機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理精選(九篇)

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第1篇：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理范文

關(guān)鍵詞 機(jī)械基礎(chǔ)課程 創(chuàng)新教學(xué) 實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Reform Experiments and Design Training and Promote Innovative

Teaching of Machinery Basic Courses

HAN Shangyun

（Guangzhou Public Utility Technician College， Guangzhou， Guangdong 510100）

Abstract Machinery foundation course as a professional basic course of machinery professional， has a strong theoretical and practical， is the successor of students studying professional courses necessary theoretical foundation courses， mechanical foundation courses on innovative teaching mechanical engineering training innovative talents with important effect. Based on the mechanical basis for curriculum reform experiment with design， develop and improve students' innovative design and practical ability， so as to promote innovative teaching mechanical foundation courses.

Key words machinery basic course； innovative teaching； experiment； design

1 在教學(xué)中增加研究性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)

我國(guó)的機(jī)械工程技工教育的教學(xué)目標(biāo)就是為了培養(yǎng)具備工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的技術(shù)人才，根據(jù)這一目標(biāo)就可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)注重于課程基本原理的演示、理論驗(yàn)證以及實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)的掌握方面，而忽視了對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、創(chuàng)新能力等培養(yǎng)，因此在教學(xué)中關(guān)于工程實(shí)踐環(huán)節(jié)方面相對(duì)比較薄弱，而要培養(yǎng)和提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力就需要各種試驗(yàn)進(jìn)行配合。實(shí)驗(yàn)不僅僅只是對(duì)教材知識(shí)的驗(yàn)證和演示，而應(yīng)該更加關(guān)注實(shí)驗(yàn)是否能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

因此，就可以在以往的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基礎(chǔ)上增加一些具有創(chuàng)新性與綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如3DMC機(jī)構(gòu)組合與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、JPCC平面機(jī)構(gòu)組裝實(shí)驗(yàn)、軸線結(jié)構(gòu)創(chuàng)意設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行組裝、調(diào)試、設(shè)計(jì)、研究，從而培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。如在3DMC試驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)發(fā)和研制中，就是按照機(jī)構(gòu)組成原理和創(chuàng)造性思維原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的，它是具有綜合性較強(qiáng)的智能化實(shí)驗(yàn)測(cè)試設(shè)備。這個(gè)試驗(yàn)臺(tái)可以對(duì)學(xué)生在機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中所萌發(fā)的各種創(chuàng)新性思維進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)臺(tái)不僅包括了組成機(jī)構(gòu)的高、低副桿組，組成這些桿組的各種構(gòu)件、機(jī)架以及其它的輔助連接件等，也包括了關(guān)于機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)方面的內(nèi)容，有凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研究提高學(xué)生的機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)能力。通關(guān)試驗(yàn)臺(tái)還可以對(duì)執(zhí)行構(gòu)件和中間任意構(gòu)件的速度、位移、加速度進(jìn)行測(cè)試通過(guò)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生將教材中的知識(shí)與自身的思維、動(dòng)手能力相結(jié)合，對(duì)實(shí)驗(yàn)題目進(jìn)行分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行構(gòu)思和優(yōu)化，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行拆裝等，從而逐漸培養(yǎng)和提高學(xué)生的分析能力和解決問(wèn)題的能力，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過(guò)實(shí)踐讓理論知識(shí)得到驗(yàn)證、延伸和創(chuàng)新。

2 對(duì)課程設(shè)計(jì)模式進(jìn)行改革，使設(shè)計(jì)內(nèi)容更具創(chuàng)新性

機(jī)械基礎(chǔ)設(shè)計(jì)訓(xùn)練一般有課程設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新活動(dòng)。在機(jī)械課程體系中，課程實(shí)踐是一個(gè)非常重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)模式與設(shè)計(jì)內(nèi)容已經(jīng)不符合對(duì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求，因此需要改變課程設(shè)計(jì)。如在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中，將原來(lái)使用解析法和圖解法在做機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析改成了機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)?？梢栽谕瓿衫碚摻虒W(xué)后進(jìn)行課程設(shè)計(jì)任務(wù)，也可以在理論教學(xué)完成一定程度就與其同步進(jìn)行。提前將任務(wù)告訴學(xué)生，讓學(xué)生做好準(zhǔn)備，查閱資料。這樣就可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，如果遇到不懂的問(wèn)題就可以自己查閱資料進(jìn)行解決，或者是教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，就可以針對(duì)性地去解決問(wèn)題，從而提高學(xué)生的自學(xué)能力以及加深他們對(duì)知識(shí)的理解。在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，要本著學(xué)生是主體，而教師只是輔導(dǎo)的思想進(jìn)行，提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性。同時(shí)課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)要具有靈活性，可以讓教師給出，也可以讓學(xué)生自己擬定題目，而學(xué)生自定題目就要求他們要進(jìn)行更多的調(diào)研工作，這樣就可以了解更多的設(shè)計(jì)內(nèi)容。在進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)時(shí)，可以分小組進(jìn)行，這樣學(xué)生通過(guò)交流合作發(fā)揮出集體的力量，同時(shí)學(xué)生個(gè)人也能夠發(fā)揮出自己的獨(dú)特見(jiàn)解，這樣有利于學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的提高。又如在機(jī)械設(shè)計(jì)中改變課程設(shè)計(jì)模式時(shí)，利用CAD編程代替原來(lái)的減速器傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，這樣不僅可以讓學(xué)生熟悉現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論，同時(shí)也可以提高他們的計(jì)算機(jī)編程水平。在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)利用計(jì)算機(jī)仿真軟件，可以輔助學(xué)生制作虛擬樣機(jī)操作等。 （下轉(zhuǎn)第107頁(yè)）（上接第103頁(yè)）

3 開(kāi)展創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)與創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)

在課程設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)中將實(shí)驗(yàn)裝置作為相關(guān)載體，是課程改革的一項(xiàng)重要任務(wù)。在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行課程設(shè)計(jì)或創(chuàng)新設(shè)計(jì)，如通過(guò)對(duì)3DMC試驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)發(fā)和研制中，完成一些學(xué)生的課程設(shè)計(jì)，通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)將學(xué)生在機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中所萌發(fā)的各種創(chuàng)新性思維進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。對(duì)于各個(gè)基本結(jié)構(gòu)，它們的性能是非常有限的，只是針對(duì)基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新也是不容易的，如果將多個(gè)基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)合使其成為一個(gè)組合機(jī)構(gòu)再進(jìn)行利用，這樣就能夠滿足人們對(duì)機(jī)械性能、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和形式的需要。通過(guò)利用試驗(yàn)臺(tái)提供的組合機(jī)構(gòu)供拼裝置，對(duì)組合機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造和研究，從而讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到各種組合結(jié)構(gòu)的各種性能，為以后的機(jī)械創(chuàng)新和工程設(shè)計(jì)創(chuàng)造良好的條件?？梢岳谩昂谙洹钡男问絹?lái)體現(xiàn)出課程設(shè)計(jì)內(nèi)容中對(duì)機(jī)構(gòu)的功能要求，在給出的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)題目中，要求學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)的功能要求進(jìn)行仔細(xì)具體的研究，用多個(gè)子功能來(lái)表現(xiàn)總體功能，并對(duì)各個(gè)子功能的功能元解進(jìn)行有效選擇和確定實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)構(gòu)的功能設(shè)計(jì)。運(yùn)用的方案需要具有靈活性，符合對(duì)題目的要求，對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比分析并進(jìn)行交流，不斷促進(jìn)學(xué)習(xí)的提高。同時(shí)學(xué)生也可以自己給出題目，但關(guān)于構(gòu)件方面做好要求控制在試驗(yàn)臺(tái)配置范圍內(nèi)。在進(jìn)行題目的設(shè)計(jì)時(shí)，要不斷地研究，從中找到問(wèn)題，并從中設(shè)計(jì)出具有創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)的有效結(jié)合。

同時(shí)開(kāi)展一些形式多樣的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)，來(lái)激發(fā)學(xué)生對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的積極性和主動(dòng)性。將一些好的作品設(shè)計(jì)拿到機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)比賽中進(jìn)行評(píng)比，有利于驗(yàn)證設(shè)計(jì)的成果，同時(shí)可以加強(qiáng)技術(shù)的交流 。創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)的開(kāi)展為學(xué)生提供了一個(gè)展示自我、提升自我的良好平臺(tái)。在實(shí)驗(yàn)室中也可以進(jìn)行一些創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將一些實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生開(kāi)放，讓他們對(duì)試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行自主選擇，并安排好設(shè)計(jì)步驟，通過(guò)老師的指導(dǎo)下，發(fā)揮自己的創(chuàng)造性思維和動(dòng)手能力獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。通過(guò)這種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，來(lái)提高學(xué)生的創(chuàng)造能力和實(shí)踐能力。

4 總結(jié)

通過(guò)對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)的改革，不斷加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動(dòng)他們對(duì)學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，這樣提高了教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)也讓學(xué)生得到了各種機(jī)械工程的實(shí)踐訓(xùn)練，從而有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力、動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐建生，呂亞清，張志.基于項(xiàng)目制的《機(jī)械基礎(chǔ)》課程創(chuàng)新模式[J].教育教學(xué)論壇，2013.27：46-48.

[2] 王世剛，林景凡，李西兵.機(jī)械基礎(chǔ)系列課程創(chuàng)新教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建[J].科技信息（學(xué)術(shù)研究），2008.27：360.

第2篇：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理范文

1試題分析

江蘇省近3年高考物理實(shí)驗(yàn)試題分析見(jiàn)表1。

2014年第11題2015年第11題2016年第11題

實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證力的平行四邊形定則小磁鐵在銅管中下落的運(yùn)動(dòng)規(guī)律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

實(shí)驗(yàn)裝置

考查內(nèi)容（1）力的圖示（作圖法）。

（2）比較實(shí)驗(yàn)過(guò)程中拉力的大小。

（3）實(shí)驗(yàn)誤差理論分析。

（4）實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)分析。（1）實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)。

（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（紙帶處理）。

（3）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論歸納。

（1）ΔEp=mgh中h的理解。

（2）ΔEk=12mv2中v的計(jì)算。

（3）[ZK（]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（ΔEp與ΔEk關(guān)系的理解）。[ZK）]

（4）實(shí)驗(yàn)改進(jìn)建議。

易錯(cuò)點(diǎn)分析第（2）問(wèn)中比較實(shí)驗(yàn)過(guò)程中拉力的大小，橡皮筋中的彈力不滿足胡克定律，此時(shí)應(yīng)根據(jù)題目給的具體情景具體分析，不能盲目經(jīng)驗(yàn)主意，F(xiàn)a=Fb才是正確答案。

第（2）問(wèn)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（紙帶處理），確定一合適的點(diǎn)為O點(diǎn)，每隔1個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，計(jì)算打4個(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶的速度時(shí)應(yīng)用到5.60和4.04這兩個(gè)數(shù)據(jù)。

第（3）問(wèn)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（ΔEp與ΔEk關(guān)系的理解），憑經(jīng)驗(yàn)和簡(jiǎn)單記憶盲目認(rèn)為是空氣阻力的影響，沒(méi)有從理論上分析ΔEp小于ΔEk在真正原因是v的測(cè)量偏大造成的。

