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【摘要】针对机械设计基础课程设计的现状与不足，提出课程设计新思路：通过机械设计与更广泛学科领域知识的迁移和引入CDIO理念，培养学生的科学思维方式、创新能力和融入社会能力，从而提高课程设计效果。
【关键词】课程设计 学习迁移 CDIO
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0250-02
前言
课程设计是机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。通过课程设计，可以使学生学会综合运用机械设计课程和其它相关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。
一、机械设计基础课程设计现状
减速器设计是当前机械设计基础课程设计最常选用的一个题目。内容包括：传动方案拟定、电动机选择、传动件及轴的设计、轴承选择等，学生根据设计过程，编写一份设计计算说明书，绘制装配图及部分零件图。上述过程比较全面地涵盖了机械设计基础课程中所学习的主要内容。学生按照教师或指导书指定的方案与思路，参照指导书步骤，完成计算与部分制图工作。这样的课程设计虽然针对性、实践性强，能使学生对机械设计的方法和步骤有一定程度的掌握，但单一题目趣味性不够，使学生失去新鲜感和兴趣，仅将课程设计作为任务来完成，独立思考时间少，不能发挥学生的主观能动性，不能充分激发学生的潜能、创新思维能力和解决问题的能力。如何通过传统题目使学生学到更多外延知识？如何通过课程设计更好地提高学生的综合能力是值得我们探讨的问题。
二、转变思路，切实提高课程设计效果
1.学习迁移，培养学生辩证思想能力
学习迁移是指一种学习中习得的经验对其它学习的影响。任何一种学习都要受到学习者已获得的知识、动作技能、情感和态度等的影响。只要有学习，就有迁移。迁移是学习的继续和巩固，又是提高和深化学习的条件。
课程设计的过程，不但体现了机械设计与相关先修课程之间知识的迁移，还体现了与更广泛学科领域知识，如辩证唯物主义理论之间的迁移。通过转变思路，可以通过完成传统课程设计题目提高学生辩证思维能力。
齿轮的设计是减速器设计的一个重要环节。我们知道，齿轮有五种失效形式：轮齿折断、疲劳点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形。设计齿轮就是要针对齿轮的主要失效形式进行。对于软齿面闭式齿轮，齿面点蚀是主要失效形式。在设计计算时，通常按齿面接触疲劳强度设计，再作齿根弯曲疲劳强度校核。对于硬齿面闭式齿轮传动，轮齿折断将是主要失效形式。在设计计算时，通常按齿根弯曲疲劳强度设计，再作齿面接触疲劳强度校核。而齿面的硬度与选用的材料有关，材料不同，齿面硬度不同。同一材料，热处理方式不同，也能得到不同的表面硬度。这就告诉我们处理问题时要善于抓住主要矛盾，特别要注意矛盾的转化。齿轮大部分失效都不是突然发生的，以疲劳点蚀为例，当齿轮传动过程中接触应力超过齿面材料的接触疲劳极限时，在载荷的多次作用下，齿面表层将产生微小的疲劳裂纹。随着工作继续，疲劳裂纹逐渐扩展，致使金属微粒剥落，形成凹坑，即发生点蚀，点蚀严重将会引起齿轮失效。这个过程给学生揭示了量变与质变的辨证规律。为满足已知条件，有些同学设计的减速器需要选用斜齿齿轮，而斜齿圆柱齿轮传动可以通过当量齿轮传动转化为直齿圆柱齿轮传动来进行分析。这说明自然界一切事物既有区别又有联系，而且在一定条件下可以相互转化，引导学生认识和掌握事物转化的规律和辩证的思维方法。
带传动设计中，带轮直径取小值可使传动结构紧凑，节省材料，但其值过小又会使皮带弯曲应力过大、寿命降低，因此带轮直径的取值应大于或等于最小许用直径。通过分析，向学生阐明了事物的对立统一和一分为二的辨证规律，在机械设计中，没有最好的，只有在某些条件下最适合。因此，机械设计的答案不是唯一的，解决工程实际问题的途径是多种多样的。
通过知识的迁移，学生在学习自然科学知识的过程中，同时受到辩证唯物主义思想教育，可以学会用发展的眼光看待事物，有助于突破传统思想的束缚，有助于今后用正确的思维方式去分析和解决工作中的问题，有助于创新精神的培养和创新能力的提高。
2.引入CDl0理念，从全局出发，促进全面发展
CDIO理念以产品构思（conceive）、设计（D～Lon）、实施（Implemen）、运作（Oerate）的生命周期为载体，从全局的角度来学习工程的理论和实践。其提倡的“基于项目的教育学习”，是以工程项目设计为主线，所有教学环节都围绕项目设计这条主线展开，并与之融合在一起，形成一个有机的、系统的整体，从而调动学生学习的主动性和创造性，提高学生学习、应用理论知识的能力和实践动手的能力。
