以下是小编精心整理的《系统动力学基础课程设计论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。[摘要]随着共建“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”倡议的提出，“一带一路”已成为我国高层次、全方位长期性的国家发展战略。作为“一带一路”建设的优先领域之一，港航建设迎来难得的发展机遇。航道是港航工程中重要的基础设施，航道的合理开发和利用对我国“一带一路”建设有着十分重要的意义。
系统动力学基础课程设计论文 篇1：
研究生交通仿真课程教学的探索与实践
摘 要：交通仿真是近年来新兴的一门学科，研究生交通仿真课程也是伴随着该学科的兴起而产生的，以昆明理工大学交通仿真技术及应用课程为例详细介绍了交通仿真类课程的教学内容、教学过程及教学方法，并探讨了研讨式、探究式、理论联系实际及开放式教学方式在本门课程中应用，实践证明该教学方式可取得较好的教学效果。
关键词：交通仿真课程;研究生教学;探究式教学;理论联系实际;开放式教学
一、概述
目前國内许多高校在本科及研究生阶段都开设了交通仿真类课程，但本科阶段的交通仿真课程主要是介绍授系统仿真建模的基础理论和技术，侧重以基础知识为核心，并辅以简单介绍国际上一些比较著名的仿真软件，如Vissim、Aimsun、Transmodeller、Transcad等。部分学校也会在本科交通仿真课程教学内容中增加课程设计，但本科阶段的课程设计只能停留在一些简单的仿真案例，如交叉口的信号配时仿真、简单路网的交通分配仿真等。在科研中引导学生发现问题，鼓励学生活学活用是对研究生交通仿真类课程教学的主要方法，让学生自主查找资料，开展实验及讨论，并以此对学生思维方式进行训练，使学生的学习兴趣和探究能力得到提升。
本文以昆明理工大学交通工程学院（以下简称“我院”）为研究生开设的“交通仿真技术及应用”课程为例，以培养学生的探究能力、自主能力和创新能力为目的全面探索了研究生交通仿真类课程教学的内容选取、教学方法及过程、考核方法等方面的内容。
二、教学内容
研究生具备丰富的知识储备和较强的学习能力，对新知识可以很快消化吸收，同时考虑到同一门研究生课程可能有来自各个不同专业学生同时选学，因此对研究生专业课的教学要求要从新意、深度和广度等方面综合开展，这是与本科专业课教学有区别的地方。我院的交通仿真技术及应用课程选修的学生有交通运输工程一级学科下的载运工具运用工程、交通运输管理与规划、交通信息工程及控制三个专业的学生及机械工程一级学科下车辆工程专业的学生如图1，涉及研究生的范围较广，所以本门课程在选取教学内容时兼顾两个学科。
我院的交通仿真技术及应用课程注重学生在交通运输领域方面的学习，通过对系统建模与仿真理论基础和建模方法的介绍，让学生系统地了解道路交通运输及车辆工程领域的前沿概况，还通过仿真专论的学习，如典型的交通、运输、车辆专用仿真系统或软件的开发和应用来强调本领域的深度。具体教学内容共分理论基础篇、仿真专题篇和项目训练篇三个部分，如图2。
（一）理论基础篇
理论基础篇是我院交通仿真技术及应用课程的基础理论部分。主要介绍道路交通运输系统建模及仿真的基础理论及基本方法。教学重点围绕道路交通系统领域相关的建模玩问题培养学生建模思路。本部分主要采取课堂讲授的形式，其中与本科生课程不同之处在于强调了交通仿真的新进展介绍，例如基于驾驶员行为的交通仿真建模方法等。本部分将强调学生的课外阅读量，对于参考教材以及涉及的专业基础理论需要大量的课外阅读来深化掌握，要求学生针对课程教学涉及理论部分，课后完成不低于1.5倍课堂时间的阅读量，阅读内容要求涉及较多最新的相关领域英文文献，并要查询了解相关核心知识点。
（二）仿真专题篇
课程以交通运输领域仿真工具和仿真软件为基础，以科学研究依托，涉及汽车动力学仿真、人-车-路在环系统仿真、交通微观及宏观仿真、物流系统仿真等多个方面的实例应用。因此本部分以案例分析为主，授课教授结合实际科研项目经验，并邀请国内外业内知名专家开展讲座，介绍各专项研究的仿真方法及思想。在本部分采用上机训练的形式和项目实践情景融入方式对学生进行教学，并且至少邀请国内外交通领域专家讲座1次。本部分的教学内容将实时的根据教师的最新研究进展和学科前沿情况进行讲授，确定大的研究领域，但案例教学内容的选取根据主讲教师以及学科内热点研究问题而定。
