验,引导学生解决设计初期的入手难得问题,对于设计中的主要注意事项应交待清楚避免在设计过程中学生走弯路,在设计过程中教师应经常到教室中去,发现共性问题要及时地集中讲解,对个别底子薄的同学应进行个别指导,及时解决存在的障碍性问题,便于设计的如期完成,在设计的后期主要是检查与纠正细节。在具体的指导过程中要求教师要以学生的设计思想为主线,在不改变学生原有总体设计方案的前提下,进行指导完善此设计,让学生能真正地进行应用所学的知识进行创造性设计,让学生能够真正成为设计的主体,在完成此设计的基础上,让学生能够真正地领会完成一次设计的总体设计思路和收获自己的设计成果的成就感。总而言之,课程涉及的改革方向应以培养学生的设计创新能力和解决实际问题的能力为出发点。

3设计成果的展现形式

采用现代先进的机械设计手段,改变传统的纯手工绘图的方式。要求学生提交的设计成果为手绘的设计草图,手写版的设计说明书,以及电子版的设计总体装配图和典型的轴类、齿轮类和箱体类零件图。随着科技的进步,计算机在设计、生产、试验各领域发挥越来越重要的作用。为了顺应社会对人才的需求,必须重视学生的应用和掌握计算机的能力,在我院的机械设计专业率先试点要求总体装配图利用CAD完成。对于基础较好的同学要求应用SolidWorks、CATIA等三维绘图软件完成齿轮、轴、箱体、端盖等所有机械零件的结构设计,完成整机的装配,然后进行机构的运动仿真和干涉检验。

设计成果的评定方式,改变原有的只看图纸的评定方式,采用答辩与平时的设计表现相结合的方式,以图纸、计算说明书和答辩成绩为主,兼顾设计态度、准备情况、出勤率、进度、协作、总结等表现。答辩过程中师生间的相互交流是教师评定设计质量高低最有效的手段,通过答辩老师能够发现总结设计过程中所存在的问题,同时也是学生自我检验的最有效的方式,通过答辩锻炼了学生的语言组织和表达能力,有利于培养学生的宏观地看待问题和总结能力,能够强有力地督促学生及时地解决设计过程所存在的细节问题,防止懒散和懈怠现象的发生。

4结束语

机械基础课程设计是机械类专业重要的实践教学环节之一,对培养学生分析和解决工程实际问题的能力起着十分重要的作用。经过全体机械设计基础教师的努力,在课程设计过程中所进行的相关改革和实践,在组织教学内容方面加强专业特色适当地改变教学内容,在设计手段上应用现代的设计方法,在成果的展现形式上突出了实时动态的考核方式,能够全方位提高机械设计基础课程设计的质量,提高学生的综合能力。随着应用型本科教育改革的进一步深入,如何再提高教学质量,保证应用性本科人才培养模式的实现是我们全体机械教师不断努力地探索和奋斗的目标。

机械设计基础课程教学探究:如何加强高职院校学生在机械设计基础课程教学中能力的培养

摘要： 机械设计基础是一门实践与应用性很强的专业基础课。本文一方面提出开发应用一套现代化教学手段的课件系统，以提高教学效果；另一方面在机械设计基础课程教学中加强培养学生的四种能力。

关键词： 机械设计基础课程；能力；培养

1加强机械设计基础课程的教学优化

1.1 改善现有的教学手段，研究开发出一套新型适应现代化教学的课教系统，提高机械设计基础及其相关课程的教学效果电化教育是现代社会经济，科学技术与教育发展的产物，是实施教改和开展课题研究的需要，是提高教师自身业务素质的需要，是加强教师备课程度，优化课堂教学过程的需要。使用电化教学要注意以下几个要点：①要有利于创造生动和谐的教学情境；②要有利于发挥学生学习的主动性；③要有利于学生智力发展和能力培养。而不论是传统教学方法还是现代电化教学方法，都应坚持“学生为主体，教师为主导”，要有效地发挥学生的主体作用，真正突出学生的主体地位，防止电教为“电灌”。因此，在教学设计上，预先估计学生在学习过程中心理上会发生变化，适时合理运用电教媒体，实现教学过程的优化。媒体使用的最佳时机，主要有以下几种情况：重点内容尚未引起学生注意时，学生思维展开尚缺少形象材料时，复杂机械动作的运行方式难以想象时。投影片的使用方式，可以是老师先演讲，后播放，再概括；也可是先设疑，后播放，再演讲；还可以边播放边讲解等。为获得课堂电化教学的最佳效果，必须先进行教学设计，然后再动手制作教学课件。

