【浙工院】《机械设计基础》课程思政方案及实施案例
1、课程名称、案例主题、案例提供人
机械设计基础、机械传动方案设计、韩金臻
2、课程介绍
机械设计课程主要讲授通用机械零部件的工作原理、结构特点、设计方法，以及一般机械系统的设计，对培养学生从事机械产品设计和创新设计的能力具有重要的作用。课程内容主要包括总论（机械设计基本原则、强度基础、摩擦、磨损、润滑等基本知识）、受力分析（平面汇交力系、平面任意力系）、拉伸与压缩、材料力学、连接（螺纹连接、键与花键连接、销连接、过盈连接等）、传动（连杆传动、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等）、轴系（轴、滑动轴承、滚动轴承、联轴器等）及其它（弹簧、机架等）等八部分内容。
3、课程特点特色、课程思政要点
3.1课程特色：
机械工业是为国民经济各部门提供装备的行业。一个新的机械产品的诞生，产品设计是第一道工序。产品设计水平是一个国家创新能力和竞争能力的决定因素。“机械设计基础”是一门培养学生具有机械设计能力的技术基础课，可以通过学习该课程来掌握各种机器当中普遍使用的通用零部件的设计理论和方法。
着眼整体与系统，着力典型通用零部件，突出理论授课与工程应用相结合，融通课程思政、贯穿创新创业教育和工匠精神教育，以能力培养为主线，构建完善的教学环节。
3.3课程创新：
（1）理论与实验并不是同步教学，造成两者之间的脱节。为了解决这- -问题， 本实验增加相关的机械：理论基础支撑。使学生将实验中的零件实物，与其对应理论特性关联·起来，以深化理论教学。
（2）借助于多媒体、仿真和虚拟现实等技术在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境，学生可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目，所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。
（3）通过实验测试,深化理论知识，验证仿真结果。将“实验—理论—仿真”三者有机结合，形成一套相互印证的“理论一虚拟—现实”的一体化机械基础实验课程，从而使学生形成科学的工程问题解决思路。
图1 具体知识点实施路线图
3.3课程思政要点：
探索机械设计领域课程四个方面，用“立德树人”、“协同发力”、“同向同力”“三全育人”阐述课程思政的理念。
4、课程相关照片
图2 机械传动方案具体实践路线图
图3
图4
图5
5、素质目标
具有追求真理、实事求是、勇于探究与实践的科学精神；
养成良好的自我学习和信息获取能力；
提升学生创新设计能力；
良好的交流、沟通、与人合作的能力
6、课程内容与要求
序号 | 教学任务 | 课程内容及教学要求 | 课程思政设计 | 教学活动设计 | 参考 学时 |
1 | 绪论 | 1、了解机械的生产与发展； 2、理解机电一体化系统的构成、基本功能等. | 针对个人或职业发展的需求，采用合适的方法，自主学习，适应发展。 | 向学生说明课程安排、考核方式等事宜； 现场教学。 | 4 |
2 | 概述：完整的机器的组成及功能 | 1、了解机电一体化的常见的机器； 2、理解机电一体化机械系统的构成、基本功能等. 3、明确机构具有确定运动的条件。 | 通过分组实训操作，树立互相帮助、互相学习、团队协作、乐业敬业的工作作风；在巩固和加深专业知识的同时，培养敬业、精益、专注、创新的“工匠精神”。 | 展示图片； 伺服驱动装调实际操作 | 4 |
3 | 构件 的受力分析 | 1.构件受力分析的基本概念和定理 2.平面汇交力系 3.力矩和力偶 4、构建的平面一般力系 | 实训环节 (工匠精神) ： 1.让学生认知平动、定轴转动机构在工程及生活中的应用实例，让学生热爱专业热爱生活 2. 转动构件上点的速度和加速度测算与判别 | 1.走进车间及健身器材，让学生认知平动、定轴转动机构在工程及生活中的应用 2. 转动构件上点的速度和加速度计算，并观测车床主轴的转速 | 6 |
4 | 平面连杆机构 | 1.平面四杆机构的基本形式及演化 2.平面四杆机构曲柄存在的条件 3.平面四杆机构的性质 4.平面四杆机构的设计 5.平面四杆机构的设计 | 实训环节 (工匠精神) ： 1.平面四杆机构在工程及生活中的应用实例，让学生热爱专业热爱生活 2.平面四杆机构压力角的判别与测量 3.设计一具有急回特性的四杆机构并制作 | 1.走进车间及健身器材，了解平面四杆机构在工程及生活中的应用 2.变换四杆机构不同的压力角，观测机构传动能力的变化 3.应用CAD设计一具有急回特性的四杆机构并制作演示，满足最小传动角要求 | 8 |
