关键词：UG软件；机械设计基础；三维CAD；课程改革
Key words: UG software；the basis of mechanical design；three-dimensional CAD；curriculum reform
中图分类号：G42 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）35-0023-02
0引言
在科学技术高度发展的今天，知识更新越来越快，高校人才的培养变得越来越重要。如何才能培养适应企业需要的应用型人才，是目前高等教育面临的一项重大课题。
1UG软件的特点
UG是一套集CAD、CAE、CAM于一体的软件系统，其功能覆盖了从概念设计到产品生产的整个过程，具有完全的三维实体复合造型、特征建模、装配建模技术，能设计出复杂的产品模型。它为制造行业产品开发的全过程提供解决方案，但没有提供专用产品所需要的完整的计算机辅助设计与制造功能。而产品的种类繁多，实际生产中需要针对具体对象，在选用的CAD软件平台上进行二次开发，设计出适合专用产品的CAD、CAM系统。最难能可贵的，就是它能和多数其他商业软件兼容，这使得UG的功能大大增强，成为当今屈指可数的机械设计软件之一。
UG属于混合建模产品，不仅适用于参数化建模，也可以适用于非参数化建模，它既可以做中、小企业产品设计。也可以做飞机、轮船等大型设计，它也是加工出身的，UG的产品设计完后，同时可进行数据无缝（数据不会丢失，不用转换）加工。据调查，很多大型正规的企业使用UG进行钣金件设计、有限元分析、机械运动仿真、最优化设计等。另外，国内一些高校也将UG引入到毕业设计当中。
2传统机械设计基础课程的教学方法和存在问题
机械设计基础是机械类专业的专业基础课，是机械课程教学中一个必不可少的重要教学环节，其目的是培养学生具有综合机械设计的能力。本课程不仅在学习进程上具有从理论性课程过渡到结合工程实际的设计性课程，而且从基础课程过渡到专业课程的承先启后的桥梁作用。传统的《机械设计基础》课程教学模式，是根据教学大纲要求，在教学方法和教学手段上常利用多媒体、教学模型和挂图，再辅以教具在黑板上绘制绘制结构图形，然而多数学生没有太多工程经验，对这些结构抽象的学习、固定形式的理解存在一定的困难，因此这种教学方法已不能满足于新时代的教学要求。
随着机械CAD技术的发展，使传统《机械设计基础》课程教学面临新的挑战。CAD软件等众多绘图软件的广泛应用，极大地提高了设计、绘图的质量与效率，体现了手工设计无可比拟的优越性。目前，机械CAD的有关课程和《机械设计基础》的设置未能充分融合，难以达到既能利用手工设计，又能使用计算机软件进行机械设计的培养目标。因此，急需对机械CAD的有关课程与《机械设计基础》的教学体系进行大胆改革。
3将UG软件引入机械设计基础课程的目的
根据UG软件自身的应用特点，作为高校的《机械设计基础》课程，我们不得不把它引入到相关章节之中，其目的就是：①从根本上改变了传统教学模式，建立以计算机设计、绘图为主线的教学模式，使人们的设计、绘图观念产生根本改变，实现真正意义上的设计思想现代化，真正体现了以全面素质教育为培养目标，以现代高新技术为依托，培养具有创新能力和个性发展的人才。②要学生掌握UG，满足社会、企业的需求，为他们在以后的工作奠定良好的基础。③有助于加速教师教学和学生学习、训练过程的现代化。实现三维造型绘图教学要求教师的备课、授课过程基本上在计算机上进行，实现真正意义上的无尘授课；学生的学习和训练也要求基本上在计算机上完成，传统的手工设计、绘图处于次要性地位，以适应当今和未来社会的需要。建立全新的基于三维技术的课程体系，为今后高校的《机械设计基础》课程发展贡献一份力量。
4UG软件三维参数化造型在《机械设计基础》中的应用
根据UG NX6.0软件的应用特点，我对《机械设计基础》课程中的部分章节进行了UG软件的设计、应用。
4.1 齿轮传动的UG设计，由于齿轮绘制过程相当复杂，并且存在一定难度，因此本人利用UG二次开发语言模块UG／OPEN GRIP和UG／OPEN API对UG进行了二次开发工作，制作了一个直齿圆柱齿轮的工具如图1。
4.2 传动轴的UG设计，传动轴的结构简单，绘制过程比较容易，因此可以直接利用UG软件完成绘制。
4.3 减速器的UG设计。齿轮减速器是最常见的一种传动装置，是机械设计基础课程的课程设计主要内容，减速器由许多零件组成，如轴上传动零件、轴承、联轴器、轴承盖和箱体等。传统的课程设计中减速器设计是根据减速器的主参数（如输入功率与转速、输出功率与转速等）对每个零件进行设计、绘图。传统的没计方法的缺点是设计和绘图的工作量大、重复劳动多，现在机械设计基础课程设计时间又相对较短，要在短时间内完成大量重复设计、绘图工作，既影响完成课程的效果，又会耗费过多精力进行重复劳动，且减速器设计结果差别很大。运用UG软件，对减速器的零件进行参数化设汁，同时运用UG软件的虚拟装配功能实现减速器的参数化装配，实现计算机虚拟环境下的减速器参数化设计。对于不同主参数的减速器，可以通过编辑零件参数获得新的减速器，从而减少了重复劳动，缩短了产品开发周期，减低了设计成本。
《机械设计基础》课程是工科院校机械类专业学生的专业基础课程，在教学中占有重要的地位。该课程主要阐述了关于机械零部件的基本知识、基本理论及基本设计方法，是一门研究机械共性问题的主干课程，学生对这门课程的掌握状态会直接影响到后期专业课程的学习。因此，该课程的教学方法和教学内容要适应学生的学习能力，并且要充分调动学生的学习积极性，项目式教学模式的引入无疑是一个解决问题的很好的方法。
1.《机械设计基础》课程项目式教学的探讨
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020 年）》明确提出：“把提高质量作为重点。以服务为宗旨，以就业为导向，推进教育教学改革。实行工学结合、校企合作、顶岗实习的人才培养模式。”作为高职院校，培养优秀的生产、建设、管理和服务第一线的应用人才是当前的核心目标，课程的建设与改革都是为了实现这一目标而服务的。基于这个理念，对于高等职业技术学院来说，要以“工学结合”作为切入点来进行项目式教学的课程改革建设。
《机械设计基础》课程的改革建设也须从培养机械生产一线技术应用型人才的目标入手，要求该课程应该多注重培养学生掌握通用零部件的工作原理和设计准则，熟悉常用机构的结构特点和工作原理，并初步具有分析和设计机械零部件的能力。而《机械设计基础》课程的最大特点就是理论知识含量较大，所以在以往的教学中我们都会采取传统的教学模式“课件+习题”，在授课时运用多媒体课件，有时会借助大量的挂图、模型等进行讲解，帮助学生理解和掌握新知识，然后在课后布置大量的习题，让学生练习巩固。但高深的理论知识对于高等职业院校的学生来说的确过于枯燥，掌握起来难度太大，这样的教学手段对目前的高职教育来说明显力不从心，虽然能让学生从感观上对所学内容有表层的了解，却无法让学生对所学知识进行灵活运用。特别是对于作为专业基础课程的《机械设计基础》，该课程的涉及面较广，应用性较强，各章节的内容彼此独立，于是收效不是很好，学生兴趣不高等诸多问题就暴露了出来。
学校的教学内容落后于企业的生产实际，教材内容滞后于生产发展，这是职业教育面临的有待解决的客观实际问题，无疑项目式教学模式是解决这一问题的突破点。项目式教学模式主要是以实际的工程项目为对象，例如在企业中经常使用的工具、设备中的常用零件和机构，将这些工具和设备作为项目进行分解，并将分解后的部分与所要讲授的机械设计基础理论知识点相链接，在教学中让学生参与项目设计的全过程。对于实际的工程项目则需要教师在企业中作大量调研，从企业的岗位设置和需求出发进行筛选，最重要的是这些项目必须是企业中的一些新工艺、新方法、新产品的典型案例，同时要能够突出教学内容和专业特色。通过这样的教学项目将学校教学与企业生产之间架起了一道桥梁，可以使学生所学的知识真正做到“从企业中来，到企业中去”。
但项目式教学在机械设计基础课程中的运用也会遇到一些阻碍。首先由于学生刚接触机械专业知识，对实际生产中的一些零件及机构都很陌生，其次是从企业引入的项目通常是多个零件及机构的组合，相互之间的联动关系仅凭想象很难理解，而如果通过拆卸工具或设备让学生更加全面地了解熟悉这些内容，不仅成本高，而且执行起来难度也会更大。另外，要想在机械设计基础课程的教学中真正实施项目式教学模式并不是一件容易的事，因为这门课程不仅涉及到理论力学、材料力学、机械原理和机械零件的相关理论知识，而且它的运用随着机械行业现代化的发展也在发生着日新月异的变化，所以教学项目的选择若要适应企业的发展，可能每年都要发生变化，这对要求教师时刻与企业保持联系，并且要提高教师的综合能力。因此，进行机械设计基础课程建设时，我们必须突破传统的教学手段，改变教师传统的教学理念，才能更好地配合项目式教学模式的实施。
