开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机械设计基础课程设计,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
作者简介:闫存富(1972-),男,河南安阳人,黄河科技学院工学院,副教授,工程师;孔令云(1966-),男,河南安阳人,黄河科技学院工学院,教授。(河南郑州450063)
基金项目:本文系郑州市重点实验室建设项目(项目编号:121PYEZX179)、郑州地方高校新世纪教育教学改革及人才培养工程(项目编号:ZZJG-C6022)、河南省重点学科建设(项目编号:豫教高[2012]186号)的研究成果。
机械设计基础课程是高等学校机械类专业学生的一门很重要的专业基础课,其课程设计是在学生机械设计基础课程结束之后,进行的一项综合性课程设计,是机械类专业学生一个重要的实践教学环节。
一、当前课程设计中存在的问题及原因
结合教学经验,总结当前机械设计基础课程设计教学中主要存在的几方面问题。
1.学生先修课程基础较差,课程设计质量得不到保证
2.学生在课程设计过程中缺少思考,盲目照抄现象严重
3.学生对课程设计不重视,学习态度不够端正
4.课程设计学生多,指导教师偏少,影响课程设计质量
随着招生规模的增大,学生人数比以前增加了许多。而在设计过程中负责指导的专业课教师有限,经常是一名教师指导一个班或两个班的学生,教师在指导课程设计时很难照顾到每一个学生。教师在设计时也就很难发现学生存在的问题,直到课程设计结束,交图纸和说明书时才发现问题。而有的学生在设计过程中不懂装懂,老师不催,他们也懒得做,直到最后老师催缴课程设计时,才匆匆整理一下,凑出一个设计交上来。这样的课程设计,其质量可想而知,学生的综合设计能力很难得到提高,课程设计的目的也就难以实现。
二、课程设计教学改进措施
针对课程设计中存在的上述问题,在课程设计教学中提出如下改进措施:
1.加强与前修课任课教师沟通,夯实基础,保证课程设计质量
通过与前修课的任课教师进行沟通,将课程设计中发现的专业课问题适当提出来,在上课时作为重点来讲,提前为课程设计奠定一个扎实的基础;在课程设计开始前要将设计过程中容易出错的部分给学生提前强调一下,将错误消除在萌芽状态;在课程设计过程中教师要勤于检查学生的进度和质量,发现问题及时提出,督促学生改正。
2.课程设计题目多样化,杜绝抄袭现象
数十年来,课程设计的选题大同小异,都以减速器或皮带机为设计题目,每届学生都重复同样的设计内容,会影响教师的创新精神。而有的学校在制图课的测绘练习时也选择减速器,使得课程设计的题目过于重复。所以指导老师最好能深入现场发掘新的题目,给学生提供多个题目,尽量避免设计题目的重复,从源头上杜绝抄袭。
3.加强师资培训,提高指导老师专业水平
课程设计实际上是学生第一次独立的将所学理论知识应用到实际中的一次演练,在此之前学生对实际工程设计了解很少,作为指导老师自身应该具有较高的设计水平和一定的设计经验,这样在给学生指导时才能直奔主题,使学生少走弯路。而现实中由于近几年学校扩招,有工作经验的老师相对较少,所以有些学校就只有让一些刚出校门的毕业生去带学生的课程设计。而这些教师自己就对实践设计知之甚少,只有跟着前辈们“依葫芦画瓢”,可以想象这样的老师能带出什么样的课程设计效果。即便是凑合着带着学生做出来了,课程设计的质量又如何得到保证。
4.严格设计进度,保证设计质量
另外机械设计课程设计是一项较复杂的工作,包括大量的计算、设计、绘图及编写说明书等,需要查阅有关设计手册和资料,并综合运用多学科的知识。设计进度过快,在设计过程中就会缺乏深入细致的研究工作,出现不求甚解的现象,难以保证设计质量;若设计进度过慢,就会出现前松后紧现象,到后期会出现抄袭现象,同样也无法保证课程设计质量。所以应由教师提出一个设计进度计划,明确设计过程中各阶段应完成的内容,要求学生基本上按着该进度计划进行设计。
5.端正学生学习态度,改进考核方式
那些认为反正自己将来不从事这个专业,所以就没必要下功夫去做,不重视课程设计的学生,可以给他们解释课程设计不仅仅是让他们完成一次设计任务,根本目的是培养学生对所学知识的综合应用能力、创新能力和独立做事的能力;同时通过独立完成课程设计,可以培养学生独挡一面的能力,为学生的将来奠定基础。由此提醒学生,那种将课程设计仅仅看成是一次大作业的看法是极端错误的。
由于各个学校的具体情况不一样,当前各个学校采取的考核方式也不完全一样。大部分学校采用指导老师一人说了算的考核方式,而有些老师平时又对各个环节把关不严,在最后验收时又没有详细审查设计内容就匆忙给个成绩了事。这样致使比较努力的学生得不到好成绩,而有些完全照抄过来的学生却能得到好的成绩,造成部分学生存在侥幸心理,认为即使不认真做最后也能合格。所以笔者建议对课程设计的考核采用分段给分制,即可将总成绩分为平时成绩、成果的质量和答辩成绩三部分。其中平时成绩包括平时的考勤及设计过程中与设计的计划进度的符合程度,成果的质量包括设计说明书和绘图,答辩成绩即最后由答辩评委给出的成绩。
三、结束语
机械设计课程设计作为机械类专业学生的重要实践教学环节之一,具有承上启下的作用,无论机械设计课程设计采用何种方法和手段,但目标是统一的。学生先修课程基础差、在课程设计中缺少思考、对课程设计不重视、参与课程设计的学生多、指导教师偏少等是影响课程设计质量的主要因素。采用提高先修课程的上课质量、课程设计题目多样化、提高指导老师专业水平、严格设计进度、端正学生学习态度及改变传统的考核方式等措施能有效提高教学质量。
参考文献:
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摘要:“机械设计”课程设计是机械设计课程学习的一个重要环节。结合“卓越工程师培养计划”的基本要求,针对“机械设计”课程
>>基于卓越工程师培养的“机械设计”课程教学改革环境工程专业基于“卓越工程师计划”的课程设计改革基于“卓越工程师培养计划”的工程管理专业课程设计改革研究机械设计课程设计的改革探索面向卓越工程师培养的《机械设计》教学改革与实践基于给水排水卓越工程师培养的课程设计实践教学方法改革基于培养卓越工程师的机械优化设计课程改革研究基于创新能力培养的机械设计课程设计改革探索卓越工程师教育培养计划框架下机械设计教学特点基于3D技术的机械设计综合课程设计教学改革《机械设计》课程设计的教学研究轮机工程《机械设计基础》课程设计改革与实践CAD/CAE在机械设计课程设计教学改革中的应用论高职《机械设计基础》课程设计的教学改革浅谈高职《机械设计基础》课程设计的改革机械设计课程设计的改革研究与实践探索机械设计课程设计现状与改革实践的探索基于卓越工程师计划的“机械原理”课程改革与创新机械类卓越工程师培养计划中机械基础实验改革的探索卓越工程师计划下物流专业综合课程设计研究常见问题解答当前所在位置:l.