5 | 凸轮机构 | 1.从动件运动规律 2.凸轮机构的压力角 3.图解法设计凸轮机构 | 1. 凸轮机构在工程及生活中的应用实例，让学生热爱专业热爱生活 2. 根据从动件运动规律，让学生认知在自动化生产线中工作规律的实现 3. 设计一凸轮机构并制作 | 1. 走进车间，了解凸轮机构在自动化生产线中的应用 2. 变换凸轮机构不同的压力角，观测机构传动能力的变化 3. 应用CAD设计一凸轮机构并制作演示，满足最小传动角要求 | 6 |
6 | 齿轮机构设计 | 1.渐开线齿廓及啮合特性 2.齿轮的参数设计 3.齿轮的加工 4.齿轮传动设计 | 1. 齿轮机构在工程及生活中的应用实例，让学生热爱专业热爱生活 2.从渐开线引发数学的其它曲线，引发学生思考齿轮为什么要选用渐开线，欣赏曲线的优美 3.从齿轮加工及传动设计培养学生一丝不苟的工匠精神 | 1. 走进车间，了解齿轮机构在机床变速中的应用 2. 变换渐开线的基圆，观测渐开线的变化，测量K点处的压力角 3.设计一硬齿轮传动机构，注意模数的选取 | 10 |
7 | 机构运动简图 | 1. 运动与约束 2. 构件与运动副 3. 机构运动简图的绘制 | 1.从机械原理上让学生思考为什么要画机构运动简图 2.机构有约束与运动副，作为一名大学生应该如何自律 | 1. 约束与运动副的理解 2.示范机构运动简图的绘制，培养学生的抽象思维能力，并让学生练习 | 6 |
8 | 机构的结构分析 | 1.机构自由度的计算 | 1. 从机械原理上让学生思考为什么要计算机构自由度 2. 机构有自由度，作为一名大学生应该如何自律 | 1. 认知机构自由度 2. 示范机构自由度的计算，培养学生的抽象思维能力，并让学生练习 | 4 |
9 | 间歇运动机构 | 1. 棘轮机构 2. 槽轮机构 | 1. 从机械原理上让学生思考间歇运动机构的工作方式 2.学习棘轮机构、槽轮机构，思考间歇运动工作的要求 | 1.认知间歇运动机构及其在工程上应用 2.讲解棘轮机构、槽轮机构工作原理，并通过演示及操作加深理解 | 2 |
10 | 螺旋机构 | 1.螺旋机构 | 1. 从机械原理上让学生思考螺旋机构工作方式 2. 螺旋机构是典型的螺母与螺杆的零件配合，延伸到团队集体中，如何培养团队精神 | 1. 认知螺旋机构及其在工程上应用 2.学习传力螺旋、传动螺旋、调整螺旋，并引用工程案例 3.学习滚珠丝杆工作原理及应用 | 2 |
机动 | 4 | ||||
复习 | 2 | ||||
考核 | +2 | ||||
总学时 | 60 | ||||
7、实施案例
案例1 ：压杆失稳
工程结构和机械结构中有很多受压杆件，比如桥梁的立柱、起重机或装载机中的液压挺杆、螺旋千斤顶的螺杆等，当压力超过某一限度时，其直线平衡形式将不能保持，从而使杆件丧失正常工作能力。这种区别于强度失效和刚度失效的又一种失效形式，称为稳定失效。压杆失稳与强度和刚度失效有着本质的区别，前者失效时的载荷远远低于后者，而且往往是突发的，因而常常造成灾难性后果。通过该环节的教学实施，可以培养学生一丝不苟、科学谨慎、认真专注的工匠精神。
案例2
工匠精神：培养学生树立新时代的设计思想；爱岗敬业的工匠精神；认真负责的工作态度和一丝不苟的工作作风。爱护每一台教具产品，按规矩拆卸、组装；按次序摆放各类零件；按规定摆放各类工具、量具。及时清理工作场地。离开测绘现场时，必须做到关闭窗户、关闭电源。杜绝一切安全事故的发生。
案例3
法制、诚信:在授课过程中，适时灌输中外知识产权保护法律法规，使学生认识到严格遵守相关法律的重要性，培养尊重知识产权的诚信精神。严格遵守日常的行为准则、职业规范与职业道德。
案例4
从任课班级中挑选成绩好学生组建兴趣小组，根据企业如何进行激光精雕机设计开发，培养学生对复杂自动化设备设计的解决方案，设计满足特定需求的机械系统、部件以及工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识。通过项目实施，一是让学生能针对个人或职业发展的需求，采用合适的方法，自主学习，适应发展。二是能够在机械工程实践中开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具。三是能主动与其他专业的成员合作开展工作，完成团队分配的工作，承担团队成员的角色和责任。
案例5
通过一个综合案例的学习、设计、研发，内化敬业、精益、专注、创新的“工匠精神”，形成优秀的职业价值取向和行为表现。
（1）任务引领
按照给定的自动化设备，设计相应的控制电路。
（2）知识传授
掌握基本电子元器件的性能和应用。
（3）能力训练
分组实训，设计电路，并进行模拟仿真，完成预定的电路功能。
（4）检查
分组检查讨论检测结果
（5）评估
学生陈述，教师分析
（6）下次任务布置
知识创新点的提炼，形成知识产权。