2.软件仿真辅助教学的作用
在机械设计基础课程的教学中，我们以前只是从教材提供的教学内容出发来设计教学过程，但在引入项目式教学模式后，教学方法的选择应该考虑企业采用的设计手段，目前借助软件的强大功能进行设计已成为了企业的常用方法，所以，软件的介入可以让学生在校学习期间就能够适应企业的工作模式，毕业后能够直接满足或者较快适应企业相关岗位的需求。
软件仿真辅助教学方法具有很大的优点。首先，可以利用软件三维造型的功能，将所有的零件和机构进行随意的拆装、放大、旋转，能够选取零件的不同部位，改变对模型的观察方向，非常接近现实中的产品零件。以前面对二维图纸学生会很难想象出零件和机构的空间状态，这种方法会有利于让学生对各种零件和机构空间结构及组成有更深的了解。其次，可以利用软件的装配功能，显示各零件之间的相互位置关系，各机构之间的连接关系。以前装配图的学习是学生面临的最大问题，而运用软件进行装配，可以让同学们在学习设计的同时熟悉零件的结构工艺性及零件拆装顺序等相关知识，老师也可以通过动态的演示给学生正确的示范。另外，可以利用软件的运动仿真功能，把各种复杂的机构通过形象生动的动画演示出来，让学生在学习中加深感性认识。
除了运用软件仿真辅助教学外，还应该让学生运用软件仿真进行设计实践。因为这种方法来自于企业的常用设计方法，所以学生要掌握这种方法必须要有实践过程。在这个阶段的学习中，学生为主体，教师只是起到辅导作用。学生可以根据自已的实际情况，自主选择设计命题，可以按自已的想法进行设计，也可以根据企业提供的要求进行题材选定。在设计中根据自已的设计理念随意组合所学的不同机构，根据需要改变参数，并通过软件的仿真辅助验证自己设计的正确性。这种角色的互换，让学生在真实的产品设计过程中，检验自已的综合机械设计职业能力，并将机械设计与加工联系起来，既可以提高学生的学习兴趣，又可以培养学生的创新意识。
采用这样的教学手段并配以相应的实践，不仅可以使学生较好地掌握各种常用机构和通用零件的工作原理、结构特点等，而且可以使一些在普通条件下无法观察的过程生动地显示出来，增强学生对抽象的零件和机构的理解，让学生的学习过程变得更加直观。
3.结论
在机械设计基础课程教学中，采用项目式教学模式能够较好地使理论与实践相结合。为了让学生更好地掌握所学知识，在教学中应用软件仿真进行辅助教学，可以克服以前机械设计基础课程传统教学方法的不足。借助软件的各种功能，通过将复杂的二维图形演变为生动形象的三维造型，同时通过软件的模拟、运动仿真及动画技术的应用，也可以激发学生的学习积极性，提高学习的趣味性。
关键词：
应用型本科；机械基础系列课程；教学改革；课程体系
一、引言
在我国高等教育已步入大众化教育阶段的背景下，要求培养出大批不同规格和层次的人才，尤其是培养出更多的应用型人才。作为一所独立学院，北京理工大学珠海学院以培养高素质应用型本科人才为目标，近两年已启动了新一轮的人才培养模式改革；机械工程专业作为我校的特色专业，一直在努力探索以培养应用能力为主线的培养方案，以“应用”为主旨和特征构建课程和教学内容体系，我院于两年前开始进行应用型本科机械基础系列课程教学内容的改革探索工作，并已取得可喜的成果。机械基础系列课程包含机械制图、工程力学、工程材料与热成型工艺、互换性与技术测量、机械设计基础（机械原理+机械设计）等5门课程。这些课程都是机械类专业学生必修的核心专业基础课，它们不仅是学生学习后续专业课程、完成课程设计和毕业设计不可缺少的基础，更是学生毕业后从事工程技术工作的基础。机械基础系列课程教学内容和课程体系的改革在专业整体课程体系中占有极重要的地位，它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[1]。
二、现行机械基础系列课程的教学中存在的问题
通过独立学院近六年来的教学实践，我们发现大部分学生在学完机械基础系列课程后，对现代机械设计理论及其应用只有肤浅的认识，还没有完全具备设计机械传动装置和简单机械的能力，特别是不具备基本的工程识。究其原因，主要有以下几个方面：
（1）在大学一年级学习机械制图这门有较强实践性的课程，对刚迈入大学、习惯于逻辑思维训练的学生来说是一门较难的课程，学生缺乏的是机械设计和加工工艺方面的基本常识，对零件图和装配图中的工艺知识难于理解，对制图国家标准领会不透。三年级学习机械设计基础时，机械制图的内容已大部分忘记，增加了学习难度。
（2）工程力学、工程材料与热成型工艺、互换性与技术测量、机械设计基础4门课程，是既有系统的理论性又有很强实践性的课程，学习时，不仅依赖基础理论知识，也依赖学生对机械的感性认识，大部分学生都缺乏实践知识，加之许多内容不直观，往往增加了学生的学习难度，特别是对一些设计性、综合性强的内容更难于掌握，从而影响了学生学习的主动性和积极性。
（3）这5门课程各自单独成为一个体系，因而从整个系列课程来看，有些内容多次重复出现，而每次都没讲透；有些内容前后颠倒、脱节、衔接不好；同时实践环节的安排和内容的设计也不够合理。
三、机械基础系列课程新体系的构建
鉴于上述问题，课题组成员以“应用”为主旨，紧密联系机械工程实际，从整体优化的角度建立新的机械基础系列课程体系，将目前的5门课程融为一体，整合为“机械工程基础Ⅰ”和“机械工程基础Ⅱ”2门课程，并构建了这2门课的课程体系和教学内容，解决了原来5门课程的部分内容存在重复、教学内容的设计不够合理等问题，既提高了教师教的效益，又提高了学生学的效益。
1.“机械工程基础Ⅰ”课程体系。“机械工程基础Ⅰ”以机械制图的教学内容为主干，其中穿插互换性与技术测量和工程材料课程中的相关内容，在整体教学实施过程中以典型机械零、部件的设计表达为主线实施教学。具体课程内容包括制图基础、工程材料与产品技术要求、机械制图、零部件测绘4个基本模块，共160学时，分3个学期执行。
（1）制图基础模块。该模块56学时，包括正投影基础，组合体三视图和机件的常用表达方法，计算机绘图的内容。目标是培养绘制和阅读投影图的能力，培养使用仪器和徒手绘图、计算机绘图的能力。该模块在第二学期开课。
（2）工程材料与产品技术要求模块。该模块40学时，包括工程材料课程中的材料力学性能、金属材料基础知识、铁碳合金相图及热处理、常用工程材料、典型零件选材分析的内容；互换性课程中的一般零部件的公差与配合、几何公差、表面粗糙度的基本概念和基本知识等内容。目标是培养学生依据零件工作状况正确选择材料的能力；培养学生通过查阅相关标准合理选择一般零件的尺寸公差、几何公差和表面粗糙度的能力，并能够正确地标注在图纸上。该模块在第三学期开课。
（3）机械制图模块。该模块40学时，包括制图课程中的标准件和常用件、零件图和装配图，互换性课程中的常用结合件和圆柱齿轮传动的互换性等内容。目标是培养绘制和阅读零件图和装配图的基本能力，培养学生通过查阅相关标准合理选择标准件及齿轮的尺寸公差、几何公差和表面粗糙度的能力，并能够正确地标注在图纸上。该模块在第四学期开课。
（4）零部件测绘模块。该模块24学时，通过对机器中的常用齿轮油泵、机用虎钳、柱塞泵、球阀、减速器等典型部件的分析，使学生了解其结构和工作原理，分组测绘其中的某一部件，在测绘过程中进一步掌握零件、装配图的表达方法，理解标准件和常用件的规定画法，合理选择材料、公差及表面粗糙度并进行正确标注，进一步领会国家标准及规范。该模块同机械制图模块一起均在第四学期开课。
2.“机械工程基础Ⅱ”课程体系。“机械工程基础Ⅱ”以机械设计基础教学内容为主干，其中穿插工程力学和工程材料的相关内容，在整体教学实施过程中以典型零件和机构的设计为主线实施教学。具体课程内容包括基础力学、机械零件、机械原理3个基本模块，共168学时，分3个学期执行。
（1）基础力学模块。该模块64学时，包括静力学的基本概念和物体的受力分析、平面力系、摩擦与重心、空间力系等静力学内容，以及直杆的轴向拉伸与压缩、挤压与剪切、圆轴扭转、梁的平面弯曲、应力状态和强度条件等材料力学内容。目标是使学生能够对研究对象进行正确的受力分析、画出受力图并进行相关计算，掌握受力构件变形及其变形过程中的内部应力的分析和计算方法，掌握构件的强度、刚度和稳定性分析理论在工程设计中的应用。该模块在第三学期开课。
（2）机械零件模块。该模块64学时，包括零件设计概论、连接、轴与联轴器、离合器和制动器、支撑、带传动与链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动等内容。其中，由于齿轮传动的设计涉及齿轮啮合原理的有关知识，所以将原机械原理中有关齿轮机构的基本知识纳入本模块中结合设计介绍。目标是通过学习通用零（部）件及由零件组成的联接和传动的基础知识，掌握机械零（部）件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，从而达到能正确设计和改进这些零件的目的，包括如何确定零件的最适当外形和尺寸，如何选择材料、表面质量以及规定制造上的技术要求等。该模块在第四学期开课。
