機(jī)械原理的課程設(shè)計(jì)范文
時(shí)間:2024-01-03 17:51:19
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篇1
關(guān)鍵詞:UG 機(jī)械原理 課程設(shè)計(jì) 新模式
機(jī)械原理課程是車輛工程專業(yè)的主要技術(shù)基礎(chǔ)課程之一,在專業(yè)課程體系中處于承上啟下的重要地位,機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是課程教學(xué)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié),其目標(biāo)是提高學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)運(yùn)用能力并增強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新意識(shí)[1]。隨著時(shí)代的進(jìn)步,賦予傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)新教學(xué)手段的教學(xué)改革勢(shì)在必行,作為目前流行的集成化系統(tǒng)軟件UG,憑借其卓越的設(shè)計(jì)分析應(yīng)用功能,可為課程設(shè)計(jì)教學(xué)提供十分強(qiáng)大的支持。針對(duì)我院車輛工程專業(yè)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)存在的瓶頸,基于專業(yè)特點(diǎn),提出了基于UG平臺(tái)的課程設(shè)計(jì)新模式,并通過(guò)實(shí)例分析探討了具體實(shí)施方法,為機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革提供了新思路。
1 當(dāng)前課程設(shè)計(jì)在教學(xué)中面臨的瓶頸
1.1 設(shè)計(jì)思路單一,技術(shù)手段滯后
設(shè)計(jì)思路以參照機(jī)械原理課程教學(xué)中機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的知識(shí)體系進(jìn)行,每名學(xué)生針對(duì)所選機(jī)械系統(tǒng)提出設(shè)計(jì)方案,通過(guò)對(duì)比方案選出最優(yōu)設(shè)計(jì),最終通過(guò)二維設(shè)計(jì)軟件AutoCAD將設(shè)計(jì)構(gòu)思表達(dá)出來(lái)。顯然,這種基于傳統(tǒng)圖解法的二維設(shè)計(jì)已無(wú)法有效激發(fā)學(xué)生的設(shè)計(jì)熱情,使本應(yīng)生動(dòng)的實(shí)踐過(guò)程變得枯燥。
1.2 專業(yè)特色不突出,難以調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性
課程設(shè)計(jì)選題仍以通用機(jī)械為主,且學(xué)院各專業(yè)選題內(nèi)容沒(méi)有區(qū)別,車輛工程專業(yè)學(xué)生在設(shè)計(jì)中很難將本課程與車輛工程聯(lián)系起來(lái),這種有效關(guān)聯(lián)學(xué)生難以構(gòu)建,因而難以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。
1.3 缺乏現(xiàn)代工程軟件應(yīng)用能力
我院隸屬于農(nóng)科院校,先進(jìn)設(shè)計(jì)手段在教學(xué)中的應(yīng)用還較為滯后,尤其是在現(xiàn)代工程軟件的應(yīng)用方面,至今學(xué)生還未系統(tǒng)地學(xué)習(xí)一款三維設(shè)計(jì)軟件。先進(jìn)的設(shè)計(jì)工具凝聚著先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想,如何借助現(xiàn)代工程軟件平臺(tái),最大化地將現(xiàn)代設(shè)計(jì)思想灌輸給學(xué)生,是我院亟待解決的問(wèn)題。
1.4 缺乏設(shè)計(jì)分析一體化的整體思維能力
由于缺乏現(xiàn)代工程軟件的應(yīng)用支撐,學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中往往只是一些機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)易拼湊,對(duì)方案的可行性、合理性、工作是否會(huì)相互干涉等問(wèn)題無(wú)法進(jìn)行深入思考與切實(shí)驗(yàn)證,從而無(wú)法有效獲得機(jī)械系統(tǒng)整體思維能力。
2 課程設(shè)計(jì)新模式
為了改變目前我院車輛工程專業(yè)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀,提出了基于UG平臺(tái)的課程設(shè)計(jì)實(shí)施新模式,通過(guò)將現(xiàn)代工程軟件融入課程設(shè)計(jì)中,提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。
2.1 工程設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)的選擇
針對(duì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)特點(diǎn),選擇的軟件平臺(tái)應(yīng)具有三維建模、機(jī)構(gòu)仿真、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)分析功能,另外,考慮到本科階段學(xué)生能力和精力有限的特點(diǎn),不宜涉及多款專業(yè)軟件,盡量以學(xué)習(xí)一款能解決設(shè)計(jì)中諸多問(wèn)題的集成化軟件為佳, UG正是集CAD/CAE/CAM一體化的大型系統(tǒng)軟件,而且實(shí)用性好,越來(lái)越受到中國(guó)高校及企業(yè)用戶的青睞,而且UG每個(gè)版本的更新都能同步反映當(dāng)代最新的設(shè)計(jì)方法和理念,為學(xué)生今后的知識(shí)更新與擴(kuò)容奠定基礎(chǔ)。
2.2 具有專業(yè)特色的課題選擇
在課程設(shè)計(jì)題目的選擇上,緊緊圍繞車輛機(jī)械這條主線,針對(duì)車輛工程領(lǐng)域常見(jiàn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真以及動(dòng)力分析。選題基本方針是將各種車輛機(jī)械中相應(yīng)的常見(jiàn)機(jī)構(gòu)作為優(yōu)選課題,并且為避免課題單一,必須在題目設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)多樣化、個(gè)性化。例如同一機(jī)構(gòu)類型在不同車輛類別、不同型號(hào)車輛、不同設(shè)計(jì)參數(shù)下進(jìn)行設(shè)計(jì),這樣既能保證學(xué)生設(shè)計(jì)不重題,又能有效促進(jìn)學(xué)生之間的討論與交流。以專業(yè)特點(diǎn)為導(dǎo)向的課題選擇,不僅實(shí)現(xiàn)了課程學(xué)習(xí)與專業(yè)學(xué)習(xí)的融合,達(dá)到了學(xué)以致用的效果,而且也很好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。
2.3 分層次的設(shè)計(jì)與指導(dǎo)
分層設(shè)計(jì)與指導(dǎo)從兩個(gè)層面展開(kāi),其一,擴(kuò)大選題范圍并增加選題層次;其二,基于因材施教的原則,將3~6人作為一個(gè)小組,新模式下的分層設(shè)計(jì)是將一個(gè)大課題細(xì)化為若干層次的小課題,組員根據(jù)自身能力和興趣選擇一個(gè),小課題難度分層次且關(guān)聯(lián)遞進(jìn),整個(gè)大課題只有在每個(gè)小課題都完成的情況下才能完成。這種模式不僅便于指導(dǎo)教師的分類指導(dǎo),也有利于學(xué)生獨(dú)立思考與團(tuán)隊(duì)合作。
2.4 新模式的實(shí)施框架與目標(biāo)
通過(guò)框架圖可以看出,新模式的技術(shù)載體是UG軟件,UG軟件工具運(yùn)用的熟練程度直接決定了整個(gè)課程設(shè)計(jì)的進(jìn)展情況。因此,新模式的前期準(zhǔn)備階段至關(guān)重要,為了在課程設(shè)計(jì)正式開(kāi)始之前使學(xué)生對(duì)軟件有一定的了解,需要教師將工程軟件有效引入整個(gè)機(jī)械原理課程教學(xué)中,這方面已有許多教學(xué)工作者將之引入機(jī)械原理課程教學(xué)中,并在提高教學(xué)效果的同時(shí)就如何提高學(xué)生軟件運(yùn)用能力方面作了有益的研究和實(shí)踐[2,3],值得借鑒。教師指導(dǎo)重點(diǎn)是把握課題的分層次布置、設(shè)計(jì)方法的引導(dǎo)以及軟件使用技巧的點(diǎn)撥。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,小組成員共同討論方案的擬訂,然后根據(jù)能力層次分工完成機(jī)構(gòu)建模、運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力分析、設(shè)計(jì)優(yōu)化等環(huán)節(jié),每個(gè)環(huán)節(jié)在獨(dú)立設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上又離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)合作,在設(shè)計(jì)完成后以期每名學(xué)生既能對(duì)所選課題建立起系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),又能熟練掌握相應(yīng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的軟件運(yùn)用。
通過(guò)這種新模式的實(shí)施,所要達(dá)到的實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)如圖2所示。借助UG平臺(tái)進(jìn)行的課程設(shè)計(jì),基本目標(biāo)是使學(xué)生同時(shí)獲取綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)和軟件應(yīng)用能力,理想目標(biāo)是學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)后能形成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思維,創(chuàng)新能力有所提高。
3 新模式實(shí)施案例
以具有車輛工程專業(yè)特點(diǎn)的典型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)為例說(shuō)明,新模式的實(shí)施。三維虛擬設(shè)計(jì)模型框圖如圖3所示。
3.1 針對(duì)專業(yè)特點(diǎn)挖掘設(shè)計(jì)課題
挖掘具有專業(yè)特點(diǎn)的設(shè)計(jì)題目,發(fā)動(dòng)機(jī)是車輛的心臟,透徹了解它的結(jié)構(gòu)是車輛工程專業(yè)相關(guān)課程教學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)。如圖3所示,將發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)作為一個(gè)大課題,以發(fā)動(dòng)機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)仿真與分析a、發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)運(yùn)動(dòng)仿真與分析b、發(fā)動(dòng)機(jī)氣閥聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)仿真與分析c為子課題,其中a對(duì)應(yīng)于曲柄滑塊機(jī)構(gòu),b對(duì)應(yīng)于凸輪機(jī)構(gòu),c對(duì)應(yīng)于齒輪機(jī)構(gòu),這些常用機(jī)構(gòu)建模、裝配及仿真,教師在前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中,都應(yīng)通過(guò)UG軟件平臺(tái)將其融入機(jī)械原理課程教學(xué)中。類似的課題還可以從車輛傳動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)轉(zhuǎn)向機(jī)械系統(tǒng)、制動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)等中挖掘,車輛類別可從普通汽車擴(kuò)展到農(nóng)用車輛、鐵路車輛等。
3.2 分層次地設(shè)計(jì)指導(dǎo)
本課題可根據(jù)學(xué)生能力和成績(jī),按分層教學(xué)思想和模式分配給3~6名學(xué)生共同完成。其中對(duì)于成績(jī)差的學(xué)生,指導(dǎo)重心應(yīng)放在運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)創(chuàng)建典型機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案上,如活塞運(yùn)動(dòng)、氣門(mén)運(yùn)動(dòng)、氣閥聯(lián)動(dòng)的工作原理擬定及運(yùn)動(dòng)尺寸的確定,并學(xué)會(huì)運(yùn)用UG創(chuàng)建單個(gè)零件的三維模型;對(duì)于成績(jī)較好的學(xué)生,指導(dǎo)重心應(yīng)是學(xué)會(huì)運(yùn)用UG進(jìn)行單一機(jī)構(gòu)的裝配設(shè)計(jì)和干涉檢查;對(duì)于成績(jī)好、能力強(qiáng)的學(xué)生,指導(dǎo)側(cè)重點(diǎn)放在整機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真及方案優(yōu)化上。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,每個(gè)層次的指導(dǎo)又不是割裂的,每個(gè)子課題相互關(guān)聯(lián)遞進(jìn),強(qiáng)調(diào)每名學(xué)生在有所側(cè)重的基礎(chǔ)上共同參與,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)思維的構(gòu)建、綜合能力的培養(yǎng)。
3.3 基于UG的設(shè)計(jì)過(guò)程
在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中,UG軟件平臺(tái)主要借助建模、裝配和運(yùn)動(dòng)仿真三大模塊功能。首先,學(xué)生要對(duì)UG建模模塊中的常見(jiàn)操作命令熟練掌握,領(lǐng)會(huì)三維建模思想,這是每一名學(xué)生在課程設(shè)計(jì)開(kāi)始之前必須達(dá)到的要求;其次,學(xué)生進(jìn)入U(xiǎn)G裝配模塊進(jìn)行機(jī)構(gòu)的裝配設(shè)計(jì)并進(jìn)行干涉檢查,這一環(huán)節(jié)需要教師進(jìn)行示范演示并穿插上機(jī)強(qiáng)化;最后,在機(jī)構(gòu)裝配完成后進(jìn)入U(xiǎn)G運(yùn)動(dòng)仿真模塊,學(xué)生通過(guò)仿真結(jié)果,給出方案評(píng)價(jià)或方案優(yōu)化。
4 結(jié)束語(yǔ)
UG軟件平臺(tái)背后的CAD/CAE技術(shù)已逐步成為現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主流技術(shù),我們必須樹(shù)立新的教育質(zhì)量觀念,調(diào)整和改進(jìn)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和手段,提高課程設(shè)計(jì)的技術(shù)含量和設(shè)計(jì)質(zhì)量。如何更有效地發(fā)揮諸如UG這一類現(xiàn)代工程軟件在工科教學(xué)中的作用,是我們教學(xué)工作者面臨的一個(gè)重要課題。
參考文獻(xiàn)
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篇2
摘要:本文以六桿機(jī)構(gòu)牛頭刨床為例,在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上,應(yīng)用Matlab軟件編程實(shí)現(xiàn)了牛頭刨床的位移、速度和加速度的變化曲線,完成了對(duì)牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)仿真,通過(guò)使用Matlab,為機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供了一個(gè)新的思路。
關(guān)鍵詞:Matlab;機(jī)械原理;課程設(shè)計(jì);六桿機(jī)構(gòu);運(yùn)動(dòng)仿真
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)52-0077-02
機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是機(jī)械原理課程重要的實(shí)踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的初步能力。目前機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的方法有圖解法和解析法兩種,圖解法需要學(xué)生列出矢量方程式,作圖求解,其優(yōu)點(diǎn)是幾何概念清晰、形象,缺點(diǎn)是作圖比較煩瑣、精度不高[1]。解析法需要學(xué)生針對(duì)給定機(jī)構(gòu)建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,求解出位移方程、速度方程和加速度方程、編程求解,根據(jù)求解結(jié)果繪制相應(yīng)曲線。解析法需要學(xué)生具有一定的編程能力,其優(yōu)點(diǎn)是求解精度高,培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代化的手段解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。
Matlab是美國(guó)Mathworks公司開(kāi)發(fā)的大型科學(xué)計(jì)算軟件,本文以機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的牛頭刨床為例,首先利用矩陣法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,然后利用Matlab編程求解,繪制仿真曲線,直觀再現(xiàn)牛頭刨床從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
一、牛頭刨床工作原理概述
牛^刨床是一種用于平面切削加工的機(jī)床,圖1所示為牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,由導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1-2-3-4-5帶動(dòng)刨頭5及其上的刨刀作往復(fù)切削運(yùn)動(dòng)。刨頭右行時(shí),刨刀速度較低,刨刀進(jìn)行切削,為工作行程。刨頭左行時(shí),刨刀快速退回,刨刀不切削,有急回特性,為空回行程。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示。在工作行程中,牛頭刨床受到很大的切削阻力(在切削前后各有一段約0.05H的空刀距離,H為行程距離),而空回行程中則沒(méi)有切削阻力[2]。
二、Matlab仿真分析及參數(shù)測(cè)量
當(dāng)牛頭刨床六桿機(jī)構(gòu)中導(dǎo)桿CD處于左極限位置時(shí),曲柄與x軸夾角為194.84度,刨頭上E點(diǎn)坐標(biāo)為(796.52,-495.5),為便于分析,以此位置作為曲柄順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和刨頭位移的起始位置,在Matlab中編寫(xiě)程序,首先定義各桿長(zhǎng)度及曲柄旋轉(zhuǎn)角速度,然后根據(jù)先前推導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程編程實(shí)現(xiàn)[3],其源代碼如下:
