機械結構設計基礎知識范文

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根據山西師范大學的“3.5+0.5”的培養模式和食品科學與工程專業的培養目標，教師在掌握機械基礎教學大綱的前提下，明確教學目的、任務和要求，結合學生認知特點和生產實際，精選教材。教材選用魏兵主編的“十一五”國家級規劃教材《機械基礎》。該課程教學計劃安排51課時，課時少，內容廣，必須對教材內容進行優化。合理選擇教學內容，以“必需、夠用”為原則。精講基礎知識和基本設計方法，強化公式應用，弱化公式推導。工程力學主要講解理論力學和材料力學的基本概念、機械零件基本變形形式和強度計算，熟悉構件的受力分析和計算方法；互換性與技術測量重點講授極限與配合，緊密聯系實際；工程材料主要講解工程材料的種類、牌號、性能和應用，以金屬材料和塑料為主，結合食品行業的發展，增加食品行業當前采用的新材料、新技術和新工藝；機械設計部分包括常用機構、連接、機械傳動、軸系，這部分內容和后續課程及生產實際聯系密切，工程應用多，屬于課程的核心內容，機械傳動中的帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動突出基礎知識和設計方法，強化設計方法和公式應用；機械加工基礎以毛坯的制造工藝和切削加工方法為主要內容；液壓與氣壓傳動重點是液壓傳動的原理、組成和特點，常用液壓元件的功用及常用的液壓回路。介于課程學時少，結合課程的特點，部分教學內容采用自學加輔導或講座的方式，引導學生多途徑學習。

2多種教學方法結合

機械基礎課程實踐性強，傳統的理論教學采用“填鴨式”的教學方法，教學過程中教師和學生之間缺乏互動，學生被動接受知識，學生感到枯燥乏味，不利于學生的學習。采用多種教學方法，激發學生學習積極性，變被動學習為主動學習。對于工程力學基礎、工程材料基礎知識、基本概念等采用講授式教學法。教學過程中教師要注意和學生的良好互動，避免注入式教學。機械設計中的常用機構、機械傳動、軸系難度大和實際聯系密切，采用討論式教學。理論知識講解前，選擇和生產實際常見的議題，在學生充分討論后，教師再講解，調動學生學習的積極性，避免了“教師教、學生被動學”的單一教學模式，達到事半功倍的效果。采用典型案例教學法，如以齒輪軸為典型案例，通過材料的選擇、結構設計、強度校核、公差與配合的選擇、機械加工工藝制定等環節，可以把工程力學、工程材料、互換性與技術測量、機械設計、機械加工的相關知識聯系在一起，架起了課程的橋梁，知識結構相互銜接，課程體系更加完善。

3采用多種教學手段提高教學效率

機械基礎課程的研究內容比較抽象，相當一部分學生在學習時因缺乏空間想象力和工程設計而產生厭學情緒[4]。課程學時少，內容多，采用現代教育技術方法，通過運用多種媒體，提高課堂效率，有效提高教學效果。講解平面連桿機構、機械傳動、金屬切削機床、輪系、液壓系統原理時，由于學生沒有實際生產經歷，缺乏相應的想象能力，采用動畫技術，生動形象，讓零部件運動起來，使抽象理論直觀化；講解連接、軸系、切削加工方法、液壓元件時，采用實物、幻燈片、圖片展示教學內容，生動形象，增加學生感性認識，拉近書本知識和生產實際的距離，加深學生對理論知識的理解，更好地突出教學重點和難點。

4增加綜合設計實驗教學內容

課程的實驗課時為4學時，傳統的實驗為認知實驗，實驗設備是機械基礎陳列柜和模型，以演示講解為主，時間多集中安排在課程中期。改革后，開放實驗室，學生自主實驗，不占實驗課時，時間安排每個模塊的理論課講授之前，學生遞交實驗報告。通過認知實驗使學生建立機械零配件的結構、機械加工、液壓傳動系統的感性認識，對機械基礎知識有一個初步了解。增加綜合設計實驗內容[5]。①軸系結構設計實驗。軸系結構是回轉機械的重要組成部分，軸系結構的性能決定機械的性能和壽命。軸系結構設計實踐性強，涉及內容多，靈活性大，是課程的重點和難點。通過拆卸、結構分析、裝配、調整、結構設計的全過程，學生掌握軸系設計的步驟和方法，培養學生的創新能力和工程實踐能力。②機械傳動方案的創新組合設計、分析實驗。傳動方案的設計是創新設計的主要內容，學生根據教師的要求，選擇傳動類型、自行設計傳動方案，根據設計方案自行組裝，以培養學生的綜合設計能力和動手能力。通過開設綜合設計實驗，在創新實驗的環節中，學生通過方案構思和改進、實驗操作和觀察，達到培養創新意識、創新設計能力[6]。

5增加具有食品工程教育特色的實踐教學環節

增加工程訓練，訓練時間安排在理論課開課后第6周。工程的本質是一種社會實踐，在科學的基礎上增加工程訓練的內容。學生知識面窄、面向工程實際不足，沒有足夠的工程訓練，現代工程設計思想、方法和綜合應用多方面的知識解決工程實際問題的能力不足。工程訓練中，學生學習金屬加工工藝知識，自己動手操作各種設備，使用多種量器具，增強動手能力，激發創新欲望，培養創新能力。增加課程設計，時間安排在理論課結束后進行。課程設計是實踐教學的重要環節，培養學生運用所學的知識分析和解決問題及獨立思考的能力。課程設計時間1周，工作量大、時間緊。采用接近工程實際的題目：一級減速器設計或小型食品加工機械等。每個學生的任務書各不相同，設計方案和設計思路完全由學生組織設計，充分發揮以學生為主的教學理念。學生基本具備機械傳動系統的設計計算、材料的選擇、會查閱資料，能夠正確使用國家標準，繪制工程圖的能力。通過課程設計鞏固所學知識，掌握機械方面的設計方法和步驟，培養學生工程意識、分析問題和解決問題的綜合能力。

6考核方式

改革課程考核方式，實行教學全過程多次考核和考查，提高平時成績在總成績中的比例[7]。理論考核采用閉卷考試，成績占課程成績的70%；實驗考核成績占課程成績的30%。細化實驗考核內容，從實驗準備、實驗過程、實驗效果、實驗報告多方面考核，注重實驗過程和創新能力的考核；工程訓練、課程設計單獨考核。

7結論

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關鍵詞：車架結構；輕量化；摩托車

隨著摩托車工藝的不斷發展，對材料和結構強度的要求也越來 越高。車架是摩托車的重要部件，只有具備足夠強度、剛度的車架才能很好的連接個支撐部件。在車架結構設計的過程中，已經綜合運用了有限元、動態設計等計算機分析、預測以及模擬技術，可以在滿足強度約束的情況下優化車架結構設計。

1 基礎知識及模型建立

摩托車車架必須經過振動試驗臺的測試，在分析車架在振動試驗臺的邊界條件及激勵載荷時，需要了解一些彈性力學的相關基礎知識。彈性力學研究物體在外力作用下的變形及內力，對車架結構設計有重要的作用。

在彈性力學中常用的物理量有外力、應力、應變以及位移等[1]。作用于摩托車的外力主要有表面力以及體力兩種：表面力是諸如接觸力等作用于摩托車車架表面的外力；體力是分布在摩托車車架整個體積上的外力，比如重力。應力能夠描述摩托車車架的受力狀態，應變說明了車架的變形程度，位移描述車架變形后的位置。一般而言，車架上不同的點有不同的應力，所以應力分量與車架上各點的位置坐標有關；車架表面在受到外力作用時，其尺寸和形狀會發生變化，車架表面各點的應變分量和位移分量滿足柯西方程。

