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[關(guān)鍵詞]課程設(shè)計(jì) 綜合實(shí)踐 創(chuàng)新
[中圖分類號(hào)]G712[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1009-5349(2010)11-0199-01
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的課程設(shè)計(jì)一直以傳統(tǒng)的單級(jí)圓柱齒輪減速器為核心設(shè)計(jì)課題。盡管大多數(shù)減速器可以在市場上方便地購得,不過,減速器作為與機(jī)械設(shè)計(jì)課程結(jié)合最為緊密的典型實(shí)例,仍然可以在課程設(shè)計(jì)中充當(dāng)重要的角色。但是,我們也深刻地意識(shí)到,以減速器為核心設(shè)計(jì)課題,在培養(yǎng)學(xué)生遵循標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等意識(shí)方面綽綽有余,而在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)方面有所不足。一部分學(xué)生由于基礎(chǔ)較差等原因,對(duì)課程設(shè)計(jì)沒有給予足夠的重視。而機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程,恰恰是一門非常有利于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造能力的課程,應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生在本課程學(xué)習(xí)過程中逐漸積累的創(chuàng)造性火種,在最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中得到充分燃燒。因此,我們認(rèn)為,機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的題目,應(yīng)當(dāng)是基于減速器,但不限于減速器;基于本課程,但不限于本課程。要靈活多樣,因人而宜,適當(dāng)綜合,開展綜合實(shí)踐,從知識(shí)性、趣味性、實(shí)用性相結(jié)合的選題思路入手,在達(dá)到教學(xué)目的同時(shí),激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的熱情,鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新的勇氣。
近幾年,我們?cè)跈C(jī)械專業(yè)的綜合實(shí)踐中,在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造性構(gòu)思能力、社會(huì)調(diào)查和分析問題能力、獨(dú)立思考和協(xié)作能力、計(jì)算繪圖和運(yùn)用工具書能力、審核設(shè)計(jì)說明書和圖樣能力、語言和文字表達(dá)能力等方面,進(jìn)行了大膽的嘗試,收到了預(yù)期效果。
綜合實(shí)踐與傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)相比,最大的變化體現(xiàn)在課題的確定上。在仍然保留減速器為核心題目的前提下,適當(dāng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)課題。
首先,公布具體的課程設(shè)計(jì)題目,并由相應(yīng)的指導(dǎo)教師對(duì)每個(gè)課題的性質(zhì)、涉及的相關(guān)知識(shí)、設(shè)計(jì)工作量和對(duì)學(xué)生能力的要求等方面的情況略加闡述。為接近生活和生產(chǎn)實(shí)際,訓(xùn)練學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、解決問題的能力,題目中的設(shè)計(jì)參數(shù)和原始數(shù)據(jù)只有少數(shù)是完整給出的,大多數(shù)是部分給出的,個(gè)別的甚至根本沒有給出,區(qū)別度大,模糊性強(qiáng),試圖為不同程度的學(xué)生留有充分的選擇余地。
然后,由學(xué)生根據(jù)自己的興趣、愛好、特長、志向、自由組合、自主選題。為充分發(fā)揮學(xué)生的積極性、體現(xiàn)對(duì)學(xué)生的信任和支持,也允許少部分學(xué)生自己選題。實(shí)際情況表明,自己選的題目都有一定難度,學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)很重視,對(duì)自己很負(fù)責(zé)任。
綜合實(shí)踐大致劃分為以下類型:
1.以單級(jí)圓柱齒輪減速器為核心的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
這是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)題目,設(shè)計(jì)指導(dǎo)書和參考資料完備,教師也有一定的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn),因此仍然保留,也可以同其他題目相對(duì)照。
2.教具設(shè)計(jì)制作題目
由于學(xué)生熟悉教具的工作原理,清楚教具的作用,所以積極性很高。他們克服困難,自己動(dòng)手,先后制作了平面連桿機(jī)構(gòu)連桿曲線演示板、含一個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)演化規(guī)律演示板、飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)死點(diǎn)位置演示模型等。其中,含一個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)演化規(guī)律演示板的制作難度較大,學(xué)生想出了許多好辦法,保證了質(zhì)量,也有很大收獲。學(xué)生還設(shè)計(jì)制作了壓桿穩(wěn)定演示裝置等材料力學(xué)教具。
3.校園小機(jī)械設(shè)計(jì)
這類題目趣味性強(qiáng),有實(shí)用價(jià)值,因此吸引了大多數(shù)學(xué)生。如:旗桿及附屬裝置設(shè)計(jì);禮堂幕布自動(dòng)啟閉裝置;校門啟閉裝置;多孔試卷裝訂機(jī)等。這些題目有的雖然看上去并沒什么難度,但是隨著設(shè)計(jì)的深入問題便不斷出現(xiàn)。有些題目本身就具有一定的難度,在有限的設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)無法完全解決,但是仍然可以使學(xué)生受到設(shè)計(jì)訓(xùn)練。比如,申報(bào)校門啟閉裝置題目的學(xué)生,首先對(duì)自動(dòng)伸縮門的結(jié)構(gòu)、特性、品牌進(jìn)行調(diào)查,然后,提出了對(duì)校門的改進(jìn)意見,進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。
4.動(dòng)態(tài)廣告牌設(shè)計(jì)
目前市場上各種動(dòng)態(tài)廣告牌爭奇斗艷,許多是依靠機(jī)械傳動(dòng)裝置工作的,我們要求設(shè)計(jì)多畫面翻轉(zhuǎn)式動(dòng)態(tài)廣告牌,有一定的難度。有的同學(xué)選用了課堂上沒有介紹的蝸桿凸輪間歇機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)四畫面的轉(zhuǎn)換;有的同學(xué)還對(duì)吉林市的室外廣告進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查和分析,并提出了建設(shè)性的建議;有些同學(xué)除了選擇正確的傳動(dòng)方案外,還完成了細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。通過這類題目的設(shè)計(jì),打開了學(xué)生的思路,使他們看到了機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課的應(yīng)用價(jià)值。
5.吉林市標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械零部件市場銷售情況調(diào)查
安排這個(gè)題目,一是考慮到現(xiàn)場機(jī)械維修人員應(yīng)當(dāng)了解市場,不僅能夠設(shè)計(jì),也要學(xué)會(huì)選用,要有經(jīng)濟(jì)意識(shí)和價(jià)格概念,跑市場的同時(shí)也可以學(xué)習(xí)一些書本上學(xué)不到的知識(shí);二是考慮到近年來機(jī)械專業(yè)畢業(yè)生有從事營銷活動(dòng)的趨勢,接觸吉林市標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械零部件銷售市場,對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的價(jià)格、質(zhì)量、競爭情況有所認(rèn)識(shí)也是必要的,學(xué)生終究要走向社會(huì)。有些學(xué)生原來以為這一組輕松,實(shí)際情況恰恰相反,寫出一份好的調(diào)查報(bào)告也不是很容易的事。令人欣喜的是,申報(bào)市場調(diào)查題目的同學(xué)十分認(rèn)真,最長的一份調(diào)查報(bào)告達(dá)2萬字,是從近百家標(biāo)準(zhǔn)件商店搜集來的數(shù)據(jù),學(xué)生收獲很大。
6.自選題目
Abstract: Mechanical Design basic course design is an important practice teaching link of Mechanical Design course system, and it is the first more comprehensive, more systematic, highly engineering design integrated training for mechanical engineering students in the engineering colleges. This paper basd on the teaching requirements of training applied undergraduate personnel, in the mechanical design basic curriculum design training, conducted the teaching reform and exploration on the teaching methods, teaching focus and the showing form of design results and other aspects, which laid the foundation to improve teaching quality and methods, of practice, training applied undergraduate personnel who are in accordance with the time development needs.
關(guān)鍵詞: 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì);綜合性設(shè)計(jì);教學(xué)方法;教學(xué)改革
Key words: mechanical design basic course design;comprehensive design;teaching methods;teaching reform
中圖分類號(hào):G64文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)29-0201-02
0引言
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程體系中的一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),它是工科院校機(jī)械類專業(yè)學(xué)生進(jìn)行的第一次較全面、較系統(tǒng)、工程設(shè)計(jì)性很強(qiáng)的綜合性設(shè)計(jì)訓(xùn)練。通過該環(huán)節(jié)的實(shí)踐訓(xùn)煉,不僅能使學(xué)生鞏固加深擴(kuò)展己學(xué)過的知識(shí),并且能使其綜合應(yīng)用這些知識(shí)去解決實(shí)際問題。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是理論和實(shí)踐相結(jié)合的第一次初探,是一次真正意義上的工程應(yīng)用能力的培養(yǎng),是培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維方式在實(shí)踐中的驗(yàn)證所邁出的真正意義上的第一步。
近幾年,隨著社會(huì)對(duì)人才需求類型的改變,進(jìn)行教學(xué)改革改變?nèi)瞬诺呐囵B(yǎng)模式,培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才,作為我校培養(yǎng)人才方案的重點(diǎn)以成為必然,為實(shí)現(xiàn)這一人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求,相應(yīng)的教學(xué)體系也在進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作為工科院校的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課,它將為這些專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)機(jī)械設(shè)備課程提供必要的理論基礎(chǔ),使其在了解各種機(jī)械的傳動(dòng)原理、設(shè)備的正確使用和維護(hù)及設(shè)備的故障分析等方面獲得必要的基本知識(shí),機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程所占的教學(xué)比重在逐年增加。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程最重要的綜合性與實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),其在實(shí)踐教學(xué)中的意義越加顯現(xiàn)出了其重要性。我們圍繞著培養(yǎng)具有一定的實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用型本科人才的目標(biāo),從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、設(shè)計(jì)成果展現(xiàn)形式等方面進(jìn)行了教學(xué)改革和探討,指導(dǎo)學(xué)生從工程應(yīng)用的角度,結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維,應(yīng)用先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)手段去解決工程實(shí)際問題,考慮相關(guān)的工程技術(shù)要求,逐步樹立正確的設(shè)計(jì)思想,增強(qiáng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新意識(shí)和競爭意識(shí)。
1教學(xué)內(nèi)容的改革
長期以來減速器作為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的設(shè)計(jì)的經(jīng)典設(shè)計(jì)題目,這是由于減速器自身的特點(diǎn)決定的。減速器作為機(jī)器中一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分,組成減速器的零部件覆蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的絕大部分內(nèi)容,便于學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)踐中應(yīng)用檢驗(yàn)所學(xué)的知識(shí),實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的結(jié)合。另外,不同類型的減速器和參數(shù)的設(shè)計(jì)參數(shù)要求,所設(shè)計(jì)出的減速器的結(jié)果是不同的,因此, 選擇減速器作為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的題目是可行的。然而, 減速器只是一個(gè)部件, 每屆學(xué)生都重復(fù)同樣的設(shè)計(jì)內(nèi)容, 勢必會(huì)影響教師的創(chuàng)新設(shè)計(jì)的積極性。另外, 我校制圖課的測繪練習(xí)也選擇減速器, 這就使得課程設(shè)計(jì)的題目過于重復(fù),使學(xué)生缺乏新奇感,勢必會(huì)影響學(xué)生的設(shè)計(jì)積極性,影響設(shè)計(jì)成果。因此,結(jié)合學(xué)生所學(xué)的相關(guān)專業(yè)和學(xué)生對(duì)本門課的掌握程度,適當(dāng)?shù)赝貙捳n程設(shè)計(jì)的選題勢在必行。
