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摘要：針對新產業和新技術迅速發展對機械專業的新要求，圍繞“以學生為中心”的工程教育理念，本文對機械設計課程教學內容、教學方法、實踐教學和師資隊伍建設等方面進行了改革，探討一種邊學邊做的理論教學與實踐教學交叉融合的新教學模式，以實踐教學促進產業和行業新知識與教學內容的融合，促進理論知識的掌握和運用，實現產品“構思、設計、實現、運行”的全周期的訓練過程，培養學生的工程素養、創新能力和運用新技術的能力。
關鍵詞：工程教育；學生中心；交叉融合；教學模式
1教學改革的指導思想
秉承楊叔子院士的提出“學習是基礎，思考是關鍵，實踐是根本，結合出人才”的理念，密切聯系工程實際；以培養機械系統結構設計能力為出發點和落腳點，融入產業和技術的最新發展，組織和豐富教學內容；以學科競賽、案例、項目等為載體，增強課程教學的開放性、互動性和實效性；實現理論教學、實驗教學、課程設計和第二課堂等環節通盤設計、整體優化，著力培養學生的工程實踐能力和創新能力。
2理論教學和實踐教學的相互融合的教學模式
2.1三維建模訓練項目貫穿到課堂教學
首先，我院在第四學期給機械類學生開設了兩周的三維軟件實訓課，為機械設計課程的學習做了最充分的準備。其次，選用大量的學生三維作品作為教學案例，通過運用多媒體技術在課堂再現，將抽象、復雜的知識直觀、形象化，很直接的給同學們心理暗示：我也可以做到，從而激發他們的學習熱情。最后，減少理論教學的過多闡述，加強實體建模的訓練。每講完一個章節或是一個部分，就要求學生完成對應的零件或者部件的三維建模，并適當采用答辯的方式點評、討論，并將這一部分的工作納入到最終成績考核。通過三維建模的課外訓練，促進對公式、圖表、參數以及零部件結構和制造裝配要求等理論知識的熟悉、理解和掌握，培養學生的設計思維和計算機三維設計能力，實現教學過程中虛擬和實物相結合，實現培養同學們的機械系統結構設計能力的出發點和落腳點。
2.2實驗教學和課堂教學交叉融合的教學模式
機械設計實驗教學是驗證理論、啟發創新思維以及培養學生創新意識、動手能力和工程素質的重要手段，對實現課程的教學目標起到非常關鍵作用。目前學院精心安排了六個課時的課內實驗，通過機械零件認知實驗，學習通用零、部件的結構、類型、特點和應用；通過對減速箱拆裝及其結構分析，完成軸系結構的草圖繪制和結構裝配三維演示，掌握軸上零件的傳動路線、裝拆方式和定位方法；通過對機械傳動的綜合測試，掌握常見機械傳動性能的認知和理解。與此同時，利用學院金工實訓中心（省級優秀實習教學基地）和機械基礎教學實驗中心（省級基礎課示范實驗室）的教學資源，加大實驗室和工程實訓中心的開放力度，以學科競賽和實際項目為載體，增設綜合性、設計性、創新性實驗。開放的實驗室為學生自主學習、發揮個人創造性提供了較大的空間，使理論和實踐互為融合，改變“先理論后實踐”的傳統實踐模式，學生隨著理論教學的進度有空就來，想來就來，形成了邊學邊看、邊學邊做的理論教學與實踐教學交叉進行的新教學模式。
3改革課程設計，促進理論教學
