對機械設計的理解范文

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篇1

關鍵詞：建筑設計剪力墻結構設計 應用

中圖分類號：TU2文獻標識碼： A

為了滿足人們對建筑功能和建筑質量的更高要求，優化建筑結構顯得尤為必要，剪力墻結構在這種情況下應運而生。由于剪力墻結構具有抗側剛度大、用鋼量小以及抗震能力強等優點，因此在建筑結構設計中得到了廣泛的應用，目前已經成為我國主要的建筑結構形式之一。剪力墻結構設計在我國建筑結構設計中占據著重要的地位。

一、關于剪力墻結構設計的原則分析

1.樓層之間最小剪力系數的調整原則。在剪力墻結構的設計過程中，建筑物樓層之間應該遵循調整最小剪力系數的原則。首先，在施工的過程當中，為了降低房屋及構筑物的自身重量，進一步增強建筑物的抗震能力，應該在短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩40%以內的前提之下，盡量控制剪力墻的數量。其次，在遵循上一前提的基礎之上，對剪力墻進行大開間處理，使得剪力墻結構的側向剛度變得更好。這樣，建筑樓層之間的最小剪力系數將得到有效的控制，工程造價因此減少，有效地降低了建筑工程成本。

2.對樓層之間最大位移和樓層高之間的比例進行必要調整的原則。一般而言，對于普通建筑進行設計的時候，設計的重點主要集中在對樓層之間的扭轉變形和剪切變形的處理上。我們知道，建筑物的剪切變形處理是用豎向構件的數量進行控制的。因此，一旦豎向構件的數量過多，剪力墻的剪重比例勢必變得偏大。這種不合理的剪力墻結構設計將直接導致建筑樓層之間的扭轉變形，且變形的程度較大。在這種情況之下，剪力墻結構同樣難以滿足建筑物樓層之間發生位移的需要。因此，在剪力墻結構的設計中，建筑物樓層之間的位移不能僅僅依靠豎向構件的剛度進行調整，還應該盡可能地減少樓層之間的扭轉變形，這就需要我們注意調整樓層之間最大位移和樓層高之間的比例。

3.對剪力墻連梁超限進行調整的原則。在剪力墻結構的設計過程中，如果剪力墻的跨高比小于2.5，可能會出現剪力和彎矩超過相應的規定限度的現象。因此，剪力墻結構設計還應該遵循剪力墻結構的連梁跨高比大于2.5的原則。應該注意的是，剪力墻的連梁跨高比也不是越大越好，例如：在保證剪力墻連梁剛度不發生變化的前提下，當剪力墻的連梁跨高比在5-6之間的時候，剪力墻的剪力或者彎矩就會出現超出規定限值的現象，勢必導致剪力墻結構出現異常。所以，在剪力墻的連梁跨度比超過5的時候，我們就應該采用框架梁的方式進行剪力墻結構設計了。總之，在剪力墻結構的設計過程中，必須對剪力墻連梁的超限情況進行調整，一方面保證剪力墻建筑的施工質量，一方面實現對建筑工程資金成本投入的有效控制。

二、關于建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用

1.剪力墻的布置。剪力墻是高層建筑結構的核心主體框架，其在平面布置時應該盡可能地保持均勻與對稱，同時墻面結構的剛度中心與質量重心保持吻合，減少因為兩側受力不均導致的扭矩問題。剪力墻布置不均，造成的建筑主體出現沉降不均的問題也時有發生。內外剪力墻要拉通、對直。在剪力墻的結構設計時要充分計算應力，同時也要考慮施工難的程度，在同樣滿足業主需求的同時，降低整個項目的成本也是結構設計要考慮的一項因素之一。最后剪力墻的肢截面要盡可能地簡單、規則，適應性更強。

2.剪力墻中大墻肢相關處理。剪力墻的結構必須具備延展性,對于呈細高狀的剪力墻(寬高比小于2)很容易被設計成彎曲破壞的延性剪力墻, 這樣可以避免受到脆性的剪切破壞。在墻長度較長的情況下, 為滿足每墻段的寬高比均大于2 ,可以通過開洞的方式分割長墻為均勻而小的獨立墻段。另外,在墻段長度較小時其受彎產生的裂縫寬度較小, 能夠充分發揮墻體配筋的支撐作用。而對于剪力墻結構中, 如果存在較少的長度大于8m的大墻肢,在理論計算中樓層的剪力大部分則將由這些大墻肢來承受。尤其在發生地震特別是超烈度等強烈震動時, 最容易受到破壞的便是這些大墻肢。而小墻肢因為沒有足夠的配筋, 使整個墻面結構會受到全面破壞。為了防止發生這種不利現象,根據不同情況, 對于長度超過8m 的墻肢, 可以采取開計算洞和開施工洞處理方法,對于開計算洞, 即在進行結構計算時設有洞, 開始施工時仍為混凝土墻,從而加強其它小墻肢的配筋能力；而對于開施工洞,就是在施工過程中使墻上留洞,施工結束時砌填填充墻,從而把長墻肢分成短墻肢。

3.剪力墻截面厚度和墻體配筋。相關規定要求剪力墻結構的厚度要根據抗震等級系數選取。為了保證剪力墻結構的抗震性、剛性和穩定性，一、二級剪力墻底部加強部位墻厚應大于200mm，大于層高的1/17，其他部位墻厚要大于160mm，墻端頭無翼墻或暗柱的時候，墻厚要大于層高的1/12，但是這些規定不適用于低高層和八度地震區剪力墻結構的設計。控制剪力墻配筋有利于結構的安全性和工程的經濟性，在1-3級抗震等級的剪力墻中，豎向、水平分布筋的最小配筋率應大于0.3%，部分框支剪力墻底部加強部位的配筋率要大于0.35%，上述配筋率比較適用于高層建筑的剪力墻結構設計；對于低層建筑、結構相對較矮小的建筑的剪力墻，其水平分布筋和配筋數量要適當增加。

4.連梁設計。剪力墻結構中的連梁是連接墻肢與墻肢之間的梁。當剪力墻受到水平荷載的時候，墻肢可能會出現扭曲情況，連梁裝置則能夠均衡墻肢的水平負荷力，改善墻肢受力狀態，對墻肢起到了一定的約束和穩定作用。可見，墻肢之間的連梁對整個剪力墻結構都具有重要作用，在剪力墻結構設計中是不可或缺的環節，一旦設計失誤或是不合理，必然會對剪力墻結構的設計帶來不良影響。所以，在進行連梁結構設計的時候，設計師應按照相關規定適當折減連梁結構剛度和高度，適當增加其跨度，從而降低結構剛度，完善抗震結構的設計，緩解地震作用對剪力墻結構的影響。另外，為了進一步提高結構的承載力和抗震性能，設計師也可適當增加剪力墻結構厚度，增加連梁截面，使連梁裝置的作用得到最大限度發揮。

三、關于剪力墻結構設計中需要注意的問題

剪力墻結構的應用主要是需要其提供對上層建筑的可靠支撐，從而加強建筑的堅固性。剪力墻結構在發生地震時，能夠有效增強建筑結構的抗震性，盡量減少破壞。在進行剪力墻結構設計時需要注意幾個問題。首先要控制好剪力墻的高度與寬度的比例，剪力墻的結構高度較高，也就是我們平時所稱的層高較大，在一些通透型建筑中剪力墻的寬度也非常大，為了減輕重點，只得在厚度方面不斷降低，也就在形式上向框架、柱子結構靠攏。與柱子結構不同的是，二者在厚度方面存在明顯不同，如果剪力墻的高寬比例過低時，可以按照柱子結構進行設計。剪力墻是一個平面結構，不但需要承載水平應力與彎矩力，還要承擔豎向壓力，所以需要滿足彈性要求。其次在進行剪力墻設計計算時，要把重力與橫向延展力結構進行分析計算。在一些剪力墻中有門洞等情況時，更需要對其進行精確計算，避免在某處產生應力弱點，影響使用，產生施工后的裂縫問題。

綜上所述，由于剪力墻結構具有較好的抗震性和抗側剛度大等優點，目前在我國的建筑結構設計中得到了較為廣泛的應用。為了優化建筑結構，促進建筑質量的提高，我們應該了解剪力墻結構的相關理論，嚴格遵循剪力墻結構設計原則，把握剪力墻結構的設計要點，充分發揮剪力墻結構在建筑設計中的作用。

參考文獻：

[1]劉勛達，馮振鵬.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2012，(5).

[2]王燕． 剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用［J］．科技與企業，2014，02∶173．

[3]田琦.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用[J].中華建設,2013.

篇2

關鍵詞：和諧社會；政府績效；創新型城市競爭力；結構方程模型（SEM）

中圖分類號：D630；F291 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3104（2013）06?0054?08

隨著全球化趨勢的加快和知識經濟的發展，創新越來越成為國家經濟發展的核心驅動力和世界各國發展的戰略選擇，也被公認為是城市實現高速發展的重要途徑。20世紀90年代以來，城市發展的創新問題逐漸引起了西方國家政府部門和學術界的關注，創新型城市的內涵與形成條件、創新集群與城市創新力、創新型城市活力評價、創新體系結構的比較分析、城市創新與經濟績效的關聯機制、創新型城市的規劃建設及其模式等問題的研究成為矚目的焦點[1?4]。而隨著2006年我國建設創新型國家戰略的明確提出，創新型城市也相繼成為了我國許多城市建設的目標與任務。

城市的發展離不開政府的參與，而政府效率的高低，對城市競爭力的提升、加快城市的發展起著不可忽視的重要作用。在創新型城市的發展過程中，政府的正確發展導向與有效的管理更是起著至關重要的作用。因此，在當前實行科學發展觀，推動和諧社會建設的進程中，有效進行政府績效評估與管理，提升政府效率，對于更好的推動創新型城市的發展，提升城市競爭力有著重要的意義。本文在相關研究成果的基礎上，運用結構方程模型構建了和諧社會政府績效指標評價體系與創新型城市競爭力指標評價體系，并建立了和諧社會政府績效對創新型城市競爭力影響的理論模型，以期為政府效率提升和創新型城市建設提供一定的理論參考依據。

一、 文獻回顧

（一） 關于和諧社會政府績效的評述

政府績效，又稱“公共生產力”“國家生產力”“公共組織績效”“政府業績”“政府作為”等，是指政府在社會管理中的業績、效果、效益及其管理工作效率、效能，是政府在行使其功能，實現其意志過程中體現出的管理能力。政府績效評估制度起源于美國，是出于提高政府行政效率、降低行政成本、構建良好公共關系的目的，而對政府各職能部門進行優化配置，貫徹新興的公共服務理念的重大嘗試。政府績效評估制度已經成為現代政治制度和社會制度發展的主要趨勢之一，也逐漸形成為一門完善的科學。

當前國外常用的政府績效評估方法主要有“3E”評價法、標桿管理法[5]、平衡計分卡法、成本-收益分析法和成本-效果分析法[6]等，針對政府績效也已設計出一套比較完善的指標評價體系。在我國，關于政府績效評估的研究則起步較晚，雖然已有部分學者進行了相關方面的理論與實證研究，但還沒有形成一套公認的指標體系，而關于績效評估的方法則主要有模糊平價法[7?8]、數據包絡分析法（DEA）[9]、層次分析法（AHP）[10]、因子分析法[11]、平衡計分卡[12]等。