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关键词SolidWorks机械设计基础应用研究
中图分类号:G71文献标识码:A
1SolidWorks在机械设计基础课程体系教学中的作用
1.1机械设计基础课程体系教学现状分析
目前,机械原理教学偏重于分析推证,机械设计教学偏重于强度校核计算,教学手段以多媒体教学为主。这种传统教学模式停留在强调基本概念和基本理论科学性的教育理念上,忽略了学生知识面的拓展、工程素质和能力的培养。另外,职业技术学院学生理论基础较为薄弱,再加上教学学时大幅压缩,导致学生在面对内容繁杂理论晦涩的教学内容时,缺乏学习热情,教学效果不佳
1.2SolidWorks在机械设计基础课程体系中的作用
传统的多媒体教学,虽然具有丰富的教学手段,但缺乏引领学生进入实际设计氛围的关键要素,无法实时动态再现机械设计全过程,而SolidWorks系统所具有的三维建模运动分析结构分析以及多种外挂插件等功能模块,可以动态显示方式使学生完全浸入到情景学习的工程设计状态之中,而且SolidWorks的参数化实体建模可以实时实现设计意图,使课堂教学变得富于柔性且敏捷高效,将SolidWorks融入传统多媒体教学中,将极大丰富课堂教学手段,激发学生学习兴趣,提高教学效果。
2基于SolidWorks的模块化案例法教学模式的应用研究
案例教学法是一种情景式教学方法通过工程案例模拟工程问题情境,帮助学生像企业工程师那样思考和解决问题,然而,用案例代替整个知识体系的理论学习显然是不科学的,必须探索如何将案例教学与其他理论教授方法密切结合,才能获得良好的教学效果。本文探讨了一种基于SolidWorks的模块化案例教学方法,以期为提高教学质量提供一种新思路。
将机械原理教学内容进行模块化,所有模块构筑了本课程的知识基础平台,在此平台上通过SolidWorks将各阶段性目标贯穿起来。同时将机械设计知识体系模块化,将所涉及的知识点融入到基于SolidWorks的减速器设计案例中,通过以减速器为主线的三维设计案例的教学使学生摆脱传统二维设计思想束缚,培养现代工程设计理念。
3基于SolidWorks的机械设计基础课程设计的整合教学改革探讨
长期以来学院所有机械和近机械类专业的机械设计基础课程设计都分为机械原理和机械设计、课程设计两个部分进行,教学模式以理论计算和经验型二维设计为中心。知识要更新,设计手段要先进,传统的教学模式已不适应科学技术发展需要,机械设计基础课程设计的改革势在必行,使学生能获得整机设计理念和系统训练,并以SolidWorks为设计平台,凭借其参数化、智能化和强互动性优势,使学生在计算机虚拟工程设计情境中,构建系统知识框架,培养创新思维和得到工程实践锻炼。
4基于SolidWorks的机械设计基础课程体系教学的改革建议
为了更切实有效地提高SolidWorks在机械设计基础课程体系教学中的应用效果,笔者提出深入改革的几点建议:
(1)SolidWorks3D数字化教学模型库的创建
利用SolidWorks附属的Toolbox插件包以及其他3D共享数字化模型库资源,创建机械设计基础课程体系教学模型库,形成以SolidWorks3D数字化模型与实物模型优势互补的课堂与实践教学素材库,可更好地激发学生学习兴趣和拓展知识面,提高教学效率和质量。
(2)基于SolidWorks系统的案例教学与科研成果相结合
科研促进教学内容的创新,科研成果是最鲜活的教学案例,如能将学院不断涌现的科研成果通过SolidWorks系统提炼转化为适合学生接受的教学案例库,将是教学与科研相互促进的切实体现。
(3)以SolidWorks系统为平台将CAD/CAE/CAM技术全面融入整个机械类课程体系教学中以SolidWorks系统为平台,将现代三维设计分析和制造理念全面融入机械制图、工程力学互换性与技术测量、工程材料、机械制造基础机械类系列课程教学过程中,构建全新的基于三维技术的机械类系列课程教学体系是学院今后教学改革的重要课题。
现代意义上的机械设计已经根本离不开计算机了,更离不开凝炼现代设计理念的三维设计软件系统,因此,以诸如SolidWorks这类三维设计软件为平台的机械设计基础课程体系的教学改革势在必行。
摘要:基于培养创新型人才的目的,本文以机械设计基础为例,从课程设置、课程内容、课堂设计以及考核方式等方面介绍了如何设计说课,这对提高教师的素质以及教学团队建设具有极大的帮助,并能提高机械设计基础课程教学质量。
关键词:机电一体化专业机械设计基础技工院校
说课有利于老师之间进行交流学习,有利于提高老师的教学质量,有利于促进教学改革等。为此,本文以机电一体化专业为基础,基于培养创新型人才的目的,从三个方面介绍如何进行机械设计基础说课设计。
一、课程设置
1.课程性质
本门课程是基础课程,学生在对本门课程学习后,能够掌握机械基础知识,比如让学生了解一些常见机械的构成特征、常见机械设备的工作原理等,为学生学习机电一体化其他课程奠定了基础。
2.课程地位
本门课程的前置课程有工程力学与机械制图等,学生通过学习这些前置课程,能够识别基本的机械零件图样,了解机械零件材料特性,会进行简单绘图等。这些都为学好本门课程奠定了基础。此后,本课程为机电一体化专业学生进行机械设计实训、电动机实训等实训课程提供了理论基础。总而言之,机械设计是一门承前启后的课程,在机电一体化专业中具有重要的地位。
3.课程目标
学习本门课程,要求学生实现三大目标:
(1)知识目标领域,要求学生了解机械设计的基本要求,熟悉一些常见机械设备的工作原理。
(2)能力知识领域,使学生掌握机械零件的结构以及制动原因,使学生掌握简单的机械传动装置的设计。
(3)素质目标领域,培养学生爱岗敬业、勤劳苦练的优良品质。
4.教材选择
二、课程内容
