机械设计课程内容

机械设计课程内容（精选9篇）

篇1：机械设计课程内容

教学内容

机械设计课程是高等学校机械类各专业的重要技术基础课，课程目的是使学生具有机械设计的初步能力和为专业学习起到承前启后的作用，它既是基础又有较强的实践性，在整个专业教学计划中占有相当重要的地位。

课程目标：通过本课程的学习，使学生掌握基本的工程计算与简单机械零部件的设计，并且初步具有分析、解决实际工程问题的能力，为后续专业课的学习打下良好的基础。

一、该课程的主要内容与对应学时：

第一章 机械设计概论（讲授1学时）

第二章 机械零件的强度（讲授3学时）

第三章 摩擦、磨损及润滑概述（讲授2学时）

第四章 螺纹联接和螺旋传动（讲授5学时）

第五章 键、花键联接（讲课2学时）

第六章 过盈配合联接（讲授2学时）

第七章 带传动（讲授4学时、实验2学时）

第八章 链传动（讲授4学时）

第九章 齿轮传动（讲授8学时、实验2学时）

第十章 蜗杆传动（讲授4学时）

第十一章 滑动轴承（讲授4学时，实验2学时）

第十二章 滚动轴承（讲授6学时）

第十三章 联轴器与离合器（讲授2学时）

第十四章 轴（讲授4学时）

第十五章 弹簧（讲授3学时）

二、需要掌握的课程的重点、难点及对应解决办法：

一）、课程的重点

1、掌握通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律

2、具有设计机械传动装置和简单机械的能力

3、具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关资料的能力

4、在掌握机械设计的基本知识、基本理论和基本方法的基础上培养学生创新机械设计的能力。

二）、课程的难点

1.对齿轮机构、轴承、轴等通用零件原理规律的理解与应用。

2.灵活运用通用零件的设计规律设计减速器等简单机械的能力的培养

3.与前面专业课程相关的教学内容的融合（机械设计制造工艺基本知识、极限与配合、形位公差，工程制图）

三）、解决的办法

1.教学方法上尽量采用启发式教学，安排一些自学内容，培养学生的自学能力；以“少而精”为原则，精选教学内容，精讲多练；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；通过各章的课外习题，培养学生分析问题、解决问题的能力及查阅设计资料的能力；通过实验和课程设计，培养学生的动手能力和创新能力。采用电子教案、CAI课件，以提高课堂信息量，增加教学的直观性。适当安排学生自己上机进行各种零件强度的计算，绘制课程设计中的装配图和零件工作图。

2.加强实践教学环节，依据人们学生在机械设计课程学习中的思维特点和规律设计教学，利用2周时间让学生对近两年所学知识进行综合运用，设计二级齿轮减速器，根据实际情况从选择材料到设计尺寸再到校核强度，最后手工制图，是学生真正在应用中不断学习。

3.对于跟后续课程相关的机械制造基础知识，则采用通过到实习培训工厂现场教学，计算机多媒体辅助教学课件演示或观看相关录象等加以解决。效果很好。

篇2：机械设计课程内容

1.任务与要求

2.平面机构的设计与创新

3.机构运动简图绘制

4.计算机构行程速度变化系数K值

5.利用ADAMS软件建模

6.利用ADAMS软件仿真

a)输出构件的位移、速度及加速度曲线 b)各构件的角速度和角加速度 c)原动件的驱动力矩

d)各运动副的支反力

7.最终输出构件的压力角

篇3：机械设计课程内容

关键词：课程内容设计,模块核心内容,核心知识体系

一、前言

“机械工程基础”课程是非机械类专业大学生了解机械工程知识的重要课程之一，随着全世界对机械工业的重新认识，该课程得到了全国范围内各大院校的重视。但是，由于该课程涉及面非常广，如有机械识图、机械制图、工程材料、材料热处理、冷加工和热加工等内容，且受课程学时限制，课程内容设计比较难于让学生接受。经过相关的调研，该课程的内容设计存在的如下的不足：（1）课程内容模块化划分不够明显。该课程内容涉及的知识点内容繁多，目前的课程实施情况是没有对各个知识点内容进行有效的分解，结果给学生造成了课程内容繁杂和难以接受的现象，也就难以在42学时内完成相关的教学任务。例如课程包括的机械识图和机械制图，工程材料和热处理等，都没有进行有效的划分，这些问题都一定程度上影响到了学生对课程的兴趣和学习积极性。（2）课程每块内容内部没有进行有效地梳理。例如工程材料部分内容知识，金属材料宏观、微观结构和铁碳相图等知识点更是相互交错，没有明显的主线；例如热处理部分内容知识，等温冷却转变曲线和过冷冷却转变曲线等，更是无法清晰的描述。因此，对本课程内容进行有效地梳理是非常有必要的。（3）课程的核心知识点不够明确。没有对核心知识点的明确，就会给学生形成一个错误的引导，从而又会导致学生更加的抵制本课程。因此，课程的核心知识点明确也是非常重要的。本文针对目前本课程内容设计存在的不足，提出一种基于每个内容模块核心知识点的“机械工程基础”课程内容设计方案，通过近三年的实际教学应用，得到了大学分学生的认可。

二、具体教学内容设计实施方案

具体教学内容设计方案，采用理论讲授、实践演练和相关知识点视频相结合的形式，以“卓越工程师培养计划”的目标为准绳，探索一套能提高学生机械工程实践能力的课程内容设计方案。具体实施方案包括：课程内容模块划分、模块内容内部知识点梳理、核心知识点明确和强化三部分。

1. 课程内容的模块化划分。

针对本课程内容囊括机械识图、机械制图、工程材料、材料热处理、冷加工和热加工等诸多内容，可以将课程内容模块化划分为机械制图模块、工程材料及热处理模块和冷热加工模块。（1）绪论。该部分说明学习本课程的必要性和重要性。（2）机械识图与制图。该部分说明机械工程图纸的具体过程。（3）工程材料及热处理。该部分说明机械工程材料的性能优化方法及过程。（4）冷加工和热加工。该部分说明获得具体机械产品的方法及过程。