（三）项目训练篇
为培养研究生独立思考问题和解决问题的能力，在掌握交通系统仿真专题的基础理论、方法及工具应用的基础上，设定多个学生可选案例（Case Study），让学生根据自己的专业和研究方向自选并开展某一专题研究的项目训练。培养学生的科研能力及素质。能够在他们掌握相应的交通仿真方法的同时，训练其相关交通仿真软件实际操作能力。具体形式为：在选定案例后，与指导教师进行讨论独立完成案例的分析，解决问题，编写专题研究（计算）报告，最后组织进行专题研究讨论（Seminar）。本部分的教学形式为教师指导和专题讨论。
三、教学方法及教学过程
本课程采用多种教学方法和手段进行教学，主要包括课堂研讨式、探究式、理论联系实际及开放式教学方式。
（一）课堂研讨式教学
研讨式教学作为以研讨为主的教学方法，带领学生在课堂上讨论和交流，引导学生独立钻研和思考，通过学术观点的相互碰撞、交流与补充以达教学目的。课程教学中课堂讨论的环节可以使学生更深地理解理论。因此本课程教学中课堂研讨式教学贯穿整个教学过程，例如在讲授模型建立时，启发学生通过实例归纳总结出系统建模的基本步骤，这样学生印象深刻，对于建模过程有了实质性的了解。又如道路交通问题，安排学生讨论，并由学生在课堂上向大家讲述，大家一起讨论、分析和评价，使每个学生都有兴趣积极参与，不但活跃课堂气氛，还培养研究生把握知识点内在规律的能力。
（二）探究式教学
教师在教学过程中以探究为主要的教学方法，启发学生在自主学习和协作讨论的基础上，进一步探究理论知识的内容。并引导学生參照研究与生活，通过表达质疑与探究讨论将所学知识应用于实际问题是解决。本课程的探究式教学是利用仿真手段解决交通问题的首要步骤，包括问题探寻和案例研讨教学，从复杂纷乱的交通调现象中通过问题诊断，快速剥离出交通本质问题和结症所在。采用问题探寻教学法就是介绍交通仿真类科研项目的研究目的、现状条件和背景，启发学生对规划相关问题进行深入思考，引导学生逐步总结问题，提炼问题主线。在项目训练过程中，以教学组已有的科研实践项目为实例，对应每一个专题，设置情景、任务、途径、资源、结论、展示等教学环节，有利于学生充分掌握应用仿真工具进行道路交通科学研究的过程、步骤和方法。
（三）理论联系实际的教学
理论联系实际是我国研究生教育所推崇的基本原则之一。我院的交通仿真技术及应用就是一门实践性要求较高的课程，学生的动手能力和在实际中解决问题的能力在课程学习过程十分重要，因此，在教学环节采用理论与实践结合教学法，在学生专题研究的教学过程中，教师事先就Case Study的要求、选题、难度等方面进行指导;Case Study要求学生针对实际的交通运输系统中出现的问题进行调查、剖析问题出现的原因，并利用各种仿真工具及方法进行问题的解决，这种教学方式可以大大加强学生理论联系实际的能力，并提高其实际动手能力。
（四）开放式课堂教学
依托于我院的云南省交通运输工程实验教学示范中心，在原有道路交通的人-车-路（环）大型驾驶模拟系统平台的基础上，通过整合我院几个专业学科的虚拟仿真实验教学资源，并利用我院云南省内燃机重点实验室的“高原大气模拟内燃机仿真实验平台”和云南省高校智能交通系统工程研究中心的“城市道路交通运行与控制仿真平台”的技术资源优势，进一步深化车辆与交通运输各学科的仿真教学实验的开发与应用;引进先进的虚拟仿真教学实验与资源共享网络平台，逐步形成了覆盖车辆工程、载运工具运用工程、交通运输规划与管理和交通信息工程及控制四个学科的虚拟仿真实验教学体系。2015年6月，在该教学体系基础上组建的云南省“道路交通运输虚拟仿真实验教学中心”获批，该平台的获批为我院、云南省乃至全国相关课程的实验环节提供了虚拟仿真资源的开放平台，同时该平台的建设针对我校研究生推行了“开放实验计划”，使课程的学习真正达到了“巩固基础知识，强化动手能力，提升综合素质，提高创新能力”的教学目标。
