机械原理课程设计
机械原理课程设计范文第1篇
关键词:机械原理;课程设计;教学模式;创新
机械原理是机械类课程中的专业基础课程，是培养学生运用所学理论知识、综合分析能力、解决工程实际问题能力的重要课程，是学生获取工程技术训练的实践教学环节。机械原理课程设计通过实践训练使学生更好的掌握理论知道，进一步提高收集技术资料和绘图、设计的能力，特别是对提高学生的创新意识和解决工程实际问题具有非常重要的作用。
一、课程设计教学现状和存在的问题
传统的《机械原理课程设计》在设计过程中，设计的题目各类过于单一，而且实践过程较为死板枯燥，缺少对学生创新性、综合能力进行培养的问题。比如题目往局限于机床刀架传动系统、牛头刨床等几个题目，训练内容大体上都是围绕系统方案的设计、绘制机构运动简图、设计运动循环图、对凸轮或连杆机构进行设计等。方案设计完成后，缺少验证环节，学生无论方案正确与否，只要完成任务就可以了，学生的积极性不仅没有得到调动。由于课程设计题目种类单一，往往出现全班或者半个班级的学生同时做同一个课程设计，这样导致部分同学自己并没有拟定机构或系统的运动方案，甚至有部分学生自己根本没有动脑而是直接抄袭，缺少主动参与的热情，更不用说通过机械原理的课程设计能培养学生创新能力。
二、课程设计教学的改革思路
针对传统教学的优点和不足，拟从机械原理课程设计的选题、设计过程以及鼓励学生大胆创新等方面探讨教学改革，引导创新设计，应用现代设计方法及设计手段去解决实际问题，逐渐形成以创新意识和实践能力培养为目标的开放式机械原理课程设计模式及方法。
(一)选题的多样化与生活化
选题是课程设计教学环节的核心部分，不仅需要满足教学的基本要求，而且要在有限的时间内使设计得以顺利完成。在《机械原理课程设计》的教学改革中，我们需要改变以往学生的设计题目均由教师给定的方式，采取教师引导部分能力较强的学生自主选题，培养学生独立思考和积极创新的能力。另外，教师可以根据指导书上的一般方法，规定几个大的方向，引导学生如何来进行选题。学生最熟悉的就是日常生活中的一些机械装置，可以适当的举些例子如来源于生活又能使生活更便捷的一些小的机械装置。比如为了解决城市或小区中家用车停车难的问题，设计一套节约场地、低投入、免维护等小型停车机械装置，达到空间利用率高、安全、便捷的目的。考虑农产品或水果采摘过程中存在劳动工作量大、作业范围广、触碰的力度控制要求高等一系列问题，可以展开辅助人工采摘草莓、菠萝、桔子等水果的小型机械装置的创新设计。这样不仅能提高水果的采摘效率而且可以降低作业人员的劳动强度与采摘的投入成本。教师抛砖引玉，提高学生的想象力与创造力。当然教师需要规定机构选型需要涉及几类机构。限制一定的时间，如一天内需要选好题目并制定初级运动方案，经过学生分组讨论后交由老师修改确认。对于没有选好题的学生不能打消学生的积极性，而且由指导老师为其给定一个题目，确保每位学生都可以积极参与到课程设计，课程教学中的基本技能能得到一定的训练与进一步巩固一些基本专业知识。
(二)以小组或团队形式共同完成课题
要完成《机械原理课程设计》的全部目标与要求，总的工作量是非常大的，如果规定某位学生在一周内独立完成，这挑战无疑是非常严峻的。此外，现代制造企业对员工的团队协作能力日益看重，一个项目的完成住往是一个大团队全体员工的共同努力，所以锻炼学生的团队协作能力也迎合了现在制造企业的需求。因此，在课程设计的过程管理中，不再强调独立完成任务。我们的设计方式为:根据自愿原则将学生分为4-5人一组的设计团队，每组确定一个设计题目。选题结束后，每一个组员都必须独立完成几项任务，各自完成的任务最终作为学生成绩考核的主要依据。指导老师对其题目、方案以及任务分配的合理性进行审核。从资料收集、选题、运用创新方法设计以及报告提交和电子版设计、计算机绘制图纸、PPT答辩每位学生需要各自发挥自己的长处。
(三)鼓励学生积极创新
为了更好的的发扬学生的创新积极性，肯定其创新成果，对创新较好的课程设计进一步进行跟踪指导与完善，逐步引导学生形成作品并可以参加比赛。对创新较好的方案可以申报实用或发明专利，学校或学院可以进行适当的奖励，如果经费充足可以将实物制作出来参赛或展览等。学生的创新性想法或思维老师要大力支持，引导学生注意平时积累，学以致用，如此将理论与实践相结合，学生的收获更大。此外，通过课程设计的训练也将为我院参加一年一度的“机械创新设计大赛”、“无碳小车比赛”或其它类型的比赛奠定一定的基础。
三、总结
《机械原理课程设计》一改以往设计统一题目的模式，鼓励学生从日常生活中广泛搜集合适的课程设计题目，将实际生活中的问题引入到课程设计中，既迎合学生的好奇心理又有利于引导学生结合创新设计思维解决实际问题。倡导学生自主选题，通过发现问题、分析问题、解决问题全面培养学生的主动实践能力。以小组为单位的分工合作、共同完成方式培养了学生的“团队合作”精神，满足现在企业需求。对创新好的方案鼓励学生动手加工出实物，使学生对机械制图、机械加工、互换性公差与配合有更深入的认识，书本上的知识得以巩固，学生收获巨大。
参考文献:
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机械原理课程设计范文第2篇
关键词 教学改革;机械原理;创新设计
中图分类号：G642.0 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2014）24-0139-02
机械原理是高等院校机械类各专业一门重要的主干技术基础课，本课程主要研究各种机构的组成原理、常用机构的特点及应用与设计、机构的运动学及机构动力学和机械系统的方案设计等问题[1]，是培养学生设计能力和创新思维的重要基础。因此，在培养学生设计能力和创新思维方面，机械原理课程有着其他课程不可代替的作用[2]。本文就机械原理的教学过程中如何培养学生的创新设计思想，结合自己多年的教学经验，谈几点教学体会。
1 整合教学内容，做到突出重点
