機械設(shè)計課程設(shè)計_多理念融合教學(xué)改革實踐探討

1、69課程教材改革總第249期“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”是機械類及近機械類各專業(yè)學(xué)生必修的技術(shù)基礎(chǔ)課，起到了從理論過渡到實際、從基礎(chǔ)過渡到專業(yè)的橋梁作用。與其重要性形成鮮明對比的是，課程設(shè)計的質(zhì)量逐年下滑。究其原因主要有：一是教學(xué)計劃安排的課程設(shè)計時間短、任務(wù)重，學(xué)生普遍缺乏設(shè)計經(jīng)驗，學(xué)生在短期內(nèi)不能做到全面考慮問題、確定合理參數(shù)；二是課程設(shè)計任務(wù)單一，不能因材施教，設(shè)計方法陳舊，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

2、價方法單一等。機械類人才教育越來越關(guān)注如何最大限度地提高人才培養(yǎng)對高速的社會發(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、社會適應(yīng)能力強的高質(zhì)量工程技術(shù)人才，促進(jìn)課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提高，“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”的教學(xué)改革勢在必行。一、多理念融合教學(xué)改革的主要思想來源近年來，全國各級各類院校及教育研究機構(gòu)對“機械設(shè)計及其課程設(shè)計”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“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”課程與

3、理論部分及其他設(shè)計實踐類課程特點的不同，形成多理念融合教學(xué)改革方案，以提高課程設(shè)計這類實踐教學(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的專業(yè)課程“機械設(shè)計”的理論及實踐教學(xué)。CDIO可以說是一個系統(tǒng)工程，一是以產(chǎn)品和系統(tǒng)從研發(fā)到運行的生命周期為載體，它強調(diào)方

4、法，強調(diào)實踐；二是讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，強調(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.理念來源二——項目教學(xué)法以項目為載體，把新知識點分解，融入到項目的各個環(huán)節(jié)中，最終使學(xué)生能夠根據(jù)所掌握的知識設(shè)計出一個完整的項目解決方案。在項目教學(xué)中，教師通過對問題的深化和擴充，進(jìn)一步拓寬學(xué)生掌握知識的廣度和深度，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實際操作能力的目的。在項目教學(xué)法的所有環(huán)節(jié)中，項目的確定與分解是最

5、基本的、最重要的。[5]3.理念來源三——任務(wù)驅(qū)動式這一教學(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，將新知識隱含于任務(wù)中，學(xué)生在具有明確的任務(wù)驅(qū)動下，自主地學(xué)習(xí)和應(yīng)用知識，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。[6]學(xué)生是主體，教師在任務(wù)實現(xiàn)過程中起指導(dǎo)作用。具體過程可分為任務(wù)設(shè)計、布置和實施步驟。4.理念來源四——分層教學(xué)法將教學(xué)對象按相關(guān)影響因素分成若干不同的教學(xué)層次，針對不同教學(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、]對機械專業(yè)實踐類課程，可從選題、學(xué)生、評價標(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)的概念擴展到系統(tǒng)的層面上。5.理念來源五——自主學(xué)習(xí)的教學(xué)模式教學(xué)模式改革成功的一個重要標(biāo)志就是學(xué)生個性化學(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、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”所涵蓋的內(nèi)容進(jìn)行模塊分解，形成設(shè)計選題、教學(xué)方法、設(shè)計方法、考評方式四大模塊。1.模塊一——設(shè)計選題課程設(shè)計選題合理與否，是課程設(shè)計改革各環(huán)節(jié)的重中之重。（1）選題的綜合性。設(shè)計題目能充分反映“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”的教學(xué)主要內(nèi)容，讓學(xué)生掌握機械設(shè)計的基本方法和步驟，學(xué)會綜合運用所學(xué)課程（如工程力學(xué)、材料學(xué)、公差與工藝、機械制圖等）的基本知識和基本理論。課程設(shè)計題目的分配可在理論課講解之初即選定。（2）選題的實用性

