機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)_多理念融合教學(xué)改革實(shí)踐探討

1、69課程教材改革總第249期“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)”是機(jī)械類及近機(jī)械類各專業(yè)學(xué)生必修的技術(shù)基礎(chǔ)課，起到了從理論過(guò)渡到實(shí)際、從基礎(chǔ)過(guò)渡到專業(yè)的橋梁作用。與其重要性形成鮮明對(duì)比的是，課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量逐年下滑。究其原因主要有：一是教學(xué)計(jì)劃安排的課程設(shè)計(jì)時(shí)間短、任務(wù)重，學(xué)生普遍缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生在短期內(nèi)不能做到全面考慮問(wèn)題、確定合理參數(shù)；二是課程設(shè)計(jì)任務(wù)單一，不能因材施教，設(shè)計(jì)方法陳舊，學(xué)生的專業(yè)技能得不到更有效的鍛煉和提高；三是教學(xué)手段及考核評(píng)

2、價(jià)方法單一等。機(jī)械類人才教育越來(lái)越關(guān)注如何最大限度地提高人才培養(yǎng)對(duì)高速的社會(huì)發(fā)展與技術(shù)變革的適應(yīng)能力。為培養(yǎng)造就創(chuàng)新能力強(qiáng)、社會(huì)適應(yīng)能力強(qiáng)的高質(zhì)量工程技術(shù)人才，促進(jìn)課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提高，“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)”的教學(xué)改革勢(shì)在必行。一、多理念融合教學(xué)改革的主要思想來(lái)源近年來(lái)，全國(guó)各級(jí)各類院校及教育研究機(jī)構(gòu)對(duì)“機(jī)械設(shè)計(jì)及其課程設(shè)計(jì)”的教學(xué)改革進(jìn)行了各種有益的探索，[1，2]這里融合多種較先進(jìn)的改革理念，基于“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)”課程與

3、理論部分及其他設(shè)計(jì)實(shí)踐類課程特點(diǎn)的不同，形成多理念融合教學(xué)改革方案，以提高課程設(shè)計(jì)這類實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到教學(xué)目的。1.理念來(lái)源一——CDIO工程教育模式CDIO（Conceive、Design、ImplementOperate）提倡的是“做中學(xué)”的教學(xué)模式和“以工程為導(dǎo)向”的教學(xué)方法，尤其適合于工程性較強(qiáng)的專業(yè)課程“機(jī)械設(shè)計(jì)”的理論及實(shí)踐教學(xué)。CDIO可以說(shuō)是一個(gè)系統(tǒng)工程，一是以產(chǎn)品和系統(tǒng)從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，它強(qiáng)調(diào)方

4、法，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐；二是讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，強(qiáng)調(diào)的是其彼此間的方法聯(lián)系，這是整體性、系統(tǒng)性的深刻體現(xiàn)。[3，4]2.理念來(lái)源二——項(xiàng)目教學(xué)法以項(xiàng)目為載體，把新知識(shí)點(diǎn)分解，融入到項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)中，最終使學(xué)生能夠根據(jù)所掌握的知識(shí)設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的項(xiàng)目解決方案。在項(xiàng)目教學(xué)中，教師通過(guò)對(duì)問(wèn)題的深化和擴(kuò)充，進(jìn)一步拓寬學(xué)生掌握知識(shí)的廣度和深度，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作能力的目的。在項(xiàng)目教學(xué)法的所有環(huán)節(jié)中，項(xiàng)目的確定與分解是最

5、基本的、最重要的。[5]3.理念來(lái)源三——任務(wù)驅(qū)動(dòng)式這一教學(xué)模式是建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上，師生共同參與，將新知識(shí)隱含于任務(wù)中，學(xué)生在具有明確的任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，自主地學(xué)習(xí)和應(yīng)用知識(shí)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。[6]學(xué)生是主體，教師在任務(wù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中起指導(dǎo)作用。具體過(guò)程可分為任務(wù)設(shè)計(jì)、布置和實(shí)施步驟。4.理念來(lái)源四——分層教學(xué)法將教學(xué)對(duì)象按相關(guān)影響因素分成若干不同的教學(xué)層次，針對(duì)不同教學(xué)層次提出教學(xué)目標(biāo)，并采用相適應(yīng)的教學(xué)手段，完成教學(xué)的最終目標(biāo)。[7