机械原理课程涉及的知识点比较多，而内容又抽象难懂。现有的机械原理教材理论知识大都比较完整，所以教材包含的内容多、涉及的知识面广。而在教学过程中应该注重理论知识的实用性，学生在课堂上所学到的知识既要能够满足学生毕业后从事技术工作的需要，还要培养学生的设计能力和创新思维。因此，必须在有限的课时内优化教学内容。
优化内容 在教学过程中将教学内容分为必修、选修和自学三类，其中机构的结构分析、平面机构的运动和力分析、三种典型机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构）的设计、齿轮系及其设计以及轮系传动比的计算作为必修内容。同时，根据专业的不同，将机械系统的方案设计、机械的运转及其速度波动的调节等章节作为选修内容，将机械的平衡和其他常用机构等作为自学内容。这样可以对教材所讲述的内容做出合理的取舍。
随着科学技术的发展，解析法由于其自身的优点应用越来越广泛。所以在教学过程中应加强解析法的讲解，以适应时代的变化。但是在讲反转法设计凸轮的廓线时，图解法仍然有着不可替代的作用，因为图解法直观易懂，有助于学生对教学内容的理解和掌握。
突出重点 在选取教学内容时，要注意做到突出重点，以点带面，从而使学生对相关知识点的掌握达到举一而三反的目的。例如，在齿轮机构中，着重讲清直齿轮传动的基本概念、理论及方法，直齿轮齿廓曲线的形成、齿轮的基本参数、几何尺寸的计算、啮合传动及切制原理;当讲到斜齿轮时，着重讲清楚直齿轮和斜齿轮的区别;当介绍锥齿轮齿时，着重讲清锥齿轮和直齿轮的区别以及当量齿轮的概念，而不做具体的推导计算，使得教学内容精练，避免了教学内容的简单重复。这样既突出了本章内容的重点，而且简化了分析问题的演化思想及方法，也节省了讲授学时[3]。
突出课程的创新性 结合实例教学，加强学生对机械系统的感官认识，增强学生对机械系统传动方案的设计能力，使学生学会用系统的观点去分析问题、解决问题。如在机械系统的方案设计教学过程中，增加机构的选型等内容，使学生通过对各种机构的比较研究，根据使用要求、工作性能、经济性、机械结构的合理性等方面，综合选择合理可行的机构。同时，在平时的课堂教学过程中分章节引入往年学生在科创中遇到的问题，这样不仅能培养学生的学习兴趣，而且能激发学生的设计思维和创新能力。
2 充分利用各种教学手段，培养学生的学习兴趣
多媒体教学 机械原理教学中的有些内容，仅靠教师的课堂讲解，学生很难理解。如运动副、连杆机构、凸轮机构等，如果仅用语言叙述，学生很难明白，所以要恰当地使用图示、模型、动画等多种教学方式，加深学生对学习对象的认知。也就是说，把抽象的概念用形象、直观的图和动画展示出来，有助于学生对相关知识的理解和掌握。
在课堂教学的过程中经常会发现，哪一节课的动画比较多，学生的学习兴趣就比较浓。但是，教师在教学过程中也不能片面地追求多媒体教学。如在教授矢量方程图解法对机构进行运动分析时，宜采用多媒体和板书相结合的方法。因此，在教学过程中要充分、合理地采用多媒体教学，提高学生的学习兴趣。
传统教具与现代教学的有机结合 现在大多数教师在教学过程中使用动画来辅助教学，但这并不是对传统教具的否定。比如在介绍铰链四杆机构的基本类型时，完全采用多媒体课件，学生可能会对曲柄摇杆机构选取不同的构件作为机架，能得到不同类型机构，即对“机构倒置”这一概念难以真正理解，如果在多媒体教学的同时，加上教具实物演示，可能会收到更好的教学效果。
多结合生活、生产实例以增强教学效果 因为多结合生活、生产实例可以加深学生的印象，提高说服力。如讲四杆机构时，以缝纫机脚踏板机构为例，说明哪一部分是曲柄，哪一部分是摇杆，哪个构件是原动件，哪一部分是从动件，以及当取摇杆为原动件时曲柄摇杆机构的死点以及死点的克服方法等问题。因为很多学生都有使用缝纫机的经历，这样很容易和学生产生共鸣，提高学生的学习兴趣，增强课堂教学效果。
再如，讲述凸轮机构的应用时引入学生的科创项目――非圆形喷域面积喷头的设计，利用圆柱凸轮机构改变喷头的仰角，从而达到改变喷头的射程来控制喷域的形状。通过这一实例，不仅使学生对凸轮机构的应用有了更深的认识，更激发了学生的科创兴趣。
3 加强和改进实践教学环节
充实实验内容 传统的机械原理实验主要是演示实验及验证性实验，对学生掌握课堂知识具有一定的帮助，但这些实验教学内容相对简单，很难激发学生的学习兴趣。西北农林科技大学从2009年开始增加了机构传动系统设计、拼装及运动分析实验，该实验为学生提供了动手拼装实际传动机构的平台，学生可以设计、拼装实现不同运动要求的机构传动系统，验证课堂所讲的理论内容。每次实验通常需要4～8小时，学生不仅没有因为时间长而抱怨，而且由于对内容感兴趣、能自己动手而兴致高涨。学生通过自己动手、动脑搭建自己设计的机构，从而使其创新意识得到进一步的培养，创新设计能力得到进一步的提高，也使其更加认识到理论与实践相结合的重要性[4]。
细化课程设计 课程设计是机械原理教学的另一个重要的实践性环节，它可以将分散的知识融会贯通起来，加深学生对本课程所学知识内涵的理解。西北农林科技大学的课程设计是以机械传动方案设计为主要内容，正确地选择或合理地设计机构传动方案是整个设计成败的关键。为激发学生的创新思维，教师要求4～6人为一组，在一周的课程设计中，同组学生针对教师布置的设计题目或学生自主选题，提出多种不同设计方案，然后互相讨论从机构的可行性、对要求的符合程度以及机构的性价比等多方面综合考虑，最后确定出最佳传动方案并进行详细的结构设计。这种形式的讨论和方案选型，使学生对机械设计的流程有了大概了解，开阔了学生的视野，培养了学生的创新设计思维。
4 结束语
总之，机械原理教学改革的重点就是如何巧妙地引入创新设计的思想，使学生在掌握课堂知识的同时激发学生的学习兴趣，使学生主动去思考问题，进行创新设计。
参考文献
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[4]郭红利，张李娴，张军昌，等.机械原理课程教学体系改革的探索[J].高等农业教育，2011（6）：60-61.
