机电产品设计课程实践环节的理念与实施路径

　　[摘 要] 为提高机电专业学生的产品设计能力，探讨了机电产品设计课程实践环节的理念和实施路径。通过采用项目驱动式教学的方式进行课内课程设计，提高任务的多样性、综合性和创造性，组建设计团队等，使学生在完整的设计流程中提升设计的能力和水平，提高学生在团队合作和交流沟通方面的素质。

　　[关键词] 机电产品设计;机械设计;课程设计

　　设计教育是工程教育的核心[1]。机电产品设计(I～IV)是江南大学君远学院所属机械电子工程专业为适应人才培养需要，以强化机电产品创新设计能力为导向，以重建课程目标、调整课程内容、优化课程结构为主要手段而设置的系列课程。该课程涵盖传统机械类的“工程制图”“机械原理”“机械设计”和“机电一体化系统设计”内容，并辅以“机器人创新实践”“机电一体化系统课程设计”“机电综合实践”等综合性实践环节，打破了传统的独立设课界限，对各门课程的内容与衔接关系进行顶层设计和规划，重新制定各门课程的衔接关系，构成了机电专业核心课程群，凸显了机电产品设计在知识、能力和素质培养过程中的主线地位。

　　系列课程中的机电产品设计(III)在内容上基本与机械专业机械设计课程对接，主要进行机械设计理论知识讲解，也进行机电一体化基础内容的讲授。该课程的课内、实验和实践学时数分别为56、6和2，即通过设置课内实践环节与机械设计课程设计相对应。本文对该环节的理念和实施路径进行了探讨。

　　一、机械设计课程设计环节存在的问题

　　机械设计课程设计是机械类专业的必修课程，也是学生工程实践能力及素养养成过程中的重要环节，这也是机电产品设计(III)课程设置对标课内实践环节的初衷。但当前机械设计课程设计存在一些问题，具体表现在以下几方面。

　　1.课时安排不充裕。在短学时的大趋势下，机械设计理论教学学时进一步受到限制。课程设计又一般安排在考试前完成，且实施时间较短。由于临近期末，学生需复习多科目的期末考试，导致无法集中精力完成课程设計任务，无法保证课程设计质量。

　　2.设计题目陈旧。国内大部分高校的课程设计环节都是设计齿轮减速器。这是机械设计中的经典问题，对能力的培养也较为全面。尽管给每个学生提供不同的初始数据，实现一人一题避免抄袭，但设计套路大都相同，区分度不大，年级间的继承性太强，不能激发学生创造力。

　　3.缺乏团队合作。在实际工程实践中，个人单打独斗完成设计几乎是不可能的，必须要求团队成员分工合作，共同实现设计目标。现有机制下，学生或者基本没有交流，各做各事，或者直接借鉴抄袭他人的设计思路甚至文档，在学生能力素质培养上存在薄弱之处。

　　4.考核模式单一。整个课程设计过程中，师生间缺乏交流与互动。最终考核时，由于学生提交成果的雷同性较强，教师在答辩考核中通常只能根据简单印象进行评判，考核标准的统一性存疑，反过来也影响了学生的积极性。

　　二、机电产品设计课程实践环节的理念与具体措施

　　机电产品设计(III)课程的实践环节仅有2学时，却要完成机械设计课程设计1—2周的设计内容，这在如何合理安排时间上是一个挑战。同时，该课程同样面临着设计题目陈旧、考核方式单一等机械设计课程设计存在的问题。

　　针对上节提到的若干问题，国内多所高校进行了改革尝试。如南京工程学院王建等探索了基于OBE的机械设计课程设计“1234”模式[2];胡蓉在课程设计中采用了项目教学法[3];汤晓明等采用的目标引导、任务驱动的教改尝试[4]等。总体而言，机械设计类课程设计改革必须在大工程观的基础上引入CDIO的相关理念，而采用任务驱动式教学的方式是改革的必由之路。为此提出机电产品设计课程实践环节的总体思路如下。

