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關(guān)鍵詞:機械設(shè)計;課程設(shè)計;教學(xué)改革
一、機械設(shè)計課程設(shè)計存在的問題
目前,我國大多數(shù)高校機械類學(xué)生通常在第5學(xué)期進行機械設(shè)計課程設(shè)計,該設(shè)計是學(xué)生學(xué)完工程制圖、工程力學(xué)、機械原理、機械設(shè)計課程后完成的一門較為綜合的課程設(shè)計,同時,這也是為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計和今后工作后機械設(shè)計能力培養(yǎng)奠定一定基礎(chǔ)。但是長期一成不變的課程設(shè)計時間和題目,以及傳統(tǒng)的教學(xué)模式,早已不能滿足現(xiàn)代信息快速發(fā)展的今天。
1.傳統(tǒng)的課程設(shè)計時間短。機械設(shè)計課程設(shè)計通常是在《機械設(shè)計》課程結(jié)束以后的3周內(nèi)進行,在期末的這3周中學(xué)生考試科目較多,很難集中精力集中時間做好課程設(shè)計。由于目前招生人數(shù)的增加,而指導(dǎo)老師的數(shù)量并沒有增加,這就造成了老師精力不足,最終導(dǎo)致課程設(shè)計的質(zhì)量越來越低。學(xué)生沒有足夠的時間保證,導(dǎo)致學(xué)生思考問題不認真、不周全,照搬照抄,計算繪圖盲目倉促,難以達到課程設(shè)計所設(shè)置的目的要求。課程設(shè)計由于時間緊張,工作量大,老師不能及時地鼓勵學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計,從而限制了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而對于學(xué)生單一的、不協(xié)作的課程設(shè)計,時間緊張,思維狹窄而受限就更難以充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新才能。雖然有一些學(xué)生有好的想法,但是沒有充足的時間考慮,加上老師對學(xué)生的監(jiān)管不到位,沒有老師的認真點撥和指導(dǎo)導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新能力受到限制。
2.課程設(shè)計題目陳舊、缺乏創(chuàng)新。機械設(shè)計課程設(shè)計通常選擇一般用途的機械傳動裝置或簡單機械。通常以齒輪減速器或蝸桿減速器為主體的機械傳動裝置作為設(shè)計課題。因為減速器包括了機械設(shè)計課程的大部分零件,具有典型的代表性。傳統(tǒng)的課程設(shè)計重點是鞏固和加強所學(xué)的理論知識,設(shè)計題目和給定數(shù)據(jù)多年不變,只需要按設(shè)計任務(wù)中給定的數(shù)據(jù)、方案及規(guī)定的設(shè)計方法完成一定的工作量即可,這就導(dǎo)致了相互抄襲的后果。學(xué)生缺乏主動性、積極性,教師缺乏新思維,師生同受其害。同時,傳統(tǒng)課程設(shè)計題目與專業(yè)、畢業(yè)設(shè)計相關(guān)度不大,使得學(xué)生所學(xué)專業(yè)課程無用武之地,缺乏學(xué)習(xí)興趣,設(shè)計與專業(yè)課程學(xué)習(xí)不同步達不到學(xué)以致用的目的和充分培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。
3.考核方式較為傳統(tǒng)死板,沒有調(diào)動學(xué)生的積極性。教師對課程設(shè)計的考核方式也過于簡單,學(xué)生最后提交的是圖紙說明書等紙質(zhì)材料,由于學(xué)生考試的穿插,加上期末老師的年終總結(jié)任務(wù)較多,用于集中指導(dǎo)的時間少,教師只憑印象批閱說明書和圖紙,自行決斷,確定最終得分。整個課程設(shè)計過程前期組織動員工作準備不充分,缺乏師生的交流與互動,對學(xué)生的監(jiān)督與管理不嚴,部分學(xué)生的抄襲很難評判。考核缺乏標準性和透明度,助長了懶惰學(xué)生抄襲的不良風(fēng)氣,影響了勤奮好學(xué)學(xué)生的積極性,嚴重違背了課程設(shè)計教學(xué)的初衷。
二、改革手段和方法
針對目前課程設(shè)計學(xué)生態(tài)度不積極、時間較短、流于形式等現(xiàn)象,我們就本科生專業(yè)實習(xí)提出“長時間課程設(shè)計”的概念,即在機械設(shè)計課程初進行持續(xù)近一個學(xué)期的時間,以加強學(xué)生創(chuàng)新能力訓(xùn)練,鍛煉學(xué)生在工作中解決實際問題的能力。這一概念通過近幾年的實施取得了一定的成果,但有些方式仍需繼續(xù)探討。
1.采用“化整為零”法。通過將課程設(shè)計融入平時課程作業(yè)中,學(xué)生在進行課程學(xué)習(xí)時,有的放矢,應(yīng)用所學(xué)知識完成課程設(shè)計計算工作;課程設(shè)計中先進設(shè)計方法和手段的訓(xùn)練,使學(xué)生在實踐中應(yīng)用設(shè)計軟件,掌握三維建模知識,了解虛擬裝配過程。在平時上課時完成課程設(shè)計的計算部分,課程設(shè)計節(jié)省的計算時間用于對學(xué)生的應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計軟件,開展先進設(shè)計方法訓(xùn)練及應(yīng)用;增強實踐性環(huán)節(jié)教學(xué),建議實驗室允許學(xué)生借出減速器模型,在課程設(shè)計室內(nèi)使用,從而通過先進設(shè)計方法訓(xùn)練和增強實踐能力,提高學(xué)生設(shè)計能力和綜合素質(zhì)。“化整為零”法推動課程設(shè)計的改革。根據(jù)教學(xué)大綱的要求,在不減少學(xué)生的設(shè)計工作量的前提下,采用“化整為零”法來完成課程設(shè)計任務(wù),就是在開始講述機械設(shè)計部分的時候就把課程設(shè)計任務(wù)書發(fā)給學(xué)生,將課程設(shè)計的部分計算內(nèi)容(如帶傳動設(shè)計、齒輪傳動的設(shè)計)放在機械設(shè)計課程教學(xué)時,作為課外作業(yè)布置給學(xué)生,這樣可以發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性,同時老師在日常教學(xué)期間通過批改課程設(shè)計作業(yè),及時地發(fā)現(xiàn)學(xué)生的計算錯誤或不合理的設(shè)計,督促學(xué)生及時改正。
2.在課程設(shè)計中引入現(xiàn)代設(shè)計軟件,提高學(xué)生的興趣。學(xué)生在機械制圖課程教學(xué)中已經(jīng)學(xué)習(xí)了Auto-CAD,但是沒有把它與具體的工程設(shè)計結(jié)合起來。我們根據(jù)學(xué)生的具體情況,在課程設(shè)計中以不同的方式把計算機CAD技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計中,鼓勵一般的學(xué)生能夠進行零件的平面CAD繪圖,對于基礎(chǔ)好的學(xué)生鼓勵他們對零件進行三維CAD繪圖或者運用UG、Pro/E、SolidWorks軟件繪圖,也可以在電腦上完成裝配圖的繪制。機械設(shè)計基礎(chǔ)的課程設(shè)計并不是孤立的,它不僅是與任課指導(dǎo)教師有關(guān)的教學(xué)活動,也是在先修的相關(guān)課程基礎(chǔ)上的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。因此,可在設(shè)計中聘請制圖、公差、力學(xué)等相關(guān)課程的教師,從各個不同的角度加強業(yè)務(wù)指導(dǎo),進一步提高學(xué)生的工程素養(yǎng)和素質(zhì)。
3.結(jié)合機械創(chuàng)新設(shè)計第二課堂,提高學(xué)生創(chuàng)新能力。為避免設(shè)計的雷同,采用多題目、多數(shù)據(jù),將全班分成若干小組,每組3~5人,經(jīng)小組成員民主選出組長全面負責設(shè)計工作,小組各成員按照自己的學(xué)習(xí)優(yōu)勢進行合理分工:數(shù)據(jù)計算與整理、查閱手冊資料、繪制圖樣、三維造型與裝配等,每人各負其責,獨立完成,但要數(shù)據(jù)共享,步調(diào)一致。由于學(xué)生缺乏實際經(jīng)驗,往往需要對某些結(jié)構(gòu)不夠合理的地方進行多次修改,采用軟件只需修改零件某個參數(shù)的數(shù)值即可完成整體修改,方便省時,且整個設(shè)計過程符合學(xué)生的認知規(guī)律,使學(xué)生能夠更加深入地理解設(shè)計的內(nèi)涵,并可以直觀地看到自己的設(shè)計成果,增強學(xué)生的成就感。采取靈活多樣的教學(xué)方法,根據(jù)設(shè)計對象的不同和設(shè)計過程中隨時出現(xiàn)的具體問題,針對年輕人思想活躍的特點,鼓勵學(xué)生在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新,引導(dǎo)學(xué)生獲取知識與方法。此外,在設(shè)計節(jié)點組織學(xué)生相互間互查,以提高其對技術(shù)文件的審核、鑒定的能力,以及對工作精益求精的態(tài)度和責任感。采用第二課堂和課程設(shè)計想結(jié)合的方式,設(shè)立專項基金,針對學(xué)有余力的學(xué)生,激勵其進行創(chuàng)新性實驗研究。根據(jù)所申請項目的內(nèi)容及課題完成情況進行審批,給予一定額度的資金支持并配備專門教師給予指導(dǎo)。對于特色較為鮮明、成果比較出眾的項目資助其申報發(fā)明專利、撰寫論文和參與學(xué)術(shù)交流,并優(yōu)先推薦評選“國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃”。同時,積極創(chuàng)造條件、出臺措施,鼓勵學(xué)生參加教師的科研項目,給學(xué)生提供廣闊的自由發(fā)展平臺與空間。
