优秀课程思政案例示范-机械设计基础

为贯彻实施教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》，推进华北理工大学课程思政建设，提高教师课程思政建设能力，学校特自即日起通过教师教学发展中心公众号推送课程思政系列优秀案例。

小编将从思政教学目标、课程思政案例内容、思政目标的实现和教学设计四个方面介绍每门课程思政优秀案例，文末还将展示该优秀案例的教学视频。希望通过系列优秀案例分享，提升教师课程思政教学能力、优化课程教学设计、创新教学载体，提高课程思政建设水平，实现思政元素润物无声的育人效果。

主题：轴的结构设计

Subject: structural design of shaft

教师简介

Teacher profile

崔冰艳，女，博士，副教授、硕士生导师，中国仿真学会人工智能仿真技术专业委员会委员，主讲机械设计、机械原理和机械设计基础三门课程。省级一流课程负责人，国家一流课程建设第三人；荣获省信息化大赛高校组二等奖，河北省微课大赛三等奖，获校级优秀教学案例一等奖、校级思政优秀教学案例一等奖、 卓越教师奖等；主持并参加多项省级、校级重点教改项目。

课程简介

Course introduction

机械设计基础将先修的工程图学、工程力学、工程材料课程与机械原理和机械设计相互融合的一门技术基础课程，是研究机械的共性问题，让学生掌握常用机构、典型传动和零部件的工作原理、组成、特点、选用，应用常用机构、典型传动和零部件的设计方法进行创造性的设计简单机械装置。培养学生具有自主学习和工程设计能力；树立学生终身学习意识，严谨求实的工作作风和科研创新的科学态度；融思政元素，培养学生具有家国情怀、团结协作、遵守规则、工匠精神等，从“知能素德” 四维度提升学生的综合能力和素养，为进一步专业课程的学习奠定坚实技术基础。

一、教学目标

（一）本讲的课程思政教学目标

1. 通过使学生理解轴的结构设计中蕴含的合作精神、自主创新、科学探索、绿色设计（思政），帮助学生强化对轴的结构设计中应满足的定位要求（教学）；2. 通过使学生体验在如何采用合适的方法才能体现出辩证思维、价值追求和责任担当（思政），帮助学生树立牢固的轴的设计中提高轴的强度和合理方法（教学）。3. 通过轴上零件的拆卸和安装，使学生认识到在不同的环境中要遵循各自规定的规则制度和原则，同时更应该遵守国家的法律规则（思政），帮助学生树立正确的轴系零部件的装拆准则，培养良好的观察、分析、解决问题的能力。

（二）案例如何体现课程思政教学目标

1. 结合轴的设计要求，对轴上的各个安装零部件上的定位和固定进行讲解和分析，突出轴系运转正常时，轴上的零部件要具有相对的固定方式，这样才能保证轴上的零部件协同工作，并通过轴系工作的工程案例让学生更好的理解机械系统中各零部件协同工作的重要性，从而能够更加深入的理解思政教育中团结协作的核心思想。2. 通过轴的结构设计中合理的减小轴的应力、改善轴的载荷、通过强化处理等方法来提高轴的强度。帮助学生认清楚，解决和处理问题要采用合适的方法，在今年我国出现的新冠病毒时，国家政府采取了合理的抗击病毒的方法，保护了广大人们的生命安全，同时也厚值爱国主义情怀，作为年轻人要勇挑时代担当，并在此过程中引入轴的结构设计的作用和贡献，能够将学生自然将爱国主义情怀倾注到自己的专业中去，以做一名具有爱国情怀的专业工程人为己任，坚固自己的爱国意识和学习信心。3. 通过轴上零件的零部件的装拆过程的分析与讲解，突出轴系零部件的安装和拆卸一定要按照合理的顺序完成，否则轴系上的零部件就可能安装不上或安装零轴系不能正常的运转。让学生建立正确的轴系零部件的装拆准则，使学生认识到在学校要遵守学校的规章制度，在工作单位要遵守企业的规则，在生活中要遵守国家的法律原则。

