摘要：针对新产业和新技术迅速发展对机械专业的新要求，围绕“以学生为中心”的工程教育理念，本文对机械设计课程教学内容、教学方法、实践教学和师资队伍建设等方面进行了改革，探讨一种边学边做的理论教学与实践教学交叉融合的新教学模式，以实践教学促进产业和行业新知识与教学内容的融合，促进理论知识的掌握和运用，实现产品“构思、设计、实现、运行”的全周期的训练过程，培养学生的工程素养、创新能力和运用新技术的能力。
关键词：工程教育；学生中心；交叉融合；教学模式
1教学改革的指导思想
秉承杨叔子院士的提出“学习是基础，思考是关键，实践是根本，结合出人才”的理念，密切联系工程实际；以培养机械系统结构设计能力为出发点和落脚点，融入产业和技术的最新发展，组织和丰富教学内容；以学科竞赛、案例、项目等为载体，增强课程教学的开放性、互动性和实效性；实现理论教学、实验教学、课程设计和第二课堂等环节通盘设计、整体优化，着力培养学生的工程实践能力和创新能力。
2理论教学和实践教学的相互融合的教学模式
2.1三维建模训练项目贯穿到课堂教学
首先，我院在第四学期给机械类学生开设了两周的三维软件实训课，为机械设计课程的学习做了最充分的准备。其次，选用大量的学生三维作品作为教学案例，通过运用多媒体技术在课堂再现，将抽象、复杂的知识直观、形象化，很直接的给同学们心理暗示：我也可以做到，从而激发他们的学习热情。最后，减少理论教学的过多阐述，加强实体建模的训练。每讲完一个章节或是一个部分，就要求学生完成对应的零件或者部件的三维建模，并适当采用答辩的方式点评、讨论，并将这一部分的工作纳入到最终成绩考核。通过三维建模的课外训练，促进对公式、图表、参数以及零部件结构和制造装配要求等理论知识的熟悉、理解和掌握，培养学生的设计思维和计算机三维设计能力，实现教学过程中虚拟和实物相结合，实现培养同学们的机械系统结构设计能力的出发点和落脚点。
2.2实验教学和课堂教学交叉融合的教学模式
机械设计实验教学是验证理论、启发创新思维以及培养学生创新意识、动手能力和工程素质的重要手段，对实现课程的教学目标起到非常关键作用。目前学院精心安排了六个课时的课内实验，通过机械零件认知实验，学习通用零、部件的结构、类型、特点和应用；通过对减速箱拆装及其结构分析，完成轴系结构的草图绘制和结构装配三维演示，掌握轴上零件的传动路线、装拆方式和定位方法；通过对机械传动的综合测试，掌握常见机械传动性能的认知和理解。与此同时，利用学院金工实训中心（省级优秀实习教学基地）和机械基础教学实验中心（省级基础课示范实验室）的教学资源，加大实验室和工程实训中心的开放力度，以学科竞赛和实际项目为载体，增设综合性、设计性、创新性实验。开放的实验室为学生自主学习、发挥个人创造性提供了较大的空间，使理论和实践互为融合，改变“先理论后实践”的传统实践模式，学生随着理论教学的进度有空就来，想来就来，形成了边学边看、边学边做的理论教学与实践教学交叉进行的新教学模式。
3改革课程设计，促进理论教学
机械设计课程设计作为机械设计课程的实践教学环节，是将学过的几乎全部课程的基础理论知识的一次综合应用，目的是树立正确的设计思想，掌握一般的机械装置的设计方法和设计规程。目前，机械设计课程设计任务一般是按照指导书的要求，完成二级齿轮减速箱的传动设计。该类题目参考资料很多，导致很多同学按部就班，人云亦云，没有思考，没有理解，只是重复性的模仿，没有真正掌握机械装置设计的规程，没有完成产品设计全过程训练的主要任务，这个问题在很多同学的毕业设计中集中暴露出来。