4.結(jié)合科研項目提高教師的積極性。這雖然加大了教學(xué)的難度,要求教師具備扎實的工程功底,但既滿足理論聯(lián)系實際的要求,又可達到綜合訓(xùn)練的目的,讓學(xué)生體會到機械設(shè)計中既要參考原有樣機,又要積極思考,有所創(chuàng)新,對提高學(xué)生的設(shè)計水平和促進教師教學(xué)水平的提高都非常有益。需要注意的是選題的適當和題目的相對穩(wěn)定,并設(shè)立合適的考核節(jié)點,對課程設(shè)計的全過程進行約束和監(jiān)督,以利完成課程設(shè)計的教學(xué)要求。在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程伊始,即下達設(shè)計任務(wù),通過系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)將原教學(xué)內(nèi)容中相互獨立且略顯繁雜的知識點聯(lián)系起來,置學(xué)生于實際的工作情境之中,使其切身去解讀一個機械裝置的實際設(shè)計過程,并掌握由此所涉及到的原理、知識以及問題解決思路和方法。帶著問題來學(xué)習(xí)課程,設(shè)計中每一步結(jié)果的取得,無論是數(shù)據(jù)還是結(jié)構(gòu),都與教學(xué)的各章節(jié)密切相關(guān)。在教學(xué)中進行實際工作的演練,是抽象知識與具體行動的有機融合,能夠極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)潛力,鍛煉學(xué)生的實戰(zhàn)設(shè)計能力,培養(yǎng)全面的設(shè)計素質(zhì),為課程設(shè)計的順利完成奠定良好基礎(chǔ)。
三、結(jié)論
經(jīng)過幾輪的課程設(shè)計實踐,本項目取得如下成果:
1.針對學(xué)生能力,開展分層次教學(xué),讓學(xué)有余力的同學(xué)利用課程設(shè)計的平臺鍛煉三維建模能力,二維繪圖能力,并起到輻射帶動作用;
2.以“做中學(xué)”的模式讓學(xué)生自主自發(fā)學(xué)習(xí)應(yīng)用先進的設(shè)計軟件,一方面提高了他們軟件水平,另一方面,提高了他們的自信心和主動性,促使他們掌握了一種有別于死記硬背的新的學(xué)習(xí)方法。
作者:李霞 陳建萍 魏敏 葛云 單位:石河子大學(xué)機械電氣工程學(xué)院 新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與機電工程學(xué)院
參考文獻:
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2009年,北京工業(yè)大學(xué)耿丹學(xué)院采用按學(xué)號順序分組的辦法,5~6人一組,但在教學(xué)指導(dǎo)中教師發(fā)現(xiàn)小組的學(xué)生差異很大,有的小組學(xué)生普遍基礎(chǔ)不好,導(dǎo)致設(shè)計工作難以進行。2010年起,學(xué)校采取了以學(xué)習(xí)基礎(chǔ)來劃分設(shè)計小組的辦法,每個組分配一名成績好的同學(xué)為種子學(xué)生,每個組內(nèi)包含一名基礎(chǔ)成績差的同學(xué),其余3名同學(xué)按照學(xué)號順序來分配小組。經(jīng)過2010年到2013年的教學(xué)實踐證明,這樣劃分設(shè)計小組效果不錯,受到師生的一致好評。
2設(shè)計地點的選擇
課程設(shè)計起初選擇在教室進行,設(shè)計過程中需要的手冊、標準等由學(xué)生從圖書館借來使用。由于手冊多而且多數(shù)比較厚重,同時受教室墻壁的阻隔,妨礙了圖書的共享。2012年起,圖書館進行了相應(yīng)的改造,開辟了自然科學(xué)閱覽室,藏有工程類的樣本書和期刊。閱覽室的環(huán)境特別方便學(xué)生進行手冊查詢,也彌補了設(shè)計手冊復(fù)本的不足,提高了學(xué)生設(shè)計的效率。
3設(shè)計過程的控制
課程設(shè)計是在教師的指導(dǎo)下,由學(xué)生獨立完成的。為使學(xué)生盡快進入設(shè)計角色,并自始至終地保持積極主動完成課程設(shè)計的熱情,在設(shè)計過程中注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及解決工程問題的能力。
1)明確設(shè)計任務(wù),給出課程設(shè)計的時間安排和考核要求,讓學(xué)生盡快熟悉設(shè)計對象。由主講教師就課程設(shè)計目的、要求、設(shè)計任務(wù)、題目等安排向?qū)W生交底,對設(shè)計過程中遇到的一些共性問題啟發(fā)提示。
2)幫助學(xué)生理清設(shè)計思路,落實掌握設(shè)計方法。機械設(shè)計課程設(shè)計展覽中將減速器設(shè)計過程中“邊計算、邊畫圖、邊修改”的思路和方法作為重點。設(shè)計過程中引導(dǎo)學(xué)生對經(jīng)驗設(shè)計、設(shè)計計算與結(jié)構(gòu)尺寸確定等方面的正確運用和處理,使學(xué)生體會設(shè)計是綜合運用所學(xué)知識的過程,將強度、結(jié)構(gòu)、工藝等方面的知識通過設(shè)計過程加強和鞏固,使設(shè)計結(jié)果滿足設(shè)計要求。設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計是設(shè)計能力的2個主要方面,而結(jié)構(gòu)設(shè)計是確定零部件形體的主要階段,也是一個難點,為此提出結(jié)構(gòu)設(shè)計要完整、清楚地表達設(shè)計意圖,準確、合理地滿足設(shè)計要求,把2/3的時間用于裝配草圖設(shè)計、裝配圖的繪制。同時課程設(shè)計全過程中突出結(jié)構(gòu)設(shè)計,提倡學(xué)生獨立思考,鼓勵設(shè)計新穎結(jié)構(gòu),將結(jié)構(gòu)工藝性和經(jīng)濟性作為評價結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性的主要方面。總之,組內(nèi)的每個學(xué)生都需要完成裝配草圖設(shè)計、裝配圖的繪制。而拆零件圖的工作,則由小組成員協(xié)作完成。
4設(shè)計結(jié)果的評定
課程設(shè)計完成后,按小組進行結(jié)業(yè)答辯。設(shè)計綜合成績按照圖紙質(zhì)量、說明書、答辯情況及綜合設(shè)計表現(xiàn),按百分制評分(平時60%,答辯40%)。
5結(jié)論
綜上所述,《機械設(shè)計》課程設(shè)計教學(xué)的有效改革,主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
1)分小組進行課程設(shè)計有助于學(xué)生互學(xué),還培養(yǎng)了團隊精神。
2)在圖書館開展課程設(shè)計,提高了設(shè)計效率。
3)加強課程設(shè)計的過程控制,確保每個學(xué)生得到鍛煉。
關(guān)鍵詞:機械設(shè)計基礎(chǔ);課程設(shè)計;減速器
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)12-0142-02
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是近機類專業(yè)必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程,它主要介紹常用機構(gòu)和通用機械零部件設(shè)計的基本知識、基本理論及設(shè)計方法等內(nèi)容,為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的專業(yè)課程奠定一定的基礎(chǔ),具有較強的理論性和實踐性。《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計是《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),一般安排在課程結(jié)束之后,大約占用兩周時間,是學(xué)生在大學(xué)里第一次較為全面的工程設(shè)計與實踐訓(xùn)練。課程設(shè)計的主要目的是讓學(xué)生綜合運用本課程的理論知識和生產(chǎn)實際知識,起到深化拓展有關(guān)機械設(shè)計方面知識的作用,為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、順利完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)、提高就業(yè)率等打下一定的基礎(chǔ)。
一、課程設(shè)計質(zhì)量的提高辦法
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計通常選擇一般用途的機械傳動裝置或者簡單機械作為設(shè)計內(nèi)容。目前采用較廣的是將以齒輪減速器或蝸桿減速器為主體的機械傳動裝置作為設(shè)計課題。因為減速器能夠較全面地反映本課程所學(xué)的內(nèi)容,主要包括電機、帶傳動、齒輪傳動、軸、軸承、聯(lián)軸器、螺栓、鍵、銷、、密封、減速器附件及箱體等,偏重零件方面的設(shè)計。課程設(shè)計的工作量為減速器總裝配圖(0#圖紙)1張,齒輪和軸類零件工作圖(3#圖紙)各一張,設(shè)計計算說明書一份(16k紙25頁左右)。內(nèi)容較多而且設(shè)計過程比較復(fù)雜,需要把設(shè)計出的參數(shù)變?yōu)榫唧w的結(jié)構(gòu),要求學(xué)生在兩周內(nèi)完成確實有一定的難度。那么,如何幫助學(xué)生順利完成課程設(shè)計,如何提高課程設(shè)計的質(zhì)量呢?本文結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗進行簡單介紹。
1.要求學(xué)生重視課程設(shè)計。學(xué)生往往認為課程設(shè)計是一門考查課,比開卷考試還容易應(yīng)付,無非就是把課程的內(nèi)容按照一定的順序抄寫一遍,因而敷衍了事,把更多的精力都用在了復(fù)習(xí)其他課程上,對課程設(shè)計缺乏積極性和主動性。部分學(xué)生還以查閱資料為幌子逃課、遲到、早退等,甚至同學(xué)之間相互抄襲,瞎編亂造,忽略了知識體系的系統(tǒng)性和完整性,結(jié)果當然是課程設(shè)計質(zhì)量不令人滿意,故而必須要求學(xué)生從思想上重視課程設(shè)計。