（3）机械原理模块。该模块40学时，包括机构的组成及平面连杆机构、凸轮与间歇运动机构、轮系、机械速度的调节与回转件的平衡、简单机械设计方法与实例等内容。目标是通过学习机构组成的基本知识、机构的运动分析、机械的动力分析、常用的基本机构的设计等内容，使学生并初步具备拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力。最后通过具体的设计实例，让学生学会综合应用基本知识进行设计的方法和步骤。该模块在第五学期开课。另外，为了让学生了解专业，在新生入校的第一学期开设了一门“机械专业导论”课，其间通过参观机械工厂、观看录像及现场讲解等环节，使学生具备机械工程的一些基本常识，对机械设计和制造所涉及的问题有初步的认识。同时在教学计划的第三学期开设了“工程实训”实践课程和“计算机辅助设计”软件应用课程。“工程实训”安排学生进行独立操作，并辅以专题讲授，学生通过实习获得机械制造的基本知识，建立机械制造生产过程的概念；“计算机辅助设计”引入三维设计及制造软件，加强了学生应用软件提高设计制造水平和效益的能力，为机械零件、机械制图、机械原理等模块的学习做好铺垫。
四、机械基础系列课程新体系的优点
1.通过“机械专业导论”课，一开始就让学生接触机械设计和制造的实际，可以紧密地结合机械工程实际知识讲解相关知识，克服了以前学生缺乏机械设计和加工工艺方面的基本常识给学习造成的困难。
2.新体系将各门课程有机地结合在一起，解决了原来5门课程的部分内容存在重复、教学内容的设计不够合理等问题，减少了学时。
3.在“工程实训”后同时开设机械制图和机械零件模块，使学生在具备了机械设计和制造的基本知识后再学习零件图和装配图的内容，并作为表达设计的零件和部件的必然内容来学习，教学效率高，效果更好。
4.这一体系各门课程的设置，紧密围绕机械工程实际，以“应用”为主旨和特征构建教学内容体系，课程实施过程中结合“计算机辅助设计”三维软件的应用，有利于培养学生的综合素质和创新能力。
参考文献：
[1]祖业发.工程制图改革与机械基础系列课程新体系的探讨[J].工程图学学报,1999,(4):88-90.
[2]柯斌清.“工程力学与机械设计基础”教学改革与实践[J].教改教法,2014,(12):56-57.
掌握机械通用零件的基本工作原理、特点、应用及设计计算方法。能够借助手册、资料或计算机网络的帮助，进行各种机械的设计。通过验证实验和创新训练培养学生的动手能力、工程设计能力和创新思维。初步掌握现代机械零部件设计及选用方法、设计流程，为机械类专业课程的学习打下良好的基础为成为一名优秀的机械零部件设计及选用工程师奠定坚实的工程实际和理论基础。
课程具体内容：
1.机械零部件设计及选用的基础知识从机械的整体出发，阐述机械零件设计的共性内容，介绍有关的基础知识;
2.联接件设计 介绍螺纹联接、轴毂联接的设计；
3.传动零件设计 介绍带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、螺旋传动的设计；
4.轴系零部件设计 介绍轴、滑动轴承、滚动轴承和联轴器、离合器的设计；
课程的特点：
1．机械零部件设计及选用课程是机械类专业学生的第一门与机械工程实践紧密结合的专业基础课程，也是机械工程中其他专业课程和设计课程的基础；
随着近代机械工程学科的不断发展，相关的计算机技术、摩擦、及机械传动等分支学科迅速发展，深化了“机械设计基础”课程的内容。它着重培养学生掌握机构的基本分析方法、选择常见机构类型及一般工作条件下常用零部件的能力。通过该课程学习，学生应能分析一般机械的结构，了解其工作原理，具有通用机械零件的设计能力。随着现代社会的发展，迫切需要各种领域的机械设计人才，因而不同专业的设置应运而生[1]。
近年来，西华大学（以下简称“我校”）开设了机电工程、包装工程、工业设计、生物工程、建筑环境与能源应用工程等专业的“机械设计基础”课程，这些专业的学生在其他课程的课程设计、毕业设计乃至到工作岗位后，都会经常接触到各种类型的通用和专用机械，应该具备一定的机械基础知识。因此，“机械设计基础”是工科机械类及机械类专业的一门重要专业基础课。
为了提高教学质量和教学效率，激发学生学习热情和兴趣，在教学过程中我们积极进行教改和探索，特别是在理论教学内容方面做了改革。在适应不同专业设置过程中，“机械设计基础”教学大纲做了相应修改，课程学时也做了相应变动。理论课程学时包括64，56，48学时，下面就我校目前不同学时对应的“机械设计基础”理论教学内容做解析。
1.课时64学时的内容设置
“机械设计基础”上半部分主要讲述各类常用机构的设计和应用，即机械原理部分；下半部分主要讲授通用零件（连接零件-螺纹、键等；传动零件-带、链、齿轮等；轴系零件-轴、轴承等）的设计计算，即机械设计部分[2]。这两部分内容各有特点又相互联系，充分体现了课程内容体系的系统和完整。通过原理部分的学习，学生应掌握机器的工作原理，通过运动分析获得杆长等长度尺寸；通过设计部分的学习，学生应掌握通过计算准则获得零件的主要尺寸，并通过结构设计得以确定零件的其他尺寸，完成设计工作[3]。
课时64学时设置用于机电工程、包装工程、工业设计及机电卓越工程师实验班四年制本科教学[4]。随着知识经济的到来和信息技术的迅速发展，社会对人才的需求产生了很大变化，更强调实践能力和创新能力的培养。面向这些专业学生的培养计划及基于这些专业的学生未来大多数将在第一线从事机械设计、制造、维护等工作，在教学过程中不仅要培养学生熟练掌握专业基础理论知识的能力，而且要注重培养学生的实践应用能力、思维开创性和创新能力。因此要求学生掌握机械运动的基本原理，机械系统及零件设计的一般步骤，为以后机电系统、包装机械等的设计打下必要的理论基础。
由于这部分学生基础知识较为扎实，前续已经完成《工程制图》、《工程力学B》、《热工基础》等课程学习，后续还将进行《智能仪器设计》、《机械CAD/CAM》、《机电一体化系统设计》等课程学习。为适应这一教学要求，在理论教学内容上，加强了对机械相关概念的讲解，对机械的现代设计思想和方法做了较多评述，以使学生了解现代机械设计的发展现状和趋势。由于这些专业的学生在课程设计、毕业设计中可能会应用到机构运动分析、联轴器的选择、滑动轴承的设计这些方面的内容，在理论教学中，平面机构运动分析的图解法、联轴器的类型和选择方法、滑动轴承的结构形式及设计计算这些知识点应加以设置。在讲授过程中，对关键公式进行推导，使学生了解其由来，加深了解。如V带传动中由于楔形增压原理使当量摩擦系数大于平带传动的摩擦系数；对教学知识点进行拓展，如宽V带主要用于调速的原理加以阐述，使学生明白带传动可以用于机械无级调速中，从而开拓其创新思维。
2.课时56学时的内容设置
课时56学时设置用于生物工程四年制本科教学，该专业的学生应该具备灌装、装卸等机械知识，通过“机械设计基础”课程的学习，加强基础课与专业课之间的联系，使学生能够领会各种机构在机器中的应用。
为适应这一目的教学要求，在理论教学内容上，主要讲解常见机构的选型、通用零件的设计计算，让学生对所学知识消化透彻，了解一般机械的设计过程。由于课时较少，课程内容减掉机构运动分析的相对运动图解法，联轴器的选择，以及滑动轴承动压设计。讲授时除了要结合工程实例，还需结合日常生活中的一些现象，适当设疑，让学生课余时间回味与思考。
3.课时48学时的内容设置
课时48学时设置用于建筑环境及能源应用工程四年制本科教学，该专业要求学生具备建筑设备系统设计、调试和运行管理等方面的基本知识和技能，学生毕业后可从事室内环境设备系统和建筑公共设施的设计、安装调试、运行保障等方面的技术工作[2]。
由于该专业的学生对机械方面知识接触较少，对课程中涉及的各种机构、结构难以理解，同时理论课时设置少，为达到教学目的和效果，在教学内容中注意重点和难点内容。相对56学时教学内容，取消了该专业设备上出现很少的轮系教学内容，适当精简齿轮传动、带传动、链传动的部分讲述内容，如对常见的标准直齿圆柱齿轮进行重点讲述，而对斜齿圆柱齿轮和圆锥齿轮的强度计算进行删减。
随着社会和现代科学技术日新月异的发展，当代社会需要不同层次的工程技术人才，“机械设计基础”教学内容必须突破传统的教学理念，加强课程建设，不断改进教学内容，并结合适当的教学方法和手段，不断提高“机械设计基础”教学质量以适应现代工程教育的要求，为学生后续专业课程学习打好基础，使学生到具体工作岗位后能够更快更好地解决实际的工程设计问题。
参考文献：
[1]陆萍，宋可总，栾莹，孟剑锋.机械设计基础课程教学改革研究与实践[J].高等理科教育，2006，1：49-51.