6、]對(duì)機(jī)械專業(yè)實(shí)踐類課程，可從選題、學(xué)生、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、教師的指導(dǎo)等方面進(jìn)行分層，將難度系數(shù)和區(qū)別度系數(shù)的概念擴(kuò)展到系統(tǒng)的層面上。5.理念來(lái)源五——自主學(xué)習(xí)的教學(xué)模式教學(xué)模式改革成功的一個(gè)重要標(biāo)志就是學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)方法的形成和自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展。[8]這種教學(xué)模式以學(xué)生為中心、學(xué)生積極參與、自主管理自己的學(xué)習(xí)，教師在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行宏觀調(diào)控，給予學(xué)生在學(xué)習(xí)策略上的指導(dǎo)，以使學(xué)生具有可持續(xù)發(fā)展和終身學(xué)習(xí)的能力。二、多理念融合教學(xué)改革的主要內(nèi)容將“

7、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)”所涵蓋的內(nèi)容進(jìn)行模塊分解，形成設(shè)計(jì)選題、教學(xué)方法、設(shè)計(jì)方法、考評(píng)方式四大模塊。1.模塊一——設(shè)計(jì)選題課程設(shè)計(jì)選題合理與否，是課程設(shè)計(jì)改革各環(huán)節(jié)的重中之重。（1）選題的綜合性。設(shè)計(jì)題目能充分反映“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)”的教學(xué)主要內(nèi)容，讓學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)課程（如工程力學(xué)、材料學(xué)、公差與工藝、機(jī)械制圖等）的基本知識(shí)和基本理論。課程設(shè)計(jì)題目的分配可在理論課講解之初即選定。（2）選題的實(shí)用性

8、。采用項(xiàng)目教學(xué)法，通過(guò)校企合作方式，掌握企業(yè)對(duì)知識(shí)的需求，與企業(yè)技術(shù)人員共同以企業(yè)真實(shí)工作任務(wù)為課程“主題”，所選題目應(yīng)對(duì)學(xué)生專業(yè)能力、專業(yè)思想有一定的培養(yǎng)和促進(jìn)，還能激發(fā)學(xué)生的興趣。部分選題可作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)或機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的備選題目，使課題有延續(xù)性。（3）選題的層次性。對(duì)課程設(shè)計(jì)題目設(shè)定難度系數(shù)，以適應(yīng)學(xué)生不同層次的知識(shí)需求，實(shí)現(xiàn)因材施教。2.模塊二——教學(xué)方法摒棄傳統(tǒng)教學(xué)方法中的不合理做法，采用了傳統(tǒng)教學(xué)方法和現(xiàn)代教學(xué)方法并用。

9、教學(xué)方法的改革體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：“機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”多理念融合教學(xué)改革實(shí)踐探討范雪兵摘要：基于“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)”課程與機(jī)械設(shè)計(jì)課程的理論部分及其他設(shè)計(jì)實(shí)踐類課程特點(diǎn)的不同，進(jìn)行了課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革和實(shí)踐，融合了CDIO工程教育模式、項(xiàng)目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式、分層教學(xué)法、自主學(xué)習(xí)教學(xué)模式等較為先進(jìn)的思想理念，摒棄傳統(tǒng)教學(xué)方法中的不合理做法，采用了傳統(tǒng)教學(xué)方法和現(xiàn)代教學(xué)方法并用的教學(xué)手段，分成四個(gè)模塊，豐富了課程設(shè)計(jì)的題目及類型，加大了

10、虛擬樣機(jī)技術(shù)在該環(huán)節(jié)的應(yīng)用力度，重新制訂了答辯與考評(píng)方式，形成六個(gè)特色，進(jìn)一步提高課程設(shè)計(jì)的教學(xué)品質(zhì)。實(shí)踐表明：改革提高了學(xué)生的工程意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力，加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高了教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到了預(yù)期的教改目的。關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；課程設(shè)計(jì)；實(shí)踐教學(xué)作者簡(jiǎn)介：范雪兵（1976），女，吉林省吉林市人，東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，講師，哈爾濱工業(yè)大學(xué)宇航空間機(jī)構(gòu)及控制研究中心博士研究生（黑龍江哈爾濱150006）。（吉林吉林13201