贯彻CDIO理念，合理选择课程设计题目是关键问题。所选题目要有效地建立课堂与社会的联系，如外单位协作项目、设计竞赛项目，也可以是通过鼓励“挑毛病”列举缺点和提出对产品的需求列出“希望点”方法，对已有产品的改进题目。同时，鼓励学生认真观察，勤联想，多设问，从日常生活中发掘题材，根据经验、兴趣等自拟题目。教师的作用也将发生变化，从理论知识的灌输者变为学习的辅导者。学生在学习过程中不是从教师那得到现成的知识，而是通过一些探索环节得到知识。
在课程设计的过程中，打破课程设计独立完成的局面，而是将学生分成3-5人的小组，题目选定后，小组成员既要站在全局的高度，参与到整个设计过程，又要分工明确，各尽其能，进行收集信息、设计方案、实施设计、制作，并且参与最终的设计评价。在动手制作实物之前，可以鼓励学生用计算机软件建立所设计产品的三维模型，在虚拟环境中对其结构、受力、运动特性、是否干涉等进行仿真分析，充分发挥学生自学积极性和潜能。这样，通过课程设计，能够锻炼学生多方面融入社会的能力，这些能力包括：创新能力、实践能力、观察能力、自学能力、管理能力、应变能力、交流能力等等。
三、教学实践
参加机械设计大赛，以竞赛题目作为课程设计内容，学生兴趣高，主动性强，变“让我做”为“我要做”，学习效果好。
例如，根据第五届全国大学生机械创新设计大赛主题“幸福生活——今天和明天”作为课程设计的题目，一组学生设计了娱乐机械“快乐愚公”如图1所示。
“快乐愚公”的创造灵感来自于玩具抓取机，相比之下具有体积小、可移动的特点。它以两个连动的平行四边形机构为主，模拟大臂、小臂的运动，可以灵活地完成上下俯仰动作。大臂在滑道上左右移动通过自行设计的电路板控制。
在设计的过程中，该组学生分工明确，又相互协作，共同经历了原理方案和构思拟定、原理实现、零部件设计、参数和指标确定及实物制作过程，在发展了创新能力的同时，还培养了团队合作精神。设计完成后，在评审过程中通过汇报和答辩，使学生的表达、沟通能力得到了锻炼和提高。
四、结束语
教学实践证明，通过知识的迁移，学生可以在传统课程设计过程中培养辩证思维能力。通过引入CDIO理念，学生在基于项目的课程设计实践中更具有积极性，培养了团队精神的同时，自学能力、创新能力等都得到了有效提高。
【关键词】课程设计 学习迁移 CDIO
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0250-02
前言
课程设计是机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。通过课程设计，可以使学生学会综合运用机械设计课程和其它相关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。
一、机械设计基础课程设计现状
减速器设计是当前机械设计基础课程设计最常选用的一个题目。内容包括：传动方案拟定、电动机选择、传动件及轴的设计、轴承选择等，学生根据设计过程，编写一份设计计算说明书，绘制装配图及部分零件图。上述过程比较全面地涵盖了机械设计基础课程中所学习的主要内容。学生按照教师或指导书指定的方案与思路，参照指导书步骤，完成计算与部分制图工作。这样的课程设计虽然针对性、实践性强，能使学生对机械设计的方法和步骤有一定程度的掌握，但单一题目趣味性不够，使学生失去新鲜感和兴趣，仅将课程设计作为任务来完成，独立思考时间少，不能发挥学生的主观能动性，不能充分激发学生的潜能、创新思维能力和解决问题的能力。如何通过传统题目使学生学到更多外延知识？如何通过课程设计更好地提高学生的综合能力是值得我们探讨的问题。
二、转变思路，切实提高课程设计效果
1.学习迁移，培养学生辩证思想能力
学习迁移是指一种学习中习得的经验对其它学习的影响。任何一种学习都要受到学习者已获得的知识、动作技能、情感和态度等的影响。只要有学习，就有迁移。迁移是学习的继续和巩固，又是提高和深化学习的条件。
课程设计的过程，不但体现了机械设计与相关先修课程之间知识的迁移，还体现了与更广泛学科领域知识，如辩证唯物主义理论之间的迁移。通过转变思路，可以通过完成传统课程设计题目提高学生辩证思维能力。