2.要求教師嚴格管理課程設(shè)計過程。教師對課程設(shè)計的管理不夠嚴格,不關(guān)心學(xué)生的出勤率以及遲到早退現(xiàn)象,或者把考勤任務(wù)直接交給班干部,而班干部又礙于班級同學(xué)的情面,不向指導(dǎo)老師如實匯報出勤率,這就給部分同學(xué)提供了鉆空子的機會。課程設(shè)計占用兩周時間,教師應(yīng)該嚴格卡住時間點,比如:第1周,完成執(zhí)行機構(gòu)運動簡圖的繪制,完成減速器箱體、以及附件的設(shè)計,完成總裝圖的手繪圖,并及時進行檢查,及時改正存在的錯誤,防止學(xué)生走彎路;第2周,繪制零件圖,完成設(shè)計計算說明書,要求學(xué)生按時完成給定的任務(wù),提高他們的獨立工作能力,加深對理論知識的理解掌握,防止個別同學(xué)平時不努力做,專搞最后突擊、抄襲。兩周的課程設(shè)計結(jié)束,要組織學(xué)生進行答辯,對于那些回答問題模糊不清,說話支支吾吾、語無倫次,圖紙上漏洞百出的同學(xué)要嚴厲批評,要求其認真整改,問題嚴重的同學(xué)要重新進行課程設(shè)計。
3.要求學(xué)生自己動手拆裝減速器。減速器在現(xiàn)代機械中應(yīng)用非常廣泛,但是大部分學(xué)生從來都沒有接觸過,對其詳細結(jié)構(gòu)當然也缺乏感性認識。只有通過實物裝拆,才能使學(xué)生對減速器的結(jié)構(gòu)有更加直觀的認識,才能進一步分析減速器中力和運動的傳遞途徑。裝拆的重點是軸系零部件的結(jié)構(gòu)及裝配關(guān)系,使學(xué)生能夠在設(shè)計中結(jié)合實際,選擇合適的結(jié)構(gòu)和尺寸,條件允許的話,還可以組織學(xué)生去減速器生產(chǎn)廠家參觀或者觀看陳列室。此外,對于箱體的設(shè)計也非常重要,箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其各個尺寸,如箱體壁厚、箱座凸緣厚、箱體深度、軸承端蓋外徑、凸臺高度、外箱壁至軸承座端面的距離等,單憑想象或查資料很難設(shè)計,有了實物才容易理解,方便學(xué)生繪制總裝圖和零件圖。
4.要求學(xué)生重視傳動方案的選擇。傳動裝置用于將原動機的運動和動力傳給工作機構(gòu),并協(xié)調(diào)二者的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩,以滿足工作機對運動和動力的要求。傳動方案的擬定主要包括傳動裝置的選擇、總傳動比的確定、各級傳動比的分配、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算等。傳動方案擬定是機器總體設(shè)計的主要組成部分,方案設(shè)計的優(yōu)劣對機器的工作性能、工作可靠性、外廓尺寸等均有一定程度的影響,因此確定一個較優(yōu)的傳動方案至關(guān)重要,需要對各種方案進行仔細分析比較,還要考慮工作環(huán)境、載荷平穩(wěn)性、生產(chǎn)條件等多個方面。當采用幾種傳動形式組成的多級傳動時,需要考慮各級傳動機構(gòu)的布置順序,各級機構(gòu)所適應(yīng)的速度范圍等,還需要考慮各種傳動形式的優(yōu)點和缺點,如:帶傳動工作平穩(wěn),具有緩沖吸振、過載保護等優(yōu)點,適宜放在高速級,但是它的承載能力較低,結(jié)構(gòu)尺寸比較大;鏈傳動因多邊形效應(yīng)而存在運動不均勻、有一定的沖擊振動,適宜放在低速級;斜齒輪傳動的平穩(wěn)性比直齒輪好,承載能力也較強,適宜放在高速級,但是在傳動中會有附加軸向力產(chǎn)生;錐齒輪加工比較困難,一般放在高速級,并限制其傳動比大小,以減小其直徑和模數(shù);蝸桿傳動的傳動比大,傳動平穩(wěn),但是效率低,適宜放在高速級,以減小傳遞的轉(zhuǎn)矩,獲得較小的結(jié)構(gòu)尺寸從而提高效率。
5.重點檢查圖紙中存在的問題。課程設(shè)計的兩周結(jié)束后,要求學(xué)生把設(shè)計結(jié)果以圖紙和說明書的方式上交,并在答辯時正確完整地回答老師提出的問題。這樣一來,學(xué)生就需要完全清楚整個設(shè)計過程,并在圖紙上正確表達出來,在說明書中提供有關(guān)參數(shù)的合理選擇。關(guān)于畫圖部分,用到了機械制圖課程中所學(xué)的知識,如主視圖、俯視圖、左視圖,“長對正、高平齊、寬相等”,尺寸標注、公差配合、表面粗糙度等內(nèi)容,學(xué)生必須嚴格按照制圖的有關(guān)標準去執(zhí)行。此外還應(yīng)注意一些容易出錯兒的細節(jié)問題,如兩個齒輪嚙合處、螺紋聯(lián)接處、滾動軸承處、油標及油塞的位置、軸承端蓋上螺釘?shù)奈恢谩⑷齻€視圖的投影關(guān)系等。還需提醒學(xué)生注意,總裝圖中的尺寸標注主要包括特性尺寸、配合尺寸、安裝尺寸和外形尺寸,其他的尺寸都標在零件圖上;軸承與孔的配合,只標軸的配合性質(zhì);齒輪與孔的配合,標軸和孔的配合性質(zhì);零件序號的編寫、明細表、標題欄的填寫一定要遵守國標規(guī)定;圖中的數(shù)字、字母、漢字、符號等也要按照要求書寫。
6.重視答辯與成績評定。答辯是課程設(shè)計的最后一個環(huán)節(jié),是對學(xué)生工作成果的一次全面檢查,通過提問題的方式引發(fā)學(xué)生思考,幫助他們提高對機械設(shè)計過程的理解和認識水平,因此務(wù)必組織學(xué)生進行答辯。在答辯過程中,可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生設(shè)計中存在的問題,要求學(xué)生進行改正,提高設(shè)計質(zhì)量。成績評定要采用以答辯為主,參照平時表現(xiàn)(包括出勤情況、學(xué)習(xí)態(tài)度、鉆研精神、遵守紀律情況等),設(shè)計計算說明書及圖紙質(zhì)量綜合評定的方法。
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計是教學(xué)實踐環(huán)節(jié)中很重要的一環(huán),是啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維、開拓學(xué)生創(chuàng)新潛能的重要手段,只有這些工作都做好了,才能保證課程設(shè)計的教學(xué)效果。
參考文獻:
[1]朱龍英.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009,1.
關(guān)鍵詞:機械設(shè)計課程設(shè)計;計算機輔助設(shè)計;教學(xué)方式
中圖分類號:G4 文獻標識碼:A
《機械設(shè)計》是機械類及近機類學(xué)生的重要專業(yè)基礎(chǔ)課,機械設(shè)計課程設(shè)計是將所學(xué)理論與實踐相結(jié)合的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生綜合能力的訓(xùn)練。通過設(shè)計可以幫助學(xué)生掌握一般機械設(shè)計的方法與步驟,使學(xué)生的設(shè)計能力得到提高。
1 開發(fā)工具的選用
CAD軟件已經(jīng)發(fā)展成為各種可視化的發(fā)展環(huán)境。目前CAD開發(fā)工具軟件可以分為三類:一類是以Visual C++為代表的元件開發(fā)工具;另一類是以Visual Basic為代表的方案開發(fā)工具;再一類是以AutoCAD為代表的基于圖形軟件包的二次開發(fā)工具。筆者選用的是Visual Basic(VB)6.0作為開發(fā)工具,此軟件功能強大,易用性強,而且控件封裝了大量的屬性和方法,更好地實現(xiàn)了代碼共享,大大地節(jié)省了程序開發(fā)的時間,是當今最普遍的可視化編程工具之一。
2 程序總體結(jié)構(gòu)
計算機輔助設(shè)計軟件以教學(xué)實用性為根本,主要實現(xiàn)齒輪傳動設(shè)計計算和校核的自動化,解決傳統(tǒng)的手工設(shè)計方法的缺陷。根據(jù)開發(fā)工具VB模塊化設(shè)計的思想,結(jié)合齒輪傳動設(shè)計的特點,確定了程序總體結(jié)構(gòu),流程圖見圖1:
3 軟件開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)
計算機輔助設(shè)計軟件的整個過程由菜單和對話框驅(qū)動,分為設(shè)計計算、校核計算模塊。其設(shè)計,實現(xiàn)人機對話,具有良好的交互性,充分考慮了變化的參數(shù)需要學(xué)生參與改變的特點,使學(xué)生既感到計算的快捷方便,又鍛煉了設(shè)計能力。具體體現(xiàn)在學(xué)生在軟件使用過程中可以看到清楚的設(shè)計步驟,在不斷提示下進行每步設(shè)計。
3.1 圖表功能的實現(xiàn)
在機械設(shè)計課程設(shè)計中有大量的圖表要查。圖表的特點是鮮明直觀,并能看出變化趨勢,在設(shè)計手冊和資料中經(jīng)常采用。但是在計算機輔助設(shè)計中,圖表不能直接存儲在計算機里,而且圖表本身不能用來直接解題,參與計算的只是根據(jù)圖表查得的有關(guān)數(shù)據(jù),因此必須將其程序化,變成計算機可存儲的數(shù)據(jù)形式,供解題時檢索和調(diào)用。如圖2所示,為了選擇使用系數(shù) ,需要決定選取的原動機和載荷狀態(tài)。在機械設(shè)計中,將使用系數(shù)數(shù)值列于表1-1。根據(jù)設(shè)計參數(shù),選擇的狀態(tài)決定使用系數(shù)的數(shù)值,這樣解決了查圖表的問題。
3.2 齒輪設(shè)計校核模塊的開發(fā)
齒輪的設(shè)計計算是比較復(fù)雜的一個過程。在設(shè)計過程中,既要滿足傳動比的要求,又要滿足強度的要求,所以要多次進行參數(shù)調(diào)整和試算后才能得到滿足要求的齒輪,學(xué)生需要較長的時間完成齒輪的設(shè)計計算。由于給每個學(xué)生的設(shè)計數(shù)據(jù)不一樣,且每個學(xué)生在設(shè)計時所選擇的參數(shù)也不相同,因此開發(fā)了齒輪材料及其設(shè)計計算的模塊,如圖3、圖4所示。若齒輪的強度不滿足要求,則,所得出的數(shù)字呈紅色,需返回到初始界面重新設(shè)計,輸入及確定相關(guān)參數(shù)。
3.3 整體界面
