時間：2022-03-09 05:29:07
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機械設計課程設計，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
機械設計課程設計是機械類專業和近機類專業學生在學完機械設計及同類課程后所設置的一個重要的教學實踐環節，也是工科院校學生第一次較全面、規范地機械設計的應用實訓環節。通過課程設計這一教學環節，力求從課程內容上、從分析問題和解決問題的方法上、從設計思想上培養學生工程設計能力。其主要目的是培養學生綜合應用機械設計基礎課程及其他先修課程的理論知識和生產實際知識去分析和解決工程實際問題的能力，并使所學知識得到鞏固、加深和融會貫通，協調應用；使學生學習和掌握一般機械設計的基本設計方法，設計步驟，培養獨立設計能力，為今后專業課程設計及畢業設計打下基礎；使學生在設計中得到基本技能訓練，如計算、繪圖、使用相關資料（手冊、圖冊、標準和規范等），以及正確使用經驗數據、公式，等等。
為了有效利用課程設計提高學生各種能力，我們針對傳統課程設計進行了一些教學改革，具體措施如下。
一、設計任務改革
1.設計題目改革。將學生分組，傳統的課程設計一般一個組一個設計數據，個別學生有依賴思想，不動腦筋，仿照甚至照抄別人的設計。改革后每個組設計任務不同（如有的組要求設計直齒輪傳動，有的組要求設計斜齒輪傳動），組內每個學生的設計數據也略有差異，這樣基本上是一人一個設計題目，但組內成員設計題類似，既杜絕學生想照搬別人的思想，又利于組內討論和學習，通過設計每個人的水平都會上一個臺階。
2.設計內容改革。在設計題目中添加一些限制條件，如要求一級圓柱齒輪減速器兩齒輪中心距在90—130之間，在設計過程中如果學生傳動比分配不好就難于達到這個要求，需返回重新設計計算強調設計過程中“三邊”設計理念（即邊計算，邊畫圖，邊修改），也使學生形成了優化設計方案的理念。
二、設計時間安排改革
傳統的課程設計一般放在機械設計課程學完后二周進行，改革后將課程設計穿插于機械設計課程教學中，將課程教學內容分為兩個項目，項目一為牛頭刨床機械傳動系統分析，項目二為帶式輸送機傳動裝置設計。課程設計的內容就穿插于項目二中教學，增加了原來課程教學中沒有的電動機選擇、傳動方案選擇、運動和動力參數計算等部分，這樣學生可以根據運動和動力參數計算的結果進行帶傳動、齒輪傳動、軸系結構等的設計。這樣使學生通過設計這個主線把所學知識串起來，感受本課程各部分內容的有機聯系，從而提高學習興趣，自覺地投入學習，避免過去經常出現課程設計做完了才明白機械設計學的是什么的情況，課程學習更有目的性。
三、設計內容的變化
傳統的課程設計都是把一些定式的設計作為內容，如帶式運輸機傳動裝置中的減速器設計。改革后將項目一機械傳動系統分析應用作為一個創新項目的輔助設計，對培養學生創新意識、調動學習積極性和培養創造力有很大的作用。在課程設計中機械系統運動方案、設計內容等都可以自行選定，充分發揮學生的主觀能動性。如學生設計的多功能燈罩、多用廚灶、吸塵黑板刷、玩具熊貓吐泡泡等都是非常具有創意的作品。這種與社會工作相接軌的設計模式能極大培養學生分析問題解決問題的能力，學生畢業后能快速適應社會。
四、繪圖方式改革
傳統的課程設計一般采用手工繪圖，而且零件圖一般選用軸或齒輪類零件，改革后采用手工繪制裝配草圖，用CAD軟件繪制正式裝配圖及零件圖，而且零件圖要求每組有一套完整的非標準件零件的零件圖。對個別CAD軟件應用有難度的學生也允許用手工繪圖。
五、答辯方式改革
傳統的做法是設計完畢后統一答辯，其弊端是要留出答辯的時間較多，另外答辯中的問題學生沒弄清的答辯后可能也不會再去探究了。改革則采用教師在輔導過程中就提出問題，要求學生回答，作為一個過程考核，這樣在設計過程中老師能利用閑暇時間了解學生掌握知識的程度，學生也能通過問題弄清設計過程中要注意的一些細節及必須掌握的知識，達到課程設計的目的。
機械設計課程設計是相對比較繁雜的，通過采取以上改革措施可以在一定程度上調動起學生的積極性，并使抄襲的現象得到有效遏制，同時也激勵大家既進行競爭又加強合作，最重要的是提高了學生應用所學知識解決問題的能力。模具0811班春同學在設計小結中寫道：“通過兩周時間的課程設計，我從中學到了很多東西，平時課堂上教師講的知識點在課程設計過程中我們需要認真的連成‘線’，綜合起來后才能將自己的減速器完整地、正確地設計出來，遠比多上幾節課更讓我獲益的多，希望今后能夠多些此類型的課程，讓我們所學的知識能夠有一個大綜合，既可以鞏固知識、增長見識，更是為今后的工作進行的實戰訓練，同時，也讓我們拾起了即將遺忘的大一的知識，讓我們真正認識到復習鞏固的重要性，遠比老師叮囑幾遍來得更真切實在。”模具0811班馮靈同學則說：“啊！好累！好煩！好緊張！這是我心中的感慨。每天在跟時間賽跑，與自己的耐心相對抗。我發現人的潛力是無盡的，只要你去努力，那些不可想象的事情就沒有那么難了。一分付出一分收獲，這兩周的課程設計我過得很充實，也學了很多。”
參考文獻：
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關鍵詞：機械設計綜合實踐課程設計；ADAMS；運動、動力學仿真；優化設計
Application of ADAMS in mechanical design and comprehensive applied curriculum design
Pan Jinkun
Nanjing institute of technology, Nanjing, 211167, China
Abstract: Introduce virtual prototyping technology to mechanical design and comprehensive applied curriculum design, take slotting mechanical system as example, establish guided bar oriented parameter model by virtue of ADAMS software, and carry out motion, dynamic simulation as well as optimization design over the model; it will be accurate, fast, convenient and visible by using ADAMS software to design curriculum, and contribute to reach satisfactory effect.
Key words: mechanical design and comprehensive applied curriculum design; ADAMS; motion, dynamic simulation; optimization design
機械原理和機械設計是機械設計制造及其自動化專業學生必修的兩門技術基礎課程。這兩門課程在教學過程中均有實踐性環節，分別為機械原理課程設計和機械設計課程設計，課程設計能夠培養機械類專業學生的創新能力，是學生綜合運用機械原理和機械設計課程所學的理論知識解決實際問題，獲得工程技術訓練的實踐性教學環節。
目前機械原理課程設計和機械設計課程設計是各自獨立、自成一體的，這就割裂了二者之間的有機聯系。為了對學生進行系統訓練，形成整機設計理念，我們將這2門課程設計結合起來，統稱為機械設計綜合實踐課程設計。從產品設計的完整過程出發，編排課程設計的內容，做到課程設計的完整性、系統性和綜合性。以插床機械設計為例，圖1為機械系統示意圖，課程設計分兩個階段進行。第一階段安排在第四學期末，歷時1周，對插床機械系統進行整體方案設計，對執行機構(導桿機構、凸輪機構)進行運動和動力學分析，該階段為機械原理課程段的內容；第二階段安排在第五學期末，歷時2周，進行傳動裝置(減速器)的設計，選擇電機型號，畫出裝配總圖、零件圖，完成整個設計，該階段為機械設計課程段的內容。第一階段為第二階段提供了整體方案設計，還提供了第二階段所必需的運動和動力分析以及相關尺寸參數。
下面以我校機械設計綜合實踐課程設計中插床機械設計為例，介紹ADAMS虛擬樣機軟件在建立插床導桿機構參數化模型，進行運動和動力學分析、優化設計方面的應用。
1ADAMS虛擬樣機軟件
美國MSC公司開發的ADAMS機械系統動力仿真分析軟件，是集成了樣機建模、仿真求解可視化后處理一體的虛擬樣機分析平臺。隨著虛擬樣機技術在機械工程領域的應用和發展，ADAMS已成功應用于航空航天、汽車工程、鐵路車輛、工業機械、工程機械等領域。ADAMS包括3個最基本模塊：ADAMS/View，ADAMS/Solver，ADAMS/PostProcessor。
ADAMS/View采用Windows風格的操作界面，提供了和用戶直接交互的操作環境和樣機模型的前處理功能，集成了建模工具、自動調用求解器進行仿真以及后處理程序的自動連接、模型的參數化及優化設計等接口。圖2為ADAMS/View設計環境。
ADAMS/Solver是ADAMS的核心模塊，ADAMS/View自動調用該模塊，求解樣機模型的靜力學、運動學或動力學等一系列問題。