机械原理课程设计范文第3篇
关键词：机械基础系列课程；课程体系；课程改革；课程模块化；课程综合化
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）32-0100-04
机械基础系列课程在机械类专业人才培养中占有极重要的地位，其教学内容和课程体系的建构直接关乎人才培养的质量。所谓机械基础系列课程，主要是指工程图学、机械原理、机械零件、机械设计，金属工艺实践、互换性与测量技术、力学基础等。因此，机械基础系列课程的改革“既是工科各相关专业基础课程改革的重要组成部分，也是机械学科教学改革的重点和难点。围绕机械学科的培养目标和培养模式构建新的系列课程体系，将对我国机械类人才培养乃至机械制造业发展产生重大影响。”[1]
我国大规模的机械基础系列课程体系和教学模式的改革始于20世纪90年代中期。经过了二十年的改革取得了一些可喜的成果，但在一些方面仍有改革的空间。本文通过查阅二十年来国内高校发表的机械基础系列课程教学改革的文献，试图通过陈述、分析和评论，梳理改革的成就和不足，以期今后的教学改革更加具有针对性。改革的具体目标集中于删减课程内容、建立新的课程体系、课程体系模块化以及课程高度综合化等几个方面。
一、机械基础系列课程体系改革的必然性
高校的课程体系是高等学校人才培养目标的主要载体，是高校教育思想和教育观念付诸于实践的桥梁。它体现教育价值理念。如果说大学人才培养目标只是对学生知识、能力和素质方面提出的应然要求，则课程体系在很大程度上决定学生所能呈现的知识、能力和素质结构的教育实然。因此，课程体系的构建和改革问题是大学教育的关键问题，[2]科学合理的课程体系是保障和提高教学质量的重大因素。传统的机械基础系列课程体系形成和成熟于高等工科教育理念以知识传授为目标，和机械加工以机床加工为主要手段的时代。有两个原因说明改革是必然的。
1.随着信息化时代的到来，知识爆炸，任何人都无法获取如此丰富的知识。因此，必须摈弃传统的以知识获取为终结目标的培养体系，重构以培养学生的工程意识和创新设计能力为主线的新体系。
2.现代机械制造已由原来的机床加工转向数控加工。数控加工集机械、控制和计算机信息三位一体，是机、电、液和计算机技术的高度集成。因此，必须以数控加工为龙头，重构新的课程体系，拓宽机械基础，更新机械类专业的教学内容，促进系列课程体系的建设。[1]
因此改革成败的关键是能否建立科学合理的机械基础系列课程体系。
二、机械基础系列课程体系二十年改革举措与内涵
二十年来，机械基础系列课程体系的改革可谓是改革重中之重。目前构建新的体系有如下几种举措。
（一）依据培养目标与现代工程科学技术实际，优化课程体系，整合、重组重点课程。
整合、重组重点课程，即对原来的课程体系进行削枝强干和有机重组的改革措施，重构一门或两门综合性较强的核心课程。精简传统课程的门类，对一些陈旧过时、实用性较差的内容进行删减，对内容重复出现较多的课程进行合并，形成新的课程体系。典型案例如兰州工业高等专科学校，其新的课程体系以工程应用为主线，将理论力学、材料力学、机械原理与机械零件四门课程教学内容有机整合、融揉一体，形成机械力学与机械设计这样一门综合性的技术基础新课程。该新课程体系特点体现为：①将力学中相关摩擦、机构的运动分析等原理渗透到机械设计的全过程，涉及设计环节中的力学问题合并至同一课题中，避免重复。②将动力学部分内容重点置于惯性力、达朗伯原理、刚性转子平衡、机械运动速度波动调节等上。将理论力学中基础理论部分分散至机构运动分析与力分析中，相关机构则突出运动分析与设计，零件设计则注重其失效分析、计算准则及工作能力设计。并简化理论推导与论证，突出“学以致用”，立足基础理论以够用为度。③围绕工程应用实例，跨越原有学科体系，按通用机械的设计过程组织教学内容，梯次引出各种必需概念，重点突出各种概念和公式的物理意义和应用场合，使之相互揉合，有机地融为一体，增强工程氛围。④在保证原课程基本要求条件下，教学课时得以大幅度缩减。将省出的学时用于实践教学和新知识、新技术、新工艺的学习，增强实践能力。⑤强调在机械零件课程设计中采用AutoCAD、KMCAD等软件进行绘图，将计算机技术贯穿于图学教学全过程，增强培养计算机技术应用能力。[3]
重庆大学从工程应用原则出发，取消公差与技术测量课程，将尺寸公差的定义与标注、标准融入机械制图的零件图、装配图中；将表面粗糙度、形位公差的定义及作用融入机械制造基础，结合相应的加工过程与实现方法及成本等内容进行授受。而将公差与配合的正确选用融入机械设计中，结合零件与传动系统的功能结构设计进行授受，以帮助学生进一步理解公差配合的实质和正确选用的原则。[4]
此外，还有如北京科技大学将机械原理、机械零件和机械制图并为机械设计制图[5]；佳木斯大学将机械原理和机械零件并为机械设计，机械制图与计算机辅助制图并为现代机械制图[6]；天津科技大学将机床概论、金属切削原理和机械制造工艺学合并精简为机械制造技术基础[7]；番禺职业技术学院和顺德职业技术学院将原机械制图、机械设计基础和机械制造技术基础三门课整合为机械分析制造技术基础。[8]国防科学技术大学并机械制图与互换性与技术测量为机械制图[9]等，都是通过整合内容达到减少课程名类的。