基于培养创新型人才,机械基础设计课程应该根据机电一体化专业对培养学生职业能力的要求,突出提高学生技术应用能力以及创新能力。
1.理论知识的安排
机械设计基础课程中计算公式比较多,但是实际案例比较少,而且实际案例还比较陈旧。因此,在实际教学中,可以选择机械行业零部件设计为主线,来优化本门课程的理论知识内容,教学过程中多举例,多安排机械设计习题,让学生在实际设计中提高机械创新能力。
2.课程设计内容
现在技工院校机械设计基础课程中的课程设计内容大多选择减速器为对象,并且在课程设计内容中设定好了设计数据与方案,学生在进行减速器设计时,只需要按照设计思路进行,这种课程设计说到底还只是对以前学过的知识进行再一次巩固罢了,很难提高学生的创新能力。为了真正提高学生的创新能力,在毕业前半学期,笔者安排给学生一个课程设计内容,要求学生利用剩下的半学期完成一个创新发明型任务,为了减轻学生的压力,课程设计任务可以只要求学生提出设计思路,发明创新点或者发明价值。
三、课堂设计
1.教学内容的重点与难点
本门课程的教学重点是常用机械设备的工作原理、结构特征,常用零部件的设计原则与方式等。教学难点是常用机械设备的工作原理、齿轮与轴等不标准零件的设计方法。
2.教学方法
3.考核方式
当前大多技工院校机械设计基础课程的考核方式采用理论笔试形式,这并不能真实反映学生的创新能力。因此,需要对课程考核方式进行改革:笔试考核环节,可以多增加设计类知识;讲授完一个主要零件的时候,可以留下一个大作业,即要求学生上交一个设计性作业,提高学生的设计创造性。特别地可以安排一个课外机械创新训练,采用考核的方式要求所有学生都参与这个课外机械创新训练。
4.教学质量监控
老师可以要求学生课前进行预习,对于课前预习,老师可以不定期进行抽查,比如随机抽查学生,让学生面对全体同学讲解课前预习。老师可以对学生在课堂上听讲情况进行监控以及对课后作业进行质量监控等。
1参照专业认证标准对机械设计类课程内容的改进
根据国家机械设计制造及其自动化专业毕业培养标准中对毕业能力要求之4“具有设计机械系统、部件的能力”要求,整合现有教学内容,形成了基础知识递增和设计能力递进的机械设计类课程教学环节结构。其中先修课程包括数学类、工程力学、机械制图、公差与技术测量等基础课和专业基础课。为达到“具有设计机械系统、部件的能力”的毕业要求,设计了课程教学及课内实验、基础设计能力培养、创新设计能力培养三个能力递进培养环节。
2机械设计类课程教学及课内实验
3基础设计能力培养
4创新设计能力培养
5结论
机械设计类课程是机械类专业主要专业基础课程之一,是机械类专业各个方向的专业基础,在机械类专业人才培养课程体系中有着极其重要的地位。我校机电工程学院机械基础部承担着全校机械基础类课程的教学任务,多年来先后面向“本科教学工作水平评估”、“卓越工程师人才培养计划”、“CDIO工程教育模式试点”进行了一系列教学改革研究,在教学方法和质量上取得了良好的效果。现已将机械设计基础课程建设成为校精品课程。此次针对工程教育认证专业标准要求,将机械设计类课程从理论课、实验课、课程设计几个方面,对课程内容和培养目标进行了详细梳理,使其完全符合机械设计制造及其自动化专业工程教育认证标准,为专业认证工作的顺利实施提供了必要的保障。
作者:宁慧燕苗淑杰刘喜平刘春香徐莉付彦虹毕凤阳单位:黑龙江工程学院机电工程学院
论文摘要:《机械设计基础》是机械类专业的一门重要技术基础课,具有较强的实践性,其内容广,难度大,涉及很多抽象的理论知识,教学内容比较枯燥,学生在学习的时候缺乏耐心和兴趣,教学效果不理想。本文主要对这些问题进行分析解读,并提出了一些自己的见解,期望为培养学生的知识应用能力、创新能力和综合素质能力提供一些帮助。
机械设计基础课程是一门用以培养学生机械设计能力的技术基础课,主要内容包括机械传动知识、常用机构、轴系零件等,本课旨在培养学生综合运用先修课程中所学知识和技能,解决机械工程实际问题的能力,结合各种实践教学环节,进行机械工程技术人员所需的基本训练,为学生进一步学习有关专业课程和日后从事机械设计工作打下基础,因此在近机械类专业的教学计划中占有重要地位和作用,是高等工科院校中近机械类专业一门主干课程,在人才培养的教学计划中占有重要的地位。作为基础理论课程,其概念较繁杂,同时也具有很强的实践性和应用性,所以教学过程中必须将理论和实践紧密结合起来,注重对学生解决实际问题能力的培养。然而当前教学中确存在着一定的问题,影响了教学效果。
1.机械设计基础教学重点
机械原理教学重点要求学生掌握运动副的分类和表示方法,机构自由度的计算、机构运动简图的绘制、铰链四杆机构的基本形式及其演化、图解法绘制盘状凸轮机构、齿廓啮合基本定律、设计渐开线齿轮传动的基本尺寸以及轮系传动比的计算等。本部分的基本概念和基本理论比较抽象,如机构自由度计算中虚约束的判断、平面连杆机构曲柄存在条件的判定、滚子半径和基圆半径对凸轮轮廓的影响、渐开线性质等。这些内容学生在学习时既看不到,又摸不着,使教学中存在着很大的难度。实验教学也是机械设计基础课程的一个重要的实践性环节,是培养学生动手能力和工程意识、检验知识的重要手段。实验内容主要有:常用机构、机构运动简图绘制、齿轮范成实验、机械零件现场教学、齿轮减速器拆装等。机械设计基础实验多以验证性的实验为主,学生只需按照实验指导书所列步骤进行,缺乏主动参与意识,这样不利于学生自主学习能力的培养。
2.机械设计基础教学中存在的问题
随着教学改革的深入和课程体系的调整,《机械设计基础》课程的知识不断更新,学时逐渐缩短。但随着科学技术的进步和机械学科的发展,本课程需要向学生讲授的内容越来越多。由于该课程涉及知识点多、难度大,并具有一定的实践性,致使学生对各章节之间的教学联系缺乏清晰的认识,学习效果差。而教学中,有些教师只满足于给学生讲道理,以为道理讲清了,任务就完成了。这样的教学过程完成后,学生仅仅简单地记住了一些名词术语或要点,对知识点的理解和运用仍然没有质的提高。显然,传统的教学方法存在着理论与实践相分离的现象,不能很好地解决该课程的重点、难点。为培养高素质技能型人才,满足社会不断发展的要求,对教学方法的改进迫在眉睫。