綜合而言，在國內學術界的研究雖然取得了一定的進展，但仍然存在著不少的問題，具體來說有：① 指標體系不統一，各地研究差異較大；② 指標設計主體單一，缺乏代表性；③ 指標內容泛經濟化，扭曲平復方向；④ 指標數據缺乏真實性，水分較大[13]；⑤ 指標體系構建過程中未能很好的考慮政府發展的方向與發展目標等政府政治職能方面的因素；⑥ 指標體系評估過程往往帶有較強的主觀性（如評價指標體系中各指標權重的確定），缺乏一定的客觀依據。

（二） 關于創新型城市競爭力的評述

創新型城市（Creative City）一詞主要來自于歐洲（荷蘭、英國等）的一些文獻研究，主要是指對城市面臨的問題提出具有創造性的解決辦法，并由此帶來城市的復興。西方國家對創新型城市的研究主要集中在兩個大的方面：一是創新型城市的基本理論，包括創新型城市的內涵、構成要素、結構特征、評價體系 等[14?15]；二是關于創新型城市的實證研究[16]。近兩年來，國內學者對創新型城市建設的研究不斷升溫，研究的重點主要集中在創新型城市的內涵、構成要素和建設途徑[17?20]以及創新型城市評價指標體系的構 建[21?23]等方面。

而國內外當前關于創新型城市競爭力的研究則相當少見，僅有Barkley等構建了區域創新系統測評體系，并據此對南卡羅來納地區城市創新競爭力狀況進行評估[24]；Fung-Yee等以香港和上海為例，對FDI技術溢出的城市競爭力效應進行了實證分析[25]；李琳等構建了創新型城市競爭力評價指標體系，并運用主成分分析法對長沙和東部主要城市進行了實證分 析[26]。

城市的發展離不開政府的參與和管理，政府績效的提升，對創新型城市的建設起著重要的推動作用。而當前關于二者之間關系的理論與實證研究均十分少見，僅有金福子等[27?28]運用回歸分析方法分別對政府效率與和諧社會對城市競爭力的作用進行了實證分析。

二、和諧社會政府績效指標體系構建

政府績效評估是一項復雜的系統工程，涉及面廣，需要各方面的共同探索，才能使政府績效評估體系更加科學。政府績效評估價值包括一般和特殊兩個層面，中國政府績效評估既要遵循發達國家國家政府績效評估的一般價值，重視引進國外政府績效評估技術、評估方法、評估手段等，更要從中國的國情出發，按照符合中國國情的特殊價值進行政府績效評估，同時還應充分吸收其他公共組織、社會組織的共同參與，以保證政府績效評估的公正性和公平性。和諧社會的建設則需要各種行為主體在各自的范圍內發揮自己的優勢和長處通過個體最優化達到社會最優化，通過局部最優化達到整體最優化，把各種形式的摩擦和沖突導致的社會成本降到最低的限度[29]。和諧社會的建設還需要解決收入分配差距，實現分配公平等問題[30]，而這些問題則只有通過提升政府績效才能有效實現。因此，政府績效評估與和諧社會的建設密切相關，政府績效評估指標體系的設計必須要將社會和諧的要求納入，以體現人與自然、人與社會以及人與人的和諧。

本文首先根據和諧社會與政府績效的內涵與特征，依據科學性、可比可行性、代表性、綜合性等原則，以《中國政府績效評估研究課題組》于2004年提出的一套適用于中國政府績效評估體系為主要參考準則，結合和諧社會建設的要求，在同時參考王良健 等[7]、陳黎明等[8]、羅良清等[9]、陳鈺芬等[10]、崔述強等[31]、彭國甫等[32]等研究成果的基礎上，結合政府職能定位，從經濟發展、社會發展、資源和環境、公共服務、行政效果五個方面構建和諧社會政府績效評價指標體系（見表1）。

考慮到上述指標體系中各指標的度量單位和指標屬性均不一致，因此首先對所有指標進行無量鋼化處理，具體處理公式為：

正指標：

（1a）

逆指標：

（1b）

其中，為第i個指標第j個樣本處理后的值，Xij為第i個指標第j個樣本值；為第i個指標的樣本最大值，為第i個指標樣本的最小值。

三、創新型城市競爭力指標體系構建

創新型城市是把創新作為核心驅動力推動其發展的城市，是涵蓋技術創新、知識創新、制度創新、服務創新、文化創新、創新環境等全社會創新的一個綜合創新體系，通過各種創新主體（企業、高校、科研機構、創新服務機構和政府）之間的交互作用而形成集聚與擴散知識與技術的網絡系統。作為創新資源高度積

表1 和諧社會政府績效評價指標體系

潛變量 可測指標

和諧

社會

政府

績效

評價

體系 經濟

發展

人均GDPX11

第三產業增加值占GDP的比重X12

非公有制經濟所占比重X13

社會投資比重X14

居民人均收入X15

人均固定資產投資X16

社會

發展

每萬人中治安案件發生率*X21

城鎮登記失業率*X22

教育支出占財政一般預算支出的

比重X23

醫療衛生支出占財政一般預算支出的

比重X24

居民文化娛樂消費支出比重X25

每萬人到市以上機關的集體上訪

批次* X26

環境

和資源

單位GDP能耗X31

工業“三廢”處理率X32

財政環境保護支出占GDP的比重X33

城市空氣綜合污染指數*X21

生活垃圾無害處理率X34

林木覆蓋率X35

城市綠化覆蓋率X36

公共

服務

基礎設施投資總量X41

基礎教育發展指數X42

醫療衛生服務健全率X43

信息公開程度X44

行政

效果

行政經費占財政支出的比重*X51

公眾對政府推進和諧社會建設工作

滿意程度X52

企業對政府推進和諧社會建設工作

滿意程度X53

公眾對生活幸福感測評X54

腐敗案件涉案人數占行政人員比重*X55

人均行政管理費用支出*X56

注：表中帶*符號的為逆指標，即指標值越高，政府績效越低，其余為正指標。

聚于城市空間的一種城市發展形態，作為城市發展知識化和高級化的產物，創新型城市本質上來說是城市發展理念和模式的一種創新。在科學技術迅猛發展和知識經濟蓬勃興起的背景下，創新早已成為一個國家或地區（城市）經濟發展的第一推動力，創新型城市也已成為21世紀以來國際學術界關注的焦點。

創新型城市競爭力具有綜合性、動態性、相對性和差異性等基本特征。創新型城市競爭力是由創新資源整合力、創新網絡運行力、創新環境支撐力和創新績效表現力四種能力要素構成的綜合能力。在四個能力要素中，創新資源整合力是基礎，創新環境支撐力是保障，創新主體交互作用力是核心，創新績效表現力是市場競爭的顯性表現。其中，創新主體交互作用往往表現為創新網絡的形成以及網絡的良好運行狀況，故創新主體交互作用力亦稱為創新網絡運行力。這四種能力要素通過有機聯系和內在的邏輯關系，形成了創新型城市競爭力評價指標體系。

本文在參考借鑒朱凌等[21]、石憶邵等[22]、李琳 等[26]研究成果的基礎上遵照系統性原則、簡明扼要原則、實用性原則和可比性原則構建了創新型城市競爭力評價指標體系（見表2），并進行相應的無量鋼化處理，處理方法與公式（1）相同。

四、模型的選擇與構建

目前國內關于政府績效和城市競爭力評價所采用的數理方法主要有主成分分析法、因子分析法、回歸分析法、數據包絡分析法（DEA）、層次分析法（AHP）、模糊曲線法和多因素綜合評價方法等。而傳統的多元回歸分析、因子分析等均存在理論上的假設限制和應用缺陷。例如，因子分析能反映變量與變量之間的關系，但無法進一步分析變量間的因果關系；路徑分析雖然可以分析變量之間的因果關系，但其基本假設變量之間的測量誤差為零、殘差之間不相關、因果關系為單向等均不現實。

與傳統方法相比，結構方程模型有以下幾個優點：① 鑒于政府績效和城市競爭力的復雜性，一個指標往往會影響多個方面的內容，這就要求其隸屬于多個潛變量，但在傳統的分析方法中，一個指標往往職能隸屬于一個因子，而結構方程模型沒有此限制，從而使政府績效和城市競爭力的評價更加合理；② 通過結構方程模型對各變量之間的直接效應、間接效應與總效應的分析，可以發現一個變量對另一個變量的直接影響、間接影響與總體影響，從而可以幫助我們找到變量之間的影響路徑，為政策制定提供幫助和依據；③ 結構方程模型容許自變量和因變量含測量誤差，并能同時處理多個因變量，因而有助于我們更好的分析政府績效與城市競爭力各方面的因果關系。因此，本文選擇結構方程模型來構建和諧社會政府績效指標評

表2 創新型城市競爭力評價指標體系

潛變量 可測指標

創新型

城市

競爭力

評價

指標

體系 創新資源

整合力

科技活動人員

R&D人員

科技經費支出

R&D經費

創新網絡

運行力

金融機構年貸款余額

技術市場成交額

規模以上工業企業辦

科技機構數

大中型工業企業科技經費來自

企業資金的比重

創新環境

支撐力

每百戶平均固定電話和

移動電話數

每百人平均國際互聯網絡用戶Y32

每百人公共藏書量Y33

高薪技術企業數Y34

年度實際到位外資金額數Y35

對外開放度Y36

創新績效

表現力

全社會工業企業新產品產值率Y41

每萬人發明專利授權Y42

高新技術產業增加值占

工業總產值比重Y43

工業“三廢”綜合利用率Y44

科技進步貢獻率Y45

高新技術產品出口值占

出口產品總值比重Y46

價體系和創新型城市競爭力指標評價體系，并建立和諧社會政府績效對創新型城市競爭力影響的因果關系結構模型，從而使得分析結論更加客觀準確。

（一） 結構方程模型基本原理

結構方程模型（Structural Equation Model，SEM）[33]是在70年代Karl Joreskog和Dag Sorbom等學者提出的統計理論的基礎上發展而成的。帶有潛變量的結構方程模型可分為測量模型和結構模型兩個部分。

測量模型描述潛變量ξ、η與測量指標X、Y之間的關系，通常形式如下：

（2）

式（2）中：X為外生顯變量組成的向量；Y為內生顯變量組成的向量；ξ為外生潛變量；η為內生潛變量；ΛX為外生顯變量在外生潛變量上的因子負荷矩陣，它表示外生潛變量ξ和其顯變量X之間的關系；ΛY為內生顯變量在內生潛變量上的因子負荷矩陣，它表示內生潛變量η和其顯變量Y之間的關系；δ為測量模型的殘差矩陣；ε為測量方程的殘差矩陣。

結構模型說明外生潛變量和內生潛變量之間的關系，通常寫成如下形式：

（3）

式（3）中：B為結構系數矩陣，它表示結構模型中內生潛變量η的構成因素之間的互相影響；Γ為結構系數矩陣，它表示結構模型中外生潛變量ξ對內生潛變量η的影響；ζ為結構模型的殘差矩陣。

一個完整的結構方程包含ΛX、ΛY、B、Γ、Φ、Ψ、ε、δ共8個參數矩陣。前面4個矩陣已經在測量模型或結構模型中出現。Φ為潛變量ξ的協方差矩陣，Ψ為殘差項ζ的協方差矩陣，ε為ε的協方差矩陣，δ為δ的協方差矩陣。