（二）以设计为主线，理顺、协调、优化组合教学内容，对课程体系进行模块化设计
机械基础系列课程设置模块化是许多高校进行课程体系改革的又一尝试热点。其典型案例如北京理工大学、中南大学、中北大学、山西农业大学、北京工业职业技术学院等院校。
北京理工大学从整体优化的角度对课程内容进行整合，将原来的工程图学、机械原理、机械设计、互换性及测量技术四门机械基础系列课的重组为机械概论、制图设计、精度设计、机构设计、机械设计和综合设计六个模块，体现以综合设计能力培养为主线，创新设计能力培养为核心，现代设计能力培养为关键，把各门课群的各教学环节融入系列课的整体规划中，并进行优化重组，形成了一个完整的新体系。[10]
中南大学则是根据能力培养层次，将课程体系划为机械构形与表达能力、机械设计基础能力、机械制造工艺基础能力和创新能力四大模块。分别以工程制图课程和计算机辅助绘图课程教学为主，培养学生空间构思能力和将设计意图用工程图的表达能力；以机械原理和机械零件课程教学为主，培养学生进行总体方案设计、分析、择优和零件结构设计的能力；以常用制造方法及设备的确定、公差、零件加工工艺规程的编制、质检方法与技术为主，由金工实习完成，培养学生的工程实践能力；以机械产品创新的基本原则、创新思维方式与方法、创新设计实例分析为主，培养学生的创新意识、创新思维和创造设计能力。[11]
河北农业大学将机械基础系列课程划分成绘图、力学、机械制造、气液传动四大模块。其中，绘图模块作为机械设计制造的表达方式，为后续课程学习和设计提供有利的工具；力学模块中，并理论力学和材料力学为工程力学，以建立动、静两者之间的有机联系，便于联合解决工程力学问题；并机械原理和机械设计为机械工程设计原理，简化强度校核，增加利用软件进行强度校核试验内容，用综合实验完成机械原理和机械设计部分实验；机械制造模块由材料成型技术基础、工程材料和机械制造技术基础三部分构成。材料成型技术基础重点介绍后续课程中不涉及的内容。工程材料中，纳米技术及精密加工、超精密加工技术、材料的微观结构、不锈钢材料及热处理作为重点内容。机械制造技术基础部分进行了较大幅度整合。机床、刀具、切削原理部分加入数控机床及刀具；互换性与技术测量部分的尺寸链内容调整到机械制造工艺学部分，配合及项目标注调到绘图模块，只介绍测量及特征，适当增加误差理论与数据处理内容；机械制造工艺学部分加大成组技术内容量；为后续CAD/CAM课程中CAPP内容打下基础。气液传动模块中，把流体力学从力学模块调至气液传动模块，使理论与应用紧密结合。加大电液伺服内容，以便掌握模糊控制和智能控制技术。[12]
此外，山西农业大学则是按照零件的种类划分模块，以“齿轮传动设计”、“轴系结构设计”、“标准件选型设计”等进行模块化教学的设计和实践，形成跨课程甚至跨多学科的课程体系。[13]北京工业职业技术学院则是将课程体系分为总论、机械设计计算、机械常用金属材料及热处理、机械加工及精度、机械设计基础和计算机辅助设计六个模块。其目的是有利于在各专业在制订教学计划时，保证必要的学时数，从而保证正常教学顺序和教学质量，满足不同专业的需求，达到有的放矢、因材施教的目的。[14]
（三）借鉴国外先进经验，推进课程体系高度综合化
20世纪60年代以来，科学知识激增。为解决科学知识的急剧增长与学校教育时间的相对有限这一矛盾，课程综合化是世界各国课程改革的重要发展趋势。目前，美国的著名大学中，课程的综合化程度非常高，例如，MIT的机械系列课程“设计和制造Ⅰ、Ⅱ”就包括设计过程、机械设计、制造过程和系统、质量和过程控制等内容，包含了我国现阶段的若干门课程，甚至是跨学科的交叉的课程[15]；密歇根大学的机械工程课程体系是ME250、ME350、ME450课程。其中ME250即固体力学与材料系列，是我国目前理论力学、材料力学和工程材料三门课的综合；ME350即热与流体系列课程，包含工程热力学、传热学和流体力学等课程；而ME450即设计与制造系列课程，包括机械制图、机械原理、机械设计以及有关机械制造的一些知识等[16]。加州大学圣地亚哥分校工程制图与设计引论课程融合了制图、设计、制造、2D和3D CAD、加工知识等内容[17]。
目前，国内率先实施机械基础系列课程高度综合化的高校是上海交通大学。该校的改革始于2000年，依据打破原有课程设置的界限，建立新型的机械基础系列课程体系，实现两个转变，即传统设计向现代设计转变、传授设计知识向培养设计能力转变，为培养具有开拓精神的高级设计人才打下扎实基础的指导思想与目标，借鉴美国密歇根大学的设计与制造系列课程体系，对其原来的机械工程专业课程做出整合和调整，实现课程综合化[16]。改革取得了一定成效，但也遇到一些具体的困难。
