式下_機械設(shè)計課程設(shè)計_教改的探討

1、課程教材建設(shè)98中國電力教育2010年第19期總第170期知識經(jīng)濟(jì)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(yīng)知識經(jīng)濟(jì)需要、推動知識經(jīng)濟(jì)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(gòu)思—Design設(shè)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(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，培養(yǎng)學(xué)生的四大能力（即工程基

2、礎(chǔ)知識、個人能力和人際團(tuán)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(fù)雜技術(shù)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(xué)院（以下簡稱“我?！保┳鳛榻逃緾DIO首批試點高校，在“機械設(shè)計課程設(shè)計”教學(xué)改革實踐中，從本校實際出發(fā)，以CDIO工程教育模式為指導(dǎo)方向，改革了課程設(shè)計。一、傳統(tǒng)教育模式下“機械設(shè)計課程設(shè)計”教學(xué)的不足對于“機械設(shè)計課程設(shè)計”，一直以來都是以二級圓

3、柱齒輪減速器作為設(shè)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(yīng)該承認(rèn)，以減速器作為課程設(shè)計內(nèi)容有一定道理，曾收到過較好教學(xué)效果。但是，隨著課程體系的不斷改革，老的設(shè)計手段和設(shè)計思想已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代企業(yè)對工程技術(shù)人員的需求。首先，在課程設(shè)計的內(nèi)容安排上，設(shè)計指導(dǎo)書詳細(xì)講解了減速器設(shè)計各個步驟，學(xué)生只要按部就班、照貓畫虎即可。這種千篇一律的設(shè)計內(nèi)容、過于程式化的設(shè)計方法，不能體現(xiàn)學(xué)生

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

5、較為緊張，幾乎每一屆的學(xué)生都要加班加點，通宵達(dá)旦，很多問題都來不及思考就在匆忙中完成課程設(shè)計。在設(shè)計方法上又多采用傳統(tǒng)二維方法設(shè)計圖紙，難以全面地想象出減速器的三維實體機構(gòu)，導(dǎo)致學(xué)生對自己設(shè)計的減速器結(jié)構(gòu)似懂非懂，影響了設(shè)計質(zhì)量。學(xué)生的創(chuàng)新思維沒有得到發(fā)揮，更不用說創(chuàng)造性設(shè)計。再次，長期以來大部分院校都是單獨進(jìn)行“機械原理”和“機械設(shè)計”的課程設(shè)計，這樣設(shè)置實踐環(huán)節(jié)，雖然“機械原理”中的執(zhí)行機構(gòu)和“機械設(shè)計”中的零部件設(shè)計都得到了訓(xùn)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(xué)生學(xué)完機械基礎(chǔ)系列課程后，缺乏對整體機械的認(rèn)識和系統(tǒng)工程的認(rèn)識以及對機器設(shè)計完整過程的掌握。二、CDIO工程教育模式下課程設(shè)計教改措施1.增加設(shè)計課題類型，樹立統(tǒng)籌工程概念目前，“機械原理課程設(shè)計”和“機械設(shè)計課程設(shè)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(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)訓(xùn)練，形成整機設(shè)計理念，我們將“機械原理課程設(shè)計”和“機械設(shè)計課程設(shè)

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

8、己擬題；結(jié)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(shè)計題目。在此類題目的課程設(shè)計中，由于有明確的設(shè)計目標(biāo)，學(xué)生投入精力很大，興致也很高，課程設(shè)計效果較明顯。CDIO工程教育模式下“機械設(shè)計課程設(shè)計”教改的探討朱玉摘要：通過分析“機械設(shè)計課程設(shè)計”教學(xué)中存在的問題，闡述基于CDIO工程教育模式下的“機械設(shè)計課程設(shè)計”教學(xué)改革和實踐，提出了該實踐課程教學(xué)改革的具體措施，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐和創(chuàng)新能力，從而構(gòu)建了新的“機械設(shè)計課程設(shè)計

9、”實踐教學(xué)模式。關(guān)鍵詞：機械設(shè)計課程設(shè)計；CDIO；教學(xué)改革作者簡介：朱玉（1970），男，安徽蕪湖人，南京工程學(xué)院機械工程學(xué)院，副教授，工學(xué)碩士，主要研究方向：機械設(shè)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(xué)院2009年教學(xué)改革項目“‘機械原理和設(shè)計’課程設(shè)計教學(xué)改革”、南京工程學(xué)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(shè)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(shè)計任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力采用“化整為零”法的教學(xué)方式，解決設(shè)計內(nèi)容多而時間緊的矛盾，推動課程設(shè)計改革。將課程設(shè)計貫穿到理論教學(xué)的整個過程，而不是等到理論教學(xué)完成后才統(tǒng)一布置題目，即將傳統(tǒng)的集中式設(shè)計模式，變?yōu)橄确稚⒃偌械脑O(shè)計模式，理論設(shè)計計算必須跟理論教學(xué)同步進(jìn)行。學(xué)生在理論教學(xué)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(shè)計或選用。這樣，學(xué)生不僅可以有充分的時間發(fā)揮創(chuàng)新性設(shè)計和學(xué)習(xí)的主動性與積極性。同時，指導(dǎo)老師通過監(jiān)督和指導(dǎo)，能及時發(fā)現(xiàn)問題或不合理的設(shè)計，并督促學(xué)生及時改正，這有利于學(xué)生有充分時間進(jìn)行思考、設(shè)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(xué)同時融合設(shè)計訓(xùn)練與設(shè)計專用周相結(jié)合的新組織形式，有效實現(xiàn)了實踐教學(xué)與理論教學(xué)環(huán)節(jié)互相聯(lián)系、互相呼應(yīng)，可以真正實現(xiàn)課程有機統(tǒng)一。3.使用現(xiàn)代工程設(shè)計方法和手段，提高創(chuàng)新積極性[3]隨

