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關(guān)鍵詞 機(jī)械原理 機(jī)械設(shè)計(jì) 課程優(yōu)化
機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)課程開設(shè)歷史悠久,兩門課程始終作為全國各工科院校機(jī)械類專業(yè)主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。近年來,隨著機(jī)械學(xué)科的飛速發(fā)展、我國高等學(xué)校機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)實(shí)施寬口徑化、21 世紀(jì)人才綜合能力培養(yǎng)的需求,再次審視兩門課程的教學(xué)體系、課程內(nèi)容和教學(xué)方法,認(rèn)為依舊存在問題需要探究與改革。
一、存在的問題
(一)內(nèi)容有交叉與重復(fù)現(xiàn)象。機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)兩門課程的教學(xué)內(nèi)容基本變化不大,課程內(nèi)容自成體系,相互之間缺少銜接,存在內(nèi)容交叉和重復(fù)的問題。
(二)缺少系統(tǒng)性。兩門課程缺少對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的介紹,學(xué)生學(xué)完了兩門課程,仍對(duì)機(jī)械沒有整體的認(rèn)識(shí),對(duì)機(jī)械的設(shè)計(jì)過程缺少了解,兩門課程的總體效能未能充分顯現(xiàn)。
(三)實(shí)踐環(huán)節(jié)不足。兩門課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)難以適應(yīng)對(duì)學(xué)生工程意識(shí)和實(shí)踐能力培養(yǎng)的需求,缺少主動(dòng)性實(shí)踐的環(huán)境。
二、理論教學(xué)體系的整合與優(yōu)化
機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)一般要經(jīng)過產(chǎn)品的規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié),通過機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生不僅應(yīng)掌握一般機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的基本理論知識(shí),還應(yīng)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí),并應(yīng)了解機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本過程。為此筆者嘗試突破“機(jī)械原理”和“機(jī)械設(shè)計(jì)”兩課程的界線,將教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了重組、融合及整體優(yōu)化,合并為“機(jī)械設(shè)計(jì)課程。
(一)課程目標(biāo)。通過本課程理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)總體教學(xué)目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新精神;使學(xué)生對(duì)機(jī)械產(chǎn)品具有整體的概念和正確的設(shè)計(jì)思想;掌握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí),初步具備一般機(jī)械方案設(shè)計(jì)和分析的能力;掌握常用機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)和工作能力設(shè)計(jì)的基本知識(shí),掌握通用零部件設(shè)計(jì)計(jì)算和選用的基本知識(shí),初步具備一般通用機(jī)械的設(shè)計(jì)能力;培養(yǎng)學(xué)生查閱和運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)及網(wǎng)絡(luò)息等技術(shù)資料的能力。
(二)理論教學(xué)體系。在有限的學(xué)時(shí)內(nèi),合理取舍課堂教學(xué)內(nèi)容,是關(guān)系到能否真正實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的關(guān)鍵。經(jīng)過多年的仔細(xì)斟酌、反復(fù)探究,提出精、寬、新的授課原則:精——精選重點(diǎn)和難點(diǎn)的內(nèi)容進(jìn)行詳解與指點(diǎn),避免煩瑣公式的推導(dǎo)和易于自學(xué)的內(nèi)容占用過多的學(xué)時(shí);寬——拓寬學(xué)生的知識(shí)面,注重工程應(yīng)用,啟發(fā)學(xué)生舉一反三;新——注重機(jī)械學(xué)科發(fā)展、將機(jī)械學(xué)科的科研成果融入教學(xué),讓學(xué)生了解機(jī)械學(xué)科的新技術(shù)、新方法。
三、實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建
實(shí)踐教學(xué)體系由實(shí)驗(yàn)教學(xué)、機(jī)械實(shí)例分析與設(shè)計(jì)(大作業(yè))、典型機(jī)械設(shè)計(jì)(課程設(shè)計(jì))三部分組成。三個(gè)模塊均以加強(qiáng)自學(xué)能力、研究能力、動(dòng)手能力及工程意識(shí)與創(chuàng)新精神為培養(yǎng)目標(biāo)。
(一)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中將計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與現(xiàn)代實(shí)技術(shù)相結(jié)合,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合性與設(shè)計(jì)性,如增開了典型機(jī)器與機(jī)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)創(chuàng)意組合、機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)意組合等綜合性實(shí)驗(yàn),對(duì)啟迪學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力起到非常積極的作用。
(二)機(jī)械實(shí)例分析與設(shè)計(jì)。本課程傳統(tǒng)的課外作業(yè)內(nèi)容雖然對(duì)一些基本概念、定義的理解起到一定的作用,但是由于各章相對(duì)獨(dú)立、就題論題、解題方法千人一面等問題,讓學(xué)生感到枯燥無味,抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。為了解決此問題,將“書本習(xí)題”大大減少,增加數(shù)個(gè)綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)的機(jī)械實(shí)例分析大作業(yè)。
(三)課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)是很重要的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)決定了它在對(duì)學(xué)生進(jìn)行素質(zhì)教育,培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和設(shè)計(jì)能力等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。原來的機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)是分開的,相互之間沒有聯(lián)系,機(jī)械原理的課程設(shè)計(jì)是以機(jī)構(gòu)的分析為主,機(jī)械設(shè)計(jì)是以零件的強(qiáng)度分析和繪制圖紙為主,教師不僅限定了設(shè)計(jì)題目和方案,還給學(xué)生提供了非常齊全的參考資料,學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)得不到發(fā)揮。將兩門課程的課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化整合,從題目的選擇到實(shí)施過程,更加符合現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)思路,即把過去僅進(jìn)行機(jī)構(gòu)和零部件的尺度綜合、運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析,改變?yōu)檫M(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)。使學(xué)生的創(chuàng)新潛能得到了發(fā)揮,提高了設(shè)計(jì)的能力、計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力、形象思維的能力。
四、教學(xué)方法與手段的改革
近年來,隨著兩門課程體系的改革和深化,課程內(nèi)容不斷更新和增加,但教學(xué)學(xué)時(shí)相對(duì)減少,學(xué)時(shí)與內(nèi)容成了突出矛盾。如何激發(fā)學(xué)生興趣、啟迪學(xué)生的潛能, 提高學(xué)習(xí)的自主性和能動(dòng)性,使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本理論與方法;如何培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、創(chuàng)新精神和設(shè)計(jì)能力,是教學(xué)方法和教學(xué)手段研究的重要課題。
(一)從培養(yǎng)興趣入手。興趣是成才的起點(diǎn),是成就事業(yè)的沃土。學(xué)習(xí)興趣能激勵(lì)學(xué)生充分發(fā)揮學(xué)習(xí)潛能,提高學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量。
(二)開放式教學(xué)。開放式的教學(xué)方法,一是要打破傳統(tǒng)的“一本書”,大力提倡課外閱讀,讓學(xué)生了解教科書之外相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí),更要讓學(xué)生了解新理論、新方法和新技術(shù)。二是打破“一言堂”,給學(xué)生適當(dāng)?shù)摹白杂伞?,鼓?lì)學(xué)生向老師提出問題,幫助學(xué)生樹立“不唯書、不唯師、只唯實(shí)”的實(shí)事求是精神;三是教師不要把所有的知識(shí)點(diǎn)得“完美無缺”,要給學(xué)生的自學(xué)留有余地和空間。
(三)倡導(dǎo)主動(dòng)實(shí)踐。被動(dòng)實(shí)踐是指實(shí)踐的對(duì)象、方法、程序等關(guān)鍵要素都是由老師制定的, 學(xué)生在老師規(guī)定的框架中, 沿著老師制定的路線去完成實(shí)踐任務(wù)。
參考文獻(xiàn):
[1]濮良貴,紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)[M].高等教育出版社TH122.2006.5.