[2]秦小屿，朱维兵.机械设计基础[M].成都：西南交通大学出版社，2012.
[3]蒲良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.
《机械设计基础》是机械类专业的一门重要的技术基础课，它是学生在学完基础课程后必须学习的一门过渡性课程。新形势下的高职院校人才培养本着“必须、够用”的原则，强化学生的实践能力，培养高素质技能型人才。这些实际需求迫切需要先进的教学理念、合理的人才培养模式与之相适应，那么以往的教学内容和教学模式不能适应新的教学要求。因此，我们依据新的人才培养目标，对这门课的课程标准、教学内容和教学方法与手段、实践教学、考核方法等方面进行了改革研究。
一、重新确立培养目标并修订课程标准
我院机械类专业的毕业生主要面向工业企业从事机械设备的操作、安装、调试、维修和更新改造，机械制造工艺规程的编制，产品质量分析与控制，生产技术管理及营销等工作。根据就业岗位，我院对机械类专业培养目标定位为培养“服务于生产第一线职业岗位群的中、高级技能型人才”。根据培养目标对原有课程标准进行了全面修订，重新组织和完善了课程教学内容。课程目标定位为“掌握机械中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点及基本设计方法，具备通用机械正确使用、维护及分析常见故障的能力”。只有明确了教学目标，教师才能有的放矢地做好教学工作，从而提高教学质量。
二、结合人才培养要求，整合教学内容
授课内容上以“必须、够用”为度，传统的机械设计基础课程由《理论力学》、《机械原理》、《机械零件》三门课程构成，内容体系庞大，本着符合“必须与够用”的原则，新的课程教学内容，针对人才培养对机械设计基础课程的要求，按照重在基础知识，突出动手能力培养及分析能力的培养的原则。筛选了传统的理论力学、机械原理和机械零件等课程的内容，并将这些内容有机地结合在一起，优化了教学内容，突出了高职的特征。全部教学内容分为两个教学情境：
情境一：以典型的加工设备牛头刨床做载体，以分析各种常见机构的工作原理、结构特点、失效形式及使用维护为教学重点。
情境二：以带式输送机为载体，介绍常用机械零件及传动系统的结构特点、失效形式及使用维护为重点，会常用机械零件及传动系统的基本设计方法；将力学中的扭转、弯曲强度计算与轴的设计结合，将剪切和挤压强度计算结合在螺栓联接、键联接当中，以利于学生将力学的理论知识与实际应用相结合，去掉复杂的公式推导及验证内容，直接引用结论；把课程设计融合在课后作业中。通过教学内容整合，减轻了学生负担,避免学生对纯理论学习可能产生的厌倦心理，还可以减少理论课授课时数，为实践能力的培养和强化留出了空间。机器始终贯穿在全部教学过程之中，使学生感到课程内容清晰，且具有较强的系统性和实用性。
三、采用丰富的教学方法和教学手段
《机械设计基础》课程内容中涉及到大量的机械传动过程、机械零件构造、机械工作原理等难于用粉笔和语言来描述清楚的内容，由于课时有限，教师一般常采用“满堂灌”的方法讲授学习内容，学生没有实际工作经历，缺乏与此有关的感性认识。改革后，教师充分利用多种教学方法和手段，尤其是现代化的教学手段，将课程生动、直观、轻松地呈现给学生，因而增强了学生学习兴趣，提高了教学质量。具体做法如下：
1.教学方法
（1）现场教学。以牛头刨床这个典型的机械加工设备为载体进行现场教学,介绍机器的组成和工作原理，以此训练学生分析机械系统的的能力，为学生学习机械设备类专业课程打基础。
（2）案例教学法
在进行常用机构的教学时，以牛头刨床的机构分析为总任务，再将其分解为若干个常见机构结构分析的子任务，以此贯穿常用机构部分的内容。每一部分均由教师先从牛头刨床中引出任务，再介绍相关机构。
（3）任务驱动法
在通用零件部分教学时，以带式输送机传动装置的设计为总任务，再将其分解为若干子任务，以此贯穿通用零件部分的内容。每一部分教师均先从设计任务中引出问题，再介绍相关零件的基础知识、选用及基本设计方法，最后举例讨论。设计任务就是学生的作业，学生边学边练，课程结束时完成其主要的设计计算。
这样做，使机构和零件不离开机器，在机器中学机构和零件，使学生对机器形成一个具体的、完整的认识，从而掌握机械系统分析和设计的一般方法。
2.教学手段
（1）采用实验室一体化教学。将课程安排在机械原理实训室进行，采取多媒体课件讲解、模型演示和实验操作相结合的方法。在机构陈列室学习，能增强学生对机械、机构、零件、部件的认识，使深奥的知识、难以看懂的图与图纸与实物联系起来变得通俗易懂，又培养了学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力；讲授时使用电子教案、演示系统（实物演示、投影仪、CAI课件）相结合，充分利用了教学资源，这种讲课模式受到学生好评，收到良好的教学效果。
（2）加强实践环节。为突出实践环节，新建两个机械设计实训室、一个机械原理实训室和一个拆装实验室。机械原理实训室和机械设计实训室主要面向《机械设计基础》课程教学和实验实训任务。
在机械设计基础实验这个重要的实践环节，保留了《轴系结构测绘》和《减速器结构装拆实验》，因为这两个实验均对学生进一步掌握机械结构及设计知识，了解结构设计的原则，而且还对学生的动手能力进行了锻炼。增设了《齿轮参数测定》《齿轮范成原理》、《带传动实验》、《轴系结构设计》等实验，这些重要的实践环节，加强了学生对常用机构、零件结构知识和对仪器设备的动手操作、机械结构的装拆等实际动手能力的培养，是对理论课程教学不足很好的补充和完善。
（3）采用灵活多样的考试方式。采取过程考评（任务考评）和期末考评（课程考评）相结合的方法。强调过程考核的重要性，过程考评占60%，期末考评占40%。在考试方法上采用开卷与闭卷相结合,笔试、口试与讨论相结合，以增强考试内容的综合性与灵活应用性，突出对能力的考核。在考核方法上强调了过程考核，使学生在学习过程中有了紧迫感，注重学习过程，从而提高了教学效果。
综上所述，根据高职教育的特殊性，机械设计基础课程的教学应瞄准市场对人才的需求目标，明确方向，不断地改革教学目标、教学内容、教学方法、教学手段及考核方法等环节，从实用出发，就能调动学生的学习兴趣，提高教学质量，需要我们不断地在实践中创新、总结和完善。
参考文献：
关键词: 机械专业;大机械基础观;知识体系;课程体系
机械专业作为一个古老的专业,时至今日它之所以仍然能为人类社会的发展和进步发挥重要作用,一个很重要的原因就在于它具有一个完备而坚实的专业基础体系――机械基础。这里所说的“机械基础”不是一般意义上中职学校课程体系当中的《机械基础》,而是指广泛意义上的“机械基础”,它涵盖机械类专业所必需的各种基础知识与技能,我把这种机械基础观称之为“大机械基础观”。在“大机械基础观”下,技工学校机械类专业的知识体系与课程体系中应包括如下内容:
1、机械制图知识技能与《机械制图》、《计算机绘图》
机械制图是工程界进行技术交流的语言,它以机械图样为研究对象,并利用机械图样设计意图、进行技术交流、指导生产实践、进行技术革新,因此,作为机械专业人员必须掌握机械制图的知识与技能。
机械制图的内容包括机械制图基本规定、机械图样的画法原理(三视图、点线面以及基本几何体的投影)、尺寸标注的有关规定、图样的表示方法(视图、剖视、断面及其他表示方法)、零件图、装配图等。机械制图的作用在于教会学生怎样将三维空间中的物体变成二维平面中的图形――绘图,将二维平面中的图形变成三维空间中的物体――识图。而且随着科学技术的发展,机械制图还延伸到了计算机辅助制图,如Auto CAD、CAXA)等内容。
根据以上知识技能要求,在机械类专业的课程体系中必须包括《机械制图》与《计算机绘图(Auto CAD、CAXA)》等课程。
2、公差配合与技术测量知识与《极限配合与技术测量》课程
要保证零件的互换性,就必须保证零件的几何参数的准确性。零件在加工过程中受机床精度、计量器具精度、工人技术水平及生产环境等因素影响,其几何参数不可避免地会产生几何量误差。误差虽然不可避免,但却可以控制。为控制几何量误差,人们提出了公差的概念。为检测零件的加工精度,人们建立了测量的概念和测量体系。因此,“公差配合与技术测量”是机械专业知识体系中不可缺少的内容。
