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摘要：基于國家卓越工程師計劃的培養(yǎng)要求，以學生工程實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為主線，結合機械原理課程設計的教學特點，針對機械原理課程設計中現(xiàn)有的實施方法進行改革和探索。在充分利用各種教學資源基礎上結合工程實例設計課設題目，融合新型技術改良學生課設過程，利用科技競賽提高學生課設熱情，促進機械原理課程設計的教學水平的提高，實現(xiàn)以培養(yǎng)卓越工程師為導向的理論課程與工程實踐的相互統(tǒng)一，為廣大工科院校更好地培養(yǎng)工程應用型人才提供參考。

關鍵詞：機械原理課程設計;教學改革;卓越工程師;創(chuàng)新實踐

一、引言

為了進一步推動我國新型現(xiàn)代化工業(yè)強國的建設發(fā)展，黨中央、國務院針對我國的工程應用型人才的培養(yǎng)做出了一系列關鍵性的戰(zhàn)略部署，提出《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》這兩項重要規(guī)劃綱要，指出我國要由工業(yè)生產(chǎn)大國轉變?yōu)楝F(xiàn)代化工業(yè)強國，必須首先成為工業(yè)教育的強國，培養(yǎng)出大量具有“工匠精神”的工程系列人才。2010年6月23日，我國教育部為了響應國家提出的發(fā)展規(guī)劃，在全國工科院校范圍內(nèi)正式啟動了以培養(yǎng)具有創(chuàng)新實踐能力的工程性人才為目的，以實際工程為背景，以校企聯(lián)合培養(yǎng)為手段，以工程技術應用為教改方向的“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，為我國實現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)強國的建設提供強大的人才保障和智力支持。“卓越工程師培養(yǎng)計劃”明確指出，高等教育培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的工程技術人才的主要措施是強化教學過程中的實踐環(huán)節(jié)。機械原理課程是我國工科院校的機械類專業(yè)課程體系中一門核心專業(yè)必修主干課，有著承上啟下的重要作用，作為課堂教學過程的延續(xù)，機械原理課程設計是機械原理理論教學與工程生產(chǎn)緊密相連的“橋梁”性實踐教學過程，是培養(yǎng)學生機械創(chuàng)新思維和工程應用能力的重要環(huán)節(jié)。針對卓越工程師培養(yǎng)計劃的具體要求，結合筆者多年的機械原理教學經(jīng)驗，充分利用機械原理課程設計這個重要的實踐教學環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)學生綜合運用所學理論知識進行創(chuàng)新的思維能力和訓練學生動手解決工程問題的實踐能力上進行探討和改革，學生學以致用，以適應基于卓越工程師培養(yǎng)計劃下的高等工科院校培養(yǎng)新要求。

二、機械原理課程設計現(xiàn)狀

機械原理課程設計通常是以牛頭刨床、鋼板包裝機構、面霜灌裝機構等傳統(tǒng)架構為研究對象，通過對機械傳動方案的總體設計，讓學生運用在機械原理課程中學過的機構運動分析去設計各種合理的機構，學會自主分析與解決實際問題，加深和鞏固機械原理課程中的理論知識，建立一個完整的機械原理知識體系。但隨著社會對工科學生創(chuàng)新實踐能力需求的不斷提高，現(xiàn)有的機械原理課程設計體系無法滿足學生培養(yǎng)的需要，主要存在以下不足：1.由于傳統(tǒng)的機械原理課程設計的題目都是給定的，缺乏自主設計內(nèi)容，學生沒有自主創(chuàng)新的空間，無法有效調動學生在機械原理課程設計中的興趣和主觀能動性。同時，傳統(tǒng)的課設題目只注重訓練學生分析和設計執(zhí)行系統(tǒng)方面的內(nèi)容，缺乏對完整裝置設計理念和運動方案等方面分析和選擇的訓練，導致學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足。2.由于傳統(tǒng)的機械原理課程設計題目都比較經(jīng)典，大多數(shù)已經(jīng)使用了較長時間，相關的參考資料非常多，從網(wǎng)上就可以找到現(xiàn)成的設計說明書等內(nèi)容。這些都會導致很多學生在完成課設任務時產(chǎn)生依賴或者懶惰心理，不深入思考課設內(nèi)容，極大地影響課程設計環(huán)節(jié)對學生工程實踐能力培養(yǎng)目標的實現(xiàn)，弱化學生創(chuàng)新思維能力的訓練效果。3.機械原理課程設計通常采用圖解法分析機構，思路清晰，過程簡單，但精度差，不適合現(xiàn)代機構設計的要求。隨著計算機技術的發(fā)展，解析法的應用越來越廣泛，課程設計必須培養(yǎng)學生更多地使用現(xiàn)代計算技術解決工程實踐問題的能力。傳統(tǒng)的機械原理課程設計模式與時展和社會對人才的需求，特別是“卓越工程師培養(yǎng)計劃”中的大學生培養(yǎng)目標存在很大差距，必須根據(jù)現(xiàn)狀對機械原理課程設計進行改革與實踐。