在眾多振動試驗臺中，凸輪式機械振動臺相對簡單并且可靠，而且承載能力較大，所以在進行車架振動試驗臺激勵計算時以凸輪式機械振動臺為主。對凸輪式機械振動臺而言，其運動部分的唯一受多個因素影響，這些因素包括曲軸臂長、凹輪偏心量等[2]；激振力隨運動部分的質量而變化。在使車架配重平衡的情況下，借助夾具將車架的前后輪轂中心固定，然后利用凸輪式機械振動臺的旋轉運動產生周期性的垂直激振力，這樣能夠讓前后輪轂上下振動，實驗數據顯示前后輪轂頻率均為2.5Hz，振幅均為30mm。在不考慮凸輪式機械振動臺工作時因為工件的剛性碰撞產生的波形失真，可以得到偏心凸輪產生的強迫位移，以此求出車架前后輪轂中心處的激勵值。實驗證明前后輪轂中心的振動加速度大小只受到偏心距影響，而和偏心輪的大小并無關聯。

車架主要是由各種截面的鋼管件焊接成的，在建立車架結構模型前，可以略去一些附在車架上的非承載件、孔洞以建立一個簡單的幾何實體三維模型，然后將此三維模型導入HyperMesh。HyperMesh能夠對三維模型進行幾何清理，并修補抽取中面的車架拓撲結構，建模過程中，主要會做如下處理[3]：（1）簡化非受力及不重要的部件，以此在不使受力失真的情況下減少計算量；（2）為避免復雜的焊縫操作，不單獨使用焊接單元，而是將焊接單元節點選擇在焊縫上，以保證可以得到連續的變形。

2 車架的靜態強度分析及瞬態響應分析

在用有限元方法進行靜力分析的過程中，一般會涉及到幾個方面[4]：（1）利用離散化結構建立模型。作為結構力學模型的一種近似計算，有限元方法的計算模型基礎就是結構化的離散模型，這種模型將車架表面一定數量的有限節點連接起來，由于包含的自由度個數是有限的，因此可以使用矩陣方法進行計算。（2）作用在車架單元上的表面力和體積力載荷，需要按照力等效的原則向結點移置。（3）整體分析的過程涉及到兩步：首先利用所有單元的剛度方程得到整個車架結構的剛度方程；二是把每個單元上的等效結點力列陣集合為總的載荷列陣。

摩托車車架受到的靜載荷主要取決于車架上的負載質量，車架自身的重量被以均布載荷或集中式的方式加載到相應位置，并約束了車架前后輪轂中心不同方向的自由度。車架靜強度分析的有限元模型如圖1所示。

車架整體應力的分布區域是護板支架、邊管焊接位置、后加強管和后平叉等處。由于靜載下車架的應變是一種彈性變形，所以根據第四強度理論可以知道壓力最大值位于護板支架處。在車架所有的位移中，由于尾管壁厚相對比較小的原因，其位移最大；主梁管以及前立管的壁厚比尾管要大，加之前三角加強板的支撐，使得前立管和主梁管的位移比較小。整體而言，尾管和主梁管處受到的壓力較小，但邊管處分布不均勻的壓力會導致材料利用不合理的情況。

對車架進行瞬態響應分析要用到結構動力學的理論基礎，動力學問題的有限元法將車架離散化為有限個單元，在對每個單元進行剛度分析、阻尼計算等分析后，再將所有單元的特性矩陣組合起來，得到最終的結構動力學方程。在對車架進行瞬態動力學分析后，可以知道車架的最大壓力一般重復出現在護板支架焊接處、踏板配重和后平叉等位置；當車架不同位置的壓力分布不均勻的時候，不同部件的不佳匹配會致使車架壓力出現在上述位置，因此還存在一定的優化空間。

3 車架結構的優化設計

車架結構的優化設計本質上是將工程問題轉換為數學問題，求得最優解后，將工程問題歸結為自變量的優化問題。作為一種連續體，車架的優化類型可以分為形狀優化、尺寸優化以及拓撲優化。

尺寸優化是在拓撲和形狀保持不變的情況下找到截面尺寸和材料性能的最佳組合，尺寸優化方式可以優化材料屬性、板的尺寸等參數；形狀優化指的是車架的拓撲機構不變時得到最優的幾何形狀及邊界；拓撲優化的目的是在連續區域中尋找承受載荷物體的最佳的材料分配方案。

結構優化設計過程中會涉及到目標函數、約束條件以及設計變量這三個要素。設計變量可以描述車架設計中的一些獨立變量，不論這些變量是連續的還是離散的；約束條件規定了車架結構設計過程中的應力、位移以及臨界載荷等變量的要求；目標函數是車架結構設計的最優方案。

為了減輕重量、降低成本，在進行車架結構優化時，可以盡量保證其整體結構尺寸、裝配尺寸等不變化，以更好地匹配塑性件能與優化后車架。優化之初，先選擇車架各部件的壁厚作為設計變量，并以車架的質量（體積）作為目標函數；這一優化過程的約束條件是在得到目標函數最優解的情況下保證車架強度滿足要求，可以運用靜載條件下的應力作為約束條件。在不斷優化過程中，車架質量在6 次迭代后達到收斂，質量得到有效減輕。

參考文獻

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關鍵詞：化工裝備；課程體系；工作任務；技能；背景知識

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）41-0215-02

一、構建基于工作任務的課程體系思路

“高職化工裝備技術專業綜合改革”是四川省教育廳2011年高等教育質量工程立項建設項目，化工裝備技術專業課程體系建設是化工裝備技術專業綜合改革的重要部分之一，本文介紹的課程體系已經在我院2010級開始試行。機械工程系邀請化工裝備技術行業企業專家、人力資源部門負責人、生產一線技術人員和管理人員組成專業建設委員會，課題組通過市場調研，召開專業建設會議，并廣泛征求教師、行業企業專家和技術人員意見，指導化工裝備技術專業課程體系建設，提出了基于工作任務的核心課程體系建設的方案。通過對化工裝備技術專業所對應的職業崗位進行分析，提煉出適合教學的主要49個工作任務，對崗位的工作任務進行組合，將崗位背景知識、工作過程的相同或相近知識點、技能點進行歸納分類，以化工裝備為載體、化工裝備維修為核心，將化工裝備的構造、原理、基本故障診斷和維修等融為一體構建一門課程，遵循由簡單到復雜、由單一到綜合的認知規律，形成專業核心課程體系。打破傳統的以學科體系為基礎的課程體系。在這一課程體系中把工程力學相關理論融入到機械結構設計與裝配中，化工原理、流體密封的相關知識融入到流體機械結構與維護、化工設備結構與維護等課程中，構建基于工作任務的核心課程體系。

二、化工裝備技術專業核心課程體系構建

1.化工裝備技術專業崗位工作任務的確定。成立由專業帶頭人、骨干教師、企業專家、能工巧匠、行業專家組成的專業建設委員會，指導專業建設工作。通過對典型企業調研，確定本專業職業崗位的工作任務，這些任務包括機械零件圖閱讀、機械零件測繪、加工、熱處理，通用零部件的選擇、裝配與維修，液壓系統維護、各種化工設備的運行、維護、安裝修理，各種化工機器的運行、安裝修理、設備管理等49個主要工作任務。羅列完成工作任務所需知識和能力，對工作任務進行分解、組合，以典型化工裝備為載體，將化工裝備的構造、原理、基本故障診斷和維修等融為一體，構建一門課程。

2.課程體系的構建方法。遵循由簡單到復雜，由單一到綜合的認知規律，形成基于工作任務的核心課程體系。加強實踐環節，將實踐進一步的具體到位，以任務驅動、項目導向法進行課程內容重組，按照理論夠用為度、突出實踐的原則，融合職業資格證書所需的能力內容，將工作領域的工作任務和內容轉為學習領域的課程教學內容。進一步的完善，使課程體系、教學的內容更加貼近科學化，實際現實化，使形成完整的可執行的課程體系方案。