根据以上知识要求,在机械类专业的课程体系中必须包括《极限配合与技术测量》课程。该课程主要内容包括尺寸公差、形位公差、公差关系、表面粗糙度、技术测量及检测等部分。其作用在于使学生了解极限与配合标准的基本规定,掌握极限与配合方面的基本计算方法及代号的标注识读;了解形位公差的基本内容、代号含义,掌握其代号的标注方法;了解表面粗糙度评定标准及检测方法,掌握其符号、代号标注;了解测量的基本知识,掌握常用量具的掌握其使用方法;了解形位误差的检测原则和基本方法等。
3、工程材料及其处理知识与《金属材料与热处理》或《工程材料》课程
机械专业是以机械(机器和机构的统称)为研究对象的,所有的机械装置都是由一个一个的零件组成的,而所有的零件都是由实实在在的材料制成的。在相当长的历史时期内,机械工程中所使用的材料多为金属材料。而随着技术的进步和新材料、新工艺、新技术的发展,高分子材料、陶瓷材料、复合材料等非金属材料的应用也日益广泛。因此在机械类专业的知识体系中必须有工程材料及其相关处理的知识。其具体内容包括常用工程材料的种类、牌号、力学性能、内部结构以及材料的处理、材料的成型工艺等内容。
根据以上知识要求,在机械类专业的课程体系中应根据专业需要,开设《金属材料与热处理》或《工程材料》等课程。
4、机械传动、常用机构、机械零件知识与《机械基础》或《机构与零件》课程
从事机械工程的人员,必须掌握常用机械工作原理与机械传动、常用机构、机械零件的有关知识,因此在机械专业的知识体系中必须包括以上内容。
根据知识要求,在机械类专业的课程体系中应根据专业层次不同分别开设《机械基础》或《机构与零件》等课程。《机械基础》或《机构与零件》。课程的内容一般包括常用机械传动(带传动、螺旋传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、轮系)、常用机构(平面连杆机构、凸轮机构、步进运动机构等)、轴系零件等部分。该课程以“机械”作为研究对象,其目的在于使学生熟悉和掌握机械传动、常用机构、轴系零件和液压传动的基本知识、工作原理和应用特点;掌握分析机械工作原理的基本方法;能做简单的计算;会查阅有关技术资料和选用标准件等。
5、机械设备控制技术知识与《机械设备控制技术》课程
随着科学技术的发展,机器设备的自动化和程度越来越高,因此机械设备控制技术已经成为机械专业学生必须掌握的知识。
根据以上知识要求,在机械类专业的课程体系中必须包括《机械设备控制技术》课程。其具体内容应包括“液压传动与气压控制技术”、“机床电器控制技术”、“可变成控制技术(PLC)”等内容。
6、工程力学知识与《工程力学》课程
机械构件在工作中经常会受到各种载荷作用,在载荷作用下构件会产生不同程度地变形或破坏,当变形或破坏达到一定程度时,必然会导致构件失效。要想使构件在预期寿命内不失效,提高工作可靠性,在构件设计、制造和安装过程中必须对其受载问题给予高度重视。
根据以上知识要求,在机械类专业的课程体系中必须包括《工程力学》课。该课为我们根据构件受载情况研究构件强度,根据材料力学性能合理地设计构件截面形状和尺寸,使机械安全、可靠地工作提供了理论基础和计算方法。
《机械设计基础》是新疆交通职业技术学院汽车制造与装配技术专业的一门介于基础课和专业课之间的重要的设计性技术基础课程,通过本课程的学习,可为学生学习后续专业课程提供必要的基础知识;为学生将来从事产品设计、开发提供必要的理论基础;为将来从事工艺、运行、管理工作时,能对所使用机械传动原理有正确的了解,获得对设备正确使用、维护和故障分析的能力;使学生具有运用标准、规范、手册和图册查阅有关技术资料及编写说明书的能力。《机械设计基础》是理论知识和实践知识综合运用的课程,在整个课程体系中从理论性课程过渡到结合工程实际的设计课程,起到桥梁作用。该课程体系目前仍延续过去的模式,新体系尚处于探索之中。为了突出高职高专的教学特点,提高教学质量,本文就该课程在课程体系、教学内容、教学方法和教学手段、实践环节等方面的问题,提出一些探讨意见。
一、《机械设计基础》传统教学模式存在的突出问题
(一)教学方法单一落后
《机械设计基础》是机械原理和机械零件的综合,主要讨论机械设计的常用方法和一般过程。传统教学方法,授课内容多,而实际教学课时安排不足;讲述原理多,结合实际偏少;纵向论述多,横向比较较少;讲述常规原理多,介绍行业最新技术成果不够;课堂讲授多,课堂课外讨论少。实践教学,仍以劳动性操作为主,对学生独立获取知识能力和自主学习、创新思维能力培养不够。教学手段也不尽如人意,课堂教学仍沿袭粉笔板书、挂图和简单的教具,很难取得好的教学效果。
(二)课程没有针对专业要求合理设置
《机械设计基础》课的知识点非常丰富、繁杂,如不精心组织、把握重点,全部灌输给学生,将适得其反。因此,教学前,教师要对所教的内容加以精选与提炼,把握教学重点,丰富教学内容,以激发学生的学习兴趣。例如,在组织齿轮传动教学时,并不是把教材上所有内容都教给学生,而是根据高职学生的特点和各专业不同的要求,选择不同的侧重点进行教学。工程机械运用与维护专业的学生,就业岗位是销售及维修,因而对他们的教学注重的是应用方面,如齿轮传动的原理、分类、特点、失效形式、齿轮参数的测量及齿轮传动的、密封等;而对于机电一体化专业和汽车制造与装配技术专业的学生,就业岗位主要是机械加工操作、机械加工工艺编制及机床设备的维护等工作,因而对他们的教学重点,除了齿轮传动的原理、分类、特点、失效形式、齿轮参数的测量及齿轮传动的、密封外,还要把齿轮的切齿原理作为重点,同时应了解变位齿轮的基本概念。只有针对不同专业组织教学内容,才能有的放矢,取得好的教学效果。
(三)实验教学比重偏低,学生动手能力的培养欠缺
实验及实践教学是帮助高职学生理解课堂理论教学内容的必要手段,也是提高他们动手能力的重要途径。传统的实验课在实验室中进行,由于实验器材陈旧、缺少,不能保证每位学生的动手操作机会,为此,可将实验与生产实践结合起来。在课余时间可至校办工厂和校外实习基地进行有关实践,如参与维修设备、加工简单的零件等。
二、《机械设计基础》课程体系的设计
(一)改革内容
1.改革思路
本课程组以企业需求为基本依据,按照生产一线实际需要,结合高职教育的特点,强调基本知识,注重实际应用,从机械的组成及特性出发,形成工程力学――材料及热处理――公差与配合――常用机构――联接――机械传动――支承零部件――机械系统设计综述这一新课程体系。该体系将以往的理论力学、材料力学、公差与配合、机械原理和机械零件几门单列的技术基础课程有机地融为一体,理论分析以适度够用为限,突出了针对性和实用性。
2.整合教学内容
在教学内容整合上,删除繁琐的公式推导、理论证明,注重如何运用这些公式、定理、方法等来解决实际设计问题。例如将齿轮、轴、滚动轴承等工程实践性很强、并对工程设计与应用能力有很大帮助的章节作为教学重点内容;将与磨损、螺纹连接、弹簧等章节安排作为学生自学的内容,通过答疑的方式对学生进行辅导;将教材中介绍很简略,但与生产第一线联系很紧密的一些工程知识比如轴承的安装、拆卸、、组合设计以及失效形式、齿轮加工、蜗轮蜗杆加工等知识内容进行补充。
3.结合专业培养目标取舍教学内容
由于各专业的培养目标不同,所安排的课程和教学要求也不同。因此《机械设计基础》课应根据工程机械运用与维护专业、机电一体化专业和汽车制造与装配技术专业课的学习要求,对各专业毕业生就业岗位的要求选取适合的教学内容,使学生能把有限的时间和精力花在学习掌握有用的知识上。
4.增加创新设计内容
《机械设计基础》课程需适应现代科技发展的要求,牢牢把握住本学科的发展脉络,及时补充新型机构、传动零件知识,介绍新的设计理论、方法、技术、计算机辅助设计等内容,以拓宽视野,培养创新设计的思路和方法。在课程设计实训中加强对学生在课程中应用计算机CAD/CAM主流软件(如MATLAB、AutocAD、UG和Pr∥Engineer)的工程实训。专周设计实训的课题主要包括从动件、轴、滚动轴承和联接件等的设计计算、三维造型装配、二维工程图和设计说明书等内容,使学生能够综合运用多门专业课程的知识和技能,在计算机辅助下完成,提高了专业素质和工程应用能力。