審題突破分析

“他用彈簧測(cè)力計(jì)先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長(zhǎng)度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同”是否意味著：用彈簧測(cè)力計(jì)先后兩次將橡皮筋拉伸到不同的長(zhǎng)度時(shí)，讀數(shù)才可能相同，為Fa與Fb的關(guān)系鋪墊。

“將裝置中的銅管更換為相同尺寸的塑料管，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作，結(jié)果表明磁鐵下落的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律幾乎相同”對(duì)比實(shí)驗(yàn)的目的是引導(dǎo)學(xué)生理解電磁阻尼的原因。

“在鋼球底部豎直地粘住一片寬帶為d的遮光條”和“取v=dt作為鋼球經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度”，這兩句話即暗示學(xué)生ΔEk的測(cè)量誤差偏大的原因是v的測(cè)量偏大造成的，為第（3）問(wèn)中ΔEp與ΔEk關(guān)系的原因判斷鋪墊。

2命題特色

2.1注重基本規(guī)律、基本原理和實(shí)驗(yàn)基本技能的考查

2014年第11題第（1）問(wèn)考查學(xué)生的作圖能力（力的圖示法求合力的大?。?。第（3）問(wèn)考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的把握和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響因素的判斷，盡管是以選擇題的形式考查，但得分情況仍不容樂(lè)觀，要求學(xué)生具有細(xì)致的審題能力和信息加工的能力，會(huì)順勢(shì)答題。

2015年第11題第（1）問(wèn)考查學(xué)生對(duì)小磁鐵在銅管中下落時(shí)受電磁阻尼作用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置和操作細(xì)節(jié)的理解，要求學(xué)生理解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理，先通電后釋放的原則，在豎直方向上紙帶保持豎直的做法。第（2）問(wèn)考查紙帶處理的實(shí)驗(yàn)運(yùn)算技能，會(huì)用極限思想通過(guò)平均速度代替瞬時(shí)速度。

2016年第11題第（1）問(wèn)考查學(xué)生對(duì)ΔEp=mgh中h的理解。應(yīng)測(cè)量釋放時(shí)的鋼球球心到鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心之間的豎直距離。第（2）問(wèn)考查學(xué)生對(duì)ΔEk=12mv2中v的計(jì)算，實(shí)質(zhì)仍是極限思想的理解，這兩問(wèn)屬于基本原理和基本運(yùn)算的考查。

2.2注重傳統(tǒng)與創(chuàng)新的銜接和過(guò)渡，不拘一格設(shè)置情景

2014年第11題第（2）問(wèn)考查學(xué)生對(duì)非彈性形變背景下的三力平衡的理解。先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長(zhǎng)度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，這表明胡克定律已不適用，傳統(tǒng)的F=kx的思維應(yīng)該摒棄，需要構(gòu)建新思維。先后兩次將橡皮筋拉伸到不同的長(zhǎng)度時(shí)，讀數(shù)有可能相同，根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程最終O點(diǎn)和a、b兩點(diǎn)在同一條直線上，即前后兩次偏離豎直方向上的夾角相同，得出Fa=Fb。

2015年第11題第（3）問(wèn)考查學(xué)生語(yǔ)言組織表達(dá)能力。通過(guò)觀察表格中的數(shù)據(jù)，體會(huì)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，總結(jié)出磁鐵運(yùn)動(dòng)速度的變化情況以及磁鐵受到阻尼作用的變化情況，實(shí)質(zhì)是對(duì)變加速直線運(yùn)動(dòng)的理解，牛頓第二定律是解決問(wèn)題的理論基礎(chǔ)。

2016年第11題第（3）問(wèn)考查學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的敏感程度和數(shù)據(jù)分析能力。表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異，且ΔEp小于ΔEk，這絕對(duì)不是由于空氣阻力造成的（本實(shí)驗(yàn)空氣阻力會(huì)使ΔEp大于ΔEk），使得學(xué)生再次回歸實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，尋找ΔEk大的原因（實(shí)質(zhì)是v的測(cè)量偏大）。從傳統(tǒng)思維到創(chuàng)新思維的演變要緊跟實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取過(guò)程，決不能盲目的憑經(jīng)驗(yàn)主義，不假思考的死記硬背式的答題。

2.3注重開(kāi)放性問(wèn)題的設(shè)置，激發(fā)學(xué)生的興趣

2014年第11題第（4）問(wèn)考查驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，該問(wèn)題具有開(kāi)放性。學(xué)生可從實(shí)驗(yàn)器材的角度（橡皮筋的選擇），實(shí)驗(yàn)操作的角度（水平力緩慢移動(dòng)），實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的角度（改用彈簧稱(chēng)或力傳感器）作答，只要合情合理就行。

2015年第11題第（4）問(wèn)考查學(xué)生的對(duì)比思維能力。銅管更換為相同尺寸的塑料管，結(jié)果磁鐵下落的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律幾乎相同，這表明塑料管對(duì)磁體沒(méi)有任何影響，沒(méi)有電磁阻尼作用，對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果得出的結(jié)論實(shí)質(zhì)是對(duì)法拉第電磁感應(yīng)的理解。

2016年第11題第（4）問(wèn)考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)建議，在理解實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生原因以及v的測(cè)量偏大的原因的基礎(chǔ)上，才能提出可行性建議。分別測(cè)出光電門(mén)和球心到懸點(diǎn)的長(zhǎng)度L和l，計(jì)算ΔEk時(shí)，將v折算成鋼球的速度v′=lLv。

3備考策略

3.1加強(qiáng)對(duì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)基本原理和常規(guī)設(shè)計(jì)方案的理解

力學(xué)實(shí)驗(yàn)有以下4個(gè)實(shí)驗(yàn)：①實(shí)驗(yàn)探究：速度隨時(shí)間的變化規(guī)律；②實(shí)驗(yàn)探究：力的平行四邊形定則；③實(shí)驗(yàn)探究：加速度與物體質(zhì)量，物體受力的關(guān)系；④實(shí)驗(yàn)探究：機(jī)械能守恒定律。4個(gè)實(shí)驗(yàn)中①③④都與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有關(guān)，所以關(guān)于紙帶處理和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作原理及使用注意事項(xiàng)要倍加關(guān)注，同時(shí)還要關(guān)注物理思想，如實(shí)驗(yàn)②中等效替代的思想，實(shí)驗(yàn)③控制變量的思想，實(shí)驗(yàn)④中轉(zhuǎn)化的思想。

3.2加強(qiáng)對(duì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)考查細(xì)節(jié)的關(guān)注

實(shí)驗(yàn)①紙帶處理時(shí)應(yīng)關(guān)注瞬時(shí)速度和加速度計(jì)算時(shí)時(shí)間間隔t的計(jì)算，不能盲目的誤以為t=0.02 s或t=0.10 s。實(shí)驗(yàn)②彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)時(shí)應(yīng)關(guān)注估讀問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)③應(yīng)關(guān)注是否需要平衡摩擦力以及怎樣才能恰好平衡摩擦力。實(shí)驗(yàn)④數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)關(guān)注空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。

3.3加強(qiáng)對(duì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)常規(guī)設(shè)計(jì)方案和創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案的比較分析

實(shí)驗(yàn)②有教材常規(guī)設(shè)計(jì)方案的構(gòu)建（結(jié)點(diǎn)O的位置同一次實(shí)驗(yàn)前后保持一致），也可在常規(guī)設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案的構(gòu)建（結(jié)點(diǎn)O的位置前后兩次實(shí)驗(yàn)可以不一致），不管怎樣，都是共點(diǎn)力作用下的三力平衡問(wèn)題，通過(guò)力的圖示構(gòu)建平行四邊形。

實(shí)驗(yàn)③可利用木板模型完成實(shí)驗(yàn)（需要平衡摩擦力且滿足mM），也可以利用氣墊導(dǎo)軌完成實(shí)驗(yàn)（不需要平衡摩擦力但要滿足mM），還可以借助傳感器測(cè)量小車(chē)受到的拉力（不需要滿足mM），故要結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)過(guò)程具體分析。

第3篇：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理范文

引言

目前產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)對(duì)企業(yè)發(fā)展具有重大作用。產(chǎn)品須不斷創(chuàng)新才能適應(yīng)多變的市場(chǎng)。而價(jià)值工程作為一門(mén)集技術(shù)和經(jīng)濟(jì)于一體的學(xué)科對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義。

價(jià)值工程

1.概念

價(jià)值工程是一項(xiàng)把產(chǎn)品功能分析作為核心，用最低壽命周期成本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品真正價(jià)值的創(chuàng)造性活動(dòng)。是研究產(chǎn)品功能與成本關(guān)系的現(xiàn)代管理科學(xué)。價(jià)值工程的基本原理：價(jià)值（V）=功能（F）/成本（C），即包括價(jià)值、功能和成本3個(gè)基本要素。

2.特點(diǎn)

把用戶利益放在首位、以功能分析為核心、以提高經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益為目的是價(jià)值工程的三大特點(diǎn)。以用戶需求為出發(fā)點(diǎn)，在滿足產(chǎn)品功能的同時(shí)追求最低成本，最大限度地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的提高。

3.意義

價(jià)值工程以質(zhì)量管理體系、功能優(yōu)化體系等理念為基礎(chǔ)，尋求成本和功能的最佳匹配，最大限度地降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的最優(yōu)化，對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有直接指導(dǎo)意義。

產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1.概念

產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)指為提高產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)用新技術(shù)，采用新生產(chǎn)方式和經(jīng)營(yíng)管理模式，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、提供新服務(wù)、創(chuàng)造新市場(chǎng)的一種設(shè)計(jì)方法。

2.產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

首創(chuàng)性、差異性、文化基礎(chǔ)性是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的三大特點(diǎn)。首創(chuàng)賦予創(chuàng)新設(shè)計(jì)旺盛的生命力，差異性設(shè)計(jì)是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)未來(lái)的發(fā)展方向，而文化基礎(chǔ)性賦予產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)深厚的文化底蘊(yùn)。

3.產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的意義

產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)對(duì)企業(yè)的興衰存亡起著重要作用，對(duì)推動(dòng)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、品牌創(chuàng)新、管理創(chuàng)新具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。將技術(shù)創(chuàng)新與設(shè)計(jì)創(chuàng)新結(jié)合，創(chuàng)造出更符合用戶需求的創(chuàng)新產(chǎn)品。

價(jià)值工程在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

以兒童滑板車(chē)為例，從功能和成本兩方面分析價(jià)值工程在其創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

1.功能分析

通過(guò)調(diào)查兒童對(duì)滑板車(chē)各功能重要度分析（見(jiàn)表1）?？芍櫩蛯?duì)兒童滑板車(chē)的鍛煉身體、培養(yǎng)運(yùn)動(dòng)興趣、控制車(chē)體等功能較為重視。兒童滑板車(chē)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)以滿足這些功能為基礎(chǔ)，以便設(shè)計(jì)出一款既滿足顧客功能需求，又能給企業(yè)帶來(lái)高收益的兒童玩具車(chē)。