ADAMS/PostProcessor是用來處理仿真結果數據、顯示仿真動畫等的模塊，它可以在ADAMS/View環境中進行，也可以脫離該環境獨立運行。
2插床導桿機構運動、動力學分析
目前機構運動、動力學分析的主要方法有2種，一是圖解法，二是解析法。圖解法形象直觀，但由于圖紙幅面有限，只能分析機構的1～2個位置，且精確度不高；解析法精確度高，首先根據機構組成原理，把機構拆分成基本桿組，編制運動和動力學分析子程序，然后調用這些子程序進行分析。目前有現成的程序模塊可以調用，但多是用Fortran語言編程的，該語言目前使用較少，我校機械類學生使用VB語言，因此，這些程序模塊無法使用，學生自己編程時間上不允許，難度也很大，更無法對機構設計進行方案對比或變參數分析。上述情況嚴重影響到機械設計綜合實踐課程設計的教學效果和學生的學習積極性。基于此，我們在課程設計中采用ADAMS軟件，建立了插床導桿機構的虛擬樣機，通過仿真分析真實地再現機構運動，分析和比較多種機構設計方案，并對機構進行優化設計。
2.1 參數化建模
插床機械系統的執行機構由導桿機構和凸輪機構組成，圖3為其機構示意圖。電機經過傳動裝置(減速器)帶動曲柄2轉動，再通過導桿機構使裝有刀具的滑塊6沿導路Y-Y作往復運動，以實現刀具的切削運動。刀具向下運動時切削，刀具向上運動時為空回行程，要求刀具具有急回運動。
圖3 插床執行機構
在ADAMS中建立插床導桿機構的參數化模型，并施加約束和驅動，其參數化模型見圖4。通過參數化建模，將參數值設置為可以改變的量，在分析時，只需要改變有關參數值，就自動得到新的虛擬樣機模型。用戶也可預先擬定好一系列可變的參數，ADAMS會自動進行系列仿真，借此觀察樣機性能隨參數變化的情況。
2.2 運動、動力學仿真分析
對導桿機構參數化模型進行仿真分析，本例中曲柄2的轉速，轉一周的時間為60/47s，因此，取End Time=1.2766，Steps=300 。
3插床導桿機構優化設計
以電機的功率消耗為測量目標，通過對機構中影響電機功率消耗的設計變量的優化，使機構在所受工作阻力不變的情況下，功率消耗的最大值達到最小。
要對電機功率消耗進行優化，必須要對已建立的導桿機構參數化模型進行參數分析。參數化分析用來了解各設計變量對樣機性能的影響。對這些設計變量采用不同的參數值進行一系列的仿真，然后根據返回的分析結果，得出每個設計變量對樣機性能(目標值)的影響大小，即敏感度。具體的方法包括：設計研究(Design Study)、試驗設計(Design of Experiments，DOE)和優化分析(Optimization)。
設計研究(Design Study)顯示改變一個設計變量對目標值的影響，可以用來確定設計變量對目標值影響的敏感程度。通過設計研究，確定出對電機功率消耗的最大值敏感度最大的七個設計變量，分析結果見表1。
表1 設計變量敏感度分析表
由表1知，設計變量DV_1，DV_2，DV_3，DV_4，DV_5，DV_6和DV_7的敏感度最大，即這7個設計變量的變化，對電機在相同工作阻力情況下功率消耗的最大值的影響最大。在ADAMS中對上述7個設計變量的取值范圍進行適當限制，以電機功率消耗的最大值達到最小為優化目標，利用ADAMS軟件進行優化設計，7個設計變量的最優值見表1。優化前、后電機功率消耗曲線如圖7所示。
通過對圖7中兩種曲線的分析比較可以看出，優化后電機功率消耗的峰值有較大降低；而且優化前曲線的第二個拐點處，經過優化后變成了圓滑過渡，可以避免因功率驟減給電機帶來的沖擊，從而延長電機的使用壽命。
4結束語
將ADAMS虛擬樣機軟件應用到機械設計綜合實踐課程設計中，具有新穎性，改變了學生用圖解法或解析法進行機構運動、動力學分析的傳統做法。學生普遍反映用ADAMS軟件進行課程設計精確、快捷、方便、直觀，課程設計能達到滿意的效果。為機械類專業學生后期專業課程如液壓設計、動力學分析和優化設計等的學習，以及完成畢業設計，提供了一種優秀的輔助分析工具。
參考文獻
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【關鍵詞】機械課程；設計；創新
一、機械設計課程設計教學中存在的問題與不足
1.題目單一
傳統的機械設計課程設計題目主要是各種傳動裝置中的減速器，一般多為圓柱、圓錐齒輪減速器和蝸桿傳動減速器。盡管該題目能系統訓練學生們對機械設計課程中的主要零部件的設計步驟和方法，使知識學得更扎實，設計能力有所提高。但這套設計題目缺乏新意，不利于培養同學們的創新思維與創新能力。
2.照搬照抄
由于設計題目陳舊，各種參考資料、網上資源針對該套設計有很多典型范例，甚至有完整的設計計算過程及參考圖提供，使得有些同學在進行課程設計時，沒有起到課程設計應有的訓練作用。
3.計算機繪圖欠普及
傳統機械課程設計，手工繪圖貫穿始終，工作強度大、效率低。同時，隨著計算機技術的發展，CAD技術及其他三維設計軟件在機械制造中的應用日趨廣泛，使機械設計思想、設計方法與設計手段都發生了極大變化，這些變化對面向新世紀的高校機械類專業學生的計算機能力培養提出了許多新的要求。
4.相關課程基礎不夠扎實，直接影響了課程設計的效果和進度
除了機械設計基礎以外，課程設計要用到工程圖學、力學、工程材料、加工工藝以及互換性等多門課程的知識，這些課程中任何一門基礎不牢固，都會在課程設計中表現出來，影響課程設計的教學效果。
5.考核制度不完善
機械設計課程設計的考核一般主要包含了三個部分：圖面成績50%、平時成績30%和答辯成績20%。但圖面成績和平時成績實際上是一個比較籠統的成績，老師們各憑印象標準，自行決斷，并不能像正式考試那樣給出一個讓學生一目了然、欣然接受的成績，考核缺乏標準性和透明度。對學生今后的學習和畢業設計產生不好的影響。
二、機械設計課程設計教學模式改革措施
（1）課程設計題目多樣化和實用性。在進行理論教學時就對學生公布本學院各位老師的科研項目，讓學生們主動去找他們感興趣的內容，鼓勵他們積極參與。組織學生參加大學生機械創新大賽或者由學生聯系生產實踐自創設計題目，老師提供課程設計指導講義上的若干題目等，實踐證明這種形式大大增強了學生學習的積極性和主動性。
（2）結合創新大賽，豐富設計選題。機械設計課程設計的題目首先要滿足教學實踐的基本要求，其次在規定的時間內能夠完成。應當嘗試結合全國機械設計創新大賽的主題進行自行選題與傳統齒輪減速器設計題目并存來豐富課程設計的題目。鼓勵同學們自主選題。通過結合創新大賽自主選題，其對有關理論的理解會更透徹，知識的掌握更牢固，創新能力也會得到提高。
（3）改革設計手段，加強計算機的運用能力。機械設計課程設計多在中高年級進行，學生已經學完了計算機技術基礎課程，對CAD有了一定程度的掌握和了解。同時，由于在機械設計課程開課的同時，已經布置了設計任務，可以要求學生針對自己的興趣學習某一種設計軟件。早期的CAD技術已經發展的相當成熟，而Solidwork和Pro/En—gineer是參數化的三維CAD/CAM軟件包，具有零件三維造型功能、裝配設計功能、工程圖功能以及仿真分析功能等，正逐漸成為先進制造技術的核心技術。
（4）傳統的教學安排是在課程設計的教學周開始后才將課程設計任務書下發給每一位同學，學生拿到任務書才能進行有關的設計與繪圖、可改變以往傳統的教學順序，將減速器設計的部分內容融于機械設計課程教學中，提早將課程設計任務布置給同學們。這樣，他們可事先將傳動零件的設計計算和標準件選擇等完成，節省了在課程設計中所花的時間。此外，還可安排學生進行減速器的拆裝實驗，增加學生對減速器的組成及結構的感性認識，為后續的課程設計打下良好的基礎。
（5）改革考試方式。以往課程設計的考核與答辯是單個學生逐一進行，既浪費時間，又不能充分體現學生掌握知識的全面性。學生分組設計之后，將考核與答辯均分組進行。考核過程中注重小組的整體進度與表現，同時兼顧個人。這有利于督促小組成員之間互相激勵，共同進步。而答辯過程中除共性問題外，注重個性問題的問答，將問題普及到每一個人，不再是針對個人的設計。這有助于督促學生加強與小組成員間的溝通、交流，培養其團隊意識，拓展其知識面。這都使得學生掌握了更多的設計知識內容，拓寬了其知識面，同時也培養了其團隊協作的能力和其團隊意識。
【關鍵詞】課程設計 學習遷移 CDIO
【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）11-0250-02
前言
課程設計是機械設計基礎課程重要的綜合性與實踐性環節。通過課程設計，可以使學生學會綜合運用機械設計課程和其它相關先修課程的理論，結合生產實際知識，培養分析和解決一般工程實際問題的能力，并使所學知識得到進一步鞏固、深化和擴展。
一、機械設計基礎課程設計現狀
減速器設計是當前機械設計基礎課程設計最常選用的一個題目。內容包括：傳動方案擬定、電動機選擇、傳動件及軸的設計、軸承選擇等，學生根據設計過程，編寫一份設計計算說明書，繪制裝配圖及部分零件圖。上述過程比較全面地涵蓋了機械設計基礎課程中所學習的主要內容。學生按照教師或指導書指定的方案與思路，參照指導書步驟，完成計算與部分制圖工作。這樣的課程設計雖然針對性、實踐性強，能使學生對機械設計的方法和步驟有一定程度的掌握，但單一題目趣味性不夠，使學生失去新鮮感和興趣，僅將課程設計作為任務來完成，獨立思考時間少，不能發揮學生的主觀能動性，不能充分激發學生的潛能、創新思維能力和解決問題的能力。如何通過傳統題目使學生學到更多外延知識？如何通過課程設計更好地提高學生的綜合能力是值得我們探討的問題。
