应用型本科院校机械设计课程立体化教学资源建设的探索与实践

王姣

【摘要】文章首先介绍了立体化教学资源的含义。然后根据机械设计课程目标，提出了该课程立体化教学资源建设的内容;以核心期刊论文调研完成研究报告为大作业;运用机械创新设计大赛的参赛作品开设实验等。最后在机械设计精品资源共享课基础上，进一步进行立体化资源建设的探索与实践。

【关键词】立体化教学资源;机械设计课程;应用型本科院校

为了适应现阶段异常激烈的就业竞争，高等教育的人才培养模式和教学模式正在发生着深刻的变革。其中，应用型本科高校更着重强调以社会、市场和就业需求为主要导向，培养应用型、能力型、创新型人才。根据《教育部关于“十二五”期间高等学校设置工作的意见》的部署和要求，我校已实现由华中科技大学的独立学院转设为独立设置的民办本科高校。在此形势下，学校对人才培养、课程体系和教学内容的与时俱进提出更为迫切的要求。

为顺应“新工科”的发展，机械电子工程专业着眼于课程的可拓展性、多元性、复合性、交叉性，展开了一系列的课程改革。机械设计是一门培养学生机械设计能力的技术基础课，是工科高等学校机械类各专业教学计划中的核心课程，在培养学生创造性思维、综合设计能力和机械工程实践能力方面占有重要的地位。该课程零部件种类较多，设计校核内容复杂，工程意识要求较高，对于缺乏实践经验的学生来说，不经过系统的训练无法综合应用基础理论知识来解决问题。因此，在课堂教学中加强实践能力的培养尤为重要。

一、立体化教学资源

立体化的概念主要是从立体化教材开始的。立体化教材是以纸质教材为基础，以培养能力为目标，运用现代教育技术，以多媒介、多形态、多用途及多层次的教学资源和多种教学服务为内容的结构性配套教学出版物的集合。它打破了传统知识传播载体的局限性，充分利用现代科技手段融合多种教学资源。

随着计算机的普及与多媒体教学的推广，国内大多数高校的教学方式已基本实现多媒体的配音动画、图像、录像、文字的电脑展示，配合口授和纸质教材。

目前该门课程教学方式的改革进一步地演变为工厂生产线零部件、标准件和装置的“实物”进入课堂辅助教学。该教学方式的变革要求教师不仅要为学生提供优质的纸质教材、丰富直观的多媒体课件，还需要提供实际案例的分析和实物的展示讲解，这就形成了教学资源开发的“立体化”趋势。

立体化教学资源是以计算机、实验室模型和实用装置为支撑平台，运用多种新型教学工具，基于创新性、系统性的设计思路，建立一种适合于多元化教学应用的主教材、教师参考书、学习指导书、电子教案、实例讲案、实物分析、试题库等。立体化教学资源集书本、录像、多媒体课件、网络课件、立体实物或模型等于一体，将声音、图像、视频、动手拆装等信息输入方式相结合，使教与学在时间和空间上都得到了极大的延展。

二、機械设计课程的培养目标

机械设计课程目标及能力要求具体如下。

课程目标1：掌握螺纹连接与螺旋传动、键连接、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、轴、滑动轴承、滚动轴承、联轴器和离合器等通用零部件的基本概念、基本原理及设计方法，并具有应用相关原理和方法进行复杂工程问题中的通用传动装置设计的能力。课程目标2：掌握机械零件的失效分析及计算准则、机械零件的强度计算、连接零部件、传动零部件、轴系零部件的承载能力分析与参数设计，并具有将其运用于机械零部件的结构设计、校核计算与选用的能力。课程目标3：能够使用相关仪器设备开展常用零部件设计与分析的实验研究，并记录实验过程，进行结果分析，获得实验结论的能力。

根据机械设计这门课程的特点，大部分纸质教材要讲解清楚零部件的设计方法需要非常多的设计公式、标准文件和标准参数、参数选取的范围分析、应用的数据和图表。其中，设计公式计算非常烦琐，涉及的参数非常多，每个参数的选取既存在一定的要求和限制，又具有开放性。在讲解过程中难免存在填鸭式输入，使课堂枯燥而沉闷，教学效果难以保障。