通過上述參數，可推導出顯變量（Y′， X′）′的協方差矩陣為：

（4）

如果理論模型為真，則等于總體的協方差矩陣，即，從而顯變量的方差和協方差都是模型參數的函數。

（二） 和諧社會政府績效對創新型城市競爭力影響的模型構建

1. 和諧社會政府績效評價指標體系路徑分析

定義經濟發展、社會發展、環境和資源、公共服務以及行政效果為內生潛變量，設定如下測量模型：

（5）

式（5）中，ξ為內生潛變量，由經濟發展、社會發展、環境和資源、公共服務以及形成效果五個變量組成，X內生可測指標向量，由表1中的28個可測指標構成；ΛX為待估系數矩陣，是內生可測指標在內生潛變量上的因子載荷矩陣；δ為內生可測指標X誤差項。ΛX中系數的路徑如圖1所示。

2. 創新型城市競爭力評價指標體系路徑分析

定義創新資源整合力、創新網絡運行力、創新環境支撐力、創新績效表現力為內生潛變量，設定如下測量模型：

（6）

其中，η為內生潛變量，由創新資源整合力、創新網

圖1 和諧社會政府績效評價指標模型路徑圖

絡運行力、創新環境支撐力、創新績效表現力四個變量組成，Y為內生可測指標向量，由表2中的20個可測指標構成；ΛY為待估系數矩陣，是內生可測指標在內生潛變量上的因子載荷矩陣；ε為內生可測指標Y的誤差項。ΛY中系數的路徑如圖2所示。

3. 和諧社會政府績效與創新型城市競爭力

政府效率是城市競爭力的重要影響因素之一，政府效率高的城市，競爭力相對會強。因此，本文提出和諧社會政府績效對創新型城市競爭力有正向影響的假設，具體包括：（1）經濟發展對創新型城市的競爭力具有正向影響關系（具體包括圖3中H1-H4）；（2）社會發展對創新型城市的競爭力具有正向影響關系（具體包括圖3中H5-H8）；（3）資源和環境對創新型城市的競爭力具有正向影響關系（具體包括圖3中H9-H12）；（4）公共服務對創新型城市的競爭力具有正向影響關系（具體包括圖3中H13-H16）；（5）行政效果對創新型城市的競爭力具有正向影響關系（具體包括圖3中H17-H20）。

依據上述研究假設，我們可以提出一個假設模型（見圖3）作為研究的基準模型，并用結構方程進行假設檢驗。

篇3

關鍵詞：機械設計 教學體系 創新

機械設計是機械類專業的一門重要技術基礎課程，能夠培養學生的工程設計能力。因此，應當加大機械設計教學體系的創新力度，培養學生具有分析、解決工程問題，設計、創造新的機械裝備的能力，為國家培養更多機械設計創新性人才。

一、目前機械設計教學體系存在問題

目前機械設計教學體系主要出在以下幾方面問題：①教學內容過于龐雜。目前，機械原理和機械設計是解析設計教學的課程內容，同時機械設計也包括材料、力學、熱處理、機械原理、公差與配合、機械零件、機械CAD等內容，所涉及到的知識面相對較廣，同時教學內容也相對零碎，且與其他課程存在較多交叉重復，例如機械設計教學中的螺紋聯接、鍵聯接等相關教學內容明顯與少而精的教學原則相悖。如減速器的類型、樣式和設計參數要求和機械制圖中的減速器設計相關知識存在著較高的重復率，既失去了機械設計的學科特點，同時又浪費了教學時間。②無法適應時代的快速發展。目前，很多院校的機械設計教材存在著內容龐雜、理念陳舊、脫離工程實踐、跟不上時展以及深度不足等問題。現代機械設計教學應當滿足工程性和技術性需求，同時也應當具備系統性。社會性以及經濟性，并能夠隨著社會的發展，提出更多滿足實際生產需要的新設計理論和設計方法。目前，很多院校的機械設計教學對設備結構、設備的強度和運動學更新等相關技術內容較為注重，在一定程度上忽視了能源、環境方面知識在教學中的滲入以及安全、人機關系、美學等社會因素和價值工程、周期費用分析等經濟因素，導致機械設計理論教學與實踐之間出現嚴重的脫節。③教學方式過于陳舊、落后。一些院校在教學過程中在機械設計教學中仍然采用教師將書本知識和相關原理一講到底，學生對知識死記硬背的傳統灌輸式教學方式，并未在實際教學中輔以相關知識或原理的掛圖來進行補充講解，以加深學生的相關知識或原理的理解，同時缺乏案例式教學、現場教學以及討論啟發式教學，也并未留給學生進行問題獨立分析和思考的時間，在一定程度上影響學生對課堂相關知識或原理的理解和掌握，同時在一定程度上還阻礙了學生運用所學知識解決實際工程問題能力的發展。因此，應當對機械設計教學體系進行創新。

二、創新機械設計教學體系措施

（一）調整教學內容

院校開展的機械設計各項教學內容都應當緊貼實際，注重整體性、實踐性以及創新性。目前，很多院校的機械設計新生缺乏機械方面相關基礎知識，因此，機械設計在教學中應當調整教學內容，堅持適度、夠用的教學原則，避繁就簡、突出重點、深入淺出。一方面，應當做到精簡，對機械設計教學的傳統性、敘述性內容進行壓縮，盡量減少機械設計教學中相關理論知識的重復，同時在相關教學環節中，如實驗、實習、課程設計、社會調查、畢業論文以及課外科技活動等教學環節，融入機械教學相關理論知識。另一方面注重知識的整合。在機械設計的實際教學中，可以將理論力學、材料力學與機械零件的相關知識點進行整合。此外，在機械設計的教學過程中還應當注重知識點的增設。在充分考慮知識點的系統性和完整性時，可以增設以電、液為動力的機構組合，結合實際的典型機械等新內容，使學生全面認識現代機械，以適當前生產實際需要，方便計算機輔助設計的應用和推廣。

（二）加強學生能力培養

機械設計是一門極具實踐性的課程，在進行過程中應當注重學生設計技能和創新能力的培養，以培養學生的技術應用能力為主要教學目的，同時注重學生工程意識、工程實踐能力、創新意識以及社會實踐能力的培養。在實際教學過程中，教師應當徹底摒棄傳統的灌輸式教學模式，在講解相關理論知識或原理時，注重培養學生總結結論的能力，同時在相關知識或原理的講解時融入其在實踐中的應用，堅持產、學、研相結合的方向，體現機械設計教學的基礎性、系統性、實踐性以及現代性。

（三）創新教學方法

目前，大多數院校都是面向全國招生，導致機械設計學生的相關實際機械知識參差不齊。因此，在機械設計的實際教學過程中，應當注重教學方法的創新。教學在教學過程中應當加強直觀教學，在學生學習相關理論知識或原理的同時，讓學生接觸各類種機械、機構、零件、部件、圖紙，提高學生相關知識或原理的實踐性。同時，教師也可以利用多媒體、電子教案、CAI課件以及錄像等現代教學技術，并借助計算機和互聯網，利用虛擬現實技術和仿真軟件系統，來開展機械設計的現代化、立體式教學。此外，教師在機械設計的實際教學中，應當盡量減少相關知識或原理的理論推到，同時運用例證來講清思路，加深學生對相關理論知識或原理理解，提高課堂教學效率。

結束語

目前，我國機械設計教學體系仍然存在著教學內容過于龐雜、無法適應時代的快速發以及教學方式過于陳舊和落后等問題，因此，在機械設計實際教學過程中，應當調整教學內容，加強學生能力培養，同時不斷創新教學方法，為國家培養更多機械設計創新性人才。

參考文獻：

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篇4

關鍵詞：機械設計 現代設計方法 課程教學

機械原理和機械設計等課程是工科院校機械類專業必修的重要專業技術基礎課程，在培養學員機械綜合設計能力和創新能力所需的知識結構中占有十分重要的地位，具有很強的基礎性、工程性和應用性。但是，筆者在長期的課程教學實踐中發現，針對如此重要的專業技術基礎課程，學員的學習興趣在逐漸減退，教學效果不盡如人意。雖然這一現象的發生可能有多種因素，但是，其中一個重要因素無疑還是教學內容陳舊，尤其是其傳統的機械理論設計計算方法的教學與實際工程實踐要求相脫節，不能適應時展的要求。這使得學員在學習中感受不到專業基礎課程學習的有用性，感受不到該課程對其提高設計能力有多大幫助。如何使機械設計基礎課程教學適應時展要求，筆者認為，現代計算機輔助設計技術的迅速發展和普及給課程教學改革開辟了新路。通過教學實踐，將現代設計方法引入機械設計基礎課程，教學作用明顯，對提升學員的綜合設計能力、培養他們學習機械設計課程的興趣和積極性均起到較好效果。學員在課后學習感想中寫道：“機設課讓我有機會體驗計算機設計的魅力，使我對設計產生了興趣，激發了我的學習熱情，以及通過實踐帶動課本理論的應用得以體現。”

1 傳統設計方法在課程教學中存在的問題

（1）傳統設計方法與現實應用脫節。目前大部分機械設計基礎類教材中呈現的機械設計方法是一套經過長期理論研究以及經驗積累形成的手工設計計算方法，該方法在特定的歷史時期對機械類人才的培養起到積極的作用。但隨著計算機輔助設計技術的快速發展和普及，過去要花費較長時間復雜的設計計算或繪制已被計算機輕松替代，傳統的手工理論設計計算方式逐漸被現代設計方法替代。在此情況下，再花費寶貴的課堂時間讓學員學習掌握過時的設計技術已與時展要求不相符。

（2）課時安排不能適應教學需要。在課堂教學中，設計方法的介紹本應需要相當比重的學時，但隨著課時的不斷壓縮（目前機械原理和機械設計兩門課加起來的學時還不到100學時，少的甚至不到60學時），用于講授設計方法的時間比過去大幅減少。在如此少的時間里，教員通常只能泛泛地講解一下設計思路和過程，對傳統的理論設計計算方法無法進行更深更透地講解，學員對這部分內容的學都是囫圇吞棗。因此，在實際操作中面對繁雜的理論設計計算過程，學員多數都呈現畏難情緒，對機械設計課程的學習興趣也隨著課程的不斷深入而逐漸下降。

（3）傳統的手工理論設計方法數據計算分析耗時，設計效率低下。例如在機械課程設計中，學員要花費大量時間在繁瑣的計算和修改上。而在對設計方案創新的思考，以及對設計結果的優化和分析方面，卻由于課程學時的限制不能充分實施和展開，這違背了課程為使學員綜合設計能力提高的本意。

2 機械設計基礎課程引入現代設計方法的必要性

（1）作為新一代工科學員，學習和掌握現代設計技術和方法尤為重要，這符合時代對創新型人才的要求。而且由于計算機輔助設計技術的快速發展，以及各類仿真設計軟件的普及和易用，使得現代設計方法在機械設計基礎課程中的應用能得以實現。

（2）運用計算機輔助設計技術可以將機械設計信息和內容生動直觀地作用于學員，拓展學員的思維和視覺的空間，使他們可以多方位、多角度地觀察研究對象；同時，利用計算機快速的解決問題，調動學員的情緒，提高其注意力和興趣，并能突出重點，有助于培養學員的綜合認識和理解能力，達到較好的教學效果。

（3）對于機械設計人員而言，掌握現代設計方法是一項基礎性的能力。這一能力是學員后續專業學習和發展的基礎，特別是對學員在機械課程設計以及畢業設計中提高創新設計能力起到很好的幫助和推動作用，同樣可以為學員今后的自我學習和研究打開視野、注入動力。

