摘要：文章首先阐述了机械设计与制造综合课程设计的必要性，然后分析了现行机械设计与制造综合课程设计体系及其存在的问题，最后探讨了机械设计与制造综合课程设计的改革路径。
关键词：机械设计与制造综合课程设计； 费歇尔模型； 考核评价体系
机械设计与制造综合课程设计是一门重要的专业实践课程。 该课程知识覆盖面广、实用性强，历来备受关注。 近年来，随着机械设计和制造行业的快速发展，市场对相关人才的需求不断增加。 在此背景下，为了提高学生学习的主动性、创新性和创造力，强化学生的实践技能，锻炼学生的团队合作精神，教师有必要对机械设计与制造课程实施综合性课程设计改革。
一、机械设计与制造综合课程设计的必要性
机械设计与制造综合课程设计是机械设计及其自动化、机电工程、车辆工程等专业的一门非常重要的实践课程。 它是专业理论课程教学后所学知识和技能的综合运用，也是培养学生工程系统设计思维和工程实践能力的途径之一，是为学生进行工程实践打下坚实基础的途径之一。完成毕业设计，将来从事机械专业工作。 开展综合机械设计与制造课程设计的必要性主要体现在以下三个方面。
（一）学生专业知识匮乏
虽然辅导员在新生入学时会对学生进行专业教育，介绍人才培养目标、专业培养计划、主要课程及其原则，并讲解就业导向问题。 教师在教学前也会介绍每门课程的教学大纲，解释课程的目的、任务和专业地位。 然而，大多数学生对自己的专业还没有足够的了解，常常会问：“学这门课有什么用？这些理论能解决什么问题？做这些作业对以后找工作有用吗？”能在以后的工作中用到吗？” 你在吗？ 这个专业毕业后可以去哪些公司工作？” 也就是说，大多数学生并不了解本专业与实际工作的联系，有的甚至不了解本专业的人才培养方案和专业课程。 即使有老师的耐心解答，学生对专业的理解仍然不够系统和全面。
(2)学生对不同专业课程之间的联系缺乏了解
机械设计及其自动化、机械电子工程、车辆工程专业基础课程包括机械原理、机械设计、机械制图、理论力学、材料力学、机电传动控制、单片机原理及应用等。在教学过程中，教师只是根据教学大纲讲解课程知识，很少从专业角度系统地向学生介绍各课程之间的联系。 学生也独立学习每一门课程，很少有机会运用多门课程的理论知识来解决问题，很难系统、全面地了解专业体系。 根据专业方向的不同，学生在完成全部基础理论课程后还将设计相应专业方向的课程。 例如，机器人产业班的学生会设计机器人课程。 机械原理课结束后，老师会安排学生设计机械原理课程。 机械设计讲座结束后，老师会安排学生设计一门机械设计课程[1]。 但在目前的教学过程中，这三门课程设计都是独立设置实践环节，内容上并不相关。 机械原理课程设计是根据给定的生产率和电机参数，设计平板印刷机或平板印刷机的传动机构和执行机构，并根据工艺动作要求确定运动循环图； 机械设计课程设计是根据给定参数设计一台机械二级齿轮减速机，绘制零件图和装配图，并进行运动分析； 专业课程设计是按照专业方向进行的，按照这样的教学安排，学生很难系统地掌握机械原理、机械设计以及专业课程的基础概念和理论方法。 对此，将机械原理、机械设计和专业课程融为一体的综合性课程设计，可以鼓励学生连贯、综合运用所学课程的理论和方法系统地解决工程实践问题，提高学生的创新设计能力和系统设计能力。 。
（三）学生缺乏理论联系实际的实践机会