四、课程考核
课程考核是检验学生对本门课程掌握情况和学习效果的重要方式。而当前的课程考核方法即闭卷考试和开卷考试都有其弊端，闭卷考试是对研究生基本知识的考核，但试题达不到对学生能力的考核;开卷考试是以书本知识的摘抄为主的考试。两种考核形式均不能全方面对研究生的研究能力进行满足高质量的研究生培养。根据研究生知识面广、综合能力强的特点，我们采取了多种方式结合的考核方法，考试总成绩以课堂讨论Presentation+Project训练+自主专题研究（Case Study）来进行综合考核。这样可以使课程考核贯穿整个教学过程，任课教师也可以实时动态掌握研究生的课程学习情况，激发研究生的学习欲望，促进研究生的自主学习，增加课程学习的效果。
五、教学效果
通过昆明理工大学研究生课程教学质量评价表进行教学评价，教学效果评价体系如图3，包括教学队伍、教学条件建设、教学内容、教学方法与手段四个一级指标，其中，教学队伍（15%）包含三个二级指标：主讲教师（8%）、教学队伍结构及整体素质（4%）、教学研究（3%）;教学条件建设（20%）包含：教材与指导书（3%）、课程教学材料（6%）、实践教学条件（5%）、网络教学环境（6%）;教学内容（40%）包含：课程内容（30%）、教学内容管理（10%）;教学方法与手段（10%）包含：教学方法（4%）、教学手段（3%）、考核办法（3%）;教学评审（15%）包含：领导、同行、专家、督导听课评价（5%）、学生评教（5%）、录像资料评审（5%），将以上二级指标权重组成权重体系，通过督导、学生、教师的综合评价，计算得出平均评分结果，计算如图3。
在研究生当中进行了交通仿真技术及应用课程的教学内容、教学能力与方法与教学效果的调查，调查结果显示该课程在激发学生的求知欲、主动学习能力、知识应用能力、掌握科学的学习方法及研究方法及提高创新能力等方面都取得良好的教学效果。鉴于课程教学过程中取得良好效果，该门课程被列为昆明理工大学的研究生百门核心课程进行建设。
六、结束语
研究生课程教学方法的良好选择有助于提高研究生的相关科研能力，对研究生夯实基础知识，提高科学素养起重要作用。我院交通仿真技术及应用课程教学与工程实践紧密相关，利用课程教师科研与实践实例作为教学脚本，以技术与应用为主开展“学生自主专题研究”环节，开阔学生眼界的同时，让研究生依据不同的研究方向进行仿真技术的侧重学习，并促进学生处理工程问题的能力，实现本课程“教学与科研结合”、“教学与工程应用相结合”的目标。其次，本课程以“基础-方法-应用-专题研究”为课程体系，依靠自主开发的KMRTS驾驶模拟系统平台及主流仿真软件工具，进行课堂教授，项目训练与专题研究等教学，同时将教学与科研实践紧密结合，对课堂的理论知识多方面补充，该教学形式具备独特的特色，在教育体系中具有一定的优势和影响。
参考文献：
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作者：郭凤香 熊坚 秦雅琴 万华森
系统动力学基础课程设计论文 篇2：
“一带一路”倡议指导下的航道工程课程链思政建设探索
[摘 要]随着共建“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”倡议的提出，“一带一路”已成为我国高层次、全方位长期性的国家发展战略。作为“一带一路”建设的优先领域之一，港航建设迎来难得的发展机遇。航道是港航工程中重要的基础设施，航道的合理开发和利用对我国“一带一路”建设有着十分重要的意义。同济大学港口航道与海岸工程专业以航道工程课程链为例，从思政建设研究出发，组建思政教师团队，科学提炼课程链中的思政元素，将思想政治教育贯穿于课堂实践教学全过程，取得了良好的教育教学效果。
[关键词]“一带一路”;港口航道与海岸工程;航道工程;课程链思政
一、“一带一路”倡议指导下开展航道工程课程链思政建设的意义