1.2 利用新型的动态模型展示，提高学生实践感受力华裔诺贝尔奖得主杨振宁等人也多次对我国教育不重视培养学生的创造性提出批评。提倡死记硬背，实行题海战术，使用标准答案，压制学生的个性发展，把教学过程单纯理解为对现有知识传透和积累，在教学方法和考试制度上也是重继承轻创新、重灌输轻发现等等，这是当前我国教育包括高等教育普遍存在的流弊。

2提高教师自身实践创新素质

机械设计基础课程是一门创新实践性很强的课程，年轻一代的创新能力要靠教师的创造力去培养。而教师要想胜任自己的教学工作，不仅要善于不断地更新和扩充自己的知识，还要能交给学生获取新知识的方法；而这些不断更迭的新知识、新技能，又难有召之即来的现成的教科书提供答疑和咨询；只能靠教师本人在丰富多彩的实践中去摸索、去探讨、去学习、去掌握。当前部分教师在认识上有“重理论、轻实践”、“重课堂、轻课外”的思想，有些人片面的认为只有增加投入才能提高实践教育能力；另外，在教师能力方面，存在部分教师专业实践能力不足，不能积极主动地参与实践教育活动，一些从校门到校门的青年教师扎在的小圈子里，缺乏从事专业实践教育的底气。通过探讨机械设计基础课程理论教学与增强实践相结合的过程中，促进教师对自身实践创新素质提高的思考。这就要求教师必须具有相应的独立思考、自主意识和怀疑精神，具有学习能力、实践能力和创造能力；要注重自身的知识积累；要乐于参加实践活动，教师的教学实践能力不仅表现在对学生的方面，而且更体现在对自己教学活动的反思上。这种反思是教师教学实践的重要内涵。不能及时反思自己的教师不是好教师，而这种反思是教师不断提高自身素质的一个重要途径。

3在机械设计基础课程教学中加强培养高职学生的四种能力

3.1 将四种能力的培养贯穿课程教学过程中高职高专教育是培养面向生产第一线的应用型工程技术人才。从职业教育、专业、职业的关系来看，职业教育课程应以工作过程为导向。既工作过程导向课程的名称和内容不是指向科学学科的子区域，而是来自职业行动领域的工作过程，且以项目、任务、工艺、范例、案例、设备、产品、实验、厂家等作为课程的实践形式。传统的机械设计基础课程内容包括机械原理和机械零件两大部分，理论性强、概念抽象，涉及的基础理论和知识面广、系统性强，各自成体系。这种学术型的教学模式显然不能适应高职高专教育对应用型人才培养目标的要求。根绝从职业群众归纳整合出的典型的职业工作过程。结合历届毕业生的调查反馈信息及用人单位对机械设计基础课程教学的要求，可对机械设计基础课程进行全面改革，将原机械原理、机械设计的教学内容按一般通用机械的设计过程来安排。

3.2 加强教学方法和教学手段的创新研究在教学过程中，坚持教学方法与教学手段的改革，施行“精讲多练”及启发式教学、讨论式教学、案例教学等等，突出学生四种能力的培养/如对于机械创新设计方面的内容采用讨论式教学，将工程案例引入课堂中，由教师提出案例问题，学生分组讨论，激发学生自主学习的积极性，提高学生的创新能力。采用理论教学、现场教学、实验教学等教学手段相结合，形象直观，用大量的应用实例让学生对生产和生活中的机械装置和机构有更广泛的了解，开阔了眼界。

