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摘要：针对机械专业毕业设计的特点及教学中存在的问题，本文结合实践案例，对提高机械专业毕业设计质量的教学方法进行探讨。本文采用培养文献检索能力，用问题引导学生，理论结合实践和应用有限元仿真技术等方法。这些方法可提高学生的学习积极性、主动性和毕业设计的质量。
关键词：机械专业;毕业设计质量;教学方法
毕业设计是机械专业本科生培养过程中的最后环节，也是非常重要的环节。学生将综合运用大学四年积累的专业知识，分析和解决一个复杂工程问题，巩固所学课程的专业内容，弥补课程学习的不足，锻炼学生运用专业知识和工程技术原理解决机械工程领域复杂工程问题的能力，使学生初步掌握科学研究方法。因此，毕业设计质量不仅反映学生对机械专业知识掌握的情况，独立发现、分析和解决问题的能力，而且也能反映学校的教育培养质量。在指导毕业设计过程中，如何采用合适的教学方法以提高毕业设计质量，提高学生学习积极性和主动性，是值得探讨的问题。
一、毕业设计的特点
1.涉及课程广
学生应熟悉《工程图学》《机械原理》《机械设计》《机械制造技术》《机械CAD/CAM技术》《互换性与技术测量》《材料力学》《理论力学》等课程。毕业设计要求学生对这些课程知识进行综合运用，设计出满足特定要求的机械系统。
2.理论性强
学生应熟悉课题背景，应认识到所做课题的价值和意义，完成课题需要解决什么问题，需要采用什么方法和技术原理，需要应用哪些理论作为支撑，如何对课题进行设计验证等。
3.实践性强
机械专业毕业设计本身就是一门理论与实践密切联系的实践性教学专业课程。工程设计类对机械二维制图软件CAD、三维制图软件Solidworks、有限元分析软件ANSYS等计算机辅助设计软件应很熟悉，能够利用绘图软件将设计思想展示出来，并能用有限元分析软件进行传热学、流体力学、静力学、动力学、电磁学等分析，以评估复杂的工程设计。在条件满足的前提下，还应进行试验平台的设计和搭建，进一步验证设计的可行性。软件设计类对计算机语言要求较高，要求学生应掌握C/C++，VB，VC等计算机语言，并熟悉计算机语言调试工具。
二、毕业设计存在的问题
1.毕业设计时间仓促
一般情况下高校都将毕业设计安排在第八学期，同时这个时期也是学生选择就业的时段，在时间上二者就有了冲突。随着近年来就业压力增大，学生把更多的时间和精力放在就业上，然而这个时间毕业设计工作量大，任务重，学生也只能匆忙应对。由于本科毕业设计涉及课程知识较多，范围广，学生做毕业设计时不知道要用哪些知识点。因为缺少具体工程实践经验，学生不知道要从哪里开始做起，导致毕业设计质量难以得到保证。
2.选题随意，指导过程不到位
对于毕业设计的选题，很多学生由于平常缺乏对问题的思考和研究，没有感兴趣的课题，往往会随意选一些概述性题目，没有实际应用背景和理论价值；还有一部分学生寄希望于指导教师，让指导老师定题。指导教师自身在科研和教学中都有定量要求，本身所承担的教学任务就比较重，毕业设计中要指导的学生人数又多，就很容易在指导过程中直接告诉学生怎么做完，学生意识不到做毕业设计遇到的问题在哪里，这是“灌输、填鸭”式指导的体现。
3.学生整理资料能力差
毕业设计首要任务就是搜集资料并整理分析，这也是撰写毕业论文的关键步骤。在大学期间，文献检索能力一般是靠学生自学获得，很少会专门开设一门课来培养学生的检索能力。参加过大学生科创的学生相比没有参加过的学生，这方面能力会有较大差距。未参加过科创的学生搜集资料时大多只会利用百度进行简单的检索，情况好一点的会用知网搜索，能检索外文资料的更是少之又少。对于专利的检索，大多数学生不知道到哪去找和下载。看过专利的学生很少，会撰写专利的学生是极少数。学生将文献资料搜集后，整理资料能力有限，只会把资料无序堆积、东拼西凑，缺乏逻辑，缺少文献分析能力。
4.毕业设计理论分析不足，实践能力差