n1=72;w1=2*pi*n1/60;Lac=430;
Lcg=796.52;Lab=110;Lcd=810;Lde=291.6;
dy1=[];ddy1=[];Pos=[];
for theta1=(194.82/180*pi):-pi/100:
(194.82/180*pi-2*pi)
S3=sqrt((Lab*cos(theta1))^2+(Lac+Lab*sin(theta1))^2);
theta3=acos(Lab*cos(theta1)/S3);
theta4=pi-asin((Lcg-Lcd*sin(theta3))/Lde);
Se=Lcd*cos(theta3)+Lde*cos(theta4);
SS=[theta1,theta3,theta4,S3,Se]';
Pos=[Pos,SS];
A=[cos(theta3),-S3*sin(theta3),0,0;
sin(theta3),S3*cos(theta3),0,0;
0,-Lcd*sin(theta3),-Lde*sin(theta4),-1;
0,Lcd*cos(theta3),Lde*cos(theta4),0];
B=[-Lab*sin(theta1)*w1,Lab*cos(theta1)*w1,0,0]';
dy=A\B;
dy1=[dy1,dy];
dA=[-dy(2)*sin(theta3),
-dy(1)*sin(theta3)-S3*dy(2)*cos(theta3),0,0;
dy(2)*cos(theta3),
dy(1)*cos(theta3)-S3*dy(2)*sin(theta3),0,0;
0,-Lcd*dy(2)*cos(theta3),-Lde*dy(3)*cos(theta4),0;
0,-Lcd*dy(2)*sin(theta3),-Lde*dy(3)*sin(theta4),0];
dB=[-Lab*cos(theta1)*w1^2,-Lab*sin(theta1)*w1^2,0,0]';
ddy=A\(dB-dA*dy);
ddy1=[ddy1,ddy];
end
theta1=-1*(Pos(1,:)*180/pi-194.82);
theta3=Pos(2,:)*180/pi;
theta4=Pos(3,:)*180/pi;
S3=Pos(4,:);
Se=Pos(5,:)+495.5;
Ve=-1*dy1(4,:);
Acc=ddy1(4,:);
plot(theta1,Se),grid on
xlabel('曲柄轉(zhuǎn)角(^o)');
ylabel('刨刀位移(mm)');
axis([0,360,0,450]);
title('位移曲線')
plot(theta1,Ve(1,:)),grid on
xlabel('曲柄轉(zhuǎn)角(^o)');
ylabel('刨刀速度(mm/s)');
axis([0,360,-2250,1500]);
title('速度曲線')
plot(theta1,Acc(1,:)),grid on
xlabel('曲柄轉(zhuǎn)角(^o)');
ylabel('刨刀加速度(mm/s^2)');
axis([0,360,-20000,20000]);
title('加速度曲線')
編好程序后,可調(diào)用繪圖函數(shù)繪制相應(yīng)的位移、速度和加速度曲線。
三、結(jié)束語(yǔ)
將Matlab引入機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)中,能夠使學(xué)生掌握利用解析法計(jì)算公式設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的實(shí)際技能,提高學(xué)生利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使其動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力均得到提高。
參考文獻(xiàn):
[1]孫恒,作模.機(jī)械原理[M].北京:高等教育出版社,2012.
篇3
Abstract: The mechanical design is based on practice and application of a highly basic course. On the one hand, this paper proposed to develop and apply a set of courseware system with modern teaching methods to improve teaching effectiveness, on the other hand, to enhance four abilities of students in basic courses of mechanical design.
關(guān)鍵詞: 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程;能力;培養(yǎng)
Key words: the basic course of mechanical design; ability; training
中圖分類號(hào):G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)35-0282-01
1加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)優(yōu)化
1.1 改善現(xiàn)有的教學(xué)手段,研究開(kāi)發(fā)出一套新型適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)的課教系統(tǒng),提高機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其相關(guān)課程的教學(xué)效果電化教育是現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì),科學(xué)技術(shù)與教育發(fā)展的產(chǎn)物,是實(shí)施教改和開(kāi)展課題研究的需要,是提高教師自身業(yè)務(wù)素質(zhì)的需要,是加強(qiáng)教師備課程度,優(yōu)化課堂教學(xué)過(guò)程的需要。使用電化教學(xué)要注意以下幾個(gè)要點(diǎn):①要有利于創(chuàng)造生動(dòng)和諧的教學(xué)情境;②要有利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性;③要有利于學(xué)生智力發(fā)展和能力培養(yǎng)。而不論是傳統(tǒng)教學(xué)方法還是現(xiàn)代電化教學(xué)方法,都應(yīng)堅(jiān)持“學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)”,要有效地發(fā)揮學(xué)生的主體作用,真正突出學(xué)生的主體地位,防止電教為“電灌”。因此,在教學(xué)設(shè)計(jì)上,預(yù)先估計(jì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中心理上會(huì)發(fā)生變化,適時(shí)合理運(yùn)用電教媒體,實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的優(yōu)化。媒體使用的最佳時(shí)機(jī),主要有以下幾種情況:重點(diǎn)內(nèi)容尚未引起學(xué)生注意時(shí),學(xué)生思維展開(kāi)尚缺少形象材料時(shí),復(fù)雜機(jī)械動(dòng)作的運(yùn)行方式難以想象時(shí)。投影片的使用方式,可以是老師先演講,后播放,再概括;也可是先設(shè)疑,后播放,再演講;還可以邊播放邊講解等。為獲得課堂電化教學(xué)的最佳效果,必須先進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),然后再動(dòng)手制作教學(xué)課件。
1.2 利用新型的動(dòng)態(tài)模型展示,提高學(xué)生實(shí)踐感受力華裔諾貝爾獎(jiǎng)得主楊振寧等人也多次對(duì)我國(guó)教育不重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性提出批評(píng)。提倡死記硬背,實(shí)行題海戰(zhàn)術(shù),使用標(biāo)準(zhǔn)答案,壓制學(xué)生的個(gè)性發(fā)展,把教學(xué)過(guò)程單純理解為對(duì)現(xiàn)有知識(shí)傳透和積累,在教學(xué)方法和考試制度上也是重繼承輕創(chuàng)新、重灌輸輕發(fā)現(xiàn)等等,這是當(dāng)前我國(guó)教育包括高等教育普遍存在的流弊。
2提高教師自身實(shí)踐創(chuàng)新素質(zhì)
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是一門(mén)創(chuàng)新實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,年輕一代的創(chuàng)新能力要靠教師的創(chuàng)造力去培養(yǎng)。而教師要想勝任自己的教學(xué)工作,不僅要善于不斷地更新和擴(kuò)充自己的知識(shí),還要能交給學(xué)生獲取新知識(shí)的方法;而這些不斷更迭的新知識(shí)、新技能,又難有召之即來(lái)的現(xiàn)成的教科書(shū)提供答疑和咨詢;只能靠教師本人在豐富多彩的實(shí)踐中去摸索、去探討、去學(xué)習(xí)、去掌握。當(dāng)前部分教師在認(rèn)識(shí)上有“重理論、輕實(shí)踐”、“重課堂、輕課外”的思想,有些人片面的認(rèn)為只有增加投入才能提高實(shí)踐教育能力;另外,在教師能力方面,存在部分教師專業(yè)實(shí)踐能力不足,不能積極主動(dòng)地參與實(shí)踐教育活動(dòng),一些從校門(mén)到校門(mén)的青年教師扎在的小圈子里,缺乏從事專業(yè)實(shí)踐教育的底氣。通過(guò)探討機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程理論教學(xué)與增強(qiáng)實(shí)踐相結(jié)合的過(guò)程中,促進(jìn)教師對(duì)自身實(shí)踐創(chuàng)新素質(zhì)提高的思考。這就要求教師必須具有相應(yīng)的獨(dú)立思考、自主意識(shí)和懷疑精神,具有學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)造能力;要注重自身的知識(shí)積累;要樂(lè)于參加實(shí)踐活動(dòng),教師的教學(xué)實(shí)踐能力不僅表現(xiàn)在對(duì)學(xué)生的方面,而且更體現(xiàn)在對(duì)自己教學(xué)活動(dòng)的反思上。這種反思是教師教學(xué)實(shí)踐的重要內(nèi)涵。不能及時(shí)反思自己的教師不是好教師,而這種反思是教師不斷提高自身素質(zhì)的一個(gè)重要途徑。
3在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)中加強(qiáng)培養(yǎng)高職學(xué)生的四種能力
3.1 將四種能力的培養(yǎng)貫穿課程教學(xué)過(guò)程中高職高專教育是培養(yǎng)面向生產(chǎn)第一線的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。從職業(yè)教育、專業(yè)、職業(yè)的關(guān)系來(lái)看,職業(yè)教育課程應(yīng)以工作過(guò)程為導(dǎo)向。既工作過(guò)程導(dǎo)向課程的名稱和內(nèi)容不是指向科學(xué)學(xué)科的子區(qū)域,而是來(lái)自職業(yè)行動(dòng)領(lǐng)域的工作過(guò)程,且以項(xiàng)目、任務(wù)、工藝、范例、案例、設(shè)備、產(chǎn)品、實(shí)驗(yàn)、廠家等作為課程的實(shí)踐形式。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程內(nèi)容包括機(jī)械原理和機(jī)械零件兩大部分,理論性強(qiáng)、概念抽象,涉及的基礎(chǔ)理論和知識(shí)面廣、系統(tǒng)性強(qiáng),各自成體系。這種學(xué)術(shù)型的教學(xué)模式顯然不能適應(yīng)高職高專教育對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。根絕從職業(yè)群眾歸納整合出的典型的職業(yè)工作過(guò)程。結(jié)合歷屆畢業(yè)生的調(diào)查反饋信息及用人單位對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)的要求,可對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程進(jìn)行全面改革,將原機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容按一般通用機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)安排。
3.2 加強(qiáng)教學(xué)方法和教學(xué)手段的創(chuàng)新研究在教學(xué)過(guò)程中,堅(jiān)持教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革,施行“精講多練”及啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)、案例教學(xué)等等,突出學(xué)生四種能力的培養(yǎng)/如對(duì)于機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容采用討論式教學(xué),將工程案例引入課堂中,由教師提出案例問(wèn)題,學(xué)生分組討論,激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。采用理論教學(xué)、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等教學(xué)手段相結(jié)合,形象直觀,用大量的應(yīng)用實(shí)例讓學(xué)生對(duì)生產(chǎn)和生活中的機(jī)械裝置和機(jī)構(gòu)有更廣泛的了解,開(kāi)闊了眼界。
3.3 大力開(kāi)展第二課堂圍繞課程教學(xué)內(nèi)容的改革,大力開(kāi)展第二課堂活動(dòng),如舉辦科技文化藝術(shù)節(jié)、科技人文講座等,同時(shí)積極組織學(xué)生參加全國(guó)性競(jìng)賽活動(dòng),如全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、大學(xué)生"挑戰(zhàn)杯"創(chuàng)業(yè)大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)造能力和就業(yè)能力、創(chuàng)業(yè)能力。如機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽,學(xué)生可自由報(bào)名、自選課題參加比賽,在此過(guò)程中教師僅起到拋磚引玉的作用,組后學(xué)生將自己完成的作品在大賽演示并參加評(píng)獎(jiǎng),充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造能力。此外,還可積極引導(dǎo)學(xué)生參與教師承擔(dān)的部分科研或科研項(xiàng)目,學(xué)生能夠從中或得許多創(chuàng)新設(shè)計(jì)的感性認(rèn)識(shí)和理論知識(shí),學(xué)到許多書(shū)本中沒(méi)有的東西,并可以綜合運(yùn)用到已學(xué)過(guò)的知識(shí),解決實(shí)際問(wèn)題,從而提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)造能力。
篇4
關(guān)鍵詞:機(jī)械原理 教學(xué)質(zhì)量 CAD 人才培養(yǎng)
中圖分類號(hào):G642
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C
1 前言
機(jī)械原理一向是機(jī)械類專業(yè)以及近機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)基礎(chǔ)課程,同時(shí)其往往是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生最先接觸的專業(yè)基礎(chǔ)課程,通過(guò)此課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生對(duì)機(jī)器的工作原理得以了解,同時(shí)具有初步的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)能力,課程本身對(duì)于將學(xué)生引入機(jī)械領(lǐng)域,培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行機(jī)器創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力具有重要的意義。
基于機(jī)械原理對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐能力培養(yǎng)的需要,機(jī)械原理教學(xué)體系往往由三大環(huán)節(jié)組成,即機(jī)械原理理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及課程設(shè)計(jì),這三個(gè)環(huán)節(jié)分別對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論知識(shí)教學(xué)、應(yīng)用能力培養(yǎng)以及綜合運(yùn)用及創(chuàng)新能力培養(yǎng)。此課程教學(xué)體系在長(zhǎng)期的本科教學(xué)實(shí)踐中獲得了認(rèn)可。
但是,隨著科技的發(fā)展、本科教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)的轉(zhuǎn)變以及社會(huì)需求的改變,傳統(tǒng)的機(jī)械原理課程教學(xué)受到了挑戰(zhàn),出現(xiàn)了學(xué)生厭學(xué)、教學(xué)質(zhì)量下滑等等現(xiàn)象。如何改變當(dāng)前的現(xiàn)狀,使機(jī)械原理課程教學(xué)的人才培養(yǎng)功能充分發(fā)揮,成為必須面對(duì)和研究的重要課題。
2 存在問(wèn)題分析與解決方案
目前機(jī)械原理課程體系教學(xué)出現(xiàn)前述問(wèn)題的基本原因在于一下幾個(gè)方面:首先課堂教學(xué)方面教學(xué)內(nèi)容變更少,教學(xué)思想更新不夠,課堂所授解決問(wèn)題的手段落后,如不論是連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),機(jī)構(gòu)分析等,目前很多院校仍然以圖解法為主,而在歷史上圖解法占據(jù)教學(xué)重要地位的原因之一是其使用工具簡(jiǎn)單、便于操作、便于考核,但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,解析法本應(yīng)成為機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及機(jī)構(gòu)分析的主要方法,但由于解析法考核不便,因此課堂教學(xué)雖然有所提及,單往往也只是作為了解內(nèi)容進(jìn)行教學(xué),這導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)中懶得動(dòng)腦;實(shí)驗(yàn)方面,為滿足人才培養(yǎng)要求,目前各院校均開(kāi)設(shè)機(jī)械原理創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn),但目前機(jī)械原理的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)均受到可用構(gòu)件的種類、數(shù)量以及固定機(jī)架的固定方式限制,拼裝困難且限制較多,導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中難于動(dòng)手;課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),則由于機(jī)械原理教學(xué)內(nèi)容無(wú)法跟上時(shí)代,使得機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)質(zhì)量難以得到保證,另外受到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用普及的沖擊,導(dǎo)致抄襲嚴(yán)重,導(dǎo)致此環(huán)節(jié)學(xué)生更是既不積極動(dòng)腦也不積極動(dòng)手。