3.化工裝備技術主要核心課程的構建。第一，機械制圖。所對應的工作任務為零件圖閱讀和零部件圖的繪制；所需技能和背景知識為制圖的基本知識、零件的表達方法、零件圖、裝配圖繪制與閱讀。第二，互換性及技術測量。所對應的工作任務為零部件的加工，所需技能和背景知識為尺寸幾何精度及測量。第三，工程材料及成型。所對應的工作任務為零部件的熱處理，所需的技能和背景知識為材料的基本知識、熱處理、熱成型、普通機械加工方法及設備、數控加工技術及設備與特種加工技術及設備。第四，鉗工操作訓練。所對應的工作任務為鉗工操作，按照鉗工基本進行訓練。第五，機械結構設計與裝配。所對應的工作任務為通用零部件的選擇、裝配與維修。所需的技能和背景知識為常用構建、聯接件、機械傳動、周、軸承、彈簧等結構特點、工作原理、選型與安裝。第六，液壓傳動。所對應的工作任務為液壓系統維護，所需的技能和背景知識為液壓傳動的工作原理及組成、流體力學基礎、液壓元件、典型液壓回路、傳動系統、液壓控制系統。第七，化工生產基礎。所對應的工作任務為化工生產實習，所需的技能和背景知識為常見化工生產工藝、工作過程知識，管道、閥門的標準、結構、安裝維護等。第八，化工設備結構與維護。所對應的工作任務為化工設備的保溫、隔熱，換熱器的故障判斷與維護；塔設備的運行、維護與檢修；反應設備的運行、維護與檢修。所需的技能和背景知識為傳熱學原理、換熱器的結構、工作原理、運行、維護、檢修知識；氣體的吸收、精餾原理，塔設備的結構、工作原理、維護與檢修等；反應設備工作原理，反應釜密封、攪拌類型，反應容器的結構、運行及維護檢修等。第九，壓力容器結構與制造。所對應的工作任務為壓力容器設計與制造，所需的技能和背景知識為壓力容器分類、結構、強度計算，主要零部件、壓力試驗和氣密性實驗的操作方法，壓力容器制造工藝及無損檢測。第十，流體機械結構與維護。所對應的工作任務為離心泵及其他類型泵的運行與維護、離心式壓縮機及風機的運行與維護、活塞式壓縮機運行與維護，所需的技能和背景知識為流體力學基礎知識、工程熱力學基礎知識、流體密封與結構，泵、壓縮機、風機的工作原理、結構、運行與維護、選型、檢修與安裝。第十一，分離機械結構與維護。所對應的工作任務為分離機械的運行、故障診斷、安裝修理，所需要的技能和背景知識為介質特性、沉降、過濾、萃取、離心分離原理、分離機械原理、結構、運行、維護、檢修與安裝。第十二，化工機械狀態監測。所對應的工作任務為化工機器振動監測與處理，所需的技能和背景知識信號處理、旋轉機械故障診斷與處理。

化工裝備技術專業基于工作任務的核心課程體系建設項目，已經在我院2010級開始試行，相應的校本教材已編寫完成，我們將在今后的教學實踐中，不斷的完善和提高，根據教學的實際情況來不斷的完善校本教材，根據規范的校本教材來具體實施，用以取得良好的效果，為化工行業和地方經濟的發展提供高素質高技能的專門技術人才。

參考文獻：

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[3]魏勝宏.優化高職課程體系培養學生可持續發展能力[J].鎮江高專學報，2009，（4）：70-73.

[4]唐樹伶.以能力為核心的高職課程體系的構建[J].中國成人教育，2009，（15）：74-75.

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【關鍵詞】機械設計;高職教育;教學資源;教學法

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097(2010)10―0076―03

引言

高等職業教育是高等教育的重要組成部分,是以培養具有一定理論知識和較強實踐能力,面向基層、生產、服務和管理第一線崗位的實用型、技能型人才為目的的教育[1]。機械設計基礎是高職教育機械系列課程中的一門主干課程,對于培養學生機械設計和解決工程實際問題的能力發揮著重要的作用[2]。同時,它也是一門綜合性很強的課程,涉及到力學、機械原理和機械設計等多門課程的知識,是這些基礎知識的綜合體現和運用。目前,機械設計教學方法的研究已經得到了廣泛的關注,見參考文獻[3-9]。傳統的教學方法是將工程力學、機械原理和機械設計等課程分開來講,忽視了彼此之間的聯系,學生學完后難以將所學知識融合起來應用于機械設計。高職機械設計基礎課程的特點是重視應用性教學,強調知識的運用,降低理論的深度,對于公式、公理等推導、證明的理解、認知不重要。教學內容以“必須夠用”為原則,在不影響知識理解連貫性的前提下可以減略,以便學生集中精力掌握實用的結論,以解決實際設計問題[10]。針對傳統教學存在的問題,結合高職教育的特點,提出了基于知識融合的機械設計教學法。以應用為目的,本著優化、適用、適度的原則,將工程力學、常用機構、通用機械等教學內容有機的融合,并開發了相應的教學資源,運用后取得了良好的效果。

一 教學目標

從高等職業教育培養應用型、技術型人才的總目標出發,遵循“以應用為目的”,“以必需、夠用為度”,“以掌握概念、強化應用、培養技能為教學重點”的原則,提出了基于知識融合的機械設計教學法。傳統的教學目標只是針對某一課程基礎知識的掌握,忽視了課程之間的交叉與聯系。不同的老師擔任不同的課程,學生可能在學習某一門課程時掌握得很好,但是在機械設計真正的應用時,會感覺很迷茫,不知從哪里入手,所學的知識不能得以應用。原因在于學生沒有從整體上把握機械設計的過程,所學的知識沒有融合在一塊,各自是孤立的。

機械產品的設計一般要經過產品的規劃、方案設計、技術設計、施工設計等環節。通過學習,學生不僅應掌握一般機械產品設計所需的基本理論知識,還應對機械系統有一個整體的認識,并應掌握機械產品設計的基本過程。基于知識融合的機械設計教學法打破傳統的工程力學、機械原理和機械設計基礎等課程的界限。將理論力學、材料力學、常用機構和通用機械的知識相互融合,使力學的內容滲透到常用機構和通用機械以及與之相關的內容中,理論與實踐緊密結合。不但使學生掌握機械設計所必需的基礎知識,包括常用機構的結構、運動特性和工程力學方面的基本理論。更為重要的是使學生將所學的知識融匯貫通,對機械設計形成一個整體的認識。超越各門課程之間界限,隨時能夠靈活熟練地運用所學的知識進行機械產品的設計,具備一般通用機械的設計能力。培養學生建立初步的工程概念,對機械產品具有整體的概念和正確的設計思想,為解決實際問題打好基礎。

二 基于知識融合的機械設計教學法

在有限的學時內,合理取舍課堂教學內容,是關系到能否真正實現課程目標的關鍵。高職院校的機械設計課程應遵循以下的原則:精選重點和難點的內容進行詳解與指點,避免煩瑣公式的推導和易于自學的內容占用過多的學時;拓寬學生的知識面,注重工程應用,啟發學生舉一反三;注重機械學科發展,將機械學科的科研成果融入教學,讓學生了解機械學科的新技術、新方法[3]。

以機械系統分析和綜合設計能力的培養為主線,突出工程意識和創新精神的培養,并將這一思想貫穿課程始終。從整體設計思想出發,精簡煩瑣的公式推導及過時的工程方法,刪減各門課程重復交叉的內容,實現教學內容的整體優化。多年來機械原理和機械設計兩門課程的教學內容基本變化不大,課程內容自成體系,相互之間缺少銜接,存在內容交叉和重復的問題。如齒輪傳動設計,歷來是機械原理和機械設計課程的重點內容,由兩門課程分別講授,不但部分內容重復,且從設計的思維過程來看,有些內容本來是緊密聯系的,卻被兩門課程所分割。基于知識融合的機械設計教學法打破傳統的工程力學、機械原理和機械設計基礎等課程的界限,將這些課程有機地融為一體,如圖1所示。