为了解决上述问题，首先，笔者在三维建模训练贯穿到课堂教学、将实验项目贯穿到课堂教学的两点中实际上已经将减速箱课程设计的很多工作化整为零的完成，同时也为完成其他类型课程设计任务做足了铺垫。其次，在课程设计任务布置上，将大学生创新性实验、学科竞赛以及校企合作项目等与课程设计相结合，与机械原理课程设计“同题目贯通”[6]，完成机械原理课程设计的方案设计的主体部分或者全部的具体装置设计。这样，以项目任务为驱动，将竞赛和项目内容转化为课程设计内容，丰富课程设计题目，使课程设计题目向多样化的题目转变，从过去教师命题设计向学生自主选题的方式转变，将学生被动式转变为项目驱动的探究式学习，为学生提供更自由的选择和发展需求[6]。这样一来，一方面提高了同学们参加竞赛的积极性，为学科竞赛做好了准备；另一方面，很多实际课题的选择，给了学生动手制作的机会，让产品设计与工程实际融合在一起，不但培养了学生的工程素养，也便于将产业与技术的最新发展和行业对人才培养的最新需求引入教学过程，实现产品“构思、设计、实现、运行”的全周期的训练过程，促使学生在知识、能力和工程素养三方面全面发展。
4与时俱进的学习现代设计方法
先进设计技术包括计算机辅助设计、优化设计、虚拟设计、智能设计及相关的有限元、可靠性、并行工程、CAD/CAM一体化技术[7]。面对新产业、新经济、新技术下市场对机械类人才知识和技能的更高要求，传统教学内容中需要与先进的设计理念、方法和手段等信息化工具有机链接。除了上述的类似solidworks三维软件应用，笔者向同学们展示了利用ANSYS软件分析的轴或齿轮FEA应力云图、利用Excel进行的带传动辅助设计计算、利用MATLAB软件进行的减速箱优化设计、运用3D打印机打印的竞赛作品等内容，告诉同学们学无止境，引领他们进入先进设计与制造的大门，提高他们的创新、自学的意识和能力。
5师资队伍建设
机械设计课程是一门理论和实践结合非常紧密的专业基础课，承担这门课程的教师，除了需要具有过硬的理论知识外，还应具备丰富的实践经历，因此，为课程教学构建一个核心的智慧平台也是教学改革的重点工作。首先，学校每年均选派专任教师赴企事业进行实践锻炼，为师资队伍的工程素质建设提供了首要的政策保障和支持。其次，学院成立了一教学副院长为主要负责任人的教学团队，团队8位老师既是机械设计课程主讲教师，也是学院参加各类学科竞赛的指导团队，外出学习交流、在内讨论沟通等各类教学教研活动开展得有声有色。另外，教学团队除了拥有较高的教学水平，也具有较高的人格魅力，乐于奉献，甘愿付出。教学团队有一个共识：一个人对另一个人的所谈所讲的接受程度很大程度取决于他对这个人的接受程度。因此，团队老师通过各种方式和学生积极沟通交流，谈学习、谈生活、谈各种热门话题，和同学们分享人生的经历，致力构建一种平等和谐的师生关系，以自我的平和和责任感赢得学生的信任。
6结论
为了培养同学们综合运用知识独立完成机械系统设计的能力，形成专业性较强的知识体系和能力素质，本文秉承杨叔子院士的提出“学习是基础，思考是关键，实践是根本，结合出人才”的理念，以学科竞赛为载体，以工程项目为驱动，以三维建模仿真设计训练为手段，开放实验室和工程实训中心，建设师资队伍，改革课程设计，探讨实验教学、课程设计和理论教学相互融合交叉的教学模式，以实践教学促进产业和行业新知识的融合，促进理论知识的掌握和运用，实现产品“构思、设计、实现、运行”的全周期的训练过程，培养学生的工程素养、创新能力和运用新技术的能力培养，为社会主义事业培养合格的建设者和接班人。
作者:汤迎红 刘冰 蔡颂 单位:湖南工业大学机械工程学院