針對(duì)以上分析,提高機(jī)械原理教學(xué)質(zhì)量,關(guān)鍵在于調(diào)動(dòng)學(xué)生,讓其在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中能夠“動(dòng)”起來(lái),這就需要在機(jī)械原理課程體系中加入一些學(xué)生必須且有興趣掌握的“現(xiàn)代”的元素,利用這些元素為機(jī)械原理課程體系注入新的活力,同時(shí)將課程教學(xué)體系各個(gè)環(huán)節(jié)相互聯(lián)系,從而形成一個(gè)更能充分發(fā)揮人才培養(yǎng)作用的教學(xué)體系。
基于以上考慮,商業(yè)CAD軟件,如Creo,Solidworks、UG等,就成為理想的元素,首先商業(yè)CAD軟件隨著科技發(fā)展而不斷進(jìn)步,其往往代表了先進(jìn)的科技發(fā)展水平;其次商業(yè)CAD軟件本身是用于解決問(wèn)題的先進(jìn)手段;對(duì)其掌握也是機(jī)械類和近機(jī)械類專業(yè)學(xué)生在本科學(xué)習(xí)階段所必須擁有的能力;最后,由于計(jì)算機(jī)在學(xué)生中的普及以及計(jì)算機(jī)軟硬件能力的提高,使得商業(yè)CAD軟件在機(jī)械原理教學(xué)中推廣應(yīng)用具有了可能。
3 引入商業(yè)CAD軟件的作用和意義
商業(yè)CAD軟件,以PTC公司的Creo軟件包中Parametric軟件(或Pro/E)為例,其兼具有建模、裝配、機(jī)構(gòu)仿真、運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析以及簡(jiǎn)單的有限元分析功能,是目前應(yīng)用非常廣泛的CAD軟件。
圖1為機(jī)械原理理論教學(xué)內(nèi)容與Creo Parameteric軟件功能及相互對(duì)應(yīng)關(guān)系,顯然,Creo Parametric軟件的相關(guān)功能正好可以與機(jī)械原理課程理論教學(xué)知識(shí)體系相對(duì)應(yīng),這使得機(jī)械原理與該軟件可以實(shí)現(xiàn)結(jié)合,通過(guò)結(jié)合,可以讓學(xué)生通過(guò)機(jī)械原理課程的理論教學(xué)學(xué)習(xí)到基礎(chǔ)理論知識(shí),促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握現(xiàn)代商業(yè)CAD軟件的操作,并鍛煉通過(guò)現(xiàn)代工具軟件解決問(wèn)題的能力。
另外,除了在理論教學(xué)外,在實(shí)驗(yàn)中,尤其是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中引入Creo軟件,則可以打破實(shí)驗(yàn)平臺(tái)限制,有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生充分發(fā)揮創(chuàng)造力,從而更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生應(yīng)用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。
而對(duì)于課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),引入Creo軟件,由于學(xué)生課程設(shè)計(jì)的目的不僅是在圖紙上展現(xiàn)機(jī)器工作原理,更要讓其在屏幕中實(shí)現(xiàn)虛擬裝配和虛擬檢驗(yàn)、并進(jìn)行相關(guān)分析,這從某種程度上加大了學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的難度,但也使得學(xué)生學(xué)習(xí)了更多的內(nèi)容,更重要的是引導(dǎo)學(xué)生必須自動(dòng)起來(lái)進(jìn)行課程設(shè)計(jì),這樣抑制了抄襲行為,從而使得課程設(shè)計(jì)充分發(fā)揮人才培養(yǎng)作用。
基于以上原因,將商業(yè)CAD軟件Creo引入機(jī)械原理課程教學(xué),對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量可以起到催化作用。
4 實(shí)施方案及效果
將商業(yè)CAD軟件與機(jī)械原理課程教學(xué)體系相結(jié)合,需考慮兩關(guān)鍵點(diǎn),一是教學(xué)過(guò)程與商業(yè)軟件的學(xué)習(xí)流程應(yīng)盡量一致,二是在引入商業(yè)軟件的同時(shí)不可偏廢基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用能力訓(xùn)練。基于以上兩點(diǎn),提出以下的實(shí)施方案:
首先調(diào)整理論課教學(xué)順序,目前,機(jī)械原理的教學(xué)實(shí)施方案一般依據(jù)教材而定,而目前全國(guó)應(yīng)用率最高的機(jī)械原理教材在教學(xué)內(nèi)容安排上有兩種方式,其一為機(jī)構(gòu)組成原理機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析常用機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)器與機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué);其二為機(jī)構(gòu)組成原理機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)與機(jī)器動(dòng)力學(xué)常用機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)機(jī)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這兩種教學(xué)方案從順序上與商業(yè)CAD軟件學(xué)習(xí)流程不一致,因此,當(dāng)引入商業(yè)CAD軟件后,教學(xué)順序應(yīng)與建模、機(jī)構(gòu)仿真、運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力分析這個(gè)軟件學(xué)習(xí)路徑盡量保持一致,因此,可將教學(xué)順序調(diào)整為機(jī)構(gòu)組成原理常用機(jī)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析機(jī)械與機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)。軟件與理論課程教學(xué)相結(jié)合依靠定期大作業(yè)實(shí)現(xiàn)。大作業(yè)的布置一方面遵循軟件學(xué)習(xí)流程、另一方面也要考慮實(shí)驗(yàn)可課程設(shè)計(jì)實(shí)施需要。表1所示為理論教學(xué)與商業(yè)CAD軟件結(jié)合大作業(yè)布置方案。
在機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué),一般包含機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪、齒輪范成實(shí)驗(yàn)、剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)以及機(jī)構(gòu)拼接組裝創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn),這些實(shí)驗(yàn)中可將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪實(shí)驗(yàn)時(shí)間適當(dāng)后移,然后加入部分機(jī)構(gòu)仿真內(nèi)容,如對(duì)實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)擇其一完成機(jī)構(gòu)建模與仿真,仿真文件作為附件隨實(shí)驗(yàn)報(bào)告一起提交,這樣要求有利于提高機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪質(zhì)量,另外,如果時(shí)間合適,可以在機(jī)構(gòu)拼接組裝創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中加入機(jī)構(gòu)仿真內(nèi)容,這可以打破實(shí)際試驗(yàn)平臺(tái)的局限性,有利于充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力。
關(guān)于機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)與商業(yè)CAD軟件結(jié)合,則需從選題、任務(wù)量、考核方式等多方面進(jìn)行考慮,選題方面,由于本文中所提到的軟件在機(jī)構(gòu)仿真方面或多或少具有一定的局限性,比如雙凸輪機(jī)構(gòu)的仿真就不能很好的實(shí)現(xiàn),有的凸輪機(jī)構(gòu)則建模難度較大,還有如圓錐齒輪,目前常用的建模方法都是簡(jiǎn)化建模,正因?yàn)槿绱耍處熜鑼?duì)課程設(shè)計(jì)題目的可能實(shí)現(xiàn)方案和難度進(jìn)行把握;其次,盡管引入的商業(yè)CAD軟件不僅具備了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的功能,但課程設(shè)計(jì)的重要目的之一是鍛煉學(xué)生理論知識(shí)的應(yīng)用能力,因此不應(yīng)以商業(yè)CAD軟件的應(yīng)用完全取論教學(xué)所教授運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力分析方法,因此,可規(guī)定如機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析,則需要采用教材提供的理論分析方法,包括圖解法和解析法,對(duì)機(jī)構(gòu)的某一位置進(jìn)行分析,并將分析結(jié)果與軟件分析結(jié)果對(duì)比,通過(guò)這個(gè)過(guò)程鍛煉學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)應(yīng)用能力,同時(shí)對(duì)軟件分析和理論分析結(jié)果是否正確進(jìn)行相互檢驗(yàn);最后,考核方式方面,仍然采用答辯方式,并在其中加入機(jī)構(gòu)建模和機(jī)構(gòu)組裝考核內(nèi)容,因?yàn)閷W(xué)生中電腦普及率很高,同時(shí)機(jī)械原理中構(gòu)件的建模相對(duì)簡(jiǎn)單,因此以上考核內(nèi)容的加入,并不會(huì)給驗(yàn)收考核工作量帶來(lái)過(guò)大的負(fù)擔(dān)。筆者就機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中加入引入工程CAD軟件的問(wèn)題曾在文獻(xiàn)中有較詳細(xì)的論述。
篇5
關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué);機(jī)械設(shè)計(jì)全過(guò)程訓(xùn)練;人才能力培養(yǎng)
大家都知道,機(jī)器是各部分之間具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的人為的實(shí)物組合,它能代替或減輕人類勞動(dòng)來(lái)完成有用的機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能。所以,機(jī)器的設(shè)計(jì)過(guò)程基本上應(yīng)包含兩個(gè)階段,即運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和構(gòu)形及工作能力設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。前者是根據(jù)機(jī)器的預(yù)定動(dòng)作要求,保證機(jī)器具有所需的確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng),其設(shè)計(jì)結(jié)果是機(jī)器運(yùn)動(dòng)原理圖和各組成機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,它好像動(dòng)物的“骨骼”,這是機(jī)械原理課程所承擔(dān)的內(nèi)容。后者是在運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,將抽象的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖轉(zhuǎn)換成具體的工程(結(jié)構(gòu))圖,這猶如動(dòng)物的“肢體”,并能按照各種設(shè)計(jì)理論,保證機(jī)器在一定的工況條件下和規(guī)定的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間內(nèi),具有正常的工作能力。其設(shè)計(jì)結(jié)果是制造單位所必需的工程圖和技術(shù)文件,這是機(jī)械設(shè)計(jì)課程所承擔(dān)的內(nèi)容。只有將兩者有機(jī)地結(jié)合起來(lái),才是一個(gè)完整的機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程。只有完成這兩個(gè)過(guò)程的訓(xùn)練,才能說(shuō)完成了機(jī)械設(shè)計(jì)全過(guò)程的訓(xùn)練。這是機(jī)械專業(yè)人才具有創(chuàng)新能力的最基本的條件,也是我們培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的最低要求,否則他們將要在今后工作中經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)期的磨礪、摸索,甚至以半個(gè)人生為代價(jià),才能具有這種能力,這將大大延緩人才的成長(zhǎng)過(guò)程。
一、我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題
(1)過(guò)去“機(jī)械原理”課程中存在著“重分析、輕綜合,重理論、輕實(shí)踐”的現(xiàn)象,課程設(shè)計(jì)為運(yùn)動(dòng)分析和力分析(這不能稱為設(shè)計(jì)),甚至在教材中提出機(jī)器運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)無(wú)規(guī)律可循。隨著教改的不斷深入,機(jī)械原理新教材已編入機(jī)器運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)已開(kāi)展了不同類型和題目的整機(jī)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì),而且與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái),適應(yīng)了創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。由于有些教師(尤其是老教師)沒(méi)有學(xué)習(xí)(或?qū)嵺`)過(guò)機(jī)器全過(guò)程設(shè)計(jì),因此各校發(fā)展不一,有的只做機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),不做整機(jī)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì),有的甚至至今仍只做運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力分析。但總的形勢(shì)是機(jī)械原理加強(qiáng)整機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)并開(kāi)展計(jì)算機(jī)應(yīng)用已成大勢(shì)所趨。
(2)“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程以前被稱為“機(jī)械零件”課程,一直被公認(rèn)為對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)和提升具有很大的作用,尤其是減速器設(shè)計(jì)作為學(xué)生的第一個(gè)課程設(shè)計(jì)幾乎是不可取代的。在“機(jī)械零件”改名為“機(jī)械設(shè)計(jì)”的時(shí)候,曾有些學(xué)校認(rèn)為機(jī)械設(shè)計(jì)若不包含機(jī)器的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)是片面的、不科學(xué)的。之后有些教師就把機(jī)械原理內(nèi)容加了進(jìn)來(lái),統(tǒng)稱為“機(jī)械設(shè)計(jì)”。在極個(gè)別教材中還加進(jìn)了凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算,連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。但在大多數(shù)“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程中,仍堅(jiān)持原來(lái)“機(jī)械零件”課程的教學(xué)內(nèi)容和課程設(shè)計(jì),即只講通用零件設(shè)計(jì)和進(jìn)行減速器課程設(shè)計(jì),而機(jī)械原理中的三大常用機(jī)構(gòu)在“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程中只有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)了,其他兩大機(jī)構(gòu)(即連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu))無(wú)影消失。學(xué)生不知道怎樣去進(jìn)行這些機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算,也就是說(shuō)在機(jī)械原理中學(xué)的連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)學(xué)生無(wú)法應(yīng)用,致使機(jī)械原理與“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程內(nèi)容脫節(jié)。這兩門(mén)課程的課程設(shè)計(jì)分別為機(jī)器方案設(shè)計(jì)和減速器設(shè)計(jì),致使兩個(gè)課程設(shè)計(jì)脫節(jié)。使學(xué)生摸不著頭腦,搞不清兩者之間的聯(lián)系。
(3)教會(huì)學(xué)生從運(yùn)動(dòng)原理圖繪制工程裝配圖及其零件圖,這在我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中還是空白。因此畢業(yè)設(shè)計(jì)離不開(kāi)參考圖,甚至提出沒(méi)有參考圖就不能搞設(shè)計(jì)。如果按此邏輯,就無(wú)法實(shí)現(xiàn)原創(chuàng)性設(shè)計(jì)。學(xué)生畢業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)到處搜集參考圖,畢業(yè)設(shè)計(jì)基本不搞方案及其運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì),多為抄圖加校核,而且這種畢業(yè)設(shè)計(jì)方式也為大多數(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師所認(rèn)可,認(rèn)為只要抄圖抄懂即可。這樣的畢業(yè)設(shè)計(jì)怎能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力呢?
