面向設計能力培養(yǎng)的課程設計教學模式

1、摘要：機械設計課程設計是高校機械類專業(yè)學生的一個重要實踐教學環(huán)節(jié)。本文針對高校機械類專業(yè)學生機械設計能力的培養(yǎng)問題，從課程設計題目、教材建設、指導過程中采取的措施等方面闡述一種機械設計課程設計的教學模式。該教學模式對于培養(yǎng)和提高學生初步的機械設計能力很有幫助，具有一定的借鑒意義。關鍵詞：課程設計；機械設計；教學模式中圖分類號：G642.3文獻標識碼：A文章編號：10024107（2012）06003502“機械設計課程設計”是機械設計課

2、程最后的一個重要教學環(huán)節(jié)，也是高校機械類專業(yè)學生第一次較全面的機械設計能力訓練，肩負著培養(yǎng)學生初步機械設計能力的重任。西北農林科技大學農業(yè)機械化學科成立60多年以來，經(jīng)過數(shù)十年“機械設計課程設計”實踐教學積累，形成了具有一定特色的面向設計能力培養(yǎng)的課程設計教學模式。本文從設計題目、教材建設等方面對該模式進行闡述。一、課程設計題目教育部頒發(fā)的《工科本科基礎課程教學基本要求》指出：“每個同學必須獨立完成課程設計?！币虼?，課程設計的選題實行“

3、一人一題”制。具體實施如下。1.把課程設計題目編寫到《機械設計課程設計指導書》中，不同題目的區(qū)別在于：（1）電動機不同。有的題目采用常用的Y系列電動機，而有的題目采用冶金及起重用的YZ或YZR系列電動機。（2）執(zhí)行機構不同。題目中的執(zhí)行機構有皮帶運輸機、卷揚機等多種。（3）傳動機構不同。題目采用“減速器V帶傳動”、“減速器開式齒輪”等多種方案。（4）減速器的類型和結構形式不同。有二級圓柱齒輪減速器、圓柱圓錐齒輪減速器、齒輪蝸桿減速器等類

4、型，有展開式、同軸式、分流式、剖分式、整體式、立式、臥式等多種形式。經(jīng)過這樣的安排，題目達到一百多，可以保證“一人一題”。2.指導教師在學生的任務書上簽字，當學生完成設計準備答辯時，教師檢查核對任務書，防止學生私自更改題目以杜絕抄襲。經(jīng)過這樣的措施，喜歡抄襲作業(yè)的學生不得不認真對待并獨立完成自己的設計任務。二、課程設計的教材建設學校為學生征訂了部分課程設計教材，但其內容不全面，不能完全滿足西北農林科技大學課程設計的使用要求。根據(jù)西北農林

5、科技大學農業(yè)機械化、機械設計制造及自動化等專業(yè)的培養(yǎng)目標和教學大綱，指導教師精心編寫了《機械設計課程設計指導書》。其內容主要包括：（1）征訂的教材中沒有而在我們的課程設計中又要用到的內容。例如，規(guī)律性非穩(wěn)定變載荷作用下電動機負荷能力的計算及選型問題。（2）以實例的形式講解設計過程中的難點———結構設計的具體方法。（3）緊密結合生產實際，講解一些在前修各門理論課程中都沒有涉及而設計過程中又經(jīng)常碰到的問題。（4）把工程圖學、機械精度設計、機

6、械原理、機械設計四門課程緊密結合起來，具體講解怎樣正確運用圓柱齒輪、圓錐齒輪和蝸桿傳動精度的國家標準。（5）配合一些有較高要求的設計題目，講述行星齒輪傳動和圓弧圓柱蝸桿傳動的設計方法。（6）機械設計課程設計的題目。課程設計指導書幾經(jīng)修訂和補充，為提高西北農林科技大學學生課程設計的質量、培養(yǎng)學生的設計能力作出了積極貢獻。三、設計前講授整機設計的一般過程機械設計課程設計的設計對象一般不是一臺完整的機器，只是機器的傳動部分，而專業(yè)是要培養(yǎng)學生

7、具備整機設計的能力。因此，在做課程設計之前，首先要采用案例教學法給學生講解整機設計的一般過程，并要求學生在計算說明書中對自己的設計任務及設計方案給出評價。這樣就以課程設計為契機，培養(yǎng)了學生整機設計的理念和系統(tǒng)設計的思想，也為學生后續(xù)專業(yè)課程的學習打下堅實的基礎。四、實物拆裝與3D造型展示相結合在課程設計開始階段，要求學生針對自己設計減速器的類型和形式親自動手拆裝減速器實物，以加強感性認識。此外，指導教師利用軟件對典型減速器進行3D造型，

8、包括零件圖、裝配圖、爆炸圖和動態(tài)仿真，在大屏幕上給學生進行啟發(fā)式講解。通過這一環(huán)節(jié)，有效地培2012年第6期（總第1008期）No.6，2012SerialNo.1008黑龍江教育（高教研究與評估）HEILONGJIANGEDUCATION（HigherEducationResearch&Appraisal）收稿日期：20111223作者簡介：王鐵慶（1980—），男，河北文安人，西北農林科技大學機電學院講師，主要從事工程機械及農業(yè)裝備

