教学中的机械设计论文

[摘要]阐述了“启发引导式”教学方法在机械设计基础课程的教学中的应用。该教学方法主要从认知、理论、实践几个方面对学生进行引导。使用这种教学方法进行教学，真正实现了以学生为主体，以教师为主导的教学模式。今天小编为大家精心挑选了关于《教学中的机械设计论文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

教学中的机械设计论文 篇1：

远程教学中的机械设计基础课程设计实践

摘  要 机械设计基础是普通工科本科高校的专业必修课，它的课程设计是理论与实践相结合的桥梁，是一个重要的教学环节，起到压舱石的作用。随着教学改革的深入发展，机械设计基础课程设计也进行了各种有益尝试和探索。疫情之下，课程设计教学多措并举，师生共同努力，克服不利因素，顺利完成课程设计，通过对成绩的横向与纵向对比，证明远程教学中开展课程设计的可行性和有效性。

关键词 机械设计基础;课程设计;远程教学

1 绪论

近年来，机械设计基础课程教学改革有重大发展，更加重视学生的学习能力、实践能力和创新能力的培养，在课程体系，教学内容、教学方法改革和教学手段更新方面都有所突破[1-2]。在培养应用型人才的普通工科本科院校中，机械设计基础是专业必修课，而课程设计的教与学更是此门课程理论与实践相结合的关键环节。

机械设计基础课程设计是本门课程的最后一个重要教学环节，要求每个学生必须完成一个课程设计，主要培养学生理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计和有关先修课程理论的能力，建立结合生产实际分析和解决工程问题的理念，巩固、加深和扩展机械设计方面的知识。具体过程可通过设计一个一般用途的齿轮减速器来进行，包括制订设计方案、选择传动机构和零件类型、计算零件工作能力、确定尺寸和选择材料以及考虑制造工艺、使用要求和日常维护等因素，进行完整的结构设计并绘图，从而完成一个从方案到计算再到制图的全流程设计过程，达到了解和掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的设计过程和方法[3-4]。同时，课程设计进一步对学生的基本动手能力进行了训练，如计算、绘图、查阅手册标准和规范、分析处理数据等。

2 课程设计实践

课程设计内容  課程设计主要包括设计传动装置总体方案，选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数，设计计算传动零件、传动轴，选择和校验计算轴承、联接件、润滑和密封以及联轴器，设计机体结构及其附件，绘制装配图及零件工作图，编写计算说明书以及进行设计答辩[5-7]。

随着教学改革的深入发展，有一些教师对于传统课程设计方式方法进行了有益探索，例如：张杰根据学生专业需求和油气装备工程实际，确定了多组勘探装备、钻井装备、采油装备、储运装备等设计题目[8];刘后广等对课程设计现有教学过程进行了研究，从教学理念、教学方法和评价体制等三个方面探讨教学过程中需要改进的方向[9];杨凯程等以能力培养为核心，采用新的教学组织模式、课题布置及学生组织方式和成绩评定方式进行课程设计教学，取得较好的效果[10];陈修龙等利用工程软件完成压力机的设计作为课程设计的题目，培养学生的工程设计素养[11];任晓莉等以创新创业活动中质量高的项目为课程设计内容，使学生在整个设计过程得到切实锻炼[12]。

以往课程设计均在固定教室进行，教师集中讲授、布置任务，学生分组讨论，明确工作内容，按部就班进行实践。但是在疫情之下，学生无法到校，师生无法面对面沟通，如何开展并完成课程设计就成为一个重要的问题。

开展课程设计的步骤  面对疫情，如何利用远程教学完成课程设计工作是个难题。院系教研室集中讨论并达成统一步骤，如表1所示。

课程设计的成绩评定指标  课程设计开始后，由指导教师轮流在学生群内巡视并进行答疑，将学生常见的错误进行分类和整理，汇总成一个常见问题解决文件，供所有人阅览。执行组长负责制，进行学生每天进度跟踪与督促。实行打分制，各项分值占比如下。

1）每天课后作业完成得分占5%。

2）每天课程设计工作进展得分占20%。

3）集中网络讲座听课出勤得分占5%。

4）课程设计计算书得分占40%，包括技术水平与实际能力（10%）、基础理论与专业知识（10%）、技术书撰写质量（10%）、学习态（10%）。

5）图纸得分占30%，包括：装配图结构合理、表达清晰完整及图面整洁（15%）;零件图结构表达清楚，尺寸公差、形位公差和表面粗糙度全面合理（15%）。

3 课程设计的成绩对比

两周的课程设计很快就结束了，学生取得的成绩如表2所示。这样的成绩处于什么水平？在此进行横向对比和纵向对比。

1）17级和18级材料专业课程设计成绩对比如图1所示。通过17级和18级材料专业学生课程设计成绩数据对比，可以看出17级学生成绩较好;18级学生虽然整体成绩略有下降，但是平均成绩依然在中等偏上，接近良好水平。

