“包装机械设计”课程设计教学的改革探讨

第３１卷第２期　２０１３年３月　中　国林业教育　７３　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　“包装机械设计＂课程设计教学的改革探讨　李晓刚　（北京林业大学材料学院，北京　１０００８３）　摘要：“包装机械设计”课程的设计是包装工程专业实践教学体系的重要教学环节之一。针对课程设计教学中存　在的问题，基于建构主义学习理论，从课程设计题目的选择和规划、教学方法和手段、评价标准和考核方式等方面，　提出了学生应自主规划设计题目、分散布置分组设计模式、强调计算机技术的应用、建立综合评价标准体系以及分　阶段考核等一系列教学改革思路和措施，旨在激发学生自主学习的积极性，提高学生的学习兴趣，培养学生解决实　际工程问题的能力、团队意识和团队协作能力，进一步实现教学质量的稳步提高。　关键词：包装机械设计；课程设计；建构主义；教学改革　“包装机械设计”是包装工程专业课程体系中的　一具有针对性，更能考察学生解决实际工程问题的能　力和创新性。由于非机械类的包装工程专业安排的　机械类课程学时少，内容浅，造成了学生学习兴趣低　个专业主干课，主要介绍用于完成全部或部分包　装过程的机械分类、结构组成、工作原理及其设计与　应用等内容。它区别于“机械设计基础”课程。“机　械设计基础”注重的是了解机械的通用零部件和机　构的组成元素，了解这些通用零部件和机构的设计　与应用，而“包装机械设计”的重点是围绕不同功能　的包装机械展开的，从整体的角度了解机械的设计　下，没有积极性，同时，仅一周的学时，无法对课程进　行循序渐进地系统设计，从而导致学生思考问题不　认真、不周全，照搬照抄，计算绘图盲目仓促，难以达　到课程设计所设置的目的要求。　（二）设计题目一威不变　与应用。由于包装机械种类繁多，结构复杂，因此　“包装机械设计”课程的教学内容多、抽象，涉及面　广、理论性强。为了使学生能更好地掌握包装机械　设计的理论知识，提高学生分析、解决工程问题的能　力，“包装机械设计”课程就必须配备一定的实践环　节，课程设计是“包装机械设计”的重要实践教学环　节，必须给予足够的重视ｌ＿】］。　“包装机械设计”课程中涉及的包装机械根据功　能可以分为１２大类，按道理说，课程设计可选用的　题目很多，但由于大多数包装机械结构复杂，实际设　计周期较长，设计周期较短的或者实际操作性好的　题目较少。所以，“包装机械设计”课程的设计题目　往往是某一类包装机的设计，如枕型包装机横封装　置设计，近几年来基本未变，学生只要直接照搬照抄　笔者通过对“包装机械设计”课程设计教学现状　的分析，从课程设计题目的选择与规划、教学方法与　手段以及评价考核体系等方面，就如何提高教学质　量，培养学生解决实际工程问题的能力，提出了一些　改革思路和措施。　一往届的课程设计，就可以完成本课程设计，严重制约　了学生创新设计能力和创造性思维的发挥。　（三）学生的整体工程意识薄弱　课程设计的目的是从工程设计角度出发，考察　学生解决实际工程问题的能力，因此，好的机械设计　在保证机械结构和加工工艺合理、成本低的同时，还　要保证机械工作的安全可靠，实现安全性和经济性　的统一。由于学生接触实际工程设计的机会较少，　无法了解实际工程中会遇到什么样的问题　因此，在　课程设计的过程中，学生只能片面地考虑机械结构　、“包装机械设计”课程设计教学现状分析　（一）课程设计周期短　目前，我国大多数高校设置的包装工程专业属　于非机械类专业，学生学习的机械类课程主要有“工　程制图”“机械设计基础”和“包装机械设计”等。“机　械设计基础”和“包装机械设计”的理论课结束之后，　均有一周的课程设计，“包装机械设计”课程设计的　内容是从包装机械所完成功能的角度出发，设计一　台典型包装机械，要区别于“机械设计基础”课程设　计的减速器。因此，“包装机械设计”的课程设计更　和外观的美观，而忽略了加工工艺合理性和机械设　计的总体经济性，整体工程意识较为薄弱。　（四）教学方法单一落后　“包装机械设计”的课程设计题目和内容的布置　通常是在“包装机械设计”理论课结束后进行，前后　间隔较长，学生对相关内容记忆已经比较模糊，只能　７４　李晓刚：“包装机械设计”课程设计教学的改革探讨　重新进行自学。在学生自学的过程中难免存在个别　不明白、不理解的地方，这样势必会影响后续课程设　计的准确性。