表1 兒童滑板車(chē)各功能重要度分析（04評(píng)分法）

序號(hào) 構(gòu)成要素 功能名稱(chēng) 一對(duì)一比較打分 得分值 功能重要度系數(shù) 重要度順序

鍛煉身體 運(yùn)動(dòng)興趣 支撐兒童 承載兒童 滑動(dòng)車(chē)體 控制車(chē)體 增加美感

0 兒童滑板車(chē) 鍛煉身體 * 3 3 3 3 3 3 18 0.19 1

運(yùn)動(dòng)興趣 1 * 3 3 3 3 3 16 0.17 2

1 扶手部分 支撐兒童 1 1 * 3 2 1 3 11 0.12 5

2 滑板部分 承載兒童 1 1 1 * 2 1 3 9 0.10 6

3 滑輪部分 滑動(dòng)車(chē)體 1 1 2 2 * 1 3 10 0.15 4

4 剎車(chē)部分 控制車(chē)體 1 1 3 3 3 * 3 14 0.16 3

5 車(chē)體表面加工工藝 增加美感 1 1 1 1 1 1 * 6 0.06 7

總計(jì) 6 8 3 16 14 10 18 94

2.成本分析

降低成本，實(shí)現(xiàn)兒童玩具車(chē)材料的多樣化、結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化及合理化上。即要求材料輕便、無(wú)毒無(wú)味，防摔打和撞擊?？蛇x擇塑料材料為主體造型材料，易于成型，可減輕自重，方便處理圓角過(guò)渡，避免對(duì)兒童的傷害。

結(jié)語(yǔ)

產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)已逐漸成為企業(yè)取得市場(chǎng)主動(dòng)權(quán)的決定性手段。為提高產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的力度和效率，用尋求功能與成本最佳比而獲最優(yōu)價(jià)值的價(jià)值工程原理的角度探索產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方法值得學(xué)習(xí)和推廣。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：陜西科技大學(xué)設(shè)計(jì)與藝術(shù)學(xué)院）

第4篇：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理范文

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程；教學(xué)探索與實(shí)踐；教學(xué)方法；教學(xué)手段

中圖分類(lèi)號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）20-0207-02

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課作為高等職業(yè)教育機(jī)電類(lèi)各專(zhuān)業(yè)重要的技術(shù)性基礎(chǔ)課程，對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力起著非常重要的作用。本課程的學(xué)習(xí)，旨在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)常用機(jī)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)的分析、機(jī)械零部件選用及設(shè)計(jì)能力，使學(xué)生初步獲得正確的管理、使用和維護(hù)機(jī)械的基本知識(shí)和要領(lǐng)，為后期專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)以及從事本專(zhuān)業(yè)相關(guān)工作的可持續(xù)性發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。探索并采用與專(zhuān)業(yè)及課程特點(diǎn)相適應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程、教學(xué)方法和教學(xué)手段，是提高教學(xué)質(zhì)量之關(guān)鍵。本文根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的課程特點(diǎn)，就如何精選教學(xué)內(nèi)容、正確采用各種先進(jìn)的教學(xué)方法和手段，進(jìn)行了探索與實(shí)踐。

一、優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)

據(jù)教育部16號(hào)文件對(duì)高職機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)“高素質(zhì)技能型人才”的人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合行業(yè)企業(yè)對(duì)人才職業(yè)能力的需求，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容的選取以突出適用性為原則。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的課程特點(diǎn)是理論性強(qiáng)，涵蓋了機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程力學(xué)等方面內(nèi)容，知識(shí)點(diǎn)比較多，同時(shí)這門(mén)課程還具有很強(qiáng)的應(yīng)用性和實(shí)踐性，在教學(xué)安排時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整理論教學(xué)時(shí)數(shù)，增加一定的實(shí)踐教學(xué)時(shí)數(shù)。

1.精選并更新理論教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)內(nèi)容的選取上調(diào)整思路，強(qiáng)調(diào)基本知識(shí)、基本原理和基本方法，注重理論知識(shí)與工程實(shí)際應(yīng)用相融合。從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，圍繞機(jī)器組成，以工程實(shí)際項(xiàng)目及創(chuàng)新能力培養(yǎng)等為主選取知識(shí)點(diǎn)；以機(jī)構(gòu)分析、零件選用、機(jī)械傳動(dòng)及創(chuàng)新設(shè)計(jì)為主線，引入能體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)現(xiàn)狀的、與日常生活和實(shí)際生產(chǎn)相關(guān)的新型機(jī)構(gòu)及現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法等最新成果，突出技術(shù)發(fā)展前沿，拓寬知識(shí)面，豐富課堂信息量，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣及積極性，提高教學(xué)效果，完成課程教學(xué)及學(xué)習(xí)目標(biāo)。

2.貼近工程，增加實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。接觸本門(mén)課程前，學(xué)習(xí)學(xué)生對(duì)機(jī)械的了解局限于生活之中，缺少工程觀念，缺乏抽象思維，無(wú)法將理論知識(shí)和工程實(shí)際相結(jié)合，但是他們的共性是好奇心強(qiáng)，很容易被新鮮事物所吸引。針對(duì)這一現(xiàn)狀，我們?cè)诮虒W(xué)中穿插一定的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。例如，開(kāi)課前安排學(xué)生參觀機(jī)構(gòu)與刀具陳列室，機(jī)械原理及機(jī)械傳動(dòng)陳列室等；開(kāi)課三周后，安排學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)參觀典型機(jī)械產(chǎn)品和現(xiàn)代化機(jī)械加工設(shè)備，并進(jìn)行機(jī)械拆裝實(shí)訓(xùn)，課程學(xué)習(xí)最后階段安排實(shí)踐性創(chuàng)新設(shè)計(jì)等。這一環(huán)節(jié)，使學(xué)生深切感受到工程，建立工程觀念，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)融合，為課程的深入學(xué)習(xí)奠定必要的基礎(chǔ)。

3.教學(xué)內(nèi)容的組織與實(shí)施。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)是各章節(jié)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性少，學(xué)生一接觸本課程就會(huì)產(chǎn)生“沒(méi)有系統(tǒng)性”、“邏輯性差”等錯(cuò)覺(jué)。針對(duì)這一現(xiàn)狀，教師應(yīng)該怎么教？學(xué)生應(yīng)該怎么學(xué)？在教學(xué)內(nèi)容的組織和實(shí)施過(guò)程中，遵循由易到難、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由具體到抽象的原則，對(duì)學(xué)生引導(dǎo)鼓勵(lì)。針對(duì)需要解決的難題，采用教師引導(dǎo)，學(xué)生分組分析討論的措施，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生成為課堂的主體，將教、學(xué)、做融為一體，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二、改進(jìn)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

在教學(xué)過(guò)程中，怎樣才能把以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，怎樣才能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)能力，是我們一直在思考和探索的問(wèn)題。高職學(xué)生比較習(xí)慣和適合感性認(rèn)知的教學(xué)方式，因此在課堂教學(xué)中，應(yīng)以精講多練為原則，以啟發(fā)式教育為主，同時(shí)注重采用“對(duì)比式”、“案例式”、“演示法”、“現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)式”等多種教學(xué)方法，對(duì)理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，可結(jié)合工程案例的分析進(jìn)行講解，以理論的應(yīng)用為切入點(diǎn)，使學(xué)生能對(duì)基本概念有較具體的認(rèn)識(shí)。對(duì)實(shí)踐性較強(qiáng)的內(nèi)容，則采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)、學(xué)做合一、行動(dòng)導(dǎo)向的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法等，強(qiáng)調(diào)以知識(shí)為載體，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、理解問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的思維方式與方法。

1.啟發(fā)式教學(xué)法。啟發(fā)式教學(xué)重在調(diào)動(dòng)學(xué)生“學(xué)”的積極性。在教學(xué)過(guò)程中，聯(lián)系工程實(shí)際，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，啟發(fā)學(xué)生積極思考問(wèn)題，加深對(duì)基本知識(shí)的理解和掌握，并在求解過(guò)程中進(jìn)一步思考，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，取得良好的效果。例如在講解“機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)”內(nèi)容時(shí)，首先播放縫紉機(jī)的工作過(guò)程以及飛機(jī)起落架在降落和起飛時(shí)相關(guān)工作視頻與動(dòng)畫(huà)，繼而拋出問(wèn)題：飛機(jī)著陸時(shí)其起落架為什么能穩(wěn)固地支撐在地面，起飛時(shí)又是怎樣收縮回機(jī)身的呢？縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu)在工作時(shí)為什么會(huì)出現(xiàn)瞬間卡死甚至反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，又是怎樣克服“卡死”而繼續(xù)工作的？等等。學(xué)生進(jìn)行觀看視頻并思考，隨后在與學(xué)生相互討論的基礎(chǔ)上展開(kāi)授課，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，找出機(jī)構(gòu)死點(diǎn)位置，引出“死點(diǎn)”概念，并對(duì)工程中眾多實(shí)例進(jìn)行剖析與歸納，說(shuō)明“死點(diǎn)”在工程中的利用以及傳動(dòng)中“死點(diǎn)”的克服方法。合理的啟發(fā)式教學(xué)法能使枯燥的理論知識(shí)與實(shí)際生活相結(jié)合，使“教”與“學(xué)”的過(guò)程具體又生動(dòng)，使學(xué)生在主動(dòng)學(xué)習(xí)的同時(shí)更加深刻地理解并掌握相關(guān)概念及原理，提高課堂效率。

2.對(duì)比式教學(xué)法。對(duì)比分析法是通過(guò)相關(guān)類(lèi)型的對(duì)比激發(fā)學(xué)生積極思維，加深對(duì)各種事物和現(xiàn)象相互聯(lián)系的系統(tǒng)化認(rèn)識(shí)，并學(xué)會(huì)類(lèi)似問(wèn)題的處理方法。例如：在學(xué)到壓力角的內(nèi)容時(shí)，打破以往傳統(tǒng)的授課順序，先引出壓力角的概念，再將齒輪的壓力角、連桿機(jī)構(gòu)的壓力角、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角等加以對(duì)比，分析壓力角在機(jī)構(gòu)中的共性，判斷壓力角在每種機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所起的作用、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過(guò)程中壓力角的瞬時(shí)變化情況以及對(duì)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的影響等，掌握在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)壓力角的大小控制等問(wèn)題。又如：在講到凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，將常見(jiàn)的等速運(yùn)動(dòng)、等加速等減速運(yùn)動(dòng)、余弦加速度運(yùn)動(dòng)、正弦加速度運(yùn)動(dòng)等幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律通過(guò)運(yùn)動(dòng)方程及運(yùn)動(dòng)線圖進(jìn)行分析比對(duì)，明晰每種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，總結(jié)其應(yīng)用范圍，加深理解，便于記憶。在機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中正確使用對(duì)比式教學(xué)方法，不但使學(xué)生易于掌握機(jī)械知識(shí)，在培養(yǎng)學(xué)生思維方式和創(chuàng)新意識(shí)方面也起著重要的作用。

3.案例式教學(xué)法。實(shí)行案例教學(xué)的宗旨是為了使學(xué)生成為教學(xué)的主體，有針對(duì)性地培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力與意識(shí)。例如：在講解齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，首先給出汽車(chē)變速箱的工程案例，通過(guò)對(duì)傳動(dòng)過(guò)程的仿真模擬，實(shí)現(xiàn)對(duì)嚙合傳動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)，掌握嚙合傳動(dòng)的基本原理、類(lèi)型及其在工程中的應(yīng)用。通過(guò)案例引導(dǎo)學(xué)生分析討論，學(xué)生可以獲得初步的感性知識(shí)，以便于后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)與理解。