以上界面是針對標準直齒圓柱齒輪進行的設(shè)計計算,如進行圓錐齒輪、斜齒圓柱齒輪、蝸輪蝸桿等類型的傳動設(shè)計,可依照以上設(shè)計進行對應(yīng)的界面設(shè)計。
以機械設(shè)計課程設(shè)計為載體實施項目教學(xué)法,將傳統(tǒng)的理論教學(xué)和實驗教學(xué)內(nèi)容整合成八個項目,通過項目教學(xué)內(nèi)容要求學(xué)生完成對應(yīng)階段的設(shè)計任務(wù),使工程設(shè)計始終融于理論教學(xué)中,強化學(xué)生工程意識,激發(fā)學(xué)生參加各類工程實踐活動的熱情,進而探索出一條集創(chuàng)新意識和具有卓越工程師素質(zhì)于一體的人才培養(yǎng)教學(xué)模式。
關(guān)鍵詞:
項目教學(xué)法;機械設(shè)計;機械設(shè)計課程設(shè)計
《中國制造2025》標志著共和國制造業(yè)向智能制造的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變。高等院校作為國家人才培養(yǎng)基地,如何通過自身改革與創(chuàng)新,培養(yǎng)更多具有工程實踐能力和創(chuàng)新意識的卓越人才,是共和國實現(xiàn)制造大國向智造強國奮進的人才基礎(chǔ)。機械設(shè)計自身的課程性質(zhì)決定了它在機械類和近機類專業(yè)教學(xué)中占據(jù)重要的一環(huán),是工科院校學(xué)生后續(xù)進行專業(yè)課學(xué)習(xí)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計及步入工作崗位,快速實現(xiàn)與工程接軌的一門實踐性較強的基礎(chǔ)課程,因而在機械設(shè)計課程教學(xué)中實施項目教學(xué),既有理論教學(xué)獨有的理論體系,又有承載實踐項目教學(xué)的設(shè)計載體。本課題基于項目教學(xué)法,將機械設(shè)計課程設(shè)計分成若干個項目單元融于理論教學(xué)和實驗教學(xué)中,基于CDIO“做中學(xué)”的理念,強化工科院校服務(wù)于工程實踐的意識,引導(dǎo)學(xué)生參與科研與工程項目,建立合理評價體系,并在2~3年通過項目教學(xué)法在機械設(shè)計課程設(shè)計中的實施,不斷強化工程設(shè)計與理論教學(xué)的有機融合,進而探索出培養(yǎng)合格工科人才的途徑。
一、項目教學(xué)的實施路線
本項目教學(xué)法實施路線如圖1所示。在期初理論教學(xué)中,將課程設(shè)計任務(wù)書下發(fā)給學(xué)生,教師根據(jù)教學(xué)安排,將課程設(shè)計計算部分分解成若干個項目單元,通過分段評估學(xué)生各階段項目的完成情況,適時發(fā)現(xiàn)項目實施過程中出現(xiàn)的問題,保證分階段設(shè)計項目的合理性,提高機械設(shè)計課程設(shè)計質(zhì)量,將CDIO“做中學(xué)”的工程理念和項目教學(xué)法有機融合①,實現(xiàn)理論教學(xué)與工程實踐的高度統(tǒng)一。課程設(shè)計的結(jié)構(gòu)設(shè)計項目,擬放在“減速器拆裝”實驗中同步進行。在拆裝實驗中,通過讓學(xué)生認真、細致地觀察剖分式減速器的箱體結(jié)構(gòu),明確上、下箱體之間標準零部件的功用和定位方法;清晰傳動原件的方式;掌握在軸系零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計中各種標準件的安裝順序、定位方法以及軸承設(shè)計時應(yīng)采取的方式、固定方法等,使學(xué)生在獲取足夠的感性認知后,為后續(xù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和箱體結(jié)構(gòu)的合理布局奠定基礎(chǔ),并要求學(xué)生在完成實驗報告的同時,完成軸和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計。最終使學(xué)生能夠根據(jù)所掌握的知識設(shè)計出符合工程實踐要求的完整項目解決方案。以此為契機,在機械設(shè)計課程設(shè)計中引入多個設(shè)計題目,引導(dǎo)學(xué)生從單一理論知識的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為多知識融合,從而為工程實踐服務(wù)。在項目教學(xué)中,教師通過對案例項目的實施,有針對性地組織學(xué)生對相關(guān)問題進行深入探討,明確該設(shè)計項目中,共性設(shè)計和個性設(shè)計中所擬對的方案差異,擴充學(xué)生在掌握該知識點時能夠根據(jù)工程實際做出正確的判斷,切忌采用照抄照搬不顧工程實際的設(shè)計思想,進而達到培養(yǎng)學(xué)生能夠靈活運用所學(xué)知識于工程實踐的目的。
二、實施方法
期初下達課程設(shè)計任務(wù)書后,將所在班級同學(xué)進行分組,每組成員2~3人。將理論教學(xué)和實驗教學(xué)成若干個實施項目,每個項目都針對課程設(shè)計的一個環(huán)節(jié),課后要求學(xué)生上交該項目應(yīng)完成的設(shè)計內(nèi)容,通過小組同學(xué)互評和教師點評方式,對每個同學(xué)完成項目質(zhì)量作一評價,明確在本項目實施中應(yīng)注意的關(guān)鍵節(jié)點,強調(diào)學(xué)生注重學(xué)會能夠正確處理理論教學(xué)與工程實踐應(yīng)用之間的關(guān)系,引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)好理論基礎(chǔ)的同時,更加關(guān)注在工程設(shè)計中的應(yīng)用。通過小組成員之間的點評,可以使學(xué)生充分了解機械設(shè)計課程本身的“一題多解”的博大精深,激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識和自我探究學(xué)習(xí)的樂趣,讓學(xué)生成為教學(xué)的主體;教師的點評讓學(xué)生清楚設(shè)計意識的培養(yǎng)應(yīng)具有全局觀念,在保證設(shè)計質(zhì)量的同時,綜合機械設(shè)計、制造、安裝、拆卸、經(jīng)濟性等諸多環(huán)節(jié),明確機械設(shè)計的理念不光是單純設(shè)計一個合格的產(chǎn)品,還應(yīng)更多地考慮諸多的人文因素和相關(guān)的法律法規(guī)。
三、考評方式
將機械設(shè)計課程設(shè)計作為項目教學(xué)的內(nèi)容引入到機械設(shè)計理論課教學(xué)中,將理論課教學(xué)劃分成對應(yīng)課程設(shè)計的若干個教學(xué)項目,分段實施和檢查每個理論環(huán)節(jié)完成后學(xué)生應(yīng)該完成的設(shè)計內(nèi)容,使原本集結(jié)在兩周課程設(shè)計中,只能用近乎1.5天所應(yīng)完成的全部設(shè)計計算任務(wù),分解在整個理論教學(xué)環(huán)節(jié)中,既緩解了原本緊張的設(shè)計周期,又能使教師和學(xué)生具有充足的時間來討論設(shè)計計算中出現(xiàn)的問題和解決方法。因而項目教學(xué)法更關(guān)注于學(xué)生在平時教學(xué)過程中,如何能夠?qū)⒗碚摵蛯嶒炈鶎W(xué)內(nèi)容恰當?shù)胤从吃跈C械設(shè)計課程設(shè)計中。在本課程設(shè)計考評環(huán)節(jié)中,將設(shè)計計算、圖紙質(zhì)量和答辯成績按4∶4∶2設(shè)計,通過小組互評和教師點評方式,給出學(xué)生在項目教學(xué)法實施中應(yīng)完成設(shè)計計算部分的成績,使學(xué)生在理論課程完成后,兩周時間全部用于計算機繪圖,鼓勵有能力的同學(xué)對自己所設(shè)計的內(nèi)容進行相關(guān)程序的編寫或進行虛擬裝配,成績量化時給予這部分同學(xué)好的成績來表彰他們的實際工作能力,以此為契機,培養(yǎng)學(xué)生具有工程理念,引導(dǎo)更多的學(xué)生參與科研,參加各類機械創(chuàng)新設(shè)計大賽,參與各類工程項目的研究,進而實現(xiàn)CDIO理念在機械類專業(yè)教學(xué)中的運用,為國家培養(yǎng)高素質(zhì)、能夠快速適應(yīng)于工程實踐型的合格人才。
四、結(jié)語
1.教育的目的是為社會輸送合格人才,教師的職責是作為人才的“催化劑”,通過科學(xué)的教學(xué)方法,最大限度激發(fā)學(xué)生的發(fā)展?jié)摿Α?ldquo;以教師為主導(dǎo),以學(xué)生為主體,以項目為媒介,以職業(yè)能力為目標,以社會需求為背景”②的項目教學(xué)法,學(xué)習(xí)過程更強調(diào)學(xué)生的主體地位,通過學(xué)生自身的實踐活動,提高理論知識應(yīng)用于工程實踐的能力,體味理論教學(xué)中,常規(guī)教育方法和工程實踐中的靈活運用之間的關(guān)系,親歷應(yīng)對實踐過程的艱難選擇和成功后的快樂,培養(yǎng)團隊意識和協(xié)作精神,進而培養(yǎng)學(xué)生提高工程實踐的應(yīng)對能力。
2.以機械設(shè)計課程設(shè)計為契機,不斷改進教學(xué)方法,進而探索在機械類專業(yè)學(xué)生課程設(shè)計中引入科研、工程項目,助力學(xué)生的創(chuàng)新思維和科研熱情,實現(xiàn)工科院校人才培養(yǎng)與工程實踐的零距離對接。
3.將機械設(shè)計課程設(shè)計項目教學(xué)引入到理論課教學(xué)環(huán)節(jié)中,通過引導(dǎo)學(xué)生獨立完成相關(guān)項目的研究,以此為契機,探索出一種新的教學(xué)模式引入到其它課程教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生工程意識;強調(diào)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程中的主體地位,通過教師合理的引導(dǎo),加深學(xué)生對理論理解和工程實踐的運用能力,進而走出一條培養(yǎng)符合21世紀人才需求、實現(xiàn)理論教學(xué)與工程實踐零對接的教學(xué)模式.