通過與西門子公司的深度合作,將機(jī)械行業(yè)的NX系統(tǒng)高端軟件,融入機(jī)械類專業(yè)四年本科教學(xué)的人才培養(yǎng)體系,使智能化設(shè)計(jì)制造技術(shù)與機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合。運(yùn)用NX系統(tǒng)軟件將智能化設(shè)計(jì)制造類工程項(xiàng)目系統(tǒng)訓(xùn)練的經(jīng)驗(yàn)與成果,引入到機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐中,形成了有別于其他GOPLM計(jì)劃(西門子和高校合作計(jì)劃)高校的特色課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式。
關(guān)鍵詞:
NX系統(tǒng);機(jī)械設(shè)計(jì);課程設(shè)計(jì);教學(xué)改革
隨著國家推進(jìn)“中國制造2025”,“互聯(lián)網(wǎng)+”與傳統(tǒng)制造業(yè)全面融合,制造業(yè)信息化技術(shù)不斷深入制造企業(yè),對(duì)應(yīng)用型人才的要求不斷提高。機(jī)械設(shè)計(jì)作為應(yīng)用型高校機(jī)械方向核心專業(yè)教學(xué)科目,其課程設(shè)計(jì)是強(qiáng)化課堂理論教學(xué)的綜合型、應(yīng)用型環(huán)節(jié),涉及多方面機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)課程知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。貼近企業(yè)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)需求的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),將切實(shí)增強(qiáng)應(yīng)用型高校大學(xué)生分析解決實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)問題的實(shí)戰(zhàn)能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)題目所涉及的機(jī)械傳動(dòng)裝置或結(jié)構(gòu)較為簡單,大部分構(gòu)件在機(jī)械設(shè)計(jì)課程中已經(jīng)學(xué)過。課程設(shè)計(jì)對(duì)于學(xué)生的訓(xùn)練要求依舊突出手工計(jì)算、尺筆繪圖,難以滿足制造業(yè)信息化技術(shù)時(shí)代企業(yè)對(duì)信息化應(yīng)用人才的能力要求。針對(duì)上述問題我校對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)方案進(jìn)行了全面改革,制定了基于NX系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教案,任務(wù)指導(dǎo)書,形成了機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。通過與西門子公司的深度合作,利用信息化設(shè)計(jì)制造技術(shù)克服傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的枯燥煩瑣,使學(xué)生能夠?qū)⒂邢薜臅r(shí)間、精力側(cè)重于課程設(shè)計(jì)任務(wù)的機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等應(yīng)用性、創(chuàng)造性較強(qiáng)的內(nèi)容上,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念[1,2]。
一、信息化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
融入制造業(yè)信息化技術(shù)的工業(yè)產(chǎn)品三維仿真設(shè)計(jì)制造:三維軟件智能造型—>實(shí)體零部件數(shù)控機(jī)床加工—>產(chǎn)品組裝調(diào)試,許多制造企業(yè)已實(shí)現(xiàn)這一生產(chǎn)流程。西門子NX系統(tǒng)軟件融合了三維智能造型、二維工程圖生成、虛擬裝配、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、裝配干涉檢驗(yàn)及結(jié)構(gòu)受力分析等智能制造技術(shù),功能強(qiáng)大。制造業(yè)信息化技術(shù)的應(yīng)用,提高了機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率,在接下來的零部件CAE分析、CAM加工過程中,智能化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢更加顯著,與傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)相比,產(chǎn)品質(zhì)量也得到了大幅度提升。智能化設(shè)計(jì)可以使得復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及工程問題簡單化,通過設(shè)計(jì)人員的規(guī)范化管理、設(shè)計(jì)任務(wù)的合理分工,使得機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中團(tuán)隊(duì)的協(xié)同性與個(gè)人的獨(dú)立性并行,基于制造業(yè)信息化技術(shù)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程如圖1所示。
二、借助信息化技術(shù)開展機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
1.課程設(shè)計(jì)選題。目前機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以是按照市場導(dǎo)向、沒有參照的全新的創(chuàng)新設(shè)計(jì),也可以是在現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上模仿和改進(jìn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。我校機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的選題范圍比較廣,如結(jié)合教師科研課題,融合學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新項(xiàng)目,參照課程設(shè)計(jì)任務(wù)書中的傳統(tǒng)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置、卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置等。但是對(duì)課程設(shè)計(jì)題目的完成要求基本一致:①理解機(jī)械產(chǎn)品的工作原理,對(duì)產(chǎn)品的零部件進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì),運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真、結(jié)構(gòu)受力分析,完成機(jī)械產(chǎn)品二維裝配工程圖1張;②繪制重要承載軸、傳動(dòng)齒輪等部分零部件的二維工程圖各1張;③編寫機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)說明書1份。本機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)以三維虛擬模型總成及傳統(tǒng)實(shí)物模型總成作為參照,學(xué)生通過對(duì)三維虛擬模型、傳統(tǒng)實(shí)物模型的零部件測量核算、獲取模型結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù),對(duì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)產(chǎn)品總成及其零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)根據(jù)工作量的不同,以個(gè)人或小組團(tuán)隊(duì)為單位進(jìn)行,各單位課程設(shè)計(jì)不同題,或者同題不同數(shù)據(jù)規(guī)格,以常見的減速器課程設(shè)計(jì)為例:根據(jù)減速器輸出軸的輸出功率選擇合適的傳動(dòng)類型,經(jīng)校核計(jì)算選擇對(duì)應(yīng)的齒輪類型、材料、參數(shù),計(jì)算軸徑、選擇軸承等,各單位完成各自課程設(shè)計(jì)任務(wù)[3,4]。
