機械原理課程教學改革論文

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1傳統機械原理課程設計中存在的問題

機械原理課程設計的內容主要分為兩個階段:第一階段為機械系統的運動方案設計，要求學生通過對常用機構的組合或創新設計，實現簡單機械系統的功能需求;第二階段為機構尺度綜合，以及對機械系統中指定機構進行運動分析和動態靜力分析。目前在機械原理課程設計的教學過程中主要存在問題:

(1)設計題目類型單一，實踐過程枯燥。設計任務主要以典型加工設備為對象，擬定機械傳動方案，對其主傳動機構進行運動分析和動態靜力分析，并在此基礎上通過限定執行構件的速度波動以確定飛輪的轉動慣量，最后設計其中的齒輪機構或凸輪機構。這樣的設計題目單一且缺乏新穎性，與學生的實際生活脫節。設計過程的枯燥使得學生無法正確認識課程設計的重要性，設計興趣不強，參與積極性不高，難以達到實踐目的。另外，由于設計題目比較成熟，與之配套的設計手冊和指導書等資料較多，其設計思路和模式比較程式化，因而學生不需太多思考，僅僅只是按照指導書的要求翻書查表，按部就班地進行模仿設計，這樣的題目不利于學生創新思維和工程實踐能力的培養和訓練。

(2)設計方法陳舊，實踐重點偏移。目前，在機構運動尺寸確定、機構運動分析及力分析等基本知識和基本技能的訓練中，學生主要采用圖解法或解析法。圖解法概念清晰，形象直觀，便于學生理解與分析，但設計精度差，效率低，當學生需要分析多個瞬時的運動情況時，需要花費大量時間作圖，工作量大。解析法能獲得精確的計算結果，學生通過模型建立和程序設計可以分析任意點位置的運動情況。解析法的求解過程要求學生具備較好的數學功底和編程設計能力，但實踐證明多數學生欠缺獨立完成編程求解的能力，他們不得不把大部分精力放在程序實現上，這樣機械原理課程設計就演變成了計算機語言的訓練］，偏離了機構綜合設計與分析的實踐目的。同時，繁瑣的程序編寫，也會影響學生創新設計的積極性。

(3)設計時間緊張，實踐內容縮水。學校目前將機械原理課程設計和機械設計課程設計整合為3周的“機械綜合課程設計Ⅰ、Ⅱ”。由于從內容上設置為同一機械系統的不同階段性設計，因而從時間上兩者并沒有嚴格區分開。統計表明歷屆學生完成機械原理課程設計所需的時間約為1－1．5周，相對而言學時緊張。為了追趕進度，學生避重就輕甚至是掩蓋問題。比如在機械系統運動方案設計階段，學生普遍采用仿型設計和改型設計的方法，照搬相近的設計案例，或是僅改變某些結構和尺寸，更有甚者忽略創新構思的環節設計直接進入常規設計，整個設計過程中，機械系統的方案設計和機構的選型設計等相關內容體現不足乃至缺失，無法鍛煉學生的系統設計能力和創新設計能力。

2機械原理課程設計的教學改革與實踐

教育部高等學校機械基礎課程教學指導分委員機械原理課指組2009年制定了《關于深化機械原理課程實踐教學改革的建議》，明確提出了新形勢下機械原理課程設計教學改革應關注的重點問題。近年來，學校針對相關內容也開展了一系列的改革，主要集中在設計內容、設計方法及組織管理等方面。