常用機構及其傳動設計一般包括工作原理、運動設計、承載能力設計和結構設計四個方面的內容,將這些內容所涉及的基本理論進行融合。首先學習工程實際中常用機構和機械的有關力學方面的必要知識。包括力學模型的概念,對力學模型的受力分析方法,力、力矩、力偶的概念及其基本性質,平面一般力系平衡問題的解法。四種基本變形的內力和應力分析、強度計算,減速器軸的彎扭組合變形分析及強度計算等。在講授力學方面的知識時,將一些機械設計中的常用的機構融匯進來,對后面的機構學習可以起到拋磚引玉的作用。同時,也讓學生學會了如何將力學知識應用到機械設計中。再接著學習機械中常用機構及通用零部件的類型、特點、工作原理、運動特性、工作能力設計、結構設計、組合設計以及標準零部件的選用等。在講授具體機構及零部件設計計算時,針對具體機械的工況與技術要求,進行力學性能的強度校核。又可以回顧以前所學的力學知識,真正做到知識的前后呼應,融會貫通。與目前的基于項目的教學法有異曲同工之妙。而原來的工程力學、機械原理和機械設計的課程是分開的,工程力學以受力分析為主,機械原理是以機構的分析為主,機械設計是以零件的強度分析和繪制圖紙為主。各自獨立的課程配置使學生學習起來難以真正體會它們之間的聯系,相互之間的應用就更無從談起。而機械產品的設計正是融合了多學科的知識,相互之間應用起來更是融為一體,難以分割。

三 教學資源的開發

根據基于知識融合的機械設計教學法,編寫了機械設計基礎教材,制作了相應的教學資源,如圖2所示。教材包括物體受力分析基礎、常用機構、聯接、傳動件及傳動裝置、支承零部件五部分。物體受力分析基礎對物體所受力進行了分析,介紹了平面力系和空間力系;常用機構介紹了機構運動簡圖和自由度、平面連桿機構、凸輪機構和其他常見機構;聯接主要介紹了聯接件的變形、螺紋連接、軸轂聯接、軸間連接和彈性聯接;傳動件及傳動裝置對齒輪傳動、蝸桿傳動、輪系、帶傳動和鏈傳動等傳動裝置的結構、特點、應用范圍及設計計算進行闡述;支承零部件介紹了常用的支承零部件軸和軸承。

多媒體教學因其具有直觀性、動態性、可重復性、針對性、圖文并茂等優點,為課堂教學打開了一幅別開生面的畫卷,日益受到廣大教師和學生的青睞。機械設計基礎課程要求學生對機械傳動有較強的感官認識,懂得各種機構運動的原理和動作的順序,而這些單憑黑板上講解是掌握不了的,必須通過實物演示或實驗操作才能獲得。以螺栓聯接的結構和受力分析為例。如圖3所示為螺栓聯接的結構和受力分析,包含了預緊前、預緊和受載三個狀態。上面有正常加載、超常加載、加載和卸載四個按鈕,當點擊其中的任一按鈕時,在右邊力的坐標系中可以顯示力的變化情況,同時受載狀態結構圖中也可模擬結構實際的變化情況。如圖4所示,即為點擊超常加載按鈕的模擬情況,不但在力的坐標系中顯示了此時力的大小,而且可以在螺栓聯接的結構中呈現出結構的實際變化情況。其圖文聲像并茂等優勢能將教學中抽象、陌生的知識直觀化、形象化,創建出生動的表象,增大課堂信息量,活躍氣氛,有效激發學生學習的興趣,調動其學習的積極性,獲得較好的教學效果。

四 結論

機械設計課程有著其他課程不能替代的作用,這是由課程的性質、任務、地位和內容決定的。針對傳統教學存在的問題,結合高等職業技術教育的特點,提出了基于知識融合的機械設計教學法,以應用為目的,本著優化、適用、適度的原則,將多科目基礎課程內容融合。完善整個機械設計過程所必要的基本知識和基本理論,增加基本設計方法和實踐性內容。著力體現了高等職業教育的特色,有利于提高學生認識問題和解決問題的能力。編寫了機械設計基礎教材,制作了相應的多媒體教學資源,在教學中進行了實際應用,取得了良好的效果,具有重要的實際應用和廣闊的推廣價值。

參考文獻

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篇5

[關鍵詞]農業機械化 人才培養模式 理論教學體系 實踐教學環節

[中圖分類號] C961 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）14-0062-03

一、引言

農業機械化專業是高等農業院校最重要的專業之一，其任務是培養具備將農藝與工程相結合、進行農業裝備結構設計的能力，掌握現代農業裝備的使用維護與運行管理等綜合能力以及適應現代農業發展的高素質人才。雖然早期農機教育為我國農業和農村發展輸送了大批優秀人才，但經過多年的教學調查研究表明：隨著農業科技的不斷進步與發展，20世紀形成的人才培養模式已不再適應現代農業發展的需要，培養的學生實踐動手能力不強，畢業生在招聘市場中表現不理想。因此，如何結合黑龍江省現代大農業的飛速發展以及市場對人才的需求，針對原有人才模式進行改革以取得最佳的人才培養效果是目前亟待解決的課題。東北農業大學工程學院針對農業機械化專業人才培養模式進行了深入的改革與實踐，并取得了顯著效果。

二、 現狀與問題

（一）專業知識面窄

現代農業以生物技術、信息技術為先導，正朝著環境、資源、生態可持續發展的方向發展。然而，我國20世紀的人才培養模式和課程體系完全照搬前蘇聯模式，僅注重專業知識的深度，卻忽略了知識面的寬度，造成專業劃分過于細致、專業課涉及領域較窄、培養方向單一等弊端。進而導致本科畢業生在競爭激烈的就業市場中適應能力差、就業率低、就業質量不高等諸多問題。

（二）課程體系老化、設置不合理

早期的農業機械化專業的課程設置僅重視對學生的指導作用，而教學內容嚴重滯后，與現代農業科技結合不緊密，雖然生產中的農業機械設備更新了，但沒有在教學中得到豐富，實驗內容也沒有改變，仍使用陳舊的儀器設備；知識結構也不盡合理，開設的必修課大多仍是傳統的，一成不變的，完全沒有現代氣息，很難激發學生的學習興趣。而一些時髦課程的開設，僅為迎合市場導向，沒有反映最新知識，導致學生雖然學習了很多課程，但每一門都是點到為止，以至于所學的知識基礎不牢，厚度不夠，適應不了現代農業生產對農業機械化專業人才的需求。

（三）實踐教學體系不完善，教學效果不佳

（1）實驗教學儀器與實驗配套教材不完善

實驗教學儀器更新較慢，設備老化嚴重。陳舊的設備跟不上農業機械科技發展的步伐，有些甚至早已在農業生產中淘汰。儀器設備的數量也不能滿足教學的要求，學校為學生開出的實驗項目多數為演示性實驗，學生沒有親自動手實驗的機會，造成實驗教學效果不佳，學生不愿參與實驗課程的惡性循環。由于實驗設備陳舊，實驗配套教材的實驗內容與實驗教學方法缺乏創新，所以學生對實驗課的學習不感興趣，上實驗課時草草應付了事，達不到實驗教學效果。

（2）沒有形成完善的實踐教學體系

實驗課開設的種類和內容與實際生產的技術需求脫節嚴重，沒有將農機新技術、新設備引入實踐教學中，使畢業生缺乏競爭力；有些實驗課則附屬于對應的理論課程，不為學生動手能力的培養而只服務于理論課的鞏固學習。這些不單獨設課的實驗課學時數少且沒有學分，往往不被學生所重視。