3.3 大力开展第二课堂围绕课程教学内容的改革，大力开展第二课堂活动，如举办科技文化艺术节、科技人文讲座等，同时积极组织学生参加全国性竞赛活动，如全国大学生数学建模竞赛、大学生"挑战杯"创业大赛、机械创新设计大赛等，培养学生的实践能力、创造能力和就业能力、创业能力。如机械创新设计大赛，学生可自由报名、自选课题参加比赛，在此过程中教师仅起到抛砖引玉的作用，组后学生将自己完成的作品在大赛演示并参加评奖，充分发挥学生的创造能力。此外，还可积极引导学生参与教师承担的部分科研或科研项目，学生能够从中或得许多创新设计的感性认识和理论知识，学到许多书本中没有的东西，并可以综合运用到已学过的知识，解决实际问题，从而提高学生的实践能力和创造能力。

机械设计基础课程教学探究:机械设计课程实践教学环节的改革与探究

摘要： 实践教学是提高大学生创新能力的重要环节和有效途径。本文分析了高等教育中机械设计实践教学的现状，指出了存在的不足，结合教学实际，对机械设计实践教学各环节的内容、教学方法、教学手段、考核制度等进行了研究与探索，构建了新的实践体系和实验管理模式，为提高机械设计实践教学质量提供了保障。经过教学实践，证明实践教学改革对提高学生的创新能力有较大的促进作用。

关键词： 机械设计；实践教学；创新

0引言

机械设计是一门实践性很强的技术基础课，是对学生进行机械综合设计能力、创新能力和工程意识训练的主要课程。其实践教学环节对实现课程教学的目标，培养学生的创新思维和潜能起着关键作用。目前，在实践教学环节中普遍存在，测试仪器和设备落后，教师队伍力量薄弱，实验教学内容陈旧，实践教学学时相对较少，内容脱离科技发展和企业需要等问题，不利于学生综合知识的运用和动手、创造能力的提高[1-3]。在培养过程中，教师掌握实践教学的开发、设置、实施、管理和评价的主动权，学生只是被动完成和接受，教学互动较差，无法提高学生的积极性，达不到学生运用知识和提高能力的目的。因此，完善实践教学体系，加强学生实践能力的培养，探索学生专业素质培养的新途径和新方法，是摆在学校面前的一大现实问题。

1更新教学内容，优化培养环节

实践教学是专业技术应用能力和专业技术理论的有机结合，是培养学生动手能力、实践能力、创新能力和独立工作能力的主要途径。加强实践教学环节不仅可以提高学生的综合素质和创新设计能力，而且可为学生专业课程的学习和专业人材培养目标的实现打下良好的基础。

1.1 完善基础实验，扩宽学生的知识面购置新式机械零件陈列柜、机械创新设计陈列柜等设备，增加学生的感性认识，调动学生的热情和积极性，使学生得到工程能力的培养和训练。完善实验内容，将单纯的基础性实验转变为理论知识、测试手段、方法并重的交叉性综合实验项目。如带传动实验和滑动轴承动压润滑油膜形成原理实验。在实验中，教师除了实验内容的介绍外，还要加强测试技术、设备的原理讲解。通过介绍测试手段和方法，使学生不仅掌握了课程教学中所学的理论知识，而且对各种传感器及不同测量和数据处理方式有新的认识。

1.2 增设设计性、创新性和综合性实验，提高学生的动手能力

根据学生特点和生产实际，增设和拓展实验项目，增强学生综合认识问题和解决问题的意识和能力，为学生提供广阔的思维空间，培养学生的设计能力和创新能力。这类实验只给出实验题目、实验重点、难点，由学生查阅资料，拟定实验方法，然后在教师指导下独立完成。如机构运动方案创新组合实验。学生根据自己的能力、特长、兴趣设计实验，利用各种运动副和构件搭建各种新型机构，验证机械传动设计方案，加深对机构组成理论的认识，培养学生机构创新设计意识和综合设计能力，训练学生的实践动手能力。