三、機械原理課程設計的改革措施

1.改革課程設計選題范圍，豐富課程設計題目內(nèi)容。機械原理課程設計的題目設置與分配對于學生創(chuàng)新思維模式的培養(yǎng)和工程設計能力的訓練具有關鍵意義，對于課程設計的教學目標能否順利達成也是非常重要的。為了改變傳統(tǒng)課程設計選題過程中出現(xiàn)的題目數(shù)量偏少、內(nèi)容僵化、使用次數(shù)過多等弊端，應在原有給定題目的基礎上開設學生自主選題和基于工程項目的選題作為補充的方式完善課程設計選題方式。為此，機械原理課程設計在原有的15天教學環(huán)節(jié)安排基礎上安排2天左右的課題論證環(huán)節(jié)，鼓勵同學們自組團隊，3～5人一組，或結合生活實際，或結合某些教師的科研課題，或結合近期2～3屆的全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽的主題，自主選擇合適的課程設計題目，在2天左右的時間內(nèi)自主查閱相關課題資料，進行課題可行性論證，最終到指導教師處進行答辯以確認選題。為了鼓勵學生盡可能地有多樣化選題，訓練其創(chuàng)新設計理念，對于自主選題且合理論證可行性的同學予以1～5分的額外加分，而對于選題不合理的同學則讓其在給定題目范圍內(nèi)進行選擇。由于每屆學生總會有少數(shù)同學無法自主尋找到合適的課設題目，而傳統(tǒng)的題目又容易被抄襲，為了避免這些學生的教學目標無法達成，任課教師應在平時注意積累一些相關的題目，以便擴充和更新指定課程設計的題目庫，題目來源可以結合科研項目或者社會上的熱點需求等進行擬定，也可以在歷屆學生的自主擬題中選擇做得較好的課設題目作為備選。以學生自主選題為主，指定題目庫為輔的課程設計選題模式既可以給予學生充分發(fā)揮主觀能動性的空間，培養(yǎng)創(chuàng)新性思維，又可以增強學生理論結合實際的工程實踐能力，訓練其獨立分析問題的能力。2.更新課程設計工具，強化信息技術的應用。傳統(tǒng)的課程設計過程中，針對機構的運動分析、凸輪外部輪廓線的設計等都是采用作圖法進行求解和設計，過程簡單，但是效率偏低，求解精度差，無法適應現(xiàn)代機械設計的技術要求。隨著信息技術的發(fā)展，CAD\CAE等工程應用軟件功能愈發(fā)強大，利用其進行機構運動仿真分析和凸輪外部輪廓線的解析法設計非常便利。與此同時，相較于手動畫圖計算，年輕的學生更樂意學習一些偏計算機類的軟件工具，這樣不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，還可以提高設計效率，使學生能夠有更多的時間進行方案的創(chuàng)新和機構的設計。因此，在課程設計考核過程中，專門設置了一項計算機軟件應用的評分標準15分，要求學生必須使用一種工程應用軟件（MATLAB、ADAMS等）對設計過程中的機構進行運動仿真或用解析法分析機構的運動軌跡。這一環(huán)節(jié)的設置正是為了適應“卓越工程師計劃”中提出的要求，使學生具有使用現(xiàn)代計算機工程應用軟件的基本能力，適應當今企業(yè)對于工程性人才的實際需求，訓練學生能夠運用自身所學專業(yè)知識研究、實踐和解決各種工程實踐問題的實際動手能力。3.強化多人團隊合作，促進綜合素質培養(yǎng)。“卓越工程師培養(yǎng)計劃”不僅需要培養(yǎng)高校工科學生的個人工程能力，還需要適應現(xiàn)代制造企業(yè)對人才的各種需求，即學生綜合素質的培養(yǎng)也很關鍵。隨著時代的發(fā)展和科技的進步，現(xiàn)代制造企業(yè)所遇到的工程問題規(guī)模愈發(fā)龐大和復雜，個人起到的作用越來越小，更多的是需要團隊協(xié)作的方式解決一些復雜工程問題。因此，在機械原理課程設計中，我院取消“一人一題”的單打獨斗模式，改為學生自由組隊的模式，以3～5人的團隊為課設基本單位，從論證選題開始既可以分工協(xié)作，共同分析課題，討論和解決問題，直至完成任務。由于一個課設題目改由一個團隊共同完成，考核的工作量也相應增加了很多，除了需要完成傳統(tǒng)的課程設計任務外，還額外增加了課題論證環(huán)節(jié)、計算機繪圖任務、工程軟件應用和系統(tǒng)方案中機構三維運動仿真等任務內(nèi)容，在最后答辯中除了主講外，每個人都要有回答指導教師提問的環(huán)節(jié)。充分利用機械原理實驗室資源和工程訓練中心中的開發(fā)實驗室資源，鼓勵學生在學有余力的情況下嘗試搭建實物模型驗證團隊設計方案的可行性和正確性。本次課程設計改革中專門留了5分作為獎勵，鼓勵學生動手驗證方案。這些內(nèi)容既可以調動學生學習熱情，也可以鍛煉他們的動手實踐能力。同時，通過團隊合作完成課程設計，除了讓學生感受團隊協(xié)作的氛圍，還可以利用工作過程中探討及答辯環(huán)節(jié)、各種電子文檔制作、現(xiàn)場答辯等環(huán)節(jié)培養(yǎng)和鍛煉學生表達能力等方面的綜合素質，有益于更好地培養(yǎng)卓越工程人才。

四、總結

機械原理課程設計是一門獨立的實踐性教學環(huán)節(jié)，不是機械原理的附屬課程，而是一個非常重要的可以讓學生理論聯(lián)系實際的獨立課程，在培養(yǎng)學生綜合運用理論知識解決工程問題的能力和訓練學生創(chuàng)新思維模式上具有重要意義。我院順應卓越工程師培養(yǎng)計劃，通過對機械原理課程設計教學過程的改革，將課程理論知識、工程實踐問題和創(chuàng)新解決方法等環(huán)節(jié)有機地結合在一起，通過在課程設計成績上的激勵措施充分調動學生的主觀能動性和學習熱情，有效地實現(xiàn)卓越工程師培養(yǎng)計劃中培養(yǎng)目標，為后續(xù)的機械類基礎理論課程的實踐環(huán)節(jié)的教學改革提供參考方向。

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作者:顧文斌 廖華麗 王延杰 單位:河海大學機電工程學院