4.演示教學(xué)法。通過(guò)展示各種實(shí)物裝置、模型、錄像等進(jìn)行的演示法教學(xué)，學(xué)生可以通過(guò)觀察獲得對(duì)機(jī)構(gòu)與機(jī)器等的感性認(rèn)識(shí)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解與掌握。機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，對(duì)于比較抽象的知識(shí)點(diǎn)，例如，對(duì)于聯(lián)軸器與離合器的學(xué)習(xí)，就可采用演示法教學(xué)，首先通過(guò)爆炸圖及動(dòng)畫(huà)對(duì)聯(lián)軸器及離合器的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程進(jìn)行分解演示，學(xué)生對(duì)聯(lián)軸器與離合器進(jìn)行感觀上的認(rèn)識(shí)，了解聯(lián)軸器及離合器的構(gòu)成和應(yīng)用，再進(jìn)行理論講解，使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化、直觀化，使單調(diào)死板的課堂趣味化。

5.現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法?，F(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法是將抽象性的、不易理解的理論知識(shí)以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物的形式進(jìn)行直觀展現(xiàn)并進(jìn)行講解，使學(xué)生在親身體驗(yàn)中學(xué)習(xí)知識(shí)、完成任務(wù)；例如在執(zhí)行“帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置”的設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，通過(guò)“觀看帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置工作視頻―教師現(xiàn)場(chǎng)示范拆裝并現(xiàn)場(chǎng)講解―學(xué)生分組拆裝并現(xiàn)場(chǎng)提問(wèn)―小組討論，歸納總結(jié)”四步走的方法，學(xué)生可以掌握帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置的基本組成、工作原理以及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)，然后結(jié)合所學(xué)知識(shí)，在教師的引導(dǎo)下完成設(shè)計(jì)工作任務(wù)。現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法重在使學(xué)生在提高動(dòng)手能力及實(shí)踐操作能力的同時(shí)加深對(duì)知識(shí)的理解與掌握。

三、合理采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高教學(xué)效果

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程實(shí)踐性很強(qiáng)，課程內(nèi)容包括機(jī)構(gòu)工作原理、機(jī)械傳動(dòng)等，傳統(tǒng)的、以教師為中心、語(yǔ)言加粉筆的教學(xué)模式需要教師花費(fèi)大量的課堂時(shí)間來(lái)表達(dá)講解，課堂信息量較少，無(wú)法從根本上解決少課時(shí)多內(nèi)容等矛盾。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用與普及，廣泛采用多媒體技術(shù)與手段，充分利用多元化現(xiàn)代技術(shù)與多媒體相結(jié)合，針對(duì)相關(guān)知識(shí)特點(diǎn)，采用形象逼真的動(dòng)畫(huà)、爆炸圖、圖片等制成PPT、CIA教學(xué)課件或教學(xué)視頻，虛實(shí)結(jié)合，教學(xué)過(guò)程中給學(xué)習(xí)者以強(qiáng)烈的視覺(jué)沖擊，變抽象教學(xué)為直觀教學(xué)，不僅擴(kuò)大了課堂信息量，而且使教學(xué)內(nèi)容更加形象、生動(dòng)，學(xué)生興趣高，教學(xué)效果好。

多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)手段各有所長(zhǎng)，不能互相替代，所以在采用現(xiàn)代化教學(xué)手段的同時(shí)，應(yīng)以傳統(tǒng)教學(xué)手段的成熟模式為框架，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)及學(xué)情不斷調(diào)整，靈活運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)媒體教學(xué)和黑板板書(shū)教學(xué)有機(jī)結(jié)合，達(dá)到最佳教學(xué)效果。

四、結(jié)語(yǔ)

職業(yè)教育改革的目的是提高教學(xué)質(zhì)量，而采用科學(xué)的教學(xué)方法和手段是提高教學(xué)質(zhì)量的突破口。教無(wú)定法，只有結(jié)合課程內(nèi)容和學(xué)情特點(diǎn)，不斷挖掘并總結(jié)合理的教學(xué)方法和教學(xué)手段，才能獲得更加理想的教學(xué)效果，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

第5篇：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理范文

摘 要：夾具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想的培養(yǎng)提高了學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力，也是提升了學(xué)生解決實(shí)際生產(chǎn)能力的重要途徑。通過(guò)引入TRIZ理論的設(shè)計(jì)思想以及解決算法，進(jìn)一步加深了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)。學(xué)生通過(guò)不斷運(yùn)用TRIZ理論進(jìn)行設(shè)計(jì)運(yùn)用，為解決以后生產(chǎn)制造過(guò)程的工程問(wèn)題打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：夾具 創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想 TRIZ理論

中圖分類(lèi)號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（b）-0188-03

Based on the Theory of TRIZ Fixture Innovation Design Ideas

Huang Chunping Guo Gang

（1.Guangdong Province Sanshui Polytechnic School Foshan City，F(xiàn)ushan Guangdong， 528137， China；2.Guangdong University of Technology，Guangzhou Guangdong， 510006，China）

Abstract：Fixture of the cultivation of the innovative design ideas to improve the students’ engineering training comprehensive ability， and improve the students’ ability to solve practical production important way.By introducing the designing idea of TRIZ theory and solving algorithms， further deepen the students’ innovation design theory basis.Students by using TRIZ theory to carry on the design， to solve the problem of manufacturing process of the project after laid a solid theoretical basis.

Key Words：Fixture； Innovative design ideas； TRIZ theory

1 A具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想背景

1.1 創(chuàng)新思想的提出

創(chuàng)新思想在現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展中起了重要的指導(dǎo)方法，是社會(huì)物質(zhì)新舊更替、科技發(fā)展的重要理念，在職業(yè)教育過(guò)程中也是體現(xiàn)的淋漓盡致，尤其是機(jī)械制造加工教學(xué)過(guò)程中。為了更好地提升學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，學(xué)校都會(huì)通過(guò)學(xué)生加工零件的方式來(lái)提高學(xué)生動(dòng)手操作能力。而加工零件的過(guò)程中總會(huì)出現(xiàn)零件二次裝夾的問(wèn)題，根據(jù)學(xué)生加工零件的復(fù)雜程度以及零件精度的要求就要求同時(shí)設(shè)計(jì)不同規(guī)格要求的夾具。夾具的設(shè)計(jì)要求就決定了零件是否能夠加工完成或者是否按設(shè)計(jì)要求加工。

1.2 夾具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想

夾具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中重要組成部分，它也是問(wèn)題解決思想的真實(shí)體現(xiàn)。夾具創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想的提出是由實(shí)際問(wèn)題的需求應(yīng)運(yùn)而生，是建立在創(chuàng)新制造過(guò)程之中，是依托需求問(wèn)題之上的。作為夾具本身是沒(méi)有任何價(jià)值意義的，但在機(jī)械制造過(guò)程夾具在特定零件加工過(guò)程中又是不可缺少的。好的夾具可以提高零件的精度水平，同時(shí)也降低了零件的裝夾難度，使加工過(guò)程由復(fù)雜變得簡(jiǎn)單。

夾具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想的提出是職業(yè)學(xué)校在培養(yǎng)學(xué)生工程訓(xùn)練綜合實(shí)踐能力過(guò)程中必不可少的理念。學(xué)生在工程訓(xùn)練過(guò)程中對(duì)不同零件加工過(guò)程所遇到的加工難題，通過(guò)設(shè)計(jì)夾具的方式來(lái)降低加工難度，將難易完成的工藝變得簡(jiǎn)單化。

1.3 夾具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想的要求

學(xué)生通過(guò)對(duì)夾具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想的掌握，就是要求能夠正確運(yùn)用自身所掌握的基本知識(shí)，解決零件加工過(guò)程中的問(wèn)題，這種思想的根本性的作用就是要解決實(shí)際問(wèn)題；那么如何更好更快的提高學(xué)生解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題就是對(duì)夾具的設(shè)計(jì)思想的貼近于學(xué)生教學(xué)的要求了；夾具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想就要求具備以下幾個(gè)方面：（1）夾具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想要有實(shí)用性；就是能夠讓學(xué)生把這種思想正確的運(yùn)用于社會(huì)生產(chǎn)之中，這種思想的本身就要求有一定的生產(chǎn)實(shí)用效果。失去實(shí)用價(jià)值的設(shè)計(jì)思想最終只能停留在紙面上，對(duì)學(xué)生的生產(chǎn)能力的提升毫無(wú)作用。（2）夾具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想要可操作性；夾具本身指的是一類(lèi)零件，它的概念、結(jié)構(gòu)、尺寸根據(jù)零件的不同沒(méi)有定值，它的設(shè)計(jì)隨著零件的改變而改變。那么夾具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想就要求能夠指導(dǎo)學(xué)生面對(duì)不同的零件根據(jù)裝夾當(dāng)中出現(xiàn)的問(wèn)題設(shè)計(jì)不同的夾具，這種設(shè)計(jì)可以是多樣性，不同的學(xué)生設(shè)計(jì)的夾具可能是一樣的，但是指導(dǎo)學(xué)生去設(shè)計(jì)的思想是統(tǒng)一的。（3）夾具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想要最優(yōu)化；在職業(yè)教學(xué)過(guò)程中，要貫徹學(xué)生設(shè)計(jì)夾具時(shí)注意到夾具的制造過(guò)程要易于零件的制作過(guò)程。不能出現(xiàn)夾具的加工制造難于或者等同于零件的加工制造，畢竟要讓學(xué)生明白夾具的真正作用只是輔助于零件的加工，加工夾具不是最終的目的，夾具只是為了使零件易于加工、提高加工精度。一旦出現(xiàn)夾具難于或者等同于零件的加工難度，就會(huì)使整個(gè)加過(guò)程出現(xiàn)死循環(huán)，最終無(wú)法加工零件或者降低零件的加工精度。

2 TRIZ理論的概述及運(yùn)用

2.1 TRIZ理論的概述

TRIZ理論創(chuàng)始于1946年，是由前蘇聯(lián)著名發(fā)明家阿利赫舒列爾（G.S.Altshuller）研究并提出。其主要含義就是通過(guò)理論的指導(dǎo)解決實(shí)際問(wèn)題，尤其是創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。1946年阿利赫舒列爾帶領(lǐng)自己的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)世界上250萬(wàn)件發(fā)明專(zhuān)利進(jìn)行分析總結(jié)，提出了一套專(zhuān)門(mén)用于創(chuàng)新設(shè)計(jì)的問(wèn)題解決理論――TRIZ理論；這種理論思想在當(dāng)時(shí)為前蘇聯(lián)在航天航空、軍事等領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展提供了強(qiáng)有力的理論指導(dǎo)，隨著前蘇聯(lián)的解體才逐步讓世界了解了TRIZ理論原理

TRIZ理論來(lái)源于實(shí)踐又應(yīng)用于實(shí)踐，這正好唯物辯證的印證了馬克思列寧主義最基本的思想――實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。TRIZ理論提供了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本思想、設(shè)計(jì)法則以及設(shè)計(jì)過(guò)程中問(wèn)題解決途徑。人們通過(guò)運(yùn)用掌握TRIZ理論中的設(shè)計(jì)思想結(jié)合實(shí)際問(wèn)題，正確選擇使用問(wèn)題解決工具就可以高效率得進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