鑒于我校的機(jī)械設(shè)計(jì)、材料成型、車輛工程、汽車服務(wù)、材料科學(xué)、機(jī)電一體化、工程機(jī)械、數(shù)控等專業(yè)的學(xué)生都要進(jìn)行課程設(shè)計(jì),其專業(yè)跨度大、學(xué)生人數(shù)多以及減速器涉及的設(shè)計(jì)問題的經(jīng)典性,故減速器齒輪減速器設(shè)計(jì)題目仍予以保留,但根據(jù)不同的專業(yè)特點(diǎn)適當(dāng)?shù)卦黾恿嗽O(shè)計(jì)題目,例如,對(duì)于數(shù)控專業(yè)的學(xué)生可以設(shè)計(jì)普通機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng), 給出電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力參數(shù), 通過帶傳動(dòng),帶動(dòng)主軸箱的運(yùn)動(dòng)。在這樣的傳動(dòng)設(shè)計(jì)中, 學(xué)生可以通過參觀相關(guān)機(jī)床,這樣既進(jìn)行相關(guān)的帶傳動(dòng)和減速器傳動(dòng)設(shè)計(jì),也結(jié)合學(xué)生的自身專業(yè)知識(shí),增加了學(xué)生的設(shè)計(jì)興趣,使學(xué)生真正體會(huì)到什么叫學(xué)以致用。 對(duì)于汽車專業(yè)的學(xué)生,不再進(jìn)行傳統(tǒng)的一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì),而是結(jié)合其專業(yè)特點(diǎn),設(shè)計(jì)汽車用變速器,這樣,需要考慮的因素更多了,同時(shí)也符合專業(yè)培養(yǎng)的特色。實(shí)踐證明, 適當(dāng)拓寬課程設(shè)計(jì)的選題不僅能夠讓學(xué)生得到更多的工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練, 而且能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性, 對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維和進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì), 可起到事半功倍的效果。
對(duì)于機(jī)械專業(yè)等為期三周的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),要求學(xué)生在提交一份裝配圖、一到兩張零件圖和一份設(shè)計(jì)說明書外,還要提交箱座和箱蓋的零件圖。這樣更能較全面地考查學(xué)生對(duì)《機(jī)械制圖》、《互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ)》、《機(jī)械制造基礎(chǔ)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》等幾門課的掌握程度。
2教學(xué)方法和手段的改革
現(xiàn)代的教育要求“以人為本”,學(xué)生是教學(xué)的主體,教師則是教學(xué)過程中的主導(dǎo)者。課程設(shè)計(jì)作為教學(xué)中的重要部分,在設(shè)計(jì)過程中也要充分激發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。要達(dá)到以上教學(xué)目的,首先應(yīng)重視實(shí)踐教學(xué)的環(huán)節(jié),實(shí)踐教學(xué)是學(xué)生獲得感性知識(shí)的重要手段,課程設(shè)計(jì)也是如此,為了讓學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中能有一個(gè)整體的設(shè)計(jì)觀念,我們?cè)谶M(jìn)行課程設(shè)計(jì)之前,讓學(xué)生應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論課上所學(xué)的知識(shí),自行設(shè)計(jì)一個(gè)具有一定創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn),來實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。然后,讓同學(xué)進(jìn)行減速器的拆裝實(shí)驗(yàn),通過這次實(shí)驗(yàn)讓大家對(duì)減速器的常見類型有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí),使學(xué)生了解減速器內(nèi)部零部件的類型、結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系, 對(duì)加工制造的工藝過程形成初步的認(rèn)識(shí)。裝拆的重點(diǎn)是軸系零部件的結(jié)構(gòu)及裝配關(guān)系, 再此基礎(chǔ)上讓學(xué)生應(yīng)用已有零部件設(shè)計(jì)一個(gè)合理的軸系,使學(xué)生能在課程設(shè)計(jì)中結(jié)合實(shí)際的參數(shù)要求設(shè)計(jì)出合理的軸系結(jié)構(gòu)和尺寸。
在課程設(shè)計(jì)過程中也要重視老師的指導(dǎo)作用,一次成功的課程設(shè)計(jì)與教師的悉心指導(dǎo)是分不開的。為此應(yīng)改變以前過于集中的指導(dǎo)方式,變“集中式指導(dǎo)”為“集中與分段相結(jié)合式指導(dǎo)”,設(shè)計(jì)前通過集中式的講解交待清楚所要完成的設(shè)計(jì)任務(wù),針對(duì)具體的設(shè)計(jì)任務(wù)如何入手去做,通過教師已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生解決設(shè)計(jì)初期的入手難得問題,對(duì)于設(shè)計(jì)中的主要注意事項(xiàng)應(yīng)交待清楚避免在設(shè)計(jì)過程中學(xué)生走彎路,在設(shè)計(jì)過程中教師應(yīng)經(jīng)常到教室中去,發(fā)現(xiàn)共性問題要及時(shí)地集中講解,對(duì)個(gè)別底子薄的同學(xué)應(yīng)進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo),及時(shí)解決存在的障礙性問題,便于設(shè)計(jì)的如期完成,在設(shè)計(jì)的后期主要是檢查與糾正細(xì)節(jié)。在具體的指導(dǎo)過程中要求教師要以學(xué)生的設(shè)計(jì)思想為主線,在不改變學(xué)生原有總體設(shè)計(jì)方案的前提下,進(jìn)行指導(dǎo)完善此設(shè)計(jì),讓學(xué)生能真正地進(jìn)行應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì),讓學(xué)生能夠真正成為設(shè)計(jì)的主體,在完成此設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生能夠真正地領(lǐng)會(huì)完成一次設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)思路和收獲自己的設(shè)計(jì)成果的成就感??偠灾?課程涉及的改革方向應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力為出發(fā)點(diǎn)。
3設(shè)計(jì)成果的展現(xiàn)形式
采用現(xiàn)代先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)手段,改變傳統(tǒng)的純手工繪圖的方式。要求學(xué)生提交的設(shè)計(jì)成果為手繪的設(shè)計(jì)草圖,手寫版的設(shè)計(jì)說明書,以及電子版的設(shè)計(jì)總體裝配圖和典型的軸類、齒輪類和箱體類零件圖。隨著科技的進(jìn)步,計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)各領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。為了順應(yīng)社會(huì)對(duì)人才的需求,必須重視學(xué)生的應(yīng)用和掌握計(jì)算機(jī)的能力,在我院的機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)率先試點(diǎn)要求總體裝配圖利用CAD完成。對(duì)于基礎(chǔ)較好的同學(xué)要求應(yīng)用SolidWorks、CATIA等三維繪圖軟件完成齒輪、軸、箱體、端蓋等所有機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),完成整機(jī)的裝配,然后進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真和干涉檢驗(yàn)。
設(shè)計(jì)成果的評(píng)定方式,改變?cè)械闹豢磮D紙的評(píng)定方式,采用答辯與平時(shí)的設(shè)計(jì)表現(xiàn)相結(jié)合的方式,以圖紙、計(jì)算說明書和答辯成績?yōu)橹?兼顧設(shè)計(jì)態(tài)度、準(zhǔn)備情況、出勤率、進(jìn)度、協(xié)作、總結(jié)等表現(xiàn)。答辯過程中師生間的相互交流是教師評(píng)定設(shè)計(jì)質(zhì)量高低最有效的手段,通過答辯老師能夠發(fā)現(xiàn)總結(jié)設(shè)計(jì)過程中所存在的問題,同時(shí)也是學(xué)生自我檢驗(yàn)的最有效的方式,通過答辯鍛煉了學(xué)生的語言組織和表達(dá)能力,有利于培養(yǎng)學(xué)生的宏觀地看待問題和總結(jié)能力,能夠強(qiáng)有力地督促學(xué)生及時(shí)地解決設(shè)計(jì)過程所存在的細(xì)節(jié)問題,防止懶散和懈怠現(xiàn)象的發(fā)生。
4結(jié)束語
機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類專業(yè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力起著十分重要的作用。經(jīng)過全體機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教師的努力,在課程設(shè)計(jì)過程中所進(jìn)行的相關(guān)改革和實(shí)踐,在組織教學(xué)內(nèi)容方面加強(qiáng)專業(yè)特色適當(dāng)?shù)馗淖兘虒W(xué)內(nèi)容,在設(shè)計(jì)手段上應(yīng)用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法,在成果的展現(xiàn)形式上突出了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的考核方式,能夠全方位提高機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量,提高學(xué)生的綜合能力。隨著應(yīng)用型本科教育改革的進(jìn)一步深入,如何再提高教學(xué)質(zhì)量,保證應(yīng)用性本科人才培養(yǎng)模式的實(shí)現(xiàn)是我們?nèi)w機(jī)械教師不斷努力地探索和奮斗的目標(biāo)。
參考文獻(xiàn):
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【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 實(shí)踐課程 行為導(dǎo)向法
【中圖分類號(hào)】G【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【文章編號(hào)】0450-9889(2013)09C-
0052-02
一、實(shí)踐課程的地位及重要性
在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的教學(xué)中,理論教學(xué)對(duì)于高職類的學(xué)生來說是比較難于接受與理解的環(huán)節(jié)。在以往的教學(xué)環(huán)節(jié)里,對(duì)于較為簡單的理論,學(xué)生還能理解,但一旦牽涉到較復(fù)雜的計(jì)算或者結(jié)構(gòu),學(xué)生立刻就表現(xiàn)出迷茫與排斥,教學(xué)效果不理想。學(xué)生們總在問一個(gè)問題:現(xiàn)在學(xué)的東西以后能干什么?這正是我們要仔細(xì)思考的問題。理論是為實(shí)踐服務(wù)的,再高深的理論,如果不能應(yīng)用于實(shí)踐,也是沒有意義的。因此,如何把理論應(yīng)用于實(shí)際,然后再通過實(shí)踐理解和深化理論,是我們課程改革中思考得比較多的問題。
在我們以往的課程安排中,有專門的實(shí)踐環(huán)節(jié)課程設(shè)計(jì),但課程設(shè)計(jì)是在理論教學(xué)結(jié)束后才開始,有的學(xué)生往往在設(shè)計(jì)過程中完全忘記了曾經(jīng)學(xué)過的相關(guān)知識(shí),需要重新對(duì)知識(shí)進(jìn)行梳理,效率很低。因此,我們改革了以往的教學(xué)方法,讓設(shè)計(jì)的思路和理念貫穿于教學(xué)過程,讓學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做,力圖使學(xué)生學(xué)得輕松、有趣。
二、課程設(shè)計(jì)思路
我們考慮怎樣把入門的門檻做到最低,讓同學(xué)們不要對(duì)設(shè)計(jì)抱有神秘感和畏難的情緒。我們的課程切入點(diǎn)從學(xué)生們最常見的簡單物體入手。機(jī)械無處不在,我們要找到簡單的機(jī)械非常容易。在緒論里,我們不談要學(xué)習(xí)哪些理論知識(shí),而是發(fā)動(dòng)大家找機(jī)械,學(xué)生開始還覺得很神秘、難度大,經(jīng)過引導(dǎo),他們發(fā)現(xiàn)原來機(jī)械就在我們身邊,門上的鉸鏈、屋頂?shù)碾娚?、自行車,比如說日常常見的磨豆腐、打年糕……原來這些都是依靠機(jī)械,我們想想辦法都可以實(shí)現(xiàn),我們都可以對(duì)這些簡單的東西加以設(shè)計(jì)。以后要做的是怎么樣一步步把我們想要的東西用設(shè)計(jì)的語言表達(dá)出來。
一個(gè)機(jī)器的構(gòu)成,分成原動(dòng)機(jī)等五個(gè)部分(圖1)。對(duì)于學(xué)生來說,最直接感受到的,就是執(zhí)行部件,我們的思路就是從易到難,環(huán)環(huán)相扣,先從執(zhí)行部件開始設(shè)計(jì),然后就生產(chǎn)要求選用原動(dòng)機(jī),再就原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行部件的傳動(dòng)比來設(shè)計(jì)和選用傳動(dòng)裝置,最后是輔助系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)思路就如同是一根主線,把機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的內(nèi)容有機(jī)集合起來,學(xué)生的學(xué)習(xí)過程就是設(shè)計(jì)過程,機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)就是為了設(shè)計(jì)和選用,每一步目的明確,任務(wù)清晰。
三、思路的實(shí)踐過程
緒論時(shí)我們重點(diǎn)介紹了這門課程的特點(diǎn)及用途,且加入了零件、構(gòu)件等概念,并且拆解簡單機(jī)器,讓同學(xué)們有個(gè)初步認(rèn)識(shí)。接著是繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。然后我們先從四桿機(jī)構(gòu)出發(fā),結(jié)合日常見到的篩東西、磨豆腐等,布置設(shè)計(jì)任務(wù),在四桿機(jī)構(gòu)的講解過程中,不斷提醒雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿、雙搖桿機(jī)構(gòu)分別有什么運(yùn)動(dòng)特性,能轉(zhuǎn)化為什么樣的運(yùn)動(dòng)形式,現(xiàn)實(shí)生活中有哪些物品是用到了這些機(jī)構(gòu)的,啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生往設(shè)計(jì)任務(wù)上思考,學(xué)完四桿機(jī)構(gòu),學(xué)生也能就自己的任務(wù)作出簡單的設(shè)計(jì)和構(gòu)想。