2）18材料专业、18机电专业和18工设专业成绩对比如图2所示。通过18材料、18机电、18工设三个专业课程设计成绩对比，可以看出虽然专业不同，但是学生对课程设计的掌握程度基本相同，从而证明远程教学模式下的课程设计效果基本令人满意。

通过对比发现，虽然疫情打乱了课程设计的教学模式，但是也给师生创造了一种新的教学体验。初衷是不让教学缩水，保证教学质量，实践证明，通过采取一系列的措施方法手段，可以达到课程设计的教学目的，顺利完成教学任务，包括：课前理论知识的扎实学习;课中各种有效措施的实施;师生共同目标的树立;合理科学的评价手段;结课感想。

当然不能止步于仅仅保持课程的不退步，而是应借形势的变化，提出更多优秀做法来促进和推动课程设计的改革和完善。限于条件，本文所列举机械设计基础考试成绩为执行完课程设计之后的考试成绩，那么课程设计对于课堂教学的影响又是多少，尚未有实践数据。因为涉及校院系各个层面的协调，所以想要对比课堂教学后学生的掌握情况和课堂教学后再进行课程设计强化后的学生对知识的掌握度，有待今后的实践和探索。

4 结论

虽然时间只有两周，但是通过课程设计，学生还是学到了很多知识，得到了综合训练，培养了逻辑思维能力，初步掌握了运用各种知识文献进行问题解决的思路和流程，为今后毕业设计乃至走向社会走向工作岗位奠定了良好的基础。可以说，学生既复习了以往学过的知识，又学习实践了如何综合运用知识完成设计任务的技能。通过课程设计的能力训练，学生由通识学习阶段走入专业学习阶段，由知识学习阶段开始进入知识学习+应用阶段。许多学生激发了对机械设计的兴趣，纷纷加入科技兴趣小组，准备参加各种机械创新设计大赛、装备创新大赛及三维数字化创新大赛等。通过教师的指导和学生的努力，相信可以进一步提高学生的创新能力、思维能力和实践能力。

参考文献

[1]吴宗泽，吴圣国.机械设计课程设计手册[M].3版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]潘宇晨，何永玲，袁雪鹏.基于工作过程系统化的《机械设计基础》课程设计与实施[J].山东化工，2019（12）：178-179.

[3]龚溎义.机械设计课程设计指导书[M].2版.北京：高等教育出版社，2013.

[4]成锋娜，涂桥安，马晨波，等.关于机械设计基础课程设计的几点建议[J].科技资讯，2019（21）：128，130.

[5]陈慧玲.引导学生完成机械设计基础课程设计方法探讨[J].湖北农机化，2019（22）：94.

[6]刘玉婷，叶素娣.《机械设计基础》闯关式教学研究[J].当代教育实践与教学研究，2020（5）：62-63.

[7]曾礼平，周生通.紧密联系理论教学的机械设计基础课程设计改革实践探讨[J].教育教学论坛，2019（37）：114-115.

[8]张杰，韩传军，莫丽.石油类高校机械设计基础课程设计教学探索[J].中国教育技术装备，2019（10）：64-66.

[9]刘后广，程志红，杨建华，等.新工科背景下机械设计基础课程设计教学改革思考与探讨[J].中国教育技术装备，2019（18）：81-83.

[10]杨凯程，刘方方，葛海浪.以工程教育专业认证为基础的机械设计课程设计教学改革[J].机电教育创新，2020（1）：167，171.

[11]陈修龙，姜帅，贾永皓，等.基于工程软件的“机械设计基础”课程设计实践[J].实验科学与技术，2020（2）：53-57.

[12]任晓莉，刘吉轩，韩海燕.机械设计基础课程设计教学改革研究与实践[J].机械设計与制造工程，2019（11）：123-126.