二、轉變思路，切實提高課程設計效果
1.學習遷移，培養學生辯證思想能力
學習遷移是指一種學習中習得的經驗對其它學習的影響。任何一種學習都要受到學習者已獲得的知識、動作技能、情感和態度等的影響。只要有學習，就有遷移。遷移是學習的繼續和鞏固，又是提高和深化學習的條件。
課程設計的過程，不但體現了機械設計與相關先修課程之間知識的遷移，還體現了與更廣泛學科領域知識，如辯證唯物主義理論之間的遷移。通過轉變思路，可以通過完成傳統課程設計題目提高學生辯證思維能力。
齒輪的設計是減速器設計的一個重要環節。我們知道，齒輪有五種失效形式：輪齒折斷、疲勞點蝕、齒面磨損、齒面膠合和齒面塑性變形。設計齒輪就是要針對齒輪的主要失效形式進行。對于軟齒面閉式齒輪，齒面點蝕是主要失效形式。在設計計算時，通常按齒面接觸疲勞強度設計，再作齒根彎曲疲勞強度校核。對于硬齒面閉式齒輪傳動，輪齒折斷將是主要失效形式。在設計計算時，通常按齒根彎曲疲勞強度設計，再作齒面接觸疲勞強度校核。而齒面的硬度與選用的材料有關，材料不同，齒面硬度不同。同一材料，熱處理方式不同，也能得到不同的表面硬度。這就告訴我們處理問題時要善于抓住主要矛盾，特別要注意矛盾的轉化。齒輪大部分失效都不是突然發生的，以疲勞點蝕為例，當齒輪傳動過程中接觸應力超過齒面材料的接觸疲勞極限時，在載荷的多次作用下，齒面表層將產生微小的疲勞裂紋。隨著工作繼續，疲勞裂紋逐漸擴展，致使金屬微粒剝落，形成凹坑，即發生點蝕，點蝕嚴重將會引起齒輪失效。這個過程給學生揭示了量變與質變的辨證規律。為滿足已知條件，有些同學設計的減速器需要選用斜齒齒輪，而斜齒圓柱齒輪傳動可以通過當量齒輪傳動轉化為直齒圓柱齒輪傳動來進行分析。這說明自然界一切事物既有區別又有聯系，而且在一定條件下可以相互轉化，引導學生認識和掌握事物轉化的規律和辯證的思維方法。
帶傳動設計中，帶輪直徑取小值可使傳動結構緊湊，節省材料，但其值過小又會使皮帶彎曲應力過大、壽命降低，因此帶輪直徑的取值應大于或等于最小許用直徑。通過分析，向學生闡明了事物的對立統一和一分為二的辨證規律，在機械設計中，沒有最好的，只有在某些條件下最適合。因此，機械設計的答案不是唯一的，解決工程實際問題的途徑是多種多樣的。
通過知識的遷移，學生在學習自然科學知識的過程中，同時受到辯證唯物主義思想教育，可以學會用發展的眼光看待事物，有助于突破傳統思想的束縛，有助于今后用正確的思維方式去分析和解決工作中的問題，有助于創新精神的培養和創新能力的提高。
2.引入CDl0理念，從全局出發，促進全面發展
CDIO理念以產品構思（conceive）、設計（D～Lon）、實施（Implemen）、運作（Oerate）的生命周期為載體，從全局的角度來學習工程的理論和實踐。其提倡的“基于項目的教育學習”，是以工程項目設計為主線，所有教學環節都圍繞項目設計這條主線展開，并與之融合在一起，形成一個有機的、系統的整體，從而調動學生學習的主動性和創造性，提高學生學習、應用理論知識的能力和實踐動手的能力。
貫徹CDIO理念，合理選擇課程設計題目是關鍵問題。所選題目要有效地建立課堂與社會的聯系，如外單位協作項目、設計競賽項目，也可以是通過鼓勵“挑毛病”列舉缺點和提出對產品的需求列出“希望點”方法，對已有產品的改進題目。同時，鼓勵學生認真觀察，勤聯想，多設問，從日常生活中發掘題材，根據經驗、興趣等自擬題目。教師的作用也將發生變化，從理論知識的灌輸者變為學習的輔導者。學生在學習過程中不是從教師那得到現成的知識，而是通過一些探索環節得到知識。
在課程設計的過程中，打破課程設計獨立完成的局面，而是將學生分成3-5人的小組，題目選定后，小組成員既要站在全局的高度，參與到整個設計過程，又要分工明確，各盡其能，進行收集信息、設計方案、實施設計、制作，并且參與最終的設計評價。在動手制作實物之前，可以鼓勵學生用計算機軟件建立所設計產品的三維模型，在虛擬環境中對其結構、受力、運動特性、是否干涉等進行仿真分析，充分發揮學生自學積極性和潛能。這樣，通過課程設計，能夠鍛煉學生多方面融入社會的能力，這些能力包括：創新能力、實踐能力、觀察能力、自學能力、管理能力、應變能力、交流能力等等。
三、教學實踐
參加機械設計大賽，以競賽題目作為課程設計內容，學生興趣高，主動性強，變“讓我做”為“我要做”，學習效果好。
例如，根據第五屆全國大學生機械創新設計大賽主題“幸福生活——今天和明天”作為課程設計的題目，一組學生設計了娛樂機械“快樂愚公”如圖1所示。
“快樂愚公”的創造靈感來自于玩具抓取機，相比之下具有體積小、可移動的特點。它以兩個連動的平行四邊形機構為主，模擬大臂、小臂的運動，可以靈活地完成上下俯仰動作。大臂在滑道上左右移動通過自行設計的電路板控制。
在設計的過程中，該組學生分工明確，又相互協作，共同經歷了原理方案和構思擬定、原理實現、零部件設計、參數和指標確定及實物制作過程，在發展了創新能力的同時，還培養了團隊合作精神。設計完成后，在評審過程中通過匯報和答辯，使學生的表達、溝通能力得到了鍛煉和提高。
關鍵詞：真實項目 手扳封罐機 機械設計基礎課程設計
為了能有效地培養學生的機械設計能力，各高校在機械設計基礎課程結束后均設置了課程設計教學環節，它是提高學生綜合運用所學機械原理、機械設計、機械制圖、工程材料、公差與互換性等基本知識解決實際設計問題的一個綜合實踐環節，對加深學生對知識體系的理解、認知機械設計的路徑、方法與過程，尤其是提高學生對機械設計課程的學習興趣等等，都是理論教學無法做到的。機械設計基礎課程設計，各高校幾十年來延續的做法是對單級直齒圓柱齒輪減速器機械傳動裝置進行課程設計，這是因為減速器作為機器中的一個獨立部件，它所包含的零件覆蓋了機械設計課程絕大部分教學內容，對課程知識起到了復習、鞏固、工程應用的多重作用。但就目前而言，減速器設計項目已經成為非常成熟的課程設計，有關減速器設計的網絡資源、圖書、教材、工程圖、教參、音視頻資料數量眾多，來源廣泛。為改變以往單一的以減速器為課題的設計任務帶來的諸多弊端（如題目陳舊老套、思路單一、設計內容變化不大、缺乏拓展和創新的空間等），機械設計基礎課題小組對課程設計的內容和形式嘗試了教學改革、課程改革，本項目就是在此背景下產生的。
1 教學改革內容
1.1 課程設計任務的改變 一般而言，課程設計課題應具有普遍性和實踐性，所謂普遍性是指能夠充分反映課程的理論教學內容，即通過課題的完成能夠將課程大部分知識加以應用；實踐性是指課題的選擇要符合生產實際及要盡可能與專業相結合，也就是設計課題必須來源于本專業的企業真實生產產品。本次教改變化最大的就是課程設計任務的變化，課題組定的設計任務已不再延續減速器設計，而是結合溫州地域及經濟發展特色首先選擇行業方向，經課題小組第一次市場調研，入選的行業鎖定為包裝、印刷、食品、櫥衛行業，本次教改就定為包裝業。接著課題小組進行第二次市場調研，選擇機器設備，經過多方對比、咨詢、技術文獻檢索、企業實地考察，考慮到機器設計方案對學生起到的思路引導作用和創新要求，考慮到課程設計的難度、工作量及學生的水平，考慮到機器設備結構對課程知識面的覆蓋程度，課題組最終選定了手扳封罐機項目。這款設備符合溫州民營小微企業的生產特征，它來源于溫州日強機械設備有限公司，項目真實、新穎，貼近生活本源，它是易拉罐的卷邊封口包裝機械，學生對易拉罐非常熟悉，對封罐機實現的封罐功能動作有著莫大的興趣，正好用來印證興趣是最好的老師。溫州是座輕工業城市，有著包裝、印刷之都的城市名片，手扳封罐機項目無論是從封罐工作原理，還是從封罐機傳動裝置而言，都非常適合做機械設計訓練之用，機器設計難度適中，工作量適中。
本次教改另一個顯著的特征是做機器整機設計。在課程設計內容上，課題組提出以整機設計為要求的設計任務，為了在真正意義上實現學校教授內容與企業生產產品的“零距離”，課題組決定設計課題必須來源于教師科研或企業現行的真實產品，注重工程設計環節（工作原理與方案設計——運動設計——承載能力設計——結構設計）的訓練以及創新能力的培養。手扳封罐機就是一整的機器設備，不象減速器只是一個傳動部件，完整的機器設計可以讓學生更深刻地認識機械，可以對學生的機械工程觀念起到進化作用；完整的機器設計可以在任務分配上更好地細拆（拆分成部件），達到讓每位同學的工作任務不一樣（工作量相當），但全班組合起來就是一套完整的機器技術文件。
1.2 機器方案設計的多元及創新 本次教改的機器設計方案不是唯一的，學生通過頭腦風暴法、分組討論法提出了2種手扳封罐機設計方案，繪制出機器傳動系統圖，從中擇優。這種做法把學生從減速器單一的設計思路中解放出來，讓學生的思維多元化，起到實質性的創新鍛煉。
1.3 課程設計形式的改變 在課程設計教學形式上，學生以團隊為單位完成一個具體的設計任務，每組4～6人，學生以各種方式查找課程設計參考資料，組內討論確定設計方案，參加由指導教師主持的課程設計討論會。團隊內部各成員分工合作，各自完成一部分設計任務內容，組內合并、整理修改后，就完成了團隊設計任務。以前的課程設計，全班每位學生的工作量及工作任務完全一樣，本次教改改變了這種傳統做法，采用了錯開機制，使得每位學生的工作任務都不一樣。