11、2）基金項(xiàng)目：本文系東北電力大學(xué)教改項(xiàng)目“基于CDIO《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)主動(dòng)實(shí)踐項(xiàng)目化教學(xué)模式探索”的研究成果。中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：10070079（2012）26006902DOI編碼：10.3969j.issn.10070079.2012.26.036702012年第26期（1）教學(xué)主體多元化。改變傳統(tǒng)教學(xué)中僅以學(xué)生為教學(xué)主體的情況，教學(xué)主體除學(xué)生外，也可以是教師、公司或工廠。教師不再僅是“教”，同時(shí)也

12、在“學(xué)”；公司或工廠在這一過(guò)程中有效參與。（2）先分散后集中的理實(shí)一體的教學(xué)方式。在教的層面，教師講課時(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)課題有目的地進(jìn)行引導(dǎo)，將課程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)分散到理論課的各章節(jié)、作業(yè)和答疑輔導(dǎo)中，即采用先分散后集中的理實(shí)一體的教學(xué)手段，教師對(duì)學(xué)生掌握知識(shí)的程度了解更加準(zhǔn)確和深入。在學(xué)的層面，學(xué)生帶著任務(wù)主動(dòng)學(xué)習(xí)，利用整個(gè)學(xué)期的課余時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)備、思考，充分醞釀。在設(shè)計(jì)周中，學(xué)生有較充裕的時(shí)間循序漸進(jìn)地進(jìn)行設(shè)計(jì)、繪制裝配圖及零件圖、編寫(xiě)設(shè)計(jì)

13、說(shuō)明書(shū)等等，以高效完成課程設(shè)計(jì)。3.模塊三——設(shè)計(jì)方法現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的引入包括設(shè)計(jì)理念，如綠色制造、并行設(shè)計(jì)等引入到實(shí)踐環(huán)節(jié)當(dāng)中；還包括設(shè)計(jì)手段的引入，如利用機(jī)械專業(yè)常用件平面繪圖類軟件AutoCAD、CAXA，三維設(shè)計(jì)軟件ProE、UG、SolidWks等，動(dòng)力學(xué)分析軟件Adams，有限元分析軟件Ansys、Nastran等的計(jì)算機(jī)軟件的輔助設(shè)計(jì)功能和虛擬樣機(jī)技術(shù)的引入。鼓勵(lì)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件建構(gòu)三維模型，建立虛擬樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)

14、和裝配仿真等。實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化、抽象問(wèn)題直觀化，深化對(duì)工程實(shí)踐類問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生利用現(xiàn)代化手段進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。4.模塊四——考評(píng)方式課程評(píng)價(jià)手段的改革，從注重理論學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向工作任務(wù)完成過(guò)程的評(píng)價(jià)，從單一評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向多重評(píng)價(jià)。答辯過(guò)程分三個(gè)階段三種方式進(jìn)行，三個(gè)階段分別為準(zhǔn)備性評(píng)價(jià)、過(guò)程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)，這三個(gè)階段和課程設(shè)計(jì)的順序過(guò)程相吻合；三種方式是自評(píng)、互評(píng)、指導(dǎo)教師評(píng)定。以激勵(lì)為主，可操作性強(qiáng)，消除學(xué)生對(duì)答辯僅是

15、考核手段的片面認(rèn)識(shí)，專業(yè)技能在答辯過(guò)程中得到更進(jìn)一步的提升。三、多理念融合教學(xué)改革的主要特色1.任務(wù)驅(qū)動(dòng)圍繞任務(wù)展開(kāi)學(xué)習(xí)，以任務(wù)的完成結(jié)果檢驗(yàn)和總結(jié)學(xué)習(xí)過(guò)程等，使學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)探究、思考、運(yùn)用、解決的實(shí)踐學(xué)習(xí)體系。2.先分散后集中的理實(shí)一體教學(xué)模式在兩至三周時(shí)間內(nèi)集中完成課程設(shè)計(jì)，教學(xué)效果不理想?；诖?，將傳統(tǒng)的集中式教學(xué)模式改為先分散后集中的教學(xué)模式，將理論和實(shí)踐相融合。3.分層教學(xué)將“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)”的具體任務(wù)分解為基礎(chǔ)性任務(wù)、