5.通过设计培养学生的自学能力和独立工作能力
《机械设计基础》教学中常用机构的设计、通用零件的选择和设计是教学中的重要内容。在教学中可以通过设计作业,如“凸轮机构设计”、“齿轮机构设计”及“轴系部件设计”等,使学生对常用机构和通用零件设计获得必要的工程实战训练,培养学生严谨的学习态度。“机械零件课程设计”是《机械设计基础》课程教学的重要环节。课程设计要让学生一方面加深对已学知识的掌握,培养自身综合运用所学知识和技能独立、灵活地分析问题和解决问题的能力,另一方面,课程设计也要让学生掌握使用工具书的方法和使用技术资料的技能,培养自身的设计能力和独立工作能力。此外,课程设计还要有利于学生形成良好读书习惯和自学能力,以满足自身的终身教育的需要。
(二)课程体系设计思路
1.整体教学设计
按照典型减速器设计的流程所必须的知识和能力结构,归纳《机械设计基础》课程学习领域的主要工作任务,选择一级直齿圆柱齿轮减速器设计作为载体,构建主体学习单元(学习情境),按照资讯、决策、计划、实施、检查与评估六步法,工学交替、任务驱动、项目导向,将真实生产过程和产品融入教学全过程,设计学习情境。并根据行业、企业标准建立《机械设计基础》课程教学体系,选定合适的载体,设计教学单元,完成教学设计。
本课程遵循学生职业能力培养的基本规律,以真实工作任务及其工作过程为依据整合、序化教学内容,设计了4个学习主情境,分别以减速器机械联结的设计、减速器机械传动的设计、减速器轴系的设计和减速器的与密封为载体。4个学习情境包含17个学习性工作任务,把理论学习和实践训练贯穿其中。
2.单元教学设计
学习情境1:减速器机械联结的设计通过螺纹联结、键联接、销联结的设计计算,让学生熟悉机械零件的受力分析,熟悉杆件拉压变形、剪切变形、挤压变形的强度计算,熟悉螺纹联结、键联接、销联结的选用方法和工作原理,并掌握相应联结的设计与安装方法和工艺要求。
学习情境2:减速器机械传动的设计通过圆柱齿轮的设计计算,让学生熟悉齿轮失效形式、材料选择、热处理方法、各类齿轮受力分析和设计准则,并掌握相应的齿轮的选用方法。通过带传动的设计计算,让学生熟悉带传动的组成、工作原理、特点、类型和应用;V带传动;V带轮的常用材料和结构;带传动的安装、张紧和维护;了解同步齿形带传动简介。
学习情境3:减速器轴系的设计计算通过减速器轴的设计计算,让学生熟悉轴的材料及选择;轴的结构设计;轴强度的粗略计算;按扭转强度计算;按弯扭合成强度计算。通过减速器轴承的设计选择,让学生熟悉轴承功用、类型;滑动轴承类型、结构;轴瓦的结构及材料;液体与非液体摩擦轴承简介;滚动轴承类型、特点、精度及代号;滚动轴承失效形式;滚动轴承组合设计。通过减速器输出端的联轴器的设计选择,让学生熟悉联轴器的功用,类型、结构、特点和选择;离合器主要类型及其结构。
学习情境4:减速器的与密封通过减速器的与密封的设计,了解机械中有关与密封的基本知识。
减速器专用周:通过对减速器整体的设计,让学生掌握整个机械设计过程。教、学、做有机融合,把理论学习和实践训练贯穿其中。
三、教学方法和教学手段的改革
(一)启发引导式
机械设计基础是一门理论性和实践性很强的课程,我们在讲授理论知识的同时非常重视联系工程实际,重结论,重应用。例如在讲述摩擦的自锁概念时,列举大量常见的实例,启发学生去思考,并同时从反面提出问题,请学生回答并解释,以此来培养和提高学生独立思考的能力。
(二)多种教学方法进行组合
采用理论教学、多媒体教学、现场教学、实验教学、课堂讨论、做学合一及综合能力训练等教学手段相结合,常用机构讲解改变过去罗列式的教法,从创新的角度用大量的应用实例让学生对生产和生活中的机械装置有更广泛的了解,开阔眼界,学以致用。
《机械设计基础》课程实验是高职学生职业技能培养的重要环节,学生通过实验,可直接接触到生产一线的技术问题和操作技能问题。因此,该课程实验具有很强的针对性。如通过渐开线直齿圆柱齿轮参数测定实验和减速器的结构分析和装配实验等,使学生学习和掌握具体的测试技术,测量方法,从而接触和熟悉测量工具与设备。
采用课堂讨论方法调动学生的主观能动性,教与学融为一体,使学生成为课堂的主体。例如在讲授轴的设计时,先给出各种轴的结构,由学生从加工、装配、承载上讨论分析轴的特点,给出条件然后组织学生讨论,在教师的引导下,得出正确、合理的结论。使学生真正参与到教学中来,课堂气氛活跃,教学效果明显。
《机械设计基础》是与工程实际联系紧密的课程,在教学过程中应特别注重理论联系实际。例如,在讲解机构时,列举了实际机器(汽车、内燃机等)和日常生活中(客车上的折叠椅、缝纫机的踏板机构等)的应用实例,又特别介绍了与专业有关的金属切削机床(车床、铣床、牛头刨床等)应用实例,因而增强了基础课与专业课之间的联系。
(三)利用现代教学手段,激发学生学习兴趣
将多媒体教学手段引进课堂教学。在遵循教学基本规律和学生认识规律的基础上,恰当地制作CAI课件可以将传统教学手段难以表现的内容、教材中的重点和难点表达清楚。
利用生产现场拍摄的录像,再现范成法加工齿轮的过程及根切现象;利用多媒体动画片展现带传动中的弹性滑动现象、展现四杆机构的演化、展现各种间歇运动机构的原理、展示行星轮系与差动轮系的区别、齿轮的失效机理等等。通过多媒体课件直观而形象的展示出来。
如在齿轮一章授课过程中,学生对渐开线的形成等内容的理解较困难,若利用相关软件,编制并演示渐开线的形成过程,然后对渐开线上各点进行齿形角和受力分析,学生很快就理解了什么是渐开线,为什么通常采用基圆附近的一段渐开线作为齿廓。同样通过两齿廓的啮合、啮合线和啮合角的动态显示、中心距的变化等又能使学生对渐开线齿轮的啮合特性有更深刻的理解,从而大大提高了课堂教学的效率和效果。
四、搞好课程设计,培养学生的综合技能
《机械设计基础》课程设计是综合本课程以及相关课程的理论知识、基本技能,独立完成机械传动装置或简单机械设计任务的一种途径,具有较强的实践性、综合性,是一次提升和整合知识的过程。通过课程设计培养学生分析问题和解决机械设计问题的能力,同时教会学生查阅和使用各种资料和手册,熟悉国家有关标准和规范,掌握常用的设计方法和手段(如计算机绘图和计算机辅助设计等)。在选题上,仍以单级或两级直(斜)齿圆柱齿轮减速器设计为主。在课程后期,组织学生对该传动装置进行拆卸、安装和到减速器生产厂家现场参观,提前下发设计任务书,让学生进行一些前期的计算工作,最后通过编写设计计算说明书和答辩,提高学生对设计的论证能力和可行性分析能力。
课程结构决定课程功能。课程能否体现出它的创新价值,在一定程度上取决于课程结构是否有利于师生创造性的发挥和培养,能否为学生的创新提供宽松适宜的时空条件和环境,使学生积极、主动地创造性地学习和发展。教师应在教学中注重提高学生处理实践中具体问题的能力,形成课程知识与实践的连贯沟通,使学生逐步具备适应社会的能力,尽快成为国家需要的高技能应用型专业人才。
参考文献:
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关键词 ：机械制造 机械基础课程 技工院校
一、创新教学内容
技工院校机械制造与自动化专业的培养目标是培养能够从事机械产品制造以及机械设备维护等方面的高技能人才。为了提高学生的创新能力，有必要将原机械基础课程中的内容进行重新编排，按照基础设计、零件设计、系统设计和创新设计四大模块重新编排，并且将培养学生创新能力贯穿于四大模块中。通过对机械制造与自动化基础课程中的机械制图和CAD制图等课程的学习，提高学生空间思维能力和形象表达能力；通过对基础课程中的机械原理和机械设计等课程构成的零件设计模块的学习，提高学生机械零件的设计能力；通过对基础课程中的工程图学和机械装备设计等课程组成的系统设计模式学习，提高学生机械设备设计能力；通过对基础课程中的机械设备拆装、创新设计等内容教学，提高学生的创新能力。
二、创新教学方法
1.实行理实一体化教学方法