2013年，习近平主席在出访中亚和东南亚国家期间，先后提出共建“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”（以下简称“一带一路”）的倡议，得到了国际社会的高度关注。“一带一路”倡议的核心理念是合作发展，以共同推动沿线各国的经济发展、合作交流[1]。根据教育部印发的《推进共建“一带一路”教育行动》的相关意见和具体规定，我国将一以贯之地坚持教育对外开放，深度融入世界教育改革发展潮流。推进“一带一路”教育共同繁荣，既是加强沿线各国教育互利合作的需要，也是推进中国教育改革发展的需要。
航道是港航工程中重要的基础设施，在“一带一路”建设规划中，基础设施的互联互通是建设的优先领域，推动口岸基础设施建设、畅通陆水联运通道、推进港口合作建设更是其中的关键环节之一。作为贯通沿海与内陆的重要交通基础设施，航道的合理开发和利用对我国“一带一路”建设、“十四五”经济发展的战略布局皆有着十分重要的意义。航道工程课程链就是围绕讲解航道工程的设计理论和方法而形成的知识体系[2]。
教育兴则人才兴，教育强则国家强。党的十八大以来，习近平总书记对中国高等教育的发展和高校思想政治教育工作高度重视，并发表了一系列重要论述，比如他在2016年的全国高校思想政治工作座谈会上为大学生素质教育指明了方向：思想政治教育要用好课堂教学这个主渠道，各类课程与思想政治理论课要同向同行，形成协同效应[3-4]。根据教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》，课程教学中要把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来，提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力。工学类专业课程，要注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神以及科技报国的家国情怀和使命担当的社会责任感[5]。
二、航道工程课程链的思政理念
同济大学土木工程学院水利工程系港口航道与海岸工程专业本科教育，在“一带一路”这个大框架的思想指导下开启航道工程系列专业课程链的思政建设。专业团队教师依据课程教学大纲，从课程内容设置出发，针对航道开发利用、航道整治等问题，按照港口航道与海岸工程导论、河流动力学、航道工程学、航道整治课程设计四门课程层层递进的关系构建航道工程课程链，深入挖掘课程所蕴含的思想政治教育元素和承载的思想政治教育功能，将思政教育与专业课程教学有机融合在一起。
整个课程链的思政元素主要围绕弘扬社会主义核心价值观，并结合港航工程行业、学科和专业的特点，使学生明白港航工程在国家战略中的地位和重要性，普及国家“一带一路”建设的相关知识，围绕如何培养专业人才更好地服务“一带一路”建设与发展，从天下意识与全球视野、家国情怀与责任担当、文化传承与价值引领、工匠精神与职业素养、工程思维与创新能力、学院归属与专业自豪等不同维度梳理本专业航道工程课程链中蕴含的思政教育元素（见图1）。
港口航道与海岸工程导论是面向大一本科生开设的专业基础课，其任课教师通过课堂教学来引导学生更好地认识“一带一路”这个开放兼容的体系，树立“海纳百川、兼容并蓄”的理念，熟悉国际习惯、国际规则，拓宽学生的全球视野，培养学生的跨文化思考意识，教育学生尊重世界文明和文化的多样性，培养其绿色、低碳、循环、可持续发展观，从而引导其正确认识港航工程师的时代责任和历史使命。
河流动力学是港口航道与海岸工程专业一门重要的必修专业基础课程，是研究水流特性、泥沙运动特点以及河床演变规律的课程，为港口航道与海岸工程的规划、设计、施工与运行管理提供必需的河流动力学知识。其任课教师通过对专业知识点的讲解，巧妙引入思政元素，引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观;培养学生的人文情怀，引导学生正确评价基本建设对社会、文化、政治等的影响;提升学生的社会责任感，培养其家国情怀，引导其树立献身港航工程事业的信念。