方法1：裝配圖按照團隊內學生自己確定的設計方案繪制，零件設計每位同學是不一樣的，每人畫4-5張不同的零件圖，團隊就可完成（4-5）x6=24-30張零件圖，整合后重要的機器零件都繪制了零件圖，培養了學生的團隊協作精神。方法2：把機器拆分成幾個部件，每個團隊承擔一個部件的設計任務，每位同學承擔的零件設計任務也是不一樣的，團隊內整合就是一個部件，全班整合就是一整的機器設計文件。
1.4 學生工作能力的培養 本次教改在學生工作任務的分配上采用了錯開機制，使得每位學生承擔的工作任務都不一樣，但整合起來就是一整的機器設計文件，鍛煉了學生的團隊合作能力、交流溝通能力；本次教改的設計任務不象減速器設計，有關減速器設計的資料數量眾多，如網絡資源、圖書、工程圖、教材、教參、音視頻等等，來源廣泛，而封罐機資料不多，查找也不易，但可以培養學生對技術文獻、技術資料的檢索能力，培養學生的研究能力；經歷了工程設計路徑、方法與過程的鍛煉，達到了培養學生設計能力、機械制圖能力、創新能力以及對項目駕馭能力的目的；課題小組一改以往重結果的單一考核模式，采用了設計方案、設計過程、設計結果并重的考核模式，并讓學生鍛煉了如何答辯。
2 教學改革過程
課程設計前，課題小組利用課余時間給學生講解課程設計的任務、要求、內容、方案、進度，讓學生先行了解，并通過作業形式做了一些前期準備（如設計計算、零件結構設計等）。具體做法就是把課程設計和課程的講授結合在一起，即在機械設計基礎課程教學過程中就將課程設計任務下達給學生，將課程設計的部分內容放在課程教學中或者作為課后作業完成，讓學生帶著任務有針對性地學習。比如課程講授彈簧的特性及設計后，就可以安排手扳封罐機升降機構的設計；講授齒輪傳動、軸、軸承知識后，就可以布置學生進行減速裝置的設計等。
在課程設計期間，課題小組與學生共同執行了機械設計基礎課程教學整體設計、機械設計基礎課程教學案例的要求，共同執行了教學改革項目實施方案與進度，效果良好，正是因為課題小組的努力、學生的努力，使得教改工作能夠順利開展，取得了相應成果，當然也發現了不足。
3 教學改革成果與問題
課題小組按照機械設計基礎課程教學整體設計、機械設計基礎課程教學案例的要求，本著過程、結果并重的思路，從設計方案、設計計算、裝配圖、零件圖、設計說明書、答辯等環節對課程設計進行了全過程指導、考核，著力培養、打造學生的機械工程觀念，使得教改項目取得了三點創新、三項成果，當然也發現了三處不足。
3.1 三點創新 ①本教改項目是設計一整的工作機器——手扳封罐機，沒有限定設計思路，可以有不同的設計方案，讓學生有拓展和創新的空間。②本教改項目是設計易拉罐封口機器，機器有具體的封罐功能動作，容易激起學生的探索興趣，且學生非常熟悉易拉罐，新項目貼近生活本源。③本教改項目在學生工作任務分配上采用錯開方法，使學生分別承擔不同的設計任務（工作量相當）。
3.2 三項成果 ①每個學生都以文件袋的形式有了一套技術文件（設計任務書、裝配圖、零件圖、設計說明書），全班整合后就形成了手扳封罐機全套技術文件。②課題小組積累了大量教改原始數據、資料及經驗，形成了課題研究報告，使教改項目的后續改進、完善有了明確的工作方向。③課程設計使學生有了綜合實踐的平臺，有了理論聯系實際的工作，有了查找資料、檢索文獻的能力，使學生向著機械工程又邁進了一步。
3.3 三處不足 ①雖然本次教改提倡機器方案設計的多元及創新，通過頭腦風暴法、討論研究法，學生對手扳封罐機確實提出了2種設計方案，繪制出了機器傳動系統圖，但根據設計方案擇優原則，最后全班統一選擇了企業樣機的設計方案。這種做法雖然在一定程度上把學生從減速器單一的設計思路中解放出來，讓學生的思維多元化，但最終結果仍然沒有起到實質性的創新鍛煉。②雖然本次教改強調了過程考核，但收效不是很明顯，如何對學生進行過程考核還有待思考、加強。③學生完成的技術文件（裝配圖、零件圖、設計說明書）總體而言質量不是很高，如何在有限的時間內提升設計質量也是要亟待解決的一大問題。
課題組在后續的教學工作中還要持續去改進，努力去完善，最大限度地把問題的影響降到最低，讓師生均通過教改受益，課題組也會考慮擴大教改項目的使用班級，讓更多的學生參與到教學改革中來，讓更多的學生受益。教改實踐證明，機械設計基礎課程設計新的教學內容和形式，有利于培養學生的主動實踐能力和團隊合作精神，有利于培養學生的研究能力以及對實際項目的駕馭能力；使學生對所學科目如機械制圖、機械原理、機械零件有更深刻和更明確的認識，加深了學生對機械結構設計、機械傳動精度分析、公差配合選用的理解；使學生在自主實踐中熟悉產品從市場調研、方案設計、結構設計到繪制圖紙的整個設計流程，讓學生懂得工程設計的路徑、方法與過程；達到了培養學生設計能力、機械制圖能力、團隊合作能力、交流溝通能力的目的，提高了學生學習的主動性與創新意識，為今后從事機械專業工程技術工作打下堅實的基礎。
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關鍵詞：機械設計基礎；教學改革；課程設計
《機械設計基礎》是機電類專業學生的主要專業基礎課程之一，也是一門能直接用于生產的設計性課程。該課程的教學目的不僅在于傳授通用零件和常用機構的基本知識、基本理論和基本設計方法，更主要的是培養學生具備一定的的實際機械設計能力[1]。課程設計是一項實踐性教學，是培養學生機械綜合設計能力、創新能力和工程意識的重要環節，是啟迪學生的創新思維、開拓學生創新潛能的重要手段，可以為以后的畢業設計奠定一定的基礎，在教學計劃中起著承上啟下的重要作用[2]。課程設計時需要查閱大量的國家標準、企業標準手冊等相關資料，通過課程設計，可以把《機械設計基礎》和《機械制圖》、《工程材料》、《工程力學》等所修課程進行有機的結合并綜合運用。可以使學生掌握一套完整的設計原則、步驟和方法。
根據教育部的有關規定，電大的脫產學生只能招收成人專科學生。由于近十年來，高校擴招及自考、網絡等各種辦學形式的多樣化，留給成人高考的生源比以往少，但成人高考這幾年并沒有減招，故而造成錄取線走低。總分450分的成專考試，2007年的錄取分數為125分，2008年的錄取分數為148分，2009年降到了116分，2010為125分。換算成百分制，30分不到就可以上大學了。較低的入學“門檻”，使有的學生毫不珍惜學習機會，曠課、遲到早退的現象都有，每年還有2%～3%的學生自動放棄學業。由于分數線過低，有些學生基礎較差，據統計，電大成人專科機電專業學生中，一元二次方程、三角函數這些初中數學內容都不會的學生占到80%以上。
根據實際情況，浙江省廣播電視大學對機電專科的教學計劃作出了一定的修改，比如減少了統考課程，取消了學習難度較大的《工程力學》，刪減了《機械制造基礎》的部分內容，調整了必修課、選修課及自選課學分的比例，在一定程度上加大了地方電大教學的自主權。但是具體的教學過程，還需地方電大自行酌情改革。
專科院校的教育以技術應用性人才為培養目標，因此《機械設計基礎》的教學改革，必須以全面機械設計素質培養為中心、實際機械設計能力培養為主線，對傳統的《機械設計基礎》教學內容體系和教學方法進行改革。
一、教學內容的整合
成人專科《機械設計基礎》教學內容改革，一方面要貫徹“夠用”原則，即為學生學習專業課程（在校的后繼學習）和終身學習（發展和創業）奠定堅實基礎；另一方面要突出機械設計主題，即培養學生的從業（從事實際設計）能力，實現高等技術應用性人才培養目標。為此，應從以下幾個方面入手對教學內容進行改革。
（一）刪減難度較大的理論推導和證明，及時修正過時的內容
成人高等教育的目標是培養技術應用性人才，其畢業生所從業的崗位決定了他們沒有必要對計算公式、定理、方法等的來龍去脈像培養研究型人才那樣搞得清清楚楚，而應注重于如何運用這些公式、定理和方法等來解決實際設計問題。因此，對一些過深的、不必要的理論推導、證明都可以予以刪除，以便使學生集中精力掌握這些公式、定理、方法的實際應用。例如：帶傳動中松邊拉力、緊邊拉力與最大摩擦力等之間的關系推導；齒輪齒面接觸疲勞強度計算公式與齒根彎曲疲勞強度計算公式推導過程等都可以刪除。與其他先修課程重復的內容、偏深偏難而又不實用的內容、因科學技術發展進步而落后的內容也應刪除。例如：用彎扭合成當量彎矩法對軸進行強度校核計算以及對軸的各項變形量的校核，對于沒有多少力學基礎的學生來說簡直就是天書，而90年代初編寫的教材，其軸承部分早已嚴重與時代脫節，必須予以修正。教材要以機械傳動、機械零件的設計為重點，保證實用性和先進性。
（二）完善設計所必須的基本知識和基本理論，培養較強的圖表查閱能力
課程設計是一項以《機械設計基礎》課程為基礎，根據實際生產要求，綜合運用眾多課程完成的一項較大的設計任務[2]。完成課程設計，僅僅依靠《機械設計基礎》的知識是遠遠不夠的，期間涉及到的知識有《機械制圖》、《力學》、《工程材料》、《公差配合與互換性測量》等相關知識[3]。根據浙江省廣播電視大學對機電專科教學計劃的修改及相關課程的改革，已經徹底刪除了《力學》、《工程材料》、《公差配合與互換性測量》等知識，僅僅依靠中央電大90出版的《機械設計基礎》，使得學生在設計時缺少相關知識而無法解決問題。
修改后的《機械設計基礎》教材，適當增加了《工程力學》中靜力學、材料力學的部分知識，增加了《工程材料》中材料力學性能的簡單介紹與資料查找，也增加了《公差配合與互換性測量》中偏差、公差、粗糙度、形位公差的介紹與查表選擇方法。