3.机械设计基础教学方法改进措施
3.1改革课程设计的教学模式
3.2分利用多种教学手段
3.3加强实验教学
要有效利用实验教学,由任课老师在课堂上做演示实验,以配合课堂教学。比如在讲解四连杆机构时,运用模型做课堂演示,让学生一边观察一边听讲,能使学生很快弄清曲柄、摇杆等构件之间的实际运动情况,理解了死点、急回特性等重点知识。另外,带学生在实验室进行实验,是很好的教学方式。它可以使学生对机械的运动情况观察得更仔细、更充分,同时还可以培养他们的实际动手能力,为此,要尽可能让每个学生都有机会亲手参加实际操作。为积极创造条件做好实验,任课教师应与试验人员密切配合,根据实验指导书的要求认真做好准备、讲解、指导及批改实验报告等工作,提高实验的质量和效率。
3.4加强实习教学
实习教学是培养学生动手能力的主要手段。《机械设计基础》课程可以结合专业实习来进行。具体来说就是在专业实习前,任课教师根据教学内容拟出实习思考题,让学生带着机械设计基础问题去实习,启发学生自己动脑去发掘尚未掌握的知识,寻找尚未知晓的事物。例如,在齿轮传动机构拆装实习时,可通过对传动齿轮的装拆和齿轮侧隙的测量进一步理解中心距可分性原理,再通过讲解,启发学生自己开动脑筋充分分析,热烈讨论,去理解该原理的现实意义,即生产实际中齿轮的装配虽不按标准中心距安装,但仍然可使传动平稳的道理。因此,《机械设计基础》任课教师应充分利用好专业实习时,认真加以引导,提高学生的积极性和思维能力。
《机械设计基础》教学应与生产实践、技术推广、社会服务紧密结合,更好地面向社会、面向市场,适应企业需求和岗位需要,与生产实践紧密结合。《机械设计基础》课程教学方法还需要教师在教学实践中不断地创新、总结和完善,才能更好地进行教学。
[1]徐锦康,周国民,刘极峰.机械设计[M].机械工业出版社,2000.
关键词:机械设计基础;创新;项目设计制作
引言
随着新世纪的到来,教育培养人才的要求被提高。现代高等职业学校的学生在学习《机械设计基础》这门课程时,不仅要掌握基本的理论知识,还要重视创新思维的培养和动手设计能力的提升。为此很多教师进行了大量的课程改革的研究,实践证明,其中“以学期项目设计制作为主线、教师为主导、学生为主体”的操作模式,通过完成项目任务和目标,辅以理论知识的补充[1]。这符合当前机械设计基础的教学实际,是一种减少单纯理论灌输并将之与实际相结合的创新课程设计模式。
一、机械设计基础课程传统教学情况的分析
原本机械设计基础这门课程的知识体系繁杂,且各章节之间的内容安排比较独立。加上高职学生的基础普遍比较薄弱,动力不足,消化起来有一定的困难。就教学实施的情况来看,主要存在以下方面的问题:
(一)教学手段单一落后,没有联系实践展开教学。对于难度比较大的课程,教师的教学观念和手段尤为重要,直接影响课堂效果。传统教学中,教师大多数采取先集中讲授理论知识,后开展实验的模式。并且在讲解的过程中,往往只是借助一些图片和几个动画视频,配合课本典型例题的讲解,运用的教学评价机制也是以理论的考查为主。这样学生学起来既费劲,也没有听课的兴趣,课堂效果不佳。教师没有将机械设计的各方面知识做适当的补充和整理,导致学生知识面比较狭窄,对实际的机械设计产生畏惧感。
(二)实验教学内容和方式不利于培养学生创造性。根据目前学校里开设的实验教学情况看,实验内容和方式的设置不够科学,有不少实验的设施不够齐全,只有少数的模型,数量上满足不了学生的需求,并且在实验操作的时候,教师没有针对学生的操作情况展开有效指导,学生在操作的时候大都按照已有的实验过程“依着葫芦画瓢儿”,机械地开展实验和填写实验报告,过度依赖于教师的提前安排,缺乏创新与探究,不利于学生动手创造能力的培养。
二、基于学期项目设计制作模式的机械设计基础课程的创新改革
(一)项目设计制作模式的实施
(二)项目设计制作模式的效果
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关键词工程实践能力导向改革实施
中图分类号:G424文献标识码:ADOI:10.16400/ki.kjdkz.2015.01.047
机械设计基础课程普遍存在的问题有:教材章节相互独立,不能使所学知识形成系统;多媒体只能起到演示作用,与真正的操作相差较远;实践学时少,理论与实践不能及时结合,学生枯燥,没有积极性;学生的工程能力,团队协作意识,主动分析问题、解决问题的能力不强;教师对课程改革的手段、措施欠缺,照本宣科的教学方式很难调动学生的主观能动性;学生创新意识欠缺。
综上所述,本文提出以学生工程实践能力为导向的机械设计基础课程改革与实施研究。该研究的特点,一是在教学模式上,为学生营造自由发展的氛围;二是在教学方法上,为学生营造自主探究的环境;三是在教学手段上,组织丰富多彩的竞赛活动,展示设计成果,吸引更多人参与其中;四是在考核方式上,多种考核形式并存,注重对学生能力的培养。
1机械设计基础课程改革内容及目标
1.1具体改革内容
(1)改革课程教学模式,设置有利于学生自由发展的教学环节。引导学生“主动参与”的教学模式,教师在课程教学初期提出目标,如以往届“机械创新设计竞赛”为主题,并明确目标完成质量,将纳入期末考核并给定所占总成绩的比例,一般不应大于50%;学生自行提出任务,3人一组自由组队,寻找方法,教师在目标提出约两周后组织学生对任务进行答辩,对任务进行客观、准确评价,指出下一步学习的重点;在学期中组织“机构创意搭接”活动,在学期末组织“机构设计及动力学仿真”活动,激发学生热情。课程教学模式不局限于教师课堂讲授,可以是学生任务汇报、教师指导答疑、活动演示等多种形式并存。