1.3 增加创新实践环节，提高学生的创新能力和协作能力实践教学不仅仅是为了验证理论教学中的某个公式或结论，更是设计中的一个重要环节。当学生有了一定的实验能力以后，便可给学生独立完成实验的机会，以锻炼、提高其实验能力。为了培养大学生的创新思维、竞争意识、团队合作精神和理论联系实践的能力，学院为学生提供科技制作场所，利用教学资源，广开兴趣小组，对一些在动脑、动手及创新方面有特长的学生进行重点培养，因材施教。在学生中，展开“创新设计”大赛、“挑战杯”之类的课外科技活动，鼓励学生参加教师的教改课题，拓展创新实践途径，增强学生的团队协作意识，培养了学生丰富的个性和全面的能力，为机械设计课程提供好的选题和实践项目奠定基础。

2改革教学手段，探索教学方法

机械设计实践教学相对其他课程枯燥乏味，图形复杂、结构抽象。教学手段和方法是影响学生的学习主动性、兴趣和教学效果的关键。多媒体技术、网络技术、虚拟仿真等现代信息技术可为提高教学质量提供了重要技术支持和依托。

2.1 引入多媒体，丰富教学手段应用多媒体教学，改变了传统的“教师口述+板书”的教学授课方式，扩充了课堂信息量，突破了实验设备的局限，扩大了现代实践教育的规模，提高了教学质量。如齿轮范成模拟实验和机构运动简图的绘制实验。通过多媒体给学生播放一些机构运用的录像，齿轮啮合和轴系运动的影片，将难以讲授和理解的内容表达的直观易懂，生动形象，加深学生对所学知识的直观认识和理解。

2.2 利用froe等软件，扩充实验内容实验设备匮乏是目前高校普遍面临的问题。引入计算机虚拟、仿真实验技术，可有效地弥补实践教学资源的不足，节约学生的实验时间，提高实践效果。利用计算机辅助软件，将机械零部件、机构三维化，并进行各种装配、拆卸、组合实验，可达到一些在实验设备上难以完成或无法完成的实验项目。在减速器装拆课程设计在中，学生不受所给设备和条件的限制，运用所学理论知识，利用计算机软件设计减速器，模拟机构的运动和装配，检验机构的运动状况和故障等，可充分调动学生的积极性，拓宽学生的设计思路，为毕业设计等工作提供参考。

2.3 以互联网为载体，实现资源共享利用互联网络技术，将实践大纲、指导书、课程资源库等资料上传共享。学生通过网络可以预习实验、预定实验，提交作业，甚至与老师互动交流。“以趣引思，以疑引思，以用引思”，最大限度地调动学生的求知欲和钻研精神。同时，网络教学信息量大，信息传递便捷、交互性强，不受时空限制，有利于培养学生提出问题、解决问题的能力和创造能力。

3加强教学管理，完善考核制度

实践教学是一个教学相长的互动过程。严格的管理和完善的制度是设备顺利运转，教师辛勤工作，发挥专长，学生不懈努力，健康成长的保障。

3.1 根据内容特点，改革考核方式在实践教学的考核过程中，变一次性考核为过程考核，激发学生的自主性。在实验中，随时对学生实验课程的预习情况、原理认知、注意事项、操作态度、实验进行状况等情况进行考核。在评价手段上，尽可能的采用课堂提问、书面作业、专题报告、技能测试等多种评价方式。在学习成绩评定中，加大实验操作、平日表现等方面的成绩比重，实行实验成绩的“一票”否决，加强对学生学习过程和应用能力的综合检查与评定。鼓励学生进行“产学研”合作，积极引入企业评价考核机制，及早与企业接轨。在培养方案允许的情况下，实行实践单独设课，保障学时数，提高实践教学的针对性，便于科学管理和评价。

3.2 规范管理体系，提高教学质量教学管理是实践教学环节的另一重要部分，是保证实践教学顺利进行的重要保障。加强教师和教学质量的考评，是提高教学质量的根本。学院根据学科特点，规范教学档案，实现授课经验的制度化，鼓励优秀老师的“传、帮、带”。同时，组织教师互相学习，结成梯队，参加各项学术活动。制定规范的实验课程表和计划，将实践环节与理论课程同等对待。要求对开课老师进行严格的“试讲”和“试做”考核，并定期组织听课和经验交流，保证了实践环节的教学质量。对考核不合格的老师将进行培训或停课的处理。除此之外，学院实验设备专人管理，定期检修，保证设备的使用率。对利用率低的设备，鼓励老师积极展开实验教研项目的研究，拓展实验，改进实验设备，杜绝设备的闲置。