在企業中，普通工程師也被稱為“表工程師”。也就是說，工程師的重要能力之一就是能夠查閱有關圖表，從而結合有關公式解決一些生產實際問題。因此，機電成人專科學生的培養目標之一就是培養學生良好的查閱圖標的能力。
二、課程設計和課程講授有機地結合
以往的課程設計程序是：在設計任務下達之后，前三天的計算工作量相當大，教師和學生需要加班趕任務，有時甚至通宵達旦，十分勞累。學生也沒有思考的時間和余地，隨之會出現應付心態，出現問題馬上就問，過分依賴指導教師。也有一部分學生急于求成，做事馬虎，設計計算時喜歡照搬照抄，一錯皆錯，問題成堆。這對學生的設計質量和學習成績都會產生一定的影響。對于教師來講，課程設計的前三天，幾十位學生爭相提問，教師要對類似的問題不停地答疑講解，疲憊不堪。如此以往，學生的設計質量和工作進度都難有太大的進展。
為此，我們根據教學大綱，在不減少學生設計任務的前提下，把課程設計和課程的講授結合在一起，在學期開始不久就將設計任務書下達給學生，讓學生帶著任務，有針對性地學習。可以將課程設計的部分計算內容分成幾次大型課后作業來完成，比如帶傳動設計、齒輪傳動設計、軸的強度校核計算、軸承的選擇與校核、鍵的強度校核等。在課堂例題的模板下，學生大部分能較好地完成作業。同時教師在日常授課期間，通過批改學生的作業，適時發現學生計算中的失誤并敦促學生及時糾正。
課程設計的結構設計部分可以放在學生“裝拆、測繪減速器實驗”中進行。在裝拆、測繪實驗中，讓學生仔細觀察各類減速器的結構、軸的結構、軸承的安裝和固定方法，為以后對軸和箱體的結構設計和畫裝配圖打下基礎。
課程設計采用這種方法，使得大部分工作都是在學生的課余時間完成的。周期長，學生和教師都有了很大的回旋余地，學生遇到困難可以有足夠的時間思考，教師也可以從容不迫地指導學生通過查閱有關資料和學生一起解決設計中遇到的問題，提高學生發現、思考、分析問題和解決問題的能力，更主要的，是培養學生自主查閱資料的能力和機械設計的方法。
三、引入ug（unigraphics）軟件，提高學生的空間想象能力
在以往的課程設計中，由于學生空間想象能力不足，往往依葫蘆畫瓢，導致學生對自己設計的減速器結構似懂非懂，影響了設計質量。在課程設計中引入ug軟件指導學生進行減速器的結構設計，可以增加學生的學習興趣，提高學生的空間想象能力。
ug技術提供的草圖功能、曲線曲面建模、基于特征的實體建模虛擬裝配建模機構運動仿真、分析等技術，給機構設計提供了極大的方便[4]。由于學生缺乏實際經驗，往往要對某些結構不合理的地方進行多次修改，采用二維設計，結構變動較大時則不得不重新設計并花費很多時間進行繪圖。而采用ug軟件進行三維設計，只需修改零件的某個參數的數值即可完成整體修改。學生在完成三維設計后，利用ug的制圖轉換功能，可將使用實體建模功能創建的零件或裝配模型引用到工程圖模塊中，快速轉換為二維的工程圖，再進行尺寸標注、注釋等等，最終完成課程設計所要求的圖紙，從而提高學生的專業專業制圖、識圖能力，加深學生對三維設計與二維工程圖之間關系的理解。
四、結束語
設計是一個創新的過程，工程上涉及的零件、構件錯綜復雜，《機械設計基礎》包含門類繁多的零件、構件、機構，如果沒有一條清晰的主線，極容易使學生聽得毫無頭緒，造成理解上的混亂。所以在授課時，要緊緊圍繞培養學生實際能力這條主線。不管是什么類型的零件，都遵循著相同的基本設計程序，即按工況選擇零件類型，對零件進行受力分析，選擇材料，確定是否熱處理，分析失效形式，計算關鍵尺寸，直到進行結構設計。如果教師按這條主線講授，學生按這條主線學習，就可以在繁多的理論中理出一條鮮明的脈絡，使教師講授有章可循，學生學習也帶有明確的條理性。
參考文獻：
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教學內容不能突出其“工程實踐性”、“創新性”和“應用性”。教學中嚴重存在“重理論輕實踐、重傳授輕應用”現象，難以實現應用型本科學生“學以致用、學用結合”的教學要求，學生缺乏利用所學知識解決工程實際問題的能力。2.實驗教學實驗課程完全依附于理論教學，是理論教學的輔助。實驗教學的目的只是用于加深學生對理論知識的理解或對理論教學的驗證。驗證性實驗多，而綜合性、設計性及開放性實驗少，無法真正提高學生的動手能力和創新能力。實驗條件欠缺，實驗設備陳舊，實驗教學缺乏實用性、先進性及創新性。實驗往往都是孤立的，所涉及的知識面比較單一。各個實驗之間缺少系統性，缺乏知識學科的關聯，實驗內容缺少內在聯系和邏輯性，沒能形成一個比較完整的實驗教學體系。
課程設計課程設計的選題單一、內容陳舊，設計過程缺少關于工藝、成本、環保、質量、使用及維護等相關知識應用的鍛煉，無法提高學生進行工程實際應用的能力。課程設計的圖紙采用手工或CAD二維繪圖的設計手段已明顯落后于企業產品設計對應用型人才的要求。4.教學方法目前教學方法存在以下問題：授課內容多，教學課時安排少；講述原理多，結合實際偏少；縱向論述多，橫向比較少；講述常規原理多，介紹行業最新技術成果少；課堂講授多，課堂課外討論少。[3]
“機械設計基礎”教學改革
對應用型機制本科學生教學的主要目標是在基本教學的基礎上加強對學生綜合運用知識進行機械設計的能力和創新能力的培養。“機械設計基礎”主要分為理論教學、實踐教學和課程設計三個教學環節。教學改革也應該在基本教學基礎上在教學的三個階段都進行學生創新能力和綜合運用能力的培養。主要改革措施詳述如下：
1.精簡理論教學環節為了與應用型人才的培養模式相適應，“機械設計基礎”教學課時安排上，根據本課程應用性和實踐性較強的特點，適當減少理論教學課時。因此授課內容就要有所側重、有所刪減。課程講授內容遵循“基本、實用”原則，主要培養學生機構的分析能力，使學生掌握機械的基本設計方法。最后使學生從根本上掌握各種常用機構的基本運行原理以及機械中常用的一般通用零件的設計要領。并注重在教學過程中將一些機械發展的最新成果和最新技術介紹給學生，開闊學生們的眼界，提高學習的積極性。
2.加強實驗教學實驗教學是“機械設計基礎”教學體系中不可缺少的一部分，主要培養學生理論聯系實際、分析及解決問題的能力，對學生的創新能力和綜合素質的培養起著非常重要的作用。實驗教學在教學內容安排上，為了提高學生綜合認識機械設計及創新能力，應該加強一些綜合性和創新性的實驗。教學改革后開設的實驗主要有：機械零件認知實驗、機構運動簡圖測繪實驗、漸開線齒輪參數測量實驗、漸開線齒輪范成實驗、帶傳動性能實驗、機構創新試驗、軸系測繪實驗、減速器拆裝實驗、機構運動方案創新組合實驗、平面機構創意組合測試分析實驗、機械速度波動調節實驗、機械傳動綜合實驗等。通過這些實驗可以使學生的機械設計和創新能力得到提高。機械創新設計類實驗使學生的學習變被動為主動。通過自主設計實驗方式、方法及實驗步驟，學生的創新思維和創新技能得到了鍛煉，增加了學習的趣味性。
3.提高課程設計質量“機械設計基礎”課程最后進行的是課程設計，主要在理論教學中所學的機械零件基本設計知識基礎上，綜合考慮工程實際，進行實際傳動方案設計訓練。基于目前課程設計存在的問題，應用型機制本科課程設計的教學過程主要從以下幾個方面入手進行改革：
（1）拓寬課程設計題目。目前，各院校課程設計的題目都是減速器，每級學生都做著重復的設計內容。另外，機械制圖課程中也選擇減速器進行測繪，因此就使得課程設計題目重復。因此，必須要拓寬課程設計選題范圍，增加題目的層次。題目的選擇應更靈活，更接近于實際，實現設計題目的多樣化。鼓勵學生自選題目，充分調動學生的積極主動性，更大程度上鍛煉學生們的設計及創新能力。
（2）案例設計。結合工程實際，給定功能要求，讓學生擬訂傳動方案。讓學生從功能分析出發，自己擬訂結構及機械傳動方案，進行方案比較優化，確定參數，完成從定性問題轉化為定量的設計工作，而后進行相應的計算、校核及完成相當數量的工作圖設計。
（3）引入三維軟件。為鼓勵學生在課程設計中應用3D技術，在開課之初就明確告訴學生，課程結束后要進行為期兩周的課程設計。設計內容是機械的傳動裝置，要求學生必須采用三維軟件將所設計的傳動裝置表達出來，將課程設計提前布置，化整為零，并結合機械設計教學，引導學生應用三維技術。
（4）強化指導過程。在課程設計過程中，教師的指導非常關鍵。指導教師在課程設計中應該具有強烈的責任心，要對學生的整個設計過程進行檢查并及時糾正錯誤，尤其注意設計理念及三維圖形繪制的指導，使學生能真正從設計過程中受益。
（5）重視答辯。課程設計的最后一個環節是答辯，也是對兩周課程設計工作的考核。即使設計題目或者設計數據不同，每個學生都在教師的指導下參考手冊、教材進行設計。通過答辯可以使學生對設計有進一步的認識并認識設計的不足之處。因此，答辯也是一個答疑、總結提高的過程。
借助“創新大賽”進行知識綜合
基于目前企業對應用型人才創新能力的培養要求。在“機械設計基礎”理論教學、實驗教學以及課程設計中都要注重對學生創新能力的培養。但是這些對于學生創新思維、工程實踐能力的培養還遠遠不能達到要求。因此可以將“機械設計基礎”的教學擴展至第二課堂。通過參加各種各類的機械創新設計大賽、機電大賽以及3D大賽，讓學生真正地將所學的各種機械的、電氣的基本理論知識、專業知識以及一些三維軟件類的知識進行綜合利用，能很好地鍛煉學生的綜合運用能力、創新能力、團隊合作能力以及競爭能力。
關鍵詞：機械設計；教學；實驗；課程設計
中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1671―1580（2014）02―0055―02
