《机械基础》课程教学内容与课程体系综合设计研究与应用

摘 要：对于工程专业的学生来说，机械基础课程是一门必修课，为了培养这个专业的学生成为一个优秀的工程师，学生不仅要掌握课本上的机械相关的基础知识，还要学会分析“机械原理和操作实践”的设计现状，将所学的基础知识与整个课程体系的实践结合起来，全面掌握该课程的理论知识应用和机械设计制造技术。

关键词：机械基础 课程教学内容 课程体系 综合设计

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0226-03

机械原理和机械设计两门课程是学习机械基础课程综合设计的基础，相关专业的学生在进入大学两年后才能开始实践操作机械设计，在开始动手设计一般机械之前，学生必须熟练掌握相关的机械工程材料、原理、设计等理论知识，能够在实践过程中灵活应用理论力学、材料力学和工程图学等的相关知识。

1 机械基础课程设计存在的问题及分析

1.1 机械原理课程设计存在的不足

多年来，很多高职院校传统的课程设计有3个步骤：（1）制定设计题目。机械原理课程设计的题目基本一致，都是分析机器中的导杆系统的动态静力情况和运动状况，常见的机器就是用于机械制造和自动化设计的插床和刨床等。（2）观察转动过程中的飞轮。在设计题目的基础上，观察飞轮的转动情况，从而计算出它在运动过程中的惯性力量。（3）设计机器结构。通过对机器导杆和飞轮的分析，实现能够为这些机器设计凸轮和齿轮结构并使之相适应的最终目的。

教学体制设计的手段和方法上均上存在不足。通常情况下，教学过程中学生的设计题目几乎都一致，这些大同小异的题目暴露了学生在操作实践过程中敷衍了事，以完成任务的学习态度对待整个课程设计，没有及时纠正以往设计的课程中的错误，在自己的课程设计中依旧重犯这些错误，使用乏味的设计题目单一的设计方法、手段，即使勉强通过了有关考核，学生的实际知识能力也没有得到提高。

其次，培养体系缺乏全局性和准确性。以往的课程设计中，学生只注重分析机器的执行程序，忽略可机器的原动机和中间传动系统，无法实现机器3个部分的协调统一，没有经过全面系统的机械设计训练，以至于设计理念不完整，设计结果不尽人意。

最后也是最主要的问题，学生的积极性、主动性和创造性不足。传统的机械操作实践往往为学生准备好了要设计的机器机构和设计方案，学生只需要按照既定的方案完成操作，不需要发挥过多的主观能动性。我国21世纪的教育战略是培养创新型人才，所以必须改变学生在传统设计过程中创造性思维和自主设计能力得不到提高的局面，增强学生的理论知识教育和动手能力。

1.2 机械操作实践设计现状分析

随着科学技术的不断进步和市场需求的不断发展，高职院校机械设计的传统课堂已经不能满足时代进步的需要，必须对旧的机械设计课堂进行改革，现将传统的教学现状分析如下。

教学方法和教学内容都无法为学生的实践能力服务。教学过程中多采用“填鸭式”的教学方法，教学内容中的设计题目和设计目标都在老师事先限定的范围，题目离不开对机器齿轮减速器的分析，学生完全按照老师讲授的经验完成整个设计过程，不积极发挥自己的主观能动性，老师的主要职责也仅仅是为学生提供设计的模板，监督设计过程是否和自己的要求一致，在整个设计过程中，学生只需要掌握相关的设计公式和应用原理，将公式和原理死搬硬套进自己的课程设计中，并利用图解法参考其他机器的减速器设计，没有将减速器的设计与所用的机器联系起来，只要完成经验型的手工设计就相当于此次机械设计的圆满完成。

机器的设计说明书的准确度和可信度不高。机器的说明书需要解释清楚机器各个零部件和它们之间的相关关系，而传统模式下的机器说明书显示出，学生不完全知晓自己所设计机器的零部件之间的运动和装配关系，甚至连零部件的形状和性能也不清楚，说明书上的内容也只是参阅其他机器的说明书，只知道说明书上描述的是这样却不知道为什么要这样描述。

机械操作实践的要求不够严格，上课过程没有达到专业化和专门化。一方面，教室无法满足许多个机械设计课堂同时上课，阻碍了正常的设计程序，影响了机械设计的最终结果，另一方面，许多学生的自我约束能力不高，在机器的数据记录和编写过程中存在造假行为，这一行为尽管节省许多设计时间、加快了设计进度，但是学生的课程设计质量和实践能力都没有得到提高。

综上3种现状，都严重阻碍了机械操作实践的变革，必须加大力度培养学生的专业理论素养和实践操作能力，以改变当前的落后现状。

2 课程体系综合设计研究

教师可以组织单一机械课程向综合设计机械课程的教学实践。在实践过程中，教师可以利用模拟试验来证明构成机器的零部件和运动状态，模拟试验要求学生不仅要关注机器的性能和结构，还需要了解机电方向和汽车等多种因素，把机器作为设计题目的主要对象，按机电方向的不同设计不同的题目，并能够使用计算机模拟所设计机器的结构运动形态，该项创新型模拟试验必须接近机器最真实的运动状态，才能展现出设计题目的可行性和科学性。

改革C械基础操作实践的主要方法可以具体描述为以下两点：（1）从简单的机械原理和机械操作实践着手，扩大两门课程共同的学习范围，由原来的两门课程整合为综合的操作实践，相应的增加学生的设计时间，鼓励每一个学生都提出自己对于所选设计题目的不同观点，在小组互动中增强学生的学习兴趣和学习能力，最终的机械运动方案由小组组员集体决定，这个机械运动方案是每一个小组成员创新性思维的集合体，它凝结了学生的学习兴趣和创新设计能力。（2）在学习综合课程设计的过程中，体验以机器的建立模型、计算数据、和最后可视化技术为一体的虚拟样机软件，它的优点在于能够减少生产机器的时间和资金，其中最受研究院、大学和机器制造商欢迎的是美国学者推出的分析性软件，学校将这一技术应用在学生的模拟试验过程中，能够将学生设计的机器结构与仿真的机器结构进行比较，了解所设计模型的运动过程和性能。学校在改革传统课程体系的过程中，CAD、CAE、CAM等系列虚拟样机软件的应用是对传统设计手段的彻底变革，在增强学生实践能力的同时，让原本枯燥的机械操作实践变得充满乐趣。