3 基于現代設計方法的機械設計基礎課程教學實踐

（1）連桿機構的運動仿真設計。運用三維工程設計軟件，快速建立四個不同長度的桿件，并裝配成四連桿機構，根據曲柄存在的條件，以不同桿件做機架，演示機構的運動情況，可以迅速直觀地讓學員理解和認識連桿機構的特征。然后再利用軟件的Motion組件，對曲柄搖桿機構進行運動仿真，通過調取仿真計算后的各種數據，顯示和分析被模擬連桿機構的運動和動力特性線圖。見圖1。此外將連桿制成多孔的板狀，運用運動仿真，顯示連桿曲線的生成及其特征，見圖2。實踐證明，與傳統的理論教學對比，經由上述的教學演示，再通過學員親手操作，學員對連桿機構特性的理解和掌握，以及對連桿機構的設計和分析能力均有較大提高。

（2）凸輪機構的建模及運動與動力仿真設計。如設計偏置尖頂直動從動件盤形凸輪機構。給出凸輪轉動方向、基圓半徑，以及從動件運動規律等初始設計條件。由從動件運動規律寫出從動件位移運動方程，進而寫出凸輪廓線方程。然后在工程設計軟件中，運用“方程式驅動的曲線”繪制出凸輪輪廓曲線，并通過拉伸制作成凸輪模型，見圖3。接著將其裝配成凸輪機構仿真模型，利用軟件的Motion組件，對凸輪機構進行運動和動力仿真，圖4為顯示某凸輪機構的從動件位移線圖和速度線圖，以及凸輪接觸力的方向（該方向與從動件軸線之間的夾角為凸輪機構在該處的壓力角）。

（3）齒輪建模與強度分析及參數優化設計。為獲得標準的漸開線齒輪齒廓，事先編制好齒輪廓線VBA程序ZGear.swp文件，利用設計軟件提供的應用程序接口（API），在設計軟件中調用宏-編輯，繪制齒廓曲線，經特征建模制作成需要的齒輪模型，見圖5。然后再利用軟件的Simulation組件，對齒輪輪齒進行彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度計算分析，見圖6，通過分析仿真計算后的各種數據，再對齒輪進行參數優化設計。

（4）軸系結構建模與剛、強度設計與分析。由軸受載轉矩計算出軸的最小軸徑，按軸的工作要求在設計軟件中由最小軸徑向中間逐漸增大構建軸的各段直徑和長度，形成階梯軸的模型，再在軟件的Simulation組件中，設置軸的材料，按軸的支承情況設置軸的“夾具”，針對軸上零件承載對軸的影響，按遠程載荷和轉矩的方式對軸進行加載設置，進行網格劃分并運行分析計算，即可通過仿真運算后的結果，對軸的剛、強度進行分析評估。通過應力圖解查看軸的最大應力所在位置，通過位移圖解查看軸的變形情況以及最大變形量及其位置，見圖7；通過疲勞檢查圖解查看軸在特定條件下的最低疲勞安全系數，見圖8。

此外，螺栓（組）連接的強度分析、鍵及花鍵連接的強度分析、滾動軸承的動態壽命仿真設計等均可借助于工程設計軟件講授該類零部件采用現代設計的方法和思路。

4 實踐中出現的問題及對策

基于現代設計方法的機械設計基礎課程的教學改革，給傳統的機械專業基礎課程教學帶來新的生機，也深受學員歡迎，對促進學員認識和學習機械設計，掌握現代設計方法產生較大影響，其好的教學效果和產生的積極作用毋容置疑。但是在實踐中，一些新的問題也隨之出現。其一，此項改革的課程學習對學員計算機應用能力有一定要求，而學員此前在該方面的學習基礎薄弱，使得學員在有限的課堂學習中疲于應付認識工程設計軟件，對運用現代設計技術提高設計能力的訓練卻不足。其二，學員通過學習和實踐感受到了運用現代設計方法高效解決工程設計問題的驚喜，但多數學員由于其他輔助知識的脫節，對采用方法的原理和其具體的計算過程還是弄不清，只是知其然，而不知其所以然。其三，新的教學模式對教員也提出了較高要求，包括必須能熟練運用工程設計軟件，在課程講授過程中要能隨時通過軟件輔助教學，幫助學員快速掌握和理解機械設計現代設計方法的應用等。而現階段部分教員離這一要求還存在一定差距。其四，由于學時限制，學員在上機練習現代設計方法中為了完成作業，往往很容易出現抄襲復制，這給教員正確判斷學員學習效果帶來難度。

針對上述改革實踐中出現的問題，筆者建議解決的方法是：一、建立與課程改革配套的課程體系，加強學員計算機應用能力的培養，使學員在課程開始前已具備相關的基本技能，從而提高學員學習運用現代設計技術解決問題的效率。二、適當開設相關選修課或增加課外輔導時間，讓學有余力的學員能更進一步地了解現代設計技術及其方法，幫助學員建立自我研究和自我學習的能力。三、任課教員應積極參與工程設計實踐，提高運用現代設計方法解決問題的能力，并學會善于將工程實例結合教學內容引入課堂，加強現代設計技術與機械設計課程內容結合的研究，并將研究成果應用于教學改革中。四、從學員的學習體會反映出，學員們對運用現代設計技術上機實踐的自我要求是相當高的，無需教員盯促。因此可以減少學員上機成績的比例，讓學員安心上機練習，上機作業課中完不成可課后完成，此外教員應掌握和提高判改學員電子作業的技巧和能力。

5 結束語

在當今信息時代，對已成定論的傳統機械設計知識的學習并不像以前那么重要，重要地是教員們在教學中如何不斷地啟發學員掌握先進的知識和技術，提升學員分析和解決問題的能力。通過實踐，機械設計基礎課程引入現代設計技術和方法取得了較好效果，學員通過學習和實踐感受到了運用現代設計方法高效解決工程設計問題的驚喜。這對于提升他們學習機械設計基礎課程的興趣以及盡快理解并掌握現代設計方法起到了積極作用。隨著該項課程改革實踐探索的不斷深入，必將會對傳統機械設計基礎課程的教學和發展帶來深刻影響。

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篇5

分析當前《機械設計》課程設計教學中存在的問題，從提高學生興趣，課程設計前的準備、設計過程以及答辯總結等方面提出了相應對策，以切實提高課程設計教學效果。

關鍵詞：機械設計；課程設計；問題；對策

引言

課程設計是機械類專業在完成機械設計或機械設計基礎課程后進行的一項重要的實踐教學環節，是學生首次接受較全面的工程設計訓練。該課程要求學生綜合運用已學過的多門基礎課程來解決工程問題，對學生樹立正確的設計思想、提高綜合分析能力、培養良好的工程素質具有重要作用，學生在課程設計中的收獲會直接影響到后續專業課程的學習，甚至對以后的畢業設計和實際工作都有著重要的影響。

1. 當前課程設計中存在的問題

1.1 對課程設計興趣不高，不能積極地投入課程設計工作

部分學生認為課程設計就是畫圖，對課程設計認識不足，加之課程設計長期沿用減速器設計作為設計對象，使設計內容陳舊、單一，設計過程太枯燥，學生興趣不高。

1.2 時間短，任務重；學生多，教師少

我校《機械設計》課程設計分三類：（1）一周，學生需要完成螺旋起重器設計和繪制螺旋起重器裝配圖一張（2 號圖），設計說明書計算說明書一份；（2）二周，學生需要完成減速器設計（單級）和繪制減速器裝配圖一張（1號圖）和零件圖二張，設計說明書計算說明書一份。（3）三周，學生需要完成減速器設計（雙級）和繪制減速器裝配圖一張（0號或1號圖）和零件圖二至三張，設計說明書計算說明書一份。課程設計的期間，學生每天要工作十個多小時，有時個別學生還需要熬夜加班。常有學生在完成課程設計后感嘆，這門課程是上大學以來學的最累的一門。由于繪圖工作量較大，繪圖占據了學生大部分的時間和精力，學生對設計理念、過程和方法的體會與思考相對較少，削弱了課程設計的教學效果。

另外，隨著招生規模的增大，教師數量相對偏少，經常是一名教師指導一個班，甚至兩到三個班，教師很難在指導課程設計時照顧到每一個學生。

1.3 學生工程意識不強，對機械設計的過程和一般規律認識不足

在開始階段，學生面對課程設計題目往往心中一片茫然，不知道從何處入手；在課設中，少數學生對教師指導過于依賴，自主性差，遇到問題，即使對一些很容易就可以從設計指導書或手冊中直接查到的問題，也不能主動地通過查找手冊資料和獨立思考來尋求解決方案，而是一味地詢問指導教師，或互相抄襲。

1.4 相關課程基礎不夠扎實，直接影響了課程設計的效果和進度

課程設計要應用機械設計課程知識，還要用到工程圖學、理論力學、材料力學、工程材料、加工工藝以及公差和互換性等多門課程的知識，這些課程中任何一門基礎不牢固，都會在課程設計中表現出來，影響課程設計的教學效果。在這些先修課程中，工程圖學對設計的影響尤為突出。比如，課程設計時有相當一部分學生視圖投影概念不清，對螺紋連接、齒輪以及軸承等標準件的表達方法不能熟練運用，出現大量的制圖錯誤。另外，現行機械設計或機械設計基礎教材有關零件設計的內容主要是圍繞零件的強度設計展開，對零件的結構設計言之甚少，造成學生的結構設計能力較弱， 而實際機械設計中結構設計的工作量要遠大于強度設計的。

2. 提高課程設計教學效果采取的對策

2.1 做好學生的思想工作，提高學生對課程設計的興趣，充分調動其積極性

部分學生對課程設計興趣不高，在課程設計中不能積極主動地投入，最根本的原因是對課程設計的重要性和必要性認識不足，不清楚課程設計的作用、地位，以及對后續課程的影響，這就需要教師在布置任務時進行充分的說明和正確的引導， 使學生提高認識，端正態度，自覺地投入到課程設計工作中去。

在機械設計或機械設計基礎課程中，介紹各種常用機構及通用零部件的設計方法，這些內容一般自成章節，具有一定的相對獨立性，學生對各章節之間的聯系認識不夠明確。在此之前，學生已完成了基礎課程一系列先修基礎課程，如工程圖學、理論力學、材力力學、工程材料、加工工藝學等，但由于沒有進行綜合性的訓練，還不能熟練地應用這些知識解決工程問題。

2.2 強調對機械設計過程的理解與認識，培養學生的工程意識

課程設計的過程比結果更重要。課程設計最根本的目的是培養學生綜合運用所學知識解決工程問題的能力，使其初步掌握解決工程問題的一般過程和方法。強調機械設計過程主要有幾個方面：

一是了解完成一項機械設計項目要經過哪幾個階段，每個階段需要考慮哪些問題。學生在課程設計過程中之所以感到時間緊張，不完全是因為計算和繪圖的工作量太大，而在很大程度上是因為對機械設計的工作過程和一般規律理解不夠深刻，在拿到題目時一片茫然，不知道從何處著手，漫無目的的翻閱資料，或等待觀望，無謂地浪費時間；再者由于設計時考慮問題不全面，導致返工而浪費時間。學生若知道了機械設計的過程，也就明確了前進的方向，知道什么時候該干什么，每一步的前后有何關聯，做某項工作必須具備哪些條件，哪些是已知的，哪些是可以查到的，哪些是必須經過必要的預先計算得到，這樣就可以有條不紊地展開設計工作，不會顧此失彼，避免無謂的返工，也就不會感到時間緊張。