4结语

实践教学是学生从理论知识走向社会实践的桥梁和过度，是关系高校教学质量的关键，对推动教学改革，培养学生理论联系实际的能力具有重要的意义。经过实践和思考，机械设计实践教学环节的改革，在挖掘学生的潜力、培养学生的动手能力和创新能力等方面取得了一定的成绩。通过实践教学环节的学习与锻炼，学生参与实践环节的主动性和积极性大大提高，参加各类大赛的热情高涨，取得的成果明显增多。但是，实践教学是一个系统工程，还必须在各个环节上综合运用，才能取得良好的改革效果。为此，为了进一步提高学生的综合能力，今后对机械设计实践教学模式的探索还有待于进一步完善。

机械设计基础课程教学探究:基于工程能力培养的《机械设计基础》课程改革

摘要： 分析了机械设计基础课程在培养工程能力方面的现状和存在的问题，以工程能力培养为导向，结合课程特点对机械设计基础课程进行了课堂教学、课程设计和实验的改革，达到培养学生的主动思考与探索能力、创新意识和实践能力、分析与解决问题能力、文献检索能力、思想表达能力、团队合作精神等，提高学生在社会的竞争能力，增加就业率和提高就业质量。

关键词： 机械设计基础；工程能力培养；课堂教学；课程设计；实验；改革

0 引言

《机械设计基础》是高校近机械类专业开设的一门主干专业技术基础课，是培养学生工程能力和创新能力的主要课程，是从基础课过渡到专业课的必修课[1]。工程能力是我们培养未来工程师最重要的能力之一[2]。因此，《机械设计基础课程》面临的实际问题就是如何与专业结合，与实践相结合，培养出具有工程能力的学生来。目前，我们在教学中重理论教学、轻实践教学，忽视工程能力培养的现象仍然很普遍；学生团队意识、工程意识不强；独立解决问题，研究开发能力相对较弱。因此，学生很难将学到的课本知识用于实际中去。

针对上述问题，本文对机械设计基础课程进行了课堂教学、课程设计和实验改革，以期使学生具备一定的工程能力，提高在社会的竞争力，增加就业率并提高就业质量。

1 课堂教学改革

进行课堂教学首要任务是教材以及课程体系的改革。在保证必需的知识点的前提下，避免内容冗长重复。教材内容要以“会用”为目标、“需要”为准绳，以“够用”为尺度[3]。传统的教材需要重新审核，删除陈旧的章节，增加社会发展所用到的工农业生产中产生的新知识点和新的经验。强调机械设计基础与工程实际相结合，重新确定重点、详略并重新编排课程顺序，以项目实施为主线构建出新的与实际更加接近的课程体系。

第二，增加研讨课。在研讨课的选题中要选择与工程实际相结合的题目，使学生有针对性地将理论知识应用到实际工程模型中。例如，可以讨论分析各种工厂中实际机构的设计方案，画结构运动简图，分析能否实现设计意图，并提出行之有效的多种修改方案。将学生分组，让学生自由组合分组做准备，每组在上讨论课前将题目的求解过程准备充分。在讨论课上，让每组学生展开热烈讨论，然后选出每组代表，将讨论结果到讲台上进行讲解，老师再对其讲解进行点评和总结。将讨论课成绩计入期末成绩，这样既增加了学生的参与感，又使学生对研讨课极其重视。通过选择与工程实际结合的研讨课题目，使学生增加工程意识，并培养了独立思考的能力、团队合作能力、发散思维能力以及语言表达能力。

第三，采用类比式的教学方法来理解新学到的知识点。例如，学生在学习齿轮的精度等级时容易记错。那么，我们在讲解齿轮的精度等级时，可以将齿轮的精度等级类比成中国古代的官位等级，告诉学生一品官要比七品官职位高，这样学生就会很容易地理解齿轮的一级精度比七级精度的精度要高，从而来掌握这个知识点。