2. 课程模块内容内部的知识点梳理。

针对课程内容的模块化设计，具体44学时的课程模块内部内容的知识点梳理如图1所示。第一部分“绪论”，主要讲述机械工程学科知识的涉及范围以及相关的实际应用意义，共2学时；第二部分“机械识图和机械制图”，主要讲述机械结构零部件图纸的绘制基础知识，平面图纸的识图看图方法，12学时，CAD计算机制图基础知识，3学时，该部分共15学时；第三部分“工程材料及热处理”，主要讲述金属材料的晶体结构和结晶过程等微观结构3学时，金属材料宏观力学性能及结构3学时，铁碳相图6学时和奥氏体转变图6学时，共18学时；第四部分“冷加工和热加工”，主要讲述相关的压力成型加工方法及设备3学时，铸造方法及相关设备3学时、焊接方法及设备3学时，共9学时。

3. 课程核心知识点的明确和强化。

有了课程内容的具体梳理，课程内容核心知识点还必须有所突出，以保证学生对本课程的重点了解。（1）核心知识点一：机械识图。该知识点主要培养学生的看图和图纸设计表达能力，即便是对经济管理类等非机械类学生来说，也是非常实用的。它既可以拓宽学生的工程识图及制图方面的知识面，又可以为学生提供机械工程专业的专业背景知识，从而提高不同专业学生的综合素质。（2）核心知识点二：三条曲线。该知识点由应力应变曲线、铁碳相图和热处理C曲线组成。这三条曲线覆盖了整个工程材料及热处理课程内容，既可以拓宽学生的工程材料方面的知识面，又可以为学生提供工程材料专业的专业背景知识，从而提高不同专业学生的综合素质。

三、教学模式改革后的效果

经过近三年的实际应用，以本人承担的教学班级（80名学生）为例，实际得到的课程评价效果如下：（1）课程内容设计实施第一学期，课程教师的学生学评教成绩提高30%；第二学期以后，课程教师的学生学评教成绩稳定在学院前10%；（2) 64%的学生认为课程内容，特别是机械识图和制图部分，对自己的今后发展是有用的；（3) 78%的学生认为课程内容拓宽了自己的知识视野，认为课程是有意义的；（4) 52%的学生对机械工程专业有了新的认识；（5) 82%的学生会自发来上课。

本文提出了基于每个内容模块核心知识点的“机械工程基础”课程内容设计方案。该课程内容设计经过近三年的实际应用，得到了大部分学生的认可。

参考文献

[1]全小平, 潘玉良.机械工程基[M].杭州:浙江大学出版社, 2005.

[2]包海涛.应用型本科院校“机械工程基础”教学改革的研究[J].机械管理开发, 2008, 2:170-173.

[3]曹立文.谈谈如何在非机械类专业学生中进行《机械工程基础》课程教学[J].机械管理开发, 2011, 4:179-184;

篇4：机械设计课程内容

关键词：中职教育机械基础课程内容调整补充删除

由“中国机械工业教育协会”和“全国职业培训教学工作指导委员会”组编，机械工业出版社发行的中职教材《机械基础》（2011）是适应“工学结合，校企合作”培养模式的要求，根据中等职业教育教学计划大纲编写的，经过使用可以较好地适应中职学校学生的基本需求，教材本身自成体系又与其他科目相互补充，能较好地将素质教育和技能培训有机结合，是一本好教材。但在实际教学过程中发现教材在内容含量、内容编排和教材难度等方面不能很好地适应本学校中职学生的实际需求。因此对其进行了适当的调整、增加、补充和删除，以较好地满足教学的需要，并取得了良好的教学效果。

一、修改教材的出发点及依据

修改教材基于以下两点：一是要弥补国家教材的不足为出发点。理由是国家教材考虑的是大多数的学生、大多数地方的共性，往往具有高度的统一性，而这个高度的统一性又容易忽视各个地方、各所学校学生的实际情况和特点，因此修改教材是弥补国家教材的不足。二是以学生、教师、学校的实际需要为出发点。修改教材是以学校的学生为主体，优化课程结构，结合学校软硬件设施和教学实际，以弥补教材的不足。对《机械基础》课程内容的调整从考虑地区学生的实际就业、学校的客观条件和学生的实际情况出发，并在多年教学实践的基础上，结合原有教材的处理、多课程间的联系、岗位需求等几个方面，对教材内容进行了适当调整，并取得了一定的成绩。

二、修改教材的具体做法

（一）编排部分章节的顺序

在教学过程中，发现教材的个别章节的编排顺序不合理，不利于学生的接受，所以对原教材进行了适当的调整。例如：在教材内容的编排顺序上，原教材将大多数机构的特点放在章的开头，而在每章开始的时候学生对这一机构的了解很少，所以对机构特点的理解和掌握就只能用先死记硬背，教学效果不好。在实际教学中，将机构的特点安排在章的结尾，作为总结的形式出现，这样既方便学生的理解，又为复习、总结本章内容的提供了便利条件，同时学生接受快了。

（二）补充部分内容

1教材中运动副的知识太少，其内容一概而过，学生理解不了也记不住，应该增加运动副的知识并放在平面连杆机构的前一章，用平面连杆机构来例证运动副的定义和类型。这样学生才能更好理解；

2学生没有实践经验，很多机构没有见过，没有形成感性认识，只有结构原理图太抽象，学生理解不了。所以在教材内容中应增加大量实物图、生产图、相关实例的补充，以提高学生的感性认识，加深理解；

3每一章机构讲解前的引言部分，用一些生活或生产实例做引言，引出所要讲解的机构，先有感性认识，再讲后续知识，学生会更有兴趣，加深了后续知识的理解。

4标准直齿圆柱齿轮的最小齿数是17（正常齿）没有提到，同时学生在学习到标准直齿内齿轮时并没有看到最小齿数的说明，很容易理解为内齿轮的最小齿数也是17。实际上由于内齿轮的齿顶圆直径应大于基圆所以标准直齿内齿轮的最小齿数应为42；

5在定轴轮系中书上的例题数量很少，不能满足学生学习的需要。在使用中应针对本专业的特点添加相关丰富学生的视野。

（三）增加部分内容

1增加中国机械发展的历史，提高学生兴趣及扩展学生知识，使得学生对中国机械的发展历程有适当的了解；

2增加自由度的相关知识，与运动副一起讲解，可以加深理解，同时自由度能加深理解机器中主动件的个数问题；否则，学完《机械基础》后，机器中应有几个主动件，应该怎样确定都没弄明白，达不到教学目的。