作者：边军 王志芬 孙德全 范帅 李燕

教学中的机械设计论文 篇2：

启发和引导在机械设计基础教学中的应用

[摘 要] 阐述了“启发引导式”教学方法在机械设计基础课程的教学中的应用。该教学方法主要从认知、理论、实践几个方面对学生进行引导。使用这种教学方法进行教学，真正实现了以学生为主体，以教师为主导的教学模式。不但可以增强学生学习的主动性和学习兴趣，还可以提高学生运用所学的理论知识分析和解决实际问题的能力，真正做到理论与实践相结合，这对于培养学生的综合素养具有重要的意义。

[关 键 词] 引导式；教学方法；机械设计基础；应用研究

机械设计基础课程是机械专业的一门必修课。传统的教学模式以课堂教学形式为主，讲授有关机械的一些基本概念、基本理论，但教学效果并不理想。究其原因，一方面，课程的社会实践性比较强，与实践结合紧密。针对这一实际情况，改革势在必行，以培养“自主学习”为核心的“启发引导式”教学法应运而生。

一、启发式教学方法的基本特征

启发式教学方法，是从项目教学法中分离出来的一种新兴教学模式。要求学生要具备自主学习能力，而教师则要注重采用灵活的教学形式，启发引导学生独立完成教学任务，或者利用小组合作的模式来完成教学任务。教师在此环节中，要注重配合学生的自主学习行为。为了减少对学生的影响，教师要注重将需要讲授的教学内容，利用PPT等形式，转化为能够启发引导学生进行学习的资料，实践证明，利用启发式进行的项目教学法，能够提高学生的职业能力，促进学生综合素养的提升。

二、机械设计基础课程启发引导的设计

（一）机械设计基础课程的整体设计

要想真正发挥专业基础课程在课程体系当中的基础作用，促进学生在机械加工类行业的未来发展，机械设计基础课程的教学内容，要注重具备普遍的适用性，同时还要注重具备针对性。在学习各项目的过程中，主要的侧重点在于能够明晰各知识点间的联系，掌握学习的规律，将每个大的项目分为多个学习的小项目。下面以校核零部件安全性为例，详细阐明机械设计基础课程项目以及相关任务的设置情况。如下图所示：

机械设计基础的项目及任务设置实例树状图

（二）机械设计基础课程启发引导的设计方案

机械设计基础课启发引导的内容，要和课程整体设计相一致，按照“知识目标—能力目标—任务描述—任务分析—知识链接—任务实施—任务拓展—任务总结”的模式来安排教学内容。

启发引导当中的“知识链接”和“任务实施”这两个环节，侧重知识和技能二者之间的紧密联系，同时遵循了由简单到复杂的认知规律，通过填空、计算等习题的形式来展现知识点，有效将各主要知识点相互连接起来。这种教学模式充分调动了学生的积极性，提高了教学质量。在启发引导教学过程中，“任务拓展”这一环节，让学生有足够的时间思考，这能够调动学生的探究潜能，提升教学质量。

三、启发引导在机械设计基础课程中的应用

本文以上图中“校核工程车辆传动轴安全性”中，掌握“圆轴转动时横截面上的应力分布规律”这一教学内容为例，详细阐述了启发引导在机械设计基础教学中的具体应用。

第一，教师在开展教学活动前期，应告诉学生，掌握圆轴转动时横截面上应力分布规律是学生学习的“知识目标”，而正确求解圆轴转动时的强度问题，则应该是学生应该掌握的“能力目标”，这样能够让学生做到心中有数。

第二，利用引导“任务描述”，让学生知道课程教学中需要解决的问题。例如，教师可以这样描述，已知连接车辆前桥和后桥的传动轴，均为2.5 mm的钢管材料所制，钢管外径为90 mm，传动轴能够承受的最大转矩为1.5 kV·m，许用应力为80 MPAa，那么該传动轴是否能够安全工作？通过列举生活实例，能够引发学生探究问题的兴趣。

第三，“任务分析”环节，制订解决问题的方案。要想解决上述提出的任务，学生则要思考，该传动轴能够安全工作的条件是什么，需要收集的技术资料和工具有哪些等等，通过让学生分析问题，有利于提高学生分析问题、解决问题的能力。

第四，教师将圆轴转动实验的视频资料播放给学生观看，让学生在脑海中形成解决该问题的具体框架。

第五，在启发引导的“知识链接”中，展示圆轴转动截面应力分布规律所涉及的知识点。例如，圆轴转动时，横截面的一点切应力和半径的关系是什么？圆轴转动时横截面尺寸不变，那么横切面的任一一点切应力和半径的大小是多少？通过知识点的展示，揭示相关知识点间的关系，能够帮助学生分析问题。

教学实践表明，在机械设计基础课程中应用启发引导教学方法能够有效地激发学生的学习兴趣，提高学生分析问题、解决问题的实践能力，为社会培养出更多的实用型人才。

参考文献：

王红阁.机械设计基础实践教学环节改革探究[J].长江大学学报（自然科学版）（理工卷），2009（4）.