注釋:
①劉桂珍,于影等.項目教學(xué)法在機械設(shè)計課程教學(xué)改革與實踐的研究[J].經(jīng)濟師,2016(7)
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: 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計;綜合性設(shè)計;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:G64文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)29-0201-02
0引言
機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是機械設(shè)計課程體系中的一個重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié),它是工科院校機械類專業(yè)學(xué)生進行的第一次較全面、較系統(tǒng)、工程設(shè)計性很強的綜合性設(shè)計訓(xùn)練。通過該環(huán)節(jié)的實踐訓(xùn)煉,不僅能使學(xué)生鞏固加深擴展己學(xué)過的知識,并且能使其綜合應(yīng)用這些知識去解決實際問題。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是理論和實踐相結(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)計思維方式在實踐中的驗證所邁出的真正意義上的第一步。
近幾年,隨著社會對人才需求類型的改變,進行教學(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)人才方案的重點以成為必然,為實現(xiàn)這一人才培養(yǎng)目標的要求,相應(yīng)的教學(xué)體系也在進行適應(yīng)性調(diào)整。機械設(shè)計基礎(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)機械設(shè)備課程提供必要的理論基礎(chǔ),使其在了解各種機械的傳動原理、設(shè)備的正確使用和維護及設(shè)備的故障分析等方面獲得必要的基本知識,機械設(shè)計基礎(chǔ)課程所占的教學(xué)比重在逐年增加。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是機械設(shè)計基礎(chǔ)課程最重要的綜合性與實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),其在實踐教學(xué)中的意義越加顯現(xiàn)出了其重要性。我們圍繞著培養(yǎng)具有一定的實踐能力和創(chuàng)新設(shè)計理念的應(yīng)用型本科人才的目標,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、設(shè)計成果展現(xiàn)形式等方面進行了教學(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)計思維,應(yīng)用先進的現(xiàn)代設(shè)計方法及設(shè)計手段去解決工程實際問題,考慮相關(guān)的工程技術(shù)要求,逐步樹立正確的設(shè)計思想,增強設(shè)計創(chuàng)新意識和競爭意識。
1教學(xué)內(nèi)容的改革
長期以來減速器作為機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的設(shè)計的經(jīng)典設(shè)計題目,這是由于減速器自身的特點決定的。減速器作為機器中一個相對獨立的部分,組成減速器的零部件覆蓋了機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的絕大部分內(nèi)容,便于學(xué)生在設(shè)計實踐中應(yīng)用檢驗所學(xué)的知識,實現(xiàn)理論和實踐的結(jié)合。另外,不同類型的減速器和參數(shù)的設(shè)計參數(shù)要求,所設(shè)計出的減速器的結(jié)果是不同的,因此, 選擇減速器作為機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計的題目是可行的。然而, 減速器只是一個部件, 每屆學(xué)生都重復(fù)同樣的設(shè)計內(nèi)容, 勢必會影響教師的創(chuàng)新設(shè)計的積極性。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)計的題目過于重復(fù),使學(xué)生缺乏新奇感,勢必會影響學(xué)生的設(shè)計積極性,影響設(shè)計成果。因此,結(jié)合學(xué)生所學(xué)的相關(guān)專業(yè)和學(xué)生對本門課的掌握程度,適當?shù)赝貙捳n程設(shè)計的選題勢在必行。
鑒于我校的機械設(shè)計、材料成型、車輛工程、汽車服務(wù)、材料科學(xué)、機電一體化、工程機械、數(shù)控等專業(yè)的學(xué)生都要進行課程設(shè)計,其專業(yè)跨度大、學(xué)生人數(shù)多以及減速器涉及的設(shè)計問題的經(jīng)典性,故減速器齒輪減速器設(shè)計題目仍予以保留,但根據(jù)不同的專業(yè)特點適當?shù)卦黾恿嗽O(shè)計題目,例如,對于數(shù)控專業(yè)的學(xué)生可以設(shè)計普通機床的傳動系統(tǒng), 給出電動機的動力參數(shù), 通過帶傳動,帶動主軸箱的運動。在這樣的傳動設(shè)計中, 學(xué)生可以通過參觀相關(guān)機床,這樣既進行相關(guān)的帶傳動和減速器傳動設(shè)計,也結(jié)合學(xué)生的自身專業(yè)知識,增加了學(xué)生的設(shè)計興趣,使學(xué)生真正體會到什么叫學(xué)以致用。 對于汽車專業(yè)的學(xué)生,不再進行傳統(tǒng)的一級圓柱齒輪減速器設(shè)計,而是結(jié)合其專業(yè)特點,設(shè)計汽車用變速器,這樣,需要考慮的因素更多了,同時也符合專業(yè)培養(yǎng)的特色。實踐證明, 適當拓寬課程設(shè)計的選題不僅能夠讓學(xué)生得到更多的工程設(shè)計訓(xùn)練, 而且能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性, 對于培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計思維和進行創(chuàng)造性設(shè)計, 可起到事半功倍的效果。
對于機械專業(yè)等為期三周的機械設(shè)計課程設(shè)計,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《機械制圖》、《互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ)》、《機械制造基礎(chǔ)》、《機械設(shè)計基礎(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)計作為教學(xué)中的重要部分,在設(shè)計過程中也要充分激發(fā)學(xué)生設(shè)計的主動性和創(chuàng)造性。要達到以上教學(xué)目的,首先應(yīng)重視實踐教學(xué)的環(huán)節(jié),實踐教學(xué)是學(xué)生獲得感性知識的重要手段,課程設(shè)計也是如此,為了讓學(xué)生在設(shè)計過程中能有一個整體的設(shè)計觀念,我們在進行課程設(shè)計之前,讓學(xué)生應(yīng)用機械設(shè)計基礎(chǔ)理論課上所學(xué)的知識,自行設(shè)計一個具有一定創(chuàng)新性的實驗,來實現(xiàn)預(yù)定的運動規(guī)律。然后,讓同學(xué)進行減速器的拆裝實驗,通過這次實驗讓大家對減速器的常見類型有一個直觀的認識,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, 對加工制造的工藝過程形成初步的認識。裝拆的重點是軸系零部件的結(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)計一個合理的軸系,使學(xué)生能在課程設(shè)計中結(jié)合實際的參數(shù)要求設(shè)計出合理的軸系結(jié)構(gòu)和尺寸。
在課程設(shè)計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)計前通過集中式的講解交待清楚所要完成的設(shè)計任務(wù),針對具體的設(shè)計任務(wù)如何入手去做,通過教師已有的設(shè)計經(jīng)驗,引導(dǎo)學(xué)生解決設(shè)計初期的入手難得問題,對于設(shè)計中的主要注意事項應(yīng)交待清楚避免在設(shè)計過程中學(xué)生走彎路,在設(shè)計過程中教師應(yīng)經(jīng)常到教室中去,發(fā)現(xiàn)共性問題要及時地集中講解,對個別底子薄的同學(xué)應(yīng)進行個別指導(dǎo),及時解決存在的障礙性問題,便于設(shè)計的如期完成,在設(shè)計的后期主要是檢查與糾正細節(jié)。在具體的指導(dǎo)過程中要求教師要以學(xué)生的設(shè)計思想為主線,在不改變學(xué)生原有總體設(shè)計方案的前提下,進行指導(dǎo)完善此設(shè)計,讓學(xué)生能真正地進行應(yīng)用所學(xué)的知識進行創(chuàng)造性設(shè)計,讓學(xué)生能夠真正成為設(shè)計的主體,在完成此設(shè)計的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生能夠真正地領(lǐng)會完成一次設(shè)計的總體設(shè)計思路和收獲自己的設(shè)計成果的成就感。總而言之,課程涉及的改革方向應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力為出發(fā)點。
3設(shè)計成果的展現(xiàn)形式
采用現(xiàn)代先進的機械設(shè)計手段,改變傳統(tǒng)的純手工繪圖的方式。要求學(xué)生提交的設(shè)計成果為手繪的設(shè)計草圖,手寫版的設(shè)計說明書,以及電子版的設(shè)計總體裝配圖和典型的軸類、齒輪類和箱體類零件圖。隨著科技的進步,計算機在設(shè)計、生產(chǎn)、試驗各領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。為了順應(yīng)社會對人才的需求,必須重視學(xué)生的應(yīng)用和掌握計算機的能力,在我院的機械設(shè)計專業(yè)率先試點要求總體裝配圖利用CAD完成。對于基礎(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、端蓋等所有機械零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計,完成整機的裝配,然后進行機構(gòu)的運動仿真和干涉檢驗。
設(shè)計成果的評定方式,改變原有的只看圖紙的評定方式,采用答辯與平時的設(shè)計表現(xiàn)相結(jié)合的方式,以圖紙、計算說明書和答辯成績?yōu)橹?兼顧設(shè)計態(tài)度、準備情況、出勤率、進度、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定設(shè)計質(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)計過程中所存在的問題,同時也是學(xué)生自我檢驗的最有效的方式,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,能夠強有力地督促學(xué)生及時地解決設(shè)計過程所存在的細節(jié)問題,防止懶散和懈怠現(xiàn)象的發(fā)生。
4結(jié)束語
機械基礎(chǔ)課程設(shè)計是機械類專業(yè)重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一,對培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力起著十分重要的作用。經(jīng)過全體機械設(shè)計基礎(chǔ)教師的努力,在課程設(shè)計過程中所進行的相關(guān)改革和實踐,在組織教學(xué)內(nèi)容方面加強專業(yè)特色適當?shù)馗淖兘虒W(xué)內(nèi)容,在設(shè)計手段上應(yīng)用現(xiàn)代的設(shè)計方法,在成果的展現(xiàn)形式上突出了實時動態(tài)的考核方式,能夠全方位提高機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計的質(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)模式的實現(xiàn)是我們?nèi)w機械教師不斷努力地探索和奮斗的目標。
參考文獻:
[1]朱宗澤,羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M].北京: 高等教育出版社,2005,(11).