《機械設計基礎》是近機械類專業的一門主要技術基礎必修課程。在南京農業大學，修讀該門課程的主要有材料成型及控制工程、工業設計、工程管理等不同專業的學生。由于授課對象不同，教學計劃安排的課時也比機械類專業的學生要少一些，因此該課程的教學與機械類專業的課程教學有不同的特點。下面分幾個方面談談作者的教學體會。
一、要在課堂上激發學生的學習興趣
學習這門課程的學生都是非機械類專業的學生，其中工業設計的學生在大二的時候學習這門課程，材料成型及控制工程、工程管理的學生在大三的時候學習這門課程。盡管這門課程是必修課，但是學生對這門課程并不非常了解，學習興趣并不高。尤其是工業設計的很多學生，高中都是學美術的，基礎非常差。因此，最重要的是去提高學生學習該課程的主動性與積極性。
一般而言，緒論是第一次課，對吸引學生的學習興趣非常有用。任何一門課程的“緒論”，都要談到“為什么學”、“學到什么”以及“如何學”的問題。作者在講授這一章時，結合農業機械發展的特點，從傳統的“牛拉耕田”、“拖拉機耕田”到“現代農業機械”，從古代的“馬車”、“普通汽車”到“現代汽車”，以及現代汽車的主要組成，內燃機、牛頭刨床的主要組成及工作原理等，通過這些簡單易懂的例子，使學生了解到現代機械仍然以機械工程為基礎，以激發學生的學習興趣。作為工科學生必須具備機械設計基礎知識，才能為后繼專業課程的學習及日后技術革新打好基礎。
同時，在授課過程中，筆者準備了非常多的案例、動畫和錄像，以理論結合實際進行教學。比如在講“平面連桿機構”時，準備了“契貝謝夫四足步行機”的錄像，非常的形象和生動。講死點時，有飛機起落架、夾具等的動畫，同時結合講解，學生就非常容易接受和掌握，有比較深刻的感受。
二、注意內容的整體性和連貫性
《機械設計基礎》 的前半部分主要是機械原理的內容，內容從高低副與自由度、平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構到輪系，這是一個整理的學習過程。尤其是高低副與自由度，需要學生有一定的想象能力，如何把復雜機械的機構運動簡圖畫出來，這部分掌握好了，對后面的幾種機構的學習很有幫助。此外，速度瞬心是一個非常重要的概念。學生在《理論力學》的時候就學過速度瞬心，這與《機械設計基礎》的速度瞬心有何區別？這一點要介紹透。同時，結構的壓力角、傳動角如何畫出，等等，這幾章有很大的連貫性，在講解過程中切忌過快，要學生掌握好才行，多讓學生做一些習題，否則影響后續章節的學習。
三、提煉關鍵內容，有重點地授課
《機械設計基礎》是兩門課的綜合，前半學期主要是高低副、自由度和一些常用機構，后半學期主要介紹通用零部件的工作原理、結構特點、設計與計算等。前半學期機構的學習比較系統，基本上是在介紹了自由度、速度瞬心、壓力角和傳動角的知識以后，一個機構一個機構地學習。后半部分的內容非常繁多且零散，學生在學習的時候普遍反映不太好學，缺乏頭緒。因此，這門課程的學習一定要有一條主線。筆者認為，本課程教學時，要結合課程設計的內容，進行有重點的學習。
以“齒輪機構”為例，這一章的內容非常多，也是這門課最重要的內容之一。這一章的學習，一般需要五六個課時的學習。筆者在這門課程的學習時，主要是抓住“漸開線的性質與特點”和“一對齒輪嚙合過程”等主線開展教學。其中漸開線是這章學習的基礎，所有牽涉到齒輪參數計算和嚙合的知識的，都牽涉到漸開線。在教學的過程中，教師要抓住主線，逐步開展教學。
四、結合課程設計和實踐進行授課
南京農業大學開設的《機械設計基礎》這門課程有課程設計和創新設計。一般課程設計有兩到三周的時間，是設計單級圓柱斜齒輪。一個學生一個設計題目，給出的斜齒圓柱齒輪各種傳遞的功率、輸入轉速、傳動比等參數不同，要求學生通過查手冊，獨立設計出該對斜齒圓柱齒輪和減速箱系統。這個比較重要的是齒輪傳動、帶傳動、連接、軸、滾動軸 承等幾章的內容。在講授這幾章的內容時，都要結合課程設計進行授課，比如齒輪材料的選擇及其熱處理方法、齒輪設計時參數的選擇、齒輪受到的軸向力切向力和徑向力的計算等。通過結合課程設計的內容進行教學，可以加深學生的感性認識，提高學生的學習興趣。同時可以讓學生更好地進行課程設計，提高課程設計的質量。
五、培養學生的動手能力和工程意識
《機械設計基礎》這門課主要有三個實驗：機構運動簡圖與自由度、范成法加工漸開線齒輪、帶傳動系統綜合實驗。在這三個實驗中，都注重學生的動手能力。尤其是第一個實驗，一般在第二次或者第三次課程的時候做，有非常多的簡單機構，讓學生去繪制機構運動簡圖。在這些實驗中，指導老師大概介紹了一下之后，就讓學生自己動手去做，指導老師在一旁講解與指導。通過實驗，不僅可以鍛煉學生的動手能力，還可以讓學生獨立地去思考。
筆者認為，《機械設計基礎》這門課的設計過程，最重要的是讓學生有工程意識。因為不管設計和制造任何機械，一般性能越好，功能越復雜，成本就越高。在設計過程中，要讓學生結合實際和性能要求，去查各種手冊和圖冊。手冊和圖冊里面的推薦值一般都是一個范圍，學生要結合經濟性和實際要求去選取。要教導學生去參考前人的經驗，但是又不要照搬前人的經驗，要鼓勵學生去積極創新。
總之，《機械設計基礎》是一門重要的專業技術基礎課。在本課程的教學實踐中，要結合所教授學生的特點，去吸引學生學習的興趣，有重點地進行講授，以讓學生能學好這門課程。同時要培養學生的工程和經濟意識，鼓勵學生不斷進行創新。
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一 分立教學模式問題分析
機械設計及其課程設計的“分立式”教學模式存在如下弊端。
1 重學輕用
機械設計課程是實踐性較強的課程，既有機械設計的方法理論，也有零部件設計實際應用的內容。但在傳統的觀念上，理論是重頭戲，實踐則是微不足道的，實踐從屬于理論，服務于理論，似乎實踐的目的僅僅是為了驗證理論的正確性。教學上，偏重于機械設計理論以及強度計算等內容的講授，而對于實踐性很強的結構設計則一帶而過，不能將知識點及時地在實踐應用中強化，即便有實踐，也僅限于課后作業練習，結果造成學生在隨后的課程設計中對所學知識模糊不清，動起手來不知所措。
2 學用脫節
機械設計和課程設計各自為政、相對獨立，學生在學習機械設計的時候，感受不到它對課程設計的作用，這樣，一方面使得學生對機械設計課程中某些知識點的理解、記憶產生了斷續;另一方面，學生看不到它的實際用處，提不起興趣，對與實際設計相關的重要知識點理解得不夠透徹，不得不在課程設計中，花費更多的時間和精力進行復習。
3 學后不會用
通過機械設計課的學習，學生雖然學習了機械零部件的設計知識，也完成了一定的作業量，但沒有經過設計實戰的綜合演練，理不清零件與零件的協調關系，感到知識“零零散散”，串不起來。使得課程設計開始的2～3天里，還不知從何下手。設計中臨時抱佛腳，問題來不及深入思考，最后囫圇吞棗、倉促結束。
二 一體化教學改革的思考
改變機械設計與其課程設計分立教學弊端的有效途徑是貫徹CDIO教學理念和教學模式。所謂CDIO，它是“基于項目教育和學習”的集中概括和抽象表達，它以工程項目從研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程，使學生養成現代工程技術的職業素養。CDIO工程教學改革是當今國際工程教育改革的最新成果，已經在世界上多所學校進行實施，并取得了很好的效果，為工程界培養了大量符合需求的技術人員[1]。
用CDIO的觀點來看機械設計和課程設計，它們同屬機械裝置設計這個“工程”，具有“構思”“設計”“實施”“運行”幾個不同階段，通過這個“工程”，完全可以加載機械設計和課程設計的全部內容。拆掉機械設計和課程設計之間的屏障，在CDIO的模式下使其融為一體，形成一體化課程。
對“一體化課程”的學習，或“學”或“做”，也是同一事物的兩個方面，是辯證的統一體。教育家陶行知先生曾有過精辟的論述：“教的法根據學的法，學的法根據做的法，事怎么做就怎么學，怎么學就怎么教”，并明確指出，“教、學、做是一件事不是三件事。我們要在做上教，在做上學。”這種融教育法于生活法中的理念更加突出了以“做”為中心，強調了“行是知之始”的實踐第一性和“知是行之成”的理實相融教學目標。實際也是“教、學、做”的一體化，就是整理融合各教學環節。把培養學生的工程實踐能力的理論與實踐相結合的教學作為一個整體考慮。將教學內容科學地融會在教、學、做過程中，從做開始，發現問題，在教與學中了解問題的答案，再通過教、學、做，理解其原理，實現知識與能力的相互融合、螺旋遞進，最終達到教學目標[2-3]。
三 一體化教學的實踐
按照CDIO教學模式。在“卓越工程師”機制專業試點班實行一體化教學改革，主要做法如下。
1 課程教學和課程設計一體化
打破傳統界限，將機械設計和課程設計按實踐教學方式進行有機整合，課程總量與以前大體相當，但內容銜接均與設計流程相一致。
2 以項目為主線組織教學
選“輸送帶傳動裝置”設計作為典型項目。該裝置幾乎涵蓋了機械設計課程的全部零部件。以此項目為主線組織教學，在內容上，按照項目的需求整合教學內容，確保項目中的主要零部件的設計都在學習的范圍內。在時間上，按照項目進展的先后順序來安排教學進度;項目開始之前，先用少量的時間，介紹機械設計的基本要求、一般過程和設計概論，再布置設計任務，進入項目的總體設計階段，“做”就開始了。緊接著總體設計，講授機械傳動設計和軸類零部件初步設計等內容，然后開始裝配圖設計，“做”與“學”互相穿插、同步進行。在教學方法上，以應用為目標，在學中干，在干中學，學用結合;以自學為主，問題驅動，急用先學，學了就用。教學上以指導為主、講授為輔，講授內容根據實際需要，按需來講，少講多做，講則指向明確、畫龍點睛。