二、课程思政案例内容

（一）案例的引出（1分钟）

课堂活动：

1. 请各位同学将你所看见的各类轴在工程中的应用写下来。2. 对于图片上给出的齿轮减速器的轴，请同学们说说轴上有那些零部件，是如何连接和安装的？

（二）案例内容（13分钟）

1. 案例形式：《汽车减速器轴的结构》小视频+讲授2. 视频名称：《变速器拆装》时长：（截取视频从10分38秒——12分08秒）视频下载来源：YOUKU网站3. 让我们来看看汽车减速器主轴的结构、以及轴系结构上零部件和主轴的拆装过程。分析轴的结构设计的知识点，以前设计满足的要求，起到什么样的作用。
1）轴的设计应要便于制造、便于轴上零件的装拆。该设计要求在设计中起到了关键的作用，它决定了轴的加工方案的选择，轴的具体结构，以及轴上连接的相关零件，及其连接方式。能够确定主要零件的装配方向、顺序和相互关系。轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相同。设计时可拟定几种装配方案，进行分析与选择。2）轴上零件的确定工作位置，保证轴上各零件与轴能够可靠地相对固定。通过汽车减速器主轴上轴系及相关零部件连接的工程案例让学生更好的理解通常的轴系连接零件——齿轮、键、轴承、轴端挡圈、调整垫圈、轴承端盖等。轴的各部位的名称——轴颈、轴头、轴肩、轴身、轴环。轴的定位方式的选择，决定了轴上零件的选择，对轴的设计与装配方案的选择起到了决定的作用，它决定了轴的结构设计和尺寸设计。3）汽车变速器的主轴，通常是在变应力作用下工作的，容易发生疲劳破坏，这就增加的汽车运行的危险。因此在变速器主轴的设计时，首先是保证轴的强度要求，采取合理的方法来保证轴的受力合理、尽量减小应力集中等，来提高轴的强度。而在我国新冠病毒出现时，政府采取合理的抗击病毒的方法，快速、准确的控制了病毒在过年的传播。

三、分析讲解方法

（一）重点分析：案例与本讲内容的关联度

1. 第一个知识点为轴的设计应考虑制造和装配的问题。在满足使用要求的前提下，轴的结构应尽量简单，轴的设计通常是中间粗，两端细。装配方案要合理可靠，确定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相同。设计时可拟定几种装配方案，进行分析与选择。突出轴系的创新设计、轴系零部件的安装和拆卸一定要按照合理的顺序完成，否则轴系上的零部件就可能安装不上或安装零轴系不能正常的运转。让学生建立正确的轴系零部件的装拆准则，其关联度为遵守规则——使学生认识到在学校要遵守学校的规章制度，在工作单位要遵守企业的规则，在生活中要遵守国家的法律原则。2. 第二个知识点为轴上零件的定位和固定，轴的设计时要保证轴上零件有准确的轴向周向的定位，以保证其正确的工作位置，这样才能保证轴上的零部件协同工作。通过汽车减速器主轴、副轴和副轴轴上轴系及相关零部件连接的工程案例，以线上线下互动的方式，让学生更好的理解机械系统中各零部件协同工作的重要性。其关联度为实践、协调、科研探索——从而引入到理解思政教育中实践能力、团结协作和科研探索的核心思想，告诉同学们，如果想要完成一个负责的工作任务，必须付诸实践，对项目方案的科学探索研究，以及团队中各个成员的共同努力，凭借个人是不能完成的，要团队的每个成员都互相协作，彼此协调，才能成功的完成任务，取得成功。3. 第三知识点为如何采用合理结构来提高轴的强度，轴的设计首要任务是保证轴的强度，并通过合理的改进轴或轮毂的结构以减小应力集中、通过碾压、喷丸等强化措施，使轴的表层产生压力；或合理减小轴表面及圆角处的表面粗糙度；改进轴上零件的结构以减小轴的载荷，来提高轴的疲劳强度，如果方法不当，轴的疲劳强度不会提高反而会快速降低。其关联度为——合理的方法，对于爱国情怀的表现要采用合适的方法，如果方法不当可能就会造成严重的后果。

（二）如何达成课程思政预期目标：采取适宜的教学方法和教学模式。

1. 案例导入使用参与式课堂活动的方法，将学生带入亲身的经历体验中，既使学生主动对社会重大事件进行思考，加深了学生对轴的制造和装配要求，将它与工程实例有机结合在一起，不露痕迹的将学生带入到遵守规则、遵守法律的思维模式中，为后面课程思政的开展做好思想准备。2. 使用案例视频和翻转法，对《汽车减速器的主轴》进行简单介绍，快速将学生带入轴的结构设计中各零部件及相对的定位方式与思政教育中的团结协作问题。案例视频有助于提升学生的学习兴趣，强化学生对轴的结构设计中的结构尺寸、相关零部件的位置关系更加直观，强化实践能力和科研探索的重要性，更好的理解团结协作对解决负责的工程问题或社会问题中人员的合理分工和协调工作的重要性。3. 使用讨论法、案例法，通过合理的方法提高轴的强度，融入到今年的疫情中，采用合理有效的抗击疫情方法和措施能有效的限制疫情的传播速度，展示出的辩证思维，以及国家对人民的生命健康权的价值追求，表现出的是党和国家政府在依法有序规范抗击疫情中的责任担当。在最后的总结性的讲授中，在宏观背景下将本案例提升到爱国主义、中国立场、时代担当的高度，进一步使学生树立起牢固的法治信念和职业信心，激发学生努力学习专业知识的动力，坚守本心，激励学生在今后的学业过程中克服学习困难，实现专业和职业理想。

四、教学设计

五、案例视频

Structural design of shaft

感谢机械工程学院

崔冰艳老师供稿

教师教学发展中心

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