式下_機械設計課程設計_教改的探討

1、課程教材建設98中國電力教育2010年第19期總第170期知識經(jīng)濟對高等教育的基本要求是必須不斷改革和創(chuàng)新，培養(yǎng)出適應知識經(jīng)濟需要、推動知識經(jīng)濟社會發(fā)展的人才。CDIO工程教育模式［1]是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO（Conceive構思—Design設計—Implement實現(xiàn)—Operate運作）是以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程，培養(yǎng)學生的四大能力（即工程基

2、礎知識、個人能力和人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力）。其愿望是培養(yǎng)有專業(yè)技能、有社會意識和有企業(yè)家敏銳性的工程師。這是能在越來越依賴于復雜技術系統(tǒng)的環(huán)境中保持高效、創(chuàng)新和卓越所必需的。南京工程學院（以下簡稱“我?！保┳鳛榻逃緾DIO首批試點高校，在“機械設計課程設計”教學改革實踐中，從本校實際出發(fā)，以CDIO工程教育模式為指導方向，改革了課程設計。一、傳統(tǒng)教育模式下“機械設計課程設計”教學的不足對于“機械設計課程設計”，一直以來都是以二級圓

3、柱齒輪減速器作為設計題目。減速器是一種比較典型的機械傳動裝置，包含了齒輪、軸、軸承、鍵、聯(lián)軸器及箱體等大部分通用零件。應該承認，以減速器作為課程設計內(nèi)容有一定道理，曾收到過較好教學效果。但是，隨著課程體系的不斷改革，老的設計手段和設計思想已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代企業(yè)對工程技術人員的需求。首先，在課程設計的內(nèi)容安排上，設計指導書詳細講解了減速器設計各個步驟，學生只要按部就班、照貓畫虎即可。這種千篇一律的設計內(nèi)容、過于程式化的設計方法，不能體現(xiàn)學生

4、的個性，不利于發(fā)揮學生的特長，很容易使學生形成思維定式，制約了學生創(chuàng)造力的發(fā)揮。目前，減速器早已有系列標準，并由專業(yè)廠家生產(chǎn)。從這種意義上講，減速器設計不僅根本談不上創(chuàng)新，也不能算是真正意義上的設計，充其量是一個大作業(yè)罷了。以減速器為課程設計的內(nèi)容，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維，限制甚至扼殺了學生的創(chuàng)造性，不能適應當前素質教育的大形勢。其次，課程設計的時間安排是在理論教學完成以后才統(tǒng)一布置題目，然后要求學生在兩周的時間內(nèi)完成設計。時間安排

5、較為緊張，幾乎每一屆的學生都要加班加點，通宵達旦，很多問題都來不及思考就在匆忙中完成課程設計。在設計方法上又多采用傳統(tǒng)二維方法設計圖紙，難以全面地想象出減速器的三維實體機構，導致學生對自己設計的減速器結構似懂非懂，影響了設計質量。學生的創(chuàng)新思維沒有得到發(fā)揮，更不用說創(chuàng)造性設計。再次，長期以來大部分院校都是單獨進行“機械原理”和“機械設計”的課程設計，這樣設置實踐環(huán)節(jié)，雖然“機械原理”中的執(zhí)行機構和“機械設計”中的零部件設計都得到了訓練，

6、但是兩門課程沒有建立必要的對接點，沒有形成一個有機的整體。[2]它的最大弊端是學生學完機械基礎系列課程后，缺乏對整體機械的認識和系統(tǒng)工程的認識以及對機器設計完整過程的掌握。二、CDIO工程教育模式下課程設計教改措施1.增加設計課題類型，樹立統(tǒng)籌工程概念目前，“機械原理課程設計”和“機械設計課程設計”是各自獨立、自成一體的，這就割裂了二者之間的有機聯(lián)系。為了對學生進行系統(tǒng)訓練，形成整機設計理念，我們將“機械原理課程設計”和“機械設計課程設

7、計”結合起來進行，從產(chǎn)品設計的全過程出發(fā)，編排課程設計的內(nèi)容，做到課程設計的完整性、系統(tǒng)性和綜合性。課程設計的選題應具有多樣性、挑戰(zhàn)性，以滿足不同學生要求，使得設計由模仿型變?yōu)樗伎夹?。課程設計題目的搜集有多種途徑，例如：結合教師的科研項目擬定合適的課程設計題目；建立學校與企業(yè)的合作關系，了解企業(yè)的需求，將企業(yè)一線急需解決的設計問題引入到課程設計中；從往屆畢業(yè)設計的題目中截選出合適的傳動裝置設計部分作為題目；允許并鼓勵學生根據(jù)經(jīng)驗和興趣自