(4)我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)沒(méi)有給學(xué)生提供一個(gè)動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)。設(shè)計(jì)結(jié)果往往停留在圖紙或虛擬階段,無(wú)法檢驗(yàn)正確與否,雖然舉辦了機(jī)械設(shè)計(jì)競(jìng)賽和挑戰(zhàn)杯競(jìng)賽,但參與的學(xué)生只占少數(shù)。
(5)我國(guó)機(jī)械專業(yè)教學(xué)改革思路有待深入探討,很多學(xué)校不知道從哪里著手,往往出去調(diào)研一遍,將收集的教學(xué)資料綜合起來(lái)取平均值即可,打不破舊的傳統(tǒng),提不出新的方案。現(xiàn)在各門(mén)課程幾乎都在爭(zhēng)學(xué)時(shí),都在進(jìn)行教改,都在加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié),都在搞創(chuàng)新,舊的去不掉,新的要加進(jìn)來(lái),只好搞平均壓縮,缺乏整體觀念和權(quán)威,缺乏創(chuàng)新思維和人文素質(zhì)教育。
綜上所述,我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀令人堪憂,機(jī)械類畢業(yè)生基本上不會(huì)搞創(chuàng)新設(shè)計(jì)(或新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)),只有在工作崗位上經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的摸索才能具有這種能力。教育部于2010年啟動(dòng)了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”。提出了教育界與工業(yè)界聯(lián)合制訂人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn);創(chuàng)立高校與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機(jī)制;設(shè)立“工程實(shí)踐教育中心”,學(xué)生在企業(yè)學(xué)習(xí)一年,“真刀真槍”做畢業(yè)設(shè)計(jì);改革完善工程教師職務(wù)聘任、考核制度等措施。我們認(rèn)為,若要完成上述一系列人才培養(yǎng)計(jì)劃,就必須重視對(duì)教學(xué)計(jì)劃及課程內(nèi)容的全面分析和適當(dāng)調(diào)整,否則是很難培養(yǎng)出具有原創(chuàng)性設(shè)計(jì)能力的卓越人才的。
二、機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)改革的思路與建議
篇6
化工機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是化工專業(yè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),對(duì)于提高學(xué)生的裝置設(shè)計(jì)水平,增強(qiáng)工程意識(shí)具有重要的意義。隨著高等教育改革的深入,原有教學(xué)方法的弊端逐漸顯現(xiàn),課程設(shè)計(jì)急需改革。本文分析了課程設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題,以課程的教學(xué)目的為依據(jù),提出在設(shè)計(jì)時(shí)間、設(shè)計(jì)題型、學(xué)科交叉、設(shè)計(jì)規(guī)范、成績(jī)考核等方面的改革方案。通過(guò)教學(xué)改革,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了機(jī)械設(shè)計(jì)水平,起到了良好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞:
化工機(jī)械基礎(chǔ);課程設(shè)計(jì);教學(xué)改革;工程意識(shí)
化工機(jī)械基礎(chǔ)課程是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的必修課程,涉及化學(xué)、化工、機(jī)械、材料、物理、力學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)[1],具有學(xué)科交叉復(fù)雜、內(nèi)容豐富、理論聯(lián)系實(shí)際緊密、工程實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)[2]。通過(guò)課程學(xué)習(xí),學(xué)生可以掌握基礎(chǔ)的工程力學(xué)知識(shí),熟悉材料特性,學(xué)會(huì)常用化工裝置的設(shè)計(jì)方法,了解化工機(jī)械安全使用的檢驗(yàn)原理[3-5],對(duì)于提高化工專業(yè)學(xué)生設(shè)計(jì)水平,增強(qiáng)工程意識(shí),培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力具有重要的意義[6]。化工機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是繼該理論課程之后的一次集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)[7],能夠起到將機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)融會(huì)貫通,發(fā)揮理論與工程實(shí)際、基礎(chǔ)知識(shí)與專業(yè)技術(shù)之間的橋梁作用[8]。學(xué)生在設(shè)計(jì)化工裝置時(shí),既要基于學(xué)科理論,又要遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)定;既要裝置結(jié)構(gòu)合理,又要保證安全經(jīng)濟(jì),是多門(mén)學(xué)科知識(shí)綜合運(yùn)用,多種專業(yè)技能強(qiáng)化鍛煉的重要過(guò)程,為化工類學(xué)生更好地服務(wù)化工行業(yè)奠定良好的專業(yè)基礎(chǔ),因此,應(yīng)予以足夠的重視。
一、課程設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題
針對(duì)化工專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的化工機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)開(kāi)課于大三,這個(gè)階段,學(xué)生剛接觸專業(yè)課學(xué)習(xí),對(duì)本專業(yè)知識(shí)體系還不熟悉,對(duì)專業(yè)設(shè)計(jì)更是知之甚少,急需專業(yè)教師悉心指導(dǎo),同時(shí),一直沿用的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容、課程安排及考核形式等都無(wú)法與高等教育改革的新形勢(shì)相適應(yīng),課程設(shè)計(jì)急需改革。1.課程設(shè)計(jì)時(shí)間短,與理論課銜接不合理一般化工機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)安排在理論課結(jié)束后一周內(nèi)完成。要做好課程設(shè)計(jì),學(xué)生要查閱相關(guān)裝置的設(shè)計(jì)資料,熟悉涉及物料的性質(zhì),了解國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范,選擇合適的設(shè)備材料,合理設(shè)計(jì)裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu),完成設(shè)計(jì)尺寸計(jì)算及強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性校核,繪制裝置設(shè)備條件圖,編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)[9],設(shè)計(jì)工作量大,專業(yè)知識(shí)要求高,學(xué)生很難在一周時(shí)間內(nèi)完成。而此時(shí)段,學(xué)生已完成理論課的學(xué)習(xí),對(duì)于設(shè)計(jì)中用到的知識(shí)已經(jīng)淡忘,需要重新查找復(fù)習(xí),不利于理論知識(shí)的學(xué)以致用。同時(shí)課程設(shè)計(jì)處于期末考試階段,考試壓力較大,學(xué)生忙于準(zhǔn)備考試,很容易出現(xiàn)應(yīng)付或抄襲現(xiàn)象,無(wú)法真正起到增強(qiáng)學(xué)生工程意識(shí)、提高裝置設(shè)計(jì)水平的作用。
2.課程設(shè)計(jì)題型少,裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以往的化工設(shè)備設(shè)計(jì)題型比較單一,只做一些壓力容器設(shè)計(jì),課本中有該類裝置的設(shè)計(jì)例題,學(xué)生只需將設(shè)計(jì)條件帶入,參考例題,按部就班地計(jì)算就可以完成,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不大,完成質(zhì)量也不高。設(shè)備一般不進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),只進(jìn)行外部殼體計(jì)算,設(shè)計(jì)難度較小,無(wú)法激發(fā)學(xué)生的探索欲望,學(xué)習(xí)主動(dòng)性較差[10]。
3.不同學(xué)科間知識(shí)交叉少,裝置設(shè)計(jì)不完整化工裝置的設(shè)計(jì)包括工藝設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)兩部分[11]。工藝設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)提供的原始數(shù)據(jù)和生產(chǎn)工藝要求確定設(shè)備的主要尺寸;機(jī)械設(shè)計(jì)是根據(jù)工藝尺寸設(shè)計(jì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)材料及進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算,給出設(shè)備與零部件的條件圖。對(duì)于化工專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),化工原理課程設(shè)計(jì)做的是工藝設(shè)計(jì),化工機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)做的是機(jī)械設(shè)計(jì)。教改之前,這兩個(gè)設(shè)計(jì)沒(méi)有交叉點(diǎn),學(xué)生每門(mén)課程只做一部分設(shè)計(jì),而沒(méi)有化工裝置設(shè)計(jì)的完整訓(xùn)練,不利于學(xué)生設(shè)計(jì)能力的提高[12]。學(xué)生提交的設(shè)備條件圖,大多采用手畫(huà)的形式,而不采用現(xiàn)行各設(shè)計(jì)院普遍采用的AutoCAD繪圖軟件,無(wú)法鍛煉學(xué)生機(jī)械制圖的能力。設(shè)備條件圖繪制簡(jiǎn)單,各物料進(jìn)出管口、自動(dòng)控制方案都無(wú)法體現(xiàn),化工設(shè)計(jì)及化工自動(dòng)控制課程所學(xué)知識(shí)不能應(yīng)用到化工機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)中,學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力無(wú)法得到鍛煉。
4.學(xué)生工程意識(shí)不強(qiáng),設(shè)計(jì)不規(guī)范生產(chǎn)中使用的任何機(jī)器或設(shè)備的構(gòu)件都應(yīng)滿足適用、安全和經(jīng)濟(jì)三個(gè)基本要求,其中,安全是核心。為了保證裝置安全可靠運(yùn)行,降低生產(chǎn)成本,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,便于構(gòu)件互換,國(guó)家和有關(guān)部門(mén)制定了各類化工裝置設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范[13]。學(xué)生對(duì)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范不熟悉,容易造成其無(wú)法將標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范應(yīng)用到化工裝置的設(shè)計(jì)中,與生產(chǎn)實(shí)踐脫離。比如,計(jì)算容器的物料接口尺寸,很多學(xué)生計(jì)算出結(jié)果后沒(méi)有規(guī)整,即使規(guī)整了,也沒(méi)有查閱國(guó)家制定的各種鋼管公稱直徑的規(guī)范,采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸。在選擇設(shè)備材料時(shí),一般選擇適用范圍廣,性能優(yōu)異的材料,沒(méi)有考慮會(huì)使設(shè)備成本大大提高的風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)計(jì)壓力容器時(shí),計(jì)算出的容器殼體壁厚與封頭壁厚不一致,很多學(xué)生本著經(jīng)濟(jì)的原則,沒(méi)有設(shè)計(jì)為相同尺寸,影響容器的焊接和安全。這些都是理論設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)際偏離、工程意識(shí)不強(qiáng)的體現(xiàn),沒(méi)有達(dá)到強(qiáng)化工程概念的教學(xué)目的[14]。5.考核方式不合理,無(wú)法體現(xiàn)設(shè)計(jì)水平以往的課程設(shè)計(jì)是根據(jù)學(xué)生提交的設(shè)計(jì)報(bào)告給成績(jī),對(duì)學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn),設(shè)計(jì)的合理性、規(guī)范性及嚴(yán)謹(jǐn)程度沒(méi)有體現(xiàn)[15]。設(shè)計(jì)報(bào)告抄襲或模仿現(xiàn)象嚴(yán)重,單純憑借設(shè)計(jì)報(bào)告無(wú)法反映學(xué)生真實(shí)的設(shè)計(jì)水平,不能體現(xiàn)公平、公正、合理的考核原則。針對(duì)化工機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)存在的這些問(wèn)題,按照高等教育改革的要求,我們對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了改革。
二、課程設(shè)計(jì)改革措施
1.提早布置課題,合理銜接理論教學(xué)針對(duì)課程設(shè)計(jì)時(shí)間短,與理論教學(xué)脫鉤的問(wèn)題,我們對(duì)課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排進(jìn)行改革。在完成第一章工程力學(xué)和第二章化工設(shè)備材料教學(xué)之后,我們便將每位學(xué)生的設(shè)計(jì)課題布置下去,理論課程結(jié)束后兩周上交相關(guān)設(shè)計(jì)文件,進(jìn)行考核。在布置課題時(shí),利用兩節(jié)課的時(shí)間,介紹各類裝置設(shè)計(jì)的流程,每個(gè)環(huán)節(jié)用到的理論知識(shí)也事先向?qū)W生明確,使學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)有大致的了解,并對(duì)今后會(huì)對(duì)用到的知識(shí)引起重視。同時(shí),理論課授課教師在今后介紹各類化工裝置機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)也要對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的應(yīng)用加以說(shuō)明,并結(jié)合課程設(shè)計(jì)詳細(xì)講解。學(xué)生了解設(shè)計(jì)課題之后即可隨著理論課的講解開(kāi)始設(shè)計(jì),學(xué)到的設(shè)計(jì)知識(shí)即刻能夠應(yīng)用到設(shè)計(jì)中,真正起到了學(xué)以致用的效果。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,遇到困難,學(xué)生可以在理論課堂上提出,經(jīng)過(guò)老師講解得到解決,提高了設(shè)計(jì)效率,也方便指導(dǎo)教師掌握學(xué)生設(shè)計(jì)情況。由于設(shè)計(jì)時(shí)間由原來(lái)的一周延長(zhǎng)為多半個(gè)學(xué)期,學(xué)生在理論課結(jié)束時(shí)便完成了大部分的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核,利用兩周時(shí)間整理數(shù)據(jù),繪制裝置圖,撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū),不會(huì)耽誤期末考試復(fù)習(xí),避免了應(yīng)付抄襲現(xiàn)象的發(fā)生,真正鍛煉了學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力,達(dá)到了課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的。2.增加設(shè)計(jì)題型,重視設(shè)備內(nèi)件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題型的選擇關(guān)系著化工實(shí)踐教學(xué)的效果。為了使學(xué)生熟悉各類化工裝置,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,鍛煉化工設(shè)計(jì)能力,我們編制了多種化工裝置的設(shè)計(jì)題型,包括壓力容器設(shè)計(jì)、板式塔設(shè)計(jì)、填料塔設(shè)計(jì)、管殼式換熱器設(shè)計(jì)和攪拌反應(yīng)釜設(shè)計(jì),共計(jì)五個(gè)設(shè)計(jì)題型。這些裝置是化工生產(chǎn)中最常用的,體現(xiàn)了理論設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)合,同時(shí),理論教學(xué)講授的設(shè)計(jì)知識(shí)在這些裝置的設(shè)計(jì)中能得到充分的應(yīng)用,加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解,保障了裝置設(shè)計(jì)的質(zhì)量。對(duì)于裝置的主要部件,比如板式塔的塔板、填料塔的填料層、反應(yīng)釜的攪拌器等,也要求學(xué)生詳細(xì)設(shè)計(jì),并且給出部件的條件圖。通過(guò)內(nèi)部構(gòu)件的選擇、設(shè)計(jì)和校核,加深學(xué)生對(duì)化工裝置的認(rèn)識(shí)。