8、。采用項目教學(xué)法，通過校企合作方式，掌握企業(yè)對知識的需求，與企業(yè)技術(shù)人員共同以企業(yè)真實工作任務(wù)為課程“主題”，所選題目應(yīng)對學(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)計或機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的備選題目，使課題有延續(xù)性。（3）選題的層次性。對課程設(shè)計題目設(shè)定難度系數(shù)，以適應(yīng)學(xué)生不同層次的知識需求，實現(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)在如下幾個方面：“機械設(shè)計課程設(shè)計”多理念融合教學(xué)改革實踐探討范雪兵摘要：基于“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”課程與機械設(shè)計課程的理論部分及其他設(shè)計實踐類課程特點的不同，進(jìn)行了課程設(shè)計教學(xué)改革和實踐，融合了CDIO工程教育模式、項目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動式、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，分成四個模塊，豐富了課程設(shè)計的題目及類型，加大了

10、虛擬樣機技術(shù)在該環(huán)節(jié)的應(yīng)用力度，重新制訂了答辯與考評方式，形成六個特色，進(jìn)一步提高課程設(shè)計的教學(xué)品質(zhì)。實踐表明：改革提高了學(xué)生的工程意識和實踐動手能力，加強了對學(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：機械設(shè)計；課程設(shè)計；實踐教學(xué)作者簡介：范雪兵（1976），女，吉林省吉林市人，東北電力大學(xué)機械工程學(xué)院，講師，哈爾濱工業(yè)大學(xué)宇航空間機構(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）基金項目：本文系東北電力大學(xué)教改項目“基于CDIO《機械設(shè)計》課程設(shè)計主動實踐項目化教學(xué)模式探索”的研究成果。中圖分類號：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：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”，同時也

12、在“學(xué)”；公司或工廠在這一過程中有效參與。（2）先分散后集中的理實一體的教學(xué)方式。在教的層面，教師講課時結(jié)合設(shè)計課題有目的地進(jìn)行引導(dǎo)，將課程設(shè)計的關(guān)鍵知識點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一體的教學(xué)手段，教師對學(xué)生掌握知識的程度了解更加準(zhǔn)確和深入。在學(xué)的層面，學(xué)生帶著任務(wù)主動學(xué)習(xí)，利用整個學(xué)期的課余時間進(jìn)行準(zhǔn)備、思考，充分醞釀。在設(shè)計周中，學(xué)生有較充裕的時間循序漸進(jìn)地進(jìn)行設(shè)計、繪制裝配圖及零件圖、編寫設(shè)計

13、說明書等等，以高效完成課程設(shè)計。3.模塊三——設(shè)計方法現(xiàn)代設(shè)計方法的引入包括設(shè)計理念，如綠色制造、并行設(shè)計等引入到實踐環(huán)節(jié)當(dāng)中；還包括設(shè)計手段的引入，如利用機械專業(yè)常用件平面繪圖類軟件AutoCAD、CAXA，三維設(shè)計軟件ProE、UG、SolidWks等，動力學(xué)分析軟件Adams，有限元分析軟件Ansys、Nastran等的計算機軟件的輔助設(shè)計功能和虛擬樣機技術(shù)的引入。鼓勵學(xué)生使用計算機輔助設(shè)計軟件建構(gòu)三維模型，建立虛擬樣機，實現(xiàn)運動

14、和裝配仿真等。實現(xiàn)復(fù)雜問題簡單化、抽象問題直觀化，深化對工程實踐類問題的認(rèn)識，增強學(xué)生利用現(xiàn)代化手段進(jìn)行機械創(chuàng)新設(shè)計的能力。4.模塊四——考評方式課程評價手段的改革，從注重理論學(xué)習(xí)結(jié)果的評價轉(zhuǎn)向工作任務(wù)完成過程的評價，從單一評價轉(zhuǎn)向多重評價。答辯過程分三個階段三種方式進(jìn)行，三個階段分別為準(zhǔn)備性評價、過程性評價和終結(jié)性評價，這三個階段和課程設(shè)計的順序過程相吻合；三種方式是自評、互評、指導(dǎo)教師評定。以激勵為主，可操作性強，消除學(xué)生對答辯僅是