2.課題三維智能設(shè)計(jì)。作為西門子NX授權(quán)教學(xué)培訓(xùn)高校,NX系統(tǒng)軟件是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必修課程,經(jīng)NX系統(tǒng)軟件教學(xué)課程的訓(xùn)練學(xué)習(xí),學(xué)生掌握了基本的NX系統(tǒng)軟件三維智能設(shè)計(jì)、虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真的方法步驟,能夠獨(dú)立熟練的進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品零部件設(shè)計(jì)?;贜X系統(tǒng)軟件的三維智能設(shè)計(jì),可以將學(xué)生的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)意圖用虛擬三維模型形象的表達(dá)出來,當(dāng)設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品零部件需要修改時(shí),方便學(xué)生對(duì)任務(wù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)進(jìn)行修改,在面對(duì)構(gòu)造較為復(fù)雜的大型課程設(shè)計(jì)任務(wù)產(chǎn)品時(shí),也便于實(shí)現(xiàn)學(xué)生間的分工設(shè)計(jì),團(tuán)隊(duì)合作。二級(jí)三軸式減速器箱體、箱蓋、各級(jí)傳動(dòng)齒輪、軸等的設(shè)計(jì),綜合運(yùn)用了機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)課程中的典型零部件設(shè)計(jì)知識(shí),零部件三維智能造型如圖2所示。在NX系統(tǒng)軟件上,將減速器各零部件的三維智能造型進(jìn)行虛擬裝配,通過裝配爆炸圖分析各零部件之間的裝配關(guān)系。利用裝配干涉檢查功能,查看減速器總成設(shè)計(jì)是否合理,如存在干涉現(xiàn)象,則需優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù),修改零部件三維模型。減速器裝配總成及爆炸圖如圖3所示。
3.關(guān)鍵零部件的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。NX系統(tǒng)軟件的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模塊,可以方便快捷的對(duì)減速器傳動(dòng)軸、傳動(dòng)齒輪等關(guān)鍵零部件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,驗(yàn)證減速器總成設(shè)計(jì)效果是否合理。在確定輸入或者輸出任一運(yùn)動(dòng)參數(shù)的情況下,使用NX系統(tǒng)軟件運(yùn)動(dòng)學(xué)分析即可計(jì)算獲得整個(gè)減速器的運(yùn)動(dòng)參數(shù),進(jìn)而效驗(yàn)傳動(dòng)齒輪等關(guān)鍵零部件是否符合減速器的設(shè)計(jì)要求。對(duì)任務(wù)產(chǎn)品的裝配總成進(jìn)行干涉分析,可檢查減速器各運(yùn)動(dòng)零部件在運(yùn)行過程中是否與其他零部件發(fā)生碰撞等干涉現(xiàn)象,尤其齒輪與齒輪之間、齒輪與箱體之間,進(jìn)而檢查零部件的設(shè)計(jì)及裝配方案是否合理。
4.主要零部件的受力分析。NX高級(jí)仿真和其他有限元分析軟件基本操作一致,分為創(chuàng)建有限元模型、創(chuàng)建仿真模型和后處理。確定減速器輸入軸的功率后,即可根據(jù)減速器的設(shè)計(jì)參數(shù),計(jì)算獲得各軸及傳動(dòng)尺寸的受力情況。通過NX系統(tǒng)軟件對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行受力分析,進(jìn)一步檢驗(yàn)零部件和減速器整體設(shè)計(jì)裝配是否合理。當(dāng)確定某個(gè)零部件其結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位受力情況超出了材料本身的許用應(yīng)力時(shí),需要對(duì)該零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行重新效核計(jì)算,優(yōu)化受力結(jié)構(gòu),從而使任務(wù)產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)要求。
5.二維工程圖的生成。將虛擬裝配和模擬分析沒有問題的減速器總成三維模型,及所有定型的零部件,經(jīng)NX系統(tǒng)軟件的工程圖模塊,智能轉(zhuǎn)換生成包含三視圖、軸測圖等的二維工程圖。對(duì)自動(dòng)生成的尺寸標(biāo)注進(jìn)行檢查修改,或手動(dòng)添加尺寸標(biāo)注,然后根據(jù)實(shí)際機(jī)械加工需要,標(biāo)注相關(guān)加工信息、技術(shù)要求、工程圖編號(hào)等,完成所有零部件及裝配總成的二維工程圖制作。NX系統(tǒng)軟件作為高端CAD/CAE機(jī)械產(chǎn)品信息化設(shè)計(jì)軟件,將其引入到應(yīng)用型大學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中,符合當(dāng)前“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、智能轉(zhuǎn)型”大環(huán)境下企業(yè)、社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的迫切需求,改善了機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但要制定出一套完整,且行之有效的基于NX系統(tǒng)軟件的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)規(guī)范,仍有很多工作等待完善,如:如何檢驗(yàn)及評(píng)判學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的質(zhì)量?如何評(píng)價(jià)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力?等等,都需要進(jìn)一步實(shí)踐、探索,開發(fā)出一套實(shí)用的基于制造業(yè)信息化技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)體系。
參考文獻(xiàn):
[1]周海,等.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2011.