將每個(gè)班的學(xué)生分成5組,每組負(fù)責(zé)一類裝置的設(shè)計(jì),并且同組學(xué)生的設(shè)計(jì)條件各不相同。學(xué)生要完成自己裝置的設(shè)計(jì),要查閱大量的文獻(xiàn)資料,搜集各種物料性質(zhì),學(xué)會(huì)各類裝置的機(jī)械設(shè)計(jì)方法,參考化工容器設(shè)計(jì)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),這種形式徹底改變了課程設(shè)計(jì)形同虛設(shè)的尷尬局面,鍛煉了學(xué)生查找科研資料,積極探索未知領(lǐng)域,不斷補(bǔ)充新知識(shí),獨(dú)立完成科研任務(wù)的能力,激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),真正提高了化工裝置的設(shè)計(jì)水平。3.加強(qiáng)學(xué)科交叉訓(xùn)練,完善裝置設(shè)計(jì)流程化工裝置的工藝設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)是互相影響、密不可分的,工藝設(shè)計(jì)為機(jī)械設(shè)計(jì)提供工藝條件及設(shè)備主要尺寸,而機(jī)械設(shè)計(jì)的結(jié)果又反過(guò)來(lái)影響工藝設(shè)計(jì)。為了使學(xué)生對(duì)化工裝置設(shè)計(jì)有完整的設(shè)計(jì)體驗(yàn),我們聯(lián)合化工原理課程設(shè)計(jì),將這兩個(gè)設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合,學(xué)生在做完化工裝置的工藝設(shè)計(jì)之后,根據(jù)工藝條件及計(jì)算出的裝置尺寸,接著進(jìn)行化工裝置的機(jī)械設(shè)計(jì),使學(xué)生知道裝置的設(shè)計(jì)流程,為學(xué)生將來(lái)從事化工設(shè)計(jì)工作奠定了良好的基礎(chǔ)。對(duì)于學(xué)生提交的設(shè)備條件圖及主要內(nèi)件結(jié)構(gòu)圖,嚴(yán)格要求用AutoCAD繪制,并且標(biāo)出各接管及自動(dòng)控制儀表的安裝方位,在設(shè)備條件圖的右側(cè)表明工藝要求、安裝要求、各接管尺寸、材質(zhì)、采用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等。
通過(guò)這些方式,學(xué)生熟悉了化工裝置的設(shè)計(jì)流程,將化工原理、化工機(jī)械基礎(chǔ)、化工制圖、化工設(shè)計(jì)、化工自動(dòng)控制等專業(yè)課所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通,綜合運(yùn)用,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,有利于設(shè)計(jì)能力的提升。4.嚴(yán)格規(guī)范設(shè)計(jì),強(qiáng)化工程意識(shí)作為一名合格的化工專業(yè)學(xué)生,必須了解國(guó)家制定的有關(guān)化工設(shè)計(jì)的各種行業(yè)規(guī)范和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在做任何裝置設(shè)計(jì)之前,都要先查找有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),絕不能閉門(mén)造車,無(wú)據(jù)可依。與化工機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有《鋼制壓力容器》《管殼式換熱器》《鋼制塔式容器》《塔器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》《石油化工鋼制壓力容器》《石油化工自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)范》等。學(xué)生在做課程設(shè)計(jì)時(shí),遇到有關(guān)尺寸的確定、內(nèi)件的選擇等有疑問(wèn)的地方,一定要查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),養(yǎng)成良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ虘B(tài)度,做一個(gè)敢于擔(dān)當(dāng)、認(rèn)真負(fù)責(zé)的設(shè)計(jì)者。同時(shí),要注意適用、安全、經(jīng)濟(jì)相協(xié)調(diào)的原則,密切聯(lián)系工程實(shí)際,強(qiáng)化工程意識(shí)。5.完善考核體系,激發(fā)設(shè)計(jì)熱情考核對(duì)于課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量有著重要的導(dǎo)向作用,公平、公正、合理地對(duì)課程設(shè)計(jì)做出考核,對(duì)學(xué)生有著監(jiān)督、鼓勵(lì)和引導(dǎo)作用。實(shí)踐類課程的成績(jī)考核不同于理論課,決不能單純依據(jù)提交的設(shè)計(jì)報(bào)告定成績(jī)。化工機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的考核分為平時(shí)成績(jī)、設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量和答辯三部分,分別占總成績(jī)的10%、70%和20%比例。其中,平時(shí)成績(jī)包括出勤率、學(xué)習(xí)態(tài)度及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量包括報(bào)告的完整性、設(shè)計(jì)的合理性、計(jì)算的準(zhǔn)確性、圖紙繪制的規(guī)范性等。答辯環(huán)節(jié)要求每位學(xué)生將設(shè)計(jì)內(nèi)容做成幻燈片,利用3分鐘的時(shí)間陳述工作內(nèi)容,然后由考核教師提問(wèn)有關(guān)問(wèn)題,學(xué)生作答。這種考核形式督促學(xué)生實(shí)實(shí)在在地做設(shè)計(jì),認(rèn)認(rèn)真真地抓質(zhì)量,只有付出努力,才能取得好成績(jī),激發(fā)了學(xué)生的設(shè)計(jì)熱情,杜絕了抄襲應(yīng)付現(xiàn)象,達(dá)到了教學(xué)目的。
三、總結(jié)
化工機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是化工專業(yè)學(xué)生重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),隨著高等教育改革的深入,原有教學(xué)方法的弊端日趨顯現(xiàn),課程設(shè)計(jì)急需改革。針對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)間短的問(wèn)題,我們提早布置課題,與理論教學(xué)合理銜接,避免了抄襲應(yīng)付現(xiàn)象。增加設(shè)計(jì)題型,由原來(lái)的單一裝置設(shè)計(jì)增加為五種裝置設(shè)計(jì)題型,并且對(duì)裝置的主要部件也要進(jìn)行設(shè)計(jì)。加強(qiáng)與化工原理、機(jī)械制圖、化工設(shè)計(jì)等交叉學(xué)科的聯(lián)系,完善裝置設(shè)計(jì)流程。裝置設(shè)計(jì)要嚴(yán)格遵守國(guó)家規(guī)范和行業(yè)規(guī)定,注重適用、安全、經(jīng)濟(jì)相協(xié)調(diào)的原則,增強(qiáng)學(xué)生的工程意識(shí)。完善考核體系,公平、公正、合理的對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)教學(xué)改革,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,課程設(shè)計(jì)質(zhì)量得到提高,杜絕了抄襲應(yīng)付現(xiàn)象。學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中,自覺(jué)依據(jù)國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),將理論設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合,增強(qiáng)了工程意識(shí),提高了機(jī)械設(shè)計(jì)水平,起到良好的教學(xué)效果。
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關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì);教學(xué);實(shí)驗(yàn);課程設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671―1580(2014)02―0055―02
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是近機(jī)械類專業(yè)的一門(mén)主要技術(shù)基礎(chǔ)必修課程。在南京農(nóng)業(yè)大學(xué),修讀該門(mén)課程的主要有材料成型及控制工程、工業(yè)設(shè)計(jì)、工程管理等不同專業(yè)的學(xué)生。由于授課對(duì)象不同,教學(xué)計(jì)劃安排的課時(shí)也比機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生要少一些,因此該課程的教學(xué)與機(jī)械類專業(yè)的課程教學(xué)有不同的特點(diǎn)。下面分幾個(gè)方面談?wù)勛髡叩慕虒W(xué)體會(huì)。
一、要在課堂上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
學(xué)習(xí)這門(mén)課程的學(xué)生都是非機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生,其中工業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生在大二的時(shí)候?qū)W習(xí)這門(mén)課程,材料成型及控制工程、工程管理的學(xué)生在大三的時(shí)候?qū)W習(xí)這門(mén)課程。盡管這門(mén)課程是必修課,但是學(xué)生對(duì)這門(mén)課程并不非常了解,學(xué)習(xí)興趣并不高。尤其是工業(yè)設(shè)計(jì)的很多學(xué)生,高中都是學(xué)美術(shù)的,基礎(chǔ)非常差。因此,最重要的是去提高學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的主動(dòng)性與積極性。
一般而言,緒論是第一次課,對(duì)吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣非常有用。任何一門(mén)課程的“緒論”,都要談到“為什么學(xué)”、“學(xué)到什么”以及“如何學(xué)”的問(wèn)題。作者在講授這一章時(shí),結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展的特點(diǎn),從傳統(tǒng)的“牛拉耕田”、“拖拉機(jī)耕田”到“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械”,從古代的“馬車”、“普通汽車”到“現(xiàn)代汽車”,以及現(xiàn)代汽車的主要組成,內(nèi)燃機(jī)、牛頭刨床的主要組成及工作原理等,通過(guò)這些簡(jiǎn)單易懂的例子,使學(xué)生了解到現(xiàn)代機(jī)械仍然以機(jī)械工程為基礎(chǔ),以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。作為工科學(xué)生必須具備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí),才能為后繼專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及日后技術(shù)革新打好基礎(chǔ)。
同時(shí),在授課過(guò)程中,筆者準(zhǔn)備了非常多的案例、動(dòng)畫(huà)和錄像,以理論結(jié)合實(shí)際進(jìn)行教學(xué)。比如在講“平面連桿機(jī)構(gòu)”時(shí),準(zhǔn)備了“契貝謝夫四足步行機(jī)”的錄像,非常的形象和生動(dòng)。講死點(diǎn)時(shí),有飛機(jī)起落架、夾具等的動(dòng)畫(huà),同時(shí)結(jié)合講解,學(xué)生就非常容易接受和掌握,有比較深刻的感受。
二、注意內(nèi)容的整體性和連貫性
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 的前半部分主要是機(jī)械原理的內(nèi)容,內(nèi)容從高低副與自由度、平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)到輪系,這是一個(gè)整理的學(xué)習(xí)過(guò)程。尤其是高低副與自由度,需要學(xué)生有一定的想象能力,如何把復(fù)雜機(jī)械的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖畫(huà)出來(lái),這部分掌握好了,對(duì)后面的幾種機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)很有幫助。此外,速度瞬心是一個(gè)非常重要的概念。學(xué)生在《理論力學(xué)》的時(shí)候就學(xué)過(guò)速度瞬心,這與《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的速度瞬心有何區(qū)別?這一點(diǎn)要介紹透。同時(shí),結(jié)構(gòu)的壓力角、傳動(dòng)角如何畫(huà)出,等等,這幾章有很大的連貫性,在講解過(guò)程中切忌過(guò)快,要學(xué)生掌握好才行,多讓學(xué)生做一些習(xí)題,否則影響后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)。
三、提煉關(guān)鍵內(nèi)容,有重點(diǎn)地授課
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是兩門(mén)課的綜合,前半學(xué)期主要是高低副、自由度和一些常用機(jī)構(gòu),后半學(xué)期主要介紹通用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)與計(jì)算等。前半學(xué)期機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)比較系統(tǒng),基本上是在介紹了自由度、速度瞬心、壓力角和傳動(dòng)角的知識(shí)以后,一個(gè)機(jī)構(gòu)一個(gè)機(jī)構(gòu)地學(xué)習(xí)。后半部分的內(nèi)容非常繁多且零散,學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候普遍反映不太好學(xué),缺乏頭緒。因此,這門(mén)課程的學(xué)習(xí)一定要有一條主線。筆者認(rèn)為,本課程教學(xué)時(shí),要結(jié)合課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容,進(jìn)行有重點(diǎn)的學(xué)習(xí)。
以“齒輪機(jī)構(gòu)”為例,這一章的內(nèi)容非常多,也是這門(mén)課最重要的內(nèi)容之一。這一章的學(xué)習(xí),一般需要五六個(gè)課時(shí)的學(xué)習(xí)。筆者在這門(mén)課程的學(xué)習(xí)時(shí),主要是抓住“漸開(kāi)線的性質(zhì)與特點(diǎn)”和“一對(duì)齒輪嚙合過(guò)程”等主線開(kāi)展教學(xué)。其中漸開(kāi)線是這章學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),所有牽涉到齒輪參數(shù)計(jì)算和嚙合的知識(shí)的,都牽涉到漸開(kāi)線。在教學(xué)的過(guò)程中,教師要抓住主線,逐步開(kāi)展教學(xué)。
四、結(jié)合課程設(shè)計(jì)和實(shí)踐進(jìn)行授課
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)開(kāi)設(shè)的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》這門(mén)課程有課程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。一般課程設(shè)計(jì)有兩到三周的時(shí)間,是設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱斜齒輪。一個(gè)學(xué)生一個(gè)設(shè)計(jì)題目,給出的斜齒圓柱齒輪各種傳遞的功率、輸入轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)比等參數(shù)不同,要求學(xué)生通過(guò)查手冊(cè),獨(dú)立設(shè)計(jì)出該對(duì)斜齒圓柱齒輪和減速箱系統(tǒng)。這個(gè)比較重要的是齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、連接、軸、滾動(dòng)軸 承等幾章的內(nèi)容。在講授這幾章的內(nèi)容時(shí),都要結(jié)合課程設(shè)計(jì)進(jìn)行授課,比如齒輪材料的選擇及其熱處理方法、齒輪設(shè)計(jì)時(shí)參數(shù)的選擇、齒輪受到的軸向力切向力和徑向力的計(jì)算等。通過(guò)結(jié)合課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué),可以加深學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)可以讓學(xué)生更好地進(jìn)行課程設(shè)計(jì),提高課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量。
五、培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和工程意識(shí)
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》這門(mén)課主要有三個(gè)實(shí)驗(yàn):機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖與自由度、范成法加工漸開(kāi)線齒輪、帶傳動(dòng)系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)。在這三個(gè)實(shí)驗(yàn)中,都注重學(xué)生的動(dòng)手能力。尤其是第一個(gè)實(shí)驗(yàn),一般在第二次或者第三次課程的時(shí)候做,有非常多的簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu),讓學(xué)生去繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。在這些實(shí)驗(yàn)中,指導(dǎo)老師大概介紹了一下之后,就讓學(xué)生自己動(dòng)手去做,指導(dǎo)老師在一旁講解與指導(dǎo)。通過(guò)實(shí)驗(yàn),不僅可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力,還可以讓學(xué)生獨(dú)立地去思考。
筆者認(rèn)為,《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》這門(mén)課的設(shè)計(jì)過(guò)程,最重要的是讓學(xué)生有工程意識(shí)。因?yàn)椴还茉O(shè)計(jì)和制造任何機(jī)械,一般性能越好,功能越復(fù)雜,成本就越高。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,要讓學(xué)生結(jié)合實(shí)際和性能要求,去查各種手冊(cè)和圖冊(cè)。手冊(cè)和圖冊(cè)里面的推薦值一般都是一個(gè)范圍,學(xué)生要結(jié)合經(jīng)濟(jì)性和實(shí)際要求去選取。要教導(dǎo)學(xué)生去參考前人的經(jīng)驗(yàn),但是又不要照搬前人的經(jīng)驗(yàn),要鼓勵(lì)學(xué)生去積極創(chuàng)新。
總之,《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是一門(mén)重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。在本課程的教學(xué)實(shí)踐中,要結(jié)合所教授學(xué)生的特點(diǎn),去吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,有重點(diǎn)地進(jìn)行講授,以讓學(xué)生能學(xué)好這門(mén)課程。同時(shí)要培養(yǎng)學(xué)生的工程和經(jīng)濟(jì)意識(shí),鼓勵(lì)學(xué)生不斷進(jìn)行創(chuàng)新。
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篇8