1開發(fā)工具的選用
CAD軟件已經(jīng)發(fā)展成為各種可視化的發(fā)展環(huán)境。目前CAD開發(fā)工具軟件可以分為三類:一類是以Visualc++為代表的元件開發(fā)工具;另一類是以VisualBasic為代表的方案開發(fā)工具;再一類是以AutoCAD為代表的基于圖形軟件包的二次開發(fā)工具。筆者選用的是VisualBasic(VB)6.0作為開發(fā)工具,此軟件功能強大,易用性強,而且控件封裝了大量的屬性和方法,更好地實現(xiàn)了代碼共享,大大地節(jié)省了程序開發(fā)的時間,是當今最普遍的可視化編程工具之一。
2程序總體結(jié)構(gòu)
計算機輔助設(shè)計軟件以教學(xué)實用性為根本,主要實現(xiàn)齒輪傳動設(shè)計計算和校核的自動化,解決傳統(tǒng)的手工設(shè)計方法的缺陷。根據(jù)開發(fā)工具VB模塊化設(shè)計的思想,結(jié)合齒輪傳動設(shè)計的特點,確定了程序總體結(jié)構(gòu),流程圖見圖1:
3軟件開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)
計算機輔助設(shè)計軟件的整個過程由菜單和對話框驅(qū)動,分為設(shè)計計算、校核計算模塊。其設(shè)計,實現(xiàn)人機對話,具有良好的交互性,充分考慮了變化的參數(shù)需要學(xué)生參與改變的特點,使學(xué)生既感到計算的快捷方便,又鍛煉了設(shè)計能力。具體體現(xiàn)在學(xué)生在軟件使用過程中可以看到清楚的設(shè)計步驟,在不斷提示下進行每步設(shè)計。
3.1圖表功能的實現(xiàn)
在機械設(shè)計課程設(shè)計中有大量的圖表要查。圖表的特點是鮮明直觀,并能看出變化趨勢,在設(shè)計手冊和資料中經(jīng)常采用。但是在計算機輔助設(shè)計中,圖表不能直接存儲在計算機里,而且圖表本身不能用來直接解題,參與計算的只是根據(jù)圖表查得的有關(guān)數(shù)據(jù),因此必須將其程序化,變成計算機可存儲的數(shù)據(jù)形式,供解題時檢索和調(diào)用。如圖2所示,為了選擇使用系數(shù),需要決定選取的原動機和載荷狀態(tài)。在機械設(shè)計中,將使用系數(shù)數(shù)值列于表1-1。根據(jù)設(shè)計參數(shù),選擇的狀態(tài)決定使用系數(shù)的數(shù)值,這樣解決了查圖表的問題。
3.2齒輪設(shè)計校核模塊的開發(fā)
齒輪的設(shè)計計算是比較復(fù)雜的一個過程。在設(shè)計過程中,既要滿足傳動比的要求,又要滿足強度的要求,所以要多次進行參數(shù)調(diào)整和試算后才能得到滿足要求的齒輪,學(xué)生需要較長的時間完成齒輪的設(shè)計計算。由于給每個學(xué)生的設(shè)計數(shù)據(jù)不一樣,且每個學(xué)生在設(shè)計時所選擇的參數(shù)也不相同,因此開發(fā)了齒輪材料及其設(shè)計計算的模塊,如圖3、圖4所示。若齒輪的強度不滿足要求,則,所得出的數(shù)字呈紅色,需返回到初始界面重新設(shè)計,輸入及確定相關(guān)參數(shù)。
3.3整體界面
關(guān)鍵詞:精品課程;機械設(shè)計基礎(chǔ);教學(xué)內(nèi)容;人才培養(yǎng);專業(yè)建設(shè)
中圖分類號:G6420 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)11-0148-03
一、引言
精品課程建設(shè)工作是高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的重要組成部分,也是高等院校教學(xué)工作重要的基本建設(shè)內(nèi)容。教育部關(guān)于“本科教學(xué)工程(原稱“質(zhì)量工程”)”的建設(shè)文件指出:“精品課程”是具有一流教師隊伍、一流教學(xué)內(nèi)容、一流教學(xué)方法、一流教材、一流教學(xué)管理等特點的示范性課程。教育部的這一文件精神,為各級精品課程的建設(shè)與實踐工作指明了方向和課程建設(shè)的標準與目標。
西安外事學(xué)院的“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程經(jīng)過多年建設(shè),于2011年4月被評為校級精品課程,2011年11月被評為陜西省精品課程,2014年7月經(jīng)省教育廳批準又被升級改造為省級精品資源共享課程。總結(jié)幾年來的建設(shè)工作,我們的工作重點及特色主要在以下幾個方面。
二、創(chuàng)建課程新體系,改革課程內(nèi)容
“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程是一門綜合性、實踐性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課程,在高等院校機械類、近機類專業(yè)的教學(xué)計劃中具有承前啟后的重要作用,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、工業(yè)意識和綜合機械設(shè)計能力的一門主干課程。
西安外事學(xué)院作為我國一所走在前沿的應(yīng)用型本科院校,主要肩負著為國家培養(yǎng)應(yīng)用型本科技術(shù)人才的重任。因此,“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程內(nèi)容的改革,必須符合學(xué)校的人才培養(yǎng)目標。
針對“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的特點,我們確定了本課程的教學(xué)改革思路是:更新教育思想和教學(xué)觀念,以應(yīng)用型本科技術(shù)人才培養(yǎng)為對象,進行課程整體優(yōu)化組合,建設(shè)“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程新的教學(xué)體系;以提高學(xué)生的綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新設(shè)計能力、工程實踐能力為目標,構(gòu)建課堂教學(xué)、計算機輔助教學(xué)、設(shè)計訓(xùn)練、實驗教學(xué)與課外科技創(chuàng)新實踐活動一體化的教學(xué)體系。
為此,構(gòu)建的“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程是對原專業(yè)教學(xué)計劃中的機械原理、機械零件兩門課程的基本內(nèi)容進行整合而重組的一門新課程。圍繞“常用機構(gòu)”和“通用零部件”兩條主線介紹其有關(guān)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、設(shè)計方法等。在常用機構(gòu)內(nèi)容中,主要安排有平面機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析、平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、輪系和間歇運動機構(gòu);在通用零部件內(nèi)容中,主要介紹常用的機械傳動(帶傳動與鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動)、常用連接(螺紋連接、軸轂連接)、軸系零部件(軸、軸承、聯(lián)軸器與離合器)等;此外,還安排有機械系統(tǒng)設(shè)計、現(xiàn)代設(shè)計方法等章的內(nèi)容。通過本課程的學(xué)習(xí)(包括理論教學(xué)和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)),使學(xué)生著重掌握機械設(shè)計的基本知識、基本理論、基本方法和基本技能,培養(yǎng)學(xué)生具有一定機械設(shè)計能力,并為以后專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)。
在課程新體系的構(gòu)建中,始終堅持以應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)需要為目標,開展對課程內(nèi)容的改革;對于課程的基本理論以“必需”、“夠用”為度,淡化公式推導(dǎo),注重理論聯(lián)系實際,體現(xiàn)應(yīng)用性特色;同時對課程內(nèi)容組織貫徹“少而精”及“實用性”為原則,例如:在“齒輪傳動”一章,打破傳統(tǒng)習(xí)慣,分別把傳統(tǒng)的“齒輪機構(gòu)”、“齒輪傳動”、“蝸桿傳動”三章內(nèi)容合編為新“齒輪傳動”一章,把“滑動軸承”、“滾動軸承”兩章內(nèi)容合編為新“軸承”一章,既避免有關(guān)內(nèi)容重復(fù),又達刪繁就簡自成體系。
三、教師隊伍建設(shè)
教師隊伍建設(shè)不僅是高等院校教學(xué)建設(shè)的重要內(nèi)容之一,也是學(xué)科、專業(yè)和課程建設(shè)的基礎(chǔ)和重要工作。目前,我校課程組已初步建成一支知識結(jié)構(gòu)較為全面、年齡結(jié)構(gòu)適合、學(xué)緣結(jié)構(gòu)合理的“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)團隊。針對師資隊伍建設(shè)工作,我們提出課程師資隊伍建設(shè)要符合學(xué)校辦學(xué)定位的目標,要適應(yīng)教學(xué)需要和學(xué)科發(fā)展的目標,并以培養(yǎng)青年教師為重點,制定了具體培養(yǎng)計劃和措施,現(xiàn)取得較好的效果。關(guān)于培養(yǎng)青年教師隊伍的措施如下。
1.加強師德師風(fēng)教育,以先進人物為榜樣,樹立愛崗敬業(yè),忠于人民教育事業(yè)的崇高理想。
2.按照學(xué)校的師資隊伍建設(shè)目標,制定好包括青年教師的師資隊伍建設(shè)規(guī)劃,并認真實施。
3.給青年教師壓擔子,讓他們承擔起教學(xué)和科研任務(wù),在“干”中成長,而且教學(xué)和科研互動,協(xié)同發(fā)展。
4.實現(xiàn)教學(xué)崗位責任制,加強教學(xué)管理。積極開展教學(xué)教改研討活動,提高教學(xué)素養(yǎng)和業(yè)務(wù)能力。
5.發(fā)揮老教師的作用,實行年輕教師導(dǎo)師制。為每位青年教師配備了教學(xué)指導(dǎo)教師,加強對青年教師的傳、幫、帶。
6、創(chuàng)造條件讓青年教師走出去,到國外和國內(nèi)其他大學(xué)學(xué)習(xí)訪問,開拓視野。對提高學(xué)術(shù)及教學(xué)水平發(fā)揮了重要作用。
7.在實現(xiàn)青年教師全部碩士化的基礎(chǔ)上,逐步實施青年教師博士化。
8.建立聽課和評課制度,發(fā)揮老教師和系主任的教學(xué)監(jiān)督作用,促進青年教師課堂授課質(zhì)量的提高。
這些措施的實施,取得很好的效果,使青年教師茁壯成長,多名青年教師在學(xué)校舉辦的青年教師講課競賽中獲得競賽大獎,每位青年教師均已獲得一項以上省級教改研究項目或省級科研項目,并在全國期刊上發(fā)表多篇教育教學(xué)教改研究論文;本課程的建設(shè)成果先后于2011年、2012年獲校教學(xué)成果獎一等獎、二等獎,課程教學(xué)團隊于2012年獲校級優(yōu)秀教學(xué)團隊;已形成了一支學(xué)術(shù)和教學(xué)水平高,綜合素質(zhì)好、結(jié)構(gòu)合理的師資隊伍。
四、教學(xué)方法與教學(xué)手段
改革教學(xué)方法、采用先進的教學(xué)手段是提高課程教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵措施,在教學(xué)中,我們的做法如下。
(一)在教學(xué)方法上
1.轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,樹立以學(xué)生為中心的思想,正確認識學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的內(nèi)涵,充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性。
2.在課堂教學(xué)中,堅持理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng),把基礎(chǔ)理論與生產(chǎn)實際、設(shè)計實踐緊密結(jié)合,根據(jù)應(yīng)用性技術(shù)人才培養(yǎng)的實際需要,對基本理論以“必需”、“夠用”為度,淡化公式推導(dǎo),不斷將新技術(shù)、新成果引入課堂,開闊學(xué)生設(shè)計視野。
3.在課堂教學(xué)中,根據(jù)“工學(xué)結(jié)合”、“教、學(xué)、做合一”的原則,“講-練-實踐”相結(jié)合,安排設(shè)計性大作業(yè),提高學(xué)生的動手能力、工程訓(xùn)練與實踐能力。
4.在教學(xué)中,根據(jù)課程各章的不同特點,分別采用工程案例教學(xué)、項目任務(wù)教學(xué)、小組討論式教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)和探究式教學(xué)等不同教學(xué)方法。同時采用工學(xué)結(jié)合教學(xué)法、課外競賽激勵法、小組研討法等教學(xué)方法,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性,并指導(dǎo)和促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展。
