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摘要：針對機械專業畢業設計的特點及教學中存在的問題，本文結合實踐案例，對提高機械專業畢業設計質量的教學方法進行探討。本文采用培養文獻檢索能力，用問題引導學生，理論結合實踐和應用有限元仿真技術等方法。這些方法可提高學生的學習積極性、主動性和畢業設計的質量。

關鍵詞：機械專業;畢業設計質量;教學方法

畢業設計是機械專業本科生培養過程中的最后環節，也是非常重要的環節。學生將綜合運用大學四年積累的專業知識，分析和解決一個復雜工程問題，鞏固所學課程的專業內容，彌補課程學習的不足，鍛煉學生運用專業知識和工程技術原理解決機械工程領域復雜工程問題的能力，使學生初步掌握科學研究方法。因此，畢業設計質量不僅反映學生對機械專業知識掌握的情況，獨立發現、分析和解決問題的能力，而且也能反映學校的教育培養質量。在指導畢業設計過程中，如何采用合適的教學方法以提高畢業設計質量，提高學生學習積極性和主動性，是值得探討的問題。

一、畢業設計的特點

1.涉及課程廣

學生應熟悉《工程圖學》《機械原理》《機械設計》《機械制造技術》《機械CAD/CAM技術》《互換性與技術測量》《材料力學》《理論力學》等課程。畢業設計要求學生對這些課程知識進行綜合運用，設計出滿足特定要求的機械系統。

2.理論性強

學生應熟悉課題背景，應認識到所做課題的價值和意義，完成課題需要解決什么問題，需要采用什么方法和技術原理，需要應用哪些理論作為支撐，如何對課題進行設計驗證等。

3.實踐性強

機械專業畢業設計本身就是一門理論與實踐密切聯系的實踐性教學專業課程。工程設計類對機械二維制圖軟件CAD、三維制圖軟件Solidworks、有限元分析軟件ANSYS等計算機輔助設計軟件應很熟悉，能夠利用繪圖軟件將設計思想展示出來，并能用有限元分析軟件進行傳熱學、流體力學、靜力學、動力學、電磁學等分析，以評估復雜的工程設計。在條件滿足的前提下，還應進行試驗平臺的設計和搭建，進一步驗證設計的可行性。軟件設計類對計算機語言要求較高，要求學生應掌握C/C++，VB，VC等計算機語言，并熟悉計算機語言調試工具。

二、畢業設計存在的問題

1.畢業設計時間倉促

一般情況下高校都將畢業設計安排在第八學期，同時這個時期也是學生選擇就業的時段，在時間上二者就有了沖突。隨著近年來就業壓力增大，學生把更多的時間和精力放在就業上，然而這個時間畢業設計工作量大，任務重，學生也只能匆忙應對。由于本科畢業設計涉及課程知識較多，范圍廣，學生做畢業設計時不知道要用哪些知識點。因為缺少具體工程實踐經驗，學生不知道要從哪里開始做起，導致畢業設計質量難以得到保證。

2.選題隨意，指導過程不到位

對于畢業設計的選題，很多學生由于平常缺乏對問題的思考和研究，沒有感興趣的課題，往往會隨意選一些概述性題目，沒有實際應用背景和理論價值；還有一部分學生寄希望于指導教師，讓指導老師定題。指導教師自身在科研和教學中都有定量要求，本身所承擔的教學任務就比較重，畢業設計中要指導的學生人數又多，就很容易在指導過程中直接告訴學生怎么做完，學生意識不到做畢業設計遇到的問題在哪里，這是“灌輸、填鴨”式指導的體現。

3.學生整理資料能力差

畢業設計首要任務就是搜集資料并整理分析，這也是撰寫畢業論文的關鍵步驟。在大學期間，文獻檢索能力一般是靠學生自學獲得，很少會專門開設一門課來培養學生的檢索能力。參加過大學生科創的學生相比沒有參加過的學生，這方面能力會有較大差距。未參加過科創的學生搜集資料時大多只會利用百度進行簡單的檢索，情況好一點的會用知網搜索，能檢索外文資料的更是少之又少。對于專利的檢索，大多數學生不知道到哪去找和下載。看過專利的學生很少，會撰寫專利的學生是極少數。學生將文獻資料搜集后，整理資料能力有限，只會把資料無序堆積、東拼西湊，缺乏邏輯，缺少文獻分析能力。

