理论与实践紧密结合的《机械制造装备设计》课程教改理念与方法

理论与实践紧密结合的《机械制造装备设计》课程教改理念与方法发布时间：2021-09-15T08:12:16.335Z 来源：《中国教工》2021年第8期作者：王琨，纪小刚，刘禹，曹毅，蒋毅，左文娟，宁萌，张秋菊
[导读] 伴随科学技术的飞速发展和持续创新，机械工程所要求的人才知识结构王琨，纪小刚，刘禹，曹毅，蒋毅，左文娟，宁萌，张秋菊
1.江南大学机械工程学院，江苏无锡 214122；
2.2. 江南大学江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江苏无锡 214122
摘要：伴随科学技术的飞速发展和持续创新，机械工程所要求的人才知识结构、创新能力、技术水平进一步提高，因此机械工程专业人才的培养也面临更高层次的要求。

根据本学院机械工程专业教学改革的实践情况，阐述了《机械制造装备设计》课程的教改理念与方法，并提出了相应的建议，旨在培养出高素质、强能力的机械创新人才。

关键词：机械工程；机械装备；人才培养；创新能力中图分类号：TU 43；O344 文献标志码： A 文章编号机械工程是机械、电子、控制、信息、计算机、人工智能、管理等诸多理论体系的集合，其特点是知识结构庞大、理论丰富、应用范围广泛。

它是科技高速发展以及学科相互链接的产物，打破了传统的学科分类，集诸多技术特点于一体。

因此机械产业对国家和社会所带来巨大的经济和社会效益。

在高校，如何更好地培养机械人才，推动机械学科教育事业的发展是教师义不容辞的首要任务。

机械工程专业培养学生首先需要学习力学、机械学、微电子技术、电力电子技术、信号处理技术、计算机应用技术、信息处理技术和现代设计方法等基本理论知识，同时掌握自动化、电力电子和计算机应用等应用技术，并接受现代工程师的基本训练，具有机械产品的设计、开发、制造、运行、试验与生产组织管理的基本能力。

最终将学生培养成机械新产品设计、开发，计算机辅助设计、计算机辅助管理，以及机器人控制等方面工作的高级工程技术人才。

为了实现这一目标，江南大学在机械工程专业的人才培养体系、教学内容与教学方法等方面系统深入地开展了工程教育改革创新的探索与实践。

以下针对机械工程专业教学改革的实践情况，阐述《机械制造装备设计》这一系列专业课程的教学改革的理念和方法，并提出相应的意见及建议。

1课程设计定位
《机械制造装备设计》是针对机械工程专业学生开设的一系列必修的专业基础课程，该课程采用“理论与实践结合，课程与工程接轨”的内容构架。

课程包括理论教学、上机与实验教学以及在企业开展的实践环节。

课程包括四个模块，各个阶段的课程设置由浅入深，环环相扣。

2 课程理论教学
课程分为四个模块，四个模块内容编排上遵循循序渐进、模块化的思路，各内容既相对独立，又相互衔接。

涵盖机械设计、整机设计与零部件设计选型的各个方面，重点突出机械设计基础知识和整机设计知识。

《机械制造装备设计》第一个模块注重引导学生研究机械零件及装配图的构形、构造分析问题，遵循国家标准基本规定进行机械零件及装配体二维表达，运用三维造型软件进行机械零件及装配体三维表达，进行零件测绘。

《机械制造装备设计》第二个模块主要内容包括：平面机构的结构分析，机构的运动设计，机械的动力设计，机械系统常用机构方案设计。

《机械制造装备设计》第三个模块旨在让学生掌握机械设计的要求与基本设计过程等概念、机械零件的强度、疲劳、摩擦磨损、机械联接、联轴器、离合器、制动器、整机设计和现代设计方法典型零部件设计与选型。

《机械制造装备设计》第四个模块主要介绍机械制造装备设计过程相关技术。

具体包括机械产品一体化设计概论、机械产品中机械系统的优化设计、机械产品信息接口设计、机械产品检测系统设计、机械产品控制系统设计以及机械一体化总体设计相关知识与技术。