二是要學會面對工程問題時的解決思路和方法。課程設計的一個重要目的，就是培養學生設計機械產品時對創意的實現能力，雖然課程設計一般僅設計傳動系統，但其內容包含了機械設計過程的最關鍵部分：制定方案、工作能力設計計算、結構設計和各部分的協調等。理論課程與實際工程中所要解決的問題的區別在于， 前者是要求明確、規范化了的，而后者往往是籠統、模糊的。如何將敘述模糊、概括的設計要求進行明確、細化，從而將一個復雜的工程問題分解為一系列條件明確易于求解的簡單問題，然后將這些問題逐個解決，最后再綜合起來，通過統一協調，得到一個系統完整的解決方案，并形成規范的圖紙和計算說明書等工程文件，學生必須在課程設計過程中認真實踐、體會，才能學到手，而掌握了這些思路和方法，對畢業設計和將來的實際工作都是非常有益的。

三是養成嚴謹細致、認真負責的工作作風。設計時要重視培養學生養成嚴謹細致、認真負責的良好工作作風，這也是工程技術人員的基本素質。要求學生在課程設計過程中，每一個數據，每一條線都要有所依據，不能想當然地隨意定，或者盲目地照搬手冊或圖例中的數據和結構。要讓學生意識到，在自己完成的說明書和圖紙上簽下自己的名字，就代表要為所提交的材料負責。

2.3 進行課程設計前做好充分的技術準備工作

課程設計之前，指導教師應與學生互相配合，做好充分的準備工作，主要包括以下幾個方面：

（1）講課時復習和補充必要的相關知識，如機械制圖、公差與互換性、工程材料與機械加工工藝等。學生所提交的設計說明書和圖紙存在的問題主要包括兩類，一類是純粹的繪圖錯誤，另一類是由于對公差與互換性、加工工藝等課程相關知識理解不夠而導致的制圖錯誤，主要是標注錯誤，比如形位公差、精度等級、粗糙度的選擇與標注錯誤以及尺寸鏈閉合等。有的課程，比如機械制圖，一般在大一完成，由于在后續課程中應用較少，到課程設計時很多知識已經淡忘，致使課程設計中出現過多的繪圖問題，即使一些最基本的標準件畫法（例如螺紋連接、齒輪、軸承等），都有不少同學畫錯。在機械設計課程中講到相關章節時， 附帶將一些課程設計中容易出現錯誤的問題回顧一下，這樣可以使學生加深印象，從而在課程設計中少犯繪圖錯誤，以便將主要精力放在設計上。比如講到螺紋聯接的類型時，結合每種聯接型式的特點回顧螺紋聯接的畫法，指出容易出現的錯誤；介紹齒輪結構設計時，復習齒輪嚙合位置的表達方法和齒輪零件工作圖的內容及常見問題；講解軸承類型時，結合軸承結構特點，回顧各種軸承的規定畫法以及特征畫法等。

（2）對課程設計中的關鍵問題，通過作業和討論課的形式，加深學生的理解和認識。比如軸系結構設計，是課設中學生感到的難點，教學中，可通過分析減速器各種軸系結構設計，比較軸上零件的布置，固定與定位、裝拆、軸承的類型和安裝，與密封形式等，分析比較軸系結構設計的正誤，引導學生通過討論來糾正設計中存在的問題，幫助其加深理解，提高認識，增進學生結構設計的能力。

（3）熟練運用技術標準、規范、設計手冊等有關設計資料，是機械設計人員的一項基本技能。在平時的作業中應該注意加入這方面的訓練內容，以提高學生查找設計資料的能力。

2.4 重視答辯與總結

答辯與總結是課程設計的最后一個重要環節。答辯是對學生設計成果的一種肯定，也是學生間、師生間相互交流的重要方式，是教師檢查設計質量高低的有效手段，也是對暴露出來的共性問題進行的一次集中指正，答辯方式可以是單個學生或分小組答辯，由于教師時間緊，指導的人數多，采用小組答辯學生之間可以通過相互討論，培養學生的團隊精神，提高答辯效果。答辯時通過提問和質疑可以引發學生思考，幫助學生提高對機械設計過程的理解和認識水平。

總結包括學生在完成設計后的個人總結和指導教師在答辯后所作的集體總結與點評。學生通過認真總結，剖析自己設計中的得失、成敗，有助于進一步掌握設計方法和步驟，找出今后設計中應注意的問題。教師也要認真地對學生整體設計情況有一個針對性的總結，指出設計的不足，要肯定成績并給予鼓勵。通過系統總結和答辯，可使學生進一步發現設計計算和設計中存在的問題，進一步搞清不甚理解的或未曾考慮到的問題，從而使學生有更大的收獲，圓滿地達到課程設計的目的與要求。需要特別說明的是，答辯之后教師的總結點評非常必要，學生經過課程設計的實踐之后，對教師的點評會有更深的體會。對機械設計中有些問題的認識，學生在課程設計過程中感覺到了，但限于實踐經驗和知識面，不能很清楚地歸納表達出來，這時教師進行總結和點評，常使學生有醍醐灌頂之感。

3. 結束語

課程設計在工科課程體系中承上啟下的特殊地位，決定了該課程對培養學生的工程意識、創新意識、使其形成初步機械設計能力和獨立處理工程問題的能力方面具有不可代替的作用。培養學生對機械設計的興趣是課程設計順利開展的前提，對機械設計過程的深刻理解與認識是學會解決工程問題的思路和方法的關鍵，充分的準備工作是基礎。只有這些工作都做好了，才能保證課程設計的教學效果。

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篇6

關鍵詞：信息技術；機械設計；課改理念；課程整合

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）09-0241-02

《機械設計》作為一門承上啟下的基礎課，它要求綜合利用《機械制圖》《機制工藝》《材料力學》及《金屬材料與熱處理》等課程中的內容，因此教學難度較大。傳統的教學模式片面強調教師的“主角”作用，學生在課堂教學中處于被動接受的地位，壓抑了學生思維的創造性和積極性，傳統的教具也難以實現動作的仿真和形象化。

在《機械設計》課程中，有許多空間變換的現象和過程，例如，齒輪變速箱的機構和工作原理，利用黑板和紙筆很難將教學內容完整準確地表達出來，齒輪傳動的類型有很多種，這就需要每一種類型配一個模型，教師攜帶起來非常不方便，而信息技術能成為新的教學資源和學生活動的創作平臺，能激發教師和學生的創新能力，使得課程內容得到擴展和深化，將信息技術與機械設計教學有機整合在一起，有助于培養學生的機械設計方面的能力，對發展學生主體性、創新性和實踐能力具有重要意義。

一、影響信息技術在《機械設計》課程中運用的因素分析

1.教師因素：教師的“信息技術素養”是影響機械設計課程教學效果的關鍵因素。首先，教師的教學理念直接影響著教學方法的使用，先進的教學理念對信息技術起著重要的指導作用，它是教師“信息技術素養”的靈魂。其次，教師對機械專業理論與技能的掌握影響信息技術在《機械基礎》課程中的全面的、系統的綜合運用，它是教師“信息技術素養”的核心。再次，教師對計算機的應用能力，將信息技術和專業課教學相結合的能力，直接影響了《機械設計》課程教學的效果，它是教師“信息技術素養”的關鍵。

2.學生因素：首先，學生對信息技術重要性的認識和創新意識決定學生在學習相對枯燥的機械專業課時，主觀運用信息技術的愿望，解決的是學生想不想運用、怎么運用和怎么用好信息技術。其次，學生的信息技術能力，包括CAD平面制圖、三維制圖能力，制圖軟件的掌握等，影響學生在機械設計課程中如何運用信息技術。再次，學生對機械系統知識和技能的掌握與靈活運用能力，都直接影響學生掌握《機械設計》課程的內容的程度，影響學生課程設計中的課堂與實踐效果。

3.信息技術因素：信息技術在《機械設計》教學中的應用，賦予了課程新的內容，制圖軟件的引入，使設計方法、設計理論乃至設計內涵都發生了巨大的改革。盡管相對于傳統教學方法而言，多媒體教學具有表現生動、信息量大等優點，教師依照《機械設計》課程教學大綱的要求，編寫課件，為使課件儲存量大、內容形象生動，還包含大量的文字素材，并配以相關圖片，以及經編輯制作的視頻、音頻信息等等，對資源庫的需求量大。

二、信息技術與《機械設計》課程有效整合的啟示

1.教學模式多元化，體現新課改理念。在機械設計課程教學中，運用信息技術是多元化的，多采用動態的教學模式為主，把學生的機械設計某個知識點與信息技術結合起來，根據教學大綱與學生的特點，體現知識的系統性與連貫性，體現新課改理念，以學生職業實踐為主，對機械設計中的重點章節實施模塊化教學，通過信息技術的整合，課堂更鮮活，學生在完成任務中體驗設計的快樂，信息技術的運用并不是一味地按章將機械基礎課程用信息技術CAI來展現，應該注重學生的個體發展，教會學生學習的方法，例如，教師使用繪圖軟件ProE5.0巧妙設計齒輪傳動，學生能直觀地了解、掌握齒輪傳動的原理以及齒輪的參數等等，教師可以將設計的過程結合學生學習的信息技術，教會學生怎么運用，正如“授人以魚，不如授之以漁”，引導學生合作自主探究，突出學生主體、教師主導地位，激發學生學習積極性，加強學生的自學能力，由教師做課件慢慢引導到讓學生自己制作課件，教師指導，讓學生在做中學，學中做，學生不僅能從制作過程中學習到不少機械設計的專業知識，而且學習方式也會改變，自學能力得到增強，教師與學生之間也進行合作探究，適時地編寫用信息技術整合后的《機械設計》校本教材，豐富學校教學資源。

2.教師要加強自身修養，提升自己掌控課堂的水平。隨著新課程改革的推進，教師要與時俱進，不斷更新教育教學觀念，特別是要結合新形勢下中職學生的特點，綜合提高自身的素質，豐富機械專業理論知識，努力向“雙師”型過渡，并經常到機械行業實際充電，掌握一定的技能操作，了解比較前沿的機械科技和社會機械方面的人才需求，才能有效地利用信息技術開展多種教學形式的教學，根據機械教學大綱和機械考級要求，以項目引領，系統地將《機械設計》課程分成若干模塊，將《機械設計》的各專業課《機制工藝學》《鉗工工藝學》等等通過信息技術有機整合在一起，體現知識的關聯性，突出重點與難點。

教師制作的課件要遵循《機械設計》教學的原理，切忌華而不實，要揭示教材內容的重點、難點，不能讓過于花哨的圖片喧賓奪主，例如，在曲柄連桿機構中，既要利用多媒體手段直觀地反映其工作原理，同時也要讓學生找些廢舊的材料的制作曲柄連桿機構，讓學生從理性認識到感性認識，進一步鞏固教學效果；在涉及到同步齒形帶以及滾動導軌等精密傳動中，要反復講解難點，利用信息技術展開形象教學，讓枯燥的理論活靈活現，提高學生的學習積極性和趣味性。