3 以任務為驅動，激發學習興趣
將全班分成四個設計團隊，設計方案分成四類：有帶傳動――直齒圓柱齒輪減速器、鏈傳動――直齒圓柱齒輪減速器、帶傳動――斜齒圓柱齒輪減速器、帶傳動――直齒圓錐齒輪減速器等;每個方案又有不同的參數，達到一人一題。保證了學生在設計中既能實現團隊合作，又能獨立思考。在第一次課上，就下達設計任務書，使學生一開始就明確自己的角色、承擔的設計任務;在而后某些章節的學習中，作業就在各自的任務中分解，是各自設計任務的組成部分;“作業”完成了，設計任務就完成了，課程學習也就結束了。另外，還安排了答辯環節，要求每個學生走上講臺，闡述自己的設計思路和設計成果，這也無形中增加了學生任務。使學生在整個學習過程中，時時感到任務在肩，壓力在心，“不用揚鞭自奮蹄”，增強了學習的主動性和責任感。
四 一體化教學的效果
機械設計一體化課程經過教學實踐，取得了積極的效果，在以下幾個主要方面有了大的改進。
1 變被動為主動，學習興趣提高
機械設計課程知識零散、內容枯燥，令教師和學生都比較頭痛，但在本次教學中，學與用的關系一開始就得到顯現，學生帶著任務，自加壓學習，無需督促。課堂中所做的和說的主題都是和學習相關，自始至終都在一種緊張而有秩序的氣氛中進行。以往開小差、小動作、打瞌睡等種種不良現象一掃而光。
2 師生互動加強，學習效果明顯
一體化教學模式，充分調動了學生的積極性，學生在學與做的過程中，越深入，發現的問題就越多，有了問題，促使學生主動向老師請教。指導教師的注意力和側重點也從課堂講授放在平時指導上，與學生交流的機會多了，在現場因材施教，有針對性的指導，更激發了學生的學習興趣，從而引導學生學習更加深入。
3 做的時間充裕，設計的質量提高
一方面，教學內容經過優化整合，知識的冗余度減少，也就等于擠出了一定的學習時間;另一方面，學生從接受設計任務到經過答辯任務結束，總時間不變，但做的時間拉長，甚至還延伸到課外，學生有足夠的時間和精力來處理設計中的問題。設計的準確度、圖面質量都得到提高，表達能力也明顯改進。
總之，作為我校首批卓越工程師試點班，課程群改革方興未艾，機械設計一體化課程只是該專業眾多一體化課程之一，目前的做法只是初步嘗試，還存在不少問題。但盡管如此，這些嘗試可作為本試點專業的其它一體化課程的先例，也可為其它專業其它課程改革提供參考。
參考文獻
[1]江帆， 王一軍，蕭仲敏，等.基于知識點優化的CDIO教學改革實踐[J]. 教學研究， 2013，36（1）：81-84.
【關鍵詞】機械設計；CDIO；課程設計
引言
機械設計課程是高等工科院校機械類專業的一門重要技術基礎課，對學生實踐創造能力的培養，具有十分重要的地位。近年來，很多學校都對機械設計課程進行了的教學改革與研究，本文結合了CDIO工程教育對機械設計課程教學進行了改革研究嘗試，讓學生以主動的、 實踐的、 課程之間有機聯系的方式學習課程，取得了一定的教學效果。
CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究獲得Knut and Alice Wallenberg基金會近2000萬美元巨額資助，經過四年的探索研究，創立了CDIO工程教育理念；CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到產品運行的生命周期為載體 ，進行工程教育實踐。
一、理論教學與課程設計相互融合同步進行的教學模式
傳統的機械教學方式通常是課堂理論教學輔之一些實驗，然后進行課程設計綜合訓練，如圖1所示，這是一種串聯式的教學方式，這種方式是把機械系統設計所需要的知識抽象分割開，經過整理按照機械設計總論，聯接零件，傳動零件，軸系零件依次學習機械設計的理論基礎，課程學習完之后進行課程設計，按照這種方式組織教學，學生只是在機械的、被動接受知識，既不利于激發學生的學習興趣也不利于培養學生對理論知識的靈活應用，更不符合設計規律，而如圖2所示的并行式的教學方式是按照機械設計的實際設計過程如方案設計、動力設計，傳動系統設計、軸系結構設計，聯接設計同時同步進行課程設計，再學習設計內容之初引導學生帶著設計問題，邊學邊實踐，讓學生帶著目的任務進行學習，這樣可充分調動學生的積極性，主動學習，在學習過程中科學地培養學生的設計意識及系統思考問題的能力，也有利于學生對基礎理論的理解和掌握。
二、多案例豐富教學內容
目前在機械設計的理論教學中，依然著重于抽象的理論知識講解，雖然增加了很多實際實例，但是大都限于舉例說明如何將工程實際問題歸結為設計命題是目前學生解決實際問題時普遍感到的一個難點，如果用新穎生動的真實事例融入到教學之中――由案例組成教學內容，構建教學體系，把真實的典型問題、設計要求展現在學生面前，讓他們在真實的設計條建中，設身處地地去思考、去分析、去討論，這樣，在教學過程中，學生不是被動的、消極的接受者，而是主動的、積極的知識探究者，這樣會充分激發學生的學習興趣，調動學生學習的主動性和積極性，對培養學生創造能力及分析、解決實際問題的能力將極有益處。
三、結束語
將CDIO理念引入機械設計基礎課程教學，構建多層次的教學體系，使理論教學與項目訓練相互融合，讓學生始終帶著問題邊學習邊實踐，以突破學生在實際問題轉化為工程問題時的難點，這不僅激發了學生主動學習的熱情，也有利于學生設計和實踐能力的培養，提高學生的技術應用能力。
參考文獻：
[1]周海，黃傳錦.基于卓越計劃與CDIO模式的機械設計課程教學改革與實踐[J].現代制造技術與裝備，2014.
[2]鄭金文，楊強.融合研究性學習與CDIO的機械設計實踐教學[J].中國機械，2013.
1．專業認知學習階段
在第一學年第一學期開設的“機械專業導論”為所有機械專業本科生的必修課(32學時)。該課程保證有8學時的關于紡織機械的授課內容，重點介紹紡織機械行業的情況、紡織機械的分類、紡織機械的主要設備，使學生對紡織機械有初步的感性認識。
2．專業基礎課學習階段
紡織機械門類繁多、性能各異，有紡紗機械、織造機械、化纖機械、針織機械、非織造機械、染整機械、服裝機械、紡織器材與儀器8大類，分別對應8個紡織機械子行業，僅紡織機械的主流機型就超過200種。這些門類繁多的紡織機械幾乎涵蓋了所有的機械結構、光機電控制系統及工程材料。因此，在通用機械類課程教學中，以紡織機械為載體，將紡織機械的案例融入到如“機械原理”“機械設計”“機械工程材料”“機械制造技術基礎”“微機原理及應用”“測試技術”“液壓氣動技術”等相關課程中，盡可能以紡織機械為案例進行授課。
3．專業課學習階段
對于實行學分制的高校來說，學生有一定的選課自由，但由于專業課的學時有限，因此，紡織機械類選修課不宜開設太多，以免因選課人數太少而導致課程設置流產。我校(東華大學)機械工程學院機械工程及自動化專業設有4個專業方向:機械設計及理論、機械制造及其自動化、機械電子工程、幕墻工程與機械。在機械設計及理論專業方向開設3門紡織機械類課程:(1)“紡織機械概論”，64學時，基于大紡織范疇，涉及紡紗機械、織造機械、針織機械、化纖機械、染整機械、非織造機械等內容，使學生了解紡織機械的工作原理、基本構成。(2)“紡織機械設計(1)”，48學時，使學生掌握紡紗機械、織造機械、針織機械的共性關鍵機構及系統的設計原理和方法。(3)“紡織機械設計(2)”，48學時，使學生掌握化纖機械、染整機械、非織造機械的共性關鍵機構及系統的設計原理和方法。機械設計及理論專業方向的選修課設置如表1所示。要求學生至少選修12學分。選課組合方案如下:(1)偏“通用機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、機械優化設計、機械動力學基礎、機械噪聲控制。(2)偏“紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、紡織機械設計(1)、紡織機械設計(2)。(3)“通用機械+經典紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、紡織機械設計(1)、機械優化設計、機械動力學基礎(或機械噪聲控制)。(4)“通用機械+新型紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、紡織機械設計(2)、機械優化設計、機械動力學基礎(或機械噪聲控制)。
4．實踐教學
在機械類實驗教學、工程實踐教學、課程設計、畢業設計中，以紡織機械為載體，設計相關題目或課題;在專業實習(實驗)階段，確保有4個學時的參觀實習，要求撰寫參觀實習報告。
二、編寫適應新形勢的紡織機械類教材
(1)首次出版“十二五”省部級規劃教材《紡織機械概論》(陳革、楊建成主編，中國紡織出版社，2011年5月出版)。該教材基于“大紡織”的概念，介紹紡織機械的分類，分析紡紗機械、織造機械、針織機械、化纖機械、染整機械、非織造機械的基本工藝原理、核心技術、關鍵設備、產品分類等;還簡要介紹了國內外紡織機械制造業的現狀、光機電一體化技術在各類紡織機械上的應用情況及現代紡織機械設計的發展趨勢。
