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基于问题导向的“机械设计课程设计”教学改革研究

“机械设计课程设计”是高校机械/近机械类专业本科生开设的一项实践性教学环节。在培养机械相关专业技术人才的全局中，本课程可有效增强学生对机械设计类工作的适应性，并初步培养其开发创新能力［1-2］。近年来，随着“中国制造2025”战略的提出、“互联网+”与传统制造业全面融合，社会对高校应用型人才产品设计能力的要求越来越高［3-4］。然而，对于地方应用型本科院校而言，由于课程设置顺序、学生自身综合素质等方面的问题，使得在传统教学模式下开展的“机械设计课程设计”教学质量往往不尽如人意，从而导致本课程对学生培养目标的支撑作用不强。因此，积极开展“机械设计课程设计”教学改革探索，对提升本科院校应用型人才培养质量从而满足用人单位需求具有重要的现实意义。

一、“机械设计课程设计”教学过程中的典型问题

“机械设计课程设计”是综合运用“机械制图”“材料力学”“工程材料及热处理”“机械设计”（基础）、“机械精度设计与检测”等课程的理论知识，解决常用机械传动部件设计共性问题的实践教学环节。由于涉及理论课程多、时间跨度长、对学生的综合素质要求较高，学生在“机械设计课程设计”开展过程中往往存在诸多问题，现以笔者所在单位为例，将最典型的几类问题列举如下。

（一）理论教学与实践环节脱节

作为与“机械设计”（基础）理论课程相配套的实践教学环节，“机械设计课程设计”安排在上述两门理论课程结束后进行。对于课程设计核心的设计计算内容，如带传动设计、齿轮传动设计、轴的设计等，在理论课上会从工作原理、设计思想及方法等方面进行讲解。但由于理论课教学过程中缺乏明确的设计对象实例，许多学生无法深刻理解设计思想与过程，难以做到学以致用。在课程设计过程中，学生往往机械地模仿甚至照抄计算实例，这种做法虽然可以让学生“知其然”，但不能“知其所以然”。究其原因，出现这种结果的关键在于理论教学与实践环节之间出现了脱节现象。

（二）先修课程基础知识遗忘严重

“机械设计课程设计”的先修课程多数与“机械设计课程设计”安排在不同学期，与课程设计开展时间之间存在长短不等的时间差。以笔者学校2019级机电专业人才培养方案为例，“机械制图”“机械精度设计与检测”“理论/材料力学”等课程在第1～4学期开设，而“机械设计课程设计”在第5学期开设。由于时间关系，等到学生开展课程设计时，很多基础知遗忘严重。且对于地方应用型本科院校的学生而言，基础相对薄弱、主动学习能力相对较差，上述问题更为严重。

（三）设计思想缺失，标准与规范意识淡薄

通过理论教学及实践环节的训练促使学生树立正确的设计思想是“机械设计”（基础）及其课程设计环节最为重要的教学目标之一。在“机械设计”（基础）理论课教学环节，教师会结合具体教学内容对机械设计思想及一般过程进行讲授，但由于学时数的限制，一般难以结合具体案例进行讲解。这就导致多数学生难以真正理解掌握技术设计的思路与方法，进行课程设计时面对题目感到茫然无措、无从下手，往往需要较长时间回顾复习才能进入状态，从而导致效率低下。

另外，在先修课程教学过程中均涉及大量标准与规范的学习。但由于在“机械设计课程设计”开展之前，学生并没有经历可以充分训练其遵守标准与规范意识的实践环节，导致很多学生在课程设计成果中展现出的标准与规范性极差，最终导致人才培养质量受到明显影响。

（四）缺乏严谨、敬业、负责的工匠精神

在两周的时间内，学生要完成设计计算、图纸绘制及设计说明书的编写，工作量较大。有部分学生为加快设计进度，对设计过程敷衍应付，一味地模仿甚至抄袭各类参考资料中的计算实例，全然不顾自己设计内容的实际情况，导致设计成果漏洞百出。更有甚者直接从网上购买课程设计成果充为己用。上述现象均表明有部分学生不能用正确的态度对待学习，设计过程中缺乏严谨、敬业、负责的工匠精神。

综上所述可以看出，对于地方应用型本科院校学生而言，其在“机械设计课程设计”教学过程中存在显著的问题，而这些问题将直接影响本课程教学目标的达成，进而影响人才培养质量。以上述问题为导向，笔者开展了“机械设计课程设计”教学改革研究。具体而言，研究内容主要聚焦于两方面：其一，开展“机械设计课程设计”与“机械设计”（基础）理论课程嵌入式教学，以克服理论教学与实践环节脱节、先修课程基础知识遗忘严重、设计思想缺失、标准与规范意识淡薄等问题；其二，基于理论课程与实践环节嵌合教学过程，融入课程思政教育，帮助学生树立正确的设计思想，培养其严谨、敬业、负责的工作作风与工匠精神，为提高人才培养质量奠定基础。

二、理论教学与实践环节嵌入式教学方法探讨

目前国内已有一些学者开展了“机械设计课程设计”与“机械设计”（基础）理论课程相结合进行教学的探索。但整体而言，目前对“机械设计课程设计”与“机械设计”（基础）理论课程嵌入教学