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摘要：课程设计是工科专业实践教学的重要环节。以动力机械及工程专业课程设计为例，分析了改进前课程设计和存在的问题，并结合指导课程的实践经历，分析了课程设计的改革思路和实施方法，经过实践探索证明了其是行之有效的教改方式。
关键词：课程设计；动力机械及工程；实践教学
作者简介：郑清平（1965-），女，湖南道县人，河北工业大学能源与环境工程学院，教授。（天津?300400）
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）27-0066-02
一、課程设计的目的与基本要求
在全国开设动力机械及工程专业方向的高校中，很多都安排“内燃机课程设计”这一教学环节，旨在通过课程设计使学生应用、巩固、丰富、提高所学内燃机专业知识，加深对所学理论知识的理解，获得与专业有关的实践经验，培养学生的实践能力和专业技能以及综合运用理论知识分析和解决实际问题的方法与能力。因此，课程设计是对前期理论与实践教学效果的检验，也是对学生综合分析能力与独立工作能力的培养与检查过程。
课程设计通常包括：设计目标和内容制定、方案选择、设计计算、设计绘图、设计报告和图纸的提交、答辩及教师的成绩评估。课程设计目标和题目选择由实践教学大纲确定，设计目标必须清晰和明确，设计题目和内容必须符合专业方向要求，在深广度与分量上要求合理；方案选择是由学生在指导教师的指导下完成；设计计算即学生根据所学相关理论知识进行设计计算的过程；设计绘图是工科学生必须具备的能力，一般可以手绘或利用绘图软件在电脑上完成；设计报告为学生在设计结束时完成和提交的成果；教师最后根据预定标准对学生设计效果进行评估，并给出成绩。
通过内燃机专业课程设计，应该能够达到以下基本教学要求：掌握内燃机设计的基本要求和方法，了解内燃机现代设计理论和方法的基本内容和实际应用；能正确分析内燃机各主要零件所受载荷的大小和性质，掌握其工作特点和设计要点，掌握基本尺寸和结构的确定原则以及计算方法，了解有关的新技术和发展趋势；熟悉内燃机工作过程，掌握各参数对工作过程的影响和提高内燃机动力性、经济性的措施；熟悉内燃机的性能指标。
二、原课程设计内容安排和存在的问题
1.课程设计内容安排
课程设计安排在第6学期末进行，为期3周。指导教师提供一套四缸发动机的设计横向和纵向参考图纸，要求每个学生根据实际比例画出横向和纵向图，并熟悉其中的结构特点，然后进行发动机在某转速下的运动分析，并提交一份相应的设计报告，最后教师利用两天时间对学生的课程设计进行答辩评分。
2.存在的问题
（1）原课程设计内容安排中绘图工作量大，在两周左右时间内要求每个学生在认识、消化和整理原图的基础上，完成两张四缸发动机的横向和纵向图，这对于大部分学生来说是一件很难完成的事情。所以，到最后造成的结果就是大部分学生无法达到课程设计基本要求，即学生并不能通过课程设计掌握发动机的工作特点和设计要点，掌握基本尺寸和结构的确定原则以及计算方法，更谈不上在设计中发现问题，进行创新设计。另外，学生在课程设计中没有应用内燃机现代设计理论和方法进行设计，从而背离了课程设计锻炼学生实际应用能力、尽可能实现零距离上岗的目的。
（2）课程设计答辩是以教师提问为主的“问、答”方式，不能全面地考核学生们对课程设计的掌握程度。更重要的是，学生们对自己的设计过程及结果并没有系统地总结，对自己的成功与不足之处没有一个明确的认识，使他们在今后的学习中没有明确的努力方向，这并不是一个好的学习习惯。
（3）课程设计的组织形式单一。课程设计的目的之一就是要培养学生分析和解决问题的能力。从人才培养的过程来看，在一个人的经验还很不丰富的情况下，团队合作是迅速提升其分析问题和解决问题能力的最好途径之一，也是知识共享、成长最快的方式。然而，原课程设计还只是处于单打独斗、一人一题的局面。为了在短时间内迅速完成自己所承担的课程设计内容，每个学生都只顾埋头做自己的事情，这样也直接造成学生们在遇到问题的时候，没有互相讨论、互相学习、相互借鉴的可能，同时，对于职业意识、合作精神的培养也没有起到应有的效果，这也不符合我们所倡导的工程教育的理念。