3在平面连杆機构章节前，增加机构运动简图和零件的图形符号知识，使学生在后续章节中既能看懂机构的运动简图，也能认识零件的图形符号，而在该教材中无此内容；

4增加金属力学性能，使学生加深后续内容的理解，如齿轮的失效形式内容中，齿面塑性变形和疲劳折断等内容，没学力学性能不能理解；

5在轮系章中，应增加齿轮副回转方向判别内容，这样学生在轮系传动比计算及方向判断内容才会感到得心应手。否则，突然出现轮系的运动简图，会感到陌生，不知从何下手。

（四）删除部分内容

1在学校机电专业学生就业调查中大部分毕业生在生产行业企业中做操作工，对理论知识的“深度”要求不高，但对知识的“广度”要求较高。因此，关于各章节设计的内容，如“V带的设计步骤和凸轮轮廓曲线设计”等讲的比较简单，学完后根本不能对相关内容进行设计。而中职学生毕业后主要从事的工作基本与设计无关，所以应将删除；

2V带的选用和V带传动的安装与维护，此内容经验实践性强，学习起来即抽象也记不住，学生工作时通过积累经验掌握此内容会更好。

3普通螺纹标记，其涉及公差与配合知识，学生还没有学习此门课程，突然在此节中提到（公差带），不好讲，学生也理解不了。

4液压传动在后续课程中专门开设，只需在绪论中作为先进的传动方式简单提到即可。

三、小结

以上是笔者在实际教学工作中，依据自身的知识水平、结合学校的实际情况所领悟总结出的感触和建议，希望对《机械基础》教材的建设改革提供一些思路和线索。同时创建“校本教材”是本学校现实的迫切需要，笔者也希望创建一本适合本学校实践情况的《机械基础》校本教材。

参考文献：

[1]孙成才《机械基础》校本教材建设中对原教材的处理[J]新课程研究，200911（168）

[2]全国十二所重点师范大学联合编写教育学[M]北京：教育科学出版社，2002

篇5：机械设计课程内容

在非机械类工程制图课程教学中，教学内容与方法的确定和改革，需要围绕非机械类工程制图课程教学目标为依据。随着人才培养环境以及社会人才需求的发展与变化，非机械类工程制图课程目标也需要得以重新的构建，从而确保教学过程、学生素养能够适应时代的发展。具体而言，在非机械类工程制图课程教学中，教学目标的重构主要有必要强调两个方面，即学生能力本位以及教学与社会人才需求的对接。二者具有相辅相成的关系，其中，以学生能力本文理念指导非机械类工程制图课程教学工作的开展，是确保学生工程制图素养与社会人才需求实现良好对接的保障，而强调学生工程制图素养与社会人才需求的对接，则是贯彻学生能力本文理念的重要路径。在明确非机械类工程制图课程教学目标的基础上，非机械类工程课程教学也具有了明确的方向，具体而言，从非机械类工程制图课程教学内容来看，重视提升实践教学比重，推动学生工程制图理论素养与实践素养的协同提升，是确保非机械类工程制图课程教学目标得以实现的重要基础;从非机械类工程制图课程教学方法来看，重视引导学生接触真实的工程制图案例、工程制图工作环境、工程制图工作流程以及工程制图工作任务，能够有效推动学生工程制图素养发展适应社会人才需求。

2、非机械类工程制图课程教学内容改革策略

篇6：机械设计教程内容导航

机械设计教程－一、平面机构运动简图及自由度

机械设计教程－二、平面连杆机构

机械设计教程－三、平面连杆机构

机械设计教程－四、间歇运动机构

机械设计教程－五、齿轮传动

机械设计教程－六、蜗杆传动

机械设计教程－七、轮系

机械设计教程－八、轮系

机械设计教程－九、轴及轴毂联接

篇7：机械设计课程内容

一、比赛主题：

本届比赛是中原工学院第十届“金工杯”机械创新与制作比赛。比赛分规定主题组和机械创新设计组。

规定主题组：

机械创新设计组：

二、作品数量要求及组队原则

1.每个参赛队作品数量：捡球、摘星、干扰车各1辆共3辆车；自滑车

1辆；创意作品共2件。共6件作品。

2.各班人员构成：每件作品6个人制作，每件作品每班出3个人。每个班

级参赛人数共18人

每个队人数组成：每队人数共36人。

3.组队原则：

机自091、机自092为机自一队；

机自093、机自094为机自二队；

机电091、机电092为机电队；

车辆091、车辆092为车辆队。

以队为单位参加比赛。

三、时间安排：

设计时间：2010年12月20日开始；

制作时间：2011年4月28日止；

比赛时间：2011年4月29日，团体对抗赛。

2011年4月30日，机械创新设计评比赛。

五、比赛规则：

本届比赛规定主题组为对抗赛。机械创新设计组为评比赛。比赛分三个主题进行。各个主题分别计分，最后以班级总成绩决定团体名次。

（一）规定主题组：摘星捡球车

1、“摘星捡球车”主题比赛，每个队由三部车组成：“摘星车”、“捡球车”和“干扰车”。

2、比赛场地示意图见附图。比赛时间5分钟，形式为对抗淘汰制。比赛时每队上场人数为3人（摘星车，捡球车、干扰车各1人），用掷币方式确定红方、蓝方。

3、在红、蓝区各有三根立柱，高度分别为150、200、250mm，立柱顶部各有一“星星”（网球），对应分值分别为15分、20分、25分。公共区立柱高度为400mm，对应分值为40分。双方摘星车必须从低到高依次将本方星星摘下并放入本方网袋中后，方可抢摘公共区白色星星。若本方三个“星星”中有两个都未能捡入袋内，则不得抢公共区白色星星。