在课程设计过程中，学生通常采用人　工计算和绘图的方式，一旦参数选择不合理或计算　错误，必须重新返工，费时费力，学生精神压力大，严　重影响了课程设计的进程和效果。以往课程设计最　终成果就是学生提交课程设计说明书和手绘工程图　纸，整个课程设计过程没有指导教师的监督，而且教　师与学生之问的交流、讨论甚少，极易造成学生思考　问题不够周全、设计不合理、计算、绘图出现错误，甚　至会产生思维惰性、照搬照抄等不良现象。　教师对课程设计的考核方式也过于简单。教师　只凭印象批阅说明书和图纸，自行决断，确定最终得　分。整个课程设计过程前期组织动员工作准备不充　分，缺乏师生的交流与互动，对学生的监督与管理不　严，教学方法落后，形式单一，考核缺乏标准性和透　明度，助长了懒惰学生抄袭的不良风气，影响了勤奋　好学学生的积极性，严重违背了课程设计教学的　初衷。　二、“包装机械设计”课程设计教学的改革措施　现代高等教育强调“以人为本，以学生为中心”　的教育理念，这正好符合建构主义学习理论的中心　思想：以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、　主动发现和对所学知识意义的主动建构，学生在探　索问题的过程中寻找问题的解决方法　］。因此，以　建构主义学习理论为指导思想，摒弃单向的、灌输式　的、封闭的传统教学模式，以学生为中心，以教师为　引导者，致力于激发学生的学习兴趣和积极性，增强　师生的互动性，提高学生的参与意识、创新意识和团　队意识，对“包装机械设计”的课程设计各环节，进行　了系统地改革。　（一）设计题目的选择和规划　为了调动学生的学习兴趣和积极性，激发学生　的创新思维，培养学生的创新能力，教师应鼓励学生　自主规划设计题目和内容，即教师在讲授理论课时，　要求学生主动收集和查阅相关文献资料，分析现有　包装机械或者其某个机构的研究现状及发展历史，　发现存在的不足或问题，并编写研究报告，经过教师　的整理和筛选，确定若干个具有一定针对性的包装　机械创新设计或改进设计题目，然后构建包装机械　课程设计题目库，最后由老师指导学生编写课程设　计任务书。教师要参考工作量大小、难易程度，设置　设计的难度系数，使设计题目具有一定的挑战性，能　满足不同学生的需求。包装机械课程设计题目的多　样性、挑战性必须以综合性为前提，设计题目和内容　必须涉及“机械设计基础”中的基础内容，在掌握基　本设计能力的同时，培养学生的创新意识和能力。　学生自主规划设计题目和内容，可以把理论课　的课堂教学与课程设计紧密结合在一起，有利于学　生充分发挥创新思维，调动了学生主动学习的兴趣　和积极性，培养了学生的团队意识，缓解了设计时间　紧、任务重的问题。同时丰富的课程设计题日的类　型和数量，可以使学生根据自身的学习情况，自由选　择，避免了大多数学生因时间问题而全盘抄袭的　现象。　（二）教学方法与手段的改革　１．分散布置、分组设计模式的探索　传统的“包装机械设计”的课程设计采取的是在　１～２周内完成的集中设计模式，与课堂教学结合在　一起之后，就转变为贯穿整个课程教学的分散式设　计模式。教师可以将课程设计进程分为前期准备、　初期设计和后期设计３个阶段。在每个阶段中，以　学生为主体，教师采用不同的方法与手段，诟Ｊ动学生　学习的主动性，使其理解相关内容，并掌握学习方法　和技巧。在前期准备阶段中，教师应采用形式多样　的教学手段，如图片、视频、机械实物等介绍包装机　械的结构组成与工作原理，组织学生以自愿形式组　成设计小组，小组人数一般为３～５人，每组选出一　名小组长。教师指导学生查阅文献综述，组织小组　同学分析讨论文献中反映出的研究现状和发展趋势　以及存在的不足，并指导学生如何撰写文献综述或　研究报告以及课程设计任务书。在后２个阶段中，　教师要求小组长自行主持小组的工作，负责监督小　组成员的工作进度与表现，并及时向教师汇报。在　初期设计阶段，按照机械设计的一般流程需要完成　以下任务：①传动方案设计；②典型结构的分析与综　合；③绘制机器运动循环图；④确定最佳方案。后期　设计阶段实质就是具体的设计计算阶段，需要完成　以下任务：①传动系统的运动设计计算；②结构设计　计算和动力计算；③传动零部件的选用以及强度校　核；④绘制零部件工程图和装配图；⑤编写课程设计　说明书；⑥准备答辩。　分散的设计模式将课程设计内容与课堂教学紧　密联系起来，避免了传统的集中模式因时间间隔太　长而导致记忆模糊的缺点，给予学生充分的时间主　动探索知识、构建信息和解决问题。