以目前的课程设置来看，学生可能学了十几门理论课程，但课程设计方面的实践课程只有两三门。 这种设置导致了理论与实践之间的严重脱节。 目前，高校的教学方式比较单一，以课堂讲授为主。 学生的学习变成了为了应付考试，而忽视了理论联系实际的训练。 导致学生不仅知识面窄、自学能力差，而且发现问题、分析问题和解决问题的能力也较弱。 部分学生虽然具有良好的专业基础知识，但由于缺乏实践机会，工程创新意识和工程设计能力相对较弱，无法独立参加一些工程实践课程[2]。 另外，在机械原理课程设计和机械设计课程设计的教学中，学生常常独立完成老师布置的选题。 学生之间缺乏团队合作的机会，导致他们综合运用专业知识解决系统工程问题的能力不强。 锻炼。 因此，教师有必要以小组为单位进行综合性课程设计，培养学生以团队精神系统、全面解决工程问题的能力。 针对上述问题，机械设计及其自动化、机械电子工程、车辆工程专业综合课程设计，可以促进学生对专业知识的更深层次理解，提高学生综合运用专业知识解决实际问题的能力，提高本科教学质量。
2、现有机械设计与制造综合课程设计体系
（一）目的和任务
教师实施综合性课程设计，使学生将课本上学到的理论知识与工程实践相结合，综合运用理论知识解决工程实际问题，提高学生发现问题、解决问题的能力，锻炼学生的设计能力，从而将学生转化为培养能够运用相关课程的基础理论和技能解决实际问题的人才。 综合课程设计是进一步提高学生基本专业技能和创新能力的重要环节之一。 通过课程设计，学生可以得到设计方法的初步训练，能够运用文字、图形和现代设计方法系统、正确地表达设计成果。 。 以佛山科技大学（以下简称“我院”）为例，设计机械设计与制造综合课程的任务是：在CAD上完成选定塑料件的形状和尺寸设计/CAM系统； 选择模具材料和型腔设计； 选择刀具和切削参数，编制每道工序的刀具加工参数表； 进行刀具加工模拟； 对上述程序进行后处理，转换为指定数控机床NC代码； 选择毛坯和加工计划。
（二）课程特色
机械设计与制造综合课程设计不同于机械原理课程设计、机械设计课程设计、毕业设计。 针对机械设计及其自动化、机械电子工程、车辆工程等专业的机械原理、机械设计、机械制图等课程。 、理论力学、材料力学、机电传动控制、单片机原理及应用等。以日常生活中的机械产品为设计对象，涵盖机构设计、力学分析、机械制图等知识。 本课程的重点是培养学生的设计水平、分析能力和综合应用能力，激发学生的工程系统思维。 因此，综合课程设计的发展必须始终贯彻系统设计的理念，运用现代设计理论和方法解决机械产品设计问题，促使学生掌握机械产品设计的规律，从而达到理论紧密结合的效果。知识和实践。
（三）基本要求
机械设计与制造综合课程设计应安排在大三下学期，学生完成专业基础课、机械原理课程设计、机械设计课程设计后。 教师应要求学生综合运用专业基础课的理论知识和两门课程的实践经验来解决工程中的机械产品设计问题，掌握机械产品设计的一般规则，学会使用计算机辅助设计软件绘制机械产品零件图和装配图，熟悉零件的工艺流程和安全技术。
(四)选题方法
综合课程设计能否达到预期目标取决于选题，因为只有合适的选题才能充分发挥学生的能力。 目前的综合课程设计题目大多是由教师布置给学生的。 以我院为例，机械设计与制造综合课程设计中老师经常给学生布置的课题之一就是塑料模具CAD/CAM，这对学生来说非常有用。 学生的结构分析能力、模具设计能力、三维软件绘图能力等训练有素，但工艺单一，机械原理和机械设计的理论应用较少，更重要的是制作难度大物理对象，导致学生的工程问题。 实践能力还是不够锻炼。
（五）课程实施
以我院为例，机械设计与制造综合课程设计为期5周，分为以下六个方面。 首先布置任务，复习模具和CAD/CAM软件的使用知识，熟悉设计内容，一共2天。 其次，在CAD/CAM软件上进行工件设计和上下模设计，共耗时6天。 第三，选择刀具和切削参数，编制每道工序的刀具加工参数表，共耗时8天。 第四，花了4天时间调试上述参数表，使其可以在MasterCAM中进行仿真。 第五，熟悉所应用的数控机床，对程序进行后处理并转换成指定的数控机床NC代码，共2天。 第六，写设计说明书并准备答辩，共3天。