3.要貼近生產實際，注重整合的實用性。在機械設計中引入信息技術應該有助于學生理解抽象的概念和嚴謹的設計，在《機械設計》課堂上用的教學課件不能追求表面的生動、畫面的漂亮，而是應該注重對學生有啟發性教學，做到師生互動。教師應進一步豐富課程設計的課題類型，可以結合某個學生感興趣的產品，例如，在《機械設計》課程設計中，選用一些手機、電腦等生活用品，并分解成系列，貼近生產實際，從簡單問題到復雜問題，從工程背景引出理論問題，進一步提高課程設計的教學質量和學生機械設的實用能力。努力拓寬技能實訓載體，加強校外實訓基地建設，有效地安排學生到相關機械企業生產實習，試探性地進行產教結合，鞏固學生對專業知識與技能的理解和掌握，提高學生的綜合能力，為學生的頂崗實習打下扎實基礎。

4.現代教學手段要與傳統教學結合，增加師生之間溝通的渠道。《機械設計》課程包括機械系統理論的傳授和零部件的課程與畢業設計，在運用現代化教學手段的同時，不能完全舍棄傳統的教學模式，例如，在課程與畢業設計中，學生基本的手工設計繪圖能力是必須掌握的，只有在此基礎上，學生靈活運用信息技術，運用一些繪圖軟件進行設計，有些機械設計的參數就是通過傳統的教學模式讓學生牢記于心，再加上師生之間的情感交流，才能達到教育教學雙向目標。

篇7

關鍵詞：質量安全；功能設計；成本；規避風險；滿意度

隨著機械設計行業的革新，機械設計管理已經不單純的是產品的功用性管理，更為主要的表現在產品的知識密度，產品的多個功能性，產品的質量絕對安全和產品　的推廣價值以及規避高風險性的實用價值管理上來。機械產品的設計首要考慮的是產品的質量安全，其次是產品本身的價值所在，再有就是在設計流程中理論和實踐　的相互影響，最終形成產品，通過對管理資源的有效控制達到流程的節約化，直接化和實用性，更好地保證產品使用用戶對新產品的滿意度的提升。

根據當前機械設計企業的行業特點，對于機械設計行業中存在的幾大管理問題做一個簡單的分析。

1　機械設計質量安全管理

任何產品的質量安全都是頭等大事，機械設計也不例外。在機械設計行業中，設計人員一定要有嚴謹，負責的工作態度，嚴格按照設計思想，嚴格排查安全隱患，　在設計中杜絕因管理疏忽而帶來的安全問題。在機械設計過程中要把安全問題落實到每個人，責任明確，分工具體使質量得到保證，安全隱患消除與萌芽狀態。

2　設計工藝流程的規范化管理

機械設計屬于嚴謹的學科范疇，一切的設計行為要遵循科學，　遵循設計原理。在整個設計工藝中要考量圖紙的可行性，理論的靈活運用和靈活變通，對于設計所需要數據要進行深入的運算，確保達到數據的嚴密性。對于不確定　的數據要進行多個論增，對于不明確的，不理解的理論要加以掌握理解，確保設計工藝的規范化，科學化，工藝流程的萬無一失。只有嚴格地執行規范化的設計工藝　流程才能保障設計成果的規范化以及它的市場價值所在。

3　機械設計中的誤區以及出現問題的解決

在過去的機械設計的過程中，我們往往注只是重了設計成果的使用性，但是對于設計成果的實用性以及它的多個功能，我們并沒有過多地關注。趕時髦。為求“省　事”，追蹤市場新產品和暢銷產品，對顧客的需求一片模糊，又不愿花力氣搞清，你上我也上，一轟而起，一轟而下。缺乏科學而準確的市場（需求）調查、需求分　析和產品規劃，是一種盲動行為，失敗的可能性極大。實踐證明，好多機械設計企業經營失敗的根本原因首先是設計人員忽略顧客、缺乏市場調查與可行性認證，它　們將導致90%的企業失敗。其他導致失敗的原因還有：由于管理者忽略變化、過分自信、過分自信與傲慢而錯誤地估計市場接受能力、吸收了不必要的合作伙伴、　不能跨專業全面思考、企業缺乏長遠的目標與規劃，以及企業的經驗沒有公司和產品的特色。　“現在供應，以后修理”。忘記了企業生產的產品（可觸摸的）和服務（不可觸摸的）只能在被顧客接受并使其滿意的前提下才能獲得競爭勝利和實現經濟與　社會效益。這是企業缺乏“信譽資本（良好的社會信譽認同感）”的表現，它的嚴重后果是導致企業的成員沒有誠信、弄虛作假，最終使企業。所以企業的管理　層應該清楚地知道，信譽資本有多少進展，以便即時采取擴大信譽資本的措施。對機械設計中出現的類似誤區，機械設計人員一定要有高度的市場敏銳感，嚴謹的設　計理念，積極負責的工作作風，才能徹底矯正因為設計思維而帶來的對新產品的影響。

4　核心技術的保護管理

機械產品及其制造系統的創新是提高企業競爭力的關鍵因素。從本世紀初到60年代，機械設計業的競爭是以成本為測度的數量擴張時代，企業核心競爭力因素是成本最低，即規模經濟方式，在這種情況下對大多數進行工業化　的國家和地區來講，需要的不是產品創新，而是引進產品與生產設備。70年代到80年代末它轉變為質量的競爭。幾十年的成本與質量的競爭，使多數國家和地區　已經實現或可重現至今仍占主流的中低技術產品（占80%～90%的世界產品）的制造，且彼此間質量的差距越來越小，而成本的優勢在發展中國家　與地區。在未來的市場競爭中，企業競爭力的主要因素變化為：新產品創新與改進的設計開發能力及其上市的速度；為保證新產品上市速度、產品質量（特別是可靠　性與安全性）的控制和成本控制要求創新和改進制造系統及其運作；創新與改進服務及其質量。設計產品及其制造系統和制造過程控制的創新成為提高企業競爭力的　關鍵因素，而產品的設計與制造質量、成本、開發上市速度成為企業活動的第一類核心自變量。

5　機械設計的風險管理

機械設計是一項高風險投資。新產品的成功創新或改進將有利于形成機械企業新的經濟增長點，促進經濟的發展，有助于合理的產品結構和產業結構形成，以及企　業競爭力的提高。但是各國多年的產品開發實踐證明，它是高風險、高投資、高收益的活動。其最突出的特征是高風險性。如何應對這種風險，其主要依托應當是對　于新產品的市場前景和潛在前景科學的分析，通過分析和觀察做出有利的判斷，盡可能在設計之初就規避因為設計帶來的市場風險。

6　機械設計的成本管理

好的設機械計不但要技術先進，制造可行，操作方便，而且要經濟合理，同樣也要求它易與管理，尤其是對成本的控制。所謂成本管理，其核心就是降低產品的成　本。可以說，產品成本的高低，在產品設計的階段就基本上確定了，因此，降低產品成本，永遠是設計人員的一項主要任務，是機械設計領域中的一個永恒的技術經　濟問題。設計人員進行產品設計時，必須牢固地樹立經濟效益的觀念，對每一個零部件進行功能成本分析，確定合理的技術指標和成本目標。加強成本管理直接決定　企業參與市場競爭的成敗，這個環節至關重要，我們在成本預算中永遠要把最低的成本核算到設計體系中，也就是說最低的成本就是開拓市場最大的資本，由此可見　成本管理在機械設計企業舉足輕重的作用。

7　機械設計產品的質量評估管理

樹立長效果的評估機制，對于設計成果的安全性能，可靠性，穩定性要有一個明確的認知。通過評估掌握設計過程中的問題解決方法，發現不足，在此基礎上尋求更好的解決方案。為今后的設計打下良好的技術基礎和理論基礎。

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關鍵詞： 機械設計； 理論教學； 實踐教學； 教學改革

中圖分類號： G642.0 文獻標識碼： A 文章編號： 1009-8631（2012）01-0155-01

《機械設計》課程是汽車維修工程教育專業的專業技術基礎課程。高等學校的課程建設是專業建設的基礎，當前《機械設計》課程的教學重理論、輕實踐，前沿技術更新不足；沒有根據社會、經濟和科技的發展，及時改進教學方式、方法，滿足社會對一專多能專業人才的需求及學生就業需要，因此課程改革勢在必行。本文從理論教學環節和實踐教學環節等方面進行一些探討。

1 理論教學環節

1.1教學內容

根據本課程的任務，在教學內容組織安排上，根據本專業的特點，加強知識的針對性和實用性，克服原課程內容結構固化、偏重自身完整性和教學內容組織缺乏彈性等問題。提到《機械設計》課程，人們素有“內容多、難掌握；零件類型多、設計方法難于統一；參數、公式、圖表多，難于記憶”的“三多、三難”之感，教師認為不好教，學生認為不好學。我們認為教學內容應該以“夠用”為原則，對過深的理論推導和公式、公理等的推導、證明，可在有選擇的、不影響知識理解連貫性的前提下略減或刪除，以便學生集中精力掌握實用的結論，以解決實際設計問題。例如在齒輪傳動中，齒而接觸疲勞強度、齒根彎曲疲勞強度設計計算（或校核公式）的推導過程等都可刪除不講，只介紹結論。公式只要求會選用，理解公式中每個參數的含義，會計算就可以了。再比如，流體動力的基本方程的推導過程我們也可以選擇不講，只需要了解形成流體動力的必要條件。總之，要對本課程的教學內容的深度和廣度根據汽車維修工程教育專業特點進行調整。

1.2教學過程

在教學過程中，要合理設計備課――課堂講授――課后總結這一主線中的各個環節。

（1）認真備課，使課堂內容少而精且與專業最貼切。在課程教學學時不斷減少的大趨勢下，課堂教學必須做到少而精。但是要做到這點并不容易，因為少而精并非簡單地減少教學內容，而是要恰當地精選內容，科學地組織教學內容。而要精選和科學地組織教學內容，首先必須明確教學要求，吃透教學內容。因為只有這樣才能有明確的日的性和針對性，才能主次分明、邏輯嚴密，使教材由“厚”變“薄”。在教師認真備課的同時，也要求學生認真預習，帶著問題來上課。

（2）課堂講授過程中，重視互動，注意教學方法的合理運用。傳統的以教師為中心的填鴨式的教學模式，教師教什么，學生就學什么，使學生完全處于被動地位，課堂氣氛不活躍，往往影響了教學效果。另外教學設計缺乏對崗位技能需求的分析，沒有充分體現“以服務為宗旨，以就業為導向”的指導思想，教學的主觀能動性得不到充分發揮。

課堂教學不應該是教師個人的獨角戲，而應讓學生積極參與到教學過程中。同時，講授過程中要用貼切的詞匯和術語來表達所傳授的概念和內容，才能使學生對機械設計一這門課不感到枯燥無味。當學生對講解的內容提出疑問，或者是學生提出預習過程中遇到的疑、難點后，可以先請班上其他學生試著回答，再由教師進行細致講解，印象會深刻許多，比單一的填鴨式教育效果要好。當然，在講課過程中，可以采取傳統方式和現代方式相結合的教學方法，以提高學生對課堂內容的理解和掌握。比如說，在講解四桿機構的應用的時候，例如講解機構的運動時，可以通過多媒體播放汽車上雨刮器的運動過程；講解齒輪系的時候，可以播放汽車變速器的工作過程等等。此外還可以播放一些生產和生活中的實際應用錄像，這樣不僅形象生動，學生易接受和理解，同時也能引起學生的興趣，激發學生的學習熱情。