设计小组的模　式有助于学生之间的交流、沟通，有利于培养学生的　李晓刚：“包装机械设计”课程设计教学的改革探讨　团队协作精神。　２．计算机技术的应用　在初期设计和后期设计阶段中，学生作为设计　主体，需完成所有设计任务，教师以辅导者的身份对　学生进行设计指导。学生在这个阶段主要完成计　算、绘图等工作。由于工作量很大，为了提高工作效　率和准确度，教师应鼓励学生使用Ｍａｔｌａｂ等计算机　语言，自己编程，进行传动系统的运动和动力、轴系　零部件的强度和寿命等复杂参数的合理选取和计　算，满足包装机械中各个执行构件之间较高的运动　精度和准确的动作配合关系，从而改善机械动力学　性能，达到优化机构的目的＿３］。由于包装机械结构　复杂、多样，设计制作样机不太可能实现，因此，学生　必须借助常用的计算机辅助软件，如ＡｕｔｏＣＡＤ、　Ｐｒｏ／Ｅ、Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ等参数化的三维ＣＡＤ／ＣＡＭ软　件，这些软件具有零部件的三维造型功能、装配设计　功能、工程图功能以及有限元分析功能等，可以实现　包装机械虚拟样机的建模、装配、调试、运动模拟及　仿真分析。其中借助于有限元分析模块，可以完成　包装机械结构的静、动力强度等技术参数的分析计　算，精确地预测出包装机械的技术性能，从而缩短设　计周期、降低设计成本，增加产品的可靠性，降低设　备材料的消耗或成本，为解决实际工程问题提供了　有效的途径。这些软件的应用不仅让学生深刻体会　到实际工程中可靠性和经济性必须兼具的重要性，　也培养了学生的工程意识。同时这些分析软件功能　强大、操作简便，包装工程专业课程体系中也配备有　相应的ＣＡＤ课程，因此，教师只需要在初期设计开　始阶段进行短期的训练，学生就能快速掌握并熟练　地应用。借助于计算机技术，不仅可以激发学生自　主学习的动力，提高学习兴趣，学生的设计能力也得　到了全面的锻炼和提升。　（三）评价及考核方式的改革　为了遏制抄袭现象，考察学生的创新能力、文献　查阅能力、分析及解决问题的能力、设计计算的能力　和语言表达能力，课程设计的考核必须有一个透明　的评价标准，对学生在整个课程设计过程中的表现　进行考核。　１．评价标准　课程设计总体目标是使学生了解、熟悉和掌握　机械设计的基本方法和步骤，设计出符合实际要求　的合理方案；培养学生理论联系实际的设计思想；训　练学生分析和解决工程实际问题的能力以及答辩陈　述的语言表达和论述能力。因此，评价学生课程设　计的综合能力，应从思想素质、知识掌握和能力培养　３个方面着手＿４］。　思想素质主要包括学习态度、课程设计进度和　出勤；知识掌握主要包括基本知识、图纸质量和设计　说明书质量；能力培养主要包括一般机械设计的能　力、创新能力、计算、ＣＡＤ制图以及运用设计资料的　能力、虚拟样机建模、装配、修改的能力、考核时语言　表达能力、问题论述能力等。　以上３个方面中的每项评价分为优、良、中、及　格和不及格５个等级，每个等级设定相应的评价标　准。由于不同小组、不同设计题目之间存在工作量　和难易程度的区别，因此教师应在所有项目评价结　果权重的基础上，适当考虑工作量比例系数和难度　系数，确定课程设计的最终成绩。　２．考核方式　为了全面评价学生在整个课程设计周期内的表　现，考核分为中期检查和最终考核２个阶段进行＿５］。　中期检查是在初期设计阶段结束之后进行，主　要考察学生对设计课题相关基本知识的理解和熟悉　程度、学生查阅和整理文献资料的能力以及分析问　题的能力、传动方案是否可行、总体设计方案是否具　有创新性。在课程设计进行过程中，可以采用小组　分散讨论的形式，由组长组织小组讨论会，通过交　流、讨论和汇报，考察小组成员的设计进度和情况。　首先，由小组长总结课程设计中期进度情况，撰写中　期总结报告；中间检查时，采用集中陈述的形式，教　师组织小组集中陈述会，每个小组的组长作为代表　陈述７～１０分钟，汇报小组设计进度和内容，教师要　求其余小组积极地出谋划策，指出小组设计中存在　的问题，提出修改意见，并为其进行打分。　最终考核在课程设计结束之后进行，主要考核　学生的语言表达能力、问题论述能力以及创新设计　能力。考核采用答辩的形式，同一设计小组的成员　依次进行陈述，小组长做最后总结陈述，最终考核不　仅注重小组整体表现，也兼顾个人能力。教师和其　余小组依据评价标准，对该小组成员的综合能力和　整体表现进行打分，结合中期检查分数，确定最终的　成绩。