作者：辛宗艳

教学中的机械设计论文 篇3：

机械设计教学中的工程案例应用实践探讨

摘要：机械设计作为机械学科本科专业基础课，在教学过程中结合工程實际案例进行讲解，不仅可以明显地提高学生理论联系工程实践的能力，而且可以增强学生分析和解决实际工程实践问题的能力，从而提高学生对机械学科的热情和对机械创新设计的探索。本文从机械设计行业面临的新机遇和新挑战，提出在机械设计课程教学中，需要重点关注的领域和案例，从而提升机械设计课程的实时性和专业性，增加学生对该课程的认可和学习热情。

关键词：机械设计；工程案例；应用教学

作为高等工科学校机械类本科专业的一门主干技术基础课，机械设计课程是学习专业课程和从事机械产品设计的必备基础。它对后续相关机械工程的专业课程学习起到了承上启下的作用。本课程的培养目标是通过课程的学习使学生具有较强的机械创新设计能力、工程实践能力。和其他先修课程相对比，机械设计课程最显著的区别是实践性非常强，绝大多数内容与生产实践、生活实际密切相关，因此很多内容只有结合工程实践案例的讲解才能达到好的教学效果。

一、工程案例教学中的现状

然而目前机械设计类课程教学中，重理论原理，轻实践应用，重传授教学，轻学生参与。导致很多学生对于机械设计类课程，停留在书本理论和案例表面，无法参与实践。

案例教学比例不合理。与国外著名工学院相对比，国内高校工程案例教学在机械设计教育中所占比例还很少，不能满足专业人才培养的需求。以美国密歇根大学机械学院为例，机械设计类教学中，从工程案例出发进行教学实践，比例高达80%多，30个学时的课程，理论讲述只有2—6学时，剩余全是工程案例讲解和实践。

工程案例供应不足，质量不高，落后于现实发展。很多高校尽管重视工程实践案例教学的应用，但在案例的搜集、整理和分析等方面比较滞后。例如，在皮带轮传动部分，依然应用80年代的手动缝纫机，而目前此类产品已从市场消失，学生无法实现感官认识和切实理解。如果应用扫地机器人等现代产品，则受到关注，将大大提升。

二、机械设计行业面临的新形式

随着“工业4.0”和《中国制造2025》的推广，目前机械设计行业面临新的问题和挑战，包括以下几方面。

（一）机械设计手段的提升

在传统机械设计工程实践中，设计流程都是先对机械产品的性能和设计要求进行分解，然后进行模块设计和装配，最后进行样件试制和物理性能验证。在物理实验验证过程中，如果发现问题或者性能达不到设计要求，再返回进行设计更新，包括应用材料提升强度，增强结构设计刚度，改善传动方式，增加润滑等方式。这样一个周期下来，产品开发效率很难提升，产品性能也不容易达到最优。随着计算机技术和软件工程的发展，目前现代机械产品的开发设计流程中，大量采用有限元仿真分析和整体性能优化技术。其中，有限元仿真技术是将设计产品模型进行离散网格化，对网格化的模型参考实际条件，进行加载和边界约束，提交计算机通过数值计算，获得设计产品预期的变形、承载和应力状态等结构性能。如果达不到设计要求，也可以返回设计模型，进行设计参数调整，再进行产品性能的迭代虚拟验证，从而大大提升设计效率和机械产品的精确性。也实现了机械产品设计合理性、性能的预测以及使用方法等的虚拟评估与验证。而近年来发展的优化设计技术，则是在有限元仿真技术基础上发展起来的，将机械设计的主要尺寸进行参数化处理，通过实验设计等数值算法，进行寻优处理，实现产品设计过程中的优化处理，获得既满足产品设计要求，又能达到使用材料最少、重量最轻等轻量化和成本要求，从而实现通过优化设计技术来设计出最优化产品性能和要求的实际产品。