一個(gè)機(jī)器少不了動(dòng)力,因此我們?cè)谡n程中增加了電動(dòng)機(jī)的選用環(huán)節(jié)。學(xué)生設(shè)定了自己的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的各種參數(shù)后,按部就班選用電動(dòng)機(jī),由此掌握了效率等概念,并且對(duì)整體的機(jī)器有了一個(gè)大概的認(rèn)識(shí),見到了軸承、聯(lián)軸器、變速箱等詞匯,雖然了解不深,但因?yàn)椴鸾饬艘粋€(gè)機(jī)器,學(xué)生們基本還是能接受。
電動(dòng)機(jī)選擇好了以后,就牽涉到減速的問題,這時(shí)我們就可以引進(jìn)齒輪機(jī)構(gòu)(包括蝸輪蝸桿)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)。齒輪機(jī)構(gòu)重點(diǎn)講傳動(dòng)比的分配、計(jì)算及選用,對(duì)于漸開線的形成等和現(xiàn)場應(yīng)用聯(lián)系不密切的,我們忽略不講。帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)重點(diǎn)講傳動(dòng)特點(diǎn)和應(yīng)用。在學(xué)習(xí)過程中就加入查手冊(cè)選材料環(huán)節(jié)。把時(shí)間用到應(yīng)用實(shí)踐上。
齒輪有了,傳動(dòng)比有了。誰可以把運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給齒輪呢?于是聯(lián)軸器和聯(lián)接就出場了,齒輪是靠鍵連接與軸傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力,電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力就是由聯(lián)軸器聯(lián)接電動(dòng)機(jī)軸和帶傳動(dòng)的。各類聯(lián)接重點(diǎn)也是放在選擇應(yīng)用。
各類零部件都選用設(shè)計(jì)好后,軸就上場了,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是重點(diǎn),我們通過舉例比較分析,搞清楚什么樣的軸結(jié)構(gòu)是合理的,并且通過講解和改錯(cuò),明白為什么要有細(xì)節(jié)上的處理(這些機(jī)械制造基礎(chǔ)已經(jīng)有過講解)。
最后是軸承,支撐軸的零部件。軸承的選用、軸承壽命計(jì)算是花時(shí)間較多的環(huán)節(jié)。
每一步就是一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),做的作業(yè)就是為自己設(shè)計(jì)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用配套的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和輔助系統(tǒng)。大家自己設(shè)計(jì)了一個(gè)機(jī)器,一個(gè)設(shè)計(jì)過程就完成了,同時(shí)完成的還有大部分的課程學(xué)習(xí)任務(wù)。對(duì)于凸輪、間歇機(jī)構(gòu)等就放在了最后,由于前面已經(jīng)學(xué)習(xí)過常用零部件的設(shè)計(jì)、選用,因此同學(xué)們學(xué)起來也并不吃力。
四、新思路實(shí)行的效果
課程改革前,由于內(nèi)容之間相對(duì)獨(dú)立,各機(jī)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn),相互之間聯(lián)系少,課程重點(diǎn)不突出。學(xué)習(xí)時(shí)沒有細(xì)化的明確任務(wù)和目標(biāo),學(xué)生接受很被動(dòng), 學(xué)生普遍反映這門課“難學(xué)”“不太理解”“聽不懂”,通過率也是各類課程里面最低的。學(xué)生上課積極性不高,課堂氣氛低沉,學(xué)習(xí)效果不好。
改革后,由于章節(jié)環(huán)環(huán)相扣,第一步就是學(xué)生為自己設(shè)計(jì)喜歡或相關(guān)的機(jī)構(gòu),后面的每一步都是為了實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)而實(shí)踐,學(xué)生學(xué)起來有方向、有程序,特別是小組討論方案,氣氛非?;钴S。教師在其中只是起到引導(dǎo)和幫助解決問題的作用,學(xué)習(xí)的主體是學(xué)生,思考的主體是學(xué)生,實(shí)踐的主體還是學(xué)生,收到了較好的學(xué)習(xí)效果。
五、不足與思考
一是實(shí)踐環(huán)節(jié)場地和師資有限。在學(xué)習(xí)過程中,我們很需要實(shí)物拆解的環(huán)節(jié)。但這些既需要各類機(jī)器,更重要的是需要較大的場地,還有就是需要有教師指導(dǎo)和協(xié)助,但場地和教師人手都是我們的瓶頸,這就使得拆解效果大打折扣,有人甚至只是看一眼(因?yàn)橐粋€(gè)教師在這個(gè)環(huán)節(jié)沒辦法管理四五十個(gè)學(xué)生)。這個(gè)問題目前我們還沒有太好的解決辦法。
二是學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不夠?;揪褪峭瓿闪巳蝿?wù)就行,有的學(xué)生跟著小組混,學(xué)到的知識(shí)并不扎實(shí)。
三是還沒有編撰校本教程。編寫一本合適的教材,一直是我們的計(jì)劃,但這個(gè)工程工作量較大,我們計(jì)劃在近兩年完成。
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【基金項(xiàng)目】2011年度新世紀(jì)廣西高等教育教學(xué)改革過程立項(xiàng)項(xiàng)目(2011JGB250)
關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 理論與實(shí)踐 創(chuàng)新能力 教學(xué)方法
中圖分類號(hào):G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)05(a)-0212-01
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是高等院校近機(jī)械類專業(yè)為培養(yǎng)現(xiàn)代化工程技術(shù)人才而設(shè)置的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,主要任務(wù)是加強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械零件設(shè)計(jì)理念的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維和實(shí)踐應(yīng)用能力,在學(xué)生的培養(yǎng)環(huán)節(jié)中占有重要地位。本課程在教學(xué)過程中需要應(yīng)用大量的先修課程知識(shí),具有較強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性,覆蓋面廣,教學(xué)難度較大。從以往教學(xué)效果來看,存在學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)理解不夠透徹,設(shè)計(jì)能力不強(qiáng)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力薄弱等問題。因此,改進(jìn)本課程現(xiàn)有的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的模式,加強(qiáng)課堂教學(xué)與工廠實(shí)際生產(chǎn)要求的聯(lián)系,培養(yǎng)學(xué)生面向產(chǎn)品制造的思維理念,加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)以及動(dòng)手能力,具有十分重要的意義。
1 加強(qiáng)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的結(jié)合
實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題、提高學(xué)生工程技術(shù)能力的重要環(huán)節(jié)?!稒C(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)、失效形式和零件加工過程進(jìn)行講解,課程實(shí)踐性較強(qiáng),知識(shí)涉及面廣,在講授時(shí)必須注意對(duì)課程進(jìn)行宏觀把握。通過近幾年的教學(xué)過程體會(huì),總結(jié)出以下幾個(gè)方面來加強(qiáng)教學(xué)過程中理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)的結(jié)合。
1.1 引用實(shí)例分析講解
在課堂教學(xué)過程中,多引用實(shí)例設(shè)計(jì)分析,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解。在課堂上,通過展出一些典型失效的零部件,如膠合的齒輪,疲勞斷裂的軸等,引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)該注意觀察哪些要點(diǎn),通過對(duì)零件斷面的分析,了解零件的失效是怎么形成的,應(yīng)該采取什么樣的措施避免,以此加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度,并應(yīng)用于實(shí)際的零件設(shè)計(jì)當(dāng)中。同時(shí),結(jié)合多媒體等有效途徑,通過播放三維動(dòng)畫或視頻資料,使學(xué)生更直觀的看到機(jī)械零件的工作原理及在實(shí)際中的應(yīng)用。
1.2 加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)包括課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì),對(duì)提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力有著非常重要的作用。通過親自動(dòng)手進(jìn)行一些機(jī)構(gòu)的拆裝,讓學(xué)生弄清一些構(gòu)件和機(jī)構(gòu)的概念及構(gòu)成。例如在講授完機(jī)構(gòu)分析設(shè)計(jì)部分后,安排學(xué)生進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)試驗(yàn),通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室的“慧魚”創(chuàng)意組合模型進(jìn)行拆裝和分析,展示常見機(jī)構(gòu)的工作原理。運(yùn)用設(shè)計(jì)構(gòu)思和實(shí)驗(yàn)分析,實(shí)現(xiàn)特定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的合成與分解,進(jìn)一步掌握了課程的理論知識(shí)。
課程設(shè)計(jì)如同一條線,把機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中各個(gè)相對(duì)獨(dú)立的環(huán)節(jié)貫穿起來,使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)際更好的結(jié)合。在指導(dǎo)學(xué)生課程設(shè)計(jì)過程中,除了介紹傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)選擇、傳動(dòng)比分配及計(jì)算、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算等內(nèi)容外,還對(duì)學(xué)生灌輸了優(yōu)化設(shè)計(jì)等內(nèi)容。在設(shè)計(jì)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組,對(duì)同一任務(wù)要求的不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析討論,比較每種方案的優(yōu)缺點(diǎn),并要求學(xué)生進(jìn)行改進(jìn),在不斷的修正過程中鍛煉了學(xué)生的分析計(jì)算、設(shè)計(jì)和繪圖能力,懂得根據(jù)實(shí)際情況對(duì)方案進(jìn)行取舍和變通。通過課程設(shè)計(jì),使學(xué)生積累了工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),同時(shí)消化了書本的知識(shí),鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。
1.3 組織學(xué)生積極參加實(shí)踐環(huán)節(jié)
引入企業(yè)項(xiàng)目,開展第二課堂,組織學(xué)生到企業(yè)加工車間參觀,使學(xué)生面對(duì)實(shí)際生產(chǎn)技術(shù)問題,學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用課程所學(xué)知識(shí)予以解決。鼓勵(lì)學(xué)生參加省、市、校等舉辦的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、“挑戰(zhàn)杯”、全國方程式賽車等競賽,在任課教師的指導(dǎo)下,利用本課程所學(xué)的運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)和機(jī)械零件設(shè)計(jì)知識(shí),完成競賽作品設(shè)計(jì)。通過參加專業(yè)性的實(shí)踐和競賽,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的作風(fēng),在實(shí)踐活動(dòng)中鍛煉學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和產(chǎn)品開發(fā)能力。
2 注重學(xué)生創(chuàng)新精神與能力培養(yǎng)
2.1 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
學(xué)生接受書本知識(shí)是一方面,如何能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行新的思考和創(chuàng)造,則是創(chuàng)新。因此在課程教學(xué)中,除了培養(yǎng)學(xué)生思考問題的一般性方法,還應(yīng)對(duì)學(xué)生加強(qiáng)創(chuàng)造性思維的訓(xùn)練。
首先,要啟發(fā)學(xué)生的思路。大多數(shù)學(xué)生是在教師的引導(dǎo)下學(xué)習(xí),對(duì)于教師所講的知識(shí)僅停留對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的接受階段,缺乏深入理解和舉一反三的外延。因而,在授課過程中要主動(dòng)啟發(fā)學(xué)生的思維,增加發(fā)散性和開放性的習(xí)題和討論,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題有更深入和廣泛的認(rèn)識(shí),甚至能聯(lián)系到交叉課程和交叉學(xué)科,使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)活學(xué)活用。同時(shí),通過討論也能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,迸發(fā)出新的思想火花,有助于學(xué)生思維方法的鍛煉和創(chuàng)新方法的培養(yǎng)。
其次,要引入現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理念和方法。在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天,現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理念和加工設(shè)備,如一股清泉源源不斷為機(jī)械設(shè)計(jì)注入新的活力。作為教師,要把握最新動(dòng)態(tài),不斷將新思路、新方法、新設(shè)備介紹給學(xué)生,結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的產(chǎn)品創(chuàng)新能力。