教师引导:提出目标、不规定任务;不规定方法;督促实施、解答疑问。学生主动参与:明确目标,提出任务;寻找方法;边学边干,完成实践。
(2)改革课程教学方法,营造学生自主探究的环境。引导学生“主动参与”的教学方法,教师在课程讲授过程中取材以教材为线索,又不局限于教材,在学生自行寻找的任务中,找到具有共性的问题,引入课堂;在各章节围绕技术的发展,增加新的内容;不拘泥于程式方法的符合度,看重对方法(路径)的找寻过程,看重结果的创新度。
(3)改革课程考核方式,重点以考核学生能力为主,多种考核形式并存,客观准确评价学生成绩。打破传统的以考核学生对书本知识掌握程度的限时书面考试方式,传统考试方式会使学生临时抱佛脚,放松平时的学习。加强对平时任务完成情况考核、对组织活动参与情况考核、对实验室开放参与程度考核,加大平时考核在综合成绩中所占的比重,在一定程度上促使学生重视平时各个教学环节,使学生的学习过程变成循序渐进的过程,防止学生考前的突击应付,提高平时学习的自觉性和主动性,考试题目增加一定量的设计型题目,强调工程背景,克服传统考试中题目的限时性、定向性、唯一性、单纯性的弊端,着意考察学生综合运用知识解决实际问题和创新思维的能力。
(4)改革课程对应集中性实践环节教学内容,将任务从课内延伸至课外。多数作品可作为课程设计继续研究,丰富课程设计内容;部分作品可作为毕业设计题目深入分析;优秀作品可参加辽宁省机械创新设计大赛。
1.2改革目标
通过课堂讲授与学生自主实践,培养学生具有:(1)根据目标范围找寻社会需求提炼课题的能力;(2)对于机械工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力;(3)独立创新设计机械系统与零部件的能力;(4)在团队中工作、与他人合作的能力。
2机械设计基础课程改革实施方案
学生的学习分别通过若干个学习任务来完成,每个任务均要求学生通过小组动手实践直接掌握实践知识。在实践中遇到了问题,又使学生对理论的学习变成内在需要。学生在学习专业理论之时,又通过实践巩固理论知识,从而使理论知识学习与实践知识学习有机地结合在一起。以学生“主动参与”为中心,进行各方面能力的培养与锻炼,每个任务都是一个完整的工作过程,是一个获取信息―制定计划―做出决定―实施计划―检查控制―评定反馈的过程。具体实施方案见图1。
3机械设计基础课程改革成效
在2013/2014学年第二学期,对机械设计基础课程进行了改革的尝试,涉及三个班级。在课程前半部分常用机构理论内容讲解完,组织学生开展“首届机构创意搭接竞赛”活动。
3.2机械设计基础课程改革取得成果
共收集作品32件,分别是:颚式破碎机、飞机起落架、活塞泵、压盖机、蛋糕切片机、汽车雨刷器、印花机、台式电风扇摇头机构、带式输送机、鹤式起重机、摄影升降台、机器人腿部机构、车载起重机、多连杆式独立悬挂机构、机械手手指机构、精压机机构、缝纫机踏板机构、机械手手臂机构、筛料机机构、内燃机、活塞泵、插床插削机构、带传动传送机构、飞剪机构、后备箱开启闭合机构、单缸四冲程内燃机、牛头刨床机构、门式起重机、振动筛料机、挖掘机、洗瓶器、浴室搓澡器。每件作品包括:设计任务书、答辩PPT、机构搭接视频、活动总结。评选出特等奖1项,一等奖3项,二等奖6项,三等奖6项。其中,单缸四冲程内燃机获特等奖;颚式破碎机、后备箱开启闭合机构、牛头刨床机构获一等奖;飞机起落架、汽车雨刷器、摄影升降台、精压机机构、插床插削机构、飞剪机构获二等奖;活塞泵、压盖机、门式起重机、振动筛料机、挖掘机、洗瓶器获三等奖。
4结语
从改革实施效果看,师生交流加强,学生学习自主性有所提高;设计独立完成,无法抄袭;全体学生参与小组共同设计,加强了与人合作意识,获得了团队工作经验;部分作品可作为课程设计、毕业设计题目继续深入研究,课内成果延伸到课外。
该研究使实践教学与理论教学有机结合,以技术应用能力培养为主线,按照能力本位、任务驱动的理念进行组织教学,构建以实践为主、以知识为辅、以任务为载体、理论与实践一体化的课程结构,充分体现“以学生为中心”的教学思想,充分调动学生主动获取知识和解决问题的主动性,通过小组个体之间、师生之间的沟通、交流、讨论、答辩、评价等多个环节,通过对任务实施过程中具体环节的训练,引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地学习,使学生具备对任务综合的分析能力、知识选择能力、知识应用能力、对问题的判断能力、问题分析能力、创新能力、工作质量及效率和团队合作能力、自学能力等人才培养方案中所要求必须具备的能力素质。
基金项目:本文系2012辽宁省教育厅教育教学研究项目“培养卓越工程师创新与实践能力途径的探索”(2012-150)。2014年沈阳工程学院教育教学研究青年基金项目“以学生工程实践能力为导向的《机械设计基础》课程改革与实施”(Q201406)的研究成果
参考文献
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摘要:依据教学实践,从实际出发,围绕教材的修订与课程设计等方面提出自己的看法并展开论述,旨在促进成人专科课程建设,提高教学效果,培养符合实际要求的人才。
关键词:机械设计基础;教学改革;课程设计
根据教育部的有关规定,电大的脱产学生只能招收成人专科学生。由于近十年来,高校扩招及自考、网络等各种办学形式的多样化,留给成人高考的生源比以往少,但成人高考这几年并没有减招,故而造成录取线走低。总分450分的成专考试,2007年的录取分数为125分,2008年的录取分数为148分,2009年降到了116分,2010为125分。换算成百分制,30分不到就可以上大学了。较低的入学“门槛”,使有的学生毫不珍惜学习机会,旷课、迟到早退的现象都有,每年还有2%~3%的学生自动放弃学业。由于分数线过低,有些学生基础较差,据统计,电大成人专科机电专业学生中,一元二次方程、三角函数这些初中数学内容都不会的学生占到80%以上。