9、研究。面向設計能力培養(yǎng)的課程設計教學模式王鐵慶，楊福增（西北農林科技大學，陜西楊凌712100）■專業(yè)與課程建設35面向設計能力培養(yǎng)的課程設計教學模式[責任編輯李愛華]養(yǎng)學生結構設計的能力，并大大提高了學生設計、繪圖的進度。五、設計中應處理好的四個關系為培養(yǎng)學生的設計能力，在課程設計中始終強調要處理好下面四個關系。（一）參考資料和創(chuàng)新的關系機械設計是一項復雜細致的工作，要在前人經(jīng)驗的基礎上進行，設計質量是長期積累而逐漸提高的。熟悉和利用

10、設計資料，既可以減少重復工作、加快設計進度，也可以繼承和發(fā)展前人的經(jīng)驗和成果，提高設計質量。另一方面，任何新的設計任務又是根據(jù)特定的設計要求和具體的工作條件提出的，必須要具體分析和創(chuàng)造性地進行設計，而不能盲目地抄襲資料[1]。所以，參考資料和創(chuàng)新兩者要很好地結合起來，才能不斷提高設計質量。（二）理論計算與結構、工藝等要求的關系任何機械零件的形狀和尺寸，都不可能完全由理論計算確定，理論計算只能為零件提供基本的數(shù)據(jù)和參數(shù)，在此基礎上，要考慮

11、結構、加工、裝配和使用維修等要求，才能確定零件的全部形狀和尺寸[2]。因此，只有把理論計算和結構、工藝等要求結合起來，才能圓滿地完成一個機械設計任務。（三）理論計算與繪圖的關系有一些零件由理論計算得到基本尺寸和參數(shù)后，再通過一些經(jīng)驗公式和進行結構設計，就可畫出零件草圖。但有些零件只能在初步估算的基礎上，通過畫裝配草圖，對零件進行結構設計；畫出零件的草圖后，才能得出力學模型，然后進行精確的校核計算。因此，整個設計過程是個“邊計算、邊繪圖、

12、邊修改”的交叉過程[3]。零件尺寸以圖紙上最后確定的尺寸為準，而且零件圖和裝配圖應一致，要一同修改。（四）結構設計與工藝性的關系制造費用在機器成本中占相當大的比例，設計出的零件應具有良好的工藝性。零件既要能滿足使用的要求，又要使制造工藝簡單、制造成本低廉。零件的工藝性應當從選擇合理的毛坯種類和形狀，充分結合生產批量和生產條件等方面來考慮。在結構設計時，應力求使零件的形狀簡單，便于加工、裝配和拆卸[4]。六、堅持“二學會”與“三注意”為培

13、養(yǎng)學生的設計能力，在課程設計過程中要求學生要堅持“二學會”與“三注意”。（一）學會正確使用標準和規(guī)范進行機械設計時，應充分了解有關標準，盡可能遵守標準。只有當標準和設計要求之間有矛盾，并有充分理由說明不能采用標準時，才可放棄標準服從設計要求。設計中采用的標準零部件，有些應當外購，這時應按標準中的標記示例進行標注；有一些應當自己制造，這時應根據(jù)標準中的主要尺寸設計，并畫出圖紙，以備加工。（二）學會進行工程計算工程計算和理論計算有不同的特點

14、和要求，在進行工程計算時應注意：計算書寫的格式；應附有必要的插圖和表格；計算要按照“擺公式—代數(shù)據(jù)—寫結果”三步進行；對所引用的重要公式和數(shù)據(jù)應注明來源；對應當圓整的數(shù)據(jù)進行圓整；對計算結果應有簡短的結論等。（三）要注意鍛煉獨立工作的能力在課程設計中提倡獨立思考、深入鉆研的精神[5]。在設計過程中肯定會碰到許多問題，這時應獨立思考，查閱設計資料，當自己不能解決時再向指導教師和同學提問。提問時先談自己對這個問題的看法，不能單純向教師索取答

15、案，堅決反對自己不查閱資料，把教師當成“活資料”的做法。（四）要注意復習和運用先修課程的有關知識進行課程設計時要用到多門先修課程中學過的理論知識解決工程設計問題，從而使這些知識得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識和生產實踐緊密地結合起來，使設計者具有解決工程實際問題的能力。當碰到問題時，首先應想到運用學過的理論知識來解決問題，當理論知識忘記時，應進行相應的復習。（五）要注意記錄設計過程中的有關內容設計過程要經(jīng)歷若干階段，從設計一開始就應準備一個

16、筆記本，把設計過程中所考慮的主要問題和計算過程記在本子上，把從設計資料中查閱的有關資料以及自己的心得體會也記在本子上。隨著設計進程的發(fā)展，要不斷地修改和整理這些記錄。這對于學生設計能力的培養(yǎng)和后續(xù)計算說明書的編寫很有幫助。七、設計過程中組織學生互查互問為及時發(fā)現(xiàn)設計中的問題，減少不必要的返工和修改，在設計的每個階段要求學生用10分鐘時間進行互查互問。多年的實踐表明，這項措施對減少課程設計中的錯誤、保證設計進度，以及培養(yǎng)學生分析問題和解決

17、問題的能力都有幫助。八、鼓勵結構創(chuàng)新及采用3D設計技術根據(jù)經(jīng)驗，總有一些善于動腦思考的學生，針對自己的設計任務提出一些新的見解。在這種情況下指導教師要善于鼓勵和引導，即鼓勵結構創(chuàng)新，并在考核時給予一定的加分。在進行課程設計之前，已經(jīng)為學生開設過ProE等3D設計軟件課程，因此，對于進度較快和對此有興趣的學生，鼓勵他們嘗試采用3D設計軟件進行造型，在考核時給予一定的加分。九、課程設計的考核學生完成課程設計以后，指導教師組織學生進行答辯，所