為了培養(yǎng)高水平應(yīng)用型人才,對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程體系從教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面進(jìn)行了改革和探索。教學(xué)成果表明,這種教學(xué)模式不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和提高應(yīng)用能力,而且也提高了教師的教學(xué)水平。
關(guān)鍵詞:
機(jī)械設(shè)計(jì);教學(xué)方法;教學(xué)手段;雙能型教師
《機(jī)械設(shè)計(jì)》是機(jī)械類專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,是機(jī)械類學(xué)生學(xué)習(xí)必不可少的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一。該課程主要是培養(yǎng)學(xué)生具有綜合機(jī)械設(shè)計(jì)的能力,對(duì)我校在應(yīng)用性和創(chuàng)新性人才培養(yǎng)方面起著非常重要的作用,尤其是對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力起著決定性作用,同時(shí)該課程又是從理論課程與工程實(shí)際相結(jié)合的設(shè)計(jì)性課程。該課程的理論性較強(qiáng),知識(shí)面廣,學(xué)生普遍反映該課程難學(xué),知識(shí)點(diǎn)分散,理解起來困難,聽不懂學(xué)不會(huì)[1]。在實(shí)踐教學(xué)過程中缺乏創(chuàng)新設(shè)計(jì),不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),使學(xué)生失去了學(xué)習(xí)興趣,導(dǎo)致不能很好的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在教學(xué)過程中,怎樣提激發(fā)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,提高課堂聽課效率,培養(yǎng)出應(yīng)用型創(chuàng)新性人才,是《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程教學(xué)過程中必須思考的問題[2]。為了解決上述問題,適應(yīng)學(xué)校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo),針對(duì)教學(xué)中出現(xiàn)的各種問題,在教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面進(jìn)行了改革探究。
1多種教學(xué)手段靈活應(yīng)用,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性
《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程是實(shí)踐性和理論性相結(jié)合的一門綜合性課程,教學(xué)過程中涉及到許多的機(jī)械傳動(dòng)過程、機(jī)器的工作原理、機(jī)械零件結(jié)構(gòu)分析等相關(guān)內(nèi)容,在講授的過程中,教師很難僅靠粉筆和語言講授清楚,例如吃齒輪傳動(dòng),軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),尤其是一些想象力差的同學(xué),根本就無法理解其工作原理。同時(shí)在教學(xué)過程中基本沒有實(shí)物圖,大部分學(xué)生都是初次接觸機(jī)械類專業(yè)知識(shí),對(duì)課程了解不深,缺乏感性認(rèn)識(shí),因而即使教師備課充分,授課十分認(rèn)真,仍然有很多學(xué)生聽不懂,感覺這門課程很難,久而久之就對(duì)這門課失去了學(xué)習(xí)興趣,最終導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)的狀況。因此,我們教師在每堂課的教學(xué)過程中要多種教學(xué)手段和教學(xué)方法方法靈活并用,引起學(xué)生的興趣。
(1)多媒體教學(xué)可使教學(xué)直觀、形象、生動(dòng),傳遞的信息量大,對(duì)于動(dòng)畫易引起學(xué)生的興趣,更容易于被學(xué)生接受,同時(shí)教學(xué)時(shí)可將工程應(yīng)用的實(shí)例插入到多媒體中,使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有深刻的理解,同時(shí)學(xué)生對(duì)工程應(yīng)用也有了解。但是教師在授課時(shí)不能將板書教學(xué)忽略,應(yīng)將板書教學(xué)模式和多媒體教學(xué)相結(jié)合,授課時(shí)靈活應(yīng)用。一方面能夠增強(qiáng)教學(xué)的直觀性,提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能動(dòng)性,增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí);另一方面又可以充分發(fā)揮板書的過程性強(qiáng)、靈活方便、與學(xué)生互動(dòng)性效果好等優(yōu)點(diǎn)[3,4]。不僅提高了學(xué)生課堂聽課效率,而且也提高教師的教學(xué)水平。
(2)教師要合理的利用視頻教學(xué),對(duì)于某些加工工藝及機(jī)器的工作原理,我們?cè)趥湔n時(shí)就需要準(zhǔn)備相關(guān)的視頻,例如軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、聯(lián)軸器和離合器等章節(jié)的內(nèi)容安排相關(guān)的視頻,通過播放視頻與教師的講解,學(xué)生能夠深入了解其加工生產(chǎn)過程,聽過視頻播放能加深印象,容易引起學(xué)生的興趣。對(duì)于某些章節(jié)內(nèi)容也可以采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)[5],這種教學(xué)手段不僅可以使學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣,又能鍛煉學(xué)生查資料的能力,通過查資料能夠擴(kuò)展學(xué)生自己的視野,便于學(xué)生對(duì)前沿信息知識(shí)的了解和掌握,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)自己專業(yè)的熱愛,為學(xué)生將來繼續(xù)深造奠定基礎(chǔ)。此外,慕課也是教師授課的重要教學(xué)手段,對(duì)于重要的章節(jié),教師可以采用慕課的形式來激發(fā)學(xué)生的興趣,并且結(jié)合多媒體所呈現(xiàn)的及教師的重點(diǎn)講解,使學(xué)生對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)有深入的了解并達(dá)到掌握。同時(shí)教師可以將慕課視頻拷貝給學(xué)生,讓學(xué)生在課下也可以自己獨(dú)立的學(xué)習(xí)。教師需要結(jié)合教學(xué)的內(nèi)容與知識(shí)點(diǎn)的難易程度合理的利用并結(jié)合多種教學(xué)手段,使學(xué)生對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)》產(chǎn)生興趣,提高教學(xué)效率。
(3)教學(xué)過程中適當(dāng)?shù)膶⒎治鲕浖c教學(xué)相結(jié)合,在《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材中有很多的傳動(dòng)裝置,比如帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)??梢岳萌S建模軟件UG建立這些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的模型,然后運(yùn)用ADAMS或ABAQUS軟件模擬運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析和有限元仿真分析。或者直接利用仿真軟件建立相關(guān)模型,施加約束和邊界條件,進(jìn)行仿真分析,最終查看各個(gè)部分的速度、位移和曲線,或者應(yīng)力應(yīng)變、變形云圖。通過建模仿真分析的過程,學(xué)生可以加強(qiáng)對(duì)課本講的知識(shí)點(diǎn)的進(jìn)一步理解,同時(shí)讓學(xué)生學(xué)習(xí)仿真軟件的應(yīng)用。
(4)習(xí)題講解是《機(jī)械設(shè)計(jì)》教學(xué)過程中必不可缺少重要的環(huán)節(jié)之一。《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程課后習(xí)題的難度較大,篇幅長,涉及其他學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)多,例如高等數(shù)學(xué)、機(jī)械原理、材料力學(xué),理論力學(xué)等,其題目分析計(jì)算難度大,如果學(xué)生僅僅依靠上課的時(shí)間聽課,很難把作業(yè)完成的很好,也很難掌握重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)。因而,在一些重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)講解結(jié)束后,進(jìn)行相關(guān)的習(xí)題講解。主要講解講解課本中的經(jīng)典例題和難度較大的作業(yè)題,同時(shí)也安排講解經(jīng)典考研習(xí)題[6],使學(xué)生深入理解教材中的知識(shí)點(diǎn)。
2加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)和課程設(shè)計(jì)教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)