（3）不重視實踐教學環節

學校對實踐教學環節不夠重視，因而在實踐教學管理中沒有完善的評估和考核體系，實踐教學考核無據可依，使得實踐教學水平良莠不齊，效果不佳；實驗室建設資金明顯不足，很多實驗課沒有配套實驗室，開不出實驗項目；學校不重視實驗師資隊伍建設，實驗教師很少得到培訓進修機會，使得師資隊伍人員不足，穩定性差。

三、改革實踐與措施

要想培養能夠適應現代農業發展的農業機械化專業人才，就必須滿足農業生產對專業人才的需求。東北農業大學工程學院確立了以“夯基礎、強能力、樹人品、廣適應”為指導思想的農業機械化本科人才培養模式。

“夯基礎”指的是既要注重培養學生本專業的理論基礎知識、基本技能和專業素養，又要培養學生掌握相關交叉學科的理論基礎知識；“強能力”指的是培養學生獨立學習知識的能力、運用專業知識解決問題的能力、實踐動手能力和綜合創新能力；“樹人品”指的是培養學生健康的人格、高度的責任心，將學生培養成為具有積極進取、艱苦奮斗和奉獻精神的人；“廣適應”指的是培養學生適應社會發展、科技進步和經濟發展的能力。為實現“夯基礎、強能力、樹人品、廣適應”的人才培養新模式，我們對原有模式進行了大刀闊斧的改革，制訂了新的人才培養方案，優化了理論教學體系，強化了實踐教學環節。

（一）修訂人才培養方案

在新人才培養方案的修訂過程中，我們秉承新科技、新方法、寬口徑、綜合性的基本原則，整合原有專業主干課程，增設與農業科技發展緊密相連的專業選修課，開設最新的農業、農機相關專業課程，增開博導專題講座、創新方法導論、科研創新實踐等創新類課程。同時，重視實驗教學、技能實習、課程設計和畢業設計等實踐教學環節，以保障學生專業知識、實踐能力和創新能力的綜合素質的培養，提高學生在就業市場中的競爭力。

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1.專業初識

飛行器設計與工程，顧名思義，就是設計先進的飛行器，主要面向航空飛行器設計。本專業方向具有較強的行業特色，航空航天工程是基本的服務方向；同時，在民用工程領域有廣闊的市場。轟動世界的“阿波羅登月計劃”“神舟”飛船等，都是本專業的杰作。

2.學業導航

本專業學生主要學習飛行器設計方面的基本理論和基本知識，受到航空航天飛行器工程方面的基本訓練后，具有參與飛行器總體和部件設計方面的基本能力。

主干學科：航空宇航科學與技術、力學、機械學。

主要課程：材料力學、機械設計、彈性力學、結構力學、流體力學與空氣動力學基礎、飛行器動力學、飛行力學、力學性能與結構強度、試驗技術、自動控制理論、飛行器總體設計、結構設計、復合材料設計與分析、空間制導控制、傳熱學與熱防護等。

3.發展前景

在轟炸機、運輸機、民航飛機等其他機型上面，中國與世界先進水平存在著不小的差距。各航空公司使用的大型民航飛機都是進口的，目前國內沒有能力生產。本專業極具發展空間。

二、人才塑造

1.考生潛質

對數學、物理等有比較濃厚的興趣。常查詢航天飛機的資料，對航天飛機感興趣，對飛機導航系統感興趣。喜歡飛機模型，常看人造地球衛星發射的實況轉播。渴望當一名宇航員。注意了解宇宙飛船的材料，常收集宇宙飛船的模型等等。

2.學成之后

本專業培養的工程技術人員和研究人員，具備較好的數學、力學基礎知識和飛行器工程基本理論，同時有較強的飛行器總體結構設計與強度分析、試驗的能力。

3.職場縱橫

本專業畢業生能從事飛行器(包括航天器與運載器)總體設計、結構設計與研究、結構強度分析與試驗，通用機械設計及制造等多方面的工作。

一、專業簡介

1.專業初識

飛行器動力工程專業主要以航空發動機為研究對象，其目的就是生產出高效、實用、先進的航空發動機。由于航空發動機為載人飛行器提供動力，其在高速飛行、高性能和高可靠性等方面要求都極為嚴格，因此飛行器動力裝置在動力工程領域一直處于技術領先地位并帶動了相關學科的發展。

2.學業導航

本專業學生主要學習有關飛行器動力裝置的基礎理論和基本知識，受到機械工程設計、實驗測試和計算機應用等方面的基本訓練，具有飛行器動力裝置及控制系統的設計、實驗和運行維護等方面的基本能力。

主干學科：機械工程、力學、動力工程與工程熱物理。

主要課程：機械原理及機械設計、電工與電子技術、工程力學、自動控制原理、工程熱力學、傳熱學、流體(含氣體)力學、動力裝置原理及結構、動力裝置制造工藝學、動力裝置測試技術等。

3.發展前景

我國航天、航空事業的迅速發展，展示了本專業良好的發展前景。

二、人才塑造

1.考生潛質

具備扎實的數學、物理等方面的理論知識，掌握外語、計算機等必備工具。對飛行器的燃料裝置感興趣，了解飛行原理。常研究宇宙飛船的燃料，關注飛機的新燃料。常搜集飛行器動力資料，對飛機動力系統感興趣，了解導彈動力裝置等等。

2.學成之后

本專業培養具備飛行器動力裝置或飛行器動力裝置控制系統等方面知識的專門人才。

3.職場縱橫

本專業畢業生可以在航空、航天、交通、能源、環境等部門從事飛行器動力裝置及其他熱動力機械的設計、研究、生產、實驗、運行維護和技術管理等方面的工作。

一、專業簡介

1.專業初識

飛行器制造工程專業是國防科工委重點建設專業，主要研究探索更方便、更快捷、更可靠的飛行器制造工藝、方法。本專業屬于機械制造范疇，需要有很強的實踐能力，不僅要學習機械制造的各種工藝、整套方法和流程，而且要對飛行器的設計有一定了解。

2.學業導航

本專業學生主要學習自然科學基礎知識、制造工程基本理論和飛行器制造的基本理論和知識。通過各種實踐性教學環節，培養運用所學的基本知識和技能，分析和解決飛行器制造工程中的實際問題的能力。

主干學科：機械工程、電子科學與技術、材料科學與工程。

主要課程：理論力學、材料力學、機械原理、機械設計、航空工程材料、電工與電子技術、計算機技術、金屬塑性成形原理、模具設計與制造、飛機零件加工與成形工藝、飛機裝配工藝、飛機構造、計算機輔助飛機制造等。

3.發展前景

國內不僅在飛行器設計上與國外差距很大，在制造方面也有很大的差距。加強航空建設、國防建設，需要大批專門人才的不斷努力，這預示著本專業前景十分廣闊。

二、人才塑造

1.考生潛質

關注新型飛機，對飛機機械原理感興趣，了解宇宙飛船的構造，收集過飛機圖片資料，常觀察各種飛機模型，希望做一名飛機設計師等等。

2.學成之后

本專業培養從事飛行器制造領域內的設計、制造、研究、開發與管理的專門人才。

3.職場縱橫

本專業畢業生適應性強，社會需求量大，就業范圍廣，在廣大科研院所、高科技產業和航空、機械、電子、計算機公司等單位都有用武之地。

一、專業簡介

1.專業初識

飛行器環境與生命保障工程是以空間環境、生物技術、環境化工等學科為基礎，研究飛行器救生系統為主，將人、機器、環境有機結合的復合型專業。目前，國內有三所高校開設了飛行器環境與生命保障工程專業：北京航空航天大學、哈爾濱工業大學和南京航空航天大學。