三、课程设计的改革探索
1.改进课程设计内容
内容安排中减少机械重复的画图工作量，将四缸发动机设计改成二缸机设计，并强调团队合作设计理念，安排2人一组，每个学生只要求手画一张纵向图或横向图，另加两张用绘图软件绘制的零件图，由此一方面补充了现代设计方法在内燃机辅助设计中应用的培训，也使得学生有时间对设计进行全面思考，保证了对设计计算过程的理解。
2.加强现代设计方法在内燃机辅助设计中应用的培训
分别以动力机械及工程专业的两大主干课程“内燃机原理”和“内燃机设计”为基础，将学生分为内燃机工作过程热力学计算和内燃机运动学和动力学计算两大组，加强了现代设计方法在课程设计中的应用。要求进行内燃机工作过程热力学计算的学生根据热力计算公式，对内燃机各热力参数、指示参数进行计算，并绘制示功图，它对内燃机的设计有一定的指导意义。要求进行内燃机运动学和动力学计算的学生以发动机运动学与动力学仿真分析为目标，掌握发动机运动学与动力学分析问题的思路与方法，并能将思路与方法付诸于程序语言进行仿真，通过仿真结果进一步加深对发动机发火顺序、转矩波动和轴承负荷图的理解。
3.设计过程进度安排阶段化
第一阶段：大约1～2天时间，进行内燃机总体设计和方案选择，在产品总体设计中要选择和确定内燃机的主要设计参数，在进行热计算和外特性计算及主要零部件设计前，首先要选择零部件的类型、布局方式，如：气缸的布局方式、燃烧室的选择等。
第二阶段：大约2～3天时间，进行内燃机工作过程热力学计算和内燃机运动学和动力学计算，学生依据分组情况分别按要求进行具体的计算。 第三阶段：大约8～9天时间，进行绘图工作，每个学生手画一张纵向图或横向图，另加一张用绘图软件绘制的零件图。
第四阶段：大约2～3天时间，整理并编写课程设计说明书。
4.细化课程设计成绩的评定方式，鼓励创新意识，加强平时考核监督
课程设计改革要做到成绩评定严肃、认真、科学、公正，只有制定合理的成绩评定标准才能取得学生对成绩的认同感。改进后的课程设计从一开始就明确给出评定的办法以及细则，并严格加以实施。最后的总成绩是将设计说明书质量、创新意识、图纸质量、答辩以及平时成绩进行加权综合计算得出。其中说明书质量包括方案说明、设计计算过程，以及学生对课程设计的理解、认识和收获等，要求报告思路清晰、文字通顺，书写规范，符合技术要求与撰写规范。总成绩中特别考虑了创新意识的成绩点，只要学生在教师给的简单的原设计模板上有所创新的都予以成绩上的鼓励。此外，加强平时成绩的考核，主要参照出勤、提问和平时阶段性任务的抽查情况等方面给出成绩。出勤情况除了教师抽查记录，还委任几个组长进行记录。四个设计阶段完成情况均分别记入平时成绩。
5.改进课程设计答辩方式
答辩时除了采用教师提问的“问、答”方式外，还要求学生能指出自己在图纸方面和报告方面的問题，注意引入学生自我的认识，允许学生参与对成绩的评定。或者要求学生指出别人图纸问题，以考查学生对实际问题的处理能力和对基础知识掌握的程度，侧面也反映该学生是否亲自完成了课程设计任务。此外，答辩时还现场抽查某些学生对绘图软件的使用情况。对于不合要求的学生，必须要求在规定时间内重新完成，否则不予通过。
四、总结
动力机械及工程专业改革后的课程设计注重了对知识运用、能力训练和素质培养的要求，在课题的深广度与分量上进行了调整，保证了90%以上的学生能够按照设计与进度完成设计工作。本次课程设计改革探索反映出来的正面效果比较明显，锻炼了学生的团队合作和创新意识，提高了学生分析问题和解决问题的能力，对该专业的课程设计具有较好的参考价值和示范作用。
参考文献：
[1]石彪,周鲜成,刘利枚.提高工科课程设计质量的思考[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2006,(3):58-59.
[2]朱克敌.应用型本科计算机专业课程设计教学模式研究[J].沈阳工程学院学报(社会科学版),2010,6(3):407-408.
[3]李建奇,陈日新,王建君.工科课程设计中存在的问题及改革思路的探讨[J].德州学院学报,2007,23(6):96-98.