最后,要鍛煉創(chuàng)新實(shí)踐能力。學(xué)生只有參加創(chuàng)新實(shí)踐,才能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題,形成創(chuàng)造能力。在授課過程中,通過案例分析—提出問題—解決問題—新方案設(shè)計(jì)這條途徑,可以啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過課程設(shè)計(jì)、參與科研課題、參加競賽、工程實(shí)習(xí)等多種方式,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情,提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)技能,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。
2.2 重視學(xué)生其他能力的培養(yǎng)
在教學(xué)過程中,還應(yīng)注重學(xué)生其他能力的培養(yǎng)。比如獲取新知識(shí)的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和語言表達(dá)能力。通過小組討論、項(xiàng)目訓(xùn)練、競賽等多種形式,培養(yǎng)學(xué)生查閱資料、獲取新知識(shí)的能力,培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作,集體智慧的精神,培養(yǎng)學(xué)生語言提煉、表達(dá)和思考的能力。
3 結(jié)語
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》作為一門綜合性、實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,要求教師在工作中不斷探索創(chuàng)新,改進(jìn)教學(xué)方法,研究適合培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)途徑,加強(qiáng)與學(xué)生的溝通配合,充分利用好學(xué)校和社會(huì)搭建起來的實(shí)踐平臺(tái),為現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展需要培養(yǎng)出具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)、良好的動(dòng)手實(shí)踐能力和較強(qiáng)的創(chuàng)新精神的人才。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:三維設(shè)計(jì)軟件;機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ);課程改革
淮陰工學(xué)院是一所培養(yǎng)應(yīng)用型人才的普通高等學(xué)校,“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化”本科專業(yè)被江蘇省教育廳授予“江蘇省品牌專業(yè)”,被教育部遴選為“第二批高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)”。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類課程包括《工程制圖》、《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》及其課程設(shè)計(jì)等,是該專業(yè)主要的專業(yè)基礎(chǔ)課。本文根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程的特點(diǎn),從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段方面進(jìn)行了探索,引入三維設(shè)計(jì)軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)中應(yīng)用,提高學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力,培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)需要的應(yīng)用型人才。
一、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程傳統(tǒng)教學(xué)方法的弊端
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類課程主要研究機(jī)械中常用機(jī)構(gòu)和通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本設(shè)計(jì)原理和計(jì)算方法,是學(xué)習(xí)進(jìn)程上從理論性課程過渡到結(jié)合工程實(shí)際的設(shè)計(jì)性課程。本課程在教學(xué)方法和教學(xué)手段上常利用多媒體、教學(xué)模型和掛圖,再輔以教具在黑板上繪制結(jié)構(gòu)圖形。而多數(shù)學(xué)生沒有太多的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),且零部件設(shè)計(jì)都是二維圖設(shè)計(jì),多以設(shè)計(jì)計(jì)算為主,因而學(xué)生學(xué)習(xí)感到比較枯燥,設(shè)計(jì)零部件時(shí)缺乏全面考慮,繪制工程圖錯(cuò)誤較多且自己很難查出問題。
二、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課教學(xué)實(shí)踐
隨著機(jī)械CAD技術(shù)的成熟,眾多三維設(shè)計(jì)軟件廣泛應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域,極大地提高了設(shè)計(jì)、繪圖的質(zhì)量與效率。為此,高校的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程急需進(jìn)行教學(xué)體系改革,建立以三維設(shè)計(jì)為主線的機(jī)械設(shè)計(jì)模式。
1.整合教學(xué)內(nèi)容,制定教學(xué)計(jì)劃
要使學(xué)生具備較強(qiáng)的三維設(shè)計(jì)能力,根據(jù)本院教學(xué)條件和學(xué)生情況,必須整合課程的教學(xué)內(nèi)容、修改教學(xué)計(jì)劃、提高師資質(zhì)量,建立符合本院實(shí)際情況的應(yīng)用型機(jī)械類本科人才的培養(yǎng)體系。在學(xué)生接觸機(jī)械設(shè)計(jì)初期引入三維設(shè)計(jì)的概念,在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)各環(huán)節(jié)應(yīng)用,并在四年學(xué)習(xí)過程中,不斷地應(yīng)用,提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力。三維設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)體系如圖1所示。
2.三維設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用于教學(xué)
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類課程大多在低年級(jí)開設(shè),學(xué)生剛接觸機(jī)械專業(yè)知識(shí),缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中的一些零件及結(jié)構(gòu)不太了解,因此對(duì)教學(xué)內(nèi)容難以掌握。用SolidWorks軟件進(jìn)行輔助教學(xué),改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量。
《工程制圖》課程難點(diǎn)和重點(diǎn)就是正確繪制工程圖,以往教學(xué)要用許多學(xué)時(shí)使學(xué)生掌握機(jī)件的投影關(guān)系,學(xué)生要有很強(qiáng)的空間想象力,而用SolidWorks軟件的零件模塊可以方便直觀地進(jìn)行零件的三維造型,在工程圖模塊中自動(dòng)生成二維工程圖,并隨三維模型的尺寸變化而變化,這樣能使教學(xué)的重點(diǎn)放到工程圖的表達(dá)和零件的技術(shù)要求標(biāo)注,提高繪圖質(zhì)量?!稒C(jī)械原理》主要講解各種常用機(jī)構(gòu),運(yùn)用SolidWorks軟件的運(yùn)動(dòng)仿真功能,可以把各種復(fù)雜的機(jī)構(gòu)以三維的形式,通過形象、生動(dòng)、逼真的動(dòng)畫演示直觀地展示給學(xué)生;利用其參數(shù)化設(shè)計(jì),將修改自動(dòng)反映到所有的相關(guān)對(duì)象。例如講解平面四連桿機(jī)構(gòu)時(shí),利用模型仿真不僅可以驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是否滿足要求,同時(shí)還可以改變相應(yīng)的參數(shù),或以不同的構(gòu)件為機(jī)架或調(diào)用不同長度的連桿進(jìn)行裝配,讓學(xué)生參與設(shè)計(jì)并對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場演示加以驗(yàn)證?!稒C(jī)械設(shè)計(jì)》中在講軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)軸上零件的定位和固定,可預(yù)先繪制出各類軸上零件固定件,利用SolidWorks軟件裝配模塊對(duì)軸系各個(gè)零件進(jìn)行裝配,演示如何進(jìn)行齒輪的周向和軸向固定,軸的支承與固定,軸承如何裝配如何調(diào)整間隙,各零件之間的相互位置關(guān)系、零件的裝拆順序及零件的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)注意的問題等,使學(xué)生掌握軸結(jié)構(gòu)和軸上零件的固定結(jié)構(gòu),改變了以往單純的教學(xué)方式,在課堂上真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)的互動(dòng)。
3.三維設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用于課程設(shè)計(jì)
齒輪減速器是最常見的一種典型傳動(dòng)裝置,由許多零件組成,如軸上傳動(dòng)零件、軸承、聯(lián)軸器、軸承蓋和箱體等。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是根據(jù)減速器的主參數(shù)(如輸入功率與轉(zhuǎn)速、輸出功率與轉(zhuǎn)速等)對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)、繪圖。首先根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),利用零件模塊繪制減速器各個(gè)零件的三維建模,對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件和齒輪,可以利用Solidworks中的插件直接生成。利用裝配模塊對(duì)繪制好的零件進(jìn)行裝配,裝配過程中可以直觀地發(fā)現(xiàn)零件的尺寸是否有誤,各部分的結(jié)構(gòu)是否合理,各零件的固定是否準(zhǔn)確,裝配好的結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行干涉檢查,發(fā)現(xiàn)問題可適時(shí)修改零件模型,在裝配結(jié)構(gòu)中重新生成即可。裝配正確的裝配結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真,檢查減速器的運(yùn)動(dòng)狀況,對(duì)重要的零件進(jìn)行受力分析等等。利用三維軟件設(shè)計(jì),有限的在2周時(shí)間內(nèi),使學(xué)生將重點(diǎn)放在減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,可以較全面地考慮整體結(jié)構(gòu)(包括油溝結(jié)構(gòu),油杯的選擇等),使設(shè)計(jì)貼近實(shí)際的工程設(shè)計(jì),掌握正確的工程設(shè)計(jì)基本理念,而不是把時(shí)間用在繪制圖紙上,從而提高機(jī)械設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量,提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力。
三、結(jié) 論
通過以三維設(shè)計(jì)為主線的機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué),使學(xué)生初步具有用三維設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的能力。在后續(xù)的機(jī)械加工等專業(yè)課學(xué)習(xí)中,可以利用三維設(shè)計(jì)軟件的加工模塊生成NC程序進(jìn)行模擬或機(jī)床加工,可對(duì)三維軟件開發(fā)產(chǎn)品的全過程有較深刻的了解;在大學(xué)生課外創(chuàng)新設(shè)計(jì)或畢業(yè)設(shè)計(jì)中可以靈活利用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì),做到大學(xué)四年不間斷,提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力,適應(yīng)企業(yè)對(duì)人才的需求。
參考文獻(xiàn):
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然而,隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對(duì)人才培養(yǎng)提出了更高的要求,不僅要讓學(xué)生打好扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí),更要重視能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。加之課程教學(xué)學(xué)時(shí)的普遍減少與教學(xué)內(nèi)容增多的矛盾日益尖銳,使機(jī)械基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革與課程建設(shè)又面臨新的挑戰(zhàn)。如何使課程教學(xué)適應(yīng)新時(shí)期人才培養(yǎng)的要求,如何進(jìn)一步提高課程教學(xué)質(zhì)量,對(duì)此,根據(jù)我們的改革實(shí)踐,談?wù)勛约簩?duì)機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與課程建設(shè)的思路。
一、新時(shí)期高等工程教育教學(xué)改革的方向與機(jī)械基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革目標(biāo)
高等工程教育作為培養(yǎng)工程技術(shù)高級(jí)專門人才的搖籃,培養(yǎng)既有寬厚基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí),又有國際化視野和外語能力,特別是具有工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)專門人才,是當(dāng)前教學(xué)改革的方向。
機(jī)械制造業(yè)是國家的支柱產(chǎn)業(yè),機(jī)械制造裝備和機(jī)電產(chǎn)品的高技術(shù)化又代表了國家的綜合實(shí)力,培養(yǎng)機(jī)械類高素質(zhì)的創(chuàng)新人才就顯得尤為緊迫,所以機(jī)械基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革至關(guān)重要。當(dāng)前機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀與國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,特別是與知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的要求仍存在著不相適應(yīng),這集中表現(xiàn)在:較窄的基礎(chǔ)知識(shí)及專業(yè)教育人才培養(yǎng)模式與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不相適應(yīng);長期形成的重理論輕實(shí)踐的課程體系與現(xiàn)代工業(yè)高技術(shù)化對(duì)人才的綜合素質(zhì)要求不相適應(yīng):相對(duì)封閉、陳舊的教學(xué)內(nèi)容與學(xué)科技術(shù)的發(fā)展不相適應(yīng);以傳授知識(shí)為中心的繼承教育與知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代要求的具有創(chuàng)新精神的教育不相適應(yīng)。