（四）紧贴时展需求，依据少而精的原则，精选和适时更新教学内容
知识的爆炸与发展，学科的不断分化与细化，使课程门类不断增多。而学生的学习时间和精力总是有限度，这就要求构成课程体系的课程内容必须去粗取精，却旧迎新。课程体系改革还应考虑如何使课程链中内容的整体优化，追求教学的最佳效果。
清华大学于20世纪90年代初就以优化知识结构，向学生传授有用知识为出发点，对工程制图、机械原理、机械设计基础等课程内容和体系进行了大调整。将机械制图教学重点放在零部件的表达、视图选择及徒手绘制草图的能力上，同时增加创造性构形设计思维的内容；机械原理由过去以机构分析为主的教学体系改为以机构设计为主的教学体系，增加机械方案创造性设计等环节。机械设计基础则按设计过程建立包括机械运动方案设计、机械零部件工作能力设计和机械零部件结构设计三部分内容的新教学体系。教学内容进行精选优化，各门课内容体现传授最有用知识，改革成效明显[18]。
西北工业大学以机械设计为主线，侧重学生工程素质、综合应用和创新设计能力培养建立系列课程新体系，根据新体系进行课程之间教学内容的整合、协调和优化。精选课程内容。工程制图课程加强学生徒手绘草图、仪器绘图及计算机绘图能力的训练；工程材料及机械制造基础课程精选典型材料毛坯成型工艺和传统机械制造工艺等基本内容，充实现代工程新材料、新工艺和现代先进制造技术有关的内容，以加强学生对选材、零件与毛坯形成工艺和机械加工工艺设计能力的培养；机械原理课程加强学生机构综合应用和机械运动方案创新设计能力的培养；机械设计加强机械系统总体设计和结构创新设计能力的培养。[19]
天津科技大学在机械原理、机械设计、材料成型工艺基础和机械制造技术基础等课程中增加计算机应用方面的内容。[20]
三、机械基础系列课程体系改革20年综合评析
我国机械基础系列课程体系的改革起步晚，时间不长，但是有了一个良好的开端，同时还有国外的一些成功经验可资借鉴，可以期望能有一个美好的未来。笔者在以上分析的基础上，梳理我国高校机械基础系列课程体系20年改革的得失，有如下几个特点。
1.改革在全国范围内各高校展开。本研究虽然只是参阅了公开发表的近100所高校的有关机械基础系列课程体系改革的情况，但它们涉及到我国工科高等教育各个层次的方方面面，具有广泛的代表性。一些院校虽没有公开发表有关的举措的文章，但改革已经有了实际的行动。
2.改革在稳妥中进行。教学改革是一项关乎人才培养成功与否、需要极其严肃和认真对待的大事。因此，改革，只能“改良”、“改好”，不能“改劣”、“改坏”。课程的实施最少是5年为一个周期，如果改好，固然收益，如果改坏，则至少影响5届学生，可谓贻害无穷。文献资料显示了大部分院校采取了稳妥的步骤，先提出一些方案，再经过认真讨论和论证，最后稳妥逐步实施。
3.改革总体尚处于初始阶段。我国绝大多数工科高校建校时间不长，而且机械专业均脱胎于苏联模式或深受其影响。改革开放后，几乎都经过了一个较长时期的痛苦抉择和改革设想的酝酿阶段。目前，清华大学、上海交通大学、华中科技大学等名校起步较早，在改革的道路上行进较远，步子也较大。一些高校进行了初步尝试，并取得了一定的成效。但也还有相当多的高校仅仅只是提出了初步的设想。
4.重视学生创新设计能力的培养。各校都把培养学生的机械创新设计能力、创新思维、动手能力、综合设计能力和激发学生创新设计积极性摆在重要的位置。
5.课程门类和课时数略有减少。改革试图减少改革试图减少课程门类，减少课时数，提高教学效率，课程体系的综合化和交叉性有所提高。
6.课程内涵体现了先进性和时代性。随着科学技术的不断向前发展，机械工程的内涵和外延都在不断扩充。主题在变，问题在变，活动在变，要求机械基础系列课程体系内涵紧跟时展的步伐，实时引入了新内容。
然而，正如特点3所说，改革还只停留在初步阶段，其成效非常有限，这种局限性与不足通过国家精品课程建设结果可以得到证实。笔者从国家精品课程建设网上得知，始于2000年前后的国家精品课程建设，固然对提高机械基础系列课程教学质量起到了非常积极的作用。教育部共批准机械工程部级精品课程603门，其中大多数为机械基础系列课程。较多的如“机械设计”课程被评为部级精品课的有46所高校，“机械原理”有51所，“机械设计基础”有28所，“工程制图”或“工程图学”共有60多所，“机械制图”有14所，“画法几何及机械制图”有10所，“画法几何及工程制图”有8所，“机械制造基础”或“机械制造技术基础”共有36所，“工程训练”有9所，“互换性与技术测量”有9所。[21]这些数据一方面说明，我国工科大学的机械基础系列课程的教学条件和质量得到了较大幅度的提升。但从另一个角度来看问题，也可表明，虽然课程的高度综合化和交叉性成为全球大学的共识，但在我国现阶段，真正具有综合性和交叉性的课程和高校还极其少，像清华大学的“设计系列课”综合性精品课程成为凤毛麟角。各校的机械基础系列课程仍是以沿袭传统的课程体系为主的形式，各课程之间的分化和自守，使已形成的自身独立的学科系统难以打破藩篱。二十年来大部分改革仅在本课程系统内进行，始终围绕自成系统、自我完善与发展，追求各自的系统性和完整性而做着不懈努力。课程的综合性和交叉性还远远不够，一些改革仍然还停留在研究和纸上谈兵阶段，离现代大机械背景下的时代需求还有相当的距离。机械基础系列课程体系改革空间仍然很大，任重而道远。
