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摘要：目前，《机械设计》理论课程知识抽象且吸收应用困难，其后续独立的课程设计因时间短不能保值保量完成，难以达到培养学生设计思想和设计能力的目标。本文在分析理论课及课程设计内容基础上，提出理论课程教学顺序调整措施，给出穿插式教学具体实施过程和课时分配及指导安排建议。本文提出的穿插式教学方法具有可操作性，对到达教学目标、提高教学质量具有积极意义。
关键词：机械设计；理论课；课程设计；穿插式教学
本文引用格式：肖仕红,等.穿插式教学在《机械设计》理论课及其课程设计中的应用研究[J].教育现代化,2019,6(68):203-205.
机械设计是国标[1]要求的机械类专业核心知识领域及核心课程体系建议的内容。《机械设计》课程是机械专业特别是机械工程和机械设计制造及其自动化专业的一门基础核心课，重点讲解一般尺寸和常用工作参数下的通用零件的基本设计理论及方法。《机械设计》课程设计也属于国标中要求开设的实践性教学课程，主要设计理论课讲述的常用零部件，通常在理论课结束后2周（一级）或3周（二级）时间内完成。课程设计还涉及先修的机械类课程，如机械制图、机械制造、机械原理、公差与配合等课程知识的综合运用，除此之外，还涉及课本知识以外的关于密封与润滑、经济性等与设计人员设计经验紧密相关的内容。通过《机械设计》课程及其课程设计的学习培养学生的设计思想和设计能力，激发学生的创新思维。
《机械设计》理论课知识抽象，吸收应用困难；而课程设计涉及的知识点多、杂，期间还穿插公共课考试，时间紧，学生很难保质保量地完成，更谈不上设计能力和创新能力的提高。目前，许多高校提出了课程设计和理论课程教学同时进行[2-4]的理念，以延长课程设计时间，提高设计质量，同时加深理论课程知识的掌握。但同时进行的具体措施还未有相关的研究成果。作者结合多年的机械设计教学经验和课程设计指导经验，以濮良贵主编的《机械设计》国家级规划教材[5]为蓝本，以传统的二级减速器设计为课程设计任务[6]，结合教学内容、学生学习实际和“对大学生要合理增负”思想[7]，从教学内容的先后顺序、穿插内容的具体实施到教学课时分配及指导安排开展《机械设计》理论课及其课程设计穿插式教学的深入研究。
一机械设计理论课及课程设计主要内容
《机械设计》理论课主要内容及参考学时：第一篇绪论（8学时）依次为机械设计总的设计思想及方法、疲劳设计和润滑概述内容；第二篇连接（9学时）依次为螺栓、键、销内容；第三篇机械传动（23学时）依次为带、链、齿轮、蜗轮四类传动内容、第四篇轴系零部件（17学时）依次为滑动轴承、滚动轴承、联轴器、轴内容；第五篇其他零部件（1学时）依次为机座、箱体等内容。理论教学按每周5学时安排，需12周完成。
传统的减速器课程设计方案为电机通过带传动将动力传给减速器，再传递给带式/链式运输机。减速器内部可为齿轮或蜗杆传动方案。要求学生画出减速器装配图、减速器箱盖或箱座零件图、低速轴和低速齿轮的零件图，并撰写设计说明书。
二 理论课教学顺序研究
目前理论教学通常按教材章节顺序依次进行，而课程设计内容流程如图1所示。电机选择和机械系统传统装置总体设计不依赖理论课程教学就可在老师的指导下进行，而后续设计内容都需在对应理论教学完成后才能开展。若理论课程按照传统教学顺序，则传动件设计需在齿轮或蜗轮章节内容结束后开展，此时教学已进行了2/3（约开课8周）的时间；轴章节内容完成时，理论课程基本结束，学生不但面临本门课的结业考试，同时临近期末，也将面临多门其他课程的考试，很难再抽出时间进行后续的课程设计。本人曾按此方法进行了2年改革，均以失败告终。究其原因，主要是教材理论教学内容顺序与课程设计内容流程不一致，课程设计核心内容（传动件设计）开始的时间太晚，学生未有充足的时间。在保证知识模块的完整性条件下，结合课程设计内容流程调整理论教学内容顺序，才能真正实现课程设计和理论课程教学的同时进行。
理论课教学顺序改革建议：
（1）第一篇总论
（2）第三篇机械传动，章节顺序依次为齿轮传动、蜗杆传动、带传动和链传动。完成了齿轮传动或蜗杆传动章节后，学生开始减速器的传动件设计。
（3）第四篇轴系零部件，章节顺序依次为轴、滚动轴承、滑动轴承、联轴器和离合器（简讲）。在讲解这部分内容期间，学生可以完成减速器的轴系设计。
（4）第五篇其他零部件教学。本篇内容以学生自学为主。
（5）第二篇连接通过调整理论教学顺序，课程设计可以在理论课程1/3教学时间（约开课4周）内开展实质性设计，有8周时间与理论课程进行穿插教学。
三 穿插式教学具体实施过程研究
由于学生同一时间段通常开课4~5门左右，再加上前几年“快乐的大学”风气，学生很难腾出时间开展课程设计，这也是之前改革失败的原因之一。本文以课程设计内容流程为主线，按照改革后的教学顺序，考虑学生知识吸收到应用的逻辑顺序及学生的时间分配，并适当增负，进行穿插性教学并辅以关键性节点答疑和检查，具体实施过程为：
（一）课程设计任务下达
第1次理论课后下达课程设计任务书，要求学生对任务内容及要求初步了解。
（二）课程设计内容课堂引入及机械传动装置总体设计
第2次课堂教学时，在讲解机器的组成和设计机器的一般程序内容时，配合图片和动画围绕减速器设计进行实例讲解，加深学生对课程设计内容的认识。此外，在后续章节教学中，同样尽量围绕减速器零部件进行实例讲解。通过具体对象针对性的教学，不仅可以弥补理论课程抽象的缺陷，加深学生对知识点的理解，还可以引导学生从宏观及细节上对该课程设计内容有更深入的把握。在此阶段，教师还需指导学生借助教材、指导书或手册上查阅传动的转速及传动比取值范围表，学生在第三篇内容开始前完成电机的选择和机械传动装置总体设计。下一阶段任务开始前，安排课程设计答疑和检查（课程设计节点1）。
（三）传动件设计
以减速器齿轮或蜗轮蜗杆传动为例，讲解齿轮传动及蜗轮传动教学内容。同时，与传统教学不同的是，免去教材对应的课后作业，要求学生按照课程设计参数进行齿轮设计或蜗轮蜗杆设计。但课程设计未涉及该章节的内容的同学仍需完成相应的课后作业。比如，做齿轮方案的同学不做该章对应的课后作业，但仍需完成蜗杆传动的课后作业。同时要求学生用三维软件画出三维零件图。通过针对性地训练典型零件的设计方法，更有助于学生对该设计方法理解和灵活应用，同时也节约了时间。此外，通过三维零件的绘制，可增强学生对零件的直观认识和理解。第四篇开课前完成传动件设计并安排答疑和检查（课程设计节点2）。
（四）轴系、箱体及附件设计
同样，以典型的二级减速器轴为例，讲解轴及滚动轴承教学内容。课后作业要求学生初步估算减速器轴径并进行减速器轴的初步结构设计。待滚动轴承内容讲解完后，再确定减速器轴承的型号，并在完成装配草图设计后对轴进行弯扭组合和疲劳计算，以及校核轴承。同时要求学生用三维软件画出零件三维图（不含附件）。第二篇开始前完成装配草图的设计，并用CAD进行绘制。安排课程设计答疑和检查（课程设计节点3）。
由于装配草图设计包含有壳体、润滑密封、附件设计等问题，设计方案多，且与工程实际联系紧密。而教材中相关内容少且零散。理论教学时需对这部分内容进行补充并系统化。需在滚动轴承章节和滑动轴承章节间穿插3~4课时进行补充及系统化。主要围绕减速器设计涉及的4个方面内容：减速器的外壳设计、齿轮或蜗轮蜗杆的润滑和轴承的润滑、轴密封设计和附件设计。
学生在完成了CAD装配草图设计和主要零部件的三维零件绘制后。在学习理论课程第二篇期间，可进行三维图组装及其运动仿真（课程设计节点4）。待课程设计正式开始后，利用三维装配图导出二维装配图并修改，而各零件图也可通过软件导出二维并修改，若强调手工绘图，也可要求学生进行部分零件图的手工绘制。与此同时，撰写设计说明书。
四穿插式教学课时分配及指导安排建议
采用穿插性教学后，理论课学时比较紧张，可适当压缩非核心章节简单且易懂内容的课时量，将这部分内容留给学生课后自学；同时，整合教材中分散的润滑和密封教学内容也能节约学时。常规独立的3周课程设计学时明显偏多，此时可缩减到1.5~2周，另1~1.5周已贯穿到整个理论课程教学过程中。通常课程设计指导老师除了机械设计授课教师外，根据教学班人数，还需配备1~2个辅导教师。辅导老师需在4个时间节点提前进入课程设计指导工作，可安排在教室或机房对学生进行集中检查和答疑（每次2~3学时）。
课程设计过程中可采用“线上”和“线下”进行指导。“线下”主要在4个时间节点集中指导和课后的分散答疑。“线上”则通过建设学生与指导老师互动平台—课程设计网络课堂进行。
五 结论
（1）本文提出了穿插式教学具体实施方法，教学方法具有可操作性。
（2）穿插性教学过程中理论教学一直围绕减速器设计进行，具有任务性、目标具体化，也属于任务式教学模式，有助于理论课程知识的理解和掌握。
（3）穿插式教学过程中学生边学边应用，提高了学生的知识应用能力；同时，延长了学生课程设计的时间跨度，有助于学生对知识点的吸收、补充和提高，有利于培养学生的设计思想和设计能力，激发学生的创新思维。
参考文献
[1]教育部高等学校教学指导委员会.国家普通高等学校本科专业类教学质量国家标准[S].2018
[2]李宪芝,杨锡军,王新荣等.机械设计课程设计改革与实践[J].教书育人(高教论坛),2017(12):80-81.
[3]沈秋红,陈青.我国地方工科高校《机械设计课程设计》实践教学研究[J].中国农机化学报,2019,40(01):215-218+230.
[4]任晓莉,韩海燕,曹凡.“机械设计课程设计”实践教学普遍性问题研究[J].装备制造技术,2016(05):268-270.
[5]濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计[M].第9版.北京：高等教育出版社，2018.
[6]周元康,林昌华,张海兵.机械设计课程设计[Z].重庆：重庆大学出版社.2014.
[7]陈宝生：在新时代全国高等学校本科教育工作会议上的话.http://www.jyb.cn/zgjyb/201806/t20180622_1121820.html.中国教育新闻网-中国教育报.2018.
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