TRIZ理論的基本思想是指任何一個(gè)簡(jiǎn)單或者復(fù)雜的系統(tǒng)，都遵循其客觀發(fā)展規(guī)律，同時(shí)也都是通過(guò)解決一個(gè)個(gè)小問(wèn)題最終得到。而且這些小問(wèn)題的解決都是通過(guò)各種模塊組合而成。那么要解決這些小問(wèn)題，TRIZ理論就提出各種解決方法和工具，其中包括：矛盾矩陣和創(chuàng)新原理、物質(zhì)場(chǎng)分析模型和76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解、創(chuàng)新問(wèn)題解決算法（ARIZ）、科學(xué)和技術(shù)效應(yīng)庫(kù)；TRIZ提出創(chuàng)新問(wèn)題中的40個(gè)發(fā)明原理，包括分割、分離、嵌套等基本原理。在技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，TRIZ理論分析了包括運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量、速度、力等39個(gè)工程參數(shù)之間的關(guān)系，為創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程創(chuàng)造出最優(yōu)化設(shè)計(jì)的捷徑。

2.2 TRIZ理論的運(yùn)用

在前蘇聯(lián)時(shí)期，二戰(zhàn)后TRIZ理論為蘇聯(lián)的的科技的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，提高了蘇聯(lián)的工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)新能力。當(dāng)時(shí)，蘇聯(lián)的大多數(shù)的科學(xué)技術(shù)的成果都離不開(kāi)TRIZ理論的指導(dǎo)，為蘇聯(lián)躋身于超級(jí)大國(guó)立下了汗馬功勞。蘇聯(lián)解體之后，隨著技術(shù)的解封，TRIZ理論傳入了西方國(guó)家，西方國(guó)家對(duì)TRIZ理論進(jìn)行剖析以及不斷完善，也逐步將該理論運(yùn)用于其工業(yè)領(lǐng)域，首先、在航天航空領(lǐng)域，飛機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)制造過(guò)程，包括飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)制造、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)制造等；其次，在軍事領(lǐng)域，作戰(zhàn)用的槍支、艦艇已經(jīng)坦克火炮等的創(chuàng)新設(shè)計(jì)；最后，在民用領(lǐng)域，包括軟件的開(kāi)發(fā)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及計(jì)算機(jī)輔助制造的創(chuàng)新過(guò)程等。

3 夾具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

針對(duì)職業(yè)學(xué)校中的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，為了提高學(xué)生的創(chuàng)新生產(chǎn)能力，通過(guò)嘗試探索逐步將TRIZ理論的原理與方法引入教學(xué)過(guò)程。讓學(xué)生掌握TRIZ理論的基本思想以及創(chuàng)新方法。根據(jù)職業(yè)學(xué)生的認(rèn)知能力以及知識(shí)儲(chǔ)備等因素，選擇易于去思考的零件供學(xué)生設(shè)計(jì)。

在職業(yè)學(xué)校里數(shù)控車(chē)削的教學(xué)內(nèi)容里，主要是要求學(xué)生掌握內(nèi)（外）輪廓以及鉆孔、鏜孔加工的工藝過(guò)程。該次就以高腳酒杯為例，如圖1。

加工工藝分為左右兩邊加工，先從右向左加工，加工完成酒杯的右邊基本輪廓之后需要二次裝夾加工左側(cè)端面，左側(cè)端面要求有一定的表面粗糙度。對(duì)于酒杯的二次裝夾就是擺在學(xué)生加工中需要解決的主要問(wèn)題了，此時(shí)酒杯的右邊內(nèi)外輪廓已經(jīng)加工完畢，基本屬于薄壁件了，不能直接裝夾容易使輪廓發(fā)生變形，而且右側(cè)輪廓屬于曲面。不易于車(chē)床卡盤(pán)裝夾。此時(shí)就是考察學(xué)生如何去解決加工問(wèn)題。有同學(xué)提出放棄左側(cè)端面的表面要求，直接采用切斷刀具在加工完右側(cè)端面后直接切斷，在切斷的過(guò)程中完成左側(cè)端面的表面粗糙度的要求。學(xué)生進(jìn)過(guò)嘗試后，發(fā)現(xiàn)切斷刀在切斷的過(guò)程中，左側(cè)的端面無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)過(guò)程中表面粗糙度的要求，并且切斷刀在切斷后酒杯的左側(cè)面會(huì)遺留下直徑2 mm、長(zhǎng)度4 mm的圓柱凸起，這種方法根據(jù)無(wú)法解決最終酒杯的加工問(wèn)題。

教師通過(guò)引導(dǎo)灌輸將TRIZ理論引進(jìn)加工過(guò)程，讓學(xué)生去學(xué)習(xí)了解該理論的原理和思想。學(xué)生通過(guò)對(duì)TRIZ理論的掌握，運(yùn)用該理論中的設(shè)計(jì)思想中的矛盾矩陣，對(duì)此次加工中問(wèn)題進(jìn)行分析，最終決定設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具進(jìn)行二次裝夾對(duì)酒杯的左側(cè)端面進(jìn)行車(chē)削加工，以此達(dá)到最終的工件的基本精度要求。緊接著學(xué)生又通過(guò)工程參數(shù)的探索，對(duì)夾具提出新的要求，要求夾具本身（1）易于加工；（2）易于裝拆；（3）夾具要有一定的可靠性；（4）裝夾過(guò)程對(duì)酒杯沒(méi)有影響。根據(jù)提出的要求，學(xué)生參照TRIZ理論給出的76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解以及創(chuàng)新問(wèn)題解決算法對(duì)該夾具進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出如圖2所示酒杯的夾具。

這種夾具的設(shè)計(jì)就解決了酒杯二次裝夾的過(guò)程中所出現(xiàn)的一系列的問(wèn)題，并且也達(dá)到了夾具設(shè)計(jì)的基本要求。學(xué)生很快通過(guò)車(chē)削加工以及線切割加工制作出如圖2所示的夾具。并且也完成了酒杯的左側(cè)端面的加工。酒杯二次裝夾的效果圖如圖3所示。

4 綜述

教師通過(guò)學(xué)生對(duì)一次實(shí)訓(xùn)課程中零件加工過(guò)程中所遇到的二次裝夾的問(wèn)題的引導(dǎo)解決，向?qū)W生講授介紹了TRIZ理論的思想原理以及運(yùn)用方法，讓學(xué)生充分掌握了該理論在加工過(guò)程中出現(xiàn)二次裝夾的情況下夾具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想。學(xué)生通^學(xué)習(xí)與了解，能夠辯證唯物的將該理論運(yùn)用與接下來(lái)的幾周實(shí)訓(xùn)課程中。教師還會(huì)接下來(lái)進(jìn)一步地將該理論運(yùn)用在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程的零件設(shè)計(jì)之中，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力，將這種能力運(yùn)用與未來(lái)的實(shí)際生產(chǎn)加工當(dāng)中。

參考文獻(xiàn)

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第6篇：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理范文

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì)；課程；創(chuàng)新能力培養(yǎng)

0.前言

創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的不竭動(dòng)力，自19世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，創(chuàng)新推動(dòng)著機(jī)械工業(yè)不斷發(fā)展。特別是近十余年來(lái)，包括信息科技在內(nèi)的高新科技與傳統(tǒng)機(jī)械科技的融合，形成了新的概念與思想、新的結(jié)構(gòu)與功能，新產(chǎn)品新工藝不斷涌現(xiàn)。機(jī)械工業(yè)的進(jìn)步促進(jìn)了機(jī)械工程學(xué)科的創(chuàng)新與發(fā)展，同時(shí)對(duì)機(jī)械工程教育提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在我國(guó)，高職院校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)均開(kāi)設(shè)了《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程，它為一般的機(jī)械類(lèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了基本原理和設(shè)計(jì)方法，而設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法的創(chuàng)新同產(chǎn)品綜合性能的創(chuàng)新是一脈相承。因此，對(duì)于機(jī)械類(lèi)大學(xué)生而言，如何在課程教學(xué)中加強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新知識(shí)、創(chuàng)新人格的培養(yǎng)就體現(xiàn)的尤為重要。本文將分析目前高職院校機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新教育存在的問(wèn)題，通過(guò)創(chuàng)新教學(xué)思想、創(chuàng)新理論教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和創(chuàng)新綜合課程設(shè)計(jì)等，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力進(jìn)行了有益的探索。

1.目前高職院校《機(jī)械設(shè)計(jì)》創(chuàng)新教育存在的問(wèn)題

1.1教學(xué)方法與手段方面

隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，提倡在教學(xué)中充分利用多媒體技術(shù)的背景下，受教育資源等客觀因素的影響，相當(dāng)一部分學(xué)校的《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程教學(xué)仍處于傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，即教師借助于掛圖、簡(jiǎn)易的實(shí)物模型等來(lái)說(shuō)明機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)理論與計(jì)算方法。由于教師語(yǔ)言的表達(dá)能力的差異和學(xué)生知識(shí)水平的參差不齊，這種教學(xué)方式很難達(dá)到教與學(xué)的共鳴，理論與實(shí)踐的嚴(yán)重脫節(jié)，部分學(xué)生聽(tīng)完也只能知其然但不知其所以然，導(dǎo)致學(xué)生在下面被動(dòng)聽(tīng)的應(yīng)試教育，把設(shè)計(jì)看作是自己遙遙不可及的頂點(diǎn)，甚至認(rèn)為和自己沒(méi)有關(guān)系，被動(dòng)學(xué)習(xí)，沒(méi)有創(chuàng)新意識(shí)。

1.2人才培養(yǎng)的目標(biāo)不明確，影響創(chuàng)新教育

教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)的靈魂，教學(xué)要以目標(biāo)為起點(diǎn)，又要以目標(biāo)為歸縮。我國(guó)在很早就提出建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家，所以高等學(xué)校都具有培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重任，即把培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力作為重要的質(zhì)量目標(biāo)，重點(diǎn)是提高學(xué)生的發(fā)展能力。什么是學(xué)生的發(fā)展能力？我們認(rèn)為它應(yīng)該具備適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要，既適應(yīng)當(dāng)前又適應(yīng)未來(lái)的能力，而一些專(zhuān)業(yè)教師對(duì)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和未來(lái)趨勢(shì)陌生，對(duì)企業(yè)發(fā)展人才需求及崗位能力要求缺乏應(yīng)有了解，對(duì)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步和科技發(fā)展前沿、新技術(shù)應(yīng)用缺乏足夠的了解、認(rèn)識(shí)和掌握，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等，這些因素往往會(huì)造成他們對(duì)所承擔(dān)的專(zhuān)業(yè)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)定位不準(zhǔn)，從而也就無(wú)創(chuàng)新能力教育可談。

1.3教學(xué)內(nèi)容的選擇不合理，忽視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

目前，我國(guó)的高等教育由精英教育轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娊逃?，高職生源素質(zhì)有了很大的變化，其高考文化成績(jī)大都位于考生群體的中間層，邏輯思維智能優(yōu)勢(shì)不突出；另一方面隨著社會(huì)發(fā)展與科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)，催生了特殊功能的零件，出現(xiàn)了許多新的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法，特別是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。因此在教學(xué)中應(yīng)適當(dāng)增加新知識(shí)、新方法和新理論。

1.4客觀條件的利用和創(chuàng)造存在局限性

雖然有的學(xué)生具有創(chuàng)新動(dòng)機(jī)，能積極尋找新的學(xué)習(xí)方法，但由于學(xué)校創(chuàng)造性學(xué)習(xí)條件的局限以及學(xué)生自身不善于利用學(xué)校的現(xiàn)有條件，缺乏向知識(shí)經(jīng)驗(yàn)豐富的老師或同學(xué)請(qǐng)教的勇氣，往往不能把握本學(xué)科最新發(fā)展的動(dòng)態(tài)和相關(guān)學(xué)科知識(shí)的橫向關(guān)系，由此制約了學(xué)生創(chuàng)新能力的進(jìn)一步發(fā)展。