4、在摘星过程中，如“星星”落地，则不得再捡（由工作人员收走）。

5、捡球车负责捡起散落在地上的乒乓球（每2球计1分），并放入本方网袋中。

6、干扰车可以干扰对方摘星车或捡球车，也可以保护己方不被对方干扰，但不得有意触及任何一方立柱及立柱上的“星星”。

7、摘星车不得越过中心线进入对方区域。

8、比赛过程中每车有一次离场维修机会（时间不限，离场时车中球放回原处），除此之外，比赛过程中队员不得用手触及比赛车辆，违者判犯规出局。

9、比赛结束后，以各自网袋内星球的总分值决定胜负。若分数相同，立即加时赛决胜负，加时赛时间1分钟。

比赛方式及得分：

1、第一轮：四个队进行单循环比赛，按积分排名。

2、第二轮：采用交叉赛形式争夺决赛权。

3、第三轮：第二轮胜出者进行冠、亚军决赛；负者决三、四名。、本主题比赛第一名到第四名分别对应团体成绩分为：30分、20分、10分、0分。

（二）主题2：无动力自滑车

1、“无动力自滑车”主题比赛，每个队有一部车参赛。

2、在40°×2米的助力跑道上无动力下滑后，测水平面上相对于起跑线的垂直距离M。每车有三次机会，记成绩最好的一次。

3、比赛成绩计算：

① 比赛分：（M-10）为比赛分值，下滑距离少于10米者为0分；

② 造型分：满分10分，由评委打分；

③ 以上两项成绩之和为单车总成绩。

4、按单车总成绩高低排出1～4名，分别对应团体成绩分为：12分、8分、4分、0分。

（三）机械创新设计组：“安全环保，人文关怀”机械创新设计

1、该主题为 “安全环保，人文关怀”； 内容为“在交通、水面、公共场所突发灾难或已存安全隐患中，用于安全标识、救援、破障、逃生、避难、环境清理、劳动保护等的机械产品的设计与制作”。其中“用于救援、破障的机械产品”指在火灾、水灾、地震、矿难等灾害发生时，为抢救人民生命和财产，所使用的机械；“用于逃生、避难的机械产品”，指立足防范于未然，在突发灾害发生时保护自我和他人的生命和财产安全的机械；也包括在灾难和紧急情况发生时，房屋建筑、车船等运输工具以及其他一些公共场合中可以紧急逃生、避难功能的门、窗、锁的创新设计。

所有参加决赛的作品必须与该主题和内容相符，与主题和内容不符的作品不能参赛。建议多参考往届“金工杯”作品及全国大学生机械创新设计大赛的作品（网络搜索），以启发思路，也可参考工业训练中心网页“创新教育”栏目相应内容。

2、该主题比赛每个班需有两个作品参赛，两个作品分别编入A、B组，以抽签方式确定。

3、比赛方式：现场答辩，评委评分。

4、评分基本标准：选题评价（30）、设计评价（30）、制作评价（30）、现场评价（10）。（具体评分标准参见附件

1、附件2）

5、参赛队按A、B组总成绩高低各自排出1～4名，分别对应团体成绩分为：12分、8分、4分、0分。

五、奖项设定：

1、每个参赛队三个主题四项成绩之和为该队的团体总成绩。按团体总成绩高低排出1～4名。

2、团体第一名夺取第十届“金工杯”，发荣誉证书、奖杯。

3、单项评比设：最佳摘星车奖、最佳捡球车奖、最佳干扰车奖、最佳自滑车奖和最佳创新奖，发荣誉证书。

六、制作限定：

1、摘星车：

① 运动控制形式为遥控。

② 整车底盘尺寸不超过320×200mm，材料自选，重量不超过6kg（包括电机，但不含电池）。

2、捡球车：

① 运动控制形式采用遥控。

② 整车底盘尺寸不超过320×200mm，捡球部分尺寸（闭合状态下）不超过200×200mm，车载球囊可以不计入其中。材料自选，重量不超过4kg（包括电机，但不含电池）。

3、干扰车：

① 运动控制形式为遥控。

② 整车底盘尺寸不超过200×200mm，重量不大于3kg（包括电机，但不含电池）。

4、自滑车

① 整车底盘尺寸不超过300×180mm，重量不超过3kg。

② 材料自选，所有传动部件需自己制作，且不得使用轴承联接。

5、参赛车辆使用电池统一规定为：12V1.3A电池，最多使用两块。更换电池由大赛组委会负责。

6.所有参赛车辆必须有外壳。

注：凡在制作要求上有外形尺寸、重量等限定的项目，比赛前都需经评委会确认参赛资格。

七、程序要求：

1、班主任：

机自一队： 张太超韩明新；机自二队： 李强杨克立；机电队：王文胜吴文静；车辆队：刘自范赵国庆

2、确认分组：由各班根据设计主题自行决定，于2010年12月21日上午9：00以前上报各班代理班主任，并转交“金工杯”竞赛组委会。

3、审核设计：所有作品于2011年3月30日前提交设计说明书（包括设计构思、设计原理、设计计算等），审核通过后方可进入制作程序。

4、制作产品：在班主任指导下完成工艺设计与加工制作，装配产品。设计制作指导委员会负责宏观监控、指导。

5、技术文件：参赛作品于2011年4月10日前向竞赛组委会提交符合格式规范要求的产品说明书，用于印刷、装订。

6、资格审查：包括技术文件（包括完整的图纸（绘图软件绘出）、加工工艺和产品技术说明书等）审查、产品规格（尺寸、重量）审查，等。

7、所有参赛作品需准备广告宣传彩页设计版（纵向，90×60cm）电子稿和5分钟的PPT演讲稿电子版，于赛前上交。

8、产品设计说明书格式见附件

3、加工工艺卡格式见附件4。

八、制作期间材料领用及成本核算管理办法

1、本届比赛实行项目负责制。每个作品由组内指定一名项目主管，负责本组作品材料签字领用。

在制作开始需提供本组作品设计图纸，据此填写本作品所需原材料的材质、规格、数量等（包括：钢板、圆钢、铝板、有机玻璃板、胶木板、标准件、弹簧、电线、电机、继电器、接触器、开关、电池、车轮、O形圈、同步齿形带、遥控线路板、轴承、哥俩好粘结剂、9V电池、5号电池、锡焊丝、链条、链轮、齿轮、丝杠等）。