（3）課后總結。對教師來說，課后總結是一種對教學過程的自我反思，帶有自我診斷，自我提高的作用。通過反思教學方法、手段以及達到的效果，檢查和記錄備課中疏漏，使以后的教學更具有合理性和針對性。

2 實踐教學環節

2.1實驗環節

《機械設計》是一門實踐性很強的課程，因此學生要真正掌握好這門課的知識，只有理論知識是不夠的，還必須要使理論與實踐相結合。傳統的實驗教學模式有其弊端，實驗大多是觀摩性、驗證性的，基本上是學生按照實驗指導書規定的幾個項目，學會一些操作，而無實際綜合設計能力的訓練。由于實驗課不是一門獨立的課程，不單獨給學生評定成績，造成學生對實驗課不重視，缺少積極性，而是抱著被動、敷衍式的學習態度。我們設計了帶傳動實驗、滑動軸承實驗、減速器拆裝及軸系結構分析實驗等等。其中，帶傳動實驗中，進行平帶、v帶和圓帶的實驗，可通過計算機測試分析軟件自動繪制滑差率和效率曲線，并可進行傳動過程的模擬。

2.2課程設計環節

課程設計是《機械設計》課程的一個重要的實踐教學環節。目前，不少學校的《機械設計》課程設計的題目都還是集中在減速器的設計，這就難免招致一些偏見，認為教學落后于社會發展。其實在我看來，這樣的認知有一定的誤區。我們講解某一具體零件的設計方法的真正目的并不在于要讓學生去設計這一零件，而是要使學生通過學習掌握一種具體的設計方法，從而具備機械設計的一般能力。在課程設計過程中，要注意設計中的重點和難點。在課程設計之前，除了進行減速器的拆裝以提高學生的感性認識，還可以帶學生去機電市場調研，了解減速器的結構和產品價格，培養學生建立產品的工程實用性、成本設計思想。

對于未能集中開設課程設計的班級，我們把課程設計內容分解成若干個小設計，結合相應章節的知識點，作為課后作業來完成。這樣，即使在不安排課程設計的情況下，也能熟悉一臺機器的完整的設計過程，并在設計過程中學會工具書的使用，這點對于本專業的學習也非常重要。

3 考核環節

目前，汽車維修工程教育專業的《機械設計》課程的考核方法還是期末考試，通過一次性定時閉卷筆試成績來評價學生對該課程的掌握情況。這種考核方法存在一定的弊端，只是側重于基本理論和知識點的掌握，會造成學生在臨考前死記硬背、臨時突擊，不利于考核學生的實踐能力、創新能力和解決問題的綜合能力。建議今后對學生的考核可以突破現有的模式，參考基本理論的掌握情況、實踐能力、課程設計的情況等多方面進行考慮，這樣的評價體系應該能更真實的反應學生對本課程的掌握程度。

4 結束語

《機械設計》是汽車維修工程教育專業的專業技術基礎課程，內容較多，但課時相對較少。研究如何在教學中培養學生機械大系統的觀念、工程意識、機械設計能力、創新意識是非常重要的。而教學內容、教學方法的不斷改進，有助于培養學生創造性思維和設計能力，為今后進行相關機械設計工作打下良好的基礎。

參考文獻：

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關鍵詞：機械設計：實驗教學：創新能力

科學發展的歷程表明：許多偉大的發明、發現和突破性理論的產生都來自實驗室。高校實驗教學是理工科教學重要的組成部分，它不僅是學生獲得知識的重要途徑，而且對培養學生的學風和素質、實際工作能力和科學研究能力具有十分重要的作用和意義。目前國內的大學生由于多種原因接觸工程實際很少，缺乏機械以及和機械相關的生產實踐方面的知識，實踐動手能力相對較弱，學生不知道學習該類課程的目的，不知道將來如何運用所學知識解決什么樣的問題?大大挫傷了學生學習的積極性，這從一個側面反映了國內教學方式的不足。

機械原理、機械設計、機械設計基礎課程是高等工科院校機械類各專業的一門設計性主干技術基礎課程。通過機械設計類課程的學習，使學生掌握有關機械設備、制作的基本理論知識和實踐知識。課程實驗教學是教學中一個重要的實踐環節，是培養學生理論聯系實際能力、分析問題和解決問題的能力，啟迪創新思維，開拓創新潛能的重要手段。為了提高實驗課程的教學效果，在實驗環節方面應該進行具有新意的改革，從提高學生素質能力來看，目前實踐性教學環節還需要進行必要的改進。

一、機械設計類課程實踐教學現狀分析

機械原理、機械設計、機械設計基礎課程是高校培養學生進行機械設計能力的最基礎的教學環節，它是一門和實踐結合非常密切的課程。在教學方法上采取了課堂教學、實驗和課程設計等方式進行，使科學研究和工程實踐相結合，盡可能地讓學生通過本門課程的學習，掌握有關機械設計實踐方面的知識。

機械基礎課程實驗教學項目大致可分為演示性實驗、驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗。

演示性實驗是通過實驗項目的進行，增加學生對機械結構形式、種類和運動規律等認識和理解，比如：通過參觀陳列室的各種機械零部件、簡單機構、機械的動作和實際機械的運動等過程，增加學生的感性認識。

驗證性實驗是通過實驗現象，證明課堂教學的某種理論或規律。

設計性實驗是希望學生根據實驗目的的要求，自行設計實驗項目的試驗方式、方法和步驟，增強學生的學習主動性，使學生對機械設計實踐知識有一個深刻的認識。

綜合性實驗是包涵上述實驗目的。檢查學生對所學知識的綜合運用能力的實驗項目。

目前西南石油大學機械設計基礎課程的實踐教學環節與其他院校基本相同，由于實驗項目多為演示性、驗證性實驗。部分綜合性實驗，在這些試驗過程中，沒有達到讓學生理解機械設計的綜合運用知識的目的。我們曾詢問參加機械實驗課的學生，對所學的實驗課程有什么印象和體會，學生認為目前一些實驗課程。讓學生自己動手操作的太少，因此實驗沒有達到預期的目的。這種現象是目前很多實驗課程中的普遍情況。我們曾翻閱、查詢相關資料，發現國外大學工科專業實驗課程學時相對較多，一個實驗可以做4個或6個學時，有的甚至8個學時，雖然實驗內容相對多了一些，但能保證學生比較充分地參加實驗，讓他們較為深刻地了解實驗的過程、內容和目的，其實驗效果較好。

二、實踐教學改革建設與創新

機械基礎課程是面向實踐生產過程的知識，缺少工程實踐活動，很多簡單的內容就不容易被學生理解。從提高學生實踐知識能力的目的來分析，作為機械設計實踐教學環節，應該開展能夠使學生有較多機械設計生產實際的實驗項目，尤其是設計性的實驗項目，學生通過自行設計制作實驗過程，可以提高學習興趣，促進學習效果。

為更好地提高西南石油大學機械類專業的實驗教學水平，機電工程學院廣大教師和實驗人員對傳統的實驗教學進行了反思，對實驗教學從體系結構、手段和方法等方面進行了廣泛的探索，并進行了積極的改革。本文從機械設計基礎課程實驗課程教學內容的建設出發，分析機械設計基礎課程實驗教學現狀和實驗教學改革成果，從加強學生實踐動手能力、提高學生創新能力出發提出教學改革辦法。

(一)培養學生觀察生活、發現問題的能力

發現問題比解決問題更加重要。由于我國教育體制原因，學生長年學習只注重書本上的理論知識，忽略實踐這一重要的環節。學生只顧讀書，對身邊的事情漠不關心，當布置設計型課題時不知道應該做什么樣的題目，嚴重影響了學生探索知識的積極性。設計是為人服務的，設計的目的是拓展人的能力，使人生活更加舒適、工作更有效率。為人解決問題正是提高學生設計興趣的重要手段。我們在課堂教學中增加對應教學內容的相應實例，讓學生明白學習的機構、結構在具體工作、生活中是如何應用的。適當引導學生對案例中不滿意的地方進行改進，促使學生主動思考。

(二)培養學生創新思維能力

為了培養學生的創新思維與創新能力，應當在教學中有意識地去發展直覺思維，在實驗中“探索一發現”最有助于學生直覺思維能力的培養，重視學生的操作實驗活動，發現新的問題、新的現象。一方面應充分利用和挖掘課本上的探索性實驗，另一方面還可將一些驗證性實驗改成探索性實驗，鼓勵學生自由的思考，包括機靈的猜想，去探索去發現，以促進學生直覺思維向合理程度發展，使他們成為知識的主動探索者。

學生一旦發現問題，就會產生極大興趣想辦法解決。科學的解決辦法往往事半功倍。我們在教學中穿插一些創造學的內容和方法，有時開設講座、集體討論等形式加以補充，使學生結合所學的機構、結構、連接等知識完善其構想。這樣自然地引導學生想去將構想變成現實，為開設設計動手類型的實驗項目奠定了基礎。

(三)在課程教學中增加動手制作類實驗項目

為了實現學生動手實踐的軟著陸，我們首先在課程教學中增加機構、制作作業，例如設計制作突出產品特性的動態商業廣告、設計制作等。讓學生了解機構不是枯燥無味的畫圖，而是解決運動的重要手段。在課外進行學生講評、答辯和教師評價等方式，不僅鍛煉了學生動手解決問題的能力，也提高了學生表達能力，對將來學生就業自我推薦也有積極的意義。

從提高學生實踐動手能力的目的出發。機械基礎課程的實驗項目應有以下特點：

1、貼近生活。結合學生的生活實際，讓學生在生活中能夠感受到所學的知識

不是空中樓閣。

2、親自動手。增加學生親自動手操作、實踐的機會，讓學生通過實際操作，學習機械基礎課程的知識。

3、易于掌握。實驗的內容不能過于復雜，因為機械基礎知識學習階段，學生的接受能力還是有一定限度的。

4、安全。實驗應具有較好的安全性，才有利于提高學生的學習興趣，才能取得較好的學習效果。

(四)結合課程教學內容開設綜合設計類型實驗

目前的實驗項目，學生自主動手的機會太少，多數情況下學生只是以觀眾的身份參加實驗，因此對實驗的要求、內容和方式方法沒有比較全面的體會。雖然實驗前作了準備。但在實驗過程中由于沒有能夠獨立完成，對于整個實驗的目的、要求和作用機理沒有詳細了解，同學注意的是如何完成自己的工作；不熟悉的實驗項目，難以提高學生的學習興趣，影響學生學習的效果。開設設計型實驗項目應注意開設既符合課程要求、學生又比較熟悉的實驗項目；機械設計類課程的實驗項目還應注意注重基礎內容的學習，盡量結合學生的生活環境。學時不夠，可以增加課外學時，也可以結合開放性實驗項目完善設計實驗內容。

(五)通過開放實驗。提倡團隊合作完成較完整的綜合性設計

機械類課程實踐環節只能培養學生在機構、結構方面的動手實踐能力。而學生希望最終能解決實際問題。解決整個產品設計問題需要多學科團隊，例如，工業設計、機械、電子控制等多方面人才的結合。可以利用學校整體資源以開設開放性實驗的形式組成解決產品設計團隊，利用業余時間合作完成最終設計。對完成實驗的學時進行必要的改動，不必在固定的時間進行實驗，可以根據學生的實際情況，讓學生隨時都能到實驗室作實驗，從而達到要求的學習效果。