要改變這些“不適應(yīng)”,就必須從世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及信息化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)需求來審視課程的教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。因此,機(jī)械基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革目標(biāo)應(yīng)該是:根據(jù)新時(shí)期機(jī)械類創(chuàng)新性人才應(yīng)具備的知識(shí)、能力及素質(zhì)的要求,深化機(jī)械基礎(chǔ)課程的課程體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革,進(jìn)一步推動(dòng)系列課程的教材、教學(xué)與實(shí)驗(yàn)條件和教師隊(duì)伍建設(shè),構(gòu)建系列課程教學(xué)新體系與教學(xué)平臺(tái),使系列課程教學(xué)適應(yīng)新時(shí)期高等教育與教學(xué)發(fā)展的需要,促進(jìn)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。
二、新時(shí)期課程教學(xué)理念與機(jī)械基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革
新時(shí)期高等工程教育目標(biāo)就是要培養(yǎng)適應(yīng)國際化的復(fù)合型高素質(zhì)創(chuàng)新性工程技術(shù)人才。機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)改革必須圍繞這一人才的培養(yǎng)目標(biāo),以轉(zhuǎn)變教育觀念為先導(dǎo),深化課程體系、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法改革。
第一,要轉(zhuǎn)變以知識(shí)傳授為中心的傳統(tǒng)教學(xué)觀念,樹立知識(shí)、能力和素質(zhì)三位一體,強(qiáng)化實(shí)踐訓(xùn)練和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)新理念,深化機(jī)械基礎(chǔ)系列課程教學(xué)體系改革。
首先是課程體系的改革。建立由理論教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和設(shè)計(jì)訓(xùn)練體系三部分構(gòu)成的系列課程教學(xué)新體系。理論教學(xué)體系由基礎(chǔ)教學(xué)、提高教學(xué)、創(chuàng)新教學(xué)和雙語教學(xué)等多層次、多模塊教學(xué)組成,其中基礎(chǔ)教學(xué)模塊為各課程“教學(xué)基本要求”和“教學(xué)大綱”所要求的基本內(nèi)容,提高教學(xué)模塊為機(jī)械動(dòng)力學(xué)、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)器人等不同專題內(nèi)容,創(chuàng)新教學(xué)模塊是以機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)原理及方法為內(nèi)容的教學(xué),雙語教學(xué)模塊采用國外優(yōu)秀英文教材組織的課程教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)系列、提高實(shí)驗(yàn)系列和創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系列構(gòu)成,形成必修、選修及開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,并實(shí)行獨(dú)立設(shè)課,從而體現(xiàn)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)方法研究機(jī)械的實(shí)踐動(dòng)手能力以及工程素質(zhì)培養(yǎng)。設(shè)計(jì)訓(xùn)練體系主要從平時(shí)作業(yè)、大作業(yè)、課程設(shè)計(jì)和第二課堂的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽活動(dòng)等教學(xué)環(huán)節(jié)入手,構(gòu)建側(cè)重由課程基本技能訓(xùn)練和機(jī)械CAD、機(jī)械系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與應(yīng)用、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力等多方位的設(shè)計(jì)訓(xùn)練體系,促進(jìn)學(xué)生能力培養(yǎng)和個(gè)性發(fā)展。
其次是課程教學(xué)的安排。要將提高內(nèi)容教學(xué)安排在課程設(shè)計(jì)中進(jìn)行,而將創(chuàng)新內(nèi)容教學(xué)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽活動(dòng)相結(jié)合,以提高實(shí)際教學(xué)效果,同時(shí)不增加理論教學(xué)學(xué)時(shí)。
再次是教學(xué)學(xué)時(shí)安排。要在保持課程教學(xué)總學(xué)時(shí)不增加的情況下,適當(dāng)減少教師理論講授學(xué)時(shí),而逐步加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)時(shí)比例,強(qiáng)化學(xué)生在實(shí)踐動(dòng)手過程中自主學(xué)習(xí)知識(shí),同時(shí)有利于緩解教學(xué)學(xué)時(shí)少與教學(xué)內(nèi)容多的矛盾。
第二,要轉(zhuǎn)變過去基礎(chǔ)課程教學(xué)只強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性的傳統(tǒng)觀念,以既重視教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性和經(jīng)典性,又注重教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性和時(shí)代感的教學(xué)理念,推進(jìn)課程教學(xué)內(nèi)容的改革。在課程教學(xué)內(nèi)容的更新上,既要確保課程“基本內(nèi)容”教學(xué),讓學(xué)生首先要打好扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí),又要讓學(xué)生了解當(dāng)前學(xué)科的最新發(fā)展和最新成果,拓寬知識(shí)領(lǐng)域,開闊視野,活躍思維,增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)還要加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的工程實(shí)踐性,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力。因此機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容的更新要適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及其自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的需要,要正確處理課程教學(xué)內(nèi)容的經(jīng)典性與現(xiàn)代性、基礎(chǔ)性與先進(jìn)性之間的關(guān)系??赏ㄟ^各課程教學(xué)內(nèi)容整合、協(xié)調(diào)和優(yōu)化,進(jìn)一步明確各課程教學(xué)內(nèi)容的分工與定位,處理好內(nèi)容的互補(bǔ)關(guān)系;通過教材內(nèi)容、例題、習(xí)題以及實(shí)踐性展示內(nèi)容的更新,適當(dāng)引入和擴(kuò)展反映當(dāng)代機(jī)械學(xué)科發(fā)展的新材料、新工藝、新理論、新方法、新技術(shù)和新產(chǎn)品等內(nèi)容,體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的時(shí)代感;通過典型實(shí)物案例展示教學(xué)和設(shè)計(jì)訓(xùn)練環(huán)節(jié)的內(nèi)容設(shè)計(jì),突出教學(xué)內(nèi)容的工程實(shí)踐性、系統(tǒng)性及創(chuàng)新啟迪性,促進(jìn)學(xué)生的工程素質(zhì)與實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng),體現(xiàn)課程教學(xué)內(nèi)容之間的聯(lián)系貫通和機(jī)、電、液等多學(xué)科內(nèi)容的融合,讓學(xué)生感受到科技綜合化發(fā)展趨勢的要求。
第三,要轉(zhuǎn)變當(dāng)前以教師為中心的課程教學(xué)方式。堅(jiān)持“以學(xué)生為中心,教師為主導(dǎo)”,推進(jìn)課程教學(xué)方法改革,變學(xué)生在教學(xué)過程中被動(dòng)接受為主動(dòng)學(xué)習(xí)。這就要求將當(dāng)前以教師課堂教學(xué)為中心向以課堂教學(xué)為主導(dǎo)、學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)為中心的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變,改變當(dāng)前學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的局面。要求將當(dāng)前僅就一本教材內(nèi)容的課程教學(xué)模式,向以教材內(nèi)容學(xué)習(xí)為主導(dǎo)、學(xué)生利用各種課程教學(xué)資源學(xué)習(xí)為中心的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變,改變“一本教材包打天下”的教學(xué)局面。讓學(xué)生在掌握本門課程的“三基內(nèi)容”的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生更多了解學(xué)科的新發(fā)展和新知識(shí),加強(qiáng)對(duì)原著的學(xué)習(xí),解決學(xué)生的知識(shí)量過少、知識(shí)面過窄的被動(dòng)狀況,培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知、理解和
歸納能力,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的質(zhì)量和效率。
三、新時(shí)期大學(xué)教學(xué)的特點(diǎn)與機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)資源的建設(shè)
在當(dāng)今信息化與網(wǎng)絡(luò)化的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,學(xué)生主要是在教師的指導(dǎo)下,學(xué)會(huì)利用學(xué)校提供的各種教學(xué)資源和學(xué)習(xí)條件以及現(xiàn)代教育手段進(jìn)行自主學(xué)習(xí),發(fā)展個(gè)性,實(shí)現(xiàn)因材施教,這已成為當(dāng)今大學(xué)教學(xué)的特點(diǎn)。因此,為學(xué)生創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源和學(xué)習(xí)環(huán)境是非常重要的。機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)應(yīng)根據(jù)這一教學(xué)特點(diǎn),著力加強(qiáng)課程教學(xué)資源建設(shè)。
第一,要采用優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源組織課程教學(xué)。一流的人才培養(yǎng)和一流的教學(xué)質(zhì)量,必須要有流的師資、一流的教學(xué)內(nèi)容、一流的教材、一流的教學(xué)條件和先進(jìn)的教學(xué)方法來支撐。首先要選用優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源組織教學(xué),開展教學(xué)研究;其次要加大精品課程建設(shè),大力建設(shè)和豐富優(yōu)質(zhì)課程教學(xué)資源。這是當(dāng)前教師教學(xué)的核心工作。我校已有多年的機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)沉淀和豐富的教材建設(shè)經(jīng)驗(yàn)積累,有歷經(jīng)數(shù)十年教學(xué)考驗(yàn)和錘煉的精品教材。我們基于這一教學(xué)優(yōu)勢,以精品教材建設(shè)為龍頭,充分運(yùn)用現(xiàn)代信息化、網(wǎng)絡(luò)化的教育技術(shù)手段,改造傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段,配套新的課程教學(xué)體系和各教學(xué)環(huán)節(jié),建設(shè)了系列輔助紙質(zhì)教材、電子教材及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源等,為機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)提供了豐富的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。
第二,要加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)。當(dāng)前機(jī)械基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源嚴(yán)重不足是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的瓶頸,特別是缺少真正能讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐和激發(fā)學(xué)生自主研究和創(chuàng)新的綜合型、研究型和設(shè)計(jì)型等新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。因此,實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)是當(dāng)前機(jī)械基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)的重要任務(wù)和目標(biāo)。為此,我們以提高學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力以及動(dòng)手實(shí)踐能力為核心,幫助學(xué)生將知識(shí)融會(huì)貫通,對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面的知識(shí)與技能訓(xùn)練,著力研發(fā)機(jī)械認(rèn)知測繪及反求設(shè)計(jì)系列實(shí)驗(yàn)、機(jī)械綜合性能測試系列實(shí)驗(yàn)和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作系列創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)科研成果向教學(xué)新實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化,為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供優(yōu)質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。