在授课时，教师先对即将讲授的知识以及工程实际情况进行简单介绍，引入新课；然后提出问题，激发学生的兴趣。学生带着问题观摩实物，形成初步的感性认识。比如在组织学生学习齿轮传动知识时，老师首先把减速器拆解，让学生对实物的内部结构有一定的感性认识，同时讲授传动原理等知识，然后结合实例让学生明确知识在生活中应用的意义，最后引入实践环节，让学生在实践中强化对所学知识的理解与应用。教学实践证明，采用理实一体化教学方法，能够很好地提高教学效果。
2.采用多种教学方法，提高学生创新能力
教师在教学过程中，可以运用类比教学法，把具有关联性的知识放在一起进行类比，使学生能够正确区分，以加深知识的了解。比如在学习直齿圆柱齿轮传动知识时，老师可以把圆锥齿轮的相关内容与所学知识放在一起，让学生通过类比掌握知识。此外，教师可以利用头脑风暴法、项目教学法等多种教学方法进行教学，最大限度地调动学生学习积极性，有针对性地对不同基础的学生进行教学，以提高每位学生分析问题和解决问题的能力。
三、创新教学手段以及教学资源
在机械基础课程教学中，教师应该充分利用课件、视频、动画、挂图、教具等教学手段丰富教学课堂，使复杂的机械零件结构通过直观的形式表现出来，从而突破教学难点，提高教学质量。可以建设创新设计实验室，将实验课程引入专业教学中，让学生在实验室组织活动，提高创新能力。还可以在创新实验室内，准备一些试题库、项目材料以及能够辅助创新设计的模型、教具等教学资源，学生可以在创新设计实验室内组织创新设计大赛，从而提高设计能力、动手操作能力和创新能力。
四、创新实践教学
机械基础课程中实践环节的教学，可以将原来主要讲授机械设计基础的教学内容整合成机械创新设计教学内容，改变以前老师布置任务，学生被动模仿操作的情况。根据学生的实际情况，教师把学生分成两个小组，把设计能力较弱的学生编排在一组，把设计能力强的学生编排在一组。设计能力较弱的一组完成的教学任务有：课程设计中所规定的理论基础内容；轴、端盖等零件的加工制造；典型零件工艺设计，并且完成工艺设计卡片；零件加工、装配和调试。设计能力较强的一组完成实际产品的改进，比如重力小车的设计改进，电气化门窗的设计改进等内容，让学生在实践中发现问题并解决问题，提高创新设计能力。
在顶岗实习教学环节，教师把培养和提高学生创新能力，培养和提高学生解决问题的能力作为主线，通过企业师傅和学校实习老师共同指导的学生顶岗实习教学，使学生在校外实习的过程中了解企业的生产过程，加深对专业理论知识的理解，提高动手能力和创新实践能力。
五、小结
实践证明，以创新能力为主线，创新教学内容、创新教学方法、创新教学手段，充分利用教学资源创新实践教学，进行机械基础课程改革，对提高学生创新能力是一条可行之路。
参考文献：
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）06-0255-01
0 引言
随着信息社会的到来，应用多媒体技术已经成为教师改革教学方法、改进教学手段的重要途径。在《机械设计基础》课课堂教学中，如何利用多媒体技术进行教学，达到这门课在学生的知识架构中应起的作用，是一个值得研究探讨的课题。
1 多媒体技术引入《机械设计基础》课课堂教学的必要性
1.1 《机械设计基础》课课堂教学上存在的问题 经笔者大量调研发现，传统教学方法在《机械设计基础》课堂教学上存在以下问题：①教学方法陈旧，手段落后。②课程内容不能与当今科学技术的发展同步，造成理论与实践的脱节。③课堂教学必须有高效率。传统教学方式难以胜任高效率的要求。④传统的教学过程不能激发学生的学习兴趣，不能发挥学生的主观能动性，不利于开发学生的智力。⑤教学手段的单一化致使教学乏味，课堂气氛沉闷，教学与学习效果差。⑥在黑板上“开机器”，不能使学生对本课的有关概念、原理等有真正意义上的理解，没有使学生在潜移默化中“步入”机械的殿堂。
1.2 多媒体技术在《机械设计基础》课堂教学中的优势 我们在教学改革实践中，使用了自制课件、放映录像等多种多媒体教学手段。总结这些实践结果，反映多媒体教学有以下优势：
1.2.1 多媒体技术进入《机械设计基础》课堂，以其图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的表现形式，针对该课的实践性强、与工程现场结合紧密的特点，展示课程内容中较复杂的机器结构，使学生能轻松认识一些常见机器的结构原理，以及一些学生初次接触感觉陌生难懂的名词术语。例如，利用多媒体课件，通过观看单缸内燃机的结构及其动作演示，可以使学生很容易就看懂单缸内燃机的结构原理、组成部分，认识机器特征，并进而理解由单缸内燃机引入的零件、构件、机构、机器、机械等概念。
1.2.2 多媒体技术的灵活即时演示功能，能明确诠释某些抽象的结论，增强学生的理解与记忆。例如，在判别铰链四杆机构类型时，用多媒体课件分别演示各种铰链四杆机构的形式及其动作，再以一个四边长度确定的铰链四杆机构为例，通过其机架分别为最短杆、最短杆的相邻杆、最短杆的对面杆时的动画演示，就能让学生很容易地理解并记住铰链四杆机构的类型及其判别方法。
1.2.3 多媒体课件可将授课中不易理解和难以看清的部分，多遍重复观察，彻底弄清机器的结构原理，动作过程等。
1.2.4 有利于开发智力因素，提高教学效果。学生通过对大量具体多媒体信息的观察、分析，活跃了学生的思维进程，在从感性上升到理性认识的过程中，不仅帮助学生理解了知识，也培养了抽象概括的能力，发展了智力。
1.2.5 多媒体教学手段引入课堂，使原本学生感觉沉闷、枯燥的《机械设计基础》课程显得生动起来，学生愿学、乐学，提高了授课效率。多媒体教学手段通过生动的声音、形象直观的画面、表现手法的灵活多样，激发学生的情感，引起学生的兴趣。
1.2.6 多媒体进入《机械设计基础》课的课堂，还可实现一般情况下很难开展的交互式教学。例如，在设计轴系时，我们可用轴系组装仿真软件，模仿真正的轴系安装过程：用鼠标点击拖动零件进行仿真安装，选择的零件及安装步骤正确时才能安装，并说明正确的理由；错误时不能安装，并给出错误的原因。
1.2.7 现代工业发展很快，课本内容经常不能及时反映一些最新的工业发展变化。我们可以通过电视、网络等各种媒体渠道，获得最新的信息，将其制作成多媒体素材，用在课件上或用投影等多媒体设施在课堂上做以介绍，使《机械设计基础》课的内容总有新意，学生所学知识与时代同步。
2 《机械设计基础》课课堂引入多媒体教学的方法
《机械设计基础》课的内容前后联系不是很大，这样，在将多媒体技术引入《机械设计基础》课的课堂教学的操作上就有很大的灵活性。可以根据各章节或者某个具体问题的需要来引入一段录像或用一个课件甚至几个图片都可以达到较好的效果。以下几种方式可以灵活使用。
2.1 录像教学方式 这种教学手段一般称之为电化教学，即用电视录像进行部分课程内容的教学。我们安排了绪论中的内容以这种方式进行。通过录像中对历史的浓缩，对当前机械业的展示及对机械业未来的发展展望，让学生对整个机械行业的历史及其发展有个生动形象的简单认识。
2.2 图片模型辅助教学模式 此模式主要是利用教学模型、图片、图表、幻灯片等手段进行辅助教学，其教学设施简单，如挂图、幻灯机、视频平台等。这种模式主要针对《机械设计基础》课中机构的组成、动作原理等内容的教学所采用的一种简捷方式。它可以根据教师教学安排，随时出现在课堂中需要的环节。这种方式虽有一定的直观性，但不够生动，难以表达动态过程。
2.3 多媒体投影教学模式 多媒体投影教学模式是我校主要采用的一种教学手段。其构成也并不复杂：一台多媒体投影仪，一台笔记本计算机，一台视频平台及扩音设备等，即构成一个理想的多媒体投影教室。这种教学模式下，教师可方便地随时应用多媒体技术来说明一个问题或整个章节，可将电视、图片、幻灯教学集中到以计算机技术为平台中心、课件为主要方式的教学中。
如上所述，多媒体技术为《机械设计基础》课教学提供了一种现代化的教学平台，显示了巨大的优势。教师应充分运用现代化教学手段，利用多媒体技术，改革课堂授课方式，提高学生对《机械设计基础》课的学习兴趣、学习主动性和创造性，提高课堂教学效率、效果和质量，让学生轻松步入机械知识的殿堂。
参考文献：
[1]陈立德.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2004.