《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)是每個(gè)機(jī)械類學(xué)生必須要做的任務(wù),在課程設(shè)計(jì)之前,教師通過選擇有生產(chǎn)背景的實(shí)踐課題為依據(jù),給出需要設(shè)計(jì)的題目,并給出學(xué)生相關(guān)的提示,并列出需要查詢的才能考書及相關(guān)的參考文獻(xiàn),鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手去查資料,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)材料及數(shù)據(jù)的整理能力。每一個(gè)題目由3個(gè)學(xué)生來完成,3個(gè)學(xué)生一起探討原理方案設(shè)計(jì)、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),最終確定設(shè)計(jì)方案,然后老師給每個(gè)學(xué)生不同的設(shè)計(jì)參數(shù),學(xué)生再進(jìn)行強(qiáng)度分析計(jì)算,根據(jù)學(xué)生自己所計(jì)算的數(shù)據(jù),進(jìn)行手工繪制運(yùn)動(dòng)方案圖、零件圖和總體裝配圖,鍛煉手工繪圖能力,同時(shí)要求學(xué)生的設(shè)計(jì)圖紙必須用CAD軟件繪制相關(guān)的圖紙,然后在使用CAD軟件進(jìn)行電腦繪圖,最終完成該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。通過這樣的設(shè)計(jì)過程,使學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)有了更深刻的認(rèn)識(shí),同時(shí)可以把CAD知識(shí)加以鞏固,提高CAD畫圖能力。完成設(shè)計(jì)內(nèi)容之后,鼓勵(lì)學(xué)生采用相關(guān)分析軟件,對(duì)所設(shè)計(jì)的零部件建立模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),例如采用ANSYS有限元軟件、ADAMS等軟件建立模型。通過查看各個(gè)部分的仿真結(jié)果,然后合理修改設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。這不僅增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的興趣,而且使學(xué)生的自身能力和創(chuàng)新意識(shí)得到全面的提高。學(xué)?;蛘邔W(xué)院出資舉辦一些機(jī)械類比賽,例如車輛技能大賽、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生創(chuàng)新大賽、機(jī)械制圖大賽等。鼓勵(lì)學(xué)生積極參加這些競賽,主要是為了提高學(xué)生的自己動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。學(xué)生都會(huì)的精心準(zhǔn)備競賽的內(nèi)容,設(shè)計(jì)出自己的產(chǎn)品。完成設(shè)計(jì)之后,學(xué)院會(huì)組織老師對(duì)所有參賽的的作品進(jìn)行評(píng)比驗(yàn)收,同時(shí)還需要進(jìn)行參賽組進(jìn)行答辯,講解自己所設(shè)計(jì)的作品的設(shè)計(jì)思路及功能,最后由老師評(píng)出優(yōu)秀的作品,參加省級(jí)、國家級(jí)的大型比賽。如筆者鼓勵(lì)學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新課題,學(xué)生自己查資料,然后寫申請(qǐng)書,找到創(chuàng)新點(diǎn),最后由學(xué)院學(xué)校的專家及外校專家進(jìn)行審批,通過審批后,學(xué)生自己用三維軟件進(jìn)行畫圖設(shè)計(jì)。學(xué)生通過這種競賽的形式,可以把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來,增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和提高解決實(shí)際問題的能力。
3建立雙能型教師隊(duì)伍
在地方性、應(yīng)用型高水平大學(xué)建設(shè)的過程中,培養(yǎng)雙能型教師至關(guān)重要,要求教師具有扎實(shí)的理論教學(xué)素質(zhì),也要有豐富的實(shí)踐教學(xué)素質(zhì)。應(yīng)用型大學(xué)主要以培養(yǎng)服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的人才為目標(biāo)?!稒C(jī)械設(shè)計(jì)》課程的雙能型教師要求教師必須具備相關(guān)的機(jī)械類理論知識(shí),同時(shí)具有實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn),這就要求青年教師利用假期去企業(yè)實(shí)踐鍛煉,學(xué)習(xí)企業(yè)的技術(shù)[7],管理模式,及機(jī)器的工作原理及設(shè)計(jì)思路,提高教師的實(shí)踐能力,擴(kuò)展教師的知識(shí)面,還可以對(duì)典型機(jī)械產(chǎn)品拍照,為以后的教學(xué)提供工程實(shí)例。積極鼓勵(lì)教師帶領(lǐng)學(xué)生參加各種競賽和課題,可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),同時(shí)也可以增強(qiáng)教師的實(shí)踐能力和科研水平。同時(shí)學(xué)??梢越M織講課比賽,通過講課比賽,來提高教師的講課技能,將實(shí)踐和理論結(jié)合起來培養(yǎng)出雙能型教師。
4結(jié)束語
為了建設(shè)地方性、應(yīng)用型、高水平大學(xué),近幾年以來講課教師在教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、教師隊(duì)伍建設(shè)等多個(gè)方面不斷的進(jìn)行了探索與研究。將機(jī)械設(shè)計(jì)的理論教學(xué)與實(shí)踐結(jié)合起來,讓學(xué)生了解整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。教師通過自身理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和外出鍛煉不斷提高教師水平,以達(dá)到雙能型教師的要求,從而達(dá)到教學(xué)相長的目的。
作者:曹波 高尚 姚智華 陳洪軍 陳豐 單位:安徽科技學(xué)院
參考文獻(xiàn):
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這種從理論到實(shí)訓(xùn)實(shí)踐的傳統(tǒng)教學(xué)方法的最大弊端是課程理論性太強(qiáng)。由于學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ),工程基礎(chǔ)和知識(shí)基礎(chǔ)都不扎實(shí),再加上現(xiàn)在高職學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性普遍不高,造成學(xué)習(xí)起來很吃力。即使聽懂了也不知道怎樣才能應(yīng)用到工程實(shí)踐上,怎樣去解決實(shí)際問題。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,讓學(xué)生更能夠聽懂,達(dá)到更好的教學(xué)效果,很多人都在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程原體系的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了教學(xué)改革研究。其課程改革綜合起來包括:整合課程內(nèi)容,拓寬知識(shí)面,增加信息量的改革1;采用精講多練、加強(qiáng)自學(xué)、分析討論三環(huán)節(jié)相結(jié)合,以啟發(fā)式教育為主的教學(xué)方法改革2;利用現(xiàn)代教學(xué)手段,增強(qiáng)教學(xué)的直觀性的改革3;重視實(shí)驗(yàn)教學(xué),使學(xué)生學(xué)有所用的改革4;搞好課程設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能的改革等等5。通過這些教學(xué)改革,教學(xué)效果得到了較大的提高。但并沒有擺脫從理論到實(shí)踐的框框,理論性太強(qiáng),應(yīng)用理論解決問題太少,學(xué)生學(xué)起來還是很吃力。
2.本教學(xué)改革的教學(xué)模式
本教學(xué)改革的基本要求是將從理論到實(shí)踐的傳統(tǒng)的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)模式,轉(zhuǎn)變成以學(xué)生的設(shè)計(jì)項(xiàng)目做引導(dǎo),整個(gè)教學(xué)過程都圍繞著學(xué)生要解決設(shè)計(jì)項(xiàng)目的實(shí)際問題來進(jìn)行教學(xué)。其教學(xué)過程,就是一個(gè)學(xué)生要完成自己的設(shè)計(jì)項(xiàng)目,老師要通過教學(xué),指導(dǎo)學(xué)生完成其設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程。而學(xué)生的設(shè)計(jì)項(xiàng)目的內(nèi)容就包含《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教學(xué)目標(biāo)的內(nèi)容。老師根據(jù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目理論性的問題進(jìn)行講解,對(duì)方法性的問題進(jìn)行指導(dǎo)。學(xué)生通過自己的努力,去完成自己的設(shè)計(jì)項(xiàng)目,以這種方式最大程度地去完成《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)。具體來說學(xué)生的設(shè)計(jì)項(xiàng)目要包含有《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中大多數(shù)的內(nèi)容。