（二）网络化的运用

在网络不发达年代，对于企业特别是集团化的大型企业，每个工厂的设计部门都需要完整的设计团队，团队成员角色分工明确。而各部门之间的设计方案和流程，很难进行共享和交流。也就是说，机械设计同网络技术没有任何关系，这导致各设计团队之间无法实现共享和资源相互支持。而随着国际化进一步发展，各国各地区之间需要更多的协同设计和资源共享，包括模型更新、设计材料信息、设计规范统一等。在网络技术与信息技术不断发展的推动下，机械设计技术中不断应用新的网络技术，主要包括协同设计、远程设计和共享设计等。其中，协同设计主要功能是实现了团队各成员在网格上共同设计某一机械产品，实现不同国家地区的工程师可以共同完成某一设计任务。在协同设计中，远程设计则是针对某设计工程师，可以应用先进高速网络，远程操作设计工作站，实现家庭办公或出差远程操作。而共享设计，则将通用的设计部件包括标准件等，通过高速网格，分享给设计团队每个成员，从而减少设计工作量和重复设计。高速网络技术在机械设计中的深入应用，有利于设计开发过程中的远程控制与共享，有效提升设计效率，避免人工设计的失误，降低机械设计成本，提升机械设计的创新性。

（三）智能化技术的推广

随着“智能家居”“智能工厂”等智能化技术的逐渐推广，在机械设计制造中逐渐开始出现智能设计理念，从而实现机械设计过程的智能化。具体来说，对于一个机械产品，首先实现产品架构的分解，形成若干模块，每个模块可以定义一个关键特征和主要功能，这样一个复杂的机械产品，就由定义了关键特征和功能的模块组成，又可以称为智能模块库。形成智能模块库后，设计团队面对一个新的机械产品设计开发，首先从架构上分解成若干个功能模块，每个模块可以定义功能需求，设计系统和前期定义的智能模块库进行搜索匹配，快速地搜索到可以匹配的若干种模块设计，设计工程师可以从智能系统推荐的设计方案中进行人工对比，并确定最终设计方案。智能设计开发系统的推广和应用，从开发效率上解决了众多设计方案的建模和装配，节约了大量的工作时间，也给初级中级设计工程师提供了很多设计方案的选择，有助于提升设计工程师的设计水平和能力，实现设计工程师、设计软件系统和设计目标性能的三位一体的协调一致，明显地提升了产品开发过程的效率和设计方案种类，使得机械设计过程成了一个系统智能工程。

（四）绿色化的应用

目前环保要求越来越高，对产品的回收再利用的要求也越来越高。传统的机械设计对于报废部件或者易损部件的回收再利用，基本上考虑很少，导致很多报废的机械产品无法再次修复或者回收再利用，造成了资源的严重浪费。近年来，绿色设计的概念开始在机械设计行业逐渐推广开来，传统的机械设计领域逐渐开始并接受绿色设计的理念。绿色设计实质上是对设计过程进行优化计算，为了避免材料的浪费和污染，虽然部分机械产品模块在技术、原理、产品功能上没有发生任何变化，但在资源节约方针和绿色环保理念的指导下，深入理解材料的关键特征、主要性能和回收成本，在应用材料时考察材料的可回收性和重复利用性，从而避免出现材料浪费和污染，达到节约资源和绿色环保的作用。

三、工程案例教学的建议

根据目前机械设计教学的现状和机械设计行业发展新形式，对机械设计课程的工程实践教学，提出以下建议：第一，教师在工程实践案例教学前，需要了解该案例提出的背景和应用领域，查阅文献和目前应用领域，引导学生的学习积极性和主动创造性。第二，在教学过程中，需要对教学内容和教学方法和考核等方面进行科学性的优化和改革，对设计课堂问题和课后案例总结，融入创新性和趣味性，引导学生更多参与和理解该课程。第三，教师和教研组需要更多了解机械设计行业发展现状，针对目前行业发展和未来趋势，不断更新工程实践案例，与时俱进。

总之，针对机械设计课程工程案例教学的现状，需要任课教师、教研组和学校全体人员共同努力，不仅能通过案例教学进行理论讲授，更能让学生了解到机械行业的发展和机遇，让学生在案例实践中提升和感知，认可机械行业，增强对行业的投入和兴趣，从而为国家的机械工业发展培养更多专业人才。

参考文献：

[1]马先英，石米娜，高吭，谢忠东，蔡卫国.基于应用型人才培养的机械设计基础课程教学方法的改进[J].教育教学论坛，2018，（50）：69-70.

[2]于克强，陈国辉，刘秀莲.工程案例教学在机械设计教学中的应用[J].中国电力教育，2013，（19）：80-81.

作者：汪昌盛