航道工程学是航道工程课程链中最核心的课程。该课程让学生了解和掌握河流和航道的基本特征﹑航道规划和航道工程措施，掌握航道疏浚﹑整治，河流渠化以及通航建筑物与运河布置设计的基本方法，为港口航道与海岸工程专业的学生今后从事航道工程的规划设计、管理与研究工作打下基础。在“一带一路”倡议的指引下，我国在水电、港航领域的基础设施建设、技术推广和人才培训等方面大力推行“走出去”战略，需要大量具有跨国职业资格的水利工程师[6]。该课程从培养国际化工程人才角度出发，教育學生要具备踏实严谨、耐心专注、吃苦耐劳、追求卓越等优秀品质，培养学生善于思考、勇于探索、敢于创新的精神，希望把学生培养成为心系社会且有时代担当责任感、工匠精神的技术型人才。
航道整治课程设计是航道工程学配套的专业实践课程，旨在帮助学生掌握解决航道工程初步设计的思维方式和步骤，让学生能够分析整治建筑物设计方面的工程问题，评估其对环境、经济和社会等方面的影响，理解工程建设应承担的社会责任。这门课程在“知识、能力、人格”三位一体的课程思政教学理念、“线上线下结合、理论与实践结合、专业知识与课程思政结合”的教学内容设计、多样化的教学手段及教学目标达成情况评价等方面具有一定的特色与创新，对工科专业课程的思政教育具有一定的借鉴和示范推广价值。
三、航道工程课程链思政实践教学
航道工程课程链将“一带一路”倡议的核心理念融入课程设置、教学大纲核准和教案评价等重要环节，落实到相关课程目标设计、教学大纲修订、教材编审选用、教案课件制作以及实践教学开展等各方面，贯穿于课堂授课、教学研讨、实验实训、作业论文各环节。同时，创新课堂教学模式，推进现代信息技术在课程思政教育中的应用，激发学生学习兴趣，引导学生深入思考。同时，综合运用第一课堂和第二课堂，通过组织“一带一路”专题讲座、建设“一带一路”航道工程案例库、开展与“一带一路”建设企业共做课程设计等措施来强化实践教学的力度，将课程思政融入课程教学全过程。图2是围绕“一带一路”建设的航道工程课程链实践教学设计思路。
港口航道与海岸工程导论课程通过邀请企业专家亲自讲述港珠澳大桥、大小洋山深水港、长江口深水航道整治工程、雄安新区建设等典型工程案例和著名人物事迹，以及通过由国内到国外、从历史到现代的视频题材展示，激发学生的职业热情，鼓励学生成为“一带一路”“海洋强国”“美丽中国”“长江经济带”建设的开拓者和践行者。
河流动力学课程的责任教授团队参与了科技部组织的“一带一路”考察项目，主持了上海市“科技创新行动计划”“一带一路”国际合作项目，出版了相关论著，建立了航道工程案例库。教师在课程教学过程中，通过介绍都江堰等中国古代水利工程，阐述2500年来中国人民在河流动力学理论和技术方面所做出的巨大贡献与杰出创新，增强学生的民族自豪感和自信心;结合教材中的水库淤积、异重流知识，通过三峡水利枢纽、小浪底水库、洋山深水港、长江口深水航道工程、港珠澳大桥等新中国成立70多年来所取得的重大工程建设成就，引导学生深刻理解我们党确立“为中国人民谋幸福，为中华民族谋复兴”的初心和使命的历史必然性、科学性、实践性，增强学生担负起中华民族伟大复兴历史使命的自觉性和责任感;通过突出讲解重大水利工程建设中的河流动力学关键技术问题，培养学生爱岗敬业、精益求精的工匠精神。
航道工程学是一门实践性很强的课程，除了理论知识还有航道整治课程设计及实验教学内容。该课程的课堂教学形式多样，教师在课堂上通过组织多个环节的小组分工合作和讨论，让学生体验具体工作岗位的职责与要求，把友善、沟通、合作、责任、诚信、创新等关键词与基于过程的个人心得分享和总结评价相结合，让学生认识到上述职业素养是高级工程技术人才必须具备的重要品质。教师充分发挥第二课堂的作用，组织学生参观洋山港四期自动化无人码头运营和长江口深水航道整治工程，帮助学生树立职业理想和增强专业自豪感，并积极联络“一带一路”建设企业共做课程设计，合作指导学生开展创新创业项目研究。