8、己擬題；結合國家、省和市機械創(chuàng)新大賽主題尋找一些題目作為課程設計題目。在此類題目的課程設計中，由于有明確的設計目標，學生投入精力很大，興致也很高，課程設計效果較明顯。CDIO工程教育模式下“機械設計課程設計”教改的探討朱玉摘要：通過分析“機械設計課程設計”教學中存在的問題，闡述基于CDIO工程教育模式下的“機械設計課程設計”教學改革和實踐，提出了該實踐課程教學改革的具體措施，培養(yǎng)學生的綜合實踐和創(chuàng)新能力，從而構建了新的“機械設計課程設計

9、”實踐教學模式。關鍵詞：機械設計課程設計；CDIO；教學改革作者簡介：朱玉（1970），男，安徽蕪湖人，南京工程學院機械工程學院，副教授，工學碩士，主要研究方向：機械設計與機械系統(tǒng)仿真。（江蘇南京211167）基金項目：本文系南京工程學院2009年教學改革項目“‘機械原理和設計’課程設計教學改革”、南京工程學院高等教育研究基金項目（項目編號：GY200822）的研究成果。DOI編碼：10.3969j.issn.10070079.2010

10、.19.043課程教材建設99中國電力教育2010年第19期總第170期2.“化整為零”法布置設計任務，培養(yǎng)學生獨立思考的能力采用“化整為零”法的教學方式，解決設計內(nèi)容多而時間緊的矛盾，推動課程設計改革。將課程設計貫穿到理論教學的整個過程，而不是等到理論教學完成后才統(tǒng)一布置題目，即將傳統(tǒng)的集中式設計模式，變?yōu)橄确稚⒃偌械脑O計模式，理論設計計算必須跟理論教學同步進行。學生在理論教學的同時，將以課外作業(yè)形式完成撓性傳動、齒輪傳動、鍵、軸、

11、軸承等零件的設計或選用。這樣，學生不僅可以有充分的時間發(fā)揮創(chuàng)新性設計和學習的主動性與積極性。同時，指導老師通過監(jiān)督和指導，能及時發(fā)現(xiàn)問題或不合理的設計，并督促學生及時改正，這有利于學生有充分時間進行思考、設計，也贏得更多時間開展下一階段的工作。采用這種理論教學同時融合設計訓練與設計專用周相結合的新組織形式，有效實現(xiàn)了實踐教學與理論教學環(huán)節(jié)互相聯(lián)系、互相呼應，可以真正實現(xiàn)課程有機統(tǒng)一。3.使用現(xiàn)代工程設計方法和手段，提高創(chuàng)新積極性[3]隨

12、著計算機科學技術的迅速發(fā)展，世界機械制造業(yè)已進入數(shù)字化設計、分析與制造的新時代，先進的三維設計及其制造方式正在全面展開。所以在“機械設計課程設計”中，將三維數(shù)字化設計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二維制圖是課程改革的一個重點，并對二維設計的機械課程進行整體優(yōu)化。現(xiàn)在領先的三維設計軟件有ProE和UG等?，F(xiàn)階段許多學生選用傳統(tǒng)二維設計軟件AutoCAD繪制工程圖，對于缺乏感性知識的學生來說有一定困難，有礙于學生設計能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。應當鼓勵學生采用三維設

13、計軟件進行三維實體設計，使設計手段與現(xiàn)代企業(yè)要求接軌，完成零件與系統(tǒng)的設計，先建立三維模型，再形成二維投影，符合一般人的思維習慣，有利于學生創(chuàng)新形象思維。三維圖形模型可直接調入有限元軟件，進行CAE分析。這樣可拓寬學生創(chuàng)造設計能力的培養(yǎng)，也是軟件發(fā)展多樣化的需要。[4]隨著機械制造企業(yè)信息化工程的進展，廣大工程技術人員使用計算機進行數(shù)據(jù)處理和設計計算工作，對機械設計制造中通用基礎信息資源也提出了新的需求。在使用CADCAMCAPPCAE

