机械创新设计课程教学现状与改革流程范例

机械创新设计课程教学现状与改革流程范例机械创新设计课程教学现状与改革流程范文一、机械创新设计课程教学现状机械创新设计课程是机械原理与机械设计等专业基础课的后续课程，是学生参与实践的桥梁，在相关专业课程体系中占有重要的地位[4]。然而目前该课程仍然采用传统以教师讲授为主的教学方式，故存在以下三点弊端。第一，在教学模式上，教师充当每堂课的主角，整堂课采用“填鸭式”的教学模式。这样学生没有发言的机会，也就没有提出疑问、发表见解的渠道，更别提对知识的探索和延伸。第二，在考核方式上，以往的教学中，考核方式非常单调，一般由“平时成绩+考试成绩”组成。学生上课不听讲，期末考试之前临时突击就能获得一个不错的成绩，这样的考核方式既不能很好地反映出教学效果，也不能准确地考核学生的学习情况。第三，在学习兴趣上，学生对课程的学习兴趣不高，虽然人在课堂上，但是真正听课的学生并不多。这是因为学生认为课程内容枯燥，不愿花时间和精力思考，同时部分学生学习态度不够端正，以“完成任务就可以”的心态对待学习。二、基于工程训练竞赛的机械创新设计课程教学改革流程通过近几年的参赛交流，沈阳城市建设学院（以下简称“我校”）对机械创新设计课程与全国大学生工程训练综合能力竞赛相结合的模式积累了丰富经验。下面，笔者将对具体的实施流程进行详细介绍。（一）广泛宣传，将大赛相关内容融入教学在日常的理论教学过程中，教师应向学生广泛宣传全国大学生工程训练综合能力竞赛的相关内容，并逐渐将大赛主题渗透课堂教学。另外，在课堂举例时，教师可以选择与教学内容相关的竞赛作品作为讲解案例，从作品“方案设计——技术设计——加工制作——现场调试——竞赛比拼”等方面全方位、多角度地进行阐述。例如，在日常授课过程中，当讲到“第三章机械创新设计的技术基础”中的“机器的组成”知识点时，教师可以经典项目“势能驱动车”的图片为出发点，向学生详细介绍该项目的命题假设、工作原理、结构组成、设计思路等，如图1、图2所示。图1势在理论授课中，讲完势能驱动车命题假设、工作原理、结构组成以后，教师可单独将结构组成部分拿出来进行详细介绍。势能驱动车的结构主要由底架、传动机构、转向机构等组成。为了能够实现自行走且具有方向控制功能，在设计传动机构时，教师需要综合考量选用何种传动方式既节能又平稳，而且能够让学生进行自主加工制作。对此，在授课过程中，教师应带领学生回忆机械原理、机械设计中的基础知识——————常见传动方式的种类及特点，具体如表1所示。通过对以上常见传动方式特点的对比，教师可引导学生最终选择结构紧凑、传动精度较高的齿轮传动作为势能驱动车的传动装置。对于齿轮，学生可以通过独自操作激光切割机完成零件加工，材料应选择5mm厚的亚格力版。具体的齿轮部件如图3所示。（a）（b）图3势能驱动车关键部件装配图教师以真实项目为案例，结合赛制要求为学生讲解课程中的理论知识，学生不仅接受程度非常高，而且学习兴趣也非常足。课下，教师再配以大赛相关主题的思考题，让学生充分思考，可使其从不同角度体会大赛的参与感与成就感。（二）将课程过程考核与实物作品相结合为了提高学生的学习积极性，满足学生的创作热情，教师应让每名学生都充分体验到大赛的竞技氛围，即在课程初期就下发大作业任务书。大作业作为课程考核的重要部分，需要学生在课程开设期间完成，期末上交。大作业的主要任务是培养学生的团队协作能力、工程创新意识及动手制作能力；主要内容是学生以小组的形式，设计并制作与近期工程训练竞赛主题相关的作品，作品可以三维模型或实物的形式展现，同时教师还要鼓励各小组制作实物，为校级工程训练综合能力竞赛做准备。大作业自下发任务书之日起，会有三次阶段性的考核，具体如表2所示。第一次考核：当理论课程完成“第一章绪论”“第二章机械创新设计的思维基础”教学时，教师应对大作业进行第一次阶段性考核，此次考核重点关注各小组在方案设计阶段提出的设计方案是否合理、是否具有可行性、是否具有创新性。第二次考核：当理论课程完成“第三章机械创新设计的技术基础”“第四章机构的演化、变异与创新设计”“第五章机构的组合与创新设计”“第六章机械结构与创新设计”教学时，教师应对大作业进行第二次阶段性考核，此次考核的重点在于项目的技术设计，包括作品的各组成部分的三维建模、设计计算、强度校核、选型等内容是否编写在设计计算说明书中，以及各部分内容是否完整准确、相关图纸绘制是否规范准确。第三次考核：当理论课程完成“第七章仿生原理与创新设计”“第八章反求工程与创新设计”“第九章机械系统运动方案与创新设计”“第十章TRIZ理论与创新设计”教学时，教师应对大作业进行第三次阶段性考核，此次考核的重点是学生作品完成情况，包括零件加工工艺、整机装配调试情况等。任课教师会根据学生各阶段的完成情况给予考核分数，并将此部分分数作为期末总成绩的重要组成部分。（三）实物作品的制作与比拼在学校、学院两级领导的大力支持与帮助下，学生可利用学校相关实验室及机电工程实训中心制作实物。对此，学生非常愿意投入实物作品的制作过程，也真真切切地将课堂所学的理论知识运用到工程实践中。最后将各组作品进行集中比拼，学生的竞技热情被激发，并充分锻炼了团队协作能力和工程创新的意识。整个竞赛过程中，学生从收到大作业任务书时的一头雾水，到竞赛答辩环节的侃侃而谈；从对着图纸无从下手，到熟练加工迅速组装，成长了很多，也收获很多。通过这种方式，真正实现了以学生为中心、师生共同参与的教学模式，实现了对学生理论知识运用和创新实践能力的全面培养和综合提升，取得了良好的教学改革与实践成效[5]。三、基于工程训练竞赛的机械创新设计课程教学改革成果2021年4月，我校成功举办了“沈阳城市建设学院第一届大学生工程训练综合能力竞赛”，共有21个小组（110多名师生）参与，师生的创作热情非常高。部分项目学生竞赛实物作品展示如图4所示。在全体师生的共同努力下，我校通过校内选拔，共有17组师生参加“2021年辽宁省普通高等学校本科大学生工程训练综合能力竞赛”，并取得了优异的成绩。通过不懈努力，最终我校在省赛中共获得一等奖1项、二等奖4项、三等奖11项、参与奖1项。具体如表3所示。总之，通过机械创新设计课程与工程训练竞赛相结合的课程改革方式，学生可以真正发现、解决问题，有效提升工程创新意识、动手实践能力和团队合作精神，这为应用型人才的培养探索了一条新的途径。