机械设计项目化教学的点滴思考

机械设计项目化教学的点滴思考

张凯

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摘要：分析目前机械设计课程设计教学中存在的问题，提出以项目化教学代替减速机设计的解题思路。归纳项目化教学方案顺利实施的四点注意事项，即选题要求、团队组建、项目监管和项目评价，以期为高校今后开展项目化教学工作提供借鉴。

关键词：机械设计；课程设计；项目化教学

引言

机械设计课程是高等工科院校机械类及近机类专业的一门主干技术基础课程，重点在于培养学生的机械设计能力，在整个大学培养计划中占据极其重要的地位。机械设计课程设计是机械设计课程教学的重要组成部分，目的在于通过学生参加课程设计训练，逐步掌握机械产品或机械结构的设计流程和方法，通过综合运用所学的基础课、专业基础课及相应的技能进行传动方案设计和总体结构方案设计，完成满足使用条件的机械产品设计。

目前，全国众多高校选用减速机作为广大学生的机械设计课程设计题目，究其原因，归纳起来有以下两点。

1）减速机的设计涉及机械设计课程的绝大多数理论知识和设计方法，比较符合教学大纲中的课程设计对知识点的要求。

2）有关减速机的参考资料众多，包括多种不同的设计手册和课程设计指导书，设计与计算思路成熟，学生只要依照模板的流程完成各项任务，一般不会出现完不成课程设计任务的情况。

同时也必须注意到，选用减速机作为课程设计的对象，尽管同组学生之间存在某些参数不同，但是总体结构还是非常类似的，导致学生之间存在互相抄袭的现象；网上现成资料众多可能出现个别学生直接花钱找别人代做课程设计的情况，实际训练效果大打折扣，弊端明显。

另外，在设计减速机时，学生的主要设计任务是完成关键零部件的设计计算、总装图和零件图的绘制以及说明书的编写，对机械设计过程中通常需要经历的方案设计、技术设计、技术文件的编制以及技术经济性分析等步骤则几乎忽略，对培养学生日后独立从事产品开发的能力不利。

为了解决上述问题，国内许多高校做了大量有益的探索，提出众多颇具建设性的解决方案。众多观点认为，机械类或者近机类专业的学生在校期间在教师的指导下完整经历一个机械项目的开发过程，以此代替减速机的课程设计，对于培养学生的产品设计能力、加深学生对机械设计知识的理解大有好处。

1 项目实施中的注意事项

上海电机学院机械学院自2022年秋季学期开始启动了机电系统综合设计项目试点，该项目主要由机械系统和电控系统两大部分组成。学院选择机电2011班作为项目试点班，在该班学生学完机械工程材料、机械原理、材料力学、互换性与测量技术等先修课程后，在开始机械设计课程时同步开启该教学项目。笔者把该项目的机械系统部分的设计结果代替减速机的设计，以此作为机械设计课程设计的内容。从目前项目的执行情况来看，基本达到预期目的。总结目前的项目化教学工作得出，要使项目化教学工作能够顺利推进并取得理想的成果，应从课题的选择、团队的组建、项目的监管，以及项目成果的评价四个方面严格把关。

1.1 课题的选择

1.1.1 符合教学大纲中的知识点要求

机械设计教学内容一般包括齿轮传动设计、带传动设计、链传动设计、蜗杆传动设计、轴的设计、滑动轴承与滚动轴承的选用、联轴器和离合器的选用、联接件及其设计、机械系统设计等内容。考虑到工作量和难易程度等诸多关键因素，项目化教学课题一般难以包括上述全部的知识点，但要尽可能多地涉及机械设计课程中主要零部件的设计或者选型，这样有助于学生在关键零部件的设计或者选用上得到充分的锻炼；同时课题也要涉及一些先修课程的知识内容，比如机械制图、材料力学、机械原理等。另外，要考虑机械制造工艺、机械加工材料以及公差配合方面的内容，以便学生设计的产品能够顺利进入加工生产。