5.搞好課程設(shè)計教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生掌握機械系統(tǒng)方案設(shè)計、機械零部件工作能力設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。
6.在教學(xué)過程中,貫徹因材施教的思想,重視學(xué)生的個性發(fā)展,鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生積極參加各類課外科技創(chuàng)新競賽活動,提高學(xué)生的動手能力、分析問題解決問題能力、創(chuàng)新實踐能力。
7.改變以往以期末考試成績定課程學(xué)習(xí)成績的方法,采用平時考核、作業(yè)考核、實驗考核和期末考試多項累加的方法確定學(xué)生的學(xué)習(xí)成績,引導(dǎo)學(xué)生自覺的學(xué)習(xí),全面、系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。
(二)在教學(xué)手段上
1.積極采用現(xiàn)代教育技術(shù),充分利用計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù),將多媒體教材引入課堂教學(xué),豐富課程的教學(xué)信息量。在本課程教學(xué)中,實現(xiàn)了部分網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。
2.結(jié)合課程特點,制作了課程教學(xué)錄像片、多媒體課件、常用機構(gòu)和通用零部件的三維動畫插播片、圖片庫和課程測試題庫,開發(fā)了課程CAI課件。
3.建成了常用機構(gòu)和通用零部件陳列室、軸系零件拆裝實驗室、液壓傳動陳列室等,供學(xué)生參觀和認知學(xué)習(xí),提供了直觀教學(xué)環(huán)境和開放式的教學(xué)環(huán)境。
4.開放了機械設(shè)計實驗室和械計創(chuàng)新活動室,激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,為培養(yǎng)和提高學(xué)生的機械設(shè)計動手能力、分析問題和解決問題能力以及參與科技創(chuàng)新活動提供了場所和便利。
在上述教學(xué)方法及有關(guān)措施下,本課程教學(xué)得到校內(nèi)外專家的一致好評,課程組教師教學(xué)評價均獲得學(xué)生“優(yōu)良”的好評。學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果也取得豐富成果,如在教育部主持舉辦的“2014年全國大學(xué)生機械設(shè)計創(chuàng)新大賽”上,學(xué)生參賽的7件作品,全部獲得陜西賽區(qū)省級獎,其中省級一等獎1項、省級二等獎1項、省級三等獎4項;學(xué)生在參加2013年“全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽”中,獲得陜西賽區(qū)省級二等獎2項;學(xué)生積極參加Solidworks考試認證中心的認證,多名學(xué)生獲得Solidworks考試認證中心頒發(fā)的“機械設(shè)計Solidworks證書”。
五、教材建設(shè)
教材建設(shè)是高等教育課程改革的重要組成部分,也是教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的成果體現(xiàn)。早在1988年國家教委頒發(fā)的《高等學(xué)校教材工作規(guī)程(試行)》中就指出:高等學(xué)校教材是體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的知識載體,是進行教學(xué)的基本工具,也是深化教學(xué)改革,提高教學(xué)質(zhì)量的重要保證。基于高校教材是傳授知識、培養(yǎng)技能的重要工具,在人才培養(yǎng)過程中扮演著極其重要的角色,所以,我們在精品課程建設(shè)規(guī)劃中,針對教材建設(shè)制訂了規(guī)劃,組織了教材編寫力量,先后出版了質(zhì)量較好的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》、《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》(國防工業(yè)出版社出版)兩部精品教材。在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材編寫中,我們堅持以應(yīng)用型本科技術(shù)人才培養(yǎng)的實際需要為宗旨,遵循對機械的認識規(guī)律及循序漸進的原則,遵循理論聯(lián)系實際和注重機械設(shè)計能力培養(yǎng)的要求,優(yōu)化了課程知識體系;以常用機構(gòu)和通用零部件為對象,以設(shè)計為主線,突出了機械系統(tǒng)方案設(shè)計、機械零部件的工作能力與結(jié)構(gòu)設(shè)計,并吸納了現(xiàn)代設(shè)計方法及技術(shù)。
由于“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的主、輔教材配套齊全,使用效果好。為培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、強能力、高素質(zhì)、寬口徑應(yīng)用型本科技術(shù)人才發(fā)揮了重要作用。
六、實踐教學(xué)活動創(chuàng)新
“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括實驗教學(xué)、課程設(shè)計、設(shè)計作業(yè)訓(xùn)練和課外科技創(chuàng)新實踐活動等內(nèi)容。
1.實驗教學(xué)。以培養(yǎng)學(xué)生動手能力為中心,利用機構(gòu)和機械零件陳列室、機械設(shè)計基礎(chǔ)實驗室、汽車工程實驗實訓(xùn)基地的開放式教學(xué)環(huán)境和條件,采用課內(nèi)外相結(jié)合的教學(xué)體系和分模塊、分項目的實驗教學(xué)內(nèi)容,全面培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的工作作風(fēng)、動手操作能力、分析解決問題能力,促進學(xué)生的個性發(fā)展。
2.課程設(shè)計教學(xué)。“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”是工科院校機械類、近機類學(xué)生在學(xué)習(xí)了機械制圖、工程力學(xué)、工程材料、公差與配合、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制造基礎(chǔ)等課程之后首次進行的一次較全面、較系統(tǒng)、較長時間、較貼近工程實際的綜合性設(shè)計訓(xùn)練,對于培育學(xué)生的設(shè)計意識,鍛煉學(xué)生的設(shè)計能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加深學(xué)生對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握都具有十分重要的作用和意義。為了突顯上述功能,我們對課程設(shè)計教學(xué)進行認真改革與建設(shè),豐富和深化課程設(shè)計內(nèi)容,實現(xiàn)設(shè)計題目多樣化。以設(shè)計為主線,既有傳動裝置設(shè)計的傳統(tǒng)題目,也有從生產(chǎn)實踐中新開發(fā)的新題目。對完成的設(shè)計圖紙,既可采用手工繪圖方式完成,也可采用計算機輔助繪圖方式完成。在完成的設(shè)計項目計算說明書中,必須有設(shè)計方案評價、設(shè)計工作總結(jié)等內(nèi)容,否則不予通過。通過這些措施的實施,培養(yǎng)的學(xué)生設(shè)計能力發(fā)揮,促進學(xué)生分析解決問題能力和創(chuàng)新能力的提高。
3.設(shè)計作業(yè)訓(xùn)練。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程是一門設(shè)計性、實踐性、綜合性很強的課程,為了實現(xiàn)基礎(chǔ)理論與設(shè)計實踐的有機配合、實現(xiàn)“教、學(xué)、做合一”和“講-練-實踐”相結(jié)合,我們安排了“軸系零件”測繪、上機進行“計算機輔助設(shè)計”等的設(shè)計作業(yè)訓(xùn)練。通過設(shè)計作業(yè)訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計能力、計算機輔助設(shè)計能力和繪圖能力,為后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)以及日后從事機械設(shè)計工作打下良好的基礎(chǔ)。
4、課外科技創(chuàng)新實踐活動教學(xué)。借助本課程的學(xué)習(xí),為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、綜合設(shè)計能力和團隊協(xié)作精神,我們借助汽車工程實驗實訓(xùn)中心和汽車工程技術(shù)創(chuàng)新基地,開展了學(xué)生課外科技創(chuàng)新實踐及機械創(chuàng)新設(shè)計的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。幾年來,這一課外科技創(chuàng)新實踐教學(xué)活動取得了豐碩的成果。
七、本課程的建設(shè)成果
1.建設(shè)出了一支知識結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)合理,學(xué)術(shù)水平和教學(xué)水平高的師資隊伍。教學(xué)與科研互動,共同協(xié)調(diào)發(fā)展,成果顯著。幾年來,課程組一位教師受到省級教書育人先進個人表彰;課程組先后完成了省級教改研究項目3項、省級科研項目4項、校教改項目5項,獲校級教學(xué)成果獎4項,并獲校級優(yōu)秀教學(xué)團隊一支;幾年來,教學(xué)團隊在國內(nèi)外各類期刊及國際學(xué)術(shù)會議上發(fā)表科研論文40余篇、教改研究論文10余篇,獲國家發(fā)明專利和新型專利2項。
2.創(chuàng)建了“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程新體系,面向應(yīng)用型本科技術(shù)人才,以培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計能力為主線,以工程應(yīng)用為目的,以“必須、夠用”為度,以講清概念、強化應(yīng)用為重點的原則來確定本課程的主要內(nèi)容和體系結(jié)構(gòu),對教學(xué)內(nèi)容作了重大的改革,以機械設(shè)計為主線,將機械原理、機械零件等課程的主要內(nèi)容進行精選和融合,優(yōu)化組合,使其成為一門完整體系的綜合化課程,并編寫出版了配套教材。
3.適應(yīng)應(yīng)用型本科技術(shù)人才培養(yǎng)需要,構(gòu)建了“工學(xué)結(jié)合”、“教、學(xué)、做合一”的課程教學(xué)模式,注重實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),加強基本設(shè)計訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和綜合分析與設(shè)計能力,構(gòu)建了課程的直觀教學(xué)陳列室和新的實驗教學(xué)體系,開放了課程實驗教學(xué)環(huán)境,促進了學(xué)生的個性化發(fā)展。
4.重視教材建設(shè),編寫出版了“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教材3部,主、輔教材配套齊全,水平高,使用效果好,并將教學(xué)改革思路與成果融入到教材中。
5.以理論教材為藍本,利用現(xiàn)代計算機信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),建設(shè)出本課程的立體化教材系統(tǒng)及其素材庫,并實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)和精品資源共享。
本課程于2011年評為省級精品課程,2014年經(jīng)陜西省教育廳批準又被升級改造為省級精品資源共享課程,本教學(xué)團隊將以此為新起點,繼續(xù)奮發(fā)努力建設(shè)好這一省級精品課程。
參考文獻:
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[4]張鄂.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.
[5]張鄂.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2014.
