基于大学生工程实践与创新能力大赛的机械设计课程教学优化初探

在当前工程教育领域，机械设计课程作为培养高级工程技术人才的重要组成部分，承载着筑牢学生设计理论基础、培养创新思维与实践能力的双重使命，然而传统教学模式往往过于侧重理论，学生缺乏与现代企业实际需求相衔接的实习环节，难以完全满足工程新技术发展的需要。为此本文旨在探讨如何结合大学生工程实践与创新能力大赛，对机械设计课程教学进行优化，以期探索一种项目导向的教学方法。

一、当前教学方法问题分析

在机械设计的传统教学方法中，许多教师主要采用课堂讲授和理论考核形式，这种教学模式强调理论知识的传授，教师主导课堂，通过讲解、演示和解答来进行知识点的讲述，课程实验也比较简单，模式僵化，使得学生在这一过程中的大多数时间都是被动接受信息，参与度和互动性相对较低，。

尽管该方法在基础知识教育和系统理论构建方面具有一定效果，但它也存在明显的局限性。首先，由于缺乏足够实践环节，学生难以将理论知识有效转化为实际操作能力，机械设计领域特别强调实践和经验的累积，单靠理论输入无法全面培养学生的工程实践能力；其次，传统课堂教学往往忽视了创新思维的培养，在现代工程技术迅速发展的背景下，仅仅依赖书本上的标准解决方案已不足以应对日新月异的技术挑战，而传统教学方式在启发学生创新思维和问题解决能力方面表现不足；最后，这种模式下的评估通常侧重于理论考试，难以全面评价学生的综合能力，尤其是设计能力和团队合作能力。

二、基于大学生工程实践与创新能力大赛的机械设计课程教学优化策略

大学生工程实践与创新能力大赛立足于新能源车、智能搬运小车、垃圾分类等项目，要求学生团队独立完成某一项作品，并进行实际运行评比。这些竞赛项目涵盖的基本都是当今社会的热点技术，如新能源、机器人、垃圾回收等领域，贴近工程项目实际，涉及的知识面广、综合性强，但项目开始首先面临的都是机械设计，这就为学生在学习机械设计课程提供了非常优秀的教学和竞技平台，学生在作品实施中可以清晰地看到自身的不足，教师在竞赛指导中也能及时发现当前教学中存在的不足，从而及时调整教学方法和内容，促进机械设计课程的教学。

（一）围绕大赛项目整合实践环节、开展创新性教学

教师在进行理论教学时，整合实践环节当中，所开展的实验教学应覆盖从基础方法到高级机械系统设计的全过程，具体操作包括将相关竞赛题目进行拆解，设置专题性实验项目，学生在老师指导下完成特定的设计任务，如新能源车传动系统设计、机械臂制作、垃圾分类装置等，这些实验不仅要求学生运用课堂上学到的理论，条件允许的还可以让学生进行实际加工与组装操作，加深对原理和工程实践的理解。将项目制学习贯穿于整个课程教学的核心部分，通过团队合作完成综合性设计项目，在项目启动阶段，教师要求向学生提供项目需求和设计规范，学生需在一个学期内完成从概念设计到原型制造所有步骤，此过程中学生需要自行管理项目进度，解决设计过程中遇到的技术难题，同时进行预算控制和风险评估。此外增设设计竞赛或挑战活动也是实践教学的一部分，通过模拟真实工程挑战的方式，模拟真实的工作环境中应用其学术知识，激励学生运用创新思维解决问题的能力，这类活动通常在课程的后半部分进行，以确保学生已具备必要的知识基础和技能。

（二）将竞赛作品作为教学案例，扩展教学内容

教师可以将往届竞赛中表现良好的作品（也可以是其他竞赛作品）作为教具，将其设计思路、理念、亮点在课堂上进行专项讲解。这就要求教师需要有一定的自主性，能够定期调研行业的最新发展趋势和技术创新，并且与行业内相关企业合作，确保教学内容与时俱进，将新技术与新方法应用到竞赛项目中来。同时考虑在课程内容增加一些涉及未来发展方向的技术领域，如智能制造、机器人技术或可持续工程设计等，将这些新兴技术融入现有课程模块中，或者开设一些专题讲座，以便学生能够接触并掌握这些领域的关键技术，并引入与新技术相关的软件和硬件资源，增强学生的学习体验和实践能力，同时增加与行业专家的互动，比如邀请专家来讲座或参与课程设计，也能使教学内容更贴近实际，提高课程的适应性和前瞻性。

（三）加强实践效果评估与反馈机制应用

在课程教学结果评价中，增加实践环节评价以全面衡量学生的学习成果，包括设计过程评估和总结性评估，设计过程评估通过监测学生在开展实践项目，或其它一些小设计任务的完成情况来监控学生的学习进程，帮助学生在学习过程中进行自我调整，总结性评估则通过期末考试和大型项目作业来评价学生对课程内容的掌握情况和实际应用能力。教师应主动引入同行评审和自我评估机制，鼓励学生参与到评估过程中来，帮助学生从同伴中学习，了解不同的观点和方法，同时也使他们更加积极地参与课程活动。

三、结语

综上，在当前高等教育领域，随着工业界对创新型工程师需求日益增长，对机械设计课程优化不仅是必要的，更是迫切的，通过将大学生工程实践与创新能力大赛的经验整合进课程教学中，不仅提升教学内容的实用性和现代性，也极大激发学生创新精神和实践能力。在创建一个更加动态、互动和挑战性的学习环境中，使学生能够在真实的工程挑战中测试和提升自己的技能，最终培养出能够引领未来工程创新的杰出人才。

基金项目：湖南省普通高等学校教学改革研究项目HNJG-2021-0667。

作者简介：彭向前（1980.7-），男，汉，湖南，博士，湖南科技大学，讲师，机器视觉、图像处理。