1.1.2 符合当前的产业发展趋势

2015年5月国务院发布了《中国制造2025》计划，计划指出“制造业是国民经济的主体，是科技创新的主战场，是立国之本、兴国之器、强国之基”。作为制造业主体的企业与市场紧密相连，市场需求反映科技发展趋势，而企业在把握科技发展趋势上有独到优势，因此，项目化教学的课题可以通过与企业的紧密合作来获得。选题可以将产业和技术的最新发展、行业对人才培养的最新要求引入项目化教学，积极探索创新性的设计题目。

1.1.3 难易适中、工作量适当

指导教师要对项目化教学中所选择的题目从难易程度方面和工作量方面严格把关。选题不能太过容易，否则无法起到考查学生真实学习效果的作用；同时，选题不宜过于艰深，否则会打击学生的学习热情，使学生失去学习研究的兴趣。选题要在学生的认知范围内，保证项目化教学能够顺利进行。另外，课题的工作量也是要重点考虑的内容，所选题目要涉及机械设计课程中的主要零部件的设计计算或者选型，但也要把内容控制在一个学期内能够完成为宜，以免影响学生后续课程的学习。

1.2 团队的组建

1.2.1 导师团队的组建

项目化教学方案的顺利实施离不开高素质教师队伍的支撑。目前，高校的青年教师普遍具有博士学位，经过博士阶段的严格项目训练，他们的理论知识比较扎实、理论水平普遍较高，但工程实践经验可能稍显薄弱，在项目化教学活动的实施过程中，他们在材料选择、结构及工艺设计方面可能存在某些不足。为了解决上述问题，建议为每个项目组外聘一名经验丰富的企业导师，对一些涉及具体加工工艺的问题严格把关，以弥补学校教师经验的不足。高校也可以把一些政治素质好、理论水平高的青年教师选派到企业做合作研究或者实习一段时间，把这些教师培养成“双师型”人才，为后续更好地开展项目化教学活动打好基础。

1.2.2 学生团队的组建

现今高校的教师普遍承担了繁重的教学与科研工作，导致教师与项目组成员的交流时间变得有限。为了保证指导教师与团队成员之间能有充分的交流，同时也为了能够达到比较好的试点效果，每位指导教师的出题数最好不超过两个。学生与教师交流前要精心准备问题，做到言简意赅、切中要点。教师的指导意见要做到具体且明确，切忌天马行空，让学生无所适从。指导教师要预先上报题目的项目目标、技术要求、任务要求以及自己的研究领域和方向。师生之间通过双向选择确定。

2 结束语

本次项目化教学活动从2022年秋季学期开始，已经持续了一个学期。由于是学校首次开展项目化教学工作，为了稳妥起见，笔者选择机电2011班作为试点，在借鉴兄弟院校好经验好做法的基础上结合学校实际，逐步积累经验形成自己的培养方案。该班的41名学生组合成8组完成8项课题（每组一项），每组由1名校内教师和1名企业导师联合指导。总结一个学期以来的项目化教学工作，学生取得的成绩为：平时表现78.72分、问题分析75.12分、设计开发74.02分、设计方案76.25分、图纸与说明书74.34分、答辩表现77.53分，总体平均成绩为75.91分。

上述各项成绩（均值）均在中等以上水平，但并非优秀，说明学生的各项成绩仍有较大的提升空间。在后续的项目化教学活动中应该加强对学生创新思维的引导，努力培养学生分析问题、解决问题的能力。另外，学生的作图能力与计算能力也是需要重点加强的内容。

通过此次项目化教学工作，学生完整经历了机械设备开发的整个过程，对书本上的理论知识有了更为深入的了解，锻炼了学生查阅文献资料的能力、自学能力和自主创新能力，培养了学生的团队协作精神，有利于更好地实现“应用型本科院校”的人才培养目标。本文的研究成果对新工科建设背景下的高级应用型人才培养提供了理论参考。

参考文献

[1]殷玉枫.机械设计课程设计[M].北京:机械工业出版社,2006.

[2]宋宝玉.简明机械设计课程设计图册[M].2版.北京:高等教育出版社,2013.