第三,要實(shí)施教學(xué)資源的開放式管理。將課程教學(xué)的各種教學(xué)資源如教學(xué)模型、實(shí)物、教具、實(shí)驗(yàn)、課外學(xué)習(xí)參考資料以及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源等,通過資源整合,面向?qū)W生開放。創(chuàng)造一個(gè)能讓學(xué)生隨到隨用并可用多種學(xué)習(xí)手段和途徑進(jìn)行多層次學(xué)習(xí)的開放式教學(xué)環(huán)境,最大限度地滿足學(xué)生個(gè)性發(fā)展對(duì)教學(xué)資源與條件的需求。為此,我?;跀?shù)十年來課程建設(shè)積累的豐富教學(xué)資源,依托國家教學(xué)基地建設(shè),通過資源集中、整合和充實(shí),創(chuàng)建了機(jī)械基礎(chǔ)系列課程學(xué)習(xí)室、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)中心等開放式教學(xué)環(huán)境,并由研究生負(fù)責(zé)實(shí)行開放管理,效果顯著,同時(shí)也大大提高了教學(xué)資源利用率。
四、新時(shí)期對(duì)教師的要求與機(jī)械基礎(chǔ)課程教師隊(duì)伍的建設(shè)
關(guān)鍵詞:《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程;教學(xué)過程;學(xué)科指導(dǎo)思想
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程是工科類院校相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,課程闡述了常用機(jī)構(gòu)和通用零件的設(shè)計(jì)理論。通過長期的教學(xué)實(shí)踐,我們總結(jié)出一套進(jìn)行該課程教學(xué)的學(xué)科指導(dǎo)思想,具體內(nèi)容是:在實(shí)施《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)過程中,要始終圍繞培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力這一中心,夯實(shí)學(xué)生設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)基礎(chǔ),搞好課程設(shè)計(jì)這一綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié),做好理論授課、現(xiàn)場教學(xué)、動(dòng)畫演示、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與制作“五位一體”的教學(xué)模式。課程組的教師在教學(xué)過程中,認(rèn)真貫徹其學(xué)科指導(dǎo)思想,收到了滿意的結(jié)果?,F(xiàn)將本課程的學(xué)科指導(dǎo)思想闡述如下。
圍繞一個(gè)中心:培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力
在開設(shè)本課之前,學(xué)生只學(xué)過制圖、公差、金屬材料及熱處理、工程力學(xué)等課程。本課程的目的就是向?qū)W生講授如何進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì),教師要指導(dǎo)學(xué)生如何將前述課程的知識(shí)用于機(jī)械設(shè)計(jì)中,為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)過程是一個(gè)創(chuàng)新的過程,即設(shè)計(jì)是為了達(dá)到預(yù)期目的改進(jìn)舊機(jī)械,創(chuàng)造新機(jī)械的過程。機(jī)械工程上涉及的零件、構(gòu)件錯(cuò)綜復(fù)雜。所以《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》包含門類繁多的構(gòu)件、機(jī)構(gòu)、零件。如果沒有一條清晰的主線,極容易使學(xué)生聽得無頭緒,造成理解上的混亂。所以在講授該課程時(shí),要緊緊圍繞培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力這條主線。不管是什么類型的零件,都遵循著相同的基本設(shè)計(jì)程序,即按工況選擇零件類型,對(duì)零件進(jìn)行受力分析,選擇材料,確定是否熱處理,分析失效形式,計(jì)算關(guān)鍵尺寸,直到進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如果教師按這條主線講授,學(xué)生按著這條
主線學(xué)習(xí),就可以在繁多的理論中理出一條鮮明的脈絡(luò),使教師講授有章可循,學(xué)生學(xué)習(xí)也帶有明確的條理性。
夯實(shí)兩個(gè)基礎(chǔ):設(shè)計(jì)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程有兩大基礎(chǔ)知識(shí)需要夯實(shí):其中一個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)是設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)知識(shí),其核心是針對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的主要設(shè)計(jì)形式,確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,再通過相關(guān)的理論,或?qū)ξ粗脑O(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)性計(jì)算,或?qū)σ阎脑O(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行校核性計(jì)算。無論是設(shè)計(jì)性計(jì)算還是校核性計(jì)算,都是圍繞著設(shè)計(jì)對(duì)象的關(guān)鍵尺寸展開的。比如軸的危險(xiǎn)剖面直徑、帶傳動(dòng)中帶的根數(shù)、鏈傳動(dòng)傳遞的功率、齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算中的主動(dòng)輪分度圓直徑、齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算中的模數(shù)等。另一個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)是設(shè)計(jì)對(duì)象的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),其核心是針對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的定位、裝拆、加工、改善工作條件等大量的工藝以及其他諸方面的知識(shí)。在學(xué)習(xí)時(shí),學(xué)生往往只注意(或過分注意)機(jī)械零件的設(shè)計(jì)計(jì)算,忽略(或輕視)機(jī)械零件結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì),造成的結(jié)果是零件的關(guān)鍵尺寸或參數(shù)計(jì)算能力強(qiáng),而零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力弱,錯(cuò)誤頻出。比如普通螺栓聯(lián)接的過孔問題,軸上零件與軸的定位問題,軸承和軸系的定位問題,主從動(dòng)帶(鏈)輪的相互位置問題,軸開卸荷槽以及減少零件的應(yīng)力集中的問題等,在學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)中全暴露了出來。以上問題,雖顯得細(xì)小繁雜,但對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
把握一個(gè)綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié):課程設(shè)計(jì)
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程是由基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)課過渡的橋梁課,多門課均交匯于該課程上。故講完本課程后,應(yīng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行一次綜合性訓(xùn)練,這個(gè)環(huán)節(jié)就是課程設(shè)計(jì)。通過課程設(shè)計(jì),可以使學(xué)生將機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和相關(guān)課程的知識(shí)融會(huì)在一起,利用手冊(cè)、查閱資料,使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范自行設(shè)計(jì)簡單機(jī)械。教師通過講座,將設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)給學(xué)生,指導(dǎo)學(xué)生按機(jī)械設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行計(jì)算,畫草圖、裝配圖、零件圖,編制說明書最后完成答辯。這個(gè)過程還是圍繞培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力這個(gè)中心開展的,也是為將來學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)以及參加工作后的實(shí)際設(shè)計(jì)進(jìn)行的首次演練。通過編寫說明書鍛煉學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算能力,通過繪制裝配圖和零件圖鍛煉學(xué)生的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力,并且要把對(duì)學(xué)生這兩種能力的鍛煉有機(jī)地結(jié)合,用以提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力。所以課程設(shè)計(jì)是繼《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程之后對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的再提高。我們?cè)谥笇?dǎo)學(xué)生課程設(shè)計(jì)中做到單題單做、手繪和機(jī)繪結(jié)合、教師指導(dǎo)與學(xué)生自行設(shè)計(jì)結(jié)合、參考資料與創(chuàng)新設(shè)計(jì)結(jié)合,取得了較好的效果。
實(shí)施“五位一體”的施教模式:理論講授、
現(xiàn)場教學(xué)、動(dòng)畫演示、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及制作
通過長期的探索改革,我們走出了一塊黑板一只粉筆式的單一課堂講課的圈子,歸納出一套“五位一體”的施教模式,提高了教學(xué)質(zhì)量。
理論授課這是《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的基本講授方式。由教師利用合適的教學(xué)方法(如比較法、歸納法、空白藝術(shù)等)在課堂上講授課程的基本概念、重點(diǎn)、難點(diǎn)。
現(xiàn)場教學(xué)剛剛接觸機(jī)械設(shè)計(jì)課的學(xué)生對(duì)課程中所涉及的各種機(jī)構(gòu)和零件缺乏感性認(rèn)識(shí)。若在理論授課的同時(shí),安排必要的現(xiàn)場教學(xué),則會(huì)起到事半功倍的效果。比如讓學(xué)生現(xiàn)場觀察牛頭刨床的工作過程,同時(shí)介紹曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)及螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的牛頭刨床工作臺(tái)橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的工作原理,由擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)組成的牛頭刨床滑枕移動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理,然后再講授這些機(jī)構(gòu)相應(yīng)的理論知識(shí)。如不能去現(xiàn)場,盡量將實(shí)物擺在學(xué)生面前進(jìn)行講授。這樣的教學(xué)可使學(xué)生接受迅速、理解透徹、掌握牢固。
動(dòng)畫演示現(xiàn)代教學(xué)已非常廣泛地融入了多媒體課件技術(shù)。在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)中,應(yīng)將某些重點(diǎn)、難點(diǎn)制成Flash課件,用動(dòng)畫的形式演示給學(xué)生。比如槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理、帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)、鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)、齒輪嚙合過程的相對(duì)滑動(dòng)等等。這些內(nèi)容若只靠課堂講授,則顯得空乏費(fèi)解,利用Flash技術(shù),將其轉(zhuǎn)換成動(dòng)畫演示,由此將空洞的靜態(tài)教學(xué)變?yōu)樾蜗蟮膭?dòng)態(tài)教學(xué),讓學(xué)生聽得自然貼切,其思路會(huì)立刻融入到教師所講授的知識(shí)中。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)本身就是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。教師一定不要僅局限于課堂教學(xué),還應(yīng)該重視課堂外的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。除前面已陳述的現(xiàn)場教學(xué)外,實(shí)驗(yàn)教學(xué)亦是一種重要的實(shí)踐教學(xué)方式。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué),一方面使學(xué)生印證課堂上所講的理論知識(shí),比如減速器裝拆及性能實(shí)驗(yàn)、彈簧的示性線測試實(shí)驗(yàn)等。另一方面也是更重要的是教會(huì)學(xué)生掌握一套完整的機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法,即掌握一套機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的基本的科學(xué)研究的手段,比如通過摩擦、磨損性能實(shí)驗(yàn),由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序,制作試件,調(diào)整實(shí)驗(yàn)設(shè)備,采集相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)。像這種綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)將為學(xué)生的今后提供可持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力。
高校教學(xué)原則的內(nèi)涵是根據(jù)教育規(guī)律和一定社會(huì)的教育目的,在總結(jié)教師先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合高校的特點(diǎn)而制定的,是高等學(xué)校教學(xué)工作必須遵循的基本要求,包括科學(xué)性與思想性相結(jié)合、理論聯(lián)系實(shí)際、統(tǒng)一要求與因材施教相結(jié)合、知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)相統(tǒng)一、教學(xué)與科研相結(jié)合、系統(tǒng)性與循序漸進(jìn)相結(jié)合、專業(yè)性與綜合性相結(jié)合原則等諸多方面。