航道整治课程设计课程教学改革将传统的理论教学和线下课程设计整合成线上课程。线上课程设计可充分挖掘BIM数据价值，通过AR技术强大的效果展现能力，注重做好实际工程设计教学的内容制作和提高师生沟通效率，实现实际工程设计教学内容的直观化、系统化，加深学生对实际工程结构的认知，辅助学生完成工程结构形式的比选和设计。为了让学生体验不同环境下的航道工程设计，航道工程课程链教学团队开发了船闸工程课程设计在线教学系统和波浪运动虚拟仿真教学系统，并开放给全专业学生用于课程设计及相关实验。虚拟仿真教学围绕师生的用户体验，以“内容制作”为中心，将理论知识和工程实践相结合，既可培养学生的实践操作能力，又可提升他们对新环境的适应能力，为他们今后参与“一带一路”港航工程建设做好准备。
四、提升教师主动开展航道工程课程链思政建设的意识和能力
全面推进课程思政建设，教师是关键。要推动教师进一步强化育人意识，找准育人角度，提升育人能力，确保课程链思政建设落地落实、见功见效。教师首先应树立课程思政教学改革的理念，用习近平新时代中国特色社会主义思想指导育人过程，通过课程思政教学改革把立德树人、价值引领贯穿于教学的每一个环节，做到教学内容新和精、教学方式形式多样，把传授知识和培养能力有机结合起来，让学生在学习过程中修炼人格，培养有崇高理想和工匠精神的专业人才，充分体现同济特色“知识、能力、人格”三位一体的教育理念。其次要明确课程思政教学改革的思路：通过线上授课模块的建设，使学生掌握本课程的基本内容及其在工程实践中的应用。通过自主专题学习、线上课程设计模块以及自主虚拟实验模块的建设，使学生在课堂学习之余，自主学习查阅文献、专题阅读和结合工程实际开展实验，培养独立开展研究的能力，为今后继续深造或进入设计院、生产企业独立开展工作打下基础。此外，通过专题讲座和讨论模块的建设，引导学生在了解国家重大工程建设关键理论问题和技术问题的同时，树立崇高的理想信念和崇尚工匠精神。也就是努力把航道工程课程链建设成具有同济特色的港口航道与海岸工程专业以及其他相关专业的本科核心课程。
航道工程课程链教师团队由三位核心课程教师、两位专业实践课程教师和两位主抓思政建设的教师组成，形成了专业教学、实践教学和思政教育紧密结合的教师团队。团队成员定期开展思政建设活动，形式多样且成效显著，例如集体学习由高校教师网络培训中心和教师教学发展中心开展的“学科教学育人与课程思政”专题网络培训、师德师风全员培训，开展学生座谈会，调研“一带一路”建设企业，开展培养方案讨论会和集体备课等。
五、结语
“一带一路”建设背景下的国际化发展新格局对港航事业既是机遇又是挑战。为了适应新形势发展的要求，我国在水电、港航领域的基础设施建设、技术推广和人才培训等方面大力推行“走出去”战略，需要大量具有跨国职业资格的水利工程师。同济大学土木工程学院水利工程系以航道工程课程链为例，从课程思政建设研究出发，科学提炼课程链中的思政元素，将思政教育贯穿于课堂教学当中，为“一带一路”建设培养更多国际化优秀人才，为我国水利工程技术人员参与国际竞争打好专业基础。
[ 参 考 文 献 ]
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[责任编辑：庞丹丹]
[收稿时间]2020-07-30
[基金项目]2019年上海高校课程思政领航计划“上海高校课程思政整体改革领航高校”领航团队。
[作者简介]通信作者：蔡奕（1979-），女，江苏盐城人，博士，副教授，研究方向：港口航道与海岸工程。
作者：付小莉 丁晓玲 蔡奕 沈超
系统动力学基础课程设计论文 篇3：
基于数字化设计的机械设计课程教学改革
摘要：针对现有机械设计课程中出现的学生主动性不强，设计内容如出一辙，手工绘图实用性不强，设计过程繁杂等问题，提出了以企业应用为主的教学改革。文章从教学方法、设计手段、教学效率等方面进行了改革探讨。经过六个班级的教学实践，学生的主动性得到了更好的发挥，数字化设计水平得到了提高，达到了教学改革目的。
关键词：机械设计；数字化设计；教学改革
机械设计课程是机电工程学院一门综合性比较强的专业技术课程，它是培养学生分析问题，解决问题的设计能力，学会运用所学的机械制图，工程力学，测量与公差等课程的专业知识来进行解决问题。设计的内容主要包括：机构方案的拟定，传动零件的参数选择，大小齿轮和大小轴的计算设计，绘制一根轴和一个齿轮的零件图和装配图，最后完成设计说明书的编写。通过这一课程的实施，使学生学会了解，掌握机械设计的基本步骤和设计思路，为后续专业课程的学习以及将来的工作奠定了理论基础。
