“机械设计基础”是一门重要的技术基础课程,具有内容分散、知识综合、偏重应用的特点。学习本课程的学生,总感到它零散、杂乱,抓不住要点。在教学实践中,笔者也发现学生往往会出现学过即忘的现象。基于目前技工院校中本课程的教学现状和对当前大学教学实践的借鉴,笔者在本课程的教学环节中添加了课程设计这个教学环节。在这两年来高职班的教学实践中发现,在增加这个环节后学生们觉得有了较大的收获。这充分说明了实践环节的重要性,也说明了高职学生也能具备课程设计的能力,更是因为课程设计包含了简单机械系统设计的全过程或主要部分,表明零部件与系统的关系,具有较强的系统性和综合性。通过一段相对集中的时间独立完成一些设计性,及综合性较强的实际课题,不仅可以将知识有机地连贯起来,得到综合运用训练,而且通过从被动接受理论到主动综合运用理论,强化了设计能力和整合知识能力的培养。实践表明,通过课程设计使深奥的理论变得形象、具体,使学生分析问题的思维系统、有序,培养了学生的基本技能、完善了知识结构、提高了综合实践能力。本文就课程设计的指导思想及做法作一些探讨。
　　
　　一、课程设计的选题
　　
　　高级技工班和五年制大专班学生学习机械设计基础的时间相对短、内容少,而且本课程是《机械制图》《金属材料》和《工程力学》的后续课程,其中糅合了机械类专业课程中的机械原理、机械零件和机械设计几个部分的内容,所以学时较短,理论深度也不够。因此根据课程特点、学生情况及设计课时数少(两周)的情况,在选题时应该遵循以下几条原则:
　　1.课程设计选题要和课程紧密衔接,以训练学生对理论知识的综合运用能力
　　课程设计的覆盖面宜宽而广,不宜窄而深。同时要注意由于“机械设计基础”是一门专业基础课,故题目的内容应尽量避免涉及学生没学过的内容,以免学生在其他方面消耗过多的时间,而影响了对课程设计主要内容的学习。
　　2.题目内容要新颖实用,以激发学生兴趣
　　课程设计的时间短,又恰好赶在期末考试之前,枯燥无味的题目往往不能激发学生的积极性,因此要注意选择实用性较强的题目,让学生感到学有所用,充分认识到该课程的重要性。中高职班的学生往往要经过几周的机械加工操作训练,在训练过程中,他们对设备使用熟练,但是对原理却并不了解,所以很愿意学习以摸清其中的奥秘。
　　3.题目难度要适中,避免过易或过难
　　根据教学大纲的要求,课程设计时间为两周,因此所选择的题目必须保证在10天左右能够完成。如果过于简单,则题目综合性不够、范围过窄,无法达到综合训练的目的;如果过难,则会挫伤学生的学习积极性,可能会过分依赖教师,加重教师负担,同时也会使教师陷在某一问题的时间过多不利于对更多学生的答疑解惑。
　　根据上述选题原则,我们开设并逐步完善了两个课题:①一般用途的单级齿轮减速器;②一般用途的外啮合双齿轮泵。这两个课题既体现了上述选题原则,又具有各自的特点。题目①包含了本课程中传动比的分配,轴的结构设计和强度设计、齿轮的设计和强度校核、轴承的寿命计算和各种标准件的选择,所应用的知识不超过本课程范围,而且在今后生产实践中也非常有用;题目②中也包含了轴的选材、轴的工作能力的设计、齿轮的设计、泵体的结构设计,尤其注重密封的设计等内容,这些知识点依然在我们所学的范围之内,但侧重点有所不同。当然由于课题的规模较大,与平时学生所做的设计作业不同,所有的细节完全由学生设计是有难度的,因此将参考的箱体结构提供给学生,并对学生提出读图要求,让学生在读图过程中了解各个结构的用途,提高设计能力。
　　
　　二、课程设计的实施
　　
　　1.课程设计的总体介绍
　　学生初次接触课程设计,常常对任务毫无头绪而无从下手,浪费了不少时间。因此在课程结束后、课程设计前,都要对课程设计进行总体介绍。给学生讲清什么是课程设计,为何要搞课程设计,怎样进行课程设计以及常用设计方法等。对学生我们提倡“少问多思”,要求理论概念清晰,所用依据可靠正确,符合实际工作要求。强调在设计过程中温故知新,还要培养团队精神。为了能准确反映课程设计成果,锻炼学生撰写科研报告的能力,要严格规定课程设计内容:一级齿轮减速器或齿轮泵的装配图一张(1号图样);零件工作图1～2张(轴类或齿轮工作图,用2号或3号图样);计算说明书1份(10～12页左右)。使学生明确怎样做,有效避免拿到设计题目无从下手而浪费时间的情况。
　　2.时间安排
　　将机械设计基础课程设计时间定为两周,除去周末,有十个工作日的时间。时间具体安排见表1。
　　整个课程设计大致分为五个阶段:
　　(1)第一阶段为准备阶段,要求学生准备好相关的资料和工具,对任务书进行认真的研究和分析,仔细观察各种减速器和齿轮泵的结构和型式,比较优缺点,以便选择一种最适当的结构和型式,拟订设计步骤和进度。