根据实际情况,浙江省广播电视大学对机电专科的教学计划作出了一定的修改,比如减少了统考课程,取消了学习难度较大的《工程力学》,删减了《机械制造基础》的部分内容,调整了必修课、选修课及自选课学分的比例,在一定程度上加大了地方电大教学的自主权。但是具体的教学过程,还需地方电大自行酌情改革。
专科院校的教育以技术应用性人才为培养目标,因此《机械设计基础》的教学改革,必须以全面机械设计素质培养为中心、实际机械设计能力培养为主线,对传统的《机械设计基础》教学内容体系和教学方法进行改革。
一、教学内容的整合
成人专科《机械设计基础》教学内容改革,一方面要贯彻“够用”原则,即为学生学习专业课程(在校的后继学习)和终身学习(发展和创业)奠定坚实基础;另一方面要突出机械设计主题,即培养学生的从业(从事实际设计)能力,实现高等技术应用性人才培养目标。为此,应从以下几个方面入手对教学内容进行改革。
(一)删减难度较大的理论推导和证明,及时修正过时的内容
成人高等教育的目标是培养技术应用性人才,其毕业生所从业的岗位决定了他们没有必要对计算公式、定理、方法等的来龙去脉像培养研究型人才那样搞得清清楚楚,而应注重于如何运用这些公式、定理和方法等来解决实际设计问题。因此,对一些过深的、不必要的理论推导、证明都可以予以删除,以便使学生集中精力掌握这些公式、定理、方法的实际应用。例如:带传动中松边拉力、紧边拉力与最大摩擦力等之间的关系推导;齿轮齿面接触疲劳强度计算公式与齿根弯曲疲劳强度计算公式推导过程等都可以删除。与其他先修课程重复的内容、偏深偏难而又不实用的内容、因科学技术发展进步而落后的内容也应删除。例如:用弯扭合成当量弯矩法对轴进行强度校核计算以及对轴的各项变形量的校核,对于没有多少力学基础的学生来说简直就是天书,而90年代初编写的教材,其轴承部分早已严重与时代脱节,必须予以修正。教材要以机械传动、机械零件的设计为重点,保证实用性和先进性。
(二)完善设计所必须的基本知识和基本理论,培养较强的图表查阅能力
修改后的《机械设计基础》教材,适当增加了《工程力学》中静力学、材料力学的部分知识,增加了《工程材料》中材料力学性能的简单介绍与资料查找,也增加了《公差配合与互换性测量》中偏差、公差、粗糙度、形位公差的介绍与查表选择方法。
在企业中,普通工程师也被称为“表工程师”。也就是说,工程师的重要能力之一就是能够查阅有关图表,从而结合有关公式解决一些生产实际问题。因此,机电成人专科学生的培养目标之一就是培养学生良好的查阅图标的能力。
二、课程设计和课程讲授有机地结合
为此,我们根据教学大纲,在不减少学生设计任务的前提下,把课程设计和课程的讲授结合在一起,在学期开始不久就将设计任务书下达给学生,让学生带着任务,有针对性地学习。可以将课程设计的部分计算内容分成几次大型课后作业来完成,比如带传动设计、齿轮传动设计、轴的强度校核计算、轴承的选择与校核、键的强度校核等。在课堂例题的模板下,学生大部分能较好地完成作业。同时教师在日常授课期间,通过批改学生的作业,适时发现学生计算中的失误并敦促学生及时纠正。
课程设计的结构设计部分可以放在学生“装拆、测绘减速器实验”中进行。在装拆、测绘实验中,让学生仔细观察各类减速器的结构、轴的结构、轴承的安装和固定方法,为以后对轴和箱体的结构设计和画装配图打下基础。
三、引入UG(Unigraphics)软件,提高学生的空间想象能力
在以往的课程设计中,由于学生空间想象能力不足,往往依葫芦画瓢,导致学生对自己设计的减速器结构似懂非懂,影响了设计质量。在课程设计中引入UG软件指导学生进行减速器的结构设计,可以增加学生的学习兴趣,提高学生的空间想象能力。
四、结束语
设计是一个创新的过程,工程上涉及的零件、构件错综复杂,《机械设计基础》包含门类繁多的零件、构件、机构,如果没有一条清晰的主线,极容易使学生听得毫无头绪,造成理解上的混乱。所以在授课时,要紧紧围绕培养学生实际能力这条主线。不管是什么类型的零件,都遵循着相同的基本设计程序,即按工况选择零件类型,对零件进行受力分析,选择材料,确定是否热处理,分析失效形式,计算关键尺寸,直到进行结构设计。如果教师按这条主线讲授,学生按这条主线学习,就可以在繁多的理论中理出一条鲜明的脉络,使教师讲授有章可循,学生学习也带有明确的条理性。
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【关键词】课程设计;能力培养;实践性
课程设计是工科学生在四年学习中最早接触的理论知识运用于工程实践的重要实践课程。实践是人们最好的老师,大学生的综合能力只有通过亲身参加社会生活的实践才能得到《机械设计基础》课程设计一方面是培养学生独立机械设计能力,掌握基本设计方法和进行基本技能的训练,学会查阅资料;另一方面培养学生树立正确的设计思想和严谨的工作作风,提高工程设计及创新的能力。对后续专业课程的学习、毕业设计及今后的工作都具有重要影响。
1自学能力的培养
2交流能力的培养
首先要使学生了解交流能力的重要性,学生才会积极主动地去发展交流能力。常言道:与君一席话,胜读十年书。交流是获得间接经验的有效手段,也是表达情感,增进友谊的重要手段。《机械设计》课程设计涉及的知识面广,使用的公式繁多,正确选择公式中各参数是合理确定零件的主要参数和尺寸的重要前提,这对于初次接触设计的学生来是个不小的难题。因此在课程设计过程中,将教师的指导和答疑变为指导学生分组讨论:⑴设计方案选择的讨论:到底选择那种方案最佳,以及各传动方案和工作机的性能要求之间有什么关系;⑵参数选择的讨论:数据取佳,究竟是取大好还是取小好,其根据是什么;⑶有些计算公式是有实验条件的,怎样鉴别设计任务与实验条件的差异,又如何取修正值。通过面对面互相交流、互相提问、互相质疑,学生不仅学到了知识,形成自己的见解,还能增进互相的沟通和了解。