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机械原理课程设计范文第4篇
P键词：机械设计基础；教学改革；大作业
基金项目：攀枝花学院教育教学研究和改革青年项目（JJ1364）
攀枝花学院教育教学研究和改革青年项目（JJ1409）
《机械设计基础》课程是高等学校机械类专业开设的一门专业基础课，其包括了机械原理和机械设计两大部分，研究的是机械的基本理论问题和机械零件的设计与计算。《机械设计基础》课程在课程教学设置中起承上启下的作用，是学生在学完《高数》、《工程力学》、《机械制图》等课程后进入专业课程学习前必须学习的一门课程。学好《机械设计基础》课程对学生学好后续的专业课程起着重要作用[1]。
1 《机械设计基础》课程教学过程中增加大作业环节的必要性
《机械设计基础》课程的实践性和综合性都极强，传统的《机械设计基础》课程教学已很难满足现在的教学要求，学生很难理解并掌握所学的《机械设计基础》课程要求及知识内容，因此在教学过程中增加大作业环节，使学生边学边设计计算，学的过程中理论联系实际，学生既能充分掌握理解理论知识，又能提高实践能力、动手能力，并为后续的课程设计、毕业设计做准备，有助于提高学生参加学科竞赛、创新实验的积极性及参与过程的能动性。
2 《机械设计基础》课程大作业的设置方案
2.1 方案设计思想
《机械设计基础》课程分为机械原理和机械设计两大部分，故分别在机械原理与机械设计部分设置2-3个大作业，以分组的形式进行，最后以小组考核结论为每个成员的考核成绩[1]，也可根据具体情况，每个学生设置不同的题目。在大作业设计过程中，可根据学院专业特色，大作业题目与专业特色相结合，与学生专业相结合，使知识系统化，并提高学生学习兴趣。大作业题目也可根据学生情况，在难易程度上分层布置。具体大作业设置如下。
2.2 机械原理大作业设置
《机械设计基础》的前半部分是机械原理部分，其内容主要包括了机构的结构分析、平面机构的运动分析、平面机构的力分析、连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。该部分内容比较抽象，学生如果只是通过单纯的听课、作业，不能很好的理解各种机构的工作原理并与实际应用结合[1]。因此分别在连杆机构及其设计和凸轮机构及其设计章节设置大作业环节。
连杆机构的应用十分广泛，在工程机械、农业机械及汽车工业中都有广泛应用，如起重机、转向机构、车门开闭系统等都有连杆机构的应用。因此选择连杆机构设计为《机械设计基础》课程的第一个大作业题目。学生通过对题目的分析，按照课堂所学理论知识，首先对平面机构的运动进行分析，然后建立包含各尺度参数和运动变量在内的解析式，最后根据已知的运动变量求机构的尺度参数[2]。
凸轮机构广泛应用于自动化和自动控制装置中，常见的凸轮机构应用如内燃机配气机构、自动机床进给机构等。因此选择凸轮机构设计为《机械设计基础》课程的第二个大作业题目。学生根据大作业题目，首先根据工作要求、结构条件选定凸轮结构的形式、基本尺寸、转向及推杆的运动规律后，就可根据凸轮设计方法对凸轮轮廓曲线进行设计[2]。
2.3 机械设计大作业设置
在《机械设计基础》课程的后半部分为机械设计部分，其主要讲述通用零件的工作原理和设计过程，其内容主要包括了机械零件的工作能力和计算准则、螺纹联接、轴承、轴等。这部分内容庞杂，各章节似乎独成体系，互不关联。传统的在课堂上进行陈述性的知识学习的教学方法，学生在学习过程中，学习没有系统性，对于零件的设计知识，只有大致的了解，知识掌握并不深入[1]。因此，在机械设计部分布置2-3个大作业题目。
机械设计部分主要是零件的设计，大作业题目可结合专业实验室进行实验设备装置的改进与设计，传统学生做实验时，只是按照实验步骤进行，很多学生对实验目的不明确，学生在做实验时，鼓励学生多思考，不按部就班的按实验步骤做实验，可对实验设备装置进行改进与设计，如此既使学生对实验内容、目的等理解透彻，同时提高学生的实验能力。大作业题目也可设计小型的机械，设计小型机械或结合专业实验室实验设备装置的改进与设计都可运用项目式教学法，利用师生创新项目等实践环节，强化学生动手能力，将有利于提高学生的工程实践能力，提高教学质量，形成地方高校教育特色[3]。如学生参与的机械创兴大赛，相应的设计就可融合到大作业中，学生很好的把实际与课堂理论联系在了一起，即可以鼓励学生多参与创新项目，又提高学生的学习能动性；同时指导学生参与教师科研项目，大作业题目与项目内容契合，通过科研项目逐步提高学生机械设计的能力，学生在学习的同时提高自己的科研能力。