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是機(jī)械類及近機(jī)類專業(yè)的一門主要技術(shù)基礎(chǔ)課程,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程起著重要作用。它的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握各種常用機(jī)構(gòu)及通用零件的工作原理、特點(diǎn)和應(yīng)用的基本知識(shí),使學(xué)生初步學(xué)會(huì)根據(jù)具體條件及與本課程有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,選用機(jī)構(gòu)及零件類型,并能對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)、零件工作能力進(jìn)行簡單的校核,從而具有設(shè)計(jì)簡單機(jī)械傳動(dòng)裝置的能力。該課程的綜合性和實(shí)踐性都很強(qiáng),它要求學(xué)生不僅要掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí),更重要的是理解那些從工程實(shí)踐中得來的知識(shí)經(jīng)驗(yàn),還要具備將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)踐中去的能力。在當(dāng)前《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教學(xué)過程中,存在一些問題,比如教學(xué)方法不被重視,教學(xué)方法改革難以突破;傳授知識(shí)的教學(xué)方法多,忽視發(fā)展學(xué)生智力的教學(xué)方法;運(yùn)用單一的講授法多,而運(yùn)用多種有利于大學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的方法少;在課堂講授中,灌注式多,啟發(fā)式少,討論式少,學(xué)生參與度低;注重集體教學(xué)方式,忽視個(gè)別教學(xué)方式,不能很好的進(jìn)行因材施教;不能將現(xiàn)代化教學(xué)手段與教學(xué)方法改革有機(jī)結(jié)合等現(xiàn)象。
隨著教學(xué)思想和理念的變化,社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)質(zhì)量要求越來越高,現(xiàn)代科技迅速發(fā)展,教學(xué)時(shí)間和內(nèi)容矛盾越來越尖銳,這就要求我們提高效率,改變低效率的陳舊落后的教學(xué)方法;進(jìn)一步轉(zhuǎn)變教學(xué)思想和教學(xué)觀念,堅(jiān)持主體式、互動(dòng)式、啟發(fā)式教學(xué)思想,以學(xué)生為本,重視調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和探索、研究能力;同時(shí),教學(xué)技術(shù)的發(fā)展及其廣泛運(yùn)用,學(xué)生獲取知識(shí)技能的途徑增加,促使教學(xué)方法與之適應(yīng),科學(xué)技術(shù)手段的發(fā)展,對(duì)教學(xué)方法的改革提出了新的要求。比如廢止注入式或填鴨式教學(xué)方法,提倡靈活采用啟發(fā)式、討論式、探索式、研究式等教學(xué)方法;實(shí)行師生互動(dòng),課內(nèi)外結(jié)合,集中教學(xué)和個(gè)別化教學(xué)結(jié)合,理論教學(xué)方法改革與實(shí)踐教學(xué)方法改革相結(jié)合,充分發(fā)揮各種教學(xué)方法的整體功能,根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)來選擇與使用不同的教學(xué)方法,注意發(fā)揮多種教學(xué)方法所構(gòu)成的方法體系的綜合整體功能;把教學(xué)方法與學(xué)習(xí)方法統(tǒng)一起來,教師在選擇和設(shè)計(jì)教法時(shí),不能脫離學(xué)生的實(shí)際,應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)方法的研究,把教法建立在學(xué)法的基礎(chǔ)上,將教法與學(xué)法進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)和安排,使學(xué)生獲得與教法相適應(yīng)的學(xué)習(xí)方法等。在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)過程中,筆者認(rèn)為可以從教學(xué)對(duì)象、教學(xué)思路、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面貫徹高校教學(xué)原則。
教學(xué)對(duì)象。根據(jù)專業(yè)設(shè)置和本、??啤⒏呗毜牟煌瑢哟蔚默F(xiàn)況,按不同專業(yè)、不同層次實(shí)施教學(xué),注重課程的教材建設(shè),分別制定相應(yīng)的教學(xué)大綱,編寫和選用不同的教材。
教學(xué)思路。任何一門知識(shí)都具有系統(tǒng)性,《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》亦如此。確定教學(xué)思路尤為重要,因此課堂教學(xué)應(yīng)圍繞一定的主線展開,這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)能對(duì)所學(xué)內(nèi)容有一個(gè)整體認(rèn)識(shí),不會(huì)產(chǎn)生雜亂的感覺,有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的靈活應(yīng)用。
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》上半部分主要介紹了三大類常用機(jī)構(gòu):平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu),其中各類機(jī)構(gòu)又可劃分為很多種類。由于種類眾多,容易使學(xué)生感到內(nèi)容繁雜。為了使學(xué)生從總體上把握各類常用機(jī)構(gòu),在講解時(shí)以常見的往復(fù)式四沖程內(nèi)燃機(jī)作為這一部分的教學(xué)背景或主線。使學(xué)生在學(xué)習(xí)某種常用機(jī)構(gòu)時(shí),聯(lián)想到其它常用機(jī)構(gòu),并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)分析各種常用機(jī)構(gòu)的異同點(diǎn)。
往復(fù)式四沖程內(nèi)燃機(jī)利用平面連桿機(jī)構(gòu)變換運(yùn)動(dòng)形式(移動(dòng)形式與轉(zhuǎn)動(dòng)形式之間的變換),實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w的進(jìn)氣、壓縮及排放;利用齒輪機(jī)構(gòu)變換運(yùn)動(dòng)速度;利用凸輪機(jī)構(gòu)變換運(yùn)動(dòng)形式(將轉(zhuǎn)動(dòng)形式變換為移動(dòng)形式),實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣閥與排氣閥的開關(guān);最后通過飛輪實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速波動(dòng)的調(diào)節(jié)。內(nèi)燃機(jī)工作過程所涉及的內(nèi)容包含了《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》上半部分需要講授的所有主要內(nèi)容。應(yīng)該在第一章中給學(xué)生較詳細(xì)地介紹內(nèi)燃機(jī)的工作原理,并在以后各章的教學(xué)中加以利用。如在講解曲柄滑塊機(jī)構(gòu)時(shí),講到該機(jī)構(gòu)有兩種類型,即對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。然后提問:在內(nèi)燃機(jī)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)究竟采用哪種類型?接下來講解這兩種類型的區(qū)別,即對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)沒有急回運(yùn)動(dòng),而偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)存在急回運(yùn)動(dòng)。然后解釋內(nèi)燃機(jī)的輸出要求盡可能勻速輸出,故選用對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。這樣以實(shí)際工程機(jī)械為例講解對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),能使學(xué)生印象深刻。這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)能有一個(gè)清晰的工程應(yīng)用背景。在同一個(gè)實(shí)際工程機(jī)械中,對(duì)比講解不同機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn),使學(xué)生既對(duì)所學(xué)各種常用機(jī)構(gòu)有一個(gè)整體認(rèn)識(shí),也加深了對(duì)機(jī)構(gòu)間異同點(diǎn)的認(rèn)識(shí)。為以后針對(duì)不同應(yīng)用場合進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型、機(jī)構(gòu)綜合和機(jī)械設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》下半部分是關(guān)于通用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法。通用零部件種類較多,如有螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、軸、滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器等,學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容普遍感到“繁雜”。在介紹這部分內(nèi)容時(shí)可考慮與對(duì)應(yīng)的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容相聯(lián)系,如與帶式輸送傳動(dòng)裝置(減速器)的設(shè)計(jì)相聯(lián)系。眾所周知,課程設(shè)計(jì)是高等工科院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)相關(guān)理論知識(shí)解決工程實(shí)際問題的第一次較全面的設(shè)計(jì)訓(xùn)練,是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。因此在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》下半部分教學(xué)中以工程設(shè)計(jì)為目標(biāo),以減速器為主線。使學(xué)生在學(xué)習(xí)各種通用零部件時(shí)能夠密切聯(lián)系實(shí)際,同時(shí)能從全局高度理解各零部件間的關(guān)系。如齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì),通常已知傳動(dòng)方案、轉(zhuǎn)速比、傳遞功率及輸入軸轉(zhuǎn)速。在講解時(shí)告訴學(xué)生,傳動(dòng)方案是根據(jù)使用情況及各種傳動(dòng)方式的特點(diǎn)首先確定的。傳動(dòng)方案可以包括齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)或它們的組合。而在齒輪傳動(dòng)部分,轉(zhuǎn)速比的選擇一方面與齒輪傳動(dòng)類型、齒輪精度、方式有關(guān),另外也與整個(gè)系統(tǒng)各部分傳動(dòng)比的分配有關(guān)。傳動(dòng)比的不同分配,決定了齒輪所受到的力的大小和齒輪的尺寸,同時(shí)對(duì)齒輪所在主軸的結(jié)構(gòu)尺寸和滾動(dòng)軸承的選擇產(chǎn)生影響。
因此齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)不是孤立的,它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)各零部件的設(shè)計(jì)都有影響,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮。這樣將齒輪設(shè)計(jì)放在一個(gè)大系統(tǒng)進(jìn)行講解,有助于學(xué)生理解已知條件和設(shè)計(jì)結(jié)果間的關(guān)系,當(dāng)已知條件變化時(shí),也能根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì),而不是機(jī)械地模仿。
教學(xué)內(nèi)容。由于《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》所介紹的常用機(jī)構(gòu)及通用零部件眾多,為了不使學(xué)生感到“繁雜”,合理安排各章順序是很重要的。一般可按書上所編章節(jié)的順序講,也可根據(jù)講授內(nèi)容予以調(diào)整。“軸”在課程中是很重要的一章,軸的設(shè)計(jì)涉及到軸上的所有零部件。如聯(lián)軸器為標(biāo)準(zhǔn)零部件,在選擇時(shí),其軸孔直徑影響到軸的最小直徑;齒輪的尺寸影響到齒輪所在位置處轉(zhuǎn)子的直徑;在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),軸上傳動(dòng)零部件的受力情況,影響到滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承型式的選擇,進(jìn)而影響支承所在位置處軸的直徑及軸的結(jié)構(gòu)。因此在講授時(shí),將“軸”的內(nèi)容安排在最后講。先介紹各種聯(lián)接、傳動(dòng)及支承零部件的工作原理及其設(shè)計(jì),然后通過介紹“軸”的設(shè)計(jì),將各種聯(lián)接、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承及滑動(dòng)軸承等零部件綜合在一起。這樣做容易使學(xué)生感到系統(tǒng)性強(qiáng)、條理清晰。教材中的內(nèi)容需要教師的分析和挖掘,從各個(gè)方面對(duì)問題進(jìn)行深入揭示和細(xì)致分析,才能使學(xué)生深刻理解,靈活應(yīng)用。
教學(xué)內(nèi)容中注重創(chuàng)新思維培養(yǎng)?!霸O(shè)計(jì)”從某種意義上講就是一種“創(chuàng)新”。沒有“創(chuàng)新”的設(shè)計(jì)只能是模仿別人的一種陳舊的設(shè)計(jì),只有創(chuàng)新設(shè)計(jì)才有可能超越過去,創(chuàng)造未來。只有創(chuàng)新才能在激烈的市場競爭中占有一席之地,才有可能超越對(duì)手。《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是培養(yǎng)學(xué)生從方案設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),直到機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的一門設(shè)計(jì)性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課,它對(duì)學(xué)生專業(yè)課的學(xué)習(xí)及今后工作關(guān)系重大。在教學(xué)內(nèi)容中自始至終都應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。機(jī)械原理部分增加“機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)法導(dǎo)論”章節(jié),著重講授機(jī)構(gòu)選型及機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)。重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的意識(shí)及能力,重點(diǎn)講授機(jī)構(gòu)創(chuàng)造演化的基本方法,以及組合機(jī)構(gòu)形成的基本方法和組合機(jī)構(gòu)的類型等。這些內(nèi)容都有利于學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的提高。同時(shí)在教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)中始終鼓勵(lì)學(xué)生熱心于發(fā)明制作,要求學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中不斷有所創(chuàng)新,同時(shí)結(jié)合課程學(xué)習(xí)階段不定期舉辦創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽。