（六）课程考核与评价
机械设计与制造综合课程设计的表现由指导老师根据学生在课程设计期间的工作态度、课程设计任务的完成情况、设计指导水平以及相关知识和能力的掌握情况等进行综合评价。 课程设计成绩采用百分制评分。 具体评价标准为设计工作是否能够独立完成、是否体现一定程度的创新性、设计是否符合规范、说明书是否规范、图纸是否清晰、是否有违纪行为、 ETC。
三、当前机械设计与制造综合课程设计存在的问题
(一)选题
目前，机械设计与制造综合课程设计选题由导师指定。 设计主题更新缓慢。 有些题目可能已经使用了五六年，很容易导致学生互相模仿或抄袭。 而且，旧的选题可能已经跟不上社会发展的步伐，与市场需求联系不紧密[3]。 更重要的是，目前选题仅由学生独立完成，往往仅限于设计一些简单的机械产品。 培养学生的工程系统思维、综合应用能力和团队合作精神较困难。 这种情况与当前企业人才的需求是一致的。 杂乱无章，难以引起学生的兴趣。
（二）课程实施方法
目前机械设计与制造综合课程设计的实现方法比较简单。 教师指定题目后，要求学生按照任务书上的任务要求和时间安排进行作业。 实施方法过于简单，难以培养学生的创新意识、团队合作精神和实践能力。 同时，目前的时间安排过于刚性，不利于综合应用型选题的实施。 现行课程实施方法之所以不足，主要是因为教师过多地考虑了课时和教学任务的要求，而没有从学生的实际情况出发探索课程实施方法。
（三）考核评价体系
现行的考核评价体系只是指导教师根据学生的学习态度和设计指导内容来评价学生。 这样做的结果就是忽视了学生在设计过程中发现问题、分析问题、解决问题能力的培养。 同时，学生的文献复习能力、通过现代计算机辅助设计方法解决问题的能力以及沟通和学习的能力没有在评价体系中得到体现，与教学目的不符。 因此，笔者认为应该设计多元化的评价体系。
4.机械设计与制造综合课程设计改革路径
（一）选题多样化
机械设计与制造综合课程设计的选题应由原来的教师指定选题转变为多元化的选题方式，由原来的学生单独完成改为三至五人团队完成。 选题主要来自三个方面：一是教师根据实际工程问题和专业特点，提炼出一些综合性选题供学生选择，如自动巡航车、避障机器人、自动分拣机、货物装卸车等。 ETC。; 其次，教师应结合自己的科研项目提出一些适合团队的课题[4]，如管道清洁机器人的设计与结构优化、动力学分析、运动学分析、运动控制等； 第三，教师应鼓励学生在适当的范围内自由选择课题，从而充分调动学生的主动性和积极性，培养学生分析问题的能力和创新创造意识，让学生根据自己的情况选择合适的课题。的优势。 例如，擅长组织优化的学生可以选择一些避障题目，从事机械产品传动机构优化设计、擅长运动控制的学生可以选择一些避障题目。 这不仅给学生充足的想象和发展的空间[5]，而且提高了学生的学习兴趣，锻炼了他们的思维能力。
（二）课程实施方式改革
1、基于费歇尔模型的综合课程设计。 学生可以利用德国Fischer公司的“智能创意教具”模型，设计并组装出更具创意的机构或机械设备模型，并在ROBOPro编程环境中编写程序，实现模型工作状态的运动控制。 在此期间，学生可以根据自己的特点选择不同的语言进行编程，如VB、C#、Lab-VIEW、MATLAB等。由于这是一个系统工程问题，学生需要根据任务建立模型、选择合适的传感器或控制器、编写控制程序、调试程序、实施正确的运动控制等。这样的团队项目可以给学生充分的发展空间，也可以锻炼学生的沟通能力、合作能力和解决问题的能力技能。 