　　1.实施项目驱动式教学的模式。倡导研究性、项目驱动式教学，推广和应用“四环节”教学法，即项目设置—项目实施—交流展示—评价激励，以强化培养学生综合能力。由于课时限制，不可能有充裕的课上时间提供给学生完成设计任务，因此强调教师授课与学生自学同步、课堂教学和课外训练并重的理念。简言之，学生应在课外投入更多时间完成相关任务，而在课上主要以讨论、答辩为主。

　　2.合理安排理论授课与课程设计的时间。尽早下达设计任务，使学生带着问题和任务前来上课。在理论课内容安排方面，做出合理调整，先讲总体，后讲细节，力求理论课章节安排和课程设计任务所需知识点顺序尽量一致。从而使学生在任务的驱动下进行学习，将知识和动手解决问题更加紧密地结合在一起，把所学到的知识随时转化为解决问题的主动思考，从而解决学时数减少以及理论实践相脱节的问题。

　　另一方面，由于设计任务下达较早，学生可有充裕的时间查找资料、进行方案设计和论证、进行技术设计阶段的各种计算，师生之间也有较多机会和时间进行互动，解决设计过程中存在的各种问题，从而避免时间压力导致的设计质量下降。由于课程设计前期，已经分时段完成了方案设计、总体设计和技术设计计算，在最后期末阶段，学生只需做简单校核和出图即可，从而分解了课程设计的任务量，降低了学生的学习压力。

　　3.提升设计任务的多样性、综合性、创造性。改变齿轮变速箱设计为主的固有模式，以不同的具体机械装备为对象进行选题，使学生走完方案设计开始，到总体设计、技术设计和施工设计(出图)的全过程。在这一过程中，具体机械装备的实现方案是多种多样的，要求学生自己根据功能的实现方式，运用先修课程知识加以选择，并在与教师的答辩过程中确定自己的方案，并在总体设计阶段确定主要技术参数。在技术设计和施工设计阶段，为避免设计任务过重，由教师和学生共同在设计方案中选取一小部分进行细化的设计，从而能够方便地控制任务量。整个设计过程充分体现了多样、综合和创造的特性。

　　4.注重团队协作，培养综合素质。改变原有的独立设计模式，采用组队方式完成设计，并采用设计过程3次答辩的方式实现师生间的良好沟通。每个设计小组定员3人，分别承担方案设计、总体设计、期终答辩的3次答辩任务。在小组成员考核上，采用百分比方式，由小组成员自己确定所承担的工作量，并由教师在给分时加以评判。对于一个特定的题目，设置3个以上的小组，小组间可以进行相互的讨论借鉴，但在最终成绩评定上根据小组完成任务的优劣情况加以区分，从而在各小组间形成既竞争又态势，提高学生完成设计任务的积极性。

　　三、结语

　　机电产品设计(III)课程的实践环节是对标机械设计课程设计的课内实践环节。为了体现设置机电产品设计系列课程的初衷，确实地提高学生设计能力和综合素质，在该课程的实施中，引入了CDIO理念，采用了项目驱动式教学的方式进行课内课程设计。

　　参考文献

　　[1]王沛民.工程教育的目标、模式、核心：问题与思考[J].浙江大学教育研究，1989(1).

　　[2]王建，李钢.基于OBE的机械设计类课程设计“1234”模式探索[J].教育教学论坛，2019(9)：200-202.

　　[3]胡蓉.项目教学法在机械设计基础课程设计中的应用[J].中国教育技术装备，2018(12)：79-81.

　　[4]汤晓明，潘晓红.“目标引导，任务驱动”下的课程设计与专业课教学同步的教改尝试[J].大学教育，2019(1)：58-60.

　　推荐阅读:机电类论文发表的EI期刊

　　

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 机电产品设计课程实践环节的理念与实施路径

文章地址： http://www.qikanvip.com/jidianyitihua/52455.html