2.學業導航

本專業學生主要學習航空航天生理、空間環境工程、熱控系統理論、控制理論、人機系統工程等基礎理論，掌握從事航空航天環境模擬、控制與生命保障系統設計與研究所必需的基本知識和技能。

主干學科：動力工程與工程熱物理、控制科學與工程。

主要課程：工程熱力學、傳熱學、空間環境工程、航空航天生理學、控制理論、人機工效學、理論力學、材料力學、空調制冷技術、航空航天環境控制系統、航空航天安全工程、空間環境試驗技術等。

3.發展前景

科學技術飛速發展，預示著航空航天技術廣闊的發展前景。

二、人才塑造

1.考生潛質

喜歡關注宇航新聞，關注空間站的建設，對宇宙探索節目或介紹宇宙的文章感興趣。對宇航員訓練條件感興趣，對宇航生物實驗感興趣。了解空間生理學，渴望了解外層空間等等。

2.學成之后

本專業培養的人才，具備航空、航天環境模擬控制、生命保障系統設計與研究能力，能在航空航天領域從事環境控制與生命保障系統設計，在民用領域從事熱能利用、空調、供暖等系統設計。

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【關鍵詞】模具制作課程設置實踐能力

隨著模具工業的快速發展，制造企業對模具人才的需求越來越大，要求也越來越高。目前現有的模具設計和數控技術人才遠遠無法滿足制造業的需求，甚至出現了“技工荒”，年薪十萬也難覓一個“數控模具技師”。剛剛從中職學校畢業的模具專業畢業生，雖然就業前景較好，有一定的理論知識，但缺少實際工作技能和經驗，還是不能滿足企業對一個熟練技工的要求，還只能跟著師傅三個月到半年才能頂崗上機、獨立操作一些比較簡單的機床或鉗工工作。因此，為了適應社會對模具專業技術人員的需要，中職學校的課程設置，必須以“就業為導向”，堅持以市場需求為出發點，根據企業對模具工人的技能要求，設置合理的課程課目，培養具有個性特征的、有創造性的、動手能力強的實用型人才，那么，中職學校模具專業課程設置改革的路在何方？

從調研和畢業生跟蹤調查可知，模具人員的就業需求發生了變化：一是使用模具進行生產的一線崗位操作人員需求量增加幅度較大，二是模具設計部門和管理部門對人才的學歷、基本素質、工作經驗的要求提高，中職模具專業畢業生只能從事簡單模具的設計或輔助設計，三是模具制造及維修人員需求有所增加。因此我們著重從模具的制造方面分析模具專業的課程設置。

一、模具的制造過程

模具的制造，首先是由模具設計人員根據產品（零件）的使用要求，把模具結構設計出來，繪出圖紙，編寫相關的技術文件，再由技術工人按圖紙要求通過各種手工操作（如鉗工的劃線、鉆孔、裝配等）及機械的加工（如車床、刨床、銑床、磨床、特種加工機床如電火花、線切割、數控機床等）加工好模具上的每個零件，然后進行組裝調試，直到能生產出合格產品的模具，因此，模具鉗工需要掌握比較全面的知識和技能。如凹模零件加工工藝過程如下：

1、選擇材料及大小；

2、鍛造；

3、熱處理：退火，消除內應力；

4、銑床加工或刨床加工6個平面并磨削；

5、鉗工劃線及鉆線切割工藝孔、各螺紋孔、定位孔，攻螺紋；

6、熱處理：62～64HRC；

7、精磨上下兩大面及兩個互為垂直的側面；

8、線切割加工型孔；

9、研磨型孔及銷釘孔；

10、檢驗保存；

11、模具的裝配、調整和試沖。

二、模具專業課程設置應適應社會的需求

模具專業畢業生應在具有本專業必需的文化基礎知識的基礎上，掌握本專業所必需的專業基礎知識、基本理論、先進的設計技術和現代制造技術；具有分析、解決有關模具及其制品成型工藝技術問題的能力和生產現場管理的能力。因此，根據當今企業對模具制造專業畢業生的要求，本著“有用、實用、夠用”的原則，結合我校的具體情況，安排我校模具設計與制造專業課程設置如下：

1、理論教學部分

（1）機械制圖

本課程是模具設計與制造專業的一門專業技術基礎課程，主要講授機械制圖、計算機輔助繪圖（AutoCAD）、公差與配合知識。培養學生具有一定的讀圖能力、繪圖技能以及尺寸標注能力。本課程以投影理論為依據，重在讀圖與繪圖基本能力的培養，為后續課程的學習以及畢業后的工作實踐打下必要的基礎。

（2）模具鉗工工藝與技能訓練

本課程主要是學習模具鉗工的基本操作技能、模具的種類和結構、模具的裝配、調試和使用，為模具加工、制造打下堅實的理論基礎。

（3）機械制造工藝與裝備

主要講授機械制造中的測量技術，金屬切削機床結構、性能、傳動、調整、使用的基本知識，機床夾具定位原理、定位結構、夾緊機構、專用夾具設計等基本知識和方法，機械加工工藝的基礎理論。

（4）模具工程技術基礎

本課程主要講授冷沖模、注射模、壓鑄模等十大類模具的設計基本知識。系統介紹了與模具相關的原料、設備及其基本功能和基本要求，著重介紹模具設計的一般指導性原則，并通過實例來介紹模具工程技術的應用，對國內外模具工業發展狀況作簡要介紹。

（5）模具制造技術

本課程主要講授模具零件的機械加工（含數控加工）方法和工藝過程；模具零件的特種加工工藝；模具零件鑄造成型及擠壓成型工藝；模具的裝配工藝。其內容應反映最新技術，注重能力培養，突出應用性，降低理論深度，使學生掌握模具制造的基礎知識，具有編制模具制造工藝規程的能力；掌握模具制造、裝配、調試工藝的基礎理論知識，初步具備能應用這些基本知識來分析解決模具制造中的工藝技術問題的能力；了解有關模具制造的新工藝、新技術。

（6）模具材料及表面處理

本課程系統介紹各種冷作模具材料、熱作模具材料、塑料模具材料的化學成分，生產工藝、熱處理和表面處理對模具質量和使用壽命的影響，介紹近年來國內外模具材料的研究成果和發展方向。

（7）模具數控加工技術

本課程主要針對模具的成型零件，講授數控加工機床的工作原理、數控編程的基本理論知識和基本操作技能。

（8）模具CAD/CAM

本課程主要介紹CAD/CAM系統組成、數據處理、CAD/CAM技術在模具設計與制造中的應用、CAD/CAM技術的發展動向、計算機圖形處理基礎、冷沖模CAD/CAM、塑料模CAD/CAM、CAXAME、Master CAM、Pro/ENGINEER在模具設計與制造中的實際應用等。另外，為了使學生有初步的設計能力及對模具有更深的理解，并能在實習中能完整地從繪圖設計到備料到組裝有一全程的了解，還要學習冷沖壓模具設計和注射射模設計課程。

2、實習操作部分

模具鉗工工藝：鋸、銼、鉆、刮等鉗工手用工具應用自如，姿勢正確。零件從下料劃線制作符合圖紙要求精度，編寫出加工合格零件的工藝分析及工藝過程。

電加工知識：熟練應用電腦繪圖，操作線切割機，加工出圖紙要求達標的產品，熟練操作電火花機床，電極的應用及制作。

機械加工工藝：重點側重于應用理論，應用技術的加工工藝；強調理論聯系實際，強調對學生的實踐訓練，重點掌握普通車床及銑床的操作。

模具制作工藝：在制圖、鉗工工藝、電加工工藝、機加工工藝以及模具設計與制造理論課的基礎上，在老師的指導下，自選課題，自己動手從設計繪圖開始備料，機加工、電加工，模具組裝，上機試模成功，制作出沖裁模具、拉延模具等類型沖壓模具和注塑模型腔模具。