　　(2)第二阶段即初步设计计算阶段,是学生最感困难的阶段,所以老师的指导作用就非常重要,按具体的设计要求引导学生进入设计状态是顺利进行课程设计的关键。在这个阶段,指导老师要多做示范,具体指导学生怎样查阅资料、如何选择电动机、分配传动比,计算各种初始数据和绘制整机布置简图。这个阶段的特点是教师多讲、学生多听。
　　(3)装配图设计阶段,这个阶段是考验和锻炼制图基本技能的阶段。首先考虑图面布置,使视图和各种技术数据在图面中不过于拥挤,也不过于稀疏。然后就可以就要绘制整机的装配图了,在完成三个视图的过程中进行轴系零部件的选择和结构设计。草图完成后,经校阅、修改并由指导老师审核后进行描深、加剖面线,最后标注尺寸和配合、列出技术条件、编写零件明细表和标题栏。这个阶段是对前阶段专业课程的温故知新阶段,也是整个课程设计的主体阶段。需要引导学生熟练地运用有关参考资料、计算图表、手册、图集、规范,并熟悉有关国家标准,培养机械设计的基本技能,这个阶段的工作完成可以说整个课程设计已经进行了大半。
　　(4)根据装配图和计算数据绘制零件工作图,这个阶段也可以说是上一个阶段的延续。
　　(5)整理并编写计算说明书。说明书大概需要10～12页,内容包括:封面;评定表;设计任务书;目录(标题、页次);传动方案的分析和拟定(附传动方案简图);电动机的选择;传动装置运动及动力参数计算;传动零件的设计计算;轴的设计计算;滚动轴承的选择和计算;润滑方式、润滑油牌号及密封方式的选择;箱体及附件的结构设计和选择;设计小结(简要说明对毕业设计的体会、设计的优缺点及改进意见等)以及参考资料(资料编号、作者、书名、出版单位、出版年月)。
　　
　　三、课程设计的考核
　　
　　机械设计基础课程设计是一门综合性很强的课程,为了全面评估学生的能力,重点从以下几个方面进行考核:
　　一是装配图中零件结构是否符合要求、尺寸和标准是否正确、视图布局是否合理、图面是否整洁等等,占总分的40%;
　　二是为防止抄袭现象,在审核过程中老师要准备10个问题,让学生当场予以解答,以考核其运用知识的能力,占总分的30%;
　　三是设计结束后要写出课程设计说明书,作为整个课程设计评分的书面依据和存档材料。主要考核课程设计说明书的内容:传动比分配是否合理、主要零部件的设计计算是否符合要求、标准件的选择是否正确、书写和装订格式是否规范等,占总分的20%。
　　四是日常考勤占10%。
　　五是考核等级分为:优秀(90分以上)、良好(80分以上)、中等(70分以上)、及格(60分以上)和不及格(60分以下)。
　　
　　四、课程设计的效果分析
　　
　　根据这几年来的实际操作,对课程设计过程的效果分析如下:
　　1.考核成绩统计(见表2)
　　2.考核情况剖析
　　(1)合格率为94%,说明绝大部分学生对于先前所学的相关课程进行了良好实践,完整了相关知识体系,能够达到课程设计的基本要求。
　　(2)优秀率近15%,这和机械设计基础的考试成绩优秀率8%左右相比,有了一定程度的提高。说明在课程设计过程中,又有一部分学生理解和把握了机械设计课程的相关内容和知识点。
　　(3)不合格率为6%,在巡回指导和最后考核过程中发现,这部分学生的问题主要在于态度不够端正,前阶段课程的基础很不扎实,制图基本功薄弱,知识点没有能够真正掌握和领会。
　　3.主要问题
　　(1)由于学生缺少实际生产经验,在课程设计指导书上给出了设计要求,指导老师也针对性的进行讲解,学生就基本照搬老师的讲解,在传动比的分配和相关参数的选择上往往比较盲目,或基本遵循中庸原则,缺少灵活性。
　　(2)在装配图的设计中,指导老师也会给学生相关的参考图册,学生依照图册结构进行设计,缺乏创新,在课程设计说明书中也缺乏自己的见解。
　　(3)在传动零件的强度计算中,学生多是照本宣科,按步骤机械计算,对于公式的理解和公式中参数选择不能真正领会。
　　(4)在润滑和密封中,润滑方式的选择和密封件的选择在回答问题过程中,说不出选择的具体理由,存在着盲目的现象。
　　(5)课程设计是分小组进行,同一个小组完成一组原始数据的设计,这使得有一小部分学生不主动思考完全依赖同组的其他同学。
　　在机械设计基础课程结束后,让学生完成以上的课程设计加深了所学知识、扩大了知识面,而且开阔了视野,加强了解决实际问题的能力。这是对理论知识和生产实际的补充和检验,能够培养学生综合运用机械设计课程和其它先修课程的有关理论和实际知识的能力,将之前所学过的知识进行系统整合和运用,完整了知识体系,使这些知识得到巩固、加强和发展,并将理论知识加以实际运用,使学生在思考问题、提出设想、解决问题方面得到了综合训练,初步培养了学生的设计能力和独立工作能力,为以后步入工作岗位打下良好的基础。但是在课程设计实践中出现的诸多问题也不能忽视,因此,在实践过程中还需不断进行探索和创新,使课程设计在培养技工院校学生的理论水平和设计能力上发挥其应有的作用和意义。
　　(作者单位:华东石油技师学院)