毕业设计主要是由学生完成，指导教师在毕业设计中只起引导作用，提出修改意见。然而高校在教学中对机械专业学生撰写毕业设计能力的培养做得很少，而毕业设计对理论性和实践性要求都很强，学生在撰写毕业设计时往往不知道如何进行论证分析，无从下手。学生对毕业设计能够提出的方案很少，缺少设计想法，原因是：一方面文献调研能力有所欠缺，见得少，思考少，想法就少；另一方面，在校期间参与工程设计实践少，缺少设计实践经验。有的学生有了多个方案后，方案分析能力不足，不知道该如何选择。对零部件的选择计算不会灵活运用机械设计、机械原理、材料力学等基本知识。对设计的方案，不能表达其优缺点，本质上还停留在仿照设计的阶段，不知道为何要这么设计。毕业设计理论性强会使学生感觉任务困难，课题进展缓慢，对课题失去兴趣和积极性。实践性强会使学生在做毕业设计过程中对实际问题不知道该用哪门课程的什么理论或方法来解决，产生畏难情绪，毕业设计完成不佳。
三、教学方法探讨
1.培养文献检索能力
在大学阶段，文献检索课程尚未普及，大部分学生收集资料的能力仅限于用百度、360、谷歌搜索，缺少专业相关的文献检索培训。笔者在每年毕业设计开始前，会对学生进行集训，针对选定的课题在网上演示如何搜索自己想要的论文、专利、标准和书籍等，然后将整理好的常用检索网站发给学生，解决学生感觉资料少、找资料难的问题。通过培训，学生具有较强的文献收集能力，经过大量的阅读文献，会开拓学生的思路，丰富学生的想象，形成自己的想法。笔者在指导毕业设计过程中发现：学生在调研过程中多多少少都会有自己的设计方案和解决问题的方法，其中还产生了多项发明专利。
2.用问题引导学生
在指导毕业设计过程中，容易出现“灌输、填鸭”式的指导，即很明确地告诉学生第一步做什么，第二步做什么，最后做什么。结果学生做完毕业设计，尚不知哪里有问题，觉得一切都是正常的，没有问题。答辩时，老师问学生解决了什么问题，学生只会说做了什么，不知道解决了什么问题。这种毕业设计的指导是以完成任务为导向的，很显然缺乏对学生发现问题能力的培养。因此，有必要以问题为导向指导学生，激发学生的好奇心和探索欲。实践表明，以问题为导向，可以使学生更深入地了解自己的课题，激发其做毕业设计的积极性和主动性。
3.理论结合实践
在做毕业设计过程中，学生对所设计的对象缺少直观认识和了解。尽管通过调研对课题有比较深入的认识，从理论和原理上能够对课题进行设计，但具体到如何实现，缺少实践经验。因此，学生设计具体零部件时，常常会将完成某个功能的部件设计成一个零件，缺少其加工、安装和维护的考虑。以某学生设计机械手气缸的夹持零件为例（见下图），学生将夹持部分和连接部分设计成一体，主要考虑其夹持和连接功能。在工艺上存在的问题有：零件形状复杂，难加工；安装不方便；互换性差。可见学生缺少工艺实践，设计自然会想当然。为避免这种情况，在遇到类似情况时，为学生提供参考图册或视频，也可以带领学生进工厂参观，观察机械零部件的实际形状、结构和尺寸，实地考察零部件加工过程，进一步熟悉机械加工工艺过程，加强学生实践经验的学习和积累。
4.应用有限元仿真技术
三维建模是机械专业培养过程中的一个必修环节。通过学习，学生基本可将自己的想法通过三维建模软件进行实例化，常用的建模软件有Solidworks、Catia、Pro/Engineer等。毕业设计涉及的三维模型一般都比较复杂，很多学生不知道如何验证其可行性。笔者在带毕业设计时，学生提出窥视窗装配机的设计方案后，提问：窥视窗重量达10吨，怎么知道装配机的结构能够承受如此大的重量。由此可见，学生对复杂的问题不会简化成已学的悬臂结构，计算其弯曲强度，采用强度理论进行校核；此外，学生不了解有限元原理，不知道有限元仿真软件可以计算出模型结构中任何位置的应力和变形，然后同样也可以采用强度理论进行校核。因此，当学生设计出自己的模型后，对其进行有限元仿真培训，让其直观感受到设计的可行性，可激发学生的学习兴趣，培养其机械设计能力。
四、结束语
通过分析机械专业毕业设计的特点及教学过程中存在的问题，结合实践教学，采用四种教学方法提高了学生学习积极性、主动性和毕业设计质量。培养文献检索能力可以使学生产生自己的设计方案；用问题引导学生可以使其找到解决问题的方法；理论结合实践可使学生设计出更加符合实际的零部件；应用有限元仿真技术可使学生对设计可行性有直观的认识。以上方法在毕业设计教学过程中的使用取得了很好的教学效果。
参考文献：
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[4]陆静.提高高校毕业设计质量途径的探索[J].大学教育，2014
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作者:张善文 宋爱平 周建华 张剑峰 单位:扬州大学机械工程学院