(2)出版“十二五”省部級規劃教材《織造機械》(陳革主編，中國紡織出版社)，獲2011年中國紡織服裝教育學會優秀教材獎、2012年中國紡織工業聯合會科技進步二等獎。
(3)出版“十二五”省部級規劃教材《紡紗機械》(毛立民、裴澤光主編，中國紡織出版社)。教材介紹了紡紗機械的分類、機構組成、工藝過程和工作原理，以及近年來紡紗機械的新裝備和新技術，特別是機電一體化技術在紡紗機械上的應用。
(4)正在編寫“十二五”部委級規劃教材《機械專業導論》。該書為面向紡織特色高校機械工程及自動化專業的概論性教材，其中包含紡織機械概論的相關內容。主要內容有:機械工程概述、機械工程中的力學、機械設計、機械制造基礎、機電一體化技術、新材料及其工程應用、紡織機械導論。
(5)正在編寫“十二五”部委級規劃教材《紡織機械設計》。教材從各類紡織機械中提煉出關鍵共性機構(裝置或系統)，強調對機構(裝置或系統)的綜合設計。主要內容有:梳理機構的設計、牽伸機構的設計、卷繞機構的設計、往復運動機構的設計、同步傳動機構的設計、烘干裝置的設計、紡絲成型裝置的設計、自調勻整系統的設計、針織成圈機構的設計、立體織物編織機構的設計。
三、編寫《機械類課程的紡織機械案例集》
《機械類課程的紡織機械案例集》擬收集各類紡織機械的典型機構(裝置或系統)案例，可用于“機械原理”“機械設計”“機械制造技術基礎”“液壓與氣動技術”“測試技術”“機電控制系統”“機械工程材料”等機械類課程的教材編寫、課件制作、授課舉例等，從而將紡織機械的案例融入到相關課程中。表2為機械類課程的知識點與紡織機械典型機構(裝置或系統)的對照表。
四、編寫《紡織機械課程設計(畢業設計)選題集》
從以往的畢業設計或課程設計題目中，精選出包括各類紡織機械典型機構、典型系統的題目，在此基礎上修改、擴展，設計新的課程設計或畢業設計題目;從所承擔的紡織機械類科研項目中，提煉出一些典型機構或共性技術，設計出適合本科生畢業設計或課程設計的選題，同時編寫《紡織機械課程設計(畢業設計)選題集》。
五、結語
針對機械設計課程群教學中原各門課程自成體系、不能有機聯系和綜合應用的弊端，結合本科生的實踐教學、大學生創新訓練以及各種學科競賽活動，將機械設計的相關課程作為一個課程群實施整體性建設，按照其在培養學生知識能力結構中的任務和作用，加強教學內容的有機聯系，構建連貫而完善的新型課程體系。在機械設計課程群的教學內容上，要涵蓋“系統的設計思維、創新的設計理念、現代的設計方法、具體的設計實踐”這幾方面的教學訓練。在課程群設置上，選擇了機械原理、機械原理課程設計、機械設計、機械設計課程設計、互換性與工程測量、創新設計與制作等6門課程。通過對機械原理、機械設計、互換性與工程測量這幾門主修課程的內容和體系進行整合重組，并融入AutoCAD、Pro/E、Ansys等相關熱門應用軟件知識，使學生在學習進程中，既有理論知識的學習，又有實際的操作訓練。以課程設計、大學生創新訓練和機械創新大賽等各種學科競賽活動為契機，強化實踐教學，全面提升機械設計課程群的實踐教學效果，增加學生的創新能力。
二、以學科競賽為主線的教學流程規劃
在機械設計課程群的建設中，除將課程群內的6門課程進行內容整合和重組外，同時針對新形勢下的人才培養目標，將學科競賽的主線貫穿課程群教學的全過程。機械設計課程群以學科競賽的創新設計項目作為教學的載體，按項目實施的需要合理安排教學內容。在課程教學的初期向學生布置設計題目（結合老師的科研課題的設計選題或按教學內容選定的常規選題），或學生結合大學生創新訓練和機械創新大賽自主提出設計意向，在課程的教學過程中有意識地結合設計題目進行授課、實驗和布置課外作業，隨著機械原理課程的結束，學生完成產品的原理設計；隨著機械設計和互換性與工程測量等課程的結束，學生完成機械產品的初步設計。當課程群的教學任務完成后，結合各類學科競賽，指導老師聯合指導學生在初步設計的基礎上，采用計算機輔助設計方法對產品進行力學性能分析和運動仿真，根據分析結果修改設計，繪出工程圖。在通過設計評價后進行產品的制作，完成產品樣機的制作。
三、教學模式的改革
在課程群的教學模式改革中，以學生為主體，通過學科競賽和新穎的課程設計引導學生從被動學習向主動學習轉變，即通過具體的事件引導學生加強知識和能力的培養，強調課堂教學與課外學習相結合，引導學生主動發現問題、分析問題和解決問題。如在每屆機械創新大賽前讓學生圍繞大賽主題自主提出項目申請，充分發揮學生的想象力和積極性，真正做到百花齊放。在此基礎上進行項目的第一輪篩選。對第一輪入選的項目進行可行性論證，引導學生自己提出問題、分析問題并提出解決問題的方法。然后進行第二輪篩選，篩選通過的項目才能進入學校的申報。在課程群教學模式上結合課程設計和學科競賽進行了系列改革嘗試，包括教學組織形式的創新，即教學過程相互銜接，設計過程聯合指導，設計成果統一評定。在課堂教學中，根據機械設計課程群的特點，立足工程的觀念組織課堂教學內容。受課時限制，不可能將機械設計中的所有內容都在課堂中講解，而是結合課程設計和學科競賽進行學習，如機械設計中的機械創新及系統設計部分則根據具體的選題，學生在老師的指導下進行具體機構的系統創新設計，由此加強對機械系統的認識。在機械設計課程群的實驗設置中，優化了原有的實驗項目，創建了機械傳動綜合實驗，學生可以根據所學的機構，自主進行實驗設計，搭建各種各樣的機構，完成相應的設計功能，并撰寫實驗報告，以加強學生創新實驗的能力，增強動手能力。同時結合各類學科競賽等科技創新活動激發學生參加創新實踐的積極性。機械原理課程設計主要是鍛煉學生運用所學知識進行綜合設計的能力，在課程設計中不再是一個班的學生做某種機構的設計、繪圖，而是精選出多種實際機構，讓學生根據自己的興趣完成某個機構的原理設計。機械設計課程設計主要鍛煉學生運用所學的機械原理、機械設計、互換性與工程測量等知識進行綜合設計的能力，主要經歷方案選擇、傳動能力計算、結構設計等過程。在課程設計過程中老師通過講課、答疑等多種方式進行指導，設計完成后通過答辯讓學生清楚地了解自己的設計是否合理、還存在哪些問題，以避免在以后的設計過程中出現類似的錯誤。
四、課程群考核模式的改革及協同創新體系的構建
機械設計課程群的課程考核以試卷、設計報告、成果答辯相結合的形式開展。學生成績考評特別注重在各類學科競賽中的創新價值，提高創新性在考評成績中的比例，以及獲獎學生在保研中的比例，大大提高了學生的自主創新意識及設計興趣。在綜合分析高校創新人才培養現狀的基礎上，結合自身專業特色和機械設計課程群的建設，機電工程學院于2011年成立大學生創新基地，并派有多年教學管理經驗的管理人員負責基地管理，該基地在組織學生參與創新活動上做了很多努力，形成了一整套完善的創新活動管理模式。
（1）構建學科競賽的整合機制。機電工程學院歷來高度重視對學生創新能力和實踐能力的培養，積極引導和支持學生大膽創新，重視和鼓勵學生參加各類學科競賽。在學院領導和老師的大力支持下，在2011年專門籌措資金、配備場地與師資、添置設備儀器，成立了大學生機械創新基地，負責學院學生創新活動的指導和課外科技創新比賽的籌備、申報及指導工作，培養與引導大學生自主進行方案設計、原型樣機選材、組裝與實驗室調試驗證。
（2）學生團隊的組織形式。創新基地成立了4支大學生創新團隊，專注于創新訓練和創新競賽，有各自完善的團隊管理機制，是創新項目的載體，也是人才培養的主要組織形式。學生開展招聘會，自主選拔優秀人才，以高年級帶低年級的方式進行項目的申報及實施，以便在各類學科競賽中充分發揮集體優勢。同時團隊采用考核制和淘汰制，定期引進新鮮血液，以保證團隊的生命力和成員的積極性。團隊“以老帶新”的培養模式避免了創新人才的脫節。
（3）教師團隊的構建。創新基地根據教師的研究方向，采取自愿的原則建立了一支強大的指導教師團隊。教師的悉心指導是團隊和項目順利發展的強大推動力。部分教師將科研項目引入大學生的培養過程，這種方式激發了大學生對科研與創新的興趣，培養了學生發現問題和解決問題的能力。
（4）創新基地的管理不斷完善。創新基地從活動場地管理、物品借還管理、經費管理、項目實施管理、基地成員管理及合同管理6個方面確立了完善的管理制度，為基地的運營提供了良好的基礎條件。創新基地的管理執行者由基地志愿者完成，志愿者分為宣傳組、事務組和技術組。技術組負責自主創新等項目的初審，事務組負責日常事務的處理、活動的組織和人事的協調，宣傳組負責創新團隊、創新成果和創新基地的宣傳以及基地網站的管理。3個組的良好分工是創新基地良好運行的有力支撐。
（5）創新實踐訓練。針對不同學生，基地相應地開展不同的創新活動。對于普通學生，主要開展優秀學子交流會、創新意識和創新能力培訓會、團隊招聘會、創新成果展示等活動；對于團隊成員或賽事經選拔后的成員，基地會組織開展專業技能培訓會、模擬答辯、優秀研究生交流會等，并組織參與校企合作的創新大賽。全方位的創新活動能夠有效、循序漸進地培養和提高學生的創新意識和創新能力。（6）創新訓練成果。自2011年成立以來，機電創新基地經過3年多的探索引起了廣泛的關注，并取得了驕人的成績：3年來基地收集學生自主創新項目申報200余項，全國大學生創新訓練項目100余項，覆蓋人數近1100人次，約占本院45%的本科學生；2011—2013年自主創新和國家創新訓練計劃總立項資金達100萬元；2013—2014年自主創新團隊項目和個人項目立項14項，班級項目立項4項，總覆蓋人數達238人次。
五、結論