2、凡需外购电器元器件、电机或只有本组作品使用的成品部件，需先做市场调研，由项目主管提出申请，班主任审核、竞赛委员会审批后方可购买。

3、各参赛作品应本着“结构简单、功能可行”的原则设计作品。在制作之初需对本作品进行成本核算，提出成本分析报告。无此报告不能开始制作。

九、其它事宜由竞赛委员会解释。

中原工学院

篇8：机械设计课程内容

说课是授课教师在备课的基础上,面对同行和专家,讲述自己的教学设计和安排,然后由听者评说,达到相互交流、共同提高的一种教学研究和师资培训活动,是教师理应具备的一项专业技能。成功的说课,能把理论和实践有机结合起来,把备中说、说中评、评中研、研中学、学中改融为一体,是优化课程教学、提高教师授课水平的一种有效途径[1]。本文结合作者多年教学和科研经验,从课程定位与目标,学情,教学内容、程序及方法,评价考核等4个方面对“机械设计”课程说课内容进行设计探索与实践。

一、课程定位与目标

(一)课程定位

“机械设计”的先修课程有“高等数学”“工程制图”“工程数学”“大学物理”“理论力学”“材料力学”以及“机械原理”等,同期开设的课程有“工程材料”“公差与配合”“金属工艺学”等,后续课程有“机械制造”“机械设计学”“测试技术”“实验设计”“风电机组设计与制造”等专业基础课或专业课。其中先修课程中的“机械原理”主要讲授机构的工作原理、运动特征、几何参数等,而“机械设计”主要讲授常见通用零部件的失效形式、受力分析及结构设计等。相对于先修课程,“机械设计”课程相对更专业一些;而相对于“风力机设计与制造”等后续课程,“机械设计”课程又相对更基础一些;因此,“机械设计”在课程体系中起承上启下作用,是一门专业基础课。“机械设计”课程在课程体系中的地位和与前后课程的逻辑关系如图1所示。

(二)课程目标

课程目标分为课程总体目标和单元目标两个层次。其中“机械设计”课程总体目标主要体现在知识目标、能力目标及素质目标等三个方面。其中:知识目标要求学生掌握常见通用零部件的结构特点、工作原理、材料选择、失效形式、设计准则、设计方法、润滑方式以及在设计和使用中的注意事项等内容,属较低层次目标要求。能力目标是通过课程学习,使学生能够合理运用相关标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料进行独立设计通用零部件及简单机械,对较高层次的学生还要培养其创新能力。素质目标是本课程最高目标,旨在通过课程教授,培养学生对本课程及本专业的兴趣和热爱,成为爱岗敬业的专业技术人员;具有解决实际问题、独立工作的综合素质;培养学生正确的设计观,利用所学知识造福人类社会。

课程单元目标主要体现在知识目标、技能目标及素质态度等三个方面。以齿轮传动篇章中的“标准直齿圆柱齿轮传动设计”教学单元为例,本单元的知识目标是通过课堂授课让学生掌握标准直齿圆柱齿轮传动的失效形式、设计准则、受力分析、强度计算,掌握齿数等相关设计参数的选取、许用应力及精度的合理选择。本单元技能目标是要求学生学会分析标准直齿圆柱齿轮传动所受圆周力、径向力及法向载荷的方向、大小及相互关系;掌握计算齿根弯曲疲劳强度、齿面接触疲劳强度的方法,并能根据具体情况选择设计参数。素质要求是通过系统的学习,培养学生具有按照传统方法独立完成齿轮传动设计的综合能力。此外,在课堂授课中,除了讲授教材中给出的传统设计方法外,与科研实际相结合,给学生介绍利用有限元等现代数值计算技术来校核齿轮强度的方法。

二、学情分析

学情是指学生在学习某一项内容时已有的知识结构和在学习时的个性差异。学情分析是教学目标设定的基础,是分析教学内容的依据,是教学策略选择和教学活动设计的落脚点,是教好一堂课的前提和关键。下面以2013年新疆农业大学机械交通学院机械设计制造及其自动化(风电工程方向)三年级112班学生学习“标准直齿圆柱齿轮传动设计”教学单元为例进行学情分析。该班学生通过“工程制图”“机械原理”等先修课程的学习,已知或应能知标准直齿圆柱齿轮传动的工作原理、尺寸参数以及图示方法;通过“高等数学”“工程数学”“理论力学”及“材料力学”的学习,已知或能知道力学分析基本方法。通过课前对学生进行调查可知,学生对标准直齿圆柱齿轮传动设计中齿面接触疲劳强度所采用赫兹公式是未知的,而对如何校核齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度如何选择载荷系数等相关系数比较感兴趣。为了掌握学生已有基础知识学习情况,以便有针对性地进行教学设计,调取了该班大学一年级、二年级所学的“高等数学”“理论力学”“材料力学”及“机械原理”等4门主要先修课程的成绩进行了统计分析。该班总共有33人,其中“高等数学”平均分49分,不及格人数20人,占到全班总人数的60%以上;“理论力学”平均分55.8分,不及格人数12人,占到全班总人数的36%,最低得分为15分;“材料力学”平均分62分,不及格人数9人,占到全班总人数的27%;说明该班数学、力学知识整体基础较差,在学习标准直齿圆柱齿轮受力分析和强度计算时学生感觉吃力;“机械原理”平均分67分,不及格人数8人,占到全班总人数的24%;说明该班学生机械原理学习基础不太好,理解齿轮传动设计困难较大。

针对上述学情,在对该班讲授本单元教学内容前,让学生提前做好相关基础知识的复习。同时,根据数学、力学基础较差情况,采取追根溯源方法进行讲解。比如,在讲解齿根弯曲疲劳强度的计算和校核公式时,不是直接把公式拿出来用,而是利用学生所学的“理论力学”“材料力学”有关弯矩及弯曲应力知识进行逐步推导,最后得出用于齿根弯曲疲劳强度的计算和校核公式,使学生易于理解和掌握。对齿面接触疲劳强度的计算,由于采用赫兹公式,而赫兹公式的推导还会涉及到一些学生从未学过的知识,为了让学生不至于产生困惑,在授课时直接用赫兹公式进行计算,对学生详细解释其中每个物理量的含义即可。使学生在基础知识有限的情况下,尽可能提高学习本单元知识的效率。