第四，在教学的过程中，可采用可先实验后理论的方法。比如进行轴的结构设计时，可先让学生走进实验室，亲自对轴系进行装拆试验，这样学生就会对轴系上各个零件的先后装配顺序以及各个零件在轴系中所起到的作用深入理解和掌握，然后再回到课堂进行理论教学，相信学生就可以很快掌握轴系的相关知识点了。

第五，黑板授课与多媒体相结合。对于复杂难以理解的公式推导、学生经常出错的课后题等可以在黑板上进行讲解，而对于基本概念和复杂的设备内部结构和难以理解的运动状态可以用多媒体来进行讲解。例如，在讲解自由度计算应该注意的事项时，对于复合铰链、局部自由度和虚约束的概念都可以用动画展示出来。例如，在讲解动压油膜形成时，可以利用多媒体动画，将难以理解的概念形象、直观、生动的展现出来。

第六，经常邀请生产一线上的工程师来学校开设论坛和讲座，使学生了解到与工农业生产最接近的信息，拓宽知识面，并与时俱进，而不是“关起门来学习”。

2 课程设计改革

首先，课程设计的改革应打破“多年一题”的状态。传统的机械设计基础的课程设计是减速器设计，由于该设计题目基本上涵盖了该课程的所有知识点，因此一直被许多高校使用。然而该项目已经使用了几十年，学生在做这个题目的课程设计时，可以从网络上找到好多相关资料，然后直接按部就班，比葫芦画瓢进行设计，可以说没有什么创新。因此，可以将课程设计的题目转变为具有一定开放性满足一定条件的传动系统设计项目。例如，卷扬机传动装置设计，搅拌机传动装置设计，简易卧式铣床传动装置设计等。这些题目，让学生进行独立思考，增强团队合作性并积极查找资料。通过这样的课程设计题目，学生的解决问题的能力可以得到很大的提高。

第二，应该增加课程设计答辩环节。答辩可以督促学生对于相关知识进行复习，搞清楚细节问题，也可以避免课程设计抄袭；答辩的同时，学生的语言组织表达能力也得到了进一步的锻炼。

第三，在课程设计中，可以让学生组成兴趣设计小组，让学生对现有的设计问题提出自己的见解和想法，经过讨论选出最佳设计方案，并将之付诸于实际的设计过程中。引导学生学习和使用CAD和CAE软件，学生可以先使用软件进行有限元分析，进行结构优化，选用合适的材料，进行性价比最高的设计。对于比较好的想法和创意，可以帮助学生申请专利，写成等。

3 实验改革

机械设计基础课程中传统的实验内容仅仅是课堂理论教学的认知和验证，缺乏深度和新意，无法调动学生的实验兴趣，因此实验教学质量较低。如：机构运动简图的测绘，齿轮参数的测定等。而要培养具有工程能力的应用型大学生，必须要开设工程型、开放式、创新型的实验项目[4]。因此，本着“试验与工程实际相结合”的原则，可提出两种层次的实验课程：基础性实验和工程创新型实验[5]。例如，实验课中可增加机械设备的主要零件检测与测绘、机械设备的安装调试等与实际紧密结合的工程型创新性实验。新增实验均采用真实的机械设备，这些真实的机械设备要涉及到学生在机械设计基础这门课程中所学到的四大结构：平面连杆机构、凸轮机构、齿轮结构、带传动和链传动。这样，学生通过实验可以掌握机械参数的测量方法，学会使用量具，并通过对零件的测绘，更进一步地掌握了零件尺寸的测量方法，而且加深了理论课所学习的知识点。除此以外，可以使实验与大学生创业项目相结合，组织学生独立思考，自己搭建试验台，在指导教师的帮助下，对原有设备存在的问题进行解决，对原有设备进行改进，甚至自己设计出新的设备来。最后，要重视实验成绩的考核，不能仅仅通过考勤和实验报告给成绩，应该增加实验前的预习考核，以及实验操作过程中的技能考核，这样不仅学生重视实验，也可使实验老师重视实验。