包括各種簡單運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),如平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、種類、工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算方法及設(shè)計(jì)過程;包括各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu),如帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、種類、工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算方法和設(shè)計(jì)過程;包括機(jī)械中的軸、軸承、聯(lián)軸器、離合器、彈簧、連接件等常見通用零件的結(jié)構(gòu)、種類、工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算方法和設(shè)計(jì)過程;包括有機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原理和方法,如傳動(dòng)方案的確定、原動(dòng)機(jī)的選擇、總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比的確定、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算。雖然這個(gè)項(xiàng)目不可能把所有的機(jī)構(gòu)和零件都包括進(jìn)去,但可通過老師的介紹,掌握大多數(shù)的設(shè)計(jì)原理和方法后,學(xué)生可根據(jù)自己的設(shè)計(jì)項(xiàng)目去選擇具體設(shè)計(jì)內(nèi)容。這種項(xiàng)目引導(dǎo)化的教學(xué)模式具體以以下步驟來完成:
3.教學(xué)模式的實(shí)施
(1)學(xué)生的設(shè)計(jì)項(xiàng)目我們給學(xué)生的設(shè)計(jì)項(xiàng)目就是設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的將產(chǎn)品從一個(gè)地方轉(zhuǎn)到另一個(gè)地方的產(chǎn)品運(yùn)送機(jī)。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖二所示。圖二設(shè)計(jì)項(xiàng)目簡圖這個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目幾乎包括了《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中的大多數(shù)內(nèi)容,包括機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)、齒輪設(shè)計(jì)、離合器設(shè)計(jì)、軸設(shè)計(jì)、工作機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、連接的鍵設(shè)計(jì)、軸承選擇設(shè)計(jì)、螺釘選擇設(shè)計(jì)等。學(xué)生把這個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)出來后,《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》中要掌握的內(nèi)容都掌握了。我們不主張分組進(jìn)行設(shè)計(jì),而是每個(gè)學(xué)生都給這樣的機(jī)器產(chǎn)品項(xiàng)目設(shè)計(jì),但每個(gè)學(xué)生工作機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù),如功率、轉(zhuǎn)速、工作機(jī)工作的方式不一樣。這樣每個(gè)學(xué)生都要去完成自己的設(shè)計(jì)項(xiàng)目,都學(xué)到了機(jī)械設(shè)計(jì)的原理和方法,避免了吃大鍋飯的現(xiàn)象。(2)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備學(xué)生拿到設(shè)計(jì)項(xiàng)目后,開初由于沒有知識(shí)儲(chǔ)備是不能完成設(shè)計(jì)項(xiàng)目的,需要老師進(jìn)行教學(xué),使學(xué)生有足夠的知識(shí)儲(chǔ)備后才能進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)。如學(xué)生獲得的設(shè)計(jì)項(xiàng)目,都含有工作機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),傳動(dòng)設(shè)計(jì)中的帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)、齒輪設(shè)計(jì),輸入和輸出軸的設(shè)計(jì),軸輪連接的鍵設(shè)計(jì),離合器設(shè)計(jì)等等設(shè)計(jì)。老師在進(jìn)行教學(xué)時(shí),先進(jìn)行各種類型設(shè)計(jì)的知識(shí)介紹,讓學(xué)生先進(jìn)行知識(shí)的鋪墊,理解和掌握了這些知識(shí)后,才進(jìn)行后續(xù)相關(guān)設(shè)計(jì)。比如,在完成工作機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí),老師先圍繞學(xué)生要完成的工作機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),介紹各種機(jī)構(gòu)的組成、材料、分類、工作原理、設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)過程,讓學(xué)生了解和掌握了這方面的知識(shí)后,以進(jìn)行自己的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。再比如,在完成帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)時(shí),老師也先圍繞學(xué)生要完成的帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng),介紹各種帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的組成、材料、分類、工作原理、設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)過程,讓學(xué)生了解和掌握了這方面的知識(shí)后,學(xué)生也才能進(jìn)行自己的傳動(dòng)設(shè)計(jì)。其他的設(shè)計(jì)內(nèi)容的知識(shí)儲(chǔ)備也按照這種方法來完成。這樣學(xué)生就可以知道自己的設(shè)計(jì)內(nèi)容用什么原理和方法去完成,學(xué)的知識(shí)究竟用來干啥,用來怎樣解決具體問題。(3)學(xué)生設(shè)計(jì)內(nèi)容的選擇學(xué)生通過老師對(duì)項(xiàng)目中的每個(gè)內(nèi)容進(jìn)行講解后,就掌握了這方面的知識(shí),就可以選擇這方面的知識(shí)去解決自己的問題。比如老師講解了機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原理和方法后,學(xué)生就可以進(jìn)行總的傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)、原動(dòng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)、總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比的確定、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算,確定出該項(xiàng)目機(jī)器的各基本參數(shù)。又比如老師講解了帶傳動(dòng)的工作原理、設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方法后,學(xué)生根據(jù)自己項(xiàng)目的要求選擇自己所需要的帶傳動(dòng)的種類,進(jìn)而進(jìn)行具體的帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)。再比如,老師講解完了機(jī)構(gòu)的種類、工作原理和設(shè)計(jì)原理后,學(xué)生就可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)項(xiàng)目的工作方式和特點(diǎn),選擇符合自己工作機(jī)要求的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。(4)學(xué)生完成自己的設(shè)計(jì)項(xiàng)目學(xué)生選擇出了符合自己項(xiàng)目工作特點(diǎn)的設(shè)計(jì)原理和方法后,就可以進(jìn)行自己的具體設(shè)計(jì)。包括系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì),齒輪設(shè)計(jì)、各軸設(shè)計(jì)、連接鍵設(shè)計(jì)、軸承選擇設(shè)計(jì)、離合器設(shè)計(jì)等等的設(shè)計(jì)。主要是要完成其設(shè)計(jì)過程,計(jì)算出各零件相應(yīng)的尺寸參數(shù),進(jìn)行各尺寸的校核,畫出相應(yīng)的設(shè)計(jì)零件的零件圖,最后寫出一部完整的、符合要求的設(shè)計(jì)說明書。學(xué)生在完成設(shè)計(jì)過程中,可以按照老師介紹的方法和過程來完成,也可以通過查閱資料,用不同的方法來完成,也可以相互討論來完成,但最終要獨(dú)立完成自己的設(shè)計(jì)說明書。(5)學(xué)生對(duì)自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述、答辯學(xué)生的設(shè)計(jì)說明書完成后,可以通過主動(dòng)申請(qǐng)或老師指定同學(xué)來進(jìn)行闡述、答辯。闡述是說明自己的設(shè)計(jì)是采用什么設(shè)計(jì)思路完成的,整體和每個(gè)具體機(jī)構(gòu)和零件是怎樣進(jìn)行設(shè)計(jì)的,采用的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方法是什么,最后達(dá)到了什么效果,還有哪些不足需要改進(jìn)的地方等等。答辯是學(xué)生對(duì)自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述后,學(xué)生和老師都可以根據(jù)他的設(shè)計(jì)過程、原理和方法提出各種問題,讓他進(jìn)行解答。這樣,通過學(xué)生的闡述和答辯后,更加鞏固了所學(xué)的理論和設(shè)計(jì)方面的知識(shí),了解了自己哪方面需要進(jìn)行改進(jìn),還需要增加哪些方面的知識(shí),怎樣改進(jìn)可以達(dá)到更好的設(shè)計(jì)效果。雖然不可能每個(gè)同學(xué)都進(jìn)行答辯,但參加的同學(xué)越多越好。(6)老師的點(diǎn)評(píng)與打分同學(xué)完成闡述和答辯后,老師都要對(duì)同學(xué)的設(shè)計(jì)、闡述和答辯進(jìn)行點(diǎn)評(píng),指出哪些方面是搞得好的,哪些方面需要進(jìn)行改進(jìn),采用哪種方案可以獲得更好的效果等等。最后根據(jù)每個(gè)同學(xué)的設(shè)計(jì)的情況和效果進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)結(jié)果作為期末成績的主要依據(jù)。
