基于產品設計的機械設計課程設計教學方法探索

羅沛蘭

摘要：針對機械設計課程傳統教學方法存在的弊端，提出了基于產品設計的機械設計課程設計思想，闡述了教師在設計過程中的指導和評審作用，指出了學生在設計過程中的主體作用，最后從指導教師和學生不同的角度闡述了各自的分工。

關鍵詞：機械設計；課程設計；創新設計

一、 引言

機械設計（基礎）是機械類，近機械類專業的技術基礎課，而課程設計是機械設計課程教學中一個重要的實踐性教學環節，這一環節主要是讓學生鞏固機械設計基礎知識和掌握基本設計方法，培養學生綜合的機械設計的實踐能力，為今后從事機械相關工作打下良好的基礎。機械設計課程設計題目通常是設計傳統加工設備中指定的機構如減速器、牛頭刨床等，幾乎涵蓋了機械設計所有通用零件的設計，具有很強的綜合性。然而，由于長期以來課程設計一直不變的設計方法和模式，給課程設計的教學帶來很多弊端。為改變以往單一的以減速器或牛頭刨床為課題的設計任務帶來的弊端，機械設計的課程設計形式和內容也應該進行改變。

為提高學生的實踐能力、動手能力和創新能力，本文提出基于產品設計的機械課程設計思想，并在設計手段和形式上鼓勵學生嘗試采用計算機輔助設計軟件和數據處理軟件（如EXCEL、matlab等）進行計算和設計。

二、 教學現狀分析

長期以來，我國工科院校機械設計課程設計通常都以減速器、牛頭刨床等作為設計題目，指導教師會給出設計指導書，指導書中包括了設計步驟，計算公式和注意事項，甚至有模板。學生根據教師所給出的題目，并按照教師給出的指導書，甚至是模板，按部就班，在不動用太多腦細胞，而只是更改幾個參數，就可以輕而易舉的完成課程設計。這種模式已經持續上十年之久，形式老舊、單一，暴露了很多問題和弊端：

1. 傳統的機械課程設計題目陳舊，就減速器設計而言，已經非常成熟，有關減速器設計的網絡資源、圖書教材、工程圖、教參、音視頻等資料一應俱全，設計過程規范化，學生根本不需要思考，只要按照資料依葫蘆畫瓢，就能完成設計任務，甚至有的學生干脆將往屆同學或者網上的設計說明書，稍微修改一點點數據就基本可以完成設計。因此，這種模式無法充分調動學生的積極性，更別提激發學生的創新性，很難達到課程設計預期的效果。

2. 傳統的機械設計無法體現機械原理和機械設計兩門課程所學內容的銜接性和交叉性，由于這一設計只是針對執行件的設計，而不是一個完整的機器的設計，所以學生無法全面了解一個機械產品的設計全部過程和制作過程。

3. 傳統的機械設計以教師指定題目為主，學生處在被動狀態，學生只有按照實驗指導書被動進行課程設計，學生自主選擇題目和設計思想受到了限制，因此不能充分發揮學生的主觀能動性，制約了學生的創造力。

綜上所述，傳統的機械課程設計弊端太多，亟待改革！

三、 基于產品設計的機械設計課程設計構想

隨著科技的快速進步、社會的飛速發展以及教育水平的不斷提高，傳統模式下的機械課程設計已經顯現出諸多弊端。為了充分調動學生的積極性和主觀能動性，培養學生的創新性思維，本文提出基于產品設計的機械設計課程設計構想。

1. 課程設計任務

該構想是指導教師給出一個設計主題，讓學生在該主題的范圍內自行設計一個整機產品，比如指導教師指定課程設計內容為節能環保主題，學生必須在節能環保的主題范圍內，通過檢索查閱相關文獻或專利，制定自己的設計方案，繪制圖紙，撰寫說明書，最后進行課程設計答辯，提交相關設計成果如圖紙和說明書等。

2. 教師的指導作用

指導教師的任務是充當裁判的作用，同時為學生遇到問題和難點時提供輔助和建議，比如當學生遇到兩種方案，不知如何選擇，指導教師可以幫助學生綜合比較兩種方案，取其優者；或學生遇到資金問題和材料選擇購買問題等，指導教師可以解決。在這種教學方式中，教師已經不是主導，而是評審和助手；而學生也已經不是被動個體，而是真正的執行體，他們在機械設計課程設計過程中充分發揮他們的主觀能動性，是主動的，整個過程都是學生自主支配。