關(guān)鍵詞 機械設(shè)計基礎(chǔ);教學(xué)改革;獨立學(xué)院
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2013)30-0085-02
機械設(shè)計基礎(chǔ)是一門理論與實踐緊密結(jié)合的課程,是學(xué)生由理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)課程學(xué)習(xí)的重要橋梁和紐帶。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的主要內(nèi)容是研究機械中的常用機構(gòu)和通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本的設(shè)計理論和計算方法[1]。課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生具有設(shè)計通用零件和機械傳動裝置的能力,掌握重要機械參數(shù)的測定并具有運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)設(shè)計資料進行初步的工程設(shè)計能力,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力、動手實踐能力及創(chuàng)新設(shè)計能力[1-2]。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程涉及的基礎(chǔ)理論內(nèi)容較廣且相對獨立,實踐性較強,學(xué)生缺乏工程意識和實踐能力,因此學(xué)習(xí)起來較困難,容易失去學(xué)習(xí)興趣,導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不理想。這就要求教師在課堂上采用多種教學(xué)手段與方法,使學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中能更多地接觸實踐,更有興趣地學(xué)習(xí)這門課,更好地培養(yǎng)工程素質(zhì)[3]。
1 機械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)改革思路與目標
高等教育肩負著科教興國和人才培養(yǎng)的雙重使命,必然要適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展對人才的要求。傳統(tǒng)的以傳授知識為中心的教學(xué)理念很難實現(xiàn)這一目標,因此必須要建立一種新的教學(xué)理念來指導(dǎo)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué),以培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新思維為最終目的,使學(xué)生能了解本學(xué)科的發(fā)展趨勢,具備從事工程技術(shù)方面工作所必需的基本理論知識和基本技能,能夠運用所學(xué)的知識自主地發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。為此必須靈活采用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生愉快而自主地進行學(xué)習(xí)。同時要加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程設(shè)計能力,使機械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)融知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育和服務(wù)社會于一體,為學(xué)生就業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。
2 教學(xué)內(nèi)容的改革
機械設(shè)計基礎(chǔ)課程內(nèi)容繁雜,基本概念、公式、圖表等繁多,而且公式的推導(dǎo)過于冗長,缺乏系統(tǒng)性,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高,信心不足。因此,結(jié)合成都理工大學(xué)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標,以工程應(yīng)用為主線,以“必須夠用”為原則,對教學(xué)內(nèi)容進行精選和優(yōu)化整合,刪除落后的內(nèi)容及復(fù)雜公式的推導(dǎo)過程等,加強基礎(chǔ)知識和基本設(shè)計方法的講解,重點強調(diào)公式的理解與應(yīng)用,總結(jié)前后內(nèi)容的系統(tǒng)性和規(guī)律性,注重零件參數(shù)確定的方法與零件結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計,盡可能選用典型性和啟發(fā)性的工程實例,加強對學(xué)生解決工程應(yīng)用問題能力的培養(yǎng)。同時適時地更新教學(xué)內(nèi)容,保持教學(xué)內(nèi)容的先進性和科學(xué)性,拓展學(xué)生的知識面,加強工程觀念和綜合分析應(yīng)用能力的培養(yǎng),使學(xué)生既具有扎實的理論基礎(chǔ),又能很好地將所學(xué)知識應(yīng)用于實際設(shè)計中。
3 改進教學(xué)方法,采用先進教學(xué)手段
以教師課堂講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)方法,往往偏重于教師單方面知識的傳授,忽視了學(xué)生的自主學(xué)習(xí),教學(xué)效果不佳。因此必須采用靈活多變的教學(xué)方法和教學(xué)手段,加強與學(xué)生之間的互動與交流,激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性。
3.1 互動式教學(xué)方法
傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法忽視了學(xué)生的主體地位,只重視教師的“教”,忽視了學(xué)生的“學(xué)”,不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和主觀能動性的培養(yǎng)。互動式教學(xué)方法可使師生間單方向知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向互動。教師在遵循學(xué)生認知規(guī)律的前提下,充分發(fā)揮主導(dǎo)作用,創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境,精心設(shè)計啟發(fā)性問題,激發(fā)學(xué)生的思維,引導(dǎo)學(xué)生積極思考,喚起學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、探索問題的興趣。
例如,教師在講授帶傳動能夠?qū)⒒剞D(zhuǎn)運動變成直線運動時,可以設(shè)置問題:還有什么傳動方式也可實現(xiàn)相同的運動轉(zhuǎn)換?這樣就可將前面所學(xué)到的齒輪齒條傳動、螺旋傳動、鏈傳動等與帶傳動聯(lián)系到一起,不但能有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,還將前后知識聯(lián)系到一起,便于理解和掌握。通過互動式教學(xué)方法,教師的職責不再只是簡單的傳授知識,更重要的是要引導(dǎo)學(xué)生去積極思考,突出學(xué)生的主體地位,激發(fā)學(xué)生積極思考,引導(dǎo)學(xué)生進入有意識學(xué)習(xí)的心理狀態(tài),變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí),真正地實現(xiàn)教與學(xué)的互動。
3.2 加強多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合
采用多媒體教學(xué)方法能夠有效增加課堂教學(xué)信息量,并有效解決教學(xué)內(nèi)容多、課時少的問題。通過形象生動的動畫、視頻等多媒體手段,可將復(fù)雜的運動逼真地展現(xiàn)給學(xué)生,幫助學(xué)生理解和接受其運動規(guī)律。例如,通過動畫演示桿長的變化、機架的改變等來講授平面四桿機構(gòu)類型的變化情況;將四桿機構(gòu)的一些應(yīng)用實例如攝影平臺、飛機起落架、縫紉機踏板、雷達調(diào)整機構(gòu)等做成動畫,能使枯燥的內(nèi)容變得形象生動,學(xué)生更容易理解和接受。
多媒體課件應(yīng)按照教學(xué)內(nèi)容進行設(shè)計,要突出重點和難點,能將抽象的、難以理解的內(nèi)容變得簡單直觀,演示效果好,但不能過于花里胡哨,否則會適得其反。為了充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢,學(xué)院對多媒體教學(xué)制定了相關(guān)要求:教師進行多媒體教學(xué)時不能坐著,應(yīng)面對投影屏幕或?qū)W生,要加強與學(xué)生的互動與討論,不能脫離板書教學(xué),而且要加強精煉板書教學(xué),對重要的知識點、公式的推導(dǎo)等要以板書為主。通過形象生動的多媒體教學(xué)和板書教學(xué)相結(jié)合,培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性,收到良好的教學(xué)效果。
3.3 采用現(xiàn)場教學(xué)方法
教師可針對教學(xué)內(nèi)容的不同,合理組織現(xiàn)場教學(xué),做到理論聯(lián)系實際。例如,進行齒輪加工實驗時,可安排學(xué)生直接到工廠進行現(xiàn)場參觀學(xué)習(xí),教師根據(jù)齒輪加工的實際情況,可提出一些問題讓學(xué)生思考討論,并解答學(xué)生的疑問,這樣既能加深理解和鞏固,又有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。
4 加強學(xué)生工程意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
創(chuàng)新是科技發(fā)展和社會進步的源泉,創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是我國21世紀人才培養(yǎng)的核心內(nèi)容[4]。在教學(xué)過程中,特別是實踐教學(xué)環(huán)節(jié),要注重加強學(xué)生動手實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
4.1 實驗教學(xué)方面
在學(xué)院的支持下,機械設(shè)計基礎(chǔ)實驗教學(xué)條件得到了很好的改善,打破了傳統(tǒng)的以單一性、驗證性實驗為主的模式,增加了綜合性和創(chuàng)新設(shè)計性實驗。認知性和驗證性實驗主要是幫助學(xué)生加強理論知識的理解,鞏固所學(xué)的知識;綜合性實驗使學(xué)生了解典型機械零件的實驗方法,掌握機械參數(shù)的測定原理,提高學(xué)生的機械設(shè)計能力,加強學(xué)生動手能力及分析解決問題能力的培養(yǎng);創(chuàng)新設(shè)計實驗著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,如通過平面機構(gòu)任意組合實驗臺和軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗臺等創(chuàng)新設(shè)計實驗設(shè)備,學(xué)生可自主設(shè)計實驗項目,自己動手完成實驗內(nèi)容,并對實驗結(jié)果進行分析和總結(jié),培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維,并使學(xué)生在此過程中掌握了創(chuàng)新設(shè)計的基本方法,提高了機械設(shè)計能力。
此外,為了更充分發(fā)揮學(xué)生的主動性,目前正計劃將部分實驗室進行定時開放,學(xué)生可根據(jù)自己的興趣愛好和知識結(jié)構(gòu),自主進行實驗項目設(shè)計與改進,自主選擇設(shè)備并調(diào)試,獨立完成實驗操作,寫出實驗報告。開放實驗室對進一步提高學(xué)生的積極性,培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新設(shè)計能力具有重要意義。
4.2 課程設(shè)計教學(xué)方面
機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是學(xué)生綜合運用基礎(chǔ)理論知識和查閱相關(guān)資料進行工程分析和機械設(shè)計的重要實踐環(huán)節(jié),能幫助學(xué)生進一步鞏固所學(xué)的理論知識,同時還有利于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。
課程設(shè)計以減速器設(shè)計作為設(shè)計題目,由于學(xué)生缺乏工程實踐經(jīng)驗,為了增強學(xué)生做好課程設(shè)計的積極性和主動性,課程設(shè)計開始前,先組織學(xué)生進行減速器的拆裝,使學(xué)生對減速器的結(jié)構(gòu)和工作原理有初步的感性認識,然后再下達課程設(shè)計任務(wù)書。設(shè)計任務(wù)書打破傳統(tǒng)的給定參數(shù)和設(shè)計方案的做法,只給定功能要求,由學(xué)生根據(jù)功能要求進行分析,自行擬定設(shè)計方案,然后分組討論、分析、比較優(yōu)化,最終確定本次課程設(shè)計的設(shè)計方案,再進行零件的設(shè)計計算、校核以及圖紙設(shè)計。鼓勵有能力的學(xué)生運用現(xiàn)代設(shè)計方法和手段對所作課程設(shè)計做進一步的設(shè)計與分析。如指導(dǎo)學(xué)生運用二維CAD軟件繪制減速器裝配圖和零件圖,運用Pro/E、Solidworks等完成三維設(shè)計,并進行計算機模擬仿真,對自己的設(shè)計結(jié)果進行驗證。
在課程設(shè)計過程中,要逐漸培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想,鼓勵學(xué)生勇于提出自己的設(shè)計方案,敢于否定不合理的方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計,培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新能力。
5 構(gòu)建合理的成績評定體系
成績評定方式對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)興趣有重要的影響,因此必須改變傳統(tǒng)的以期末考試決定成績的不合理做法,要重視學(xué)生的平時成績,將成績評定貫穿于課程教學(xué)的始終。具體方法是:總評成績=平時成績(20%)+作業(yè)成績(10%)+實驗成績(10%)+期末考試成績(60%)。其中,平時成績指學(xué)生的出勤及回答問題等方面。新的成績評定方法更有利于對學(xué)生整個學(xué)習(xí)過程和應(yīng)用能力進行檢查與評定,能夠有效避免學(xué)生平時不努力考前突擊的弊端,能較全面地反映學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和掌握情況。
6 結(jié)束語
機械設(shè)計基礎(chǔ)作為一門重要的必修課程,必須以全新的教育理念,全面推動教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與教學(xué)手段等的改革,并在改革中不斷總結(jié)經(jīng)驗,使之有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力,促進學(xué)生的全面發(fā)展,滿足對21世紀人才培養(yǎng)的需要,更好地為國家建設(shè)和社會經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)。
參考文獻
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