[4]刘晓燕,刘立君,宫克勤.课程设计教学模式改革探讨[J].黑龙江教育,2007,(7):58-59.
（责任编辑：孙晴）
关键词：课程设计；动力机械及工程；实践教学
作者简介：郑清平（1965-），女，湖南道县人，河北工业大学能源与环境工程学院，教授。（天津?300400）
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）27-0066-02
一、課程设计的目的与基本要求
在全国开设动力机械及工程专业方向的高校中，很多都安排“内燃机课程设计”这一教学环节，旨在通过课程设计使学生应用、巩固、丰富、提高所学内燃机专业知识，加深对所学理论知识的理解，获得与专业有关的实践经验，培养学生的实践能力和专业技能以及综合运用理论知识分析和解决实际问题的方法与能力。因此，课程设计是对前期理论与实践教学效果的检验，也是对学生综合分析能力与独立工作能力的培养与检查过程。
课程设计通常包括：设计目标和内容制定、方案选择、设计计算、设计绘图、设计报告和图纸的提交、答辩及教师的成绩评估。课程设计目标和题目选择由实践教学大纲确定，设计目标必须清晰和明确，设计题目和内容必须符合专业方向要求，在深广度与分量上要求合理；方案选择是由学生在指导教师的指导下完成；设计计算即学生根据所学相关理论知识进行设计计算的过程；设计绘图是工科学生必须具备的能力，一般可以手绘或利用绘图软件在电脑上完成；设计报告为学生在设计结束时完成和提交的成果；教师最后根据预定标准对学生设计效果进行评估，并给出成绩。
通过内燃机专业课程设计，应该能够达到以下基本教学要求：掌握内燃机设计的基本要求和方法，了解内燃机现代设计理论和方法的基本内容和实际应用；能正确分析内燃机各主要零件所受载荷的大小和性质，掌握其工作特点和设计要点，掌握基本尺寸和结构的确定原则以及计算方法，了解有关的新技术和发展趋势；熟悉内燃机工作过程，掌握各参数对工作过程的影响和提高内燃机动力性、经济性的措施；熟悉内燃机的性能指标。
二、原课程设计内容安排和存在的问题
1.课程设计内容安排
课程设计安排在第6学期末进行，为期3周。指导教师提供一套四缸发动机的设计横向和纵向参考图纸，要求每个学生根据实际比例画出横向和纵向图，并熟悉其中的结构特点，然后进行发动机在某转速下的运动分析，并提交一份相应的设计报告，最后教师利用两天时间对学生的课程设计进行答辩评分。
2.存在的问题
（1）原课程设计内容安排中绘图工作量大，在两周左右时间内要求每个学生在认识、消化和整理原图的基础上，完成两张四缸发动机的横向和纵向图，这对于大部分学生来说是一件很难完成的事情。所以，到最后造成的结果就是大部分学生无法达到课程设计基本要求，即学生并不能通过课程设计掌握发动机的工作特点和设计要点，掌握基本尺寸和结构的确定原则以及计算方法，更谈不上在设计中发现问题，进行创新设计。另外，学生在课程设计中没有应用内燃机现代设计理论和方法进行设计，从而背离了课程设计锻炼学生实际应用能力、尽可能实现零距离上岗的目的。
（2）课程设计答辩是以教师提问为主的“问、答”方式，不能全面地考核学生们对课程设计的掌握程度。更重要的是，学生们对自己的设计过程及结果并没有系统地总结，对自己的成功与不足之处没有一个明确的认识，使他们在今后的学习中没有明确的努力方向，这并不是一个好的学习习惯。
（3）课程设计的组织形式单一。课程设计的目的之一就是要培养学生分析和解决问题的能力。从人才培养的过程来看，在一个人的经验还很不丰富的情况下，团队合作是迅速提升其分析问题和解决问题能力的最好途径之一，也是知识共享、成长最快的方式。然而，原课程设计还只是处于单打独斗、一人一题的局面。为了在短时间内迅速完成自己所承担的课程设计内容，每个学生都只顾埋头做自己的事情，这样也直接造成学生们在遇到问题的时候，没有互相讨论、互相学习、相互借鉴的可能，同时，对于职业意识、合作精神的培养也没有起到应有的效果，这也不符合我们所倡导的工程教育的理念。
三、课程设计的改革探索
1.改进课程设计内容