4.效果分析
(1)改變了傳統(tǒng)教學(xué)的弊端本教學(xué)的項(xiàng)目化引導(dǎo)的教學(xué)改革模式,實(shí)施的是一種從學(xué)生獲得設(shè)計(jì)項(xiàng)目,到老師指導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目,再到學(xué)生具體完成設(shè)計(jì)項(xiàng)目,最后到學(xué)生描述自己的設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程。整個(gè)教學(xué)過程就是圍繞著學(xué)生要解決設(shè)計(jì)項(xiàng)目的實(shí)際問題來進(jìn)行的過程,就是學(xué)生要完成自己設(shè)計(jì)項(xiàng)目的知識(shí)準(zhǔn)備的過程,就是一個(gè)老師要指導(dǎo),學(xué)生要具體完成自己的設(shè)計(jì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程,就是一個(gè)有目標(biāo)的有的放矢的過程。這就很大程度地改變了傳統(tǒng)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的空洞的理論教學(xué)模式,學(xué)生學(xué)起來就沒有這樣枯燥,會(huì)更感興趣,就會(huì)有更好的效果。(2)改變了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)弊端本教學(xué)改革模式改變了以老師講解為主,學(xué)生在課堂上聽老師講解為輔的這種傳統(tǒng)的學(xué)生被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式,而是以學(xué)生的設(shè)計(jì)項(xiàng)目來引導(dǎo),具體的設(shè)計(jì)實(shí)踐來帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。這樣學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程就是要具體去完成自己的設(shè)計(jì)的過程,就是一個(gè)有的放矢的過程。這樣的學(xué)習(xí)就容易達(dá)到比較好的效果。(3)學(xué)生的作業(yè)達(dá)到了更好的效果本教改模式改變了傳統(tǒng)的老師課后布置作業(yè)的為作業(yè)而作業(yè)的作業(yè)方式,而是將完成老師布置的設(shè)計(jì)項(xiàng)目作為每個(gè)學(xué)生的作業(yè)。項(xiàng)目完成的過程,就是作業(yè)完成的過程。在完成自己設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程中,涉及到的知識(shí)問題和方法問題,學(xué)生可以去查資料,去相互討論,去問老師。這種邊設(shè)計(jì)邊掌握相關(guān)知識(shí),邊設(shè)計(jì)邊進(jìn)行知識(shí)積累,邊設(shè)計(jì)邊完成自己的“作業(yè)”的作業(yè)形式,更能達(dá)到知識(shí)的鞏固的作用,更能達(dá)到作業(yè)效果。(4)達(dá)到了更好的實(shí)訓(xùn)實(shí)踐效果本教改模式改變了傳統(tǒng)的理論課上完后,單獨(dú)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)實(shí)踐體系,將課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容,融合到了教學(xué)過程中。這種上課開始就將設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)實(shí)踐項(xiàng)目交給學(xué)生,讓實(shí)訓(xùn)實(shí)踐過程在整個(gè)教學(xué)過程中完成,將實(shí)訓(xùn)實(shí)踐和理論教學(xué)有機(jī)的結(jié)合起來的教學(xué)過程,更能體現(xiàn)在實(shí)踐中完成理論的學(xué)習(xí),更能實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的統(tǒng)一,更能達(dá)到更好的實(shí)訓(xùn)效果和教學(xué)效果。
5結(jié)束語
[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn)課程;機(jī)械設(shè)計(jì);教學(xué)
[DOI]1013939/jcnkizgsc201519254
1《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)及實(shí)驗(yàn)課程的現(xiàn)狀[JP]
目前,大部分中職院校教學(xué)條件有限,在授課中教師任然是以示教板或多媒體課件的方式進(jìn)行直觀的講授,學(xué)生只有被動(dòng)的接受,很少主動(dòng)地對(duì)內(nèi)容進(jìn)行思考,最終達(dá)到的效果也只是對(duì)理論知識(shí)的掌握,學(xué)生并不能積極主動(dòng)的參與到教學(xué)中,難以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
機(jī)械行業(yè)在近幾十年來得到了較快的發(fā)展,行業(yè)發(fā)展對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)也提出了新的要求。但在教學(xué)過程中,使用的教材還是以傳統(tǒng)、經(jīng)典的教學(xué)理論為主,缺乏先進(jìn)技術(shù)的引入,導(dǎo)致《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的教學(xué)只是基礎(chǔ)教學(xué),教學(xué)內(nèi)容缺乏新的設(shè)計(jì)理論和方法。
該課程主要講授的內(nèi)容是組成機(jī)器的一些常用機(jī)構(gòu)和通用零件的機(jī)構(gòu)、原理及應(yīng)用等基本知識(shí),要求學(xué)生初步具有分析、設(shè)計(jì)和選用機(jī)構(gòu)及零件的能力,有較強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性,但內(nèi)容繁雜,缺乏系統(tǒng)性。經(jīng)常出現(xiàn)學(xué)生畢業(yè)工作后在實(shí)際的接觸中對(duì)一些常用的機(jī)構(gòu)和零件,例如聯(lián)軸器、軸、軸承等仍不知所以然,甚至不認(rèn)識(shí)。歸根結(jié)底,我們中等職業(yè)教育的學(xué)生,學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差,課程內(nèi)容雖然在生活中很常見,但平日里缺乏觀察,學(xué)起來抽象,缺乏想象能力,又沒有相關(guān)的工作經(jīng)驗(yàn),書本與黑板上出現(xiàn)的簡單線條使他們無法與結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)械零件聯(lián)系起來。
因此,在教學(xué)中首先應(yīng)解決學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),開設(shè)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)課程,以先進(jìn)的教學(xué)理念為指導(dǎo),做好教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)。但在中職院校中,大多是因教學(xué)條件有限,實(shí)驗(yàn)室設(shè)備不健全,或者完全沒有機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室,實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)大多是被忽略的,造成學(xué)生不能對(duì)所學(xué)知識(shí)靈活的運(yùn)用,理論與實(shí)踐完全脫離。學(xué)生能力的培養(yǎng)比知識(shí)傳授更為重要,實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)必須突出社會(huì)所需的各種能力培養(yǎng),出動(dòng)手能力外,還要著眼于學(xué)生未來發(fā)展,關(guān)注知識(shí)綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新意識(shí)和思維設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)“學(xué)以致用”的終極目標(biāo)。
2建立實(shí)驗(yàn)室及對(duì)實(shí)驗(yàn)室的幾點(diǎn)要求