（1） 教師之指導作用

在課程設計前，指導教師負責提供指導書和任務書給學生，任務書需具體說明機械課程設計的內容：包括設計主題，評分標準，提交作品方式以及答辯時間，參考書以及文獻檢索途徑，設計時間和設計地點。另外，為避免學生懶散，并保證機械設計課程設計質量，需要跟學生特別強調紀律，規定學生在設計期間必須每天按時到勤。最后，讓學生自己組建團隊，規定隊員人數上限，推薦組長。

在課程設計過程中，一方面，由于機械設計課程設計只是學生對某一主題進行設計，產品必然多樣不單一，且學生年輕想法多，常常有非常多的奇異創新想法。作為指導教師要為這些學生感到欣慰和驕傲，有可能指導老師認為不大完美的創意，事實上就是非常棒的一個作品。因此，在思想上指導教師不論覺得是喜歡的還是不認同，都應做到鼓勵和贊美，讓學生大膽嘗試，不要扼殺掉學生的積極性和創新性。另一方面，指導教師在學生課程設計過程中耐心回答學生遇到的問題，這是一個教學相長的絕佳途徑，指導老師要做到耐心、虛心，努力幫助學生把設計順利進行下去。最后，指導教師要多問，多觀察，多了解，掌握好每個組的設計過程和進度，然后督促進度慢的學生組并著重對該組進行紀律檢查，以讓每個學生都能在本次機械設計課程設計中有所成長和收獲。

在課程設計末了，一方面，指導教師做好設計成果（圖紙，說明書等）查收工作。另一方面，針對設計優秀的組，鼓勵該組學生及時整理設計成果，并以專利或論文的形式發表；而對設計較好的則督促他們繼續優化。最后，指導學生們做好PPT并進行最后的答辯匯報。

（2） 老師之評審作用

作為課程設計的指導教師，還有一個任務就是評審。在學生把設計作品展示出來后，應該由4到6個指導教師進行評審，給出成績，讓學生對自己的作品有信心和成就感。指導教師的評審打分應該按照預先發給學生的評分標準進行，力求做到公平公正。endprint

3. 學生的課程設計過程

首先，在紀律方面，課程設計過程中學生應做到按規定時間和規定地點進行出勤，這是做好課程設計的基礎和保證，如用在設計上的時間沒有保證，那要想設計出較好的產品是很難的。

其次，在問題解決方面，每組學生遇到問題時可以通過頭腦風暴法、討論研究法等方法來解決，根據設計方案的擇優原則統一選定一種方案。

最后，在設計方法方面，學生設計內容主要是產品設計圖和撰寫說明書，那么繪圖將是課程設計中極其重要的部分，占了設計的大部分時間。在電腦繪圖出現之前，設計人員皆用手工繪圖，強度大，效率低，修改困難，不易發現錯誤和糾正錯誤。如今，電腦繪圖已經發展得非常成熟，且電腦繪圖具備效率高，形象逼真，能實現動畫和渲染，修改容易，智能化程度高，能分析出錯誤并智能的提供解決方法。很多學生都比較喜歡并且會用繪圖軟件，因此指導教師應與時俱進，提倡學生采用電腦繪圖，至于采用何種繪圖軟件，指導老師不用做硬性規定，只要能設計和繪制出想要的圖就可以。指導教師甚至可以提倡無紙化設計，不需要學生打印出圖紙和說明書，只提供電子檔就行。

總之，在機械設計課程設計過程中，學生是主體，在設計中聽取學生的建議和意見，只要能最大程度的激發學生創新性和自主性，教師應給予準許和支持。

四、 結束語

機械設計課程設計作為一門獨立的實踐課程，其功能應不僅為《機械設計基礎》或其他課程服務，還為培養具備創新和實踐等綜合能力的學生服務。機械設計課程設計不管是內容上還是形式上都要與時俱進，機械設計課程設計任務也應在充分反映課程理論教學內容的前提下，讓學生不厭煩、不抗拒、有興趣去思考機械結構的設計，從而培養學生的綜合能力和創新能力。

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