2.本課程教學(xué)中創(chuàng)新能力培養(yǎng)思路

2.1教學(xué)思想的創(chuàng)新

2.1.1教師要有強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)

自古以來(lái)，我國(guó)教師的職責(zé)被限定為“傳道，授業(yè)，解惑”，它對(duì)教師所持的“以傳授知識(shí)為中心”的教學(xué)觀念，有著根深蒂固的影響。如果教師本身缺乏對(duì)認(rèn)知理論的學(xué)習(xí)和研究，自身沒(méi)有建立起創(chuàng)新教育的意識(shí)，對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性天賦和行為所表現(xiàn)出來(lái)的個(gè)性特征了解的十分有限，缺少促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維發(fā)展所需的具體教學(xué)策略和技能。只停留于替學(xué)生“解惑”，而沒(méi)有讓學(xué)生學(xué)會(huì)和掌握“解惑”。一個(gè)創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力方面的欠缺的老師，如何對(duì)學(xué)生所進(jìn)行創(chuàng)新能力教育。

2.1.2創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作為《機(jī)械設(shè)計(jì)》教學(xué)的一個(gè)重要目的

傳統(tǒng)的課程教學(xué)的目標(biāo)只是要求學(xué)生掌握，機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本原理和基本方法。創(chuàng)新教育只是作為其中一個(gè)內(nèi)容而非目的。實(shí)踐證明培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力比單純讓學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識(shí)更為重要。機(jī)械設(shè)計(jì)理論和方法是機(jī)械創(chuàng)新的基礎(chǔ)，而創(chuàng)新能力是學(xué)生進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)造活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和內(nèi)在動(dòng)力。這就需要把對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與正常的教學(xué)活動(dòng)有機(jī)的融為一體。需要把這兩者都作為教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行考核和評(píng)估。

2.2創(chuàng)新理論教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

2.2.1構(gòu)建有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的課程教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程是以工作原理—常見(jiàn)類(lèi)型—失效形式—結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)—參數(shù)的合理選擇—必要強(qiáng)度、剛度及壽命計(jì)算為教學(xué)路線，這種教學(xué)內(nèi)容突出是機(jī)構(gòu)分析和機(jī)械設(shè)計(jì)理論，邏輯性較強(qiáng)，但學(xué)生一旦遇到工程實(shí)際問(wèn)題就會(huì)茫然不知所措，也即解決實(shí)際問(wèn)題能力十分有限，因此我們要改變傳統(tǒng)的以機(jī)構(gòu)分析為主線的課程體系，構(gòu)建以機(jī)械設(shè)計(jì)為主線、創(chuàng)新能力為培養(yǎng)目標(biāo)、基于工作過(guò)程的新課程體系。該體系可將教學(xué)內(nèi)容劃分為三大模塊十三大項(xiàng)目（如上圖），積極采用項(xiàng)目教學(xué)法，以工程事例為任務(wù)起點(diǎn)，以解決實(shí)際問(wèn)題為歸宿，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容與職業(yè)活動(dòng)之間的聯(lián)系。新課程體系更加貼合工程實(shí)際和人才培養(yǎng)的規(guī)律，充分體現(xiàn)了學(xué)生設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的循序漸進(jìn)性，為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)建立了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

第7篇：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理范文

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程控制基礎(chǔ)；控制論；工程實(shí)踐能力；教學(xué)方法。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0？搖 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ？搖文章編號(hào)：1674-9324（2013）05-0081-03 《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》是上世紀(jì)80年代初興起的一套控制理論，是經(jīng)典控制理論在機(jī)械工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，現(xiàn)已發(fā)展成為機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課[1]。在這門(mén)課程的教學(xué)之初，我們注重的是理論教學(xué)，強(qiáng)調(diào)的是課程體系的理論性、系統(tǒng)性和邏輯性，教學(xué)形式是以課堂授課為主，教學(xué)內(nèi)容以介紹基本概念和基本原理為主，這使學(xué)生初步領(lǐng)略到控制論的深?yuàn)W，也領(lǐng)會(huì)到控制論的縝密性、邏輯性和系統(tǒng)性。但是，由于學(xué)生有限的數(shù)理基礎(chǔ)和機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)背景，普遍感受到課程內(nèi)容抽象，而且理論性太強(qiáng)，導(dǎo)致了學(xué)生對(duì)這門(mén)課程普遍感覺(jué)學(xué)習(xí)難、作業(yè)難、實(shí)踐難[2，3]。我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中不斷探索，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，逐漸體會(huì)到在《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》這門(mén)課程教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)該做到將抽象的內(nèi)容具體化，將無(wú)形的理論有形化，將縝密的證明過(guò)程簡(jiǎn)單化，在堅(jiān)持“知識(shí)點(diǎn)夠用、典型案例恰當(dāng)、實(shí)踐環(huán)節(jié)有效”的原則下，不斷完善教學(xué)計(jì)劃，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，在保證介紹基本概念、基本原理和基本方法的前提下，注重知識(shí)的應(yīng)用，強(qiáng)化學(xué)生的工程背景知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力，用控制論的思維方式分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，為此在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)在以下六個(gè)方面下功夫[4，5]。

一、基于學(xué)過(guò)的理論培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力和邏輯分析能力

《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》是應(yīng)用數(shù)學(xué)手段，基于物理學(xué)、電工電子學(xué)、力學(xué)、機(jī)械原理等知識(shí)建立的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，將機(jī)電液系統(tǒng)抽象為數(shù)學(xué)模型的形式，進(jìn)行性能分析和設(shè)計(jì)計(jì)算。因此，要求本專(zhuān)業(yè)的學(xué)生具有良好的數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)、電學(xué)、機(jī)械學(xué)的基礎(chǔ)，有一定的機(jī)械工程方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且具備多學(xué)科的知識(shí)積累。要想學(xué)好這門(mén)課程，學(xué)生首先要有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，具備復(fù)數(shù)、復(fù)變函數(shù)、拉氏正逆變換、傅氏正逆變換的基本概念和基本運(yùn)算定理。如果學(xué)生之前沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)工程數(shù)學(xué)，這里需要有針對(duì)性地補(bǔ)充與本課程直接相關(guān)的知識(shí)，盡量做到教會(huì)學(xué)生怎樣應(yīng)用定義、定理，而不是定理的證明過(guò)程。有些涉及到物理學(xué)、電工電子學(xué)、力學(xué)的知識(shí)，學(xué)生們雖然學(xué)過(guò)相關(guān)課程，但是時(shí)間一長(zhǎng)就印象不深刻了，因此，在每次課程結(jié)束之前把下次課程用到的有關(guān)知識(shí)點(diǎn)給學(xué)生一一列出，讓學(xué)生課后提前復(fù)習(xí)已學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)知識(shí)，在下次上課時(shí)只需對(duì)要用到的基礎(chǔ)知識(shí)作些簡(jiǎn)單的提示或回顧，在舊知識(shí)與新知識(shí)之間架起一座橋梁，新舊知識(shí)有效銜接，達(dá)到事半功倍的效果。例如在“系統(tǒng)建?！边@章中，用到“基爾霍夫定律”等知識(shí)，在“系統(tǒng)時(shí)域性能分析”這章中用到“一階微分方程”和“二階微分方程的求解”等知識(shí)。這時(shí)老師要及時(shí)提醒學(xué)生，或者點(diǎn)到為止地重復(fù)這部分內(nèi)容，這樣學(xué)生在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)就會(huì)很清楚地知道這些數(shù)學(xué)模型是建立在哪些理論基礎(chǔ)之上，并且知道如何應(yīng)用原來(lái)學(xué)過(guò)的定理或定律去分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，構(gòu)建一個(gè)完備的知識(shí)框架，也能夠從中體會(huì)到原來(lái)各門(mén)學(xué)科之間是相互聯(lián)系、相互銜接的，只有融會(huì)才能貫通，學(xué)生自然邏輯清晰，分析能力自然也就提高了。

二、將生活中的典型實(shí)例引入到課程的講解過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力

減少抽象模型例題，增加生活實(shí)例和機(jī)械工程典型案例，同時(shí)把機(jī)械領(lǐng)域的前沿課題以及研究結(jié)果作為實(shí)例引入到教材之中。例如在講解“時(shí)域性能分析”這章中的“二階振蕩環(huán)節(jié)的時(shí)域響應(yīng)”這部分內(nèi)容時(shí)，涉及到振動(dòng)頻率、系統(tǒng)激勵(lì)、系統(tǒng)響應(yīng)、響應(yīng)幅值的概念，將貨郎擔(dān)振動(dòng)現(xiàn)象作為典型實(shí)例。貨郎行走就是系統(tǒng)激勵(lì)，貨郎擔(dān)的上下振動(dòng)就是系統(tǒng)響應(yīng)，振動(dòng)的大小就是振動(dòng)幅值。不同材質(zhì)、不同尺寸、不同截面形狀的貨郎擔(dān)振動(dòng)的頻率就不同，如果貨郎行走的頻率與貨郎擔(dān)的頻率一致，這樣就發(fā)生共振，貨物按照貨郎行走的頻率，在隨著貨郎向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，做上下振動(dòng)，這樣貨郎挑著貨物就省力，這也是人們不把貨郎擔(dān)做得太硬，而是有一定的彈性的原因。例如在二階欠阻尼系統(tǒng)中介紹無(wú)阻尼固有頻率、有阻尼固有頻率和阻尼系數(shù)等概念時(shí)，列舉行駛在馬路上的汽車(chē)發(fā)生上下顛簸的現(xiàn)象。汽車(chē)底盤(pán)下都有減振彈簧和阻尼器，目的是為了降低由于路面起伏引起的車(chē)體上下振動(dòng)的問(wèn)題。如果彈簧太硬、阻尼系數(shù)太小就起不到減振的作用；如果彈簧太軟、阻尼系數(shù)太小，消振就會(huì)很慢，在路面沒(méi)有起伏的情況下，車(chē)體還會(huì)振動(dòng)。因此，要設(shè)計(jì)、計(jì)算汽車(chē)的減振彈簧和阻尼器參數(shù)，使汽車(chē)有合理的振動(dòng)頻率和阻尼比，以及得到緩沖減振的效果，同時(shí)，還要避免汽車(chē)振動(dòng)頻率與路面起伏頻率相一致的情況。因此，在課上要介紹從具體生活實(shí)例或工程實(shí)例到各個(gè)環(huán)節(jié)模型，最后到數(shù)學(xué)模型的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生從具體實(shí)例到數(shù)學(xué)模型的建模能力。