为此，应用优质资源进行课堂教学改革，运用特色的立体化教学资源丰富课堂，解决以往课堂教学与实践环节研究不够紧密的问题，在充分研究现有教育理论和教学方法的同时，注重创新教育、实践环境研究，能更适应应用型人才的培养，更贴近民办高校的教育教学改革。

三、课程立体化资源的建设与实践

2008年该门课程已在校内网站上建立精品资源共享课，学生可在课前预习和课后复习时用网络浏览电子教案和试题库，充分利用课外实践环节培养学生的自主学习能力和终身学习的习惯。

在网络课件已运用多年的基础上，立体化资源建设从以下几个方面着手。

（一）教学内容的全面与升级

随着行业的快速发展，“互联网+”与智能制造已成为大势所趋。现代设计方法也在与时俱进，动态更新，可持续发展。传统教材已无法满足日新月异的技术更新。在辅助教材中增加一切有价值的教育教学资源，包括其他大学的课程资源;视频、动画、图片;期刊、图书、专利、博士与硕士论文、年鉴等文献资源;实验室模型;通用标准件;历年大学生机械创新设计大赛的作品实物;工厂现役或退役的机械零部件等。

在庞大的信息与知识中，要根据课程内容选择必要的教学资源，有效整合，经过科学的教学加工和课堂验证，从而形成知识网络，才能实现有价值的立体化教学资源。

（二）通用零部件进入课堂

根据课程目标1，要想让学生掌握通用零部件的基本设计方法，首先需要让学生实际接触过通用零部件，知其然才能知其所以然。标准零部件如各类型的滚动轴承、窄V带、滚子链、螺栓、联轴器等，带入课堂后学生的参与度明显得到提升。例如：矿泉水瓶的三线螺纹与绿茶饮料瓶的单线螺纹的自锁性能与效率的分析;各种滚动轴承的类型讲解、每类轴承所能承受的载荷类型、适用的场合、选用的原则，直接用实物对照后更清楚易懂;自攻螺钉和普通螺钉的区别;刚性联轴器和有补偿作用的联轴器对比等。教学手段的趣味性、教学内容的具体化都有利于激发学生的学习兴趣，提高课堂教学效果。

（三）结构分析与设计以课外自学辅助

根据课程目标2，结构分析与设计需要在一般设计方法基础上结合工况分析来完成，具有个性化、项目化的属性。因此，布置一次调研报告或研究报告作为大作业，要求学生在学校图书馆网页的“中国知网”链接上登录下载机械设计方面的三年内核心期刊论文，针对论文中的设計思路和设计方法，提交基础理论知识的分析报告。主题可自选，或教师拟定，例如农业机器人、助残装置、救灾破障装置等，让学生既能了解当前设计领域的趋势，又能增强课程教学的先进性和融入感。

（四）分析类实验项目更贴近工作过程

根据课程目标3，用分析类实验项目代替认知类实验项目。在2016年全国大学生机械创新设计大赛上，我院学生获得了国家一等奖1项、国家二等奖1项、湖北省一等奖5项的成绩。在学院制作经费有限的条件下，5个参赛队伍的作品完成度却比较高。将其应用到实验环节，方案分析-材料选用-结构设计-强度计算-制作加工-安装调试-方案优化，以每个环节设置问题的方式引导学生学习产品设计与制造的过程，既能增强学生的好奇心，引发学生新一轮的思考，又能丰富课堂，带领学生吸收实践性的设计题目。

立体化教学资源的应用改变了传统的教学模式，通过探究式教学、协作学习、自主学习、研究性学习等方式应用广泛而丰富的教学资源。

四、总结

经过对企业的人才需求调研，当今制造业已朝着智能化、大数据、“互联网+”、定制化发展。立体化教学资源建设是对教学资源、技术资源和教学实施过程的整合与优化，是提升专业内涵、提高教学质量、推动教学模式改革的重要保障。

因此，将应用型本科人才培养的目标和立体化教学资源建设的架构相结合，将教学改革和教学资源应用相结合，构建基于先进教学资源的立体化教学新模式。在大学课程教学中，以学生为主体，以工作过程为导向，坚持持续改进的常态机制，培养学生学习和探究的态度、推理和预测的习惯、独立解决问题和创新的能力。改革传统认知教育教学方法，探索应用型人才的能力点与素质点体系、培养方案和培养途径。

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