3上机与实验教学针对《机械制造装备设计》系列课程的理论学习，配套安排相应《机械制造装备设计》实验课程，注重培养学生构型分析能力、手工绘图能力、阅读零件图和装配图的能力，计算机绘图能力以及工程实践能力。

通过实验环节，加强感性认识，巩固基本概念，加深对机械原理理论的理解，掌握机构分析和综合的基本方法。

培养学生运用所学的基本理论和方法去分析和解决工程实际问题的能力。

具体学习任务如表1所示。

表1 《机械制造装备设计》系列课程实践环节实践环节实践内容《机械制造装备设计》实践环节I 1.熟悉SolidWorks2014的操作界面；熟悉草图工具；学会运用特征拉伸等命令。

2.熟悉复杂特征命令的运用；根据草图、特征功能进行零件建模。

3.完成机械产品建模；将三维视图转成二维工程图。

《机械制造装备设计》实践环节II 1.单个螺栓试验：了解受轴向载荷预紧螺栓联接相对刚度的变化对螺栓总拉力的影响。

2.通过组装实现齿轮设计的传动系统方案，加强对传动件应用的理解与掌握。

3.完成减速器装拆实验，了解与巩固对普通机械装置部件结构的认识。

《机械制造装备设计》实践环节III 1.人机接口实验：光电耦合器实验， ADC0809采集实验；DAC0832输出模拟信号实验。

2. 模块化机器人实验：了解并掌握模块化机器人的基本概念，机械结构组成，控制系统结构，人机接口相关设备及原理，检测系统相关的设备及原理。

4校企合作的实践环节
本课程的教学内容、教学目标均基于科研院所、制造行业等行业专家针对企业对机械创新人才的能力要求以及机械制造装备设计的典型工作需求进行分析、研讨从而确定的。

在通过理论基础学习和实践巩固之后，学生分别安排至各个科研院所或企业进行为期半年的实习，具体从事机械制造装备设计相关工作。

学生需在企业生产车间独立完成一些任务，如：负责机械产品、零部件的开发、设计；负责设备的开发设计；设计相应的电子原理图以及线路板图；绘制产品装配图及零部件图；完成夹具以及设备的装配调试、试产，编写操作规程。

同时，学生在实习岗位上还需完成：负责项目的机械、电气设计管理工作；核对机械设备在定位、安装和规格等是否符合设计要求；负责机械、电气设备的审图等工作；负责机械产品的安装调试等。

5课程总结与改进
机械工程是制造业的重要环节，伴随着科学技术的飞速发展和持续创新，机械工程专业人才的培养也面临更高层次的要求。

通过《机械制造装备设计》课程的教学内容、教学方法的改革，培养学生的学习能力和创新能力，进一步提高学生的综合职业能力，为学生将来的职业生涯的发展垫底良好的基础，同时，通过后续在企业的实习工作，也使得培养的学生更顺利融入企业的工作当中，更能满足企业对该专业岗位人才的知识与技能的需求。

同时，在接下来的教学改革中，将通过实习企业对学生能力的反馈信息掌握本课程需要增加或改进的内容，及时调整课程相关内容和侧重方向，进一步优化机械工程专业的培养方案，真正实现培养“高素质、强能力的卓越创新人才”的目标。

参考文献：
[1] 中华人民共和国教育部.关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见[N]. 2006.11.16.
[2] 胡从林,容芷君,陈奎生,等.产品设计任务的聚类优化研究[J].机械设计与制造，2014(07):259-261.
[3] 包北方,杨育,等.产品定制协同开发任务分配多目标优化[J].计算机集成制造系统，2014,04:739-746.
[4] 王德伦，申会鹏，孙元，等．复杂零件结构设计的概念单元方法[J]．机械工程学报，2016（7）：152－163．
[5] 杨洁．模块化技术在航空数控机床设计中的应用研究[J]．结构设计与优化，2010（22）：76－79．
[6] 高为国,董丽君,吴安如.基于卓越工程师培养的机械工程材料课程建设[J].湖南工程学院学报，2010,20(3):75-77.
作者简介：王琨（1986— ），女（汉族），湖北黄冈人，博士，任职于江南大学，副教授，研究方向为机器人技术，机电一体化。