三、將抽象的內(nèi)容具體化、實(shí)踐化、工程化

控制理論中大部分定義、理論和方法都是比較抽象的，在教學(xué)過(guò)程中如果僅限于理論的介紹和論述，學(xué)生不僅會(huì)感覺(jué)空洞乏味，而且有“無(wú)本之木，無(wú)源之水”的感覺(jué)。如果教師能夠結(jié)合一些具體而又形象的例子，就會(huì)產(chǎn)生事半功倍的效果。例如在系統(tǒng)的穩(wěn)定性這一章中，系統(tǒng)的穩(wěn)定性是這樣描述的：系統(tǒng)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在初始狀態(tài)，或者是輸入引起的初始狀態(tài)的影響下，由它所引起的系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)隨時(shí)間推移，逐漸衰減并趨向于零。系統(tǒng)不穩(wěn)定性的定義是：系統(tǒng)在初始狀態(tài)的影響下，由它所引起的系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)隨時(shí)間推移而發(fā)散。教師要花很多時(shí)間解釋概念的內(nèi)涵和外延，可是學(xué)生還沒(méi)有直觀形象的感覺(jué)。每當(dāng)講到系統(tǒng)穩(wěn)定性和不穩(wěn)定性定義的時(shí)候，我們就列舉兩個(gè)實(shí)例，一個(gè)是倒立擺試驗(yàn)臺(tái)，一個(gè)是起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)的末端部分――鋼絲繩、吊鉤和貨物組成的正擺機(jī)構(gòu)。倒立擺源于火箭發(fā)射瞬間的狀態(tài)，是一種不穩(wěn)定的系統(tǒng)通過(guò)穩(wěn)定控制手段，使其穩(wěn)定倒立的一個(gè)典型教學(xué)實(shí)例；而起重機(jī)載荷擺動(dòng)是在受到外界干擾作用下在鉛垂方向附近擺動(dòng)，最終在空氣阻力作用下恢復(fù)到鉛垂方向，這個(gè)鉛垂方向就是它的平衡位置。倒立擺的平衡位置是鉛垂向上的位置，如果在外界干擾作用下離開(kāi)平衡位置，在無(wú)外力作用的情況下就再也無(wú)法恢復(fù)到它的平衡位置了。通過(guò)這兩個(gè)工程實(shí)例形象直觀地介紹了系統(tǒng)穩(wěn)定性與不穩(wěn)定性這兩個(gè)抽象的概念。

四、強(qiáng)化學(xué)生機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)背景知識(shí)

從培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的理論知識(shí)、綜合應(yīng)用理論的能力和提高工程素質(zhì)的目標(biāo)出發(fā)，依據(jù)教學(xué)大綱，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化，注重理論與工程實(shí)踐相結(jié)合、經(jīng)典內(nèi)容與技術(shù)發(fā)展前沿相結(jié)合，充分體現(xiàn)經(jīng)典控制論在機(jī)械工程中的應(yīng)用。從生產(chǎn)、科研中提煉代表性的實(shí)例，例如程序控制系統(tǒng)以繡花機(jī)為例，由于在繡花機(jī)里預(yù)先編寫(xiě)了程序，所以繡花機(jī)根據(jù)程序運(yùn)行，才能繡出美麗的圖案。雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)是隨動(dòng)系統(tǒng)代表性的工程案例。恒溫室是自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，無(wú)論外界環(huán)境溫度如何變化，都能保持室內(nèi)溫度恒定。步進(jìn)電機(jī)是典型的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，所以有可能出現(xiàn)失步現(xiàn)象，但成本低，維修方便。數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)能精確定位，這是由于有反饋環(huán)節(jié)的作用，是閉環(huán)系統(tǒng)的典型工程案例。將這些代表性的工程案例貫穿于整個(gè)授課過(guò)程中，強(qiáng)化學(xué)生機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的工程背景知識(shí)，從中悟出機(jī)器運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)是運(yùn)動(dòng)控制的結(jié)果，體會(huì)到理論源于實(shí)踐，又服務(wù)于實(shí)踐的真理，理論與實(shí)踐相輔相成、不可分割。

五、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力

調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，更新與優(yōu)化現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)從屬于理論教學(xué)的現(xiàn)狀，制訂獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，針對(duì)每一章節(jié)的課程內(nèi)容設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，編寫(xiě)與教材相配套的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，減少演示型、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深理解和驗(yàn)證所學(xué)的理論知識(shí)。

在完成正常課程的基本實(shí)驗(yàn)外進(jìn)一步開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供一定數(shù)量的課外實(shí)驗(yàn)選題，鼓勵(lì)學(xué)生加入教師的科研團(tuán)隊(duì)，參與教師的科研活動(dòng)，同時(shí)，為學(xué)生自帶課題及課外科技創(chuàng)新活動(dòng)提供技術(shù)支持，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力和應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力。指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己對(duì)知識(shí)的掌握程度，在機(jī)電液控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，模擬典型工程案例和科研課題，對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響規(guī)律，評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能，然后根據(jù)所學(xué)理論知識(shí)設(shè)計(jì)控制策略，進(jìn)行系統(tǒng)性能校正，達(dá)到期望的性能指標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐設(shè)計(jì)和動(dòng)手操作能力。

通過(guò)學(xué)習(xí)Matlab軟件編程、Simulink軟件包以及工具箱的基本理論知識(shí)和基本操作知識(shí)，從簡(jiǎn)單的典型環(huán)節(jié)著手，嘗試著用計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算每一章節(jié)的習(xí)題，然后再模擬開(kāi)環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其性能分析方法，熟練掌握系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模、時(shí)域性能分析、頻域性能分析、穩(wěn)定性分析、性能校正的計(jì)算機(jī)仿真方法。同時(shí)，進(jìn)一步進(jìn)行機(jī)電控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、性能分析，嘗試用Matlab軟件編程或Simulink軟件包進(jìn)行復(fù)雜機(jī)電控制系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力。

六、培養(yǎng)學(xué)生用控制論解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力

要實(shí)現(xiàn)機(jī)器運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的方式，也可以通過(guò)控制手段，還可以通過(guò)機(jī)構(gòu)與控制系統(tǒng)相結(jié)合的方式。不同的機(jī)器具有不同的固有特性，只有在掌握了其動(dòng)力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，才能確定驅(qū)動(dòng)方案，其中必有一種方案是最佳的。學(xué)生在機(jī)械原理課程中學(xué)習(xí)了各種機(jī)構(gòu)，掌握了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。而本課程教會(huì)學(xué)生除了應(yīng)用機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)器外，還可以應(yīng)用控制手段實(shí)現(xiàn)機(jī)器更加復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生如何將經(jīng)典控制論應(yīng)用于機(jī)械工程實(shí)踐中，根據(jù)“時(shí)域性能分析和頻域性能分析”的知識(shí)分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，根據(jù)“系統(tǒng)性能校正”的知識(shí)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，改變系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性，達(dá)到期望的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。

七、結(jié)論

在《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》的教學(xué)過(guò)程中，首先要培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力和邏輯分析能力，通過(guò)生活實(shí)例和典型工程案例巧妙地將課程的基本理論與工程實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，變空洞的理論具體化、實(shí)踐化、工程化，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)強(qiáng)化機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)背景知識(shí)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、計(jì)算機(jī)模擬仿真、綜合實(shí)驗(yàn)周訓(xùn)練等教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生用經(jīng)典控制論的方法去解決機(jī)械工程領(lǐng)域的實(shí)踐問(wèn)題，使該課程逐漸成為廣受學(xué)生歡迎的實(shí)用性較強(qiáng)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。

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第8篇：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理范文

關(guān)鍵詞： 高職高專(zhuān)數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè) 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 教學(xué)方法 課程教學(xué)設(shè)計(jì) 教學(xué)改革

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是高職高專(zhuān)數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)主干職業(yè)基礎(chǔ)課。數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生就業(yè)領(lǐng)域主要面向制造業(yè)，主要就業(yè)崗位（群）是數(shù)控機(jī)床的操作、編程、工藝規(guī)程編制與實(shí)施；相近就業(yè)崗位（群）是生產(chǎn)管理等。本課程的先修職業(yè)基礎(chǔ)課程為機(jī)械制圖、計(jì)算機(jī)繪圖、工程力學(xué)、金屬材料與成型工藝，并進(jìn)行了金工實(shí)習(xí)。后續(xù)課程為有機(jī)械制造技術(shù)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)等職業(yè)技術(shù)課程。本課程為學(xué)生畢業(yè)后從事上述工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生完成整個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)，起到承上啟下的重要作用，是學(xué)生獲得職業(yè)基礎(chǔ)能力的橋梁與紐帶，因此教好本課程具有十分重要的意義。

1.課程教學(xué)目標(biāo)

本課程使學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)與通用零件的基本原理、性能特點(diǎn)、使用、維護(hù)的基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生具備選用、維護(hù)和改造簡(jiǎn)單傳動(dòng)裝置及零部件的初步能力，培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程與實(shí)踐聯(lián)系非常緊密，學(xué)生畢業(yè)后走向工作崗位做實(shí)際工作，參與設(shè)備的論證、預(yù)研制、改造或維修的工作，難免做設(shè)計(jì)一類(lèi)的工作，接觸到各式各樣的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)或各種通用零部件，課程的學(xué)習(xí)為將來(lái)的職業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2.課程內(nèi)容分析和課時(shí)分配

2.1本課程主要包括兩方面的內(nèi)容。

在機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識(shí)和機(jī)械中常用的機(jī)構(gòu)包括平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間隙運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪系；機(jī)械傳動(dòng)包括螺紋連接與螺旋傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)。通用零部件包括軸和軸轂連接、軸承、其他常用零部件，并簡(jiǎn)要介紹了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2.2課時(shí)分配。

根據(jù)教學(xué)大綱，本課程總共70個(gè)教學(xué)課時(shí)，其中機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識(shí)部分占12個(gè)課時(shí)，在機(jī)械中常用機(jī)構(gòu)部分占22課時(shí)，機(jī)械傳動(dòng)部分占23課時(shí)，通用零部件部分占13課時(shí)。

教師在制訂具體的教學(xué)進(jìn)度計(jì)劃時(shí)，須安排四次觀察與認(rèn)知實(shí)驗(yàn)配合教學(xué)，每次實(shí)驗(yàn)占用2課時(shí)，共8個(gè)課時(shí)。第一次為綜合性認(rèn)知實(shí)驗(yàn)，第二次重點(diǎn)是常用機(jī)構(gòu)的認(rèn)知實(shí)驗(yàn)，第三次重點(diǎn)是機(jī)械傳動(dòng)的認(rèn)知實(shí)驗(yàn)，第四次重點(diǎn)是通用零部件的認(rèn)知實(shí)驗(yàn)。

3.教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

3.1學(xué)情分析。

3.1.1不利條件

目前高職高專(zhuān)學(xué)生入學(xué)分?jǐn)?shù)較低，理論基礎(chǔ)較差，學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性不強(qiáng)，缺乏抽象思維，自律性差。

3.1.2有利條件

根據(jù)數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃，本課程開(kāi)在第三學(xué)期，在學(xué)完了《機(jī)械制圖》、《計(jì)算機(jī)繪圖》、《工程力學(xué)》、《金屬材料與成型工藝》，并進(jìn)行了金工實(shí)習(xí)和數(shù)控機(jī)床認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)之后，學(xué)生已經(jīng)具備了比較扎實(shí)的力學(xué)、制圖、金工、材料等先修課程的良好基礎(chǔ)，具備了一定的識(shí)圖、計(jì)算能力，對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐有了初步的了解，為本課程的學(xué)習(xí)奠定了一定的基礎(chǔ)，且學(xué)生好奇心強(qiáng)，容易被新鮮事物吸引。

3.2課程特點(diǎn)。

在本課程中各章相對(duì)獨(dú)立性較強(qiáng)，學(xué)生一接觸本課程，就會(huì)產(chǎn)生“沒(méi)有系統(tǒng)性”、“邏輯性差”等錯(cuò)覺(jué)，因此為本課程的教學(xué)帶來(lái)一定的難度。然而在本課程中，雖然不同的研究對(duì)象涉及的理論基礎(chǔ)不同，相互沒(méi)有多大的聯(lián)系，但最終的研究目的只有一個(gè)，即設(shè)計(jì)出能夠應(yīng)用的機(jī)構(gòu)、零件等。