2.4 引入三维设计方法
为补充课堂教学，并联系实际提高学生的设计能力，在大作业过程中，鼓励学生借助计算机设计，引入三维设计方法补充课堂教学。要求学生在完成参数选择、计算校核的基础上，根据计算机绘制出装配图和主要零件的零件图，同时要求学生应用Pro-E、UG等三维设计软件，进行三维实体建模，强化学生的三维设计能力，开拓学生就业渠道[3]。
3 结论
通过在《机械设计基础》教学过程中增加大作业的环节，使学生进一步加深对《机械设计基础》中的机构原理及设计、零部件设计方法等理论知识的理解，显著提高学生的设计水平，提高学生的学习积极性，学生的实践能力及其学生的科研能力，为学生增强就业竞争力打下基础[3]。
参考文献
[1]起雪梅，张健，张敬东. 机械设计基础课程考核方式改革与实践[J].牡丹江大学学报，2016，（8）：168-170
机械原理课程设计范文第5篇
关键词：机械工程；机械设计能力；培养模式；典型案例
机械制造业不仅是现代工业发展建设的发动机，更是国民经济的支柱产业。近年来随着科技的进步，“中国制造2025”正推进制造业由传统制造向现代制造与智能制造进行转型与发展。“科技强国，人才兴国”，为适应产业的飞速发展与转型的需求，社会对具有较强机械工程实践与创新能力的高素质应用型高级专业人才需求量增大。因此，在高校机械专业人才培养中，亟须强化工程实践能力与现代机械设计能力的培养[1]。为提高机械专业人才培养质量，各高校在人才培养体系、核心课程的教学内容与教学方法等方面都进行了大量的有益探索[2-3]。但目前，相关教改研究主要集中在教学内容与教学方法的改进与优化以及实践教学改革研究等方面[4]，而对深度融合多课程、多环节的全过程专业能力培养的研究较少。为提高毕业生的现代机械设计能力，开展基于典型案例的多课程、多环节、深度融合的培养模式研究，符合机械专业工程教育专业认证的大潮流，具有重要的意义和推广价值。
一、现状及问题
地方院校主要为区域经济建设和社会发展服务，承担着为行业技术进步培养卓越工程人才的责任。然而，一直以来部分地方院校沿袭高水平院校机械专业人才的培养模式，未根据自身实际情况修改导致所培养的人才与社会需求错位，社会急需能胜任现代机械制造行业发展的研发、设计工作的专业技术人才。此外，地方院校学科专业硬件建设的投入较小，先进仪器设备与实训平台的台套数少，实践教学环节较为薄弱。我国已广泛开展工程教育认证工作，基于工程认证以成果为导向的教育理念，学生毕业能力是人才培养的核心任务，而现代机械设计能力是机械设计制造及其自动化毕业生的核心能力。由于机械设计类课程多、教学内容比较抽象、理论深奥且比较枯燥，学生多有畏难、厌学情绪，教师授课比较困难，导致学生机械设计知识掌握不扎实、机械设计软件应用不熟练、机械创新设计与综合设计能力较弱等现象，学生的专业能力与机械工程实际需要存在一定的脱节，不能满足机械制造业发展的人才培养需求，人才培养效果还需继续改善。本文以哈尔滨商业大学的机械专业为例，该专业已开展工程教育认证工作，根据培养方案要求毕业生须具备包括机械产品设计能力、机械零件制造能力、机电系统控制能力、特色食品包装机械研发能力的机械工程综合应用能力，其中最基本、最核心的是机械产品设计能力，专业能力形成体系如图1所示。针对培养目标，培养方案中不仅设置了“机械原理”“机械设计”“机械系统设计”等理论课程，也安排了机械设计课程设计、专业综合课程设计、专业生产实习、CAD/CAE实训及毕业设计等实践教学环节，形成了比较完整、规范的现代机械设计能力培养体系（如图2所示）。通过这些教学环节的训练，机械专业的毕业生能比较熟练地掌握现代机械设计方法及手段。但是，由于各门课程、各个实践环节的缺乏交流协商机制，都按各自的思路与模式开展教学，没有形成一个统一、有机的全过程培养体系，导致出现部分基础薄弱的学生工程软件应用不熟练、机械创新设计与综合设计能力较弱等现象，毕业生的现代机械产品设计能力还有待提高。
二、培养模式改革的具体方案与措施
在工程教育背景下，哈尔滨商业大学机械设计制造及其自动化专业优化人才培养途径，研究建立了基于典型案例的深度融合的多课程、多环节的现代机械设计能力全过程人才培养模式。
（一）完善机械设计能力全过程培养体系
为实现符合工程教育专业认证的毕业生专业能力培养要求，机械专业修订了人才培养方案和课程教学大纲，并整合、优化工程案例，通过齿轮传动及减速器设计的典型案例，将现代机械设计的能力培养贯穿课程教学、生产实习与课程设计、毕业设计等人才培养的全过程，全面夯实学生的机械设计能力，提高毕业生的工程素养与工作适应性。基于学科认知规律，从机械专业的初步认识机械→简单机械产品设计→现代机械设计方法设计→机械产品综合设计→复杂机械产品设计→复杂产业机械设计及研发→实际工程应用的人才培养规律，综合分析机械专业的师资队伍、硬件条件以及历史传承，建立机械专业基于典型案例的现代机械设计能力全过程培养体系，如图3所示。