中職院校應(yīng)對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)室引起重視,并建設(shè)本課程的專門實(shí)驗(yàn)室,具備實(shí)驗(yàn)與理論一體化教學(xué)的能力。結(jié)束教師帶著模型與示教板進(jìn)課堂的時(shí)代,實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)首先按照以培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力為主線,計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、工程實(shí)踐能力、動(dòng)手能力為輔線的思路展開;其次應(yīng)與機(jī)械科學(xué)、機(jī)械工業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢相一致。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)實(shí)驗(yàn)室在規(guī)劃時(shí),應(yīng)注重經(jīng)濟(jì)效益,以最小的投資,建設(shè)出最具特色的實(shí)驗(yàn)室。根據(jù)大綱對(duì)課程實(shí)驗(yàn)的要求,應(yīng)配備足夠數(shù)量的常規(guī)儀器與設(shè)備,具有獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái),將教學(xué)模型及常用機(jī)構(gòu)、零件的展示柜環(huán)布于教室,添置投影儀與學(xué)生用電腦。
教師制作課程內(nèi)容相關(guān)的多媒體課件,收集大量圖片與視頻材料,并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的接受能力安排在專業(yè)教室上課。講授的同時(shí),學(xué)生可直接觀察零件或機(jī)構(gòu)的模型,并通過老師的講解,課件的演示,對(duì)所講授內(nèi)容得到更為深刻的理解與掌握,提高學(xué)習(xí)興趣,并開設(shè)網(wǎng)絡(luò)課堂。擬將各類拓展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),開設(shè)與實(shí)物實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,使學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)。例如齒輪范成實(shí)驗(yàn),利用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)可代替一筆筆繪制類似加工過程,省時(shí)省力且更具體形象。
根據(jù)大綱對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的要求,學(xué)生還要完成《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不僅培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,還加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)儀器設(shè)備的操作、機(jī)械結(jié)構(gòu)的拆裝等實(shí)踐動(dòng)手能力,為學(xué)好后續(xù)課程打好基礎(chǔ)。
3實(shí)驗(yàn)課程體系的建立
基于上述機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中出現(xiàn)的不足以及對(duì)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),我們培養(yǎng)綜合素質(zhì)較高,且具有較強(qiáng)動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的新型人才,要打破原有教學(xué)模式,提升試驗(yàn)課程的地位,建立新型試驗(yàn)課程體系。
31建立新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法
首先按照目前教學(xué)大綱要求開設(shè)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn),學(xué)生通過經(jīng)典實(shí)驗(yàn)?zāi)軐?duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)一步掌握和靈活運(yùn)用,能夠提升學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。其次為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力,我們新增開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn),綜合之前學(xué)過的專業(yè)基礎(chǔ)課程,涵蓋材料、制圖、極限配合、工程力學(xué)等多方面內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及綜合實(shí)踐能力。針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,采用不同的教學(xué)模式。充分發(fā)揮學(xué)生的自主性,合理采用“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”法,以課題的形式讓學(xué)生以團(tuán)隊(duì)合作的方式自主研究,評(píng)價(jià)其可行性,提高自學(xué)及討論研究能力。
試驗(yàn)中要以學(xué)生為主體,發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和鉆研精神,教師在實(shí)驗(yàn)過程中以引導(dǎo)為主,重視理論指導(dǎo),對(duì)于拓展性知識(shí),教師首先要做好鋪墊,以免學(xué)生因理論知識(shí)不足失去實(shí)驗(yàn)興趣。在實(shí)驗(yàn)過程中,教師要積極鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及能力,加強(qiáng)創(chuàng)新技法的應(yīng)用,引導(dǎo)學(xué)生深入把握實(shí)驗(yàn)原理,強(qiáng)化動(dòng)手環(huán)節(jié)和數(shù)據(jù)分析處理環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力與溝通能力。
32建立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)成績?cè)u(píng)價(jià)體系
以往的機(jī)械設(shè)計(jì)考核中,只采用試卷考試的方法,將考試成績作為評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的唯一標(biāo)準(zhǔn),嚴(yán)重限制了實(shí)驗(yàn)課程考核的必要性。實(shí)驗(yàn)課程的評(píng)價(jià)方式只是根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來打分,而且實(shí)驗(yàn)成績作為平時(shí)成績的一小部分,在總成績中所占比例微乎其微。因此導(dǎo)致部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程不重視,不認(rèn)真做實(shí)驗(yàn),抄襲別人實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等現(xiàn)象。所以筆者認(rèn)為,該課程成績應(yīng)以實(shí)驗(yàn)考核為主,采取實(shí)驗(yàn)理論和實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合的考試方式,書面考核重點(diǎn)理論知識(shí)并以占據(jù)總分小比例為輔。教師需根據(jù)培養(yǎng)目的和培養(yǎng)方案制定合理、公平的考核方案,督促學(xué)生認(rèn)真完成每一個(gè)實(shí)驗(yàn)??己说姆绞郊劝瑫婵荚?、實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)價(jià),還包括觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程、展示技能,體現(xiàn)創(chuàng)新能多種形式進(jìn)行綜合評(píng)定。
33建設(shè)一體化師資力量
隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不斷改革,先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用,綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的增加,這就要求教師不但要具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ),還要有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力,達(dá)到“一體化”教師的要求。21世紀(jì)是科技的競爭,歸根結(jié)底是人才的競爭。現(xiàn)在大多數(shù)中職院校仍存在著理論教師只愿意承擔(dān)理論教學(xué),不愿承擔(dān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù),很少花時(shí)間去了解專業(yè)方面的新知識(shí),更談不上接觸專業(yè)的前沿領(lǐng)域,對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的重要性認(rèn)識(shí)不足,缺乏對(duì)“一體化教學(xué)”的認(rèn)知。要改變理論教師不兼實(shí)驗(yàn)教學(xué)的狀況,鼓勵(lì)和提倡理論教師擔(dān)任實(shí)驗(yàn)教學(xué),對(duì)于綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn),理論教師最清楚課程當(dāng)中要解決的問題,通過理論指導(dǎo)可進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果,實(shí)驗(yàn)得到進(jìn)一步完善,還能避免理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相脫節(jié)的現(xiàn)象。
4結(jié)論
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