教學(xué)方法。將現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法引入課程教學(xué)內(nèi)容,并注重應(yīng)用與實(shí)踐在教學(xué)內(nèi)容上,正確處理好傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論知識(shí)的關(guān)系。
根據(jù)國家教委有關(guān)“《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革指南”精神,《機(jī)械原理》課堂教學(xué)淡化原來簡化的、近似的計(jì)算法及圖解法,強(qiáng)化了精確的解析法及機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)、多自由度機(jī)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等內(nèi)容,為學(xué)生計(jì)算機(jī)編程打下良好基礎(chǔ),擴(kuò)大了學(xué)生的知識(shí)面。在傳授機(jī)械原理知識(shí)時(shí),適當(dāng)加入一些電和控制的知識(shí)。在《機(jī)械設(shè)計(jì)》課堂教學(xué)中逐步引入現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及理論,如創(chuàng)新設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等內(nèi)容,以及與本課程有關(guān)的新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù),從而擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面。
在課程教學(xué)中尤其是課程設(shè)計(jì)教學(xué)等環(huán)節(jié)中,注重對(duì)學(xué)生現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法應(yīng)用能力的培養(yǎng)與實(shí)踐。教學(xué)中除引入現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及理論知識(shí)外,還適當(dāng)介紹當(dāng)今先進(jìn)的設(shè)計(jì)分析軟件,如Workingmodel,Ansys等;并在作業(yè)、課程設(shè)計(jì)中加強(qiáng)學(xué)生計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的訓(xùn)練及相關(guān)軟件的應(yīng)用。課程中每次安排學(xué)生上機(jī)時(shí)數(shù)為10~15小時(shí),通過電算編程,既加深了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解,又在計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面得到了鍛煉。在大作業(yè)和課程設(shè)計(jì)中,起逐步實(shí)行了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),收到了較好的效果。當(dāng)然受到機(jī)房條件的限制,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)還沒有完全實(shí)現(xiàn),希望在以后加大這方面的工作。
改革課程教學(xué)手段——多媒體教學(xué)在教學(xué)手段上,積極開展多媒體教學(xué)及多媒體教學(xué)軟件的開發(fā)。
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程,由于學(xué)生的工程實(shí)踐知識(shí)薄弱,在教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生的感性知識(shí)顯得相當(dāng)重要,為此應(yīng)利用多媒體課件用于教學(xué),在此基礎(chǔ)上利用VC、VB、Authorware、AutoCAD、3DSMAX、Powerpoint等軟件工具自制開發(fā)了該課程的教學(xué)軟件,分別用于課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)中。既充分發(fā)揮教師自主建設(shè)課程的作用,又能把課程中重點(diǎn)、難點(diǎn)以及講起來吃力聽起來困難的地方表現(xiàn)得形象生動(dòng)。
創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來,把培養(yǎng)有創(chuàng)新能力的新一代工程技術(shù)人才擺到非常重要的戰(zhàn)略高度。
關(guān)鍵詞 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ);創(chuàng)新能力:TRIZ理論
中圖分類號(hào) G642.0
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A
文章編號(hào) 1005-4634(2012)05-0081-03
0 引言
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是天津城市建設(shè)學(xué)院非機(jī)類專業(yè)學(xué)生所學(xué)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,主要研究機(jī)械的常用機(jī)構(gòu)和通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法,具有較強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性和應(yīng)用性?,F(xiàn)代社會(huì)需要具有創(chuàng)新能力的人才,所以結(jié)合天津城市建設(shè)學(xué)院非機(jī)類專業(yè)特點(diǎn),并針對(duì)本課程特點(diǎn),提出具體的改革方式來加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
1 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中存在的問題
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程通常采用課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)方式實(shí)施教學(xué)。如今的教學(xué)中存在以下問題。
1)教學(xué)內(nèi)容多,課時(shí)少;
2)教學(xué)模式比較陳舊,現(xiàn)代教育手段得不到正確使用;
3)學(xué)生的自主性和創(chuàng)新性差;
4)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)重理論、輕實(shí)踐;
5)學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)的重視度不夠、依賴性強(qiáng),無創(chuàng)新性。
總體而言,現(xiàn)在的學(xué)生會(huì)背書、有技能,但缺乏創(chuàng)新能力。因此,在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生掌握設(shè)計(jì)的基本原理和最新方法,還應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新思維的探索在國內(nèi)外從沒有停止過,并已取得許多可喜的成果,如試錯(cuò)法、頭腦風(fēng)暴法、形態(tài)分析法、焦點(diǎn)對(duì)象法、多角度思考法、檢核表法等。但上述創(chuàng)新方法基本以心理機(jī)制為基礎(chǔ),且邏輯性不嚴(yán)密。TRIZ是前蘇聯(lián)G.enrich S.Altshuller和他的同事,經(jīng)過50多年對(duì)數(shù)以萬計(jì)的專利文獻(xiàn)和自然科學(xué)知識(shí)進(jìn)行研究、整理和歸納,最終建立的一整套系統(tǒng)化的、實(shí)用的、解決發(fā)明問題的理論和方法體系。TRIZ理論的原理、法則、程序、步驟、措施等,來源于人類長期探索與改造自然的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),具有嚴(yán)密的邏輯性,而且應(yīng)用的有效性較高。ZLOTIN把知識(shí)從0級(jí)到4級(jí)分為了5個(gè)等級(jí)(0級(jí)最低,4級(jí)最高),不同級(jí)別的知識(shí)可以用于解決不同級(jí)別的問題,如表1所示。使用TRIZ理論解決問題時(shí),其步驟如圖1所示。
2 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程改革措施
充分考慮天津城市建設(shè)學(xué)院教學(xué)的實(shí)際情況和本課程特點(diǎn),基于TRIZ,對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程提出具體的改革措施。
1)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,構(gòu)建培養(yǎng)創(chuàng)新能力的教學(xué)體系。(1)選取來源于現(xiàn)實(shí)生活的教學(xué)素材,并使教學(xué)內(nèi)容貼近非機(jī)類各專業(yè)方向;(2)傳統(tǒng)和現(xiàn)代技術(shù)手段相結(jié)合,注重教師的引導(dǎo)作用,采用學(xué)生的融入式教學(xué);(3)融入TRIZ理論,如講解齒輪機(jī)構(gòu)在當(dāng)今國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r時(shí),引導(dǎo)學(xué)生采用TRIZ理論中40個(gè)發(fā)明原理中的問題模型進(jìn)行分析:應(yīng)用最廣的是直齒漸開線齒輪,但其壽命短、承載能力有限。因此,人們嘗試在同樣厚度的齒輪上,增加接觸線長度的斜齒,即斜齒輪。但斜齒輪在傳動(dòng)過程中,易產(chǎn)生對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)不利的軸向分力,所以,誕生了人字齒輪,可是人字齒輪的加工復(fù)雜。同時(shí),講解齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其在生活中的應(yīng)用時(shí),穿插TRIZ理論及其有關(guān)的創(chuàng)新實(shí)例,并讓學(xué)生在課堂及課后應(yīng)用TRIZ理論進(jìn)行思考,啟發(fā)學(xué)生在原有基礎(chǔ)上不同角度的創(chuàng)新。
2)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。(1)組織學(xué)生拆裝與專業(yè)相關(guān)的機(jī)器,為學(xué)習(xí)專業(yè)課打下良好基礎(chǔ);(2)開設(shè)創(chuàng)新性和綜合性實(shí)驗(yàn)…,如機(jī)構(gòu)創(chuàng)意設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),主要對(duì)常見的機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)意組合,由學(xué)生自己設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)用途和機(jī)構(gòu)簡圖,再根據(jù)其機(jī)構(gòu)簡圖搭建機(jī)構(gòu),并分析其合理性。在實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生可使用TRIZ理論中的合并、分割、嵌套、替代等發(fā)明原理,解決設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)如何達(dá)到機(jī)構(gòu)功能的要求;(3)從各自專業(yè)出發(fā),鼓勵(lì)學(xué)生構(gòu)想出一些新的機(jī)構(gòu)、機(jī)器或?qū)ΜF(xiàn)有機(jī)器的不合理部分提出改革設(shè)想,然后進(jìn)行設(shè)計(jì)并付諸實(shí)施。
3)改革課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式,加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。(1)組成興趣設(shè)計(jì)小組,讓學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中對(duì)現(xiàn)有的問題提出創(chuàng)新性解決方案;(2)TRIZ理論中的39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)與機(jī)械產(chǎn)品有著非常密切的關(guān)系,所以,課程設(shè)計(jì)中要以學(xué)生為主,教師只起指導(dǎo)作用,引導(dǎo)學(xué)生將TRIZ理論中的39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)應(yīng)用到課程設(shè)計(jì)中,為以后的實(shí)踐性工作打下基礎(chǔ);(3)重視答辯。
4)構(gòu)建第二課堂,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。結(jié)合專業(yè)優(yōu)勢,鼓勵(lì)學(xué)生積極參與教師課題和各級(jí)挑戰(zhàn)杯及創(chuàng)新大賽。(1)參與教師課題,使學(xué)生接觸學(xué)術(shù)發(fā)展的尖端知識(shí),并增加他們的求知欲和探索欲;(2)對(duì)于各種競賽活動(dòng),采用自主研究模式,即由教師指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用TRIZ理論提出問題和解決問題,搜集資料制定研究計(jì)劃,最后提交研究成果(論文或生產(chǎn)成品)。自始至終,指導(dǎo)教師不應(yīng)直接參與其中,更不應(yīng)把自己的觀點(diǎn)強(qiáng)加給學(xué)生,只在必要時(shí)給予一定的技術(shù)指導(dǎo)。
在參加天津市高校第二屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的時(shí)候,學(xué)生提出問題:出門需帶東西多時(shí),只有拉桿箱和塑料袋為伴,可是塑料袋提東西重了手會(huì)疼,拉桿箱拖東西輕松,但是不方便攜帶。這個(gè)問題屬于TRIZ理論中的物理沖突,即為了實(shí)現(xiàn)某種功能,一個(gè)子系統(tǒng)或元件應(yīng)具有一種特性,但是同時(shí)出現(xiàn)了與該特性相反的特性。現(xiàn)在要求既能載重物,又要攜帶方便。在TRIZ理論中,Mann曾經(jīng)提出:解決物理沖突的分離原理與解決技術(shù)沖突的發(fā)明原理之間存在關(guān)系,對(duì)于一條分離原理,可以有多條發(fā)明原理與之對(duì)應(yīng),如表2所示。
所以,上述問題屬于時(shí)間分離,根據(jù)表2中的發(fā)明原理15動(dòng)態(tài)化:使一個(gè)物體或其環(huán)境在操作的每一個(gè)階段自動(dòng)調(diào)整,以達(dá)到優(yōu)化的性能。按照此原理,學(xué)生設(shè)計(jì)了多功能小拖車,鋁合金材料,折疊前尺寸為95×35cm,折疊后尺寸為40×35cm,如圖2所示。小拖車功能如下:
(1)拉桿的伸縮設(shè)計(jì)(如圖3)。伸縮設(shè)計(jì)可自由調(diào)節(jié)拉桿長度,當(dāng)老人使用時(shí),調(diào)節(jié)到拐杖的長度,用于老人暫時(shí)的站立休息;
(2)底板旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)(如圖3)。底板沿水平面旋轉(zhuǎn)90度與拉桿成一條直線,拖車可被折疊;
(3)底板腿的伸縮設(shè)計(jì)(如圖4)。底板腿的伸縮設(shè)計(jì)使拖車折疊成小板凳,走路累的時(shí)候可以坐在上面休息。
3 結(jié)束語
將上述改革措施應(yīng)用到天津城市建設(shè)學(xué)院各專業(yè)的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中,經(jīng)過近兩年的實(shí)踐,取得了良好的效果。
1)充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的積極性和求知欲,提高了教學(xué)質(zhì)量;
2)提高了學(xué)生分析問題與解決問題的能力,為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ);