论《机械系统设计》课程创新型教学实践及改革
随着科学技术的快速发展，根据已有经验或模仿其它同类产品来进行产品设计，设计出的产品水平永远只会落后，企业效益也不可能有本质性的提高．只有进行创新设计，提高产品的设计质量和水平，才可能提高产品的市场竞争力，并最终提高企业的经济效益．因此，面对未来机械行业的需求，培养创新型的机械设计人才势在必行，这也是目前我国高等教育全面推进素质教育的要求．机械系统设计课程力求从机械设计工程学学科的高度总结和归纳机械系统设计的基本理论、方法和技术．本课程的任务是使学生在掌握机械设计基础知识的同时，进一步了解和掌握机械产品整机设计中较系统、较完整的基本知识、基本原理，使学生从整机的角度和系统的观点掌握机械产品设计的规律和特点，力求使学生具有初步的进行整机设计和能提出创新构思并能尽快将其转化为有竞争力的产品的能力，并培养学生在产品设计中具有一定竞争意识和创新意识，使学生能适应21世纪科技发展和我国国民经济建设对设计工作的需要．机械系统设计这门课程作为机械设计专业最重要的一门专业课，应该把培养学生的创新思维和创新能力这一教学目标贯穿于整个教学过程中．多年来，作者对机械系统设计的教学进行了不断的探索和改革，改革了教学内容、教学方法和教学手段，培养了学生的创新意识．这些改革，对提高学生的创新能力起到了积极的推动作用．
1 改革课程的教学内容
1．1 增加功能论的教学内容
进行机械系统设计时，一般是先总体设计然后再对各个子系统进行设计．机械系统设计教学中，也应先讲述机械系统总体设计的方法，然后再讲述各子系统设计的方法．目前，很多教材都是从系统论的角度讲述机械系统的设计方法，从功能论的角度进行机械系统设计的内容很少或不提及．从系统论的角度出发，进行机械系统设计，容易受设计者经验的束缚，缺乏创新．从功能论的角度出发进行机械系统设计，把符合系统功能的所有系统结构都列出来，然后按照科学的评价方法选择出最佳设计方案，这种设计方法不仅可设计出最优方案，更容易产生创新型的设计方案．从功能论的角度进行机械系统设计，是现代机械设计的趋势．所以，在机械系统设计的教学内容中，应适当增加功能论的教学内容，并让学生了解产品功能与系统的密切关系，在此基础上讲授机械系统的总体设计方法及其各个子系统的设计方法．从教学效果上看，增加功能论的教学内容对培养学生进行创新设计的思维习惯非常好．
1．2 突出重点，注意与其它课程的衔接
在有限的学时内，教学内容的安排要突出重点，并考虑与其他课程的衔接．一个复杂机械系统的设计涉及到各方面的专业知识，因此机械系统设计课程中的知识点在其他课程中均有不同程度的介绍，每一部分的设计方法如果都仔细讲解的话，显然40学时的时间是远远不够的，因此在内容安排上要突出重点．对学生前期学过的课程和后续要学到的课程进行调研，综合起来安排教学内容．例如，基本机械系统均包含动力系统、传动系统和执行系统，因此这三大系统的设计方法作为课程重点要详细讲解．而《控制工程》作为本课程的先修课程，已经详细介绍了控制系统的设计方法，本课程内控制系统的设计部分可以简单串讲，着重考虑如何引导学生将其他课程的内容合理地与本课程知识相结合．
2 改革课程的教学方法和手段
2．1 试验教学改为课程设计
机械系统设计课程教学要在培养学生的工程实践能力方面下功夫．培养的学生不仅要具有创新思维，还要具有真正的工程创新能力．课堂内容的讲授只能培养学生的创新思维，没有实践只能是纸上谈兵．所以，在机械系统设计课程教学方面，我们做的一项重大改革就是把8个课时的试验学时改为小型课程设计．在课程内容结束后，根据课程教授的方法，指导学生分组进行课程设计．课程设计目标是试验室内一些具有典型机械特征的小型机械设备，如老式糖果包装机、制针机等．学生设计期间允许参观并装拆机械设备．要求学生设计的机械设备要与实验室已有的不一样，课程设计结果包括设计说明书和设计图纸，考核方式实行答辩制，学生要讲清楚自己的设计思想和设计过程，重点介绍和讨论创新点．因学生工程设计和实践经验欠缺，所以需有实际的机械设备作为参考，在拆装的过程中学生一方面积累了工程实践经验，另一方面消化了书本的知识，使得理论与实践得到了很好的结合，为进行创新设计奠定了基础．这样，书本知识与实际设计进行有机结合，能很好地锻炼学生的创新能力和工程实践能力，避免了理论与实践的脱节，为以后的工作奠定了良好的基础．
2．2 传统板书与多媒体教学相结合
采用传统板书教学与多媒体教学相结合的教学方法，以提高教学效果和学生学习的积极性．在我校，机械系统设计课程针对的机械设计专业的学生为一本招生，学生素质较高，有较高的学习欲望．专业课具有内容涉及面广、实践经验起点高、逻辑性弱等特点，对于没有工程实践经验的学生来说，有些内容比较抽象不具体，不好理解，所以就没了兴趣．要改变这一现象，就必须在教学方法上进行改革．传统的板书，虽然给了学生足够的思考和记录的时间，但是没有足够的实例和具体的演示(包括一些动画演示)来帮助学生理解，学生会觉得很空洞．如果全部采用多媒体，学生上课就像看电影一样，虽然浏览的内容很多，也有实际的例子和演示，但是印象不深刻，学期结束的时候，对很多概念不熟悉．采用传统板书教学与多媒体教学相结合，就是在讲述一些概念和进行一些方法的总结时，采用板书，让学生在记笔记时，一方面有了思考时间，另一方面熟记了某些概念和方法，另外对于这堂课所讲的内容在脑子里有个提纲和印象．对于需要用实际机械图或者动画来演示的地方，要采用多媒体进行播放，以便于学生的理解及增加学生的工程经验．经过几年的实践，采用这样的教学方法，产生了良好的教学效果，学生的学习积极性比以前有了很大的提高．
2．3 学生讲课
为了提高学生的综合素质和能力，培养复合型人才，可以选取2～3次课，随机抽取几个学生，让学生到讲台上讲课，其他学生作补充和提问，最后老师和学生们一起讨论并进行总结．教师提前布置要讲课的内容，让所有的学生都准备，课堂上随机抽取学生来讲．学生可以采用任何手段来收集资料，讲课的方式和手段学生可以自行设计，老师配合其完成．经过几年的实践，证明这样的方式可以充分调动学生学习的积极性和主动性，并且能使学生对这次课的内容印象深刻．不同学生讲课的内容和讲述的方法都有闪光点和创新点，有些时候是老师都没有意识到的．随机抽取学生来讲课，不仅锻炼了学生的创新能力，提高了学生的综合素质，老师也可以从学生的教学中收集一些新的教学素材．
2．4 改革作业形式
作业以能体现个人创新性思维的形式为主．作业的目的在于巩固课堂知识．除了传统的作业形式外，可布置能培养创新思维、调动学生学习积极性的作业内容．比如，可以让学生写对教材某一章内容的总结、看法和建议；也可以对某一章节的内容进行补充和修改；还可以对某设计实例运用新的设计方法进行再设计．作业内容应注重对学生创新能力的培养及学习兴趣的培养．
3 改革传统的考核方法
随着教学方法和手段的改革，传统的考核方法已经不能适应教学改革的要求．既然教学的目标强调创新性，因此考核方式中，就要考虑创新能力的考核．既要考核基本知识的掌握情况，还要突出创新能力的考核，使得学生在平时的学习中不仅要学习基本知识，还要时时注意培养自己的创新能力．
1．将课程设计成绩计人总成绩．机械系统设计课程设计的内容，要以培养学生创新精神和实践能力为目的．课程设计的成绩要占到总成绩的50％ ，课程设计的成绩是对学生创新能力进行评价最有力的依据．这一改革，使得学生不再像以前一样应付课程设计，因为要求每个人的设计不能一样，也避免了抄袭现象，同时迫使学生积极主动地深入到设计中去，充分调动了学生的创造性和动手意识，对培养学生的创新意识和工程实践能力具有重要的意义．
2．试卷考题中，除了一些基本概念和知识考核以外，增加了体现创新性的考题．比如，出一些实际工程中遇到的设计不合理的结构，让学生进行改进．改进的方法可以有很多种，没有标准答案，根据设计的合理性和新颖性打分．这样的改革，使得学生死记硬背书本知识已经远远不行了，只有对知识学得灵活扎实，勤于思考，善于积累，才能考出好的成绩．这样的改革进行了几年之后，以前那种平时不好好学习，考试前临时抱佛脚的现象没有了，平常来进行答疑的同学多了，问的问题不仅仅只是书本上的知识，很多是对于某个设计问题的思考和疑问，老师与学生之间，学生与学生之间的交流明显增多了．培养具有创新能力的高素质大学生，是我们大学教育工作者的责任和奋斗目标．创新教育是一个复杂的系统工程，需要每个教师在工作中不断地钻研和探索，落实到教学的每一个环节上，需要教师之间的沟通和配合，需要教师与学生之间的沟通和配合，更需要学校和社会上各个方面力量的协同工作，才能培养出高水平的创新型人才．