三、教学内容、程序、方法

(一)教学内容与程序

根据学情等实际情况,选择高等教育出版社出版的《机械设计》第九版[2]为授课教材。该教材是机械类专业的一本经典教材,满足教育部的机械设计课程教学基本要求。在实际教学中,根据需要把与《金属工艺学》里重复的焊接篇章进行了删减。课程总体安排64个学时,同时单独安排3周的课程设计,具体安排如表1所示。

在每个教学单元具体教学内容上主要根据教学大纲要求进行合理组织与安排。以“标准直齿圆柱齿轮传动设计”教学单元为例,根据教学大纲要求,其教学内容包括齿轮传动的失效形式、设计准则、受力分析、强度计算,设计参数、许用应力及精度的选择等7项主要内容。教学重点和难点是齿轮传动的受力分析、齿根弯曲疲劳强度及齿面接触疲劳强度的计算与校核、相关设计参数的合理确定等方面内容,关键点是齿轮传动的受力分析及载荷系数等相关系数的合理选择。根据上述教学内容及学情,教学程序与时间安排如表2所示。教学以多媒体形式向学生展现常见实际齿轮失效图片开始,通过由感性认识到逐步推理得出如何设计出满足预定要求的齿轮结束,并在最后总结出齿轮设计流程图以方便学生理解。

(二)教学方法

教学方法是为实现既定的教学目标,在教学某项具体内容和知识点过程中所采用的方式与手段的总称。根据“机械设计”课程的特点,主要采用讲授法、情景教学法、实物教具法、动画演示法、讨论法、任务驱动法,根据每个教学单元的具体情况灵活组合应用。其中在“标准直齿圆柱齿轮传动设计”教学单元中,主要运用了情景教学法、实物教具法及动画演示法等三种教学方法来进行讲解。

1.情景教学法

为了增强学生对现代农业的理解,新疆农业大学一般会在大学二年级期末时安排学生开展拾棉花、番茄等各形式的支农劳动。通过播放学生在支农劳动中及采棉机等现代机械工作的对比图片,让学生触景生情,深切感到现代机械带来的改善劳动条件、提高劳动生产效率等好处,进而提高学生学习的积极性。

2.实物教具法

在教学过程中,依托新疆农牧重点实验室和机械零部件实验室的现有硬件及实物教具优势增强学生对齿轮的感性认识。在授课中,把从采棉机等现代机械中拆卸下来的齿轮在课堂上进行实物展示,以实物为例给学生讲解齿轮在现代机械中的作用和功能,加深学生对齿轮传动的理解。

3.动画演示法

充分利用动画形象生动的特点,将一些难以用语言描述清楚的知识点做成动画,以动画的形式展现给学生,方便学生理解。比如在讲授齿面点蚀、塑性变形发生过程时,以动画演示为主,再辅助一定的语言解释,学生在很短的时间里就能明白其中原理。

四、评价考核

评价考核是检验学生的学习和教师的教学效果是否达到预期教学目标的重要手段,也是教师不断改进教学水平和教学方法的重要措施[3]。根据“机械设计”课程特点,考核分为课堂提问、课后作业、实验及期末考试考核等4种方式。课堂提问、课后作业贯穿整个教学过程,覆盖每个教学单元;实验以验证型实验为辅,设计性实验为主;期末考试采取卷面形式考核基础知识点的掌握情况。其中:课堂提问、课后作业得分占期末考核成绩的20%;实验得分占期末考核成绩的10%;期末卷面得分占期末考核成绩的70%。学生的设计能力通过课程设计单独进行考核并单独计学分,以增强学生自主设计的积极性和能动性。

五、结语

针对“机械设计”课程的特点,结合新疆农业大学机械交通学院(近)机械类专业相关要求和现有资源条件,因地制宜地开展该课程说课设计探索与实践,促进了教师对该课程的理解。通过实践证明,教师通过学情分析因材施教,提高了学生的学习效率,增强了学生学习的自信和成效,为(近)机械类专业课程的课程教学改革进行了有益的探索与尝试。

参考文献

[1]刘彦昆.教师如何提高说课艺术[M].长春:吉林大学出版社,2010

[2]濮良贵,纪名刚.机械设计(第九版)[M].北京:高等教育出版社,2013

篇9：机械设计课程内容

摘要：针对当前机械类专业课堂教学现状，在分析目前高校课堂教学方法存在的问题及成因的基础上，把机械类专业知识技能按性质与特征分为三种类型，并以典型机械类主干技术基础课程为例，对每一类知识技能课程的课堂教学方法给予原则指导与建议。

关键词：机械类专业；课程内容分类；教学方法

经过几十年探索与改革，目前我国高校机械类专业人才培养方案形成了加强基础、拓宽专业、增强适应性、强化素质教育、注重能力培养、注重工程实践教学、鼓励培养模式多样化等几方面的特色。但无论社会经济发展给高等教育人才培养模式带来何种变迁，提升教育教学质量一直是高等教育的永恒主题。我们认为：课程质量是教育教学质量的决定性因素，因此有效的大学教育教学改革必须紧紧抓住课程这一重要环节。从教师角度讲，优化课程内容、进行教学方法深入改革是提高课程教学质量的重要途径。

一、机械类专业课程教学方法存在的问题及成因分析

进入21世纪以来，对国内高等教育质量滑坡的批评声音不绝于耳。究其原因，无外乎认为高校扩招之后，教学资源被稀释，师生比加大，导致教学质量下降，但这一说法很难站得住脚。现在的办学条件，从纵向看，无论是教师学历层次、教学仪器设备和教学手段等要素，都是过去高校无法相比的；从横向看，近年来随着国家对高等教育的大力投入，许多高校的硬件条件也并不逊色于国外许多著名大学。我们分析认为，当前大学教师的责任意识、奉献意识缺乏，在教学方面的投入严重不足，特别是对教学方法的研究与改进不够，是造成课程教学质量下降的重要根源。

