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新工科背景下機(jī)械設(shè)計課程的教學(xué)改革與探索
重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院 張鵬 2020/11/29 9:48:54
摘要：當(dāng)前，為了主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，機(jī)械設(shè)計作為工科類各專業(yè)的基礎(chǔ)課程和核心課程，其課程考核、教學(xué)模式、課程內(nèi)容、實驗教學(xué)和課程設(shè)計等也需進(jìn)行及時調(diào)整。本文根據(jù)機(jī)械設(shè)計的課程現(xiàn)狀，針對性的提出了對應(yīng)的改革措施，對我國新工科和機(jī)械設(shè)計課程的建設(shè)和發(fā)展有一定的借鑒意義和指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：新工科、機(jī)械設(shè)計、課程改革
當(dāng)前，為了主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等一系列新專業(yè)、新技術(shù)和新課程應(yīng)運(yùn)而生，而傳統(tǒng)的機(jī)械類課程似乎在這一輪變革之中逐漸沒落。然而，實際上這些新的技術(shù)并非孤立的存在，它們需與傳統(tǒng)的機(jī)械類課程，相互交叉，相互融合，從而支撐創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、應(yīng)對“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略。其中機(jī)械設(shè)計作為傳統(tǒng)機(jī)械類課程中的基礎(chǔ)課程和核心課程，在新工科的背景下同樣需從各個方面做出改變。在當(dāng)前的機(jī)械設(shè)計課程中，由于受到課時、環(huán)境等因素的限制，使得學(xué)生在理論和實踐上都不易掌握相應(yīng)的知識，這將嚴(yán)重制約我國新工科的人才培養(yǎng)。本文根據(jù)機(jī)械設(shè)計的課程現(xiàn)狀，從全方位多角度，對機(jī)械設(shè)計課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索研究。
1. 機(jī)械設(shè)計課程現(xiàn)狀
機(jī)械設(shè)計主要介紹了通用零部件的基本理論和設(shè)計方法，具有內(nèi)容多，課時少，理論性和實踐性均較強(qiáng)的課程特點(diǎn)[1]。然而，在當(dāng)前的教學(xué)過程中，很多老師思想陳舊，照本宣科，對教學(xué)內(nèi)容、考核方式、教學(xué)手段等方面不思進(jìn)取，缺乏創(chuàng)新。同時大部分老師自身的工程經(jīng)驗不足，一味的對設(shè)計理論、計算公式等內(nèi)容進(jìn)行傳統(tǒng)的授課，缺少實踐性的指導(dǎo)，從而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，課堂學(xué)習(xí)氛圍不濃，同時學(xué)生的動手能力不足，無法實現(xiàn)理論聯(lián)系實際的課程目標(biāo)。而機(jī)械設(shè)計課程的發(fā)展與我國新工科的建設(shè)緊密相連，因此，機(jī)械設(shè)計課程的改革已經(jīng)是迫在眉睫，刻不容緩。
2. 機(jī)械設(shè)計課程改革的探索研究
根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程的現(xiàn)狀，本文將從以下五個方面對課程的改革進(jìn)行初步探索。
（1）課程考核
對比發(fā)現(xiàn)，國外大學(xué)在機(jī)械設(shè)計的課程考核上與國內(nèi)有很大不同。國內(nèi)大學(xué)通常以期末考試作為學(xué)生的主要考核依據(jù)，過程評價占比較少，且評價形式單一，不全面不科學(xué)，這會導(dǎo)致學(xué)生將學(xué)習(xí)重心一味的放在期末考試上，從而忽略了學(xué)習(xí)的真正目的。而國外大學(xué)更加注重學(xué)生的過程表現(xiàn)及綜合能力，弱化期末考試的成績占比，有的甚至取消了期末考試，考核形式多樣，在學(xué)習(xí)理論知識的同時，同時加強(qiáng)實踐能力和動手能力的鍛煉[2]。具體的，首先可以在過程中適當(dāng)增加“大作業(yè)”。例如對螺栓鏈接、帶傳動、齒輪傳動、軸承、軸等重點(diǎn)內(nèi)容布置對應(yīng)的大作業(yè)，同時可采用分組的方式完成作業(yè)，從而鞏固學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)，加深理解，并為后期的課程設(shè)計打好基礎(chǔ)。其次，可增加創(chuàng)新設(shè)計環(huán)節(jié)。例如以國家定期舉辦的重點(diǎn)賽事，如機(jī)械設(shè)計創(chuàng)新大賽，大學(xué)生工程能力訓(xùn)練大賽等為主題，在老師的指導(dǎo)下，針對性的讓學(xué)生組隊進(jìn)行創(chuàng)新實踐鍛煉，這種帶著目標(biāo)的鍛煉，可很大程度的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加成就感，提高實踐能力和動手能力，并加強(qiáng)團(tuán)隊意識，提高協(xié)作能力。最后，可以采用線上線下綜合考核的方式，避免傳統(tǒng)的線下考核，形式單一。例如，可要求學(xué)生在線下上課的同時，利用各種線上平臺進(jìn)行線上課程的學(xué)習(xí)，并作為最終成績的重要組成部分，從而實現(xiàn)課程的全面評價。
（2）教學(xué)模式
傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計課程教學(xué)，往往是單一的線下授課模式，形成一種老師講學(xué)生聽的情況，學(xué)生的參與度不高，導(dǎo)致課堂氛圍枯燥乏味，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高。因此，需采用線下和線上相結(jié)合的方式進(jìn)行授課。線下，可采用云課堂等更加新穎的授課模式，讓學(xué)生利用手機(jī)等工具，全面參與到課堂中來；線上，可利用各種豐富的線上授課平臺，例如中國大學(xué)MOOC，學(xué)堂在線等線上平臺，讓學(xué)生隨時隨地的對課程進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。同時可解決因課時不足，對于想對課程有更加深入理解的同學(xué)，提供了有效的學(xué)習(xí)途徑。此外，還可要求學(xué)生在上課前通過線上平臺提前學(xué)習(xí)，然后帶著問題進(jìn)入線下課堂，讓學(xué)生主動的參與到課堂當(dāng)中來，從而達(dá)到事半功倍的效果。
（3）教學(xué)內(nèi)容
機(jī)械設(shè)計的教學(xué)目的應(yīng)當(dāng)是：當(dāng)實際設(shè)計制作某種東西時，首先要搞清楚設(shè)計的意義，怎樣實行設(shè)計，設(shè)計時需要具備什么樣的基礎(chǔ)知識，以及設(shè)計時設(shè)計者經(jīng)過怎樣的思考等等。然而國內(nèi)的機(jī)械設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容大同小異，且多年不變，內(nèi)容陳舊，觀念落后，已無法適應(yīng)現(xiàn)代化制造業(yè)的發(fā)展。例如，對于零件強(qiáng)度剛度的設(shè)計計算，往往是采用簡化后的經(jīng)驗公式，且只能適用于簡單的零件和工況，稍微復(fù)雜的設(shè)計就顯得力不從心，無從下手。實際上，近年來各種先進(jìn)的設(shè)計手段已經(jīng)得到了飛速發(fā)展，且在各行各業(yè)都有了非常成熟的應(yīng)用。例如利用計算機(jī)結(jié)合成熟的仿真軟件（如ANSYS，（未完，下一頁）
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