15、考核手段的片面認(rèn)識，專業(yè)技能在答辯過程中得到更進(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)動圍繞任務(wù)展開學(xué)習(xí)，以任務(wù)的完成結(jié)果檢驗和總結(jié)學(xué)習(xí)過程等，使學(xué)生主動建構(gòu)探究、思考、運用、解決的實踐學(xué)習(xí)體系。2.先分散后集中的理實一體教學(xué)模式在兩至三周時間內(nèi)集中完成課程設(shè)計，教學(xué)效果不理想。基于此，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，將理論和實踐相融合。3.分層教學(xué)將“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”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)三個不同層次的任務(wù)，適應(yīng)性強，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)計題目分層、學(xué)生分層、評價標(biāo)準(zhǔn)分層、教師的指導(dǎo)分層。4.虛擬樣機技術(shù)的應(yīng)用在課程設(shè)計中分步驟分層次加入三維實體建模及相關(guān)動力學(xué)分析，在設(shè)計方法上更進(jìn)一步應(yīng)用虛擬樣機技術(shù)。5.過程性考評方法改變傳統(tǒng)的“圖紙答辯”、以教師為中心的考評方法，以學(xué)生為中心，形成“過程性”考核評價體系。使準(zhǔn)備性評價、過程性評價和終結(jié)性評價三者有機結(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)計與畢業(yè)設(shè)計、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽相結(jié)合，課程教學(xué)過程針對有創(chuàng)新潛力的學(xué)生，利用業(yè)余時間對他們進(jìn)行指導(dǎo)，進(jìn)行課程后的繼續(xù)創(chuàng)新活動。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)計選題、教學(xué)手段、虛擬樣機技術(shù)應(yīng)用和答辯與考評方式四個子模塊進(jìn)行形成和完善。2.試行階段先在本校機械專升本的課程設(shè)計過程中進(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)行評價和改進(jìn)。

18、課程設(shè)計時，將學(xué)生分成兩批，第一批結(jié)合虛擬樣機技術(shù)完成課程設(shè)計，設(shè)計題目分層次進(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)計時間、設(shè)計質(zhì)量、學(xué)生認(rèn)可度、其他教師評定幾個角度來進(jìn)行分析。3.推廣階段逐步逐層在機械及近機械類“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”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)改革報告，豐富教學(xué)改革的理論體系，為其實踐操作提供依據(jù)。五、課程改革實施的評價分析通過采取各種有效措施對“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程

19、設(shè)計”各方面改進(jìn)后，學(xué)生完成課程設(shè)計有效可利用時間增加，學(xué)生出勤率得到了提高，任務(wù)目標(biāo)理解更為透徹，虛擬樣機技術(shù)得以應(yīng)用，對評價方法認(rèn)可度增加，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和求知欲望調(diào)動得更為充分。從教學(xué)效率上來看，學(xué)生完成課程設(shè)計時間有所縮短；從教學(xué)效果上來看，課程設(shè)計質(zhì)量有所提高；同時專業(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，也出現(xiàn)了一定問題。其中選題設(shè)計的合理性較為突出，這主要受課程組指導(dǎo)教師及相關(guān)技術(shù)人員的知識所限，有待于

20、專門進(jìn)行更系統(tǒng)化的研究。六、結(jié)束語在教學(xué)改革過程中，一個很重要的問題是傳統(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，都將對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和工程設(shè)計能力的提高起到非常重要的作用，對于“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”的改革，要注重系統(tǒng)性和整體性，[9]拓展設(shè)計實踐類課程體系教學(xué)改革的思路。參考文獻(xiàn)：[1]鄒慧君杜如虛.美國機械工程專業(yè)設(shè)計課程改革動向及其啟迪[J].教學(xué)與教材研究1998(6).[2]何文明.我國職

21、業(yè)教育教學(xué)方法研究述評[J].職業(yè)技術(shù)教育2011(25):4146.[3]楊叔子.談?wù)勎覍Α癈DIO——工程文化教育”的認(rèn)識[J].中國大學(xué)教學(xué)2008(9):68.[4]曹秒艷盧秀春.基于CDIO模式的機械系統(tǒng)設(shè)計課程體系整合與創(chuàng)新[J].科技資訊2011(1):170171.[5]莫麗萍艾靈仙.項目驅(qū)動教學(xué)法在《ProE機械設(shè)計》課程中的應(yīng)用[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報2011(1):8285.[6]辛紹杰.基于任務(wù)驅(qū)動的機械