機械設計課程設計作為機械設計課程的實踐教學環節，是將學過的幾乎全部課程的基礎理論知識的一次綜合應用，目的是樹立正確的設計思想，掌握一般的機械裝置的設計方法和設計規程。目前，機械設計課程設計任務一般是按照指導書的要求，完成二級齒輪減速箱的傳動設計。該類題目參考資料很多，導致很多同學按部就班，人云亦云，沒有思考，沒有理解，只是重復性的模仿，沒有真正掌握機械裝置設計的規程，沒有完成產品設計全過程訓練的主要任務，這個問題在很多同學的畢業設計中集中暴露出來。為了解決上述問題，首先，筆者在三維建模訓練貫穿到課堂教學、將實驗項目貫穿到課堂教學的兩點中實際上已經將減速箱課程設計的很多工作化整為零的完成，同時也為完成其他類型課程設計任務做足了鋪墊。其次，在課程設計任務布置上，將大學生創新性實驗、學科競賽以及校企合作項目等與課程設計相結合，與機械原理課程設計“同題目貫通”[6]，完成機械原理課程設計的方案設計的主體部分或者全部的具體裝置設計。這樣，以項目任務為驅動，將競賽和項目內容轉化為課程設計內容，豐富課程設計題目，使課程設計題目向多樣化的題目轉變，從過去教師命題設計向學生自主選題的方式轉變，將學生被動式轉變為項目驅動的探究式學習，為學生提供更自由的選擇和發展需求[6]。這樣一來，一方面提高了同學們參加競賽的積極性，為學科競賽做好了準備；另一方面，很多實際課題的選擇，給了學生動手制作的機會，讓產品設計與工程實際融合在一起，不但培養了學生的工程素養，也便于將產業與技術的最新發展和行業對人才培養的最新需求引入教學過程，實現產品“構思、設計、實現、運行”的全周期的訓練過程，促使學生在知識、能力和工程素養三方面全面發展。
4與時俱進的學習現代設計方法
先進設計技術包括計算機輔助設計、優化設計、虛擬設計、智能設計及相關的有限元、可靠性、并行工程、CAD/CAM一體化技術[7]。面對新產業、新經濟、新技術下市場對機械類人才知識和技能的更高要求，傳統教學內容中需要與先進的設計理念、方法和手段等信息化工具有機鏈接。除了上述的類似solidworks三維軟件應用，筆者向同學們展示了利用ANSYS軟件分析的軸或齒輪FEA應力云圖、利用Excel進行的帶傳動輔助設計計算、利用MATLAB軟件進行的減速箱優化設計、運用3D打印機打印的競賽作品等內容，告訴同學們學無止境，引領他們進入先進設計與制造的大門，提高他們的創新、自學的意識和能力。
5師資隊伍建設
機械設計課程是一門理論和實踐結合非常緊密的專業基礎課，承擔這門課程的教師，除了需要具有過硬的理論知識外，還應具備豐富的實踐經歷，因此，為課程教學構建一個核心的智慧平臺也是教學改革的重點工作。首先，學校每年均選派專任教師赴企事業進行實踐鍛煉，為師資隊伍的工程素質建設提供了首要的政策保障和支持。其次，學院成立了一教學副院長為主要負責任人的教學團隊，團隊8位老師既是機械設計課程主講教師，也是學院參加各類學科競賽的指導團隊，外出學習交流、在內討論溝通等各類教學教研活動開展得有聲有色。另外，教學團隊除了擁有較高的教學水平，也具有較高的人格魅力，樂于奉獻，甘愿付出。教學團隊有一個共識：一個人對另一個人的所談所講的接受程度很大程度取決于他對這個人的接受程度。因此，團隊老師通過各種方式和學生積極溝通交流，談學習、談生活、談各種熱門話題，和同學們分享人生的經歷，致力構建一種平等和諧的師生關系，以自我的平和和責任感贏得學生的信任。
6結論
為了培養同學們綜合運用知識獨立完成機械系統設計的能力，形成專業性較強的知識體系和能力素質，本文秉承楊叔子院士的提出“學習是基礎，思考是關鍵，實踐是根本，結合出人才”的理念，以學科競賽為載體，以工程項目為驅動，以三維建模仿真設計訓練為手段，開放實驗室和工程實訓中心，建設師資隊伍，改革課程設計，探討實驗教學、課程設計和理論教學相互融合交叉的教學模式，以實踐教學促進產業和行業新知識的融合，促進理論知識的掌握和運用，實現產品“構思、設計、實現、運行”的全周期的訓練過程，培養學生的工程素養、創新能力和運用新技術的能力培養，為社會主義事業培養合格的建設者和接班人。
作者:湯迎紅 劉冰 蔡頌 單位:湖南工業大學機械工程學院