4 结论

机械设计基础的课程改革不是一蹴而就的事情，要想培养出符合社会需求的工程型人才，必须要摒弃陈旧和重复的教学内容，增加与时俱进和创新实际的项目，提高机械设计基础课程的教学质量和层次。通过培养学生的主动思考与探索能力、创新意识和实践能力、分析与解决问题能力、文献检索能力、思想表达能力、团队合作精神等，提高学生在社会的竞争能力，增加就业率和提高就业质量。

机械设计基础课程教学探究:基于三维软件和云班课APP的机械设计课程教学实践

摘 要：针对机械设计基础课程中铰链四杆机构部分内容教师难教、学生难学的情况，本文介绍了如何运用CAXA实体造型软件和云班课手机App课前教学资源共享、课中教学环节合并、课后作业整合等方式将知识点交织利用，并配以电子任务书等手段来搭建立体的辅助学习平台，以“做中学，学中做”为指导思想，鼓励学生自主探究、发现、验证并理解知识，以培养学生知识运用能力和自学能力。

关键词：三维软件 机械设计基础 教学实践

教师教学最终目的在于让学生学会学习、主动学习、终生学习。职业学校新设课程教学应以学生运用已学的知识为基础，去学习新课程的新知识，在提高学生自信心的同时，也让学生明白了知识的用处，学以致用，从而增强学生的学习动力。在职业学校课程改革的大背景下，在信息化的浪潮推动下，教学内容急需打破原有的课堂模式，采用“双课堂结合”的模式，将教与学、学与练，练与用有机结合在一起，从学生的就业需求出发，优化教学资源，提高课堂效率。通过小组合作探究的方式，实现组内学生的优势互补，通过小组竞争培养学生的职业能力和学习能力。

一、教学现状

1.教学内容直观性、互动性较差

机械设计基础课程中的平面四杆机构传统教学手段缺乏动态，直观性差，抽象难学，往往采用先理论后计算的教学模式。学生需要掌握大量的平面四杆机构各种类型特点，动力传递方式等知识。学生锻炼较少，学习兴趣不大。通过多媒体教学的介入可以部分解决直观性的问题，但互动性的问题并不能很好地解决。

2.教与学效率低下

由于受到教学内容和教学方式的限制，以教师讲授为主的教学模式缺乏学生的主动性，学生参与度低，难以形成“教师主导、学生为主体”的教学环境。学生的练习需要通过大量的手工计算来完成，要消耗大量的课堂时间。教学反馈周期长，教师不能及时处理学生遇到的问题，学生易出现厌学、弃学的现象。

二、解决策略

数控专业高级工班学生已经学过三维软件包括CAXA实体设计，PRO/E，UG等，能运用三维软件进行零件装配，具备了本次课学习的必要条件。而他们较强的表现欲望和动手能力，有助于通过已经学习过的知识，去化解枯燥的未学知识。

本课以信息化为平台，以“动手-发现-验证-分析-总结”为主要脉络，以任务驱动为主要教法，发现学习法为主要学法，能激发学生的兴趣，吸引学生的注意力。

1.发现学习法

利用职高学生较强的动手能力，课前设计完成平面四杆机构的三维杆件库，包括机架，连架杆，曲柄，连杆等不同长度的杆件，搭建学生自主学习的舞台。将本课程理论知识和任务有机结合起来，培养学生发现问题、解决问题的能力。

2.任务驱动法

通过游戏式的任务驱动法结合学生感兴趣的三维软件，将原本以教师理论教学为主的讲演内容，转变成以学生完成任务为主的实践内容。发挥学生的主观能动性，活跃课堂气氛。

3.小组合作学习法

单独的行为参与不利于学生高层次思维能力的发展。只有积极的情感体验和思维交流，才能促进学生全面素质的提高。

4.信息化手段

运用微视频导入，点燃学生学习热情；运用电子教室，完成学生电子签到，学生可通过电子教室举手提问；下发任务书，组织学生分组完成，对学生进行屏幕控制，实现课堂信息化沟通，提高教学效率；用电子任务书代替纸质任务书，提高课堂效率，游戏式的评价机制，学习效果有效反馈。