4.畢業設計理論分析不足，實踐能力差

畢業設計主要是由學生完成，指導教師在畢業設計中只起引導作用，提出修改意見。然而高校在教學中對機械專業學生撰寫畢業設計能力的培養做得很少，而畢業設計對理論性和實踐性要求都很強，學生在撰寫畢業設計時往往不知道如何進行論證分析，無從下手。學生對畢業設計能夠提出的方案很少，缺少設計想法，原因是：一方面文獻調研能力有所欠缺，見得少，思考少，想法就少；另一方面，在校期間參與工程設計實踐少，缺少設計實踐經驗。有的學生有了多個方案后，方案分析能力不足，不知道該如何選擇。對零部件的選擇計算不會靈活運用機械設計、機械原理、材料力學等基本知識。對設計的方案，不能表達其優缺點，本質上還停留在仿照設計的階段，不知道為何要這么設計。畢業設計理論性強會使學生感覺任務困難，課題進展緩慢，對課題失去興趣和積極性。實踐性強會使學生在做畢業設計過程中對實際問題不知道該用哪門課程的什么理論或方法來解決，產生畏難情緒，畢業設計完成不佳。

三、教學方法探討

1.培養文獻檢索能力

在大學階段，文獻檢索課程尚未普及，大部分學生收集資料的能力僅限于用百度、360、谷歌搜索，缺少專業相關的文獻檢索培訓。筆者在每年畢業設計開始前，會對學生進行集訓，針對選定的課題在網上演示如何搜索自己想要的論文、專利、標準和書籍等，然后將整理好的常用檢索網站發給學生，解決學生感覺資料少、找資料難的問題。通過培訓，學生具有較強的文獻收集能力，經過大量的閱讀文獻，會開拓學生的思路，豐富學生的想象，形成自己的想法。筆者在指導畢業設計過程中發現：學生在調研過程中多多少少都會有自己的設計方案和解決問題的方法，其中還產生了多項發明專利。

2.用問題引導學生

在指導畢業設計過程中，容易出現“灌輸、填鴨”式的指導，即很明確地告訴學生第一步做什么，第二步做什么，最后做什么。結果學生做完畢業設計，尚不知哪里有問題，覺得一切都是正常的，沒有問題。答辯時，老師問學生解決了什么問題，學生只會說做了什么，不知道解決了什么問題。這種畢業設計的指導是以完成任務為導向的，很顯然缺乏對學生發現問題能力的培養。因此，有必要以問題為導向指導學生，激發學生的好奇心和探索欲。實踐表明，以問題為導向，可以使學生更深入地了解自己的課題，激發其做畢業設計的積極性和主動性。

3.理論結合實踐

在做畢業設計過程中，學生對所設計的對象缺少直觀認識和了解。盡管通過調研對課題有比較深入的認識，從理論和原理上能夠對課題進行設計，但具體到如何實現，缺少實踐經驗。因此，學生設計具體零部件時，常常會將完成某個功能的部件設計成一個零件，缺少其加工、安裝和維護的考慮。以某學生設計機械手氣缸的夾持零件為例（見下圖），學生將夾持部分和連接部分設計成一體，主要考慮其夾持和連接功能。在工藝上存在的問題有：零件形狀復雜，難加工；安裝不方便；互換性差。可見學生缺少工藝實踐，設計自然會想當然。為避免這種情況，在遇到類似情況時，為學生提供參考圖冊或視頻，也可以帶領學生進工廠參觀，觀察機械零部件的實際形狀、結構和尺寸，實地考察零部件加工過程，進一步熟悉機械加工工藝過程，加強學生實踐經驗的學習和積累。

4.應用有限元仿真技術

三維建模是機械專業培養過程中的一個必修環節。通過學習，學生基本可將自己的想法通過三維建模軟件進行實例化，常用的建模軟件有Solidworks、Catia、Pro/Engineer等。畢業設計涉及的三維模型一般都比較復雜，很多學生不知道如何驗證其可行性。筆者在帶畢業設計時，學生提出窺視窗裝配機的設計方案后，提問：窺視窗重量達10噸，怎么知道裝配機的結構能夠承受如此大的重量。由此可見，學生對復雜的問題不會簡化成已學的懸臂結構，計算其彎曲強度，采用強度理論進行校核；此外，學生不了解有限元原理，不知道有限元仿真軟件可以計算出模型結構中任何位置的應力和變形，然后同樣也可以采用強度理論進行校核。因此，當學生設計出自己的模型后，對其進行有限元仿真培訓，讓其直觀感受到設計的可行性，可激發學生的學習興趣，培養其機械設計能力。

四、結束語

通過分析機械專業畢業設計的特點及教學過程中存在的問題，結合實踐教學，采用四種教學方法提高了學生學習積極性、主動性和畢業設計質量。培養文獻檢索能力可以使學生產生自己的設計方案；用問題引導學生可以使其找到解決問題的方法；理論結合實踐可使學生設計出更加符合實際的零部件；應用有限元仿真技術可使學生對設計可行性有直觀的認識。以上方法在畢業設計教學過程中的使用取得了很好的教學效果。

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[5]陳靜，蔣曉.提高地方高校機械專業畢業設計質量探索與實踐[J].中國教育技術裝備，2017

作者:張善文 宋愛平 周建華 張劍峰 單位:揚州大學機械工程學院