多年来，高校课堂教学方法以讲授法、灌输式为主的局面始终没有大的改观。20世纪50年代初期，学习前苏联学科教育中公共课、专业基础课、专业课三段型高教课程体系模式，为新中国培养了大批急需的基础工业建设人才；进入20世纪80年代，以改革开放经济建设为中心的国策，使得原本单纯为计划经济体制服务的格局逐渐淘汰，过去高校“螺丝钉式”人才培养模式，虽然已不适应多元就业的新局面要求，但教学目标、教学方法仍未进行大的跟进与调整，更多地在课程设置上转向宽口径、厚基础；进入21世纪以来，由于受市场经济的影响，许多高校突出服务社会行业、突出科学研究功能，高校课堂教学一直处于“说起来重要，做起来不要”的尴尬处境，许多教师把主要精力放到自身学历提高、科研项目以及有偿社会服务上，一心向学、深入研究教学的教师越来越少。2009年5月，第四届大学机械类课程报告论坛在南京举行，来自全国230多所高校的620余名教师参会。该论坛主题为“机械类课程教学方法的改革与创新”，表明教学方法的改革已经成为一致呼声。从另一个方面看，这也恰恰反映出我国机械课程教学改革中，课堂教学方法改革现状确实难以令人满意。国内高校不重视教学方法改革的原因是多方面的、综合的，需要全面治理与推进。

首先，高校认识不到位，重视不够。教育主管部门曾于2005年倡导开展高校教学方法大改革，但客观说，得到的响应并不普遍，各高校管理者与广大教师的积极回应也不够。这一点从历届国家高等教育教学成果奖名单以及每年各高等教育研究重要期刊上发表有关教学方法研究成果数量上，可以得到印证。在教师方面，高校教师受教学任务、科研项目、职称评定、业绩考核等压力影响，绝大多数投入教学改革的精力有限。由于高校规模迅速扩大等因素，许多青年教师自硕士、博士毕业后直接上讲台，几乎没有经过比较专门系统的教学方法训练，多数高校也没有这方面要求；个别“热门”专业，由于生师比过大，学校能把课程安排下去已经很难了，根本做不到高水平、高质量教师的充分配备。在学生方面，十几年灌输式教学方法已习惯成自然，对上课听讲、记笔记、课后作业、考试拿学分的一贯模式已适应；相反，对采用一些让学生参与的新方法反而并不习惯，也没有多大的参与兴趣。事实上，就是这样一些原因，很多课堂教学方法改革，因得不到学生积极响应与配合而难以为继。

其次，教学引导评价管理机制不配套也是课堂教学方法改革的阻碍因素之一。任何改革都是有成本和代价的，课堂教学方法改革推进同样如此。一些有经验、有想法、有兴趣的教师，花费大量时间与精力进行教法改革，但在学校考核、评职、推优等制度设计中均未有体现与鼓励，加之学生方面的不习惯、不配合，所以“费力不讨好”的命运往往是许多高校从事教法改革者的真实写照。因此课堂教学方法改革，看似是教师主体的行为，实际上能否顺利展开，关系到思想观念、制度引导、学生参与等各个环节，单纯依靠教师的兴趣和实施，也是难以长久的。

在教学方法理论研究与实践结合方面，大多数高校的教学方法改革存在不深入、无实效、难持久的现象。学校的教研立项中，缺乏有针对性的校本研究，许多教师多半着眼于评职需求上，研究的选题并不是完全来自于教学中的问题，因此也难以把所研究的成果应用到课程教学实践中；与此同时，对一些教师自发的教学改革项目，甚至还会受到来自教学管理部门的阻拦与质疑，这也是许多高校课堂教学质量难以深入持续提高的重要因素。

二、机械类专业技术基础课程内容分类与教学方法衔接分析

当前国际上把教育模式大致分成三类，即兴趣驱动模式、压力驱动模式、利益驱动模式。我国大学教育普遍存在三个基本问题，一是大学与中学教学差别不大；二是各大学之间差别不大；三是中外大学差别巨大，但又无法照搬。

一般认为，工科专业技术基础课程体系比较完整，重点在于知识传授，因而可以采用讲授为主的方法，灌输式教学方法缺陷尚不能充分体现出来。传统单一的灌输式教学理念认为，课堂上没讲的内容，学生就不会。因此，在设计教学计划时，几乎把所有与本专业相关的技术都作为专业课开设齐全，且每门专业课几乎都要配几个实验，有的还要有课程设计，要求教材必须与讲义的知识模块顺序一致。

灌输式教学方法的典型特征是：只告诉学生某种技术的现状，罗列出技术和设备，对其特点、适用条件进行逐条概念化介绍。此方法貌似条理清晰，却缺乏深入分析，教学重点往往仅放在如何做细致的设计，校核计算，很少涉及对解决问题技术方案的方向性判断。学生往往是被动接受者，只是增加了一些专业知识，而且只能靠死记硬背来记住这些信息以应付考试，这往往导致只见树木，难见森林，许多内容考完便忘，剩下的只是些支离破碎的知识点，对能力培养作用十分有限。

灌输式教学方法依然大行其道于高校各类课程之上，这与两种错误认识观念不无关系。一是认为，大众化背景下，生源质量下降，讲少了不行，甚至认为地方二本三本院校学生只适用于灌输式教法。但实际情况往往是，这种重复繁琐脱离实际的讲授，基础较好的学生尚可忍受，基础较差的学生就听不进、坐不住了。二是认为，如果教师课堂讲少了，学生学到的知识就更少了。这种情况更是不必担心，试想一下，现代社会知识与技术的更新日新月异，仅靠课堂讲授与课本教材肯定不够。事实上，讲多讲少并非关键，关键是讲什么，如果让一些细枝末节淹没了讲授的重点，反而不如精讲、讲精、讲清更有效。

因此，总体上说，机械类专业课堂教学方法必须改革，改变单一灌输式方法为针对不同课程内容性质的多元教学方法组合。

世界经合组织（OECD）将知识分为四类：知道是什么的知识，即事实性知识；知道为什么的知识，即原理性知识；知道怎么去做的知识，即技能型知识；知道该找谁的知识，即人及特定社会关系方面的知识。前两种知识是可以表述的显性知识，而后两种是难以表述的隐性知识。研究表明，人类全部知识90%以上是隐性知识，显性知识还不到10%。高中以前课程知识大多属于显性知识，靠记忆为主的学习方法。而进入大学学习，课程知识大多为隐性知识，理论性课程一般以掌握基本知识、基本原理、基本概念和基本方法为主，实践性课程则要掌握各种技能、培养解决实际问题的能力。隐性知识是难以全部用文字形式表达的，但对以工程技术人才培养为目标的工程教育而言是更为重要的知识。