3信息收集能力的培养
4合作能力的培养
5工程表达能力的培养
6实际操作能力的培养
[关键词]机械设计基础;教学改革;任务驱动
中图分类号:H191
一问卷调查的主要内容
我们于2012年3月至2012年9月开展调查,本次调查问卷主要涉及《机械设计》的课堂教学、实验、课程设计,考试安排,任务驱动法的学生反馈五个方面,共40个问题。调查学生包括不同职业院校,不同专业学生共计1200人左右,题型以选择为主,选作安排学生对课程讲解的建议和意见。发放试卷采用任课老师安排作业的方式,这样可以避免学生敷衍了事,反映真实的教学现状。
二调查结果反映的问题
调查共收到有效答卷960份。问题集中反映在以下几个方面
(一)学生学习时目的性不强。课程的教学和实践活动没有结合学生所学专业的特点,使学生感觉这门课程与今后所学专业没有太大关系。
(二)课程设计质量下降。
(三)学生工程意识薄弱,学习方法不适应课程要求。
(四)考试方式陈旧单一,过程不透明,没有新颖性。
三基于任务驱动的教改方案的实施
一、教学内容模块化,增强立体感
高等职业教育重视技能训练和综合素质培养的要求,机械设计基础课程教学应减少原理阐述,把重点放在与生产一线紧密结合的机械零件部分,在教学中将课程内容分为必修、选修和自修三种,另外,针对我校数控、模具和机电专业的特点,涉及到的机械设备都是高速回转机械,回转件的平衡和滑动轴承中的静压轴承在本专业中有很重要的地位,也作为必修内容,将教学内容分成牛头刨床刨刀驱动机构的传动分析、缝纫机踏板机构的运动分析、单缸四冲程内燃机的传动结构分析、圆柱齿轮减速器的传动分析四个情景。每个情景安排学习目标,内容,方式方法建议。根据教学内容下发若干任务,每个任务中具体化知识点、能力点、教学形式、方法、环境要求。以牛头刨床刨刀的教学情景示例如下表一。
5.材料与工具实验实训指导书,教学模型机构
6.教学重点自由度的概念和运动副对自由度的限制,机构具有确定相对运动的条件,机构自由度的计算。
二、突出课程的工程性和实践性,提高创新积极性
应用型高职教学不仅要重视常用机构和通用零件工作原理和设计理论,而且要将与工程实际紧密联系的部分作为教学重点,才能使理论教学与实际紧密联系起来。例如,在绪论中研究机械的组成和功用,以汽轮机和内燃机为例子讲授,这两个例子中,包括连杆机构、凸轮机构、连接件、传动件、轴系件以及弹簧等。这两个典型例子的选取,既满足了教学要求,便于学生理解,又突出了课程的实用性和我校的专业特色。课程设计题目的搜集有多种途径,例如:结合教师的科研项目拟定合适的课程设计题目;建立学校与企业的合作关系,了解企业的需求,将企业一线急需解决的设计问题引入到课程设计中;从往届毕业设计的题目中截选出合适的传动装置设计部分作为题目;允许并鼓励学生根据经验和兴趣自己拟题;结合国家、省和市机械创新大赛主题寻找一些题目作为课程设计题目。在此类题目的课程设计中,由于有明确的设计目标,学生投入精力很大,兴致也很高,课程设计效果较明显。
三、使用现代工程设计方法和手段,
四、坚持并加强课程设计的总结和答辩,培养学生团队意识
五项目化教学的考核评价方法
基于项目驱动教学的考核强调以人为本的整体性评价观,重视对学生能力高低认定具体手段和实用方法。根据《机械设计基础》课程特点及教学目标,结合职业岗位能力的需求,该课程学生学习成绩由学习过程态度考核、学习过程知识技能考核、综合能力考核及理论知识考核四个部分组成。具体考核评定标准如下。
实验、设计课遵守纪律。不大声喧哗。实验操作规范得满分。明显扰乱课堂秩序,影响他人的扣2分,扣完为止。
全部按时交作业准确率80%以上得15分;准确率(70-80)%得12分;(60-70)%得10分。不交作业一次扣一分,扣完为止。
客观题部分,主要用来考查学生必须掌握的基础知识;主观题部分,考查学生对知识的应用能力。
教学实践表明,本次在机械设计基础课程中采用任务驱动和模块化教学模式的改革是成功的。教育模式是能力本位的培养模式,是对传统教育模式的颠覆性改革。其优势体现在:第一,构建以培养学生具备在现代工程环境下赖以生存和成长的团队协作精神、交流沟通能力,对新产品、新流程、新系统的掌控意识和能力为核心的教学目标。第二,将教学内容与工程实践紧密联系在一起,顺应先进制造技术发展的需求,适应日益扩大的国际经济交流,以及日益增加的工程全球化竞争环境。第三,营造有利于创新人才培养的环境,激励学生的创新精神、创新能力,以满足社会对工程人才知识结构和素质能力的要求。第四,在理论课堂教学中强化实践教学,提高学生的工程意识和工程素养。以适应信息时代对工程技术人才的需求,适应高职院校对高技能高素质人才培养的要求。但是,这种教育模式的实施,对教学环境,对教师的素质都提出了新的挑战。我们应该共同努力使中国的工科教育能够走在世界前列。
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关键词:机械设计基础,教学,改革
《机械设计基础》是机械类专业学生的一门重要的专业技术基础课,而且也是一门能直接用于生产的设计性课程。本课程的教学目标不仅在于传授常用机构和通用零件的基本知识、基本理论和基本设计方法,更重要的是培养学生的实际机械设计能力。高等职业教育以培养高等技术应用性人才为目标,所以更应注重于本课程的设计性、实用性,即学生实际机械设计能力的培养。为此,必须以全面机械设计素质培养为中心、实际机械设计能力培养为主线,对传统的《机械设计基础》教学内容体系、教学方法、教学手段和考试方法上进行改革。
一、在教学内容上以“必须够用”为原则,最大限度的整合教学资源