結合我校的實際，我們的理論課程基本到位，只是理論與實踐相結合方面還有待提高，比如模具的拆裝、模具的設計與制作、電加工知識等方面還有很大的提高余地。

參考文獻

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關鍵詞：機械制造工藝基礎；教材；整合

《機械制造工藝基礎》課程是中等職業技術學校機械類專業學生必修的專業基礎課，實用性、專業性和實踐性都比較強。通過本課程的學習，學生可以獲得有關機械制造的常用工藝方法、零件加工工藝過程及機器裝配工藝過程的基礎知識，從而對機械制造工藝過程形成一個完整的認識，有利于學生對其他專業技術課的學習和增強工作適應能力。

我校機械類專業的機械制造工藝課教材一直采用勞動出版社出版的《機械制造工藝基礎》教材。從第一版到目前使用的第四版，雖然幾經修改，但教材內容和總體結構基本不變。隨著科學技術的不斷發展和教育體制的改革，以筆者多年從事機械專業課教學的經驗來看，該教材已經難以適應當前的教學需要，無論是教材的知識內容還是教材的結構，都有必要加以改進。

整合《機械制造工藝基礎》課程教材的背景

對現有教材予以整合的原因主要有以下幾方面：

機械專業是國家工業的基礎專業，專業內門類繁多隨著機械加工技術的進步，機械加工類專業（如機械切削加工、鉗工、模具制造專業）正在逐漸向數控加工技術發展過渡。考慮到機械專業的學生今后主要從事機械加工業的工作，因此，對他們的培養應當以學習機械切削加工工藝方面的知識為主，輔以了解機械制造的全過程。然而，目前采用的《機械制造工藝基礎》課本，內容泛而不深。例如，鑄造技術中的砂型制作、鍛造技術中的自由鍛方法、焊接技術中的焊接操作和氣焊火焰調整等知識對于機械加工類專業的學生來講基本無用。因此，教材內容有必要予以刪減。

學生在校學習時間有限為了培養學生的實際操作能力，需要多安排校內外的實習課時，這樣勢必壓縮理論課的學習時間。而且為了適應數控機械加工等現代先進技術的發展趨勢，需要增加計算機應用、數控技術、AUTO CAD等課程，也有必要壓縮《機械制造工藝基礎》課程的學習內容。

教材結構有待調整目前采用的《機械制造工藝基礎》課本的第五章到第十章中，共有六個章節都與車床、銑床、刨床等各種機床的切削加工知識內容以及機床的切削運動、刀具、切削加工方法、工件裝夾和切削工藝特點等內容有關，知識形式雷同，編排結構雷同，在教學中安排約40學時，時間跨度大，若仍然沿用傳統教學方法，部分學生很快就會感覺枯燥無味，喪失學習興趣，教學難以達到預期效果。因此，有必要對教材結構加以調整，改變教學方法。

分解重組教材內容與結構，

優化《機械制造工藝基礎》課程教材

教材整合首先應注重教材的適用性、有效性，突出專業特點、專業門類特點，力求使教材內容有趣、易學，使學生在學習過程中獲得基礎知識，掌握學習方法，并在一定程度上提高自身的綜合能力，為日后步入社會繼續學習提供能力儲備。

2005～2006學年，我校對2005級數控機加工專業進行了全面的課程設置改革，使用校本教材。筆者負責校本教材《機械制造工藝基礎》的編寫工作。在認真分析原有教材優缺點的基礎上，對教材的知識內容進行了大面積的分解重組，突出教材的適用性、有效性，使教材面貌有了很大改變，主要體現在以下方面：（1）將原教材中屬于熱加工工藝的鑄造、鍛造和焊接三個章節的內容合并為一個單元，介紹常見的毛坯制造方法與過程，并對機械加工類專業必須了解的有關影響機械加工方法和質量的毛坯材料機械性能、毛坯上常見缺陷等內容進行大膽地刪減，減少了學時。（2）將原教材第五章到第十章有關各種機床的切削加工和第十一章有關精密、特種加工的知識內容進行分解重組，分別安排為介紹機床構造、刀具類別和介紹金屬切削加工方法及其工藝特點這兩個單元。（3）保留原有的切削加工基礎知識、機械加工工藝過程、典型零件加工和裝配工藝章節，各自成為獨立單元，作為校本教材的重點知識內容。

除了對教材結構、知識內容實施整合外，還根據教學的實際需要對各部分知識內容的學時數進行了合理安排與調整，以節約教學時間。

原教材與校本教材的教材結構、總學時對比的情況如表1所示：

教材整合注重體現新教法

盡管對教材進行了大刀闊斧的調整，然而如果在教學方法上沒有新的突破，仍然是幾支粉筆、幾張掛圖，沿用“滿堂灌”的傳統教學方法，同樣得不到預期的教學效果，達不到整合改編教材的目的。因此，在改編教材中要有意識地滲透學生是學習主體，著眼于教授學生學習的方法，培養學生不斷學習、探索和創新的綜合學習能力的當代先進教育理念。

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關鍵詞：模具設計；畢業設計；計算機技術；仿真技術

在現代工業生產中，模具工業已成為工業發展的基礎，是高新技術產業的重要組成部分，模具己經在我們生活當中起了不可替代的作用，我們的生活用品大部分離不開模具，如電腦，電話機，洗衣機，冰箱，杯子等等，另外汽車、摩托車業是國民經濟五大支柱產業之一，一輛汽車各種各樣的模具就要用到2萬多個。由于新技術、新材料、新工藝的不斷發展，促使模具技術不斷進步，對模具人才的要求不斷提高。根據社會發展對模具專業學生的要求的實際情況，我校在專業課題設計中，采取將模具設計內容同CAD/CAM/CAE緊密結合在一起，學生通過先進的軟件仿真，可以隨時發現自己在每一步設計中的不合理處，會找出各種解決方案使設計趨于合理。以下是本人對我校模具專業方向學生的教學情況進行以下探討。

1、培養目標

通過一段時間我們對江浙地區及周邊的模具企業進行了比較廣泛的社會調查，結果表明，用人單位需要的學生要有較高的思想道德素養，良好的溝通與團結協作能力，理論知識扎實，專業技能掌握良好，再學習能力較強，同時需要學生掌握一些常用機械專業外語，有一定的計算機軟件應用能力。根據調查結果分析，我們認為把模具專業人才培養定位于：面向各類型企業，培養愛崗敬業，具備機械及各類模具設計與制造基礎知識，具有較強的再學習能力和創造能力，能在模具生產第一線從事模具設計制造、技術開發、應用研究和經營銷售的應用型工程技術和管理人才。

2、模具專業課程設計模式

通過在校的學習，學生會用到所學的專業理論知識，機械制圖、機制工藝、公差配合與技術測量、模具鉗工工藝學、塑料模具制造工藝與設備、模具材料學等等，同時會快速熟練使用計算機各種軟件，使各項能力得到了鍛煉與提高，在日常教學中，我們可以采取將模具設計內容同CAD/CAM/CAE緊密結合在一起，為了保證產品設計的質量，可以成立了一個由多名骨干學生組成的模具設計指導小組，每個學生負責設計流程的一個步驟。根據參加模具設計的學生人數，適當分組，在布置設計題目時，不給出具體的塑件制品，如只是告訴學生要做一個手柄，學生根據自己的興趣，可以確定自己的設計產品：如游戲機操縱手柄、機床操作手柄、起子手柄等等。

1)制品的造型。可直接采用通用的三維造型軟件。如采用三維造型軟件soldwors或Pro/E、UG設計出塑件的內外結構，并繪出二維圖。

2)根據注塑制品采用CAD系統進行模具的概念設計，包括模具結構設計、模具制造工藝規劃、模具價格估計等模塊，采用基于知識與基于實例相結合的推理方法，推理的結果是注射工藝和模具的初步方案。方案設計包括型腔數目與布置、澆口類型、模架類型、脫模方式和抽芯方式等，使模具各系統的設計達到最佳。