一、机械设计课程设计现状及存在的问题
一直以来，本校机械设计课程设计还是传统的沿用集中讲解模式。教师结合书本上内容，对学生进行零部件运动学和动力学的讲解，帮助学生解决设计计算过程中遇到的公式问题，同时还辅导学生如何查询表格，以及对表格的换算问题。根据计算结果验证零部件可靠性并完成二维零件的手工绘图，最后将所进行的所有内容写入说明书。这一教学过程存在的问题主要表现在以下几个方面。
（一）学生学习的主动性不强，设计内容如出一辙
学生在设计时缺乏实践背景，对减速器机构的结构、制造、工艺、装配以及应用缺乏认识，只能按照教材案例按部就班的进行公式选取，从手册中选取关键参数值，然后进行计算和绘图，很难将设计过程与实际应用联系起来。设计的公差和加工精度完全按照书本进行，缺乏实际的工程背景经验。学校也无这方面的测绘和实践教学活动，导致学生对减速箱的了解不是很深。另一方面，现在网络這么发达，学生很容易从网络中获得这方面的资料，甚至有些同学直接从网络上下载下来只做简单修改，就变成自己的课程设计内容。
（二）学生的手工绘图已经跟不上技术的发展，实用性不强
目前本校的课程设计还是采用手工绘图，因绘图板和绘图工具比较大，需将学生集中在统一的学习场所进行课程设计，虽然这种教学目的是让学生通过课程实践，了解减速强的基本结构，掌握一般的结构设计步骤和方法，锻炼学生的绘图能力，但学生间很容易相互抄袭，且在绘图上花费了大量的时间。这种方式已经不适用于现在企业和社会的需求，同时这种手工绘图效率低，不美观，后续修改和更新比较麻烦，且不易保存和更新。
（三）计算过程繁杂，花费大量时间
传统的机械设计课程设计还是采用手工计算，根据设计要求主要对各个零件进行强度计算分析，通过计算结果得出各个零件的几何尺寸，这种计算方法的计算工作量大，计算复杂，同时需要查询多个表格进行参数的选择。而高职院校学生的理论知识水平不高，对于这种设计计算需要花费更多的时间，这种繁杂的计算过程会让学生对该课程失去学习的兴趣，他们更倾向于实际动手能力的实践，或者以应用为主的课程设计计算。
二、机械设计课程改革的社会需求
在当前机械课程设计的教学改革下，不仅注重于理论创新，培养的学生也要符合企业需求，因此有必要对学生进行企业实践。在实践过程中，不仅加深了学生对结构的了解，也对学校所学的理论知识进行了巩固。
随着计算机的快速发展，现代企业的机构设计已经进入数字参数化设计阶段，在机械设计课程设计过程中应用先进的三维软件Inventor不仅有利于模拟企业的真实环境，而且有利于培养学生的设计思维和创新能力。利用三维软件先进行三维零件设计，再生成二维图纸，即符合实际设计需求，又能激发学生的设计兴趣。同时三维软件的参数化设计也方便日后的修改和创新，提高了设计效率。以3D软件设计的图纸也更利于保存和查阅。
随着社会需求的日益变化，企业在开发产品过程中不可能每次都对零件进行手工计算。为了节约设计成本，快速确定设计方案，提高设计效率，可将繁杂的计算过程变成小程序，这已成为现代企业的必然需求。
一方面，为了培养符合企业和社会需求的应用型人才，急需提高设计方案效率，缩短设计的周期。另一方面，随着市场竞争的日益激烈和用户需求的不断提高，产品更新换代速度越来越快，急需对现有机构进行改进和创新，所以提高设计效率是至关重要的。
三、提高教学质量，培养企业需求型人才的改革措施
机械设计课程设计是一门非常重要的以设计为主，同时结合机械设计，工程材料，工程力学和公差与配合等专业课程知识为基础的实践课程。该课程主要教学目标是使学生掌握设计的一般过程和步骤，其核心要素是培养符合现代企业需求的设计人才。
目前本校该课程设计还停留在传统的减速器设计阶段，已不适应目前企业生产需求，与学生未来工作脱节。因此，在当前建设一流品质院校的背景下，需对机械设计课程设计的教学模式进行改革：让学生走进企业，到企业中去实践，了解减速器机构的实际生产制造，装配和工艺流程，然后再回到学校进行课程设计，企业实践为学生的设计基本功奠定了良好扎实的基础。学校教育不是让学生去适应现有教育模式，而是我们的教育要适应学生的学习需求，适应社会不断变化的需求。只有这样，才能培养出符合社会企业需求的人才，才能更好的为学生提供良好的就业条件，才能推动学校教学特色的改变。