2．1設計內容強調“理實一體”，避免紙上談兵

考慮到實踐教學環節是對前期所學知識綜合應用的階段性檢查，機械原理課程設計的內容應盡量包含各種運動形式和傳動機構的基本技能訓練，同時為了提高學生應用所學知識解決實際問題的能力，在題目的選擇上強調了“理實一體”的原則。結合專業方向，突出特色，如包裝工程專業選用石蠟疊摞包裝機構設計，機制方向選用沖床和插床的傳動機構設計，機設方向選用往復式物料運輸機構設計，模具方向選用造型機翻箱機構設計等。這樣將題目與專業有機結合起來，使設計過程充滿現實感，可以有效激發學生設計興趣，端正其設計態度;借鑒學科競賽主題，推動學賽融合，學科競賽的特點在于規定競賽主題的前提下為學生提供更大的創作空間，更符合工程設計的實際情況。因而在題目選擇時，也借鑒了學科競賽中有關無碳小車、家居機械、環保機械以及康復機械等方面的設計主題，一方面能讓更多的學生了解和參與到學科競賽中，加強其在自主設計方面的鍛煉，激發其創造力，另一方面也能發掘和培育優秀的學生和作品，為后續的學科競賽做準備;貼近實際生產生活，倡導學生自主選題，鼓勵學生個人或小組結合學習和生活中遇到的問題，自主擬定課程設計題目，通過發現問題、分析問題和解決問題這一較為系統的實踐過程，全面培養學生主動實踐能力。

2．2圍繞機械系統的運動方案設計和機構綜合，注重“虛實結合”的設計方法

對機械類學生而言，當通過機械原理學習了常用機械的工作原理、組成原理和設計原理后，為滿足工程實際需要或功能需求，首先面臨的是如何構想出一些新的機械系統，或是如何對熟知機構構造出新的集成。因此，機械原理課程設計應注重機械系統的運動方案設計和機構綜合，再輔以對主體機構的運動分析和動態靜力分析。但是由于設計方法和學時等問題，現有課程設計過程中對運動方案進行優化比較以及對運動學和動力學的變參數分析存在諸多局限性，因而將CAD/CAE技術引入課程設計中，通過“虛實結合”的方式提升學生運動方案設計能力，加強其對機構的分析和綜合訓練。當經過初步分析擬定傳動方案后，要求學生利用UG、Pro/e等軟件對傳動機構進行三維建模，并借助ADAMS等仿真軟件對主體機構進行運動或力分析，學生通過對理論分析結果和仿真分析結果進行比較，檢驗其傳動方案的合理性。接下來學生可以利用實驗平臺，自己動手對主體機構進行實際搭接并測試主要運動參數，通過分析實際測試結果進一步證明傳動方案的正確性，從而輔助機構設計。通過這樣的實踐過程，學生可以直觀地體會設計的各個環節，而CAD/CAE技術的應用也讓學生可以及時發現設計過程中的錯誤和問題，使其可以將更多地精力投入到改良設計和創新設計中去，更有利于學生設計能力和創新能力的培養。

2．3加強課程設計的組織和過程管理，強調互助學習和團隊協作

為了克服學時短、任務重的矛盾，在理論課程開始階段，就將課程設計任務書在課程網站上，使學生有充分時間熟悉設計題目，思考設計內容。同時在授課過程中，將設計內容與知識點講解結合起來，既用實例引導加強了學生對基礎知識的學習，又能讓學生提前開展方案的構思。考慮到學生學習能力存在差異，在設計過程中不能一味強調獨立完成，應引導學生互助學習，強調團隊合作。要求學生以小組的形式選定設計題目，然后根據學生的學習能力和興趣特點將設計內容任務化。在設計過程中，指導老師把控該小組的總體任務框架，負責解決團隊所遇到的共性問題，具體任務則由學生通過交流討論，利用合作與他人共同完成。而設計結束時，小組須采取答辯的形式來匯報其設計成果，老師則通過面對面的問答來檢驗學生的設計能力，了解學生對課程設計中相關問題的掌握程度。最后在成績評定環節，老師根據小組的任務難度、設計結果和水平給定該團隊成績范圍，然后各小組根據組員的工作量大小、團隊參與程度等進行自評，兩者相結合客觀地評定每個學生的課程設計成績。

3結論

機械原理課程設計是培養學生綜合設計能力，獲得工程技術訓練的重要實踐環節，在機械設計系列課程體系中占有十分重要的地位。為了切實提高機械原理課程設計的實踐質量，近年來，學校在虛擬與實際相結合的選題原則，虛實結合的設計方法以及強調團隊協作的組織管理等方面對課程設計進行了一系列的嘗試和改革。實踐證明，改革措施的實施有效地調動了學生學習的積極性和主動性，使學生的動手實踐能力、創新設計能力和團隊合作能力得到了提高，其個人綜合素質得到了培養，整體實踐效果明顯提升。

作者:李平杜力單位:重慶工商大學