这种分阶段、分组的考核方式有助于加强小　组成员之间以及小组之间的沟通、交流，调动学生的　学习兴趣，发挥其主动能动性，培养团队协作能力和　团队意识。　为了适应２１世纪人才发展需要，“包装机械设　计”的课程设计教学应摒弃传统教学模式中落后的、　不合理、单一的方法、手段和形式，基于建构主义学　中国林业教育　第３１卷第２期　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　２Ｏ１３年３月　园林专业“城市生态学’’课程教学改革探讨　李荣宋于洋楚光明　（石河子大学农学院，新疆石河子８３２０００）　摘要：“城市生态学”是园林专业课程体系中一门重要的专业必修课程。本着以学生为中心的教学观念，以培养　学生的创新素质为目标，结合园林专业人才培养的实践，从课程内容、教学方法、实践教学和考核评价体系等方面，　对园林专业“城市生态学”课程的改革和实践进行了探索，主要包括：围绕园林专业人才培养需求，重组课程教学内　容；采用以学生为主的教学方法，激发学生学习的主动性和积极性；加强实践教学环节，保证人才培养质量；改革考　核评价体系，培养大学生的综合素质。　关键词：园林专业；城市生态学；教学改革　“城市生态学”是园林专业课程体系中一门重要　中，“城市生态学”课程为３２学时（包括８学时实　的专业必修课程，它在整个园林专业课程体系中起　验），为此，从专业角度出发，遵循“生态系统是主　着承上启下的作用。一方面，要为“气象学”“土壤　线，城市生态学理论是基础，城市人口、城市植物、　学”“植物学”等专业基础课程打下基础；另一方面，　城市气候是重点，城市生态是核心”的课程内容框　还要为“园林规划与设计”“园林植物与观赏园艺”等　架，合理分配课程体系３大模块（基础篇、原理篇　后续专业必修课程做好铺垫。所以，为进一步提高　和应用篇）的课时。具体表现为：绪论２学时，讲　“城市生态学”的教学质量，笔者从专业培养目标出　授城市生态学的定义、研究内容、发展简史和研究　发，结合园林专业人才培养的实践，从课程内容、教　基础等。通过学习，让学生对本课程有个全面概　学方法、实践教学和考核评价体系等方面，对园林专　括的了解，激发学生的学习兴趣。基础篇安排４　业“城市生态学”课程的改革进行了探索。　学时（包括生态学基础２学时，城市生态学基本原　一根据园林专业人才培养目标重组“城市生态　理与思想２学时），简要介绍本课程必备的生态学　、学”的教学内容　基础知识。原理篇安排２０学时，包括城市人口（２　学时）、城市植物群落（６学时）、城市非生物环境（６　（一）围绕园林专业的人才培养目标构建科学的　学时）、城市景观（２学时）和城市生态系统（４学　教学体系　时）。这部分内容很多，是本课程的重点与难点。　在石河子大学园林专业新的人才培养方案　通过学习，要求学生能够将生态系统的基本理论应　习论思想，从课程设计教学的各个环节、各个方面进　参考文献　行改革，旨在激发学生的学习兴趣，调动学生学习的　［１］董俊华，张及瑞，高炳军．“化工设备机械基础”课程设计教学改　积极性，加强学生之间、师生之间的互动，注重学生　革的研究与实践［Ｊ］．广州化工，２Ｏ１１，３９（１４）：１５２　１５６．　自主设计能力、自学能力、创新意识以及团队协作能　［ｚ］刘东南，黎小兰．基于建构主义的工科类高等数学课程教学改　革［Ｊ］．湖南工业大学学报，２Ｏｌ２，２４（２）：５８—６０．　力等综合素质的培养。在新的课程设计教学模式　［３］吴若梅，黄源江，陈莘莘，等．基于ＭＡＴＬＡＢ的包装机械课程　中，教师是引导者、咨询者和评价者，而学生成为课　设计应用［Ｊ］．株洲工学院学报，２００４，１８（５）：９７　９９．　程设计教学过程中的主导者，不再被动地接收知识，　［４］　赵生莲，张健，起雪梅．论“机械设计”课程设计评价标准及选题　而是主动探索问题、分析问题、构建知识和解决问　指南［Ｊ］．郑州铁路职业技术学院学报，２０１１，２３（１）：５４　６１．　题＿５］。实践证明，改革后的“包装机械设计”的课程　［５］　王砚军，李长春，王玉增．“机械原理与机械设计课程设计”的改　革探索——基于ＣＤＩＯ教育理念［Ｊ］．中国电力教育，２Ｏ１１　设计教学体系调动了学生自主学习的积极性，学生　（２３）：９５—９６．　的团队协作能力和团队意识、工程意识、机械设计水　平，学生的语言表达能力也有明显提高。学生普遍　（责任编辑王伟）　反映课程设计教学效果较以往有一定提高。