机械设计课程的一般步骤是根据给定的已知条件进行运动学和动力学的计算，然后绘制零件图和总装配图，最后完成任务书。其主要工作内容如图1。
根据课程设计的主要工作内容，从教学方法、教学手段和教学效率三个方面进行教学改革，其具体内容如下。
（一）创新教学方法，发挥学生主体性
本校的机械设计课程设计与其他院校的设计题目类似，均是减速箱的设计，参考的书目是机械工业出版社出版的减速器设计实例精解课本。但随着科技的进步，教师的教学理念与教学方法也要更新，要将讲授为主的教学方法变为学生为主体的探究性学习。故在进行课程设计前对学生进行企业实践，教师可以按照课程设计要求和企业标准协同合作，共同制定企业实践大纲，让学生带着课程设计要求进行参观减速箱的制造与装配过程或通过与企业合作将减速箱的生产安装过程录制成视频，供在校学生观看，以加深学生对知识的理解。
这个阶段的改革是在课程设计之前，加强学生企业实践，既增强学生对设计机构的直观感受，又帮助学生更好地理解设计的原理和结构，从而进一步掌握机械设计过程与方法。由此，学生的主动性和积极性将被调动，主体性更好地被发挥，从而促进学习的有效性。具体可以按照表1进行考核，考核合格后在进行课程设计。
（二）改革設计手段，二维变三维
目前本校的机械设计课程还是以教师指导为主，学生参照课程设计案例按部就班地进行二维设计，如此，学生在设计过程中易缺乏相应的积极性和创新性。而随着CAD技术的发展，各种行业中三维软件已逐步取代二维设计，极大提高了设计的准确性与效率。与此同时我校《机械制图》已经采用三维软件Inventor进行教学改革，在学校老师和同学双方的共同努力下，已经取得了不错的学习效果，该课程也获得了苏州第三批高职院校优秀新课程。因此，可将三维软件引用到课程教学中，用三维软件来代替二维软件设计，全方面提高设计水平，进一步贴合企业需求。
这个阶段的改革是在课程设计中进行的，运用三维软件进行课程设计，既有助于学生直观的掌握零件结构，又帮助学生提高了设计的美观性，从而进一步提高设计效率。经过6个班级的试验，本次教学改革取得了不错的教学效果。图2为某学生低速轴的设计和计算步骤图，图3为某学生的减速箱三维总装图。Inventor软件的设计给轴类零件、齿轮类零件以及标准常用件的设计带来了快速的解决方案。既可以运用参数化的进行逐步建模，又可以对设计的零件进行系统理论计算。
（三）增设设计程序汇编，提高设计效率
将多种表格中的参数以数据库的形式存储于Excel中，结合编写的计算小程序共同进行机构零件强度的理论计算。具体做法：（1）将班级分成若干个小组，各个小组成员间合理分工编写；（2）通过小组成员间的相互协调合作将小程序汇总起来，变成一个计算器的程序；（3）最终每个小组进行相互讨论，确定出一个最实用的计算器形式的程序。从而为零件的改进提供了理论依据，以及为后续设计新零件时缩短设计中的计算时间，提高了课程设计的实训效率，从而学生可将更多的时间和精力用在机构零件设计和方案创新上。
通过将每个零部件的设计过程编写小程序，只需输入已知条件，便可得出零件的结构尺寸，避免了每次新设计零件的大量重复的不必要工作，从而为后续零件的改进提高了基础，以及为后续新零件的设计节约了设计计算时间，大大缩短了设计周期。
四、结论
本次机械设计课程设计的教学改革是以计算机辅助设计3D软件Inventor为机械设计课程设计的设计工具，搭建企业实践基地，运用设计计算程序汇编为载体，还是一个全新的课题，在教学方法、教学思路和教学步骤上有创新的空间。运用现代设计学理念对课程内容安排、授课方式、考核标准进行实例分析和验证。同时将此改革推广到机械专业其他学科中去，具有较强的理论和实践价值。
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Key words：Mechanical design；digital design；education reform
作者：左斌