關(guān)鍵詞:機(jī)械原理課程;創(chuàng)新能力;實(shí)踐環(huán)節(jié);項(xiàng)目化教學(xué)
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1002-2589(2012)33-0254-02
《機(jī)械原理》是高職院校機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)學(xué)生必修的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,是機(jī)械類專業(yè)中研究機(jī)械共性問(wèn)題的一門(mén)主干技術(shù)基礎(chǔ)課。它在機(jī)械工程人員的培養(yǎng)過(guò)程中起著承上啟下的關(guān)鍵作用,是學(xué)生牢固掌握專業(yè)技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。在基礎(chǔ)課到專業(yè)課之間起著無(wú)可替代的橋梁作用。
一、機(jī)械原理課程的學(xué)科現(xiàn)狀
目前的機(jī)械原理課程目標(biāo)具有一定局限性,主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:第一,在課程內(nèi)容上,強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識(shí)體系的系統(tǒng)性、完整性,造成理論知識(shí)偏多偏深,實(shí)踐技能不足,理論與實(shí)踐脫節(jié)。第二,在課程結(jié)構(gòu)上,學(xué)習(xí)內(nèi)容受到限制而產(chǎn)生狹隘和滯后的弊端,不利于培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在制造業(yè)的發(fā)展急需具有創(chuàng)新能力人才的今天,學(xué)科現(xiàn)狀不能滿足需要。第三,在課程實(shí)施上,課程教學(xué)基本是一個(gè)封閉的過(guò)程,最大的弊端是使學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和對(duì)教學(xué)質(zhì)量檢驗(yàn)的滯后性。
傳統(tǒng)機(jī)械原理的教學(xué)特點(diǎn)是:教學(xué)理論性強(qiáng)、概念抽象,與實(shí)際應(yīng)用有一定距離。授課方式上以教師講授為主,由概念引入知識(shí),以邏輯推理為中心。教學(xué)過(guò)程中基本沒(méi)有學(xué)生能力培訓(xùn)的環(huán)節(jié),這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐、創(chuàng)新能力很不利。同時(shí),傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,總是先理論后實(shí)踐,容易產(chǎn)生實(shí)踐與理論分離的現(xiàn)象,教學(xué)很難適應(yīng)職業(yè)教育培養(yǎng)的需要。為此,進(jìn)行教學(xué)改革,開(kāi)展項(xiàng)目教學(xué),按照學(xué)生認(rèn)知規(guī)律與實(shí)際工作項(xiàng)目的順序來(lái)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容勢(shì)在必行。
二、以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的《機(jī)械原理》課程改革方案
(一)改革教學(xué)內(nèi)容
課程內(nèi)容的改革不是簡(jiǎn)單意義上的增加或刪除,而是在專業(yè)化的前提下,優(yōu)化組合了相關(guān)內(nèi)容的課程;在促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的基礎(chǔ)上,更加注重學(xué)生思維整體性的構(gòu)建。教學(xué)內(nèi)容的改革突出綜合應(yīng)用知識(shí)能力的培養(yǎng),在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)創(chuàng)新能力。圍繞教學(xué)內(nèi)容方面主要做了以下方面的調(diào)整。
1.理論課與實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐課學(xué)時(shí)的調(diào)整
多年來(lái),機(jī)械原理課程存在著理論課課時(shí)過(guò)多,實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐課課時(shí)偏少的現(xiàn)象。我院自機(jī)制專業(yè)成立以來(lái),每學(xué)期理論課和實(shí)踐課學(xué)時(shí)分別為:理論課為70學(xué)時(shí),實(shí)踐課4學(xué)時(shí)。近一年,增加一周課程設(shè)計(jì)時(shí)間,但試驗(yàn)課受條件限制,很少開(kāi)展。針對(duì)這一現(xiàn)狀,在課改方案中制定了新的教學(xué)計(jì)劃,理論課課時(shí)針對(duì)模塊化教學(xué)的需要,設(shè)計(jì)為55學(xué)時(shí);單獨(dú)開(kāi)設(shè)試驗(yàn)與實(shí)踐課程,課內(nèi)試驗(yàn)為12學(xué)時(shí),此外進(jìn)行為時(shí)2周的課程設(shè)計(jì)(課外進(jìn)行)。加強(qiáng)了實(shí)踐課時(shí)量,強(qiáng)化了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力,同時(shí),理論課教學(xué)也基本滿足學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握要求。
2.理論課教學(xué)內(nèi)容的大幅度調(diào)整
以前的機(jī)械原理教學(xué)側(cè)重于基本知識(shí)點(diǎn)的分析方面。內(nèi)容上包括:機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析、力的分析、常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等方面;機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)及速度波動(dòng)調(diào)節(jié)和機(jī)構(gòu)的平衡等方面很少涉及。現(xiàn)在,隨著機(jī)器向著高速、自動(dòng)化、精密化方向的發(fā)展,機(jī)構(gòu)如何在高速下具有較好的動(dòng)力性能顯得尤為重要;機(jī)構(gòu)的多樣性創(chuàng)新需要各種機(jī)構(gòu)合理綜合與合理選型。因而,教學(xué)內(nèi)容方面要適當(dāng)調(diào)整。在總的理論課課時(shí)減少的情況下,調(diào)整的教學(xué)內(nèi)容更接近于工程實(shí)際,更具體化。教學(xué)內(nèi)容的安排做到“寬而精”。“寬”就是知識(shí)面廣,涵蓋的內(nèi)容廣;使學(xué)生在設(shè)計(jì)時(shí)能做到思路開(kāi)闊,激發(fā)出潛在的創(chuàng)造性。“精”就是對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本思路及方法做詳細(xì)的闡述,使學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜的未知機(jī)械產(chǎn)品時(shí),能夠做到觸類旁通。
本著這些原則,課程內(nèi)容上壓縮了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和力的分析的課時(shí),機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析保留原有的內(nèi)容,因?yàn)闂U組分析法對(duì)機(jī)構(gòu)的多樣性設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面,有重要的啟發(fā)作用。常用機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)中,減少推導(dǎo)性內(nèi)容,重點(diǎn)介紹機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法,增加了機(jī)構(gòu)的組合設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡和機(jī)械調(diào)速等內(nèi)容。使整個(gè)課程體系更加完整,更加系統(tǒng),更符合現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生總體知識(shí)掌握水平的要求。
3.加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力
實(shí)踐教學(xué)包括課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)。實(shí)踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神,增長(zhǎng)創(chuàng)造才干,鍛煉動(dòng)手能力的有效途徑。在試驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)中,始終以基本能力訓(xùn)練為基礎(chǔ),以綜合素質(zhì)培養(yǎng)為核心,以創(chuàng)新精神教育為主線,明確試驗(yàn)教學(xué)任務(wù),更新試驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,改革試驗(yàn)教學(xué)方法和手段,強(qiáng)化試驗(yàn)教學(xué)考核,提高試驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。
在試驗(yàn)教學(xué)方面,以往實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容偏少,非常不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,學(xué)生完全按照指導(dǎo)書(shū)提供的步驟進(jìn)行,缺少主動(dòng)參與的意識(shí),不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此,在試驗(yàn)內(nèi)容上增加了《機(jī)構(gòu)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)》和《轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡》等實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)密切聯(lián)系實(shí)際,既有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),又有創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),大大豐富了實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容。課程設(shè)計(jì)方面,嘗試增加《械原理課程設(shè)計(jì)》的內(nèi)容。通過(guò)這一環(huán)節(jié),使學(xué)生感受到理論與實(shí)踐的第一次融合,提高學(xué)習(xí)興趣。
此外,實(shí)踐教學(xué)涉及的實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)要合理安排,循序漸進(jìn)地進(jìn)行。為此,將機(jī)械原理中涉及的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐分為三個(gè)階段,貫穿于教學(xué)過(guò)程中。各階段的基本內(nèi)容為:第一階段,機(jī)械認(rèn)知實(shí)踐階段,學(xué)生通過(guò)參觀實(shí)訓(xùn)車間的設(shè)備、動(dòng)手拆裝減速器裝置,了解軸、齒輪、軸承等常用機(jī)構(gòu)與零件,加深對(duì)機(jī)構(gòu)的感性認(rèn)識(shí)。第二階段,機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)踐階段,讓學(xué)生利用學(xué)期內(nèi)安排的鉗工、車工、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)了解與機(jī)械原理相關(guān)的內(nèi)容。這樣,學(xué)生一方面能充分利用實(shí)習(xí)時(shí)間,掌握更多知識(shí),又在不占用理論課時(shí)的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)效果。第三階段,機(jī)械綜合實(shí)踐階段,這一階段建立在前面環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上。例如,機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)中,前面分別學(xué)習(xí)了常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),也進(jìn)行了相關(guān)的認(rèn)知實(shí)驗(yàn),此時(shí)可布置一個(gè)綜合性的課程設(shè)計(jì):用圖解法對(duì)牛頭刨床機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析、構(gòu)件受力分析,確定最小傳動(dòng)角出現(xiàn)的位置,確定原動(dòng)件的平衡力矩。通過(guò)這一階段的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),使學(xué)生綜合解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力得到系統(tǒng)的培養(yǎng)與鍛煉。
此外,可以采用靈活方式設(shè)計(jì)一些綜合實(shí)驗(yàn),只布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)與最后要求,而完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的過(guò)程則由學(xué)生自己確定。例如,布置一個(gè)能實(shí)現(xiàn)將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì),方案可以有很多種,讓學(xué)生自己設(shè)計(jì),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其正確性。這樣,學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)有較大的靈活性,從而為學(xué)生的個(gè)性發(fā)展與創(chuàng)造性的發(fā)揮創(chuàng)建一個(gè)適宜的環(huán)境。
(二)改變傳統(tǒng)教學(xué)模式,進(jìn)行教學(xué)方法的改革
課程改革必然導(dǎo)致教學(xué)方法的不斷革新。教師在教授基本知識(shí)的同時(shí),更應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生獲取新知識(shí)的能力;引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,激發(fā)創(chuàng)造性思維。教學(xué)方法多種多樣,但總的目的只有一個(gè):改善教學(xué)效果,提高教學(xué)質(zhì)量。《機(jī)械原理》的教學(xué)中,對(duì)于理論性較強(qiáng)的內(nèi)容,可以帶著學(xué)生層層推進(jìn),逐步引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會(huì)相關(guān)內(nèi)容。例如矢量圖解法分析速度和加速度的內(nèi)容,可以改變教學(xué)順序,先講相對(duì)容易些的速度分析;在熟悉矢量多邊形應(yīng)用的基礎(chǔ)上再講解復(fù)雜的加速度分析,學(xué)生就能容易掌握所學(xué)知識(shí)。對(duì)于簡(jiǎn)單的概念性較強(qiáng)的內(nèi)容,要以學(xué)生自學(xué)為主,輔助以課堂提問(wèn),加深學(xué)生印象。例如學(xué)習(xí)四桿機(jī)構(gòu)的演化這部分內(nèi)容時(shí),可以先介紹曲柄搖桿機(jī)構(gòu)演化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的方法;再介紹機(jī)構(gòu)演化的基本途徑,接著讓學(xué)生自己觀察教材中幾種導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的區(qū)別,總結(jié)這幾種機(jī)構(gòu)是如何由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)演變來(lái)的。學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中很容易發(fā)現(xiàn)規(guī)律,不僅深刻領(lǐng)會(huì)了學(xué)習(xí)的內(nèi)容,還對(duì)機(jī)構(gòu)的多樣性演變方法有所啟發(fā)。
(三)教學(xué)手段的多樣化,積極采用項(xiàng)目化教學(xué)模式
教學(xué)手段方面,開(kāi)設(shè)參與式、啟發(fā)式、討論式和研究式教學(xué)體系,不斷完善以學(xué)生為中心的教學(xué)新模式。鼓勵(lì)學(xué)生探究式學(xué)習(xí),基于研究和開(kāi)發(fā)的學(xué)習(xí),積極探索利用網(wǎng)絡(luò)和多媒體課件的開(kāi)放性教學(xué)新模式,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。
教學(xué)過(guò)程結(jié)合教材內(nèi)容,并根據(jù)我院現(xiàn)有的設(shè)備,采用基于工作過(guò)程的任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式進(jìn)行教學(xué)。對(duì)機(jī)械原理中部分知識(shí)內(nèi)容劃分為多個(gè)學(xué)習(xí)子情境,在各個(gè)學(xué)習(xí)情境的教學(xué)過(guò)程中,真正體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。學(xué)生帶著任務(wù)有目的地去學(xué)習(xí),查閱資料,聽(tīng)取教師的理論講解,在交流的過(guò)程中獲取資訊;在教師的幫助下進(jìn)行決策;在計(jì)劃、實(shí)施的過(guò)程中教師給予學(xué)生適當(dāng)?shù)妮o導(dǎo),最后教師參與學(xué)生工作成果的檢查與評(píng)估。學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中,始終處于主體地位,通過(guò)真實(shí)的工作成果激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力,改善教學(xué)效果。
這種以“項(xiàng)目”為主線,將教學(xué)內(nèi)容有機(jī)地貫穿在一起是一種十分有效的教學(xué)方式,豐富的項(xiàng)目可以拓展學(xué)生的視野,使學(xué)生體會(huì)到企業(yè)實(shí)踐中的眾多實(shí)際問(wèn)題,有效提升學(xué)生應(yīng)對(duì)實(shí)際問(wèn)題、解決機(jī)械工程難題的能力。
三、結(jié)束語(yǔ)
培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力是高等教育改革的一項(xiàng)重要任務(wù)。傳統(tǒng)教學(xué)計(jì)劃,教師拘泥于課本的教學(xué),已難以培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的實(shí)用型人才。在機(jī)械原理課程教學(xué)中,有必要探索具有特色的課程教學(xué)改革之路,為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高技能人才服務(wù)。
參考文獻(xiàn):
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篇9
