机械制造设计与自动化控制专业有效学习方法

在当今制造业智能化、数字化转型加速的背景下，机械行业对技术技能人才的要求已从单一操作能力向综合素养与高阶思维能力转变。然而，学生常常侧重机械制造设计与自动化控制知识的理解和记忆，缺乏深度的思考，学生普遍存在思维固化、创新动力不足等问题，难以适应产业升级对复合型技术人才的需求。与此同时，企业技术改造与自动化生产中的实际问题，如传动系统优化、设备故障诊断等，迫切需要学生具备系统分析、批判性思考及跨学科解决能力。在此背景下，探索机械制造设计与自动化控制专业的有效学习路径，成为提升学生专业技能的关键所在。

一、依据“基础-进阶-综合”三级任务，主动学习机械知识

在学习机械制造设计与自动化控制知识的过程中，将复杂的机械系统拆分成不同的功能模块，比如传动系统、控制系统、执行系统，不仅让学生更容易理解整个设备的构造，也帮助学生逐步建立起“局部与整体相联系”的思维方式。这种模块化的学习方式，其实就像是在拆解一台机器，把每个部分单独搞懂之后，再去理解它们是怎么组合在一起协同运作的。学生根据这些模块，依据“基础—进阶—综合”的任务顺序，从易到难，层层递进，逐步的掌握机械制造知识。首先是基础任务，通过探究任务掌握最基本的机械原理和结构；接着是进阶任务，通过分析模块之间的关系，思考其中的机械原理和优化可能；最后的综合任务则是把所学内容应用到一个完整的项目中，比如模拟一个小型机械系统的设计或改进，这种方式让学生在一步步解决问题的过程中，思考得更深入，不再只是被动接受知识，而是主动去理解和运用。通过这样的学习，学生不仅学会了机械知识，还慢慢培养起了系统思维、逻辑思维和创新思维，更重要的是，这种“模块化任务”的训练方式，其实和企业里的实际工作流程很像，这让学生对未来的职业发展也有了更清晰的认识和准备。

二、引入企业真实案例，培养规范意识与评价能力

在学习机械制造设计与自动化控制知识的时候，引入了一些真实的企业案例，能够加强理论与实践的联系，提高学生的学习效果[1]。如，一个关于汽车发动机关键零部件制造的案例里面不仅有图纸设计、材料选择，还有加工流程、质量检测等完整的过程。刚开始学生只是单纯地看图纸中的机械结构，随后在案例中，学生开始思考：这个零件的结构设计是不是最合理的？有没有可以改进的地方？比如，有的同学发现图纸上某个部位的设计其实可以稍微修改一下，这样在加工时就更省料、更高效，而且对功能没有太大影响。这个过程让学生第一次意识到，学机械不仅是要“看懂”，还要“看透”，学会质疑和优化。通过分析这些真实案例，学生也开始明白了“规范”到底是什么意思。在原材料选择的环节，学生可以参考和学习企业用材的标准，比如哪些材料适合做高强度零件、哪些材料对耐磨性有要求，原来这些不是凭感觉来的，而是要符合国家或者行业的标准，加工的时候，每一步也都有严格的参数范围，比如切削速度、刀具选择、进给量等。通过案例，学生能够理解这些数据的真实含义， 如果不按照规范来，轻则影响加工精度，重则直接造成零件报废甚至设备损坏。这些企业案例不但让学生看到了实际工作的样子，也让学生学会了用工程师的眼光去分析问题，学生逐渐形成了“先规范、再判断、后改进”的思维方式。比起单纯背书、做题，这样的学习方式更有挑战性，也更有意义，最重要的是，加强了理论与实践的联系，让学生知道未来走上岗位时，什么才是真正的“专业”。

三、设计跨学科项目，锻炼自主探究精神

在机械制造设计与自动化控制知识学习中，学生可以参与跨学科项目，如设计“智能农业灌溉机械系统”，学生要从需求分析到最终成品，全程参与，每一个技术决策都由学生探讨和决定[2]。在“智能农业灌溉机械系统”设计初期，学生需要自己去查资料，诸如学术论文、技术报告、网上课程链接等。学生小组就围绕“智能灌溉系统”这个主题查询了很多资料，研究了一些主要的部件和技术要领，诸如土壤湿度传感器怎么用、水泵如何控制、不同灌溉喷头的特点等等。在机械结构设计阶段，负责设计灌溉机械的支架和水管布局的学生需要根据灌溉需求去想喷头布置方式、计算支架受力，画机械结构图纸。一开始画出来的图纸，后来测试时发现支架会在大风天晃动得厉害。学生原本以为是材料不对，但在交流和探讨后，重新回顾力学原理，尝试增加支撑点、改材料、调节角度，反复对比方案，最后终于解决了这个问题。这个项目的实践过程中，学生真正学会了什么叫“工程思维”——不是照搬书上的方法，而是要自己动脑、不断尝试。电子系统方面，学生要设计电路图，用单片机控制电磁阀，还要接土壤湿度传感器。这一块学生也走了不少弯路，比如刚开始接线不规范导致电路短路，后来又遇到信号干扰问题，学生一边查资料一边调试，偶尔请教同学和教师，更多时候是和其他小组一起讨论，互相出主意。特别是在交流展示环节，大家把自己小组遇到的问题和解决办法分享出来，学生也从别的小组哪里借鉴和学习了许多经验和知识。这次跨学科项目最大的收获就是技术问题并不是总有“标准答案”，需要结合教材知识和原理进行判断、尝试，甚至失败，再一步步优化出来，这样既深入的理解了机械制造设计与自动化控制的知识和原理，也提高了知识的转化能力，实现学以致用的目的。

结束语

综上所述，通过构建“模块化任务驱动、企业案例融入、跨学科项目实践”三位一体的机械制造设计与自动化控制学习模式，不仅能够使学生的学习思维不再局限于书本知识，而且还能实现自己在复杂、动态的工作环境中实现思维创新，并形成高阶思维能力，以此为学生未来适应行业发展的要求打下坚实的基础。

参考文献：

[1]孔月.中职学生机械基础课程高阶思维能力的培养[J].农机使用与维修,2024(12):163-166

[2]王春迪. 中职学生机械基础课程高阶思维能力的培养[J].视周刊,2025(4):149-149