3)在模具初步方案確定后，用CAE軟件進行流動、保壓、冷卻和翹曲分析，以確定合適的澆注系統、冷卻系統等。如果分析結果不能滿足生產要求，那么可根據老師的要求修改注塑制品的結構或修改模具的設計方案。

4)教師對學生設計方案進行評價，根據評價的結果，或者修改注塑制品的結構，或者修改設計方案。

5)在完成CAE分析和方案評價后，進行模具的詳細結構設計，包括型腔、型芯的設計、澆注系統的布置及尺寸、冷卻系統的布置及尺寸等。在結構設計過程中，運用注射過程數值分析軟件MoldFlow分析按鈕受力后的結構強度、剛度及應力等，對結構進行不斷修正，學生會發現機械設計、工業產品設計、材料力學、理論力學等課程的知識在這個階段都有所體現，對以前所學課程也是一個綜合應用的過程。

6)模擬模具開模、推件與合模的過程，并進行模具的干涉檢查。

7) 模具結構完成后，進行數控加工，采用MasterCAM9.0加工軟件，完成模具的虛擬加工過程，并自動編制數控加工的NC代碼，利用仿真模塊可以查看加工完后工件的合理性，得到的裝配模型存入實例庫中，供以后的設計參考。

8) 最后要求學生提供詳細的設計說明書以及完整的二維、三維圖紙。采用看圖軟件，用來截取設計圖像并輔助介紹整個設計過程，采用辦公軟件用來做文字的處理。每位學生在整個設計完成后，做一個總結，提出本設計的創新與特色在何處，考慮設計中存在問題以及相應的解決方法，這樣，學生完成了本設計的全過程：塑料制品設計——模具設計——模具加工，學生可以在計算機上看到自己設計、加工出來的最終產品，體會到作為一名合格模具設計技術工人的成功感覺，同時在設計過程中我們也要力爭多請企業的設計人員同學生交流，多讓學生接觸到實際產品的設計、生產過程。

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關鍵詞：教材；教材內容；組織形式；編寫模式

0引言

“機械設計基礎”課程是工科院校機械類及近機類各專業的一門綜合性、應用性和實踐性很強的專業基礎課程。通過本課程知識的學習，使學生對機械的概念有清楚的認識，掌握機構和通用零部件設計的基本知識和設計技能，培養學生機械設計能力及分析、解決工程實際問題的能力。由于該課程實踐性強，許多知識點都有一定的工程實際背景，對于沒有工廠實踐經驗，缺少機械方面知識的學生而言，課程學習具有一定的難度。而教材是開展教學活動的主要資源，是學生系統地獲取知識的最重要的平臺。因此，為了更好地幫助學生建立機械概念，盡快掌握機械設計基礎方面的知識和設計能力，課程團隊在積累多年教學改革與課程建設的成功經驗，認真分析汲取其他高等院校機械設計基礎課程教學改革成果的基礎上，面向應用型本科人才培養，精心編寫了有特色，適用于機類、近機類專業的《機械設計基礎》教材，已由北京大學出版社出版。本教材在保持其原學科的系統性和科學性的前提下，在教材內容、組織形式、編寫模式等方面進行了改進。

1教材內容

應用型本科教育在于其“應用性”，為此，教材以機械設計為主線，從實際應用出發，著重介紹基本知識、基本理論和設計方法內容；著重介紹公式建立的前提和意義，強調公式在工程設計中的實際應用，淡化計算公式的理論推導；強調學生的應用能力的培養。在機械零部件設計部分，遵循零部件的“結構特點—工作原理—失效形式—設計準則—材料選擇—受力分析—強度計算—結構設計”的規律性加以介紹，使內容脈絡更清晰，便于學生對教學內容的理解。因為零部件設計最終結果要反映在零件圖上，而目前較多的機械設計基礎教材已將原有的零件工作圖刪除掉。為了使學生掌握標準、規范的零件工作圖的表達，教材中對帶傳動、齒輪傳動、軸等各典型零件的設計，都附有相應的最新國家標準的零件工作圖示例。教材中還增設了結合工程實際應用的工程案例導入內容和課后閱讀材料，即突出了教學內容與工程實際的結合，又開拓了學生的工程視野。

2教材組織形式

為了使學生對機械整體有個清楚的概念及認識，了解機械設計的一般過程，教材在機械零件設計部分，以項目為牽引、以設計為主線，按照從整體到局部，從認識到分析表達，再到設計這樣的思路來構建教材體系的。首先以典型機械—帶式輸送機為項目載體，讓學生認識機械的全貌，然后圍繞其結構組成逐一分解展開教學內容。將帶式輸送機分解，分析機器的結構組成，初步了解機器中的傳動零件（帶傳動、齒輪傳動等）、支承零件（軸、軸承）、聯接件（螺紋聯接、軸轂聯接及聯軸器和離合器）的作用及相互聯系，然后再逐一分析各組成零部件的基本知識、設計理論和設計方法。內容最終落在設計上，通過設計例題，系統地完成帶式輸送機從電動機的選擇，到機器中各典型零部件的設計，將理論知識點穿插在項目教學中，有利于學生掌握整部機械的設計過程，也引導學生樹立工程意識，增強實踐能力，也便于理論教學和課程設計同步進行。對教材中的各種零部件及定位裝置、裝置、密封裝置等的類型和特點等內容均以圖表的形式清晰地列出，把零散的知識內容進行歸納整理，使內容簡明扼要、信息集中、條理清晰，便于不同結構間的區分比較。以往教材中的機構和零件結構都用簡圖形式表達，學生較難讀懂其結構特點、工作原理等。本教材則大量采用了機構和零部件的三維實體圖和實物照片圖，其直觀性較強，增強了學生對機構、機械、零部件的感性認識，降低了學生的學習難度。

3教材編寫模式

教材內容按模塊設置。傳統教材是以學科邏輯為基礎組織教材知識結構的，本教材按照常用機構及其各通用零部件在機械中所起的作用不同，將全部內容歸納為機械設計基礎知識、常用機構及其設計、機械動力學基礎、機械傳動設計總論、傳動零件及其設計、支承件及其設計、聯接件及其設計等7個模塊。符合人們認識問題的一般規律，也使學生對常用機構及其各通用零部件在機械中的功用、類型的劃分有了更明確的認識，做到主題明確、條理清晰。為了使學生了解各模塊的主要教學內容及其在工程實際機械中的應用，在教材各模塊的開篇，分別以蜂窩煤成型機、曲柄壓力機、帶式輸送機等工程實際應用案例為教學導入，在認識機械的全貌及工作過程情況下引出模塊的教學內容，引導學生進入學習情景，提高學生的學習興趣。在各模塊教學內容結束后，還增設了項目實訓大作業等內容，以培養學生綜合運用所學知識解決工程問題的能力及設計能力。在各章內容開始，安排有教學提綱和教學目標，使學生充分了解教學重點，通過學習以達到的教學要求。各章內容結束，還配有教學內容在工程實際中應用的閱讀材料，以引導學生樹立工程意識，拓寬工程視野。

4結束語

本教材編寫本著知識化、項目化、應用化、工程化的理念，力求在原有教材基礎上有所改進，使學生在使用本教材學習時易讀、易懂，盡快掌握知識并應用知識，提高工程實踐能力及設計能力。通過在教學中對本教材的使用，感覺效果良好。

參考文獻：

[1]苗淑杰，劉喜平.機械設計基礎[M].北京：北京大學出版社，2012.

[2]李書環，等.《機械設計基礎》教材中存在的幾個問題及建議[J].天津農學院學報，2016（6）.