關(guān)鍵詞:機(jī)械工程;機(jī)械設(shè)計(jì)能力;培養(yǎng)模式;典型案例
機(jī)械制造業(yè)不僅是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展建設(shè)的發(fā)動(dòng)機(jī),更是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。近年來(lái)隨著科技的進(jìn)步,“中國(guó)制造2025”正推進(jìn)制造業(yè)由傳統(tǒng)制造向現(xiàn)代制造與智能制造進(jìn)行轉(zhuǎn)型與發(fā)展。“科技強(qiáng)國(guó),人才興國(guó)”,為適應(yīng)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展與轉(zhuǎn)型的需求,社會(huì)對(duì)具有較強(qiáng)機(jī)械工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型高級(jí)專業(yè)人才需求量增大。因此,在高校機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)中,亟須強(qiáng)化工程實(shí)踐能力與現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)[1]。為提高機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量,各高校在人才培養(yǎng)體系、核心課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法等方面都進(jìn)行了大量的有益探索[2-3]。但目前,相關(guān)教改研究主要集中在教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改進(jìn)與優(yōu)化以及實(shí)踐教學(xué)改革研究等方面[4],而對(duì)深度融合多課程、多環(huán)節(jié)的全過(guò)程專業(yè)能力培養(yǎng)的研究較少。為提高畢業(yè)生的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)能力,開(kāi)展基于典型案例的多課程、多環(huán)節(jié)、深度融合的培養(yǎng)模式研究,符合機(jī)械專業(yè)工程教育專業(yè)認(rèn)證的大潮流,具有重要的意義和推廣價(jià)值。
一、現(xiàn)狀及問(wèn)題
地方院校主要為區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展服務(wù),承擔(dān)著為行業(yè)技術(shù)進(jìn)步培養(yǎng)卓越工程人才的責(zé)任。然而,一直以來(lái)部分地方院校沿襲高水平院校機(jī)械專業(yè)人才的培養(yǎng)模式,未根據(jù)自身實(shí)際情況修改導(dǎo)致所培養(yǎng)的人才與社會(huì)需求錯(cuò)位,社會(huì)急需能勝任現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展的研發(fā)、設(shè)計(jì)工作的專業(yè)技術(shù)人才。此外,地方院校學(xué)科專業(yè)硬件建設(shè)的投入較小,先進(jìn)儀器設(shè)備與實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的臺(tái)套數(shù)少,實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)較為薄弱。我國(guó)已廣泛開(kāi)展工程教育認(rèn)證工作,基于工程認(rèn)證以成果為導(dǎo)向的教育理念,學(xué)生畢業(yè)能力是人才培養(yǎng)的核心任務(wù),而現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)能力是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)生的核心能力。由于機(jī)械設(shè)計(jì)類課程多、教學(xué)內(nèi)容比較抽象、理論深?yuàn)W且比較枯燥,學(xué)生多有畏難、厭學(xué)情緒,教師授課比較困難,導(dǎo)致學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)掌握不扎實(shí)、機(jī)械設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用不熟練、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與綜合設(shè)計(jì)能力較弱等現(xiàn)象,學(xué)生的專業(yè)能力與機(jī)械工程實(shí)際需要存在一定的脫節(jié),不能滿足機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的人才培養(yǎng)需求,人才培養(yǎng)效果還需繼續(xù)改善。本文以哈爾濱商業(yè)大學(xué)的機(jī)械專業(yè)為例,該專業(yè)已開(kāi)展工程教育認(rèn)證工作,根據(jù)培養(yǎng)方案要求畢業(yè)生須具備包括機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力、機(jī)械零件制造能力、機(jī)電系統(tǒng)控制能力、特色食品包裝機(jī)械研發(fā)能力的機(jī)械工程綜合應(yīng)用能力,其中最基本、最核心的是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力,專業(yè)能力形成體系如圖1所示。針對(duì)培養(yǎng)目標(biāo),培養(yǎng)方案中不僅設(shè)置了“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)”等理論課程,也安排了機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)、專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)、CAD/CAE實(shí)訓(xùn)及畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),形成了比較完整、規(guī)范的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)體系(如圖2所示)。通過(guò)這些教學(xué)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練,機(jī)械專業(yè)的畢業(yè)生能比較熟練地掌握現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法及手段。但是,由于各門(mén)課程、各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的缺乏交流協(xié)商機(jī)制,都按各自的思路與模式開(kāi)展教學(xué),沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一、有機(jī)的全過(guò)程培養(yǎng)體系,導(dǎo)致出現(xiàn)部分基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生工程軟件應(yīng)用不熟練、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與綜合設(shè)計(jì)能力較弱等現(xiàn)象,畢業(yè)生的現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力還有待提高。
二、培養(yǎng)模式改革的具體方案與措施
在工程教育背景下,哈爾濱商業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)優(yōu)化人才培養(yǎng)途徑,研究建立了基于典型案例的深度融合的多課程、多環(huán)節(jié)的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)能力全過(guò)程人才培養(yǎng)模式。
(一)完善機(jī)械設(shè)計(jì)能力全過(guò)程培養(yǎng)體系
為實(shí)現(xiàn)符合工程教育專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)生專業(yè)能力培養(yǎng)要求,機(jī)械專業(yè)修訂了人才培養(yǎng)方案和課程教學(xué)大綱,并整合、優(yōu)化工程案例,通過(guò)齒輪傳動(dòng)及減速器設(shè)計(jì)的典型案例,將現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的能力培養(yǎng)貫穿課程教學(xué)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)與課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等人才培養(yǎng)的全過(guò)程,全面夯實(shí)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力,提高畢業(yè)生的工程素養(yǎng)與工作適應(yīng)性。基于學(xué)科認(rèn)知規(guī)律,從機(jī)械專業(yè)的初步認(rèn)識(shí)機(jī)械→簡(jiǎn)單機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)→現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)→機(jī)械產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)→復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)→復(fù)雜產(chǎn)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)及研發(fā)→實(shí)際工程應(yīng)用的人才培養(yǎng)規(guī)律,綜合分析機(jī)械專業(yè)的師資隊(duì)伍、硬件條件以及歷史傳承,建立機(jī)械專業(yè)基于典型案例的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)能力全過(guò)程培養(yǎng)體系,如圖3所示。
(二)充實(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容
以齒輪傳動(dòng)及減速器設(shè)計(jì)為案例,將機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)制工藝等核心課程與課程設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)深度融合,經(jīng)過(guò)多輪從理論到實(shí)際、從實(shí)際到理論的循環(huán)培養(yǎng)過(guò)程,逐步培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)去分析、解決機(jī)械工程問(wèn)題的能力。形成規(guī)范、完整的機(jī)械設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)體系,解決了機(jī)械設(shè)計(jì)類課程追求理論體系完整、忽視工程實(shí)踐的弊端。1.第三學(xué)期。“機(jī)械原理”課程教師可通過(guò)學(xué)生感興趣的汽車及變速箱動(dòng)畫(huà),使他們了解汽車變速箱的工作原理及齒輪傳動(dòng)原理,增加其對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有感性認(rèn)識(shí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,同時(shí),著重講解齒輪傳動(dòng)的工作原理及輪系設(shè)計(jì),解決由于課程理論深?yuàn)W且比較枯燥的難題。2.第四學(xué)期。首先,可通過(guò)“金工實(shí)習(xí)”讓學(xué)生近距離觀察CA6140車床主軸箱,使其對(duì)齒輪傳動(dòng)有更深入的認(rèn)識(shí)和理解。其次,教師可通過(guò)“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程教學(xué),重點(diǎn)講述齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)、齒輪校核等內(nèi)容。最后,通過(guò)齒輪減速器課程設(shè)計(jì),讓學(xué)生深入理解齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程及設(shè)計(jì)要點(diǎn),使他們初步了解機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本過(guò)程。3.第五學(xué)期。教師可通過(guò)“機(jī)械CAD/CAE/CAM技術(shù)”課程,讓學(xué)生掌握三維設(shè)計(jì)軟件Solidworks、二維平面設(shè)計(jì)軟件AutoCAD的使用,建立軸、齒輪、箱體等典型零件的三維模型,了解ANSYS、COSMOS等先進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用;通過(guò)機(jī)械CAD/CAE實(shí)訓(xùn),建立圓柱齒輪減速器三維模型,完成齒輪減速器的裝配圖及典型零件圖,使學(xué)生真正理解如何運(yùn)用先進(jìn)工具完成機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。4.第六學(xué)期。可通過(guò)大型機(jī)械制造企業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí),讓學(xué)生理解齒輪、齒輪軸等典型零件的加工工藝;通過(guò)“機(jī)械制造工藝學(xué)”課程,重點(diǎn)理解齒輪加工工藝、設(shè)計(jì)計(jì)算以及尺寸鏈等內(nèi)容;通過(guò)齒輪加工工藝及夾具設(shè)計(jì),使學(xué)生深入理解機(jī)械產(chǎn)品、機(jī)械零件的設(shè)計(jì)及加工,形成機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮機(jī)械零件加工的良好工程設(shè)計(jì)習(xí)慣。5.第七學(xué)期。通過(guò)“機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程教學(xué),重點(diǎn)講述有級(jí)變速傳動(dòng)的設(shè)計(jì);通過(guò)車床主軸變速箱課程設(shè)計(jì),讓學(xué)生能進(jìn)行復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)整體布局、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等,形成復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初步能力。6.第八學(xué)期。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì),讓學(xué)生運(yùn)用Solidworks等工程軟件完成一個(gè)比較復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì),形成復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力。通過(guò)6個(gè)學(xué)期全過(guò)程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng),可使學(xué)生具備熟練運(yùn)用機(jī)械專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能的能力,能夠運(yùn)用自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理,去表述與分析復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)題,提出解決方案,完成比較復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā),提升專業(yè)能力和工程素養(yǎng)。
(三)改革教學(xué)方法,提升教學(xué)效果
為提升教學(xué)效果,教師要全過(guò)程貫徹案例式教學(xué)方法,并形成自己的課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)及課外科技活動(dòng)相結(jié)合的立體化教學(xué)思路。1.采用案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法,提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力。通過(guò)齒輪傳動(dòng)及減速器設(shè)計(jì)的典型案例,全過(guò)程貫徹齒輪傳動(dòng)及減速器的工作原理、設(shè)計(jì)理論及工程實(shí)踐,逐步培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)去分析、解決機(jī)械工程問(wèn)題的能力,夯實(shí)學(xué)生的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)能力,提升學(xué)生的工程素養(yǎng)和工作適應(yīng)性。2.采用系統(tǒng)論方法,完善機(jī)械設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)體系與課程內(nèi)容。采用系統(tǒng)論方法,將機(jī)械設(shè)計(jì)類各門(mén)課程、各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)各自為政開(kāi)展教學(xué)的現(xiàn)狀,通過(guò)齒輪傳動(dòng)及減速器設(shè)計(jì)的案例教學(xué),形成一個(gè)統(tǒng)一、有機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)能力全過(guò)程培養(yǎng)體系,提升學(xué)生的工程素養(yǎng)和工作適應(yīng)性。3.采用重點(diǎn)論方法,提升學(xué)生對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的理解。教師要全過(guò)程地重點(diǎn)講解齒輪傳動(dòng)及減速器的設(shè)計(jì)、加工、材料選用、總體設(shè)計(jì)以及三維建模等,通過(guò)課堂討論及習(xí)題課,讓學(xué)生舉一反三,充分調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性,促進(jìn)其對(duì)課程內(nèi)容的消化和理解。4.采用理論聯(lián)系實(shí)際的方法,將教改、科研成果及學(xué)科前沿融入教學(xué)。教師可采用理論聯(lián)系實(shí)際的方法,將教改、科研成果、學(xué)科前沿和高新技術(shù)信息有機(jī)地融入教學(xué)過(guò)程,不斷補(bǔ)充、更新教學(xué)內(nèi)容,深化學(xué)生對(duì)機(jī)械理論知識(shí)的理解和掌握,鍛煉其實(shí)際動(dòng)手能力,并向其傳授更多、更新、更先進(jìn)的知識(shí),激發(fā)學(xué)生的興趣。5.結(jié)合實(shí)踐教學(xué)與課外科技活動(dòng)方法,提升教學(xué)效果。教師可結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)與課外科技活動(dòng),通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物教學(xué)法,提升學(xué)生對(duì)機(jī)械的感性認(rèn)識(shí),激發(fā)他們主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性,提升教學(xué)效果。
三、結(jié)論