三、教学实践

CAXA实体设计是一款在中职学校得到广泛的推广应用三维设计软件。我们已经跨入移动互联时代，智能手机、平板电脑、笔记本电脑已经在我们身边普及，而传统的教室多媒体将老师和学生固定在 PC 前教与学，教室没有开展课堂互动反馈的设施。蓝墨云班课App专门为移动环境下的教、学而设计，能实现即时的沟通分享，让教、学更轻松、自由、有趣。课前确保教师和学生手机都已下载安装蓝墨云班课App。教师课前上传铰链四杆机构的课程资源，创建铰链四杆机构的班课并发送邀请码邀请学生加入，根据需要可组织班课成员进行投票问卷，讨论答疑，头脑风暴，课堂测验，布置任务，小组讨论等教学环节，丰富移动课堂与学习体。

1.创设情景

教师结合学生闲暇时常玩的游戏跑跑卡丁车来吸引学生的注意力。学生在三维软件模拟操作卡丁车三维模型，引出铰链四杆机构实现车辆的转向机构。

2.任务一

教师进行演示并且讲解铰链四杆机构的定义和组成并布置任务一：在电脑三维软件中打开准备好的四套铰链四杆机构模型，模拟连杆现实运动，在任务书内填入四杆机构各杆杆长。该过程充分利用中职学生好动手的特点。学生在摸索中完成对知识点的理解和记忆，同时提高了积极性和自信心。

3.任务二

教师讲解铰链四杆机构的三种基本形式以及三种机构的各自特点，并列举实例，如汽车前轮转向机构、汽车雨刮器、搅拌器、火车车轮、吊车、雷达、旋转式水泵等，最后布置任务内容：判断以上任意四种实例的连架杆是否能作360度整周运动，并判断属于哪种铰链四杆机构，并鼓励学生进行相互竞赛。学生多角度地观看实例的三维模型，动手操作并找出每个模型的机构原型。带着理论知识去看实践，更能发现知识的真谛。

4.任务三

学生根据自己的分工和设想，尝试从三维软件杆件库中选择相应的杆件进行组装，进行探究。在任务书的帮助下，归纳总结曲柄机构的共同特点，进而验证曲柄存在条件，最终总结出平面四杆机构曲柄的存在条件。学生通过自主探索，培养了归纳总结的能力，团队协作工作作风，一丝不苟的职业素养。

5.任务四

教师归纳本节课的上课重点，并以寻求帮助的方式给学生提出最后一个任务，判断雨刮器和健身平步机分别属于哪种类型的铰链四杆机构。学生相互讨论完成任务，展示任务成果。

6.拓展与评估

评价是对学生项目完成情况的判断过程，包括专业知识掌握、职业能力提升情况等多方面内容，同时是对教师教学设计是否合理的反馈。学生通过电子任务书包含的自评和小组评价环节，每完成一项不同难度任务都能获得相应的“经验值”。教师可以随时让学生提交任务，主动接收每个学生的即时任务完成情况，并通过电子表格进行统计整合。

最后的拓展可以从课堂延伸至课外，作业布置，巩固提升，通过超星数字图书馆查找发现查看相应机械设计类课程电子图书，教学视频，进行拓展学习在生活中寻找更多生活中的四杆机构。鼓励学生学以致用，知行结合，培养主动学习及创新能力。

四、小结

学生利用已学过的三维设计软件，学习新的机械设计课程中的铰链四杆机构部分的内容，通过小组探究学习，在尝试过程中发现问题。教师演示解决问题，并给学生锻炼的机会，充分体现了学生的主体地位，把时间交给学生，实现了“做中学，学中做”的教学理念。采用分组互评、老师点评等评价方式，让学生交流分享，调动了学生的积极性，学生勤于动手，课堂气氛活跃。从整个教学任务情况看，知识目标完全达到，能力和情感目标基本实现。同时，电子表格、电子书、网络学习平台等信息化教学手段，使教学的各环节紧密相连，层层递进，通过多种途径实现了对教学内容的过程性评价和总结性评价。本课的教学实践证明，信息化的使用在提高学生学习效率和提升学习质量方面的确有着积极作用。

（ 作者单位：浙江省海宁市高级技工学校）