高等职业教育《机械设计基础》教学内容改革,一方面要贯彻“必须够用”的原则,即为学生学习专业课程(在校后续学习)和终身学习(发展和创业)奠定坚实基础;另一方面要突出机械设计主题,即培养学生的从业(从事实际设计)能力,实现高等技术应用性人才培养目标。为此,应从以下几个方面入手对教学内容进行改革。
1.淡化过细的理论内容,删减不必要的理论推导和证明
高等职业教育培养目标强调的是人才的应用性,其毕业生所从业的岗位,决定了他们没有必要对计算公式、定理、方法等的来龙去脉象高等学历教育培养研究型人才那样搞得清清楚楚,而应注重于如何运用这些公式、定理、方法等来解决实际设计问题。因此,对一些过深的、不必要的理论推导、证明都应予以删除,以便学生集中精力掌握这些公式、定理、方法的实际应用,解决实际设计问题。这样更符合培养目标的要求,也势必取得更好的效果。例如:带传动即将打滑时紧边拉力与松边拉力之间的关系式的推导过程;齿轮传动中按轮齿齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度设计计算(或校核计算)公式的推导过程等等都应删除。与其它先修课程重复的内容、偏深偏难而又不实用的内容、因科学技术发展进步而落后的内容也应删除。以机械传动、机械零件的设计为重点,保证实用性和先进性。
2.完善设计所必要的基本知识和基本理论,增加基本设计方法和实践性内容
机械设计所需的基本知识和基本理论、紧密结合工程实际且多样化的设计方法,是培养机械设计能力的根本保证,也是实施终身教育、发展和创造的基础,而以往的教材对此注意不够。具体表现为:(1)对设计方法和步骤缺少分析、总结和归纳,不利于学生整体设计思想方法的形成。(2)实用性、实践性内容少,不利于学生应用所学理论知识和方法解决工程实际问题能力的培养。改革后的课程内容体系应克服以上不足,以设计为线索,以解决工程实际设计问题为目标,构建起设计基本知识和基本理论比较完备,设计方法实用、多样的基本内容体系。因此,我们自编了机械设计基础教材,特别增加了实用性、实践性内容和习题,增加了应用性的设计方法、经验数据和公式、图表,增加零、部件结构设计内容。突出应用性,将学生引向实际设计。
3.根据各专业人材培养方案整合教学内容
二、在教学方法上以有利于培养学生的实际机械设计能力为原则
高等职业教育的培养目标和本课程的性质都决定了《机械设计基础》教学应以培养学生的实际机械设计能力为总出发点和总归宿。为了有效地实现教学目标,应不断改进教学方法,做到以下几点。
1.讲清基本知识、基本理论和基本方法
常用机构和通用零件的类型、结构、功能、材料、标准、制造方法、特点、适用场合、工作原理、载荷分析、应力状态分析、失效形式分析、计算准则分析、参数选择原则、结构设计等,不但是形成实际机械设计技能必不可少的基本知识和基本理论,其中也包含了分析和解决工程实际问题的思路和方法,对培养学生的自学能力、分析和推理能力、观察和想象能力、理解和记忆能力至关重要,同时也是学生发展和创新知识的基础,甚至终身受用。所以,在教学中要遵循由简到难,由表及里,循循善诱,层层剥皮的方法,讲解清楚,力求切实掌握。
2.加强技能训练,培养机械设计能力
3.注意培养学生的创造能力
4.培养与教学目标相适应的学习方法
本课程要实现从理论向工程实际、从基础课向专业课的过渡,教师必须认清这个“过渡”对学习方法的特殊要求,对学生的学习方法进行指导,以适应本课程培养目标的要求。要注意把精力集中于研究掌握机构、零部件的结构、选材、制造方法、标准与规范、使用范围、工作情况分析、受力分析、应力状态分析、失效形式及其原因分析、设计计算准则、参数选择、设计方法步骤以及问题处理上,而对公式的推导、定理的证明、经验数据的取得过程等只作一般了解,不必反复推敲。
三、在教学手段上,充分发挥现代多媒体教学的优势
机械设计基础课程中有很多动态的、结构的内容,传统的实物示例、黑板板书,很难做到解构零件的具体构造、展示机构的动态过程。为此,我们制作了大量课件,充分利用多媒体教学手段,展示各类机构的运动过程等,增强学生的感性认识,启发和引导学生积极思维,增强教学效果。
四、在考试方法上,利用多种考试相结合的方式。
目前采用的考试方法是“闭卷考试”模式。其中卷面成绩占70%,平时成绩占30%。这种考试方法的弊端是导致大量学生考试成绩不合格。主要原因是该课程所包含的内容涉及面太广,学生又没有养成一个平时复习的习惯,直到考试之前才去温习,所以考试结果不理想。为此,我们在考试方法上也进行了改革。
1.增加单元考试
在每一章节讲授完之后,进行单元测试,督促学生及时复习和解决遗留问题,并提高单元测试成绩比例,缩小最后一次考试成绩的比例。
2.结合课程设计,增加开卷考试
本课程的课程设计题目一般是设计减速器。减速器是一个传统的设计题材,它将学生所学的各种零件设计知识很好地结合在一起,训练学生多种零件设计的能力。但在实际操作中,大部分学生把课程设计当成抄写练习。这是因为课程设计往往把几个学生分成一组设计相同的题目,所以有些人一开始就做好抄袭其他学生的准备。在答辩的时候,教师也很难面面俱到,造成即使抄袭也能过关的现象。因此,在课程设计之后,增加开卷考试,考试的内容就以减速器为题,考试成绩计入理论考试成绩。
总之,通过改革,构成《机械设计基础》课程以实际机械设计能力培养为主线、基本知识完备、基本理论适当、基本方法多样,应用性、实践性突出,实用、先进、科学的课程内容体系。采取从基本知识、基本理论和基本方法的理解掌握入手,结合实际训练,培养设计能力和创造能力的教学方法,并注意培养与教学目标相适应的学习方法。使得《机械设计基础》课程从教学内容到教学方法以及学习方法更有利于掌握知识、发展智力、启迪创造性思维、形成设计能力,有利于专业课的学习,有利于提高从业能力,有利于人才的发展,更符合高等职业教育人才培养目标的要求。