根据以上分析，我们以机械类专业技术基础课为例，根据知识、能力、素质培养目标不同，把机械课程知识领域分为以下三种基本类型。

1.以记忆性为主的知识，属于“是什么”型的知识。比如：一些定义、概念、定理、公式、法则、准则等。对这类知识点，在机械类专业技术基础课中占的比例并不小，且都是一些重点讲授内容，对学生深入学习理解后续知识点至关重要。通常这些知识点也是难点，一般涉及专业术语、逻辑关系、内涵分析等诸多信息。许多教师在讲授基本概念、定义类知识点时，往往总是仅做简单的板书或叙述一遍，抑或是直接用PPT给出，不加深解。对基本概念、定义进行深度分析、讲解的教师不多，一方面由于多数教师认为浪费时间，没有更多更好的解释，学生自己背下来记住就行了；更多的是教师自己对一些概念的学科背景、工程意义知之不多、不深，难以做出更精彩的讲述。对这类教学内容，宜采用联想记忆、兴趣引导等教学方法。比如讲解“工程图学”画法几何部分，如果老师对法国几何学家蒙日有所介绍，那么学生学习兴趣就会大大增加。

对于抽象、专业化术语定义的讲授方法，宜把握两条基本原则：

（1）通俗化原则。能把抽象、复杂的术语定义，以通俗、形象方式表达出来，无疑是一种好的教学方法。比如“机械原理”中“摩擦副”的概念，如果按专业定义讲解学生可能理解记忆不深，但如果老师说，所谓“副”就是“一对”，或者“两个构件”，就能形象地道出它的本质。

（2）简易化原则。越是简单的就越是经典的，越是美的，越是容易被人接受的。比如讲解“工程材料”金属位错概念时，取一枚铁钉，弄弯后再矫直就会发现，把铁钉弄弯很容易，再矫直就很难，从中说明把钉子弄弯时，金属的变形导致金属材料的实际晶体结构发生变化，即为位错，而且变形导致位错的增加使其强度增大。之后再把钉子弄弯矫直，反复几次，直至钉子折断，然后分析因为位错数量过多，而且分布不均匀，因而使很多位错汇集到一起，形成裂纹。通过采用简易化原则可以把学生较难理解的抽象内容变成形象、具体、易掌握的知识。

2.以理解性为主的知识，属于“为什么”型的知识。如原理、规律、过程等知识点往往是对象在特定条件下，对发生的事物、现象、过程的理解。演示法、模拟法通常比较适用于此类知识的讲授。比如麻省理工学院网站上，曾演示过其校一名教授在讲授“工程力学”中“贝努利方程”的推导过程，这位教授一边在黑板左侧进行数学推导，另一边同步在黑板右侧用固定在黑板上的弹性橡皮筋上演示施力后的变形情况，每一步理论推导结论都与实验变形曲线相符，整个课堂教学效果令学生极为深刻。

针对这类知识内容讲授，我们建议把握如下两个原则：

（1）可视化原则。心理学试验表明，人们通过影像、图片等接受信息的效果远比语言文字更好。“7%听+8%文字+55%表情或图像=信息的全部表达”，这是一位心理学家提出的公式。因此，机械类专业教师在备课环节，针对不同知识点的性质进行分析后，尽量借助音频和视频展演相应原理与规律特征，定会取得优异的教学效果。

（2）动态化原则。动态化的含义，也可以理解为过程化、整体化，即通过动画、软件等演示复杂机械装置及内部结构或其运动过程等，使其具有直观性、立体性、形象性和连续性等特点。这样，借助于教师的讲解，即可取得事半功倍的效果。

例如讲授“机械原理”中的“机械的运转及其速度波动的调节”时，首先演示内燃机工作过程动画，伴随讲解曲柄滑块机构中，当以滑块为原动件时，曲柄输出转速不同；另外解释气体膨胀做功，加快了曲柄输出转速的变化，这样就会在机构中引起周期性速度波动，产生附加动载荷等危害，然后提问“有没有减少这种速度波动的方法呢？”在这个背景下，讲解飞轮调节周期性速度波动的原理，就会使学生对这个问题有一个清晰的工程应用背景。

3.以动手操作为主要特征的知识，属于“如何做”型的技能知识。仿真演示法、情景模拟法、动作示范法等是这类知识应主要采用的教学方法和手段。比如，金工实习环节，要求学生在实践教师进行基本安全知识、操作要领、具体加工目标等讲授和示范后，经过3～4周的传统机床上独立进行车、铣、刨、磨等工艺操作训练，基本达到独立操作各类机床进行初步加工各类工件的基本能力；在数控机床或者加工中心，通过前续数控原理知识和编程知识的学习，针对课程能力教学目标，在实践教师的示范与指导下，独立完成对机床的编程操作，完成对机械零部件加工任务；还有制图综合测绘环节，需要学生独立掌握测绘零部件的基本原理和操作规程，等等。

针对这类技能知识内容讲授，我们建议把握如下两个原则：

（1）示范性原则。主要是针对实践指导教师而言的，所有的操作型技能知识都要在具有丰富实践经验指导教师的示范后开始的，指导教师在实践动作原理、示范要领、注意事项、操作技巧等环节的示范作用十分重要，对学生快速有效掌握操作工艺过程具有“画龙点睛”作用。

（2）重复性原则。主要是针对学生而言的。人类生产和生活实践表明，所有动作性技能习得，起始阶段几乎都要靠反复模仿练习，才能逐步达到心脑手协调配合，得心应手甚至“出神入化”的境界。机械工程学科的技能型训练比较多，在一些课程设计、毕业设计、操作性实验等环节都有培训。这一环节的技能，主要应依靠学生自己的理解领会、模仿、练习和坚持不懈，才能学好学精。俗话说，熟能生巧，这个原则除了有利于通过反复实践获得娴熟的技能之外，更重要的在于通过这个技能习得过程，培养学生的职业品质、吃苦耐劳的意志、一丝不苟的精神。

总体而言，教师应根据不同教学内容，采取不同的教学方法与原则。但具体到每个人、每节课，依然是教学有法，但教无定法。一堂高质量的课程，需要教师的综合素质、较强的专业能力和学生的积极呼应与配合，需要方方面面的条件支撑。