齿轮的设计是减速器设计的一个重要环节。我们知道，齿轮有五种失效形式：轮齿折断、疲劳点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形。设计齿轮就是要针对齿轮的主要失效形式进行。对于软齿面闭式齿轮，齿面点蚀是主要失效形式。在设计计算时，通常按齿面接触疲劳强度设计，再作齿根弯曲疲劳强度校核。对于硬齿面闭式齿轮传动，轮齿折断将是主要失效形式。在设计计算时，通常按齿根弯曲疲劳强度设计，再作齿面接触疲劳强度校核。而齿面的硬度与选用的材料有关，材料不同，齿面硬度不同。同一材料，热处理方式不同，也能得到不同的表面硬度。这就告诉我们处理问题时要善于抓住主要矛盾，特别要注意矛盾的转化。齿轮大部分失效都不是突然发生的，以疲劳点蚀为例，当齿轮传动过程中接触应力超过齿面材料的接触疲劳极限时，在载荷的多次作用下，齿面表层将产生微小的疲劳裂纹。随着工作继续，疲劳裂纹逐渐扩展，致使金属微粒剥落，形成凹坑，即发生点蚀，点蚀严重将会引起齿轮失效。这个过程给学生揭示了量变与质变的辨证规律。为满足已知条件，有些同学设计的减速器需要选用斜齿齿轮，而斜齿圆柱齿轮传动可以通过当量齿轮传动转化为直齿圆柱齿轮传动来进行分析。这说明自然界一切事物既有区别又有联系，而且在一定条件下可以相互转化，引导学生认识和掌握事物转化的规律和辩证的思维方法。
带传动设计中，带轮直径取小值可使传动结构紧凑，节省材料，但其值过小又会使皮带弯曲应力过大、寿命降低，因此带轮直径的取值应大于或等于最小许用直径。通过分析，向学生阐明了事物的对立统一和一分为二的辨证规律，在机械设计中，没有最好的，只有在某些条件下最适合。因此，机械设计的答案不是唯一的，解决工程实际问题的途径是多种多样的。
通过知识的迁移，学生在学习自然科学知识的过程中，同时受到辩证唯物主义思想教育，可以学会用发展的眼光看待事物，有助于突破传统思想的束缚，有助于今后用正确的思维方式去分析和解决工作中的问题，有助于创新精神的培养和创新能力的提高。
2.引入CDl0理念，从全局出发，促进全面发展
CDIO理念以产品构思（conceive）、设计（D～Lon）、实施（Implemen）、运作（Oerate）的生命周期为载体，从全局的角度来学习工程的理论和实践。其提倡的“基于项目的教育学习”，是以工程项目设计为主线，所有教学环节都围绕项目设计这条主线展开，并与之融合在一起，形成一个有机的、系统的整体，从而调动学生学习的主动性和创造性，提高学生学习、应用理论知识的能力和实践动手的能力。
贯彻CDIO理念，合理选择课程设计题目是关键问题。所选题目要有效地建立课堂与社会的联系，如外单位协作项目、设计竞赛项目，也可以是通过鼓励“挑毛病”列举缺点和提出对产品的需求列出“希望点”方法，对已有产品的改进题目。同时，鼓励学生认真观察，勤联想，多设问，从日常生活中发掘题材，根据经验、兴趣等自拟题目。教师的作用也将发生变化，从理论知识的灌输者变为学习的辅导者。学生在学习过程中不是从教师那得到现成的知识，而是通过一些探索环节得到知识。
在课程设计的过程中，打破课程设计独立完成的局面，而是将学生分成3-5人的小组，题目选定后，小组成员既要站在全局的高度，参与到整个设计过程，又要分工明确，各尽其能，进行收集信息、设计方案、实施设计、制作，并且参与最终的设计评价。在动手制作实物之前，可以鼓励学生用计算机软件建立所设计产品的三维模型，在虚拟环境中对其结构、受力、运动特性、是否干涉等进行仿真分析，充分发挥学生自学积极性和潜能。这样，通过课程设计，能够锻炼学生多方面融入社会的能力，这些能力包括：创新能力、实践能力、观察能力、自学能力、管理能力、应变能力、交流能力等等。
三、教学实践
参加机械设计大赛，以竞赛题目作为课程设计内容，学生兴趣高，主动性强，变“让我做”为“我要做”，学习效果好。
例如，根据第五届全国大学生机械创新设计大赛主题“幸福生活——今天和明天”作为课程设计的题目，一组学生设计了娱乐机械“快乐愚公”如图1所示。
“快乐愚公”的创造灵感来自于玩具抓取机，相比之下具有体积小、可移动的特点。它以两个连动的平行四边形机构为主，模拟大臂、小臂的运动，可以灵活地完成上下俯仰动作。大臂在滑道上左右移动通过自行设计的电路板控制。
在设计的过程中，该组学生分工明确，又相互协作，共同经历了原理方案和构思拟定、原理实现、零部件设计、参数和指标确定及实物制作过程，在发展了创新能力的同时，还培养了团队合作精神。设计完成后，在评审过程中通过汇报和答辩，使学生的表达、沟通能力得到了锻炼和提高。
四、结束语
教学实践证明，通过知识的迁移，学生可以在传统课程设计过程中培养辩证思维能力。通过引入CDIO理念，学生在基于项目的课程设计实践中更具有积极性，培养了团队精神的同时，自学能力、创新能力等都得到了有效提高。