12、著計算機科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，世界機械制造業(yè)已進(jìn)入數(shù)字化設(shè)計、分析與制造的新時代，先進(jìn)的三維設(shè)計及其制造方式正在全面展開。所以在“機械設(shè)計課程設(shè)計”中，將三維數(shù)字化設(shè)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(shè)計的機械課程進(jìn)行整體優(yōu)化?，F(xiàn)在領(lǐng)先的三維設(shè)計軟件有ProE和UG等?，F(xiàn)階段許多學(xué)生選用傳統(tǒng)二維設(shè)計軟件AutoCAD繪制工程圖，對于缺乏感性知識的學(xué)生來說有一定困難，有礙于學(xué)生設(shè)計能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。應(yīng)當(dāng)鼓勵學(xué)生采用三維設(shè)

13、計軟件進(jìn)行三維實體設(shè)計，使設(shè)計手段與現(xiàn)代企業(yè)要求接軌，完成零件與系統(tǒng)的設(shè)計，先建立三維模型，再形成二維投影，符合一般人的思維習(xí)慣，有利于學(xué)生創(chuàng)新形象思維。三維圖形模型可直接調(diào)入有限元軟件，進(jìn)行CAE分析。這樣可拓寬學(xué)生創(chuàng)造設(shè)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(jìn)展，廣大工程技術(shù)人員使用計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和設(shè)計計算工作，對機械設(shè)計制造中通用基礎(chǔ)信息資源也提出了新的需求。在使用CADCAMCAPPCAE

14、PDM等軟件工具進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計制造過程中，經(jīng)常涉及各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、常用基礎(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)件校核計算和設(shè)計分析等專業(yè)應(yīng)用問題，設(shè)計手冊的查詢是設(shè)計時遇到的一件非常繁瑣的事情?！稒C械設(shè)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(shè)計所需要的常用資料、常用標(biāo)準(zhǔn)、材料、標(biāo)準(zhǔn)件、機械零件設(shè)計常用規(guī)范等，同時該軟件將資料查詢與設(shè)計計算有機結(jié)合在一起，提供了功能強大的計算機輔

15、助機械設(shè)計計算功能，包括典型機械零件設(shè)計、常用傳動設(shè)計及標(biāo)準(zhǔn)件選用校核等，極大地縮短了設(shè)計中為查詢資料、計算所耗費的時間，提高設(shè)計效率。學(xué)生應(yīng)用該軟件進(jìn)行傳動部件相關(guān)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(jìn)行傳動機構(gòu)的三維造型，而且也通過傳動部件設(shè)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(chǔ)。4.堅持并加強課程設(shè)計的總結(jié)和答辯，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊意識答辯是對學(xué)生設(shè)計

16、成果的一種肯定，也是學(xué)生間、師生間相互交流的重要方式；是教師檢查設(shè)計質(zhì)量高低的有效手段，也是對暴露出來的共性問題進(jìn)行的一次集中答疑。以往的答辯方式是單個學(xué)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(xué)生對課程設(shè)計知識的掌握程度。采用分小組答辯的方式，學(xué)生之間可以通過相互的討論，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊精神，這樣可以獲得一次學(xué)習(xí)提高的機會，提高答辯效果。同時要重視課程設(shè)計總結(jié)。學(xué)生通過認(rèn)真總結(jié)，剖析自己設(shè)計中的得失、成敗，有助于進(jìn)一步掌

17、握設(shè)計方法和步驟，找出今后設(shè)計中應(yīng)注意的問題。教師也要認(rèn)真對整體設(shè)計情況有一個針對性的總結(jié)，指出設(shè)計的不足，要肯定成績并給予鼓勵。通過系統(tǒng)總結(jié)和答辯，可使學(xué)生進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)設(shè)計計算和設(shè)計中存在的問題，進(jìn)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(dá)到課程設(shè)計的目的與要求。三、結(jié)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(xué)效果的促進(jìn)作用主要表現(xiàn)在以下五方面：第一，構(gòu)建以

18、培養(yǎng)學(xué)生具備在現(xiàn)代工程環(huán)境下賴以生存和成長的團(tuán)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(xué)目標(biāo)。第二，將教學(xué)內(nèi)容與工程實踐緊密聯(lián)系在一起，順應(yīng)先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的需求，適應(yīng)日益擴(kuò)大的國際經(jīng)濟(jì)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(xué)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(jié)構(gòu)和素質(zhì)能力的要求。第四，在理論課堂教學(xué)中強化實踐教學(xué)，提高學(xué)生的工程意識和工程素養(yǎng)。

19、以適應(yīng)信息時代對工程技術(shù)人才的需求，適應(yīng)21世紀(jì)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(jié)構(gòu)和素質(zhì)能力需求的新的“機械設(shè)計課程設(shè)計”教學(xué)模式。不過，這種教育模式的實施，對教學(xué)環(huán)境，對教師的素質(zhì)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(shè)計”課程的教學(xué)內(nèi)容以及本專業(yè)其他課程教學(xué)內(nèi)容外，還應(yīng)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(shè)計方法在本門學(xué)科上的應(yīng)用，深入設(shè)計實踐；二是課程教學(xué)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(xué)效果，并且能夠在學(xué)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(yīng)該在專業(yè)建設(shè)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(xiàn)：[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(shè)計”教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國電力教育2010(1).[