16、提高性任務(wù)、拓展性任務(wù)三個(gè)不同層次的任務(wù)，適應(yīng)性強(qiáng)，使不同層次的學(xué)生都能根據(jù)自身學(xué)習(xí)基礎(chǔ)得到發(fā)展。課程設(shè)計(jì)題目分層、學(xué)生分層、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分層、教師的指導(dǎo)分層。4.虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用在課程設(shè)計(jì)中分步驟分層次加入三維實(shí)體建模及相關(guān)動(dòng)力學(xué)分析，在設(shè)計(jì)方法上更進(jìn)一步應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)。5.過(guò)程性考評(píng)方法改變傳統(tǒng)的“圖紙答辯”、以教師為中心的考評(píng)方法，以學(xué)生為中心，形成“過(guò)程性”考核評(píng)價(jià)體系。使準(zhǔn)備性評(píng)價(jià)、過(guò)程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)三者有機(jī)結(jié)合，使內(nèi)容更

17、加細(xì)化、具體化，更具可操作性。6.課程后延續(xù)培養(yǎng)課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽相結(jié)合，課程教學(xué)過(guò)程針對(duì)有創(chuàng)新潛力的學(xué)生，利用業(yè)余時(shí)間對(duì)他們進(jìn)行指導(dǎo)，進(jìn)行課程后的繼續(xù)創(chuàng)新活動(dòng)。四、多理念融合教學(xué)改革的教學(xué)組織步驟1.準(zhǔn)備階段該階段以課程設(shè)計(jì)選題、教學(xué)手段、虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用和答辯與考評(píng)方式四個(gè)子模塊進(jìn)行形成和完善。2.試行階段先在本校機(jī)械專升本的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行，傳統(tǒng)方法與教學(xué)改革方法并行，形成有效的比較分析數(shù)據(jù)，并進(jìn)行評(píng)價(jià)和改進(jìn)。

18、課程設(shè)計(jì)時(shí)，將學(xué)生分成兩批，第一批結(jié)合虛擬樣機(jī)技術(shù)完成課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)題目分層次進(jìn)行，在理論課講解之初進(jìn)行選定；第二批按傳統(tǒng)方式進(jìn)行。從設(shè)計(jì)時(shí)間、設(shè)計(jì)質(zhì)量、學(xué)生認(rèn)可度、其他教師評(píng)定幾個(gè)角度來(lái)進(jìn)行分析。3.推廣階段逐步逐層在機(jī)械及近機(jī)械類“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)”中推廣，并形成有效的反饋，最終形成較為完善的多理念融合的教學(xué)改革報(bào)告，豐富教學(xué)改革的理論體系，為其實(shí)踐操作提供依據(jù)。五、課程改革實(shí)施的評(píng)價(jià)分析通過(guò)采取各種有效措施對(duì)“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程

19、設(shè)計(jì)”各方面改進(jìn)后，學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)有效可利用時(shí)間增加，學(xué)生出勤率得到了提高，任務(wù)目標(biāo)理解更為透徹，虛擬樣機(jī)技術(shù)得以應(yīng)用，對(duì)評(píng)價(jià)方法認(rèn)可度增加，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和求知欲望調(diào)動(dòng)得更為充分。從教學(xué)效率上來(lái)看，學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)時(shí)間有所縮短；從教學(xué)效果上來(lái)看，課程設(shè)計(jì)質(zhì)量有所提高；同時(shí)專業(yè)指導(dǎo)教師的業(yè)務(wù)能力得到進(jìn)一步提升。在取得一定效果的同時(shí)，也出現(xiàn)了一定問(wèn)題。其中選題設(shè)計(jì)的合理性較為突出，這主要受課程組指導(dǎo)教師及相關(guān)技術(shù)人員的知識(shí)所限，有待于

20、專門進(jìn)行更系統(tǒng)化的研究。六、結(jié)束語(yǔ)在教學(xué)改革過(guò)程中，一個(gè)很重要的問(wèn)題是傳統(tǒng)課程如何改革，不論是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段的改革，還是教學(xué)思想的轉(zhuǎn)變，都將對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和工程設(shè)計(jì)能力的提高起到非常重要的作用，對(duì)于“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)”的改革，要注重系統(tǒng)性和整體性，[9]拓展設(shè)計(jì)實(shí)踐類課程體系教學(xué)改革的思路。參考文獻(xiàn)：[1]鄒慧君杜如虛.美國(guó)機(jī)械工程專業(yè)設(shè)計(jì)課程改革動(dòng)向及其啟迪[J].教學(xué)與教材研究1998(6).[2]何文明.我國(guó)職

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