内容安排中减少机械重复的画图工作量，将四缸发动机设计改成二缸机设计，并强调团队合作设计理念，安排2人一组，每个学生只要求手画一张纵向图或横向图，另加两张用绘图软件绘制的零件图，由此一方面补充了现代设计方法在内燃机辅助设计中应用的培训，也使得学生有时间对设计进行全面思考，保证了对设计计算过程的理解。
2.加强现代设计方法在内燃机辅助设计中应用的培训
分别以动力机械及工程专业的两大主干课程“内燃机原理”和“内燃机设计”为基础，将学生分为内燃机工作过程热力学计算和内燃机运动学和动力学计算两大组，加强了现代设计方法在课程设计中的应用。要求进行内燃机工作过程热力学计算的学生根据热力计算公式，对内燃机各热力参数、指示参数进行计算，并绘制示功图，它对内燃机的设计有一定的指导意义。要求进行内燃机运动学和动力学计算的学生以发动机运动学与动力学仿真分析为目标，掌握发动机运动学与动力学分析问题的思路与方法，并能将思路与方法付诸于程序语言进行仿真，通过仿真结果进一步加深对发动机发火顺序、转矩波动和轴承负荷图的理解。
3.设计过程进度安排阶段化
第一阶段：大约1～2天时间，进行内燃机总体设计和方案选择，在产品总体设计中要选择和确定内燃机的主要设计参数，在进行热计算和外特性计算及主要零部件设计前，首先要选择零部件的类型、布局方式，如：气缸的布局方式、燃烧室的选择等。
第二阶段：大约2～3天时间，进行内燃机工作过程热力学计算和内燃机运动学和动力学计算，学生依据分组情况分别按要求进行具体的计算。 第三阶段：大约8～9天时间，进行绘图工作，每个学生手画一张纵向图或横向图，另加一张用绘图软件绘制的零件图。
第四阶段：大约2～3天时间，整理并编写课程设计说明书。
4.细化课程设计成绩的评定方式，鼓励创新意识，加强平时考核监督
课程设计改革要做到成绩评定严肃、认真、科学、公正，只有制定合理的成绩评定标准才能取得学生对成绩的认同感。改进后的课程设计从一开始就明确给出评定的办法以及细则，并严格加以实施。最后的总成绩是将设计说明书质量、创新意识、图纸质量、答辩以及平时成绩进行加权综合计算得出。其中说明书质量包括方案说明、设计计算过程，以及学生对课程设计的理解、认识和收获等，要求报告思路清晰、文字通顺，书写规范，符合技术要求与撰写规范。总成绩中特别考虑了创新意识的成绩点，只要学生在教师给的简单的原设计模板上有所创新的都予以成绩上的鼓励。此外，加强平时成绩的考核，主要参照出勤、提问和平时阶段性任务的抽查情况等方面给出成绩。出勤情况除了教师抽查记录，还委任几个组长进行记录。四个设计阶段完成情况均分别记入平时成绩。
5.改进课程设计答辩方式
答辩时除了采用教师提问的“问、答”方式外，还要求学生能指出自己在图纸方面和报告方面的問题，注意引入学生自我的认识，允许学生参与对成绩的评定。或者要求学生指出别人图纸问题，以考查学生对实际问题的处理能力和对基础知识掌握的程度，侧面也反映该学生是否亲自完成了课程设计任务。此外，答辩时还现场抽查某些学生对绘图软件的使用情况。对于不合要求的学生，必须要求在规定时间内重新完成，否则不予通过。
四、总结
动力机械及工程专业改革后的课程设计注重了对知识运用、能力训练和素质培养的要求，在课题的深广度与分量上进行了调整，保证了90%以上的学生能够按照设计与进度完成设计工作。本次课程设计改革探索反映出来的正面效果比较明显，锻炼了学生的团队合作和创新意识，提高了学生分析问题和解决问题的能力，对该专业的课程设计具有较好的参考价值和示范作用。
参考文献：
[1]石彪,周鲜成,刘利枚.提高工科课程设计质量的思考[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2006,(3):58-59.
[2]朱克敌.应用型本科计算机专业课程设计教学模式研究[J].沈阳工程学院学报(社会科学版),2010,6(3):407-408.
[3]李建奇,陈日新,王建君.工科课程设计中存在的问题及改革思路的探讨[J].德州学院学报,2007,23(6):96-98.
[4]刘晓燕,刘立君,宫克勤.课程设计教学模式改革探讨[J].黑龙江教育,2007,(7):58-59.
（责任编辑：孙晴）