三、教學實踐嘗試

西南石油大學工業設計專業、機械設計專業學生在2006年合作完成“癱瘓病人翻身床設計”制作就是一個典型例子。2005年工業設計專業一學生因父親癱瘓多年在床上。在開放實驗項目中提出該課題。針對醫院、療養院、家庭中重病人和癱瘓病人活動不便設計一款操作簡單、成本較低的癱瘓病人翻身床，要求床能抬頭、屈腿，另外，還要求側翻。而市場上產品只能抬頭、屈腿；或者只能側翻，故該課題有大的潛在市場。大學生對醫院病床不陌生，卻不太了解翻身床的原理及性能。學生在廣泛設計調查的基礎上提出參考醫療設備采用液壓傳動，將床體分為8塊，通過鉸鏈連接。為了便于兩個方向翻身，故設計8個特殊球鉸鏈連接。控制采用單片機控制，有效解決了護理癱瘓病人時遇到的困難。實驗室購置了一些標準零部件，學生自己動手制作出實現雙向翻身的小模型。在校有關部門的大力支持下，結合設計模型到廠家制造出樣機參加2006年全國大學生機械創新設計大賽獲全國二等獎，四川賽區一等獎，是西南地區最好成績。學生在此基礎上設計開發了病人對接床，兩項設計成功獲得實用新型專利授權。

四、結論

通過多年實踐，要提高學生動手實踐能力，還要結合學校政策、教師積極性等多方面綜合考慮，現總結如下：

學校政策支持。學校對教學重視程度，對指導教師待遇提高才能鼓勵教師積極參與課外實踐活動，帶領學生進行創造性活動。

課程教學應該結合實驗特性加入設計制作作業，讓學生逐步習慣動手實踐。

鼓勵學生進行有創造性的改進實驗，讓有新的見解、想法的學生進行自己認為符合生活要求的創新設計等。

篇10

卓越工程師不僅要具備上述的未來工程師的品質，而且，還應該兼具以下特質：(1)對局部或整體工程價值的科學判斷力;(2)對權威工程學術或工程技術獨到的批判力;(3)對歷史工程文化承載現代工程文化內涵以及未來工程文化趨勢的深刻洞察力;(4)優秀民族工程文化傳承與世界先進工程文化吸收的責任感;(5)工程環境影響的感知與和諧意識的自覺;(6)正確理念的堅持或自我否定的勇氣。只有具備了上述15種品質特征的工程師，才能稱得上是真正的卓越工程師。因此，形成能夠進行自我調整和更新的、面向卓越工程師培養體系的教學改革是值得研究的重要課題。

1面向卓越工程師培養目標的教學要求

卓越工程師人才培養目標是具有國際視野的行業領軍人才、國際認可的高級工程技術人才和創業研發型高端人才。卓越工程師的核心是創新能力。隨著知識經濟的到來和信息技術的迅速發展，社會對人才的需求產生了很大的變化，更加強調實踐能力和創新型人才的培養，面向卓越工程師培養計劃的教學，不僅要培養學生熟練掌握專業基礎理論知識的能力，還要注重培養學生的實踐應用能力、思維開創性和創新能力。

2機械設計基礎課程教學的現狀

機械設計基礎課程是一門理論性和實踐性較強的課程，既強調知識的綜合性、實用性，又強調創新能力、綜合分析和解決生產實踐問題的能力，這也是卓越工程師教育培養計劃所要求的。

但是現有的機械設計基礎課程教學存在一些問題亟待解決。傳統的教學過程是一種填鴨式的教學，一切都是由教師決定，學生只能被動地參與。如機械系統的結構設計是機械設計基礎課的重要教學內容，也是過去講課的難點，由于受到傳統教學手段的限制，電類專業學生對此方面內容的掌握比較困難。

現有課程內容體系建立在知識的系統性和完整性之上，在知識點的選擇和安排上沒有脫離傳統的教學理念，所用教材的知識內容體系創新性不夠，沒有體現卓越工程師教育培養計劃中所要求的能力主線，與生產實際要求的課程內容或知識點的編排存在一定的差距。另外，教師不注意采用先進的教學手段來充實自己的教學活動，忽視案例教學、問題教學等方式的運用，導致教學信息量太小，無法傳授更多的知識。課程教學中只是理論知識的簡單講解，沒有結合工程實際進行教學。

3機械設計基礎課程的教學改革

按照卓越工程師教育培養計劃的目的和培養要求，以及在以往機械設計基礎教學過程中所發現的問題，借鑒皮亞杰提出的建構主義理論，對機械設計基礎課程教學改革提出如下建議與改革措施。

3.1確定教學目標

機械設計基礎課程具有很強的工程性、實踐性和實用性，其主要的教學目標是培養學生機械系統方案設計的能力。教師以自己制定的教學目標為導向，在整個教學過程中圍繞教學目標與學生一起展開教學活動，并以此來激發學生的學習興趣與積極性，激勵學生為實現教學目標而努力學習。

機械設計基礎上半部分的核心內容是各類常用機構的設計和應用。要設計和應用機構，首先必須認識各類機構，通過一些典型的機構系統了解機構的具體結構、工作原理、特征和它在系統中的作用，從機械系統的總體去認識機構，用系統的觀點將各類機構聯系起來，將系統的要求貫穿于機構的設計之中。學生不應孤立地去認識和設計機構，而應以系統為主線來掌握機構分析、設計的基本理論和方法，確定機構設計的要求。

例如教師在講授機械設計基礎第一章機構自由度的內容時，首先向學生說明學習機構自由度在實際工作中的意義，并在本章最后給出關于牛頭刨床的機構設計錯誤的例子，讓學生通過計算機構自由度予以改正，以此來激發學生的學習興趣與積極性，充分發揮學生的主觀能動性，訓練他們的創造性思維。

另外，在學習平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構這3大類常用機構過程中，由于該3大類機構又可劃分出很多種類，學生常感到各類機構缺少聯系。由于往復式四沖程內燃機涵蓋了這3大類機構，所以可通過介紹往復式四沖程內燃機工作過程的4個沖程運動將這3大類機構運動作為教學背景或目標，將3大類機構聯系起來。

如內燃機通過平面連桿機構中的曲柄滑塊機構將活塞的直線往復運動轉換為曲軸的回轉運動;通過凸輪機構控制進氣門、排氣門開合時間的長短;通過齒輪機構協調燃氣推動活塞運動時，進氣門、排氣門有規律的啟閉。以往復式四沖程內燃機工作過程介紹3大類機構各自的優缺點和不可替代性，對增強學生的感性認識、加深對知識的理解和掌握，培養創造性思維能力都非常有益。內燃機工作過程所涉及的內容包含了機械設計基礎上半部分需要講授的所有主要內容，所以應該在第一章的授課中較詳細地介紹內燃機的工作原理，并在以后各章的教學中加以利用。

機械設計基礎下半部分主要講授常用連接(螺紋連接、鍵連接等)，機械傳動(螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動和蝸桿傳動)，軸系零、部件(軸、軸承)等。這部分內容相互聯系較少，學生感到零散。這部分內容的教學可與課程設計結合起來，課程設計題目在課程開講前布置到位，使學生帶著任務聽課。當教師講到與設計題目中某些方面相關的章節時，學生就開始思索自己題目中相應點的方案設計、結構設計等問題，不太懂的問題可及時與教師或同學進行交流探討。由于課程設計與專業結合，與理論課同步，學生興趣濃，學習效果好。

3.2加強與工程實際的聯系

由于學生對機械的感性認識和工程實踐知識十分缺乏，不能將所學的知識與實際聯系起來，更不會應用于工程實際，因此要結合工程背景來講解各種機構的原理和應用。

例如在講解曲柄搖桿機構時，通過對比該機構分別在游梁式抽油機和牛頭刨床中的應用，來說明極位夾角的大小對急回運動的影響。這樣以實際工程機械為例講解曲柄搖桿機構的特點，能使學生印象深刻。在講解四桿機構時，分別列舉輪式抓鉤機、裝載機工作裝置、鶴式起重機吊臂等實際工程機械的例子，對比講解不同機構的工作特點，使學生對機械的機構既有一個整體認識，也有對不同機構異同點的認識，為以后進行機構選型、綜合機械設計打下基礎。

以凸輪機構實際設計為例，首要問題不是如何設計凸輪的輪廓線，而是如何根據工作要求和使用場合，合理地選擇和確定從動件的運動規律、機構的配置和有關基本參數，使所設計的凸輪機構既能滿足機械系統的工作要求，又具有良好的運動和動力特性。此外，廣泛采用工程應用實例，充實機械設計基礎教材中的例題和習題，適當增加例題和習題的工程應用背景及創造性意向說明。

3.3及時更新教學內容

將機械設計方面的新成果、新應用及時引入教學內容，擴大學生信息量。例如在講解螺栓預緊方法時，介紹電測扳手、液壓拉伸預緊方式等新工具和新方法;在講解齒輪機構時，介紹雙圓弧齒輪的優點，反映技術發展前沿成果，增加課堂信息量，調動學生學習的積極性。這樣，以實際工程設計計算問題為目標，構建設計基礎知識理論較完備，設計方法實用、多樣的基礎內容體系，提高了教學效果。

3.4改進教學方法

在課堂教學中，除了傳統的教學方式外，需要采用其他一些教學方法與手段，以提高學生對課堂內容的理解和掌握。

機械設計基礎課程是工程機械教育的重要課程，綜合性、實踐性強，對培養學生工程設計能力起著重要的作用。由于機械設計基礎主要面向電類專業的學生講授，而電類專業的學生對機械方面知識接觸較少，對課程中涉及的各種機構、結構難以理解，尤其是涉及到機構運動、齒輪嚙合等動態問題或者螺紋聯接、軸承等微變形問題，因內容抽象，學生理解起來比較困難，因而影響了教學效果。

機械設計基礎多媒體CAI系統運用多媒體計算機技術，對機械設計基礎理論知識、教學方法等進行信息化處理，利用計算機強大的多媒體表現與信息交互功能，構造了創新設計教學模式。通過現代信息技術的應用，把過去傳統的、靜態的書本教材形式轉變為由聲音、文本、視頻、動畫構成的動態教材。多媒體集成、動畫模擬仿真和豐富的圖像信息擴展了學生認知的深度與廣度，也使教師擺脫了時間和空間對講授內容的束縛，清楚地顯示某些復雜的過程，有利于激發學生的觀察力、發現力、想象力、邏輯聯想力，有利于認知思維的深化與發展，有利于增強工程設計能力，提高教學效率和教學質量。機械設計基礎CAI作為教學的一種重要手段，有著良好的應用和發展前景，給機械設計基礎創新教學以有力支持。

在教學中，為達到良好的教學效果，教師應設法使學生處于積極思維的狀態，主動、自覺地完成學習任務，逐步提高分析問題和解決問題的能力，真正成為學習的主人。例如，在講授螺栓預緊力控制時，強調重要的螺紋連接必須控制預緊力，強調螺栓脫落產生的嚴重后果。可以列舉臺灣中華航空公司波音737飛機在日本沖繩那霸機場降落時因螺栓脫落刺穿油箱引發大火的例子，使學生印象深刻。又如在講授螺栓強度計算前，舉出某工廠在吊裝床身時，吊環螺栓斷裂，致人死亡的例子，借以強調螺栓強度計算的重要性，將枯燥的理論知識變得具體、形象，而且能夠使學生在主動思考的同時牢記相關概念、掌握相關原理，達到事半功倍的良好效果。