机械设计课程案例教学的研究与实践

基金项目：2010年度上海市教委重点课程立项课题（S201001001）作者简介：金晓怡（1966—），女，江苏常州人，教授，博士，研究方向为仿生机器人、机械设计、机构学。

机械设计课程案例教学的研究与实践

金晓怡

（上海工程技术大学机械工程学院，上海201620）

摘

要：把案例教学法引入机械设计课程教学，进行面向卓越工程师培养的机械设计课程案例

教学的研究和实践。给出一种已用于案例教学的典型案例。把案例教学法广泛引入工程类专业的课程教学，将有利于“卓越工程师培养计划”的实施，有利于高素质应用型人才的培养。

关键词：卓越工程师培养；机械设计课程；案例教学中图分类号：TH12；G424．1

文献标志码：B

文章编号：1671-

5276（2011）03-0073-04Research and Practice on Case Teaching for Course of Mechanical Design

JIN Xiao-yi

（College of Mechanical Engineering ，Shanghai University of Engineering Science ，Shanghai 201620，China ）Abstract ：The case teaching is introduced into the course of mechanical design to make the research and practice on applied talent

cultivating．A typical example of case teaching is given．Finally ，this paper proposes that to widely introduce the case teaching into the engineering education ，benefits the applied talent cultivating and the excellence engineer training program．

Key words ：excellence engineer training ；course of mechanical design ；Case Teaching

0引言

社会经济的变革，大众化教育的推进，为我国应用型高

等教育的发展提供了历史机遇［1］

。随着教育教学改革的

不断深化，

提高应用型本科层次学生的整体素质、培养学生的创新能力，

已经被提升到一个突出的位置。以拓宽知识为基础、以培养能力为主线、以提高素质为前提，以培养学生的创新意识、

创新精神、创新能力为核心，把知识、能力和素质教育等融入教学的全过程，达到培养具有创新精神和创新能力的应用型人才培养目标，越来越成为应用型普通高等院校教育工作者们研究和实践的热点之一

［2］

。

2010年，上海工程技术大学被列为教育部“卓越工程师培养计划”第一批试点学校。实施“卓越工程师培养计划”是应用型普通高等院校创新人才培养模式和深化教学改革的又一个重要契机。上海工程技术大学正在高质量地制定培养卓越工程师的学校标准，着力构建具有鲜明

工程教育特色的卓越工程师培养体系。

机械设计课程是机械类各专业中非常重要的一门专业基础课程。上海工程技术大学机械设计课程服务的专业有车辆工程（汽车）专业、

车辆工程（城市轨道交通车辆工程）专业、飞行技术专业、机械工程及自动化专业、现代

装备与控制工程专业等，

涵盖了学校“卓越工程师培养计划”的全部试点专业，在目前这个特殊的阶段进行机械设计课程案例教学的研究，使机械设计课程快速适应学校正在构建的具有鲜明工程教育特色的卓越工程师培养体系，意义重大。

案例教学法由古希腊哲学家苏格拉底最早开创。原是

一种讨论问题的方式，即从意见对立中寻求矛盾，在矛盾中寻找新的意见，在归纳的基础上，形成对真理的表述，也就是在教师的指导下根据教学目标和内容的需要，利用案例组织学生进行学习、

研究，以锻炼学生的分析、归纳、总结的能力。现代案例教学兴起于美国哈佛大学法学院，后被广泛运用医学、工商行政管理、市场营销等教学之中

［3］

。

1面向卓越工程师培养的机械设计

课程案例教学的研究

把案例教学法引入机械设计课程教学，进行面向卓越工程师培养的机械设计课程案例教学的研究，包括以下几个方面。

1．1机械设计课程案例教学的优点

a ）直观性。案例来自工程实际，它的使用可以形象

直观地诠释机械设计教材理论，使之生动有趣又能说明问题。

b ）典型性。案例的选择一般具有突出的代表性，对机械设计教材内容有较强的说服力。

c ）系统性。选择一个典型案例，可以“一案到底”，将教材内容融会贯通，使学生系统掌握理论知识。

1．2机械设计课程案例教学应注意的几个问题

a ）案例选择的原则。案例应有明确的应用背景并且

能激发学生的学习兴趣。工程实际中与机械设计教材内容相关的案例很多，案例的选择既要典型、知名，又要贴近实际、贴近学生兴趣。

b）案例的剖析。在案例分析过程中，教师要引导学生剖析案例，要培养学生分析问题的能力。

c）案例的拓展。案例是为理论和教学服务的，要尽量避免“以偏概全”的逻辑错误，在对案例进行理论升华的同时要注意拓展学生的思维，帮助学生完成从实践到理论再到实践的完整思维过程。

1．3机械设计课程案例教学的步骤

a）学生自行准备

提前把案例中描述问题的材料发给学生。让学生阅读案例材料，查阅指定资料和读物，搜集必要信息，积极思索，初步形成关于案例中问题的原因分析和解决方案。教师可以在这个阶段给学生列出一些思考题，让学生有针对性地开展准备工作。

b）小组讨论准备

将学生划分为由3 5人组成的讨论小组。小组成员以自己有效的方式组织活动，教师不进行干涉。

c）小组集中讨论

各小组派出自己的代表，发表本小组对于案例的分析和处理意见。发言时间控制在5分钟以内，发言完毕后发言人接受其他小组成员的讯问并作出解释，此时本小组的其他成员可以代替发言人回答问题。小组集中讨论的这一过程是学生发挥的过程，然后教师可以提出几个意见比较集中的问题和处理方式，组织各个小组对这些问题和处理方式进行重点讨论。这样做可以将学生的注意力引导到方案的合理解决上来。

d）总结阶段

在小组和小组集中讨论完成之后，教师留出一定的时间让学生自己进行思考和总结。这种总结可以是总结规律和经验，也可以是获取这种知识和经验的方式。教师还可让学生以书面的形式作出总结，这样学生的体会可能更深，对案例以及案例所反映出来的各种问题有一个更加深刻的认识。

2面向卓越工程师培养的机械设计课程案例教学的实践

“案例教学法”的核心是案例，具体如何实施教学，可以根据具体情况灵活掌握。案例应具有形象化、具体化的特点，与传统教学中的举例有本质的区别。

以机械原理、机械设计课程中变位齿轮的设计为例［4］，机械原理课程中的变位齿轮的设计计算，虽不涉及很高深的理论，但在长期的教学中发现，能掌握并合理应用其设计计算的人很少；而齿轮的结构设计，则属于机械设计课程的教学内容。通过仿生扑翼飞行机器人扑翼驱动系统传动机构改进设计的案例［5-6］，可以使学生对变位齿轮的设计有兴趣、有理解、有感受。以下是“仿生扑翼飞行机器人扑翼驱动系统传动机构改进设计”案例中教师应进行准备的全部内容。

“飞鹰”号仿生扑翼飞行机器人（图1，图2）是东南大学“仿生扑翼飞行机器人”课题研究小组研制的第一代试验样机［4］，它采用锂电池为动力源，通过电动机，驱动齿轮减速机构，带动与之相联的曲柄摇杆机构，实现飞行机器人的扑翼运动（图3）。