《机械设计基础》课程是机械类专业的一门重要的技术基础课程。它的主要任务是使学生掌握各种常用机构及通用零件的工作原理、特点和应用的基本知识，使学生初步学会根据具体条件及与本课程有关的标准、规范，选用机构及零件类型，并能对机构的运动、零件工作能力进行简单的校核，从而具有设计简单机械传动装置的能力。对这门课程的教学，主要作了以下探索。
一、 合理安排各章顺序开展教学
由于机《械设计基础》所介绍的常用机构及通用零部件众多，为了不使学生感到“繁杂”，合理安排各章顺序是很重要的。
“轴”在机《械设计基础》中是很重要的一章，轴的设计涉及到轴上的所有零部件。如联轴器为标准零部件，在选择时，其轴孔直径影响到轴的最小直径；齿轮的尺寸影响到齿轮所在位置处转子的直径；在进行轴的结构设计时，轴上传动零部件的受力情况，影响到滚动轴承或滑动轴承型式的选择，进而影响支承所在位置处轴的直径及轴的结构。因此笔者在讲授时，将“轴”的内容安排在最后讲。先介绍各种联接、传动及支承零部件的工作原理及其设计，然后通过介绍“轴” 的设计，将各种联接、齿轮传动、蜗杆传动、带传动、滚动轴承及滑动轴承等零部件综合在一起。这样做容易使学生感到系 统性强、条理清晰。
二、围绕一条主线开展教学
任何一门知识都具有系统性，《机械设计基础》亦如此。因此课堂教学应围绕一定的主线展开。
《机械设计基础》上半部分主要介绍了三大类常用机构：平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构，其中各类机构又可划分为很多种类。由于种类众多，容易使学生感到内容繁杂。为了使学生从总体上把握各类常用机构，在讲解时以常见的往 复式四冲程内燃机作为这一部分的教学背景或主线。使学生在学习某种常用机构时，联想到其它常用机构，并进一步引 导学生主动分析各种常用机构的异同点 。
往复式四冲程内燃机利用平面连杆机构变换运动形式（移动形式与转动形式之间的变换），实现可燃气体的进气、 压缩及排放；利用齿轮机构变换运动速度；利用凸轮机构变换运动形式（将转动形式变换为移动形式），实现进气阀与排 气阀的开关；最后通过飞轮实现输出转速波动的调节。内燃机工作过程所涉及的内容包含了《机械设计基础》上半部分 需要讲授的所有主要内容应该在第一章中给学生较详细地介绍内燃机的工作原理，并在以后各章的教学中加以利用。
如在讲解曲柄滑块机构时，讲到该机构有两种类型，即对心曲柄滑块机构及偏置曲柄滑块机构。然后提问：在内燃机 中的曲柄滑块机构究竟采用哪种类型？接下来讲解这两种类型的区别，即对心曲柄滑块机构没有急回运动，而偏置曲柄 滑块机构存在急回运动。然后解释内燃机的输出要求尽可能匀速输出，故选用对心曲柄滑块机构。这样以实际工程机械为例讲解对心曲柄滑块机构及偏置曲柄滑块机构的特点，能使学生印象深刻。
三、紧密联系课程设计内容开展教学
《机械设计基础》下半部分是关于通用零部件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。通用零部件种类 较多，如有螺纹联接、键联接、销联接、齿轮传动、蜗杆传动、带传动、轴、滑动轴承、滚动轴承、联轴器等，学生对这部分内 容普遍感到“繁杂”。在介绍这部分内容时可考虑与对应的课程设计内容相联系，如与带式输送传动装置（减速器）的设 计相联系。
众所周知，课程设计是高等工科院校相关专业学生运用所学相关理论知识解决工程实际问题的第一次较全面的设 计训练，是机械设计课程的一个重要教学环节l21。因此笔者在《机械设计基础》下半部分教学中以工程设计为目标，以减速器为主线。使学生在学习各种通用零部件时能够密切联系实际，同时能从全局高度理解各零部件间的关系。
如齿轮传动设计，通常已知传动方案、转速比、传递功率及输入轴转速。笔者在讲解时告诉学生，传动方案是根据使用情况及各种传动方式的特点首先确定的。传动方案可以包括齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链传动或它们的组合。而在齿轮传动部分，转速比的选择一方面与齿轮传动类型、齿轮精度、方式有关，另外也与整个系统各部分传动比的分配有关。传动比的不同分配，决定了齿轮所受到的力的大小和齿轮的尺寸，同时对齿轮所在主轴的结构尺寸和滚动轴承的选择产生影响。因此齿轮传动设计不是孤立的，它对整个系统各零部件的设计都有影响，设计时应综合考虑。
四、 在教学中引入现代机械教学内容
传统机械主要由原动机、传动部分及执行部分3部分构成，这也是机《械设计基础》这门课所要讲述的对象。但随着科学技术的发展，现代机械的应用范围不断扩大。所谓现代机械是在传统机械上集成了控制系统、测试系统及其它辅助系统（如故障诊断、显示等），以提高生产自动化水平、延长设备使用寿命、保护环境等。
目前大多数《机械设计基础》教科书没有“现代机械”这一方面的内容介绍。笔者认为，一方面，教师应该强调现代机械仍然是以机械工程为基础的，工科学生必须具备机械设计基础知识，为后继专业课程的学习及日后从事技术革新创造条件；另一方面，教师在讲课时也应适当介绍一点现代机械特别是机电一体化机械方面的知识。这不但不会削弱所应讲授的传统机械方面的内容，反而会加深学生对机械的发展及整个机械大系统的理解，增强学习机械设计基础知识的积极性，消除“机械过时论”或“机械无用论”的错误思想。
五、 结 论
《机械设计基础》是一门非常重要的技术基础课，内容较多，但课时相对较少。研究如何在教学中培养学生机械大系统的观念、工程意识、机械设计能力、创新意识是非常重要的。而教学内容、教学方法的不断改进，有助于提高学生的学习兴趣，增强他们学习的主动性，为今后进行相关机械设计工作打下良好的基础。
参考文献：
[1]杨可桢，程光蕴。机械设计基础[M]。北京：高等教育出版社，1999。
[2]朱如鹏，郭学陶。机械设计课程设计[M]。北京：航空工业出版社，1995。
[3]徐龙祥，欧阳祖行。机械设计[M]。北京：航空工业出版社，1999。
