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高校机械设计课程群教学改革--创新人才培养

机械设计课程群包括《机械原理》《机械设计》《机械创新设计》等课程，是应用型高校培养工程技术和应用技术型人才

的重要课程。随着创新创业等内容的实施，目前的教学思想、方法、实验实践等内容已不能适应教学要求，因此迫切需

要针对机械设计课程群进行教学改革。

一、机械设计类课程教学遇到的问题

机械设计类课程教学主要包括理论和实践教学。理论教学主要包括常用传动机构的设计及各种常用零件的设计计算等。

实践教学主要包括教学配套实验和课程设计。最近很多应用型高校已认识到要加强大学生创新能力培养，对机械设计类

课程也开展了教学改革，但就教学现状及效果分析，仍存在一些问题：

（１）机械工程专业相关学科近年来取得了较快的发展，机械设计类课程在教学内容上却没有及时更新。机械创新设计

近年来出现了较多新型创新设计思路，课堂上却很少介绍，且机械创新设计课程滞后于机械原理和机械设计课程，因此

使得学生所学的课程内容与学科的最新发展脱节，不能适应大学创新人才的培养。

（２）机械设计类课程与工程实际联系紧密，具有很强的实践性，目前课程的教学大纲偏向于理论知识的传授，而对于

实践教学特别是工程实例教学缺乏足够的重视，不利于学生创新能力的培养。近年来虽然在实践课程和应用能力课程方

面有所加强，但还存在与实际应用脱节、与生产与制造环节脱节、缺少工程实际创新能力培养等方面的问题。

总的来说，机械设计课程类课程存在各门课程衔接、教材案例与工程实际发展需求脱节、教学内容与学科的发展脱节、

不能开拓学生创新思维等教学问题，尤其缺少对学生工程实际创新能力的培养，导致目前机械基础类课程创新设计教学

效果不理想。

二、机械设计课程群及课程关联矩阵的建立

将机械设计类课程，《机械原理》《机械设计》《机械创新设计》《有限元分析》《基于ＡＤＡＭＳ的机械动力学仿真》《优

化设计》《创新项目实践》建立课程群，通过实际产品的创新设计，将整个设计过程分散到各门课程的教学环节中，建

立各课程之间的关联矩阵；针对课程群的实验和实践教学内容、教学方法进行改革和尝试，形成学习、实践、创新三结

合，理实一体化的教学方法，提高学生的创新和实践能力。

机械原理课主要介绍机械系统运动方案、分析和设计机构，使学生掌握机械系统总体方案创新没计的初步能力；机械设

计课介绍传动件和轴类零件的设计原理、设计方法和机械设计的一般规律，使学生能够综合运用理论知识设计机械系统

的能力；机械创新设计课培养学生对机构、结构进行创新设计的方法和能力、以及创造性开发等方法。有限元分析介绍

有限元法的基本思想，基于Ａｎｓｙｓ软件让学生掌握对机械和机器系统进行结构学分析、温度场分析、流场分析的能

力。基于ＡＤＡＭＳ的机械动力学仿真课程对机械系统建模和动力学分析，输出系统的响应和运动副作用力。优化设计

课程介绍了最优化理论、满足给定的约束条件下寻求最优解的方法，使学生掌握优化设计的基本理论及运用软件进行优

化分析等。创新项目实践以实际项目为载体，由学生根据兴趣选题、在教师指导下完成项目并撰写报名参加答辩，培养

学生解决工程项目难题能力的课程。

目前各门课程相对独立，从系统角度看，这种以讲解简单机构、具体零部件设计准则的教学方式忽视了总体设计的概念；

且注重对课本知识讲解而忽视对创新能力的培养。为加强机械基础类课程之间的联系，需要建立机械设计课程群的概念，

须从机械系统设计的角度修订教学大纲。

为解决机械设计群中各门课程之间的教学内容自成体系、衔接欠佳且不能综合应用的缺点，机械设计课程群改革将机械

原理、机械设计、机械创新设计等相关课程作为课程群进行整体性建设，课程群内容具体包括：机械原理、机械设计、

机械创新设计、优化设计、有限元分析、基于ＡＤＡＭＳ的机械动力学仿真、创新项目实践。

以机械“手”作为产品创新设计的实例，下图给出了机械设计课程群及课程的关联矩阵。其中，机械设计课程群以产品创

新设计项目为载体，并机械设计课程群内专业课程进行了内容整合和重组，将各门课程依据所要培养的能力划分为若干

模块，同时将产品创新设计的主线分解为方案设计、方案评价、零件设计、部件与总体设计、结构创新设计、优化设计、

制造与测试等内容，贯穿于机械设计课程群内各课程教学的全过程。机械设计课程群内以机械原理、机械设计、创新项

目实践三门课程为主干课程，基于ＡＤＡＭＳ的机械动力学仿真、机械创新设计、有限元分析、优化设计四门课程为辅

修课程，通过课程内容的重新设计与整合，建立各相关课程之间的关联矩阵，修订教学大纲，进行课程衔接与一体化设

计。

图机械设计课程群关联矩阵

机械设计课程群打破传统从