2、基于3D打印技术的综合课程设计。 3D打印是快速成型技术的一种。 它是一种利用粉末金属或塑料等可粘合材料，根据数字模型文件逐层堆叠来构造物体的技术。 将其应用到机械设计与制造综合课程的设计中，可以先通过计算机辅助设计（CAD）或计算机动画建模软件进行建模，然后将构建好的三维模型逐层“拆分”部分，然后将其保存为特定的文件格式，然后导入到软件中进行3D打印。 然后软件将模型划分为逐层界面，从而指示3D打印机逐层打印。 实施过程中，学生可以根据所选课题的任务要求，完成机械产品的三维建模，将三维建模软件中构建的模型保存为打印所需的STL格式，然后导入到打印软件调整打印参数。 、数量和地点，可以打印。 对于一些需要物理实验的课题，基于3D打印技术进行综合性课程设计不失为一个好办法。 学生不仅可以制作自己的产品，还可以利用产品进行相关的力学和运动控制实验。 该模型不仅锻炼了学生的设计能力和使用3D软件建模的熟练程度，还可以让学生更直观地了解产品加工技术。 3、基于计算机虚拟仿真技术的综合课程设计。 对于一些需要机械产品运动分析、动力学分析的课题，综合课程设计的条件不足以支撑学生进行相关的物理实验。 对此，学生可以借助现代计算机虚拟仿真技术进行实验，有助于学生掌握现代设计方法、提高设计能力，同时锻炼学生运用虚拟仿真技术进行运动的能力。系统分析。 目前，常见的计算机辅助设计与分析软件有AutoCAD、Solidwords、ProE、MATLAB、ADAMS等。
（三）考核评价体系改革
本文建议过程性评价与终结性评价相结合，建立学生自评、小组评价、教师评价组成的评价评价体系[6]。 首先是学生自我评价，占总成绩的15%。 学生主要从理论知识应用能力、工程问题分析能力、解决问题能力、计算机辅助工具设计能力、文献阅读水平、团队合作水平、书面规范表达能力等七个主要方面进行自我评价。 其次，组长对组员进行评价，占总分的15%。 组长主要根据组员的应用能力、工程问题分析能力、问题解决能力、计算机辅助工具设计能力、文献阅读水平、团队合作水平、沟通能力、项目管理能力、自学能力、第三是导师的评价，占总分的70%。 导师根据选题创新性、项目工作量、设计规范、机械产品质量等对学生进行评价。 总之，机械设计与制造综合课程设计为高校应用型人才培养提供了新的途径和参考。高校通过多元化选题、多元化课程实施方式和综合考核评价体系改革。 新课程体系下的综合性课程设计不仅能够激发学生的创新创造思维和团队合作精神，还能锻炼学生的实践能力，从而更好地实现实践环节的培养目标。
参考：
[1] 李金泽，李志红，侯桂峰，等。 机械类专业综合课程设计与实习改革探讨[J]. 新课程研究（中期），2010（2）：27-28。
[2] 周高峰. 中原工学院机电综合课程设计教学实践的探索与建议[J]. 教学研究，2016，39(4)：70-74,79。
[3] 彭兴玲，查迎鹏，刘佳。 机械电子工程专业综合课程设计教学改革与探索[J]. 科技视野，2018（30）：44-45。
[4] 陈亮，潘玲，王伟。 基于系统视角的机械设计综合课程设计教学改革探讨[J]. 化工高等教育, 2020, 37(3): 36-40.
[5]常俊然，唐红． 江西科技大学机械专业综合课程设计改革与实践[J]. 中国电力教育，2009（14）：154-155。
[6] 杨宁，张进，马丽香，等。 “新工科”背景下“综合课程设计”实验课程多元化考核改革实践[J]. 实验技术与管理, 2020, 37(10): 190-196 .
作者：魏慧玲 单位：佛山科技大学机电工程及自动化学院