本文在對(duì)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及需求的大量調(diào)研基礎(chǔ)上,分析地方商科院校的現(xiàn)實(shí)困境及現(xiàn)狀,并以哈爾濱商業(yè)大學(xué)機(jī)械專業(yè)為例,建立了基于典型案例的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)能力的全過(guò)程培養(yǎng)體系。通過(guò)齒輪傳動(dòng)及減速器設(shè)計(jì)的典型案例,將現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)貫穿課程教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)等人才培養(yǎng)全過(guò)程,全面夯實(shí)機(jī)械專業(yè)畢業(yè)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力,提高畢業(yè)生的工程素養(yǎng)與工作適應(yīng)性。通過(guò)對(duì)機(jī)械專業(yè)培養(yǎng)模式的改革,將會(huì)使培養(yǎng)出的機(jī)械專業(yè)人才更符合國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略以及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型需要。通過(guò)該項(xiàng)目的研究,也可為其他地方院校在進(jìn)行機(jī)械專業(yè)培養(yǎng)模式的教育改革與實(shí)踐中提供有效的經(jīng)驗(yàn)借鑒與參考。
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篇10
關(guān)鍵詞:機(jī)械原理;教學(xué)改革;課程特點(diǎn)
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2013)39-0054-03
一、引言
十多年來(lái),機(jī)械原理課程教學(xué)改革在教學(xué)內(nèi)容的拓展、綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、課外科技創(chuàng)新活動(dòng)的參與等方面已取得了豐碩的成果。然而該課程目前仍然存在著諸如理論教學(xué)內(nèi)容以傳統(tǒng)內(nèi)容為主,鮮有新技術(shù)、新理論的注入;實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容改革滯后于理論教學(xué)內(nèi)容改革,并孤立于本知識(shí)點(diǎn)或本課程之內(nèi),不具有系統(tǒng)性和延續(xù)性;教學(xué)手段以多媒體課件為主,鮮有創(chuàng)新;教學(xué)方式以教師的教為主導(dǎo),難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性等問(wèn)題。因此,機(jī)械原理課程改革不能止步于此,必須不斷深化。探討課程改革的深化方向,以期實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強(qiáng)的高級(jí)工程技術(shù)人才的目標(biāo),是非常值得探究的問(wèn)題。
二、教學(xué)內(nèi)容改革
在培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)能力的全局中,機(jī)械原理課程承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。因此課程的教學(xué)內(nèi)容在強(qiáng)調(diào)典型機(jī)構(gòu)基本知識(shí)掌握的同時(shí),還應(yīng)注重知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性,并應(yīng)考慮本課程內(nèi)容與機(jī)械基礎(chǔ)其他系列課程內(nèi)容的有機(jī)銜接,使學(xué)生在剛剛接觸專業(yè)基礎(chǔ)課時(shí)就能從機(jī)械產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)的全局角度理解、掌握和創(chuàng)新本課程所涉獵的知識(shí)。為此,課程可以考慮在如下方面進(jìn)行深入改革。
1.課堂教學(xué)內(nèi)容。傳統(tǒng)課堂教學(xué)中,單一機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、分析要貫穿課程教學(xué)始終。這樣的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置不利于學(xué)生養(yǎng)成完整性、系統(tǒng)性思維習(xí)慣,不利于學(xué)生掌握機(jī)械產(chǎn)品整體方案設(shè)計(jì)技能和增強(qiáng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。因此,機(jī)械系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)應(yīng)是教學(xué)的重點(diǎn)。課堂教學(xué)中應(yīng)逐步滲入機(jī)構(gòu)選型、機(jī)構(gòu)組合和變異、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)方面的內(nèi)容,并使其逐步成為課堂教學(xué)的主導(dǎo)內(nèi)容。此外,還應(yīng)適度增加學(xué)科前沿中重要的新成果和新方法。凝練、精簡(jiǎn)傳統(tǒng)內(nèi)容,增加學(xué)科前沿內(nèi)容,緊跟科技發(fā)展動(dòng)態(tài),不斷推陳出新,才能培養(yǎng)出創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)、創(chuàng)新思維活躍的創(chuàng)新型人才。
2.實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。(1)課程設(shè)計(jì):伴隨著強(qiáng)調(diào)機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容改革的實(shí)施,作為實(shí)踐環(huán)節(jié)之一的課程設(shè)計(jì),必須將以機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析為主轉(zhuǎn)成以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)為主。課程設(shè)計(jì)的任務(wù)不能僅局限于對(duì)牛頭刨床、插床等機(jī)械系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,而應(yīng)對(duì)有特定功能要求的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行整體運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)。當(dāng)然設(shè)計(jì)任務(wù)也要對(duì)典型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)特性分析等內(nèi)容進(jìn)行強(qiáng)化,不過(guò)不應(yīng)過(guò)分強(qiáng)調(diào)利用圖解法設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析,應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生利用工程軟件如ADAMS、Matlab等完成相應(yīng)設(shè)計(jì)任務(wù)[1]。這樣既訓(xùn)練了學(xué)生使用工程設(shè)計(jì)、分析軟件的能力,又使學(xué)生掌握在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析方面更為精確、使用更廣泛的解析法。(2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容:為增強(qiáng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力和提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容需在傳統(tǒng)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增添綜合型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。這兩類實(shí)驗(yàn)要以機(jī)械系統(tǒng)整體運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)為訓(xùn)練核心,拓展驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的廣度、深度和難度,更具有應(yīng)用性、系統(tǒng)性和綜合性。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)應(yīng)以強(qiáng)化學(xué)生形成機(jī)械系統(tǒng)的整體觀念,使學(xué)生能夠感知包括機(jī)械原理在內(nèi)的機(jī)械基礎(chǔ)系列課程,如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、幾何精度和互換性、機(jī)-電一體化等的基礎(chǔ)理論知識(shí)在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的綜合運(yùn)用,并向?qū)W生展示機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的突出地位。
三、教學(xué)手段改革
教學(xué)手段是“教”與“學(xué)”之間的媒介,直接影響教學(xué)效率、教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。
1.課堂教學(xué)手段。歷經(jīng)十多年的教學(xué)手段改革,電子教案、多媒體課件和多媒體動(dòng)畫(huà)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué)中,這些多媒體教學(xué)手段在節(jié)省板書(shū)時(shí)間、提高教學(xué)效率、緩解學(xué)時(shí)縮短壓力、調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣等方面優(yōu)點(diǎn)突出。不過(guò),要講解如此之多典型機(jī)構(gòu)的機(jī)械原理課堂上卻從未見(jiàn)教師使用過(guò)任何典型機(jī)構(gòu)教具給同學(xué)現(xiàn)場(chǎng)演示機(jī)構(gòu)的演化過(guò)程或運(yùn)動(dòng)特性等知識(shí)要點(diǎn)。學(xué)過(guò)化學(xué)的人一定會(huì)記得化學(xué)課上教師當(dāng)場(chǎng)演示化學(xué)試劑在化學(xué)器皿內(nèi)熱烈的化學(xué)反應(yīng),這種現(xiàn)場(chǎng)的視覺(jué)沖擊,使學(xué)生對(duì)現(xiàn)象產(chǎn)生深刻的印象和對(duì)現(xiàn)象本質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的探究欲望。與此類似,如果在機(jī)械原理課堂上,教師能夠通過(guò)機(jī)構(gòu)教具現(xiàn)場(chǎng)演示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,演示利用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化出曲柄滑塊機(jī)構(gòu),并且繼續(xù)演化出導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、搖塊機(jī)構(gòu)、定塊機(jī)構(gòu)等其他類型四桿機(jī)構(gòu)的過(guò)程,一定能夠輕松觸發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,幫助學(xué)生深刻理解、掌握所學(xué)知識(shí)點(diǎn),還能夠激發(fā)出學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)的激情。
2.實(shí)踐教學(xué)手段。(1)開(kāi)發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn):在計(jì)算機(jī)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天,在制造出實(shí)體機(jī)械產(chǎn)品之前,完全可以對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試等過(guò)程在計(jì)算機(jī)構(gòu)造的虛擬開(kāi)發(fā)環(huán)境中進(jìn)行數(shù)字化模擬,即所謂的虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造。與此相仿,虛擬實(shí)驗(yàn)就是在計(jì)算機(jī)構(gòu)造的虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)[2]。相比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn),虛擬實(shí)驗(yàn)具有實(shí)驗(yàn)范圍大,實(shí)驗(yàn)方法、過(guò)程多樣化,安全性高,場(chǎng)地、設(shè)備投入小,容易調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)者興趣等優(yōu)點(diǎn)。加上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的參與,虛擬實(shí)驗(yàn)可以突破時(shí)間、空間和地域的限制,只要手邊有一臺(tái)可以聯(lián)網(wǎng)的電腦,實(shí)驗(yàn)者即可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。將信息技術(shù)與專業(yè)知識(shí)相結(jié)合開(kāi)發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)變革了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)J剑鋵?shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)方式值得探討。(2)工程設(shè)計(jì)類軟件應(yīng)用于課程設(shè)計(jì)中:商業(yè)軟件已廣泛用于產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)是毋庸置疑的事實(shí)。然而,因害怕學(xué)生對(duì)課程中的基本理論和基本方法缺少足夠的應(yīng)用訓(xùn)練,在課程設(shè)計(jì)中阻止學(xué)生使用商業(yè)軟件也是事實(shí)。這樣做不僅扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造性,而且不利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)未來(lái)工作的適應(yīng)性。適當(dāng)提倡學(xué)生利用工程設(shè)計(jì)類軟件輔助完成課程設(shè)計(jì)任務(wù),例如:利用AutoCAD進(jìn)行圖解法的機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì);利用ADAMS進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析和機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì);利用C語(yǔ)言等計(jì)算機(jī)語(yǔ)言或Matlab等工程計(jì)算軟件進(jìn)行諸如凸輪基圓半徑選取等理論計(jì)算,既可以磨煉學(xué)生的軟件操作技能,又可以使學(xué)生有更多的時(shí)間、精力用于方案設(shè)計(jì)訓(xùn)練。(3)教學(xué)方式和方法改革。多少年來(lái),機(jī)械原理課程教學(xué)一直采用說(shuō)教式“教”和接受式“學(xué)”的教學(xué)方式。教學(xué)過(guò)程以教師為主,教師主動(dòng)灌輸,學(xué)生被動(dòng)接受。這種教學(xué)方式扼殺了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性,泯滅了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)[3]。因此將教學(xué)方式轉(zhuǎn)變成“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”的互動(dòng)式研究型教學(xué)方式是教學(xué)改革的又一重要任務(wù)。在教學(xué)活動(dòng)中,教師為主導(dǎo),作精講引導(dǎo),開(kāi)展啟發(fā)式教學(xué);學(xué)生為主體,自主學(xué)習(xí)、研究探索和進(jìn)行個(gè)性化的實(shí)踐活動(dòng)。整個(gè)教學(xué)過(guò)程是師生交往、共同發(fā)展的互動(dòng)過(guò)程。這種教學(xué)方式能夠培養(yǎng)學(xué)生良好的自學(xué)能力,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,提高學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。將教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)成一個(gè)個(gè)任務(wù)的完成過(guò)程,學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中探求知識(shí),培養(yǎng)技能,發(fā)展個(gè)性。為此,在課堂教學(xué)中可以開(kāi)展有工程背景的案例教學(xué)或討論式教學(xué);實(shí)踐教學(xué)中,探索由有能力的學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、自主提出課程設(shè)計(jì)題目;課外適度增加需要學(xué)生自主研究的大作業(yè)和開(kāi)展有主題的科技訓(xùn)練和創(chuàng)新項(xiàng)目。教學(xué)方式、方法改革強(qiáng)調(diào)在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)努力給學(xué)生營(yíng)造一個(gè)自主學(xué)習(xí)、合作探討、積極探索、開(kāi)放、有活力的培養(yǎng)環(huán)境。這種環(huán)境必須能夠提供給學(xué)生足夠多的學(xué)習(xí)資源,支持學(xué)生主動(dòng)探索。蓬勃發(fā)展的信息技術(shù),特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為環(huán)境的營(yíng)造提供了保障。通過(guò)網(wǎng)絡(luò),學(xué)生便可輕松地獲取各類信息、學(xué)習(xí)資源,選擇性地用于各種問(wèn)題的研究中。
經(jīng)過(guò)十多年的探索和實(shí)踐,機(jī)械原理課程教學(xué)改革積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn),但深化改革的任務(wù)仍然十分艱巨。我們必須以培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強(qiáng)的21世紀(jì)工程技術(shù)人才為目標(biāo)指引,充分融合飛速發(fā)展的信息技術(shù),跟蹤學(xué)科前沿,與時(shí)俱進(jìn),拓寬步伐,深化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)方式、方法改革。
參考文獻(xiàn):
[1]華劍,晏亮.工程類軟件在機(jī)械原理教學(xué)中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào),2008,5:(3):363-365.
[2]高江紅.《機(jī)械原理》課程虛擬實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)的研發(fā)[J].南京工程學(xué)院學(xué)報(bào),2003,3(1):52-58.
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