（二）充实机械设计能力培养的教学内容
以齿轮传动及减速器设计为案例，将机械原理、机械设计、机制工艺等核心课程与课程设计、实训、生产实习、毕业设计等实践环节深度融合，经过多轮从理论到实际、从实际到理论的循环培养过程，逐步培养学生运用专业知识去分析、解决机械工程问题的能力。形成规范、完整的机械设计能力培养体系，解决了机械设计类课程追求理论体系完整、忽视工程实践的弊端。1.第三学期。“机械原理”课程教师可通过学生感兴趣的汽车及变速箱动画，使他们了解汽车变速箱的工作原理及齿轮传动原理，增加其对传动机构有感性认识，激发学生的学习热情，同时，着重讲解齿轮传动的工作原理及轮系设计，解决由于课程理论深奥且比较枯燥的难题。2.第四学期。首先，可通过“金工实习”让学生近距离观察CA6140车床主轴箱，使其对齿轮传动有更深入的认识和理解。其次，教师可通过“机械设计”课程教学，重点讲述齿轮传动设计、齿轮校核等内容。最后，通过齿轮减速器课程设计，让学生深入理解齿轮传动设计过程及设计要点，使他们初步了解机械产品设计的基本过程。3.第五学期。教师可通过“机械CAD/CAE/CAM技术”课程，让学生掌握三维设计软件Solidworks、二维平面设计软件AutoCAD的使用，建立轴、齿轮、箱体等典型零件的三维模型，了解ANSYS、COSMOS等先进机械设计软件的应用；通过机械CAD/CAE实训，建立圆柱齿轮减速器三维模型，完成齿轮减速器的装配图及典型零件图，使学生真正理解如何运用先进工具完成机械产品的设计。4.第六学期。可通过大型机械制造企业生产实习，让学生理解齿轮、齿轮轴等典型零件的加工工艺；通过“机械制造工艺学”课程，重点理解齿轮加工工艺、设计计算以及尺寸链等内容；通过齿轮加工工艺及夹具设计，使学生深入理解机械产品、机械零件的设计及加工，形成机械产品设计过程中要综合考虑机械零件加工的良好工程设计习惯。5.第七学期。通过“机械系统设计”课程教学，重点讲述有级变速传动的设计；通过车床主轴变速箱课程设计，让学生能进行复杂机械系统整体布局、传动系统设计、操纵机构设计等，形成复杂机械产品设计的初步能力。6.第八学期。通过毕业设计，让学生运用Solidworks等工程软件完成一个比较复杂的机械产品设计，形成复杂机械产品设计能力。通过6个学期全过程机械产品设计能力的培养，可使学生具备熟练运用机械专业知识和专业技能的能力，能够运用自然科学和工程科学的基本原理，去表述与分析复杂机械工程问题，提出解决方案，完成比较复杂的机械产品的设计与开发，提升专业能力和工程素养。
（三）改革教学方法，提升教学效果
为提升教学效果，教师要全过程贯彻案例式教学方法，并形成自己的课堂教学、实践教学及课外科技活动相结合的立体化教学思路。1.采用案例驱动教学方法，提高学生的工程设计能力。通过齿轮传动及减速器设计的典型案例，全过程贯彻齿轮传动及减速器的工作原理、设计理论及工程实践，逐步培养学生运用专业知识去分析、解决机械工程问题的能力，夯实学生的现代机械设计能力，提升学生的工程素养和工作适应性。2.采用系统论方法，完善机械设计能力培养体系与课程内容。采用系统论方法，将机械设计类各门课程、各个实践环节各自为政开展教学的现状，通过齿轮传动及减速器设计的案例教学，形成一个统一、有机的机械设计能力全过程培养体系，提升学生的工程素养和工作适应性。3.采用重点论方法，提升学生对机械产品设计的理解。教师要全过程地重点讲解齿轮传动及减速器的设计、加工、材料选用、总体设计以及三维建模等，通过课堂讨论及习题课，让学生举一反三，充分调动其学习积极性，促进其对课程内容的消化和理解。4.采用理论联系实际的方法，将教改、科研成果及学科前沿融入教学。教师可采用理论联系实际的方法，将教改、科研成果、学科前沿和高新技术信息有机地融入教学过程，不断补充、更新教学内容，深化学生对机械理论知识的理解和掌握，锻炼其实际动手能力，并向其传授更多、更新、更先进的知识，激发学生的兴趣。5.结合实践教学与课外科技活动方法，提升教学效果。教师可结合生产实习、课程设计与课外科技活动，通过现场实物教学法，提升学生对机械的感性认识，激发他们主动学习的积极性，提升教学效果。
三、结论
本文在对机械制造业发展现状及需求的大量调研基础上，分析地方商科院校的现实困境及现状，并以哈尔滨商业大学机械专业为例，建立了基于典型案例的现代机械设计能力的全过程培养体系。通过齿轮传动及减速器设计的典型案例，将现代机械设计能力的培养贯穿课程教学、实践教学等人才培养全过程，全面夯实机械专业毕业生的机械设计能力，提高毕业生的工程素养与工作适应性。通过对机械专业培养模式的改革，将会使培养出的机械专业人才更符合国家发展战略以及产业转型需要。通过该项目的研究，也可为其他地方院校在进行机械专业培养模式的教育改革与实践中提供有效的经验借鉴与参考。
参考文献：
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