14、PDM等軟件工具進行產(chǎn)品設計制造過程中，經(jīng)常涉及各種標準規(guī)范、常用基礎數(shù)據(jù)、曲線圖表等信息資源的查詢和選用，也涉及常用機械零部件、標準件校核計算和設計分析等專業(yè)應用問題，設計手冊的查詢是設計時遇到的一件非常繁瑣的事情?！稒C械設計手冊（軟件版）》正好彌補了這一不足，具有方便快捷的資料查詢功能，提供機械設計所需要的常用資料、常用標準、材料、標準件、機械零件設計常用規(guī)范等，同時該軟件將資料查詢與設計計算有機結合在一起，提供了功能強大的計算機輔

15、助機械設計計算功能，包括典型機械零件設計、常用傳動設計及標準件選用校核等，極大地縮短了設計中為查詢資料、計算所耗費的時間，提高設計效率。學生應用該軟件進行傳動部件相關零件計算和數(shù)據(jù)查詢所花時間只有以前的一半，不但可以留下更多時間去進行傳動機構的三維造型，而且也通過傳動部件設計實踐，掌握了有別于手工計算、人工查詢手冊的軟件版手冊用法，為今后更有效地工作，打下了堅實的基礎。4.堅持并加強課程設計的總結和答辯，培養(yǎng)學生團隊意識答辯是對學生設計

16、成果的一種肯定，也是學生間、師生間相互交流的重要方式；是教師檢查設計質量高低的有效手段，也是對暴露出來的共性問題進行的一次集中答疑。以往的答辯方式是單個學生逐一答辯，由于時間緊，提出問題的覆蓋面小，難以真正反映學生對課程設計知識的掌握程度。采用分小組答辯的方式，學生之間可以通過相互的討論，培養(yǎng)學生的團隊精神，這樣可以獲得一次學習提高的機會，提高答辯效果。同時要重視課程設計總結。學生通過認真總結，剖析自己設計中的得失、成敗，有助于進一步掌

17、握設計方法和步驟，找出今后設計中應注意的問題。教師也要認真對整體設計情況有一個針對性的總結，指出設計的不足，要肯定成績并給予鼓勵。通過系統(tǒng)總結和答辯，可使學生進一步發(fā)現(xiàn)設計計算和設計中存在的問題，進一步搞清不甚理解的或未曾考慮到的問題，從而取得更大的收獲，圓滿地達到課程設計的目的與要求。三、結束語CDIO工程教育模式是能力本位的培養(yǎng)模式，是對傳統(tǒng)教育模式的顛覆性改革。CDIO教育模式對教學效果的促進作用主要表現(xiàn)在以下五方面：第一，構建以

18、培養(yǎng)學生具備在現(xiàn)代工程環(huán)境下賴以生存和成長的團隊協(xié)作精神、交流溝通能力，對新產(chǎn)品、新流程、新系統(tǒng)的掌控意識和能力為核心的教學目標。第二，將教學內(nèi)容與工程實踐緊密聯(lián)系在一起，順應先進制造技術發(fā)展的需求，適應日益擴大的國際經(jīng)濟交流，以及日益增加的工程全球化競爭環(huán)境。第三，營造有利于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的環(huán)境，激勵學生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力，以滿足社會對工程人才知識結構和素質能力的要求。第四，在理論課堂教學中強化實踐教學，提高學生的工程意識和工程素養(yǎng)。

19、以適應信息時代對工程技術人才的需求，適應21世紀人才培養(yǎng)模式的需求。第五，探索一個滿足社會對機械類人才知識結構和素質能力需求的新的“機械設計課程設計”教學模式。不過，這種教育模式的實施，對教學環(huán)境，對教師的素質都提出了新的挑戰(zhàn)。一是教師除了要系統(tǒng)地掌握“機械設計”課程的教學內(nèi)容以及本專業(yè)其他課程教學內(nèi)容外，還應該及時了解科技發(fā)展的最新動態(tài)，特別是機械行業(yè)的新發(fā)展、新變化、新的設計方法在本門學科上的應用，深入設計實踐；二是課程教學改革是一

20、個綜合性的工作，一門課程的探索工作可以給其他課程啟示，但是若要得到一個綜合的教學效果，并且能夠在學生身上長久體現(xiàn)則離不開整個教育環(huán)境，離不開其他專業(yè)課程的配合，應該在專業(yè)建設過程中不斷融入CDIO思想，使中國的工科教育能夠走在世界前列。參考文獻：[1]CDIO在中國[DBOL].News.asptypeID=36&parentID=29.[2]朱玉.CDIO工程理念在“機械原理課程設計”教學中的應用[J].中國電力教育2010(1).[