根據(jù)以上分析，本課程的教學(xué)中心為機(jī)構(gòu)和零件的原理及選擇，教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)能力。

3.3教學(xué)模式、教法選擇和師資條件。

3.3.1教學(xué)模式

本課程教學(xué)可采用“文字教材、多媒體教材、機(jī)械原理與機(jī)械零件的實(shí)物觀察實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)指導(dǎo)”四位一體模式。

文字教材是本課程教學(xué)的基本指南，教學(xué)內(nèi)容符合本課程教學(xué)大綱的要求，但其內(nèi)容不能代替多媒體一體化全部教學(xué)內(nèi)容，特別是涉及生產(chǎn)實(shí)際、感性認(rèn)知、形象思維等方面，必須有多媒體教材補(bǔ)充。

多媒體教材內(nèi)容包括各章節(jié)基本內(nèi)容的講解、歸納，重難點(diǎn)內(nèi)容的專(zhuān)題講解，現(xiàn)場(chǎng)錄像教學(xué)，動(dòng)畫(huà)及圖表、圖形的形象演繹等。借助于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)和多媒體技術(shù)，加強(qiáng)直觀性教學(xué)，做到教學(xué)內(nèi)容直觀形象。

機(jī)械原理與機(jī)械零件的實(shí)物觀察實(shí)驗(yàn)：通過(guò)機(jī)械中常用機(jī)構(gòu)與通用零部件的實(shí)物或模型展示，并借助電腦控制技術(shù)系統(tǒng)形象地解說(shuō)，增強(qiáng)真實(shí)感，身臨其境，提高學(xué)習(xí)興趣、降低學(xué)習(xí)難度。

學(xué)習(xí)指導(dǎo)主要包括各章節(jié)的基本要求、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、典型例題、習(xí)題提示和自我測(cè)驗(yàn)。

3.3.2教法選擇

教師在本課程的教學(xué)過(guò)程中，供選擇的教學(xué)方法有很多種，可以靈活地加以串用或并用。

3.3.2.1講授法教學(xué)。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、涉及設(shè)計(jì)計(jì)算部分的教學(xué)主要采用講授法。例如對(duì)于“定軸輪系傳動(dòng)比”計(jì)算公式的推導(dǎo)，以講授為主，課件感知引導(dǎo)為輔。講授法可使學(xué)生在有限時(shí)間內(nèi)盡快地掌握新知識(shí)，加深理解。

3.3.2.2演示法教學(xué)。對(duì)于常用機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)和通用零部件的基本原理、基本知識(shí)部分的教學(xué)，以演示法教學(xué)為主，講授引導(dǎo)為輔。在多媒體演示和實(shí)物模型演示的過(guò)程中，通過(guò)提問(wèn)和討論的方式讓學(xué)生主動(dòng)、思考，在直接觀察中分析問(wèn)題，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，從而突破難點(diǎn)。

3.3.2.3壓力教學(xué)法。對(duì)于應(yīng)知應(yīng)會(huì)的基本知識(shí)、重點(diǎn)內(nèi)容，通過(guò)課堂提問(wèn)和讓學(xué)生上黑板做題等方式，人為地給學(xué)生制造一些學(xué)習(xí)壓力，有利于知識(shí)的掌握、消化和吸收。

例如：在講《螺紋連接和螺旋傳動(dòng)》這一章中，螺紋的類(lèi)型、特點(diǎn)和參數(shù)，常用螺紋連接（螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接和堅(jiān)定螺釘連接）的基本特點(diǎn)和選用等基本知識(shí)可用提問(wèn)的方式加以鞏固；在平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪外形尺寸的計(jì)算、齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算等教學(xué)過(guò)程中，在公式和典型例題講解之后，出幾道典型習(xí)題，讓學(xué)生集體思考，并讓幾名學(xué)生上黑板計(jì)算，再讓其他學(xué)生糾錯(cuò)，最后老師講解。這樣可提高學(xué)生的注意力，增強(qiáng)教學(xué)效果，也可作為對(duì)學(xué)生考核的一部分。

3.3.2.4討論法。積極開(kāi)展師生的雙向互動(dòng)活動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。例如：在機(jī)械傳動(dòng)的設(shè)計(jì)常用機(jī)構(gòu)和通用零部件的選用的教學(xué)中，老師提出問(wèn)題，讓大家開(kāi)展討論，可大大增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.3.3教學(xué)條件和師資力量

3.3.3.1我院擁有充足的供教學(xué)使用的多媒體教室，主教學(xué)樓28間，實(shí)訓(xùn)樓10間，信息大樓計(jì)算機(jī)教室10間。

3.3.3.2可供數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生實(shí)訓(xùn)的實(shí)訓(xùn)室有鉗工實(shí)訓(xùn)室、車(chē)工實(shí)訓(xùn)室、數(shù)控實(shí)訓(xùn)室、數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)室、機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)室等。

3.3.3.3機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)有專(zhuān)任教師4人、兼課教師2人、外聘教師4人，其中高級(jí)職稱(chēng)1人，中級(jí)職稱(chēng)9人，均具有豐富的實(shí)踐和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

3.4課程教學(xué)設(shè)計(jì)的做法

3.4.1在課堂教學(xué)中，可以觀看在生活中常見(jiàn)機(jī)構(gòu)和工程運(yùn)用較廣機(jī)構(gòu)的錄像片及動(dòng)畫(huà)，使學(xué)生對(duì)該課程萌發(fā)濃厚的興趣，認(rèn)識(shí)其重要性，使他們感覺(jué)到機(jī)械設(shè)計(jì)并非遙不可及，通過(guò)努力學(xué)習(xí)就能達(dá)到。

3.4.2在教學(xué)組織上，根據(jù)高職教學(xué)的特點(diǎn)，“必需、夠用”的原則，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性，可以簡(jiǎn)化公式的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，避免知識(shí)內(nèi)容過(guò)深過(guò)細(xì)。有些推導(dǎo)過(guò)程只是為了加深對(duì)本概念的記憶，不做掌握要求。把重點(diǎn)放在結(jié)論具體應(yīng)用上，一般性的內(nèi)容在廣度方面適可而止，節(jié)約課時(shí)用于實(shí)踐性環(huán)節(jié)。

3.4.3在每章內(nèi)容講解時(shí)，不僅要講清內(nèi)容和基本原理，而且要通過(guò)舉例、多媒體教學(xué)手段、實(shí)物或模型觀察實(shí)驗(yàn)，講清其在工作中的用途。

3.4.4每次課后均有思考題和習(xí)題，并有課外作業(yè)，課后教師定期輔導(dǎo)和答疑，有助于學(xué)生抓住課程重點(diǎn)，加深對(duì)課程難點(diǎn)內(nèi)容的復(fù)習(xí)和理解。

3.4.5在每章或每個(gè)單元內(nèi)容教學(xué)完畢后，及時(shí)進(jìn)行階段性小結(jié)，承前啟后，讓學(xué)生對(duì)課程的諸多內(nèi)容有整體認(rèn)識(shí)和系統(tǒng)化意識(shí)。

3.4.6為加強(qiáng)重難點(diǎn)的消化吸收，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中階段性地安排習(xí)題課，以學(xué)生為主體，以習(xí)題為平臺(tái)，積極開(kāi)展分組討論活動(dòng)。在練習(xí)過(guò)程中，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐中的實(shí)例，增強(qiáng)學(xué)生“舉一反三”、“靈活運(yùn)用”的能力，講清具體應(yīng)用的方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。

3.4.7在教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)遵循以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)原則，注重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，采用鼓勵(lì)式教育，讓學(xué)生在寬松、愉快的氣氛中吸收知識(shí)、獲取營(yíng)養(yǎng)。

3.5考核方式和教學(xué)效果。

3.5.1考核方式

根據(jù)我院“2+1”教學(xué)改革和數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)中本課程教學(xué)大綱要求，本課程考核類(lèi)型為“考試”課。平時(shí)成績(jī)占50%，包括出勤及課堂紀(jì)律占20%、課堂回答問(wèn)題、作業(yè)、平時(shí)測(cè)驗(yàn)和期中考試占30%；期末考試成績(jī)占50%，主要以閉卷考試的形式進(jìn)行。

3.5.2教學(xué)效果評(píng)價(jià)

通過(guò)學(xué)生網(wǎng)上評(píng)教、教師評(píng)學(xué)、學(xué)院教學(xué)督導(dǎo)員抽查、系部或教研室主任聽(tīng)課、教師相互聽(tīng)課等形式反饋，提出教學(xué)建議。通過(guò)上課提問(wèn)、作業(yè)批閱、平時(shí)測(cè)驗(yàn)、期中考試等形式，教師掌握教學(xué)效果，適時(shí)改進(jìn)教學(xué)的方式、方法。

4.課程教學(xué)特色描述

4.1基本思路。

以課程目標(biāo)為主線，打破傳統(tǒng)的課程界限，從實(shí)現(xiàn)各專(zhuān)項(xiàng)能力的需要出發(fā)，以“必需、夠用”為原則組織相應(yīng)的課程內(nèi)容并進(jìn)行必要的教學(xué)內(nèi)容整合，使課程內(nèi)容服務(wù)于目標(biāo)能力，注重人的思維方式，重點(diǎn)培養(yǎng)創(chuàng)新思維，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)習(xí)目的明確，學(xué)習(xí)興趣濃厚。

4.2教學(xué)手段。

本課程在教學(xué)中都采用了先進(jìn)的多媒體教學(xué)手段，表現(xiàn)方式上體現(xiàn)了多元化的現(xiàn)代教育技術(shù)方法與手段，充分利用現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備和PPT教學(xué)課件，將CAI課件、錄像插播片、實(shí)物模型及現(xiàn)場(chǎng)參觀等多種手段科學(xué)組合，使教學(xué)形象、生動(dòng)、高效、學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的形象化特點(diǎn)和生動(dòng)性、趣味性大大激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，加深了對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，從而提高了整體教學(xué)質(zhì)量和水平，也增加了教學(xué)信息量，提高了教學(xué)效益。我們的感受是現(xiàn)代教育技術(shù)最能在本課程的教學(xué)中發(fā)揮作用，多媒體手段的采用為教師的教和學(xué)生的學(xué)大大提供了方便。

4.3教材建設(shè)。

從高職教育的特點(diǎn)出發(fā)，選用貼合高職院校學(xué)生實(shí)際的教材，更加突出理論聯(lián)系實(shí)際，有利于學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力，將傳統(tǒng)教學(xué)方法與現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短。

4.4實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)參觀實(shí)習(xí)。

以機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容為背景，繼金工實(shí)習(xí)和數(shù)控機(jī)床的認(rèn)知實(shí)習(xí)之后，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)際聯(lián)系和動(dòng)手能力，開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課，并利用業(yè)余時(shí)間組織學(xué)生去工廠現(xiàn)場(chǎng)參觀。此外，我們結(jié)合課程，積極開(kāi)展機(jī)械設(shè)計(jì)興趣小組活動(dòng)，為學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了施展才華的舞臺(tái)。

5.教學(xué)改革

5.1在教學(xué)上。

5.1.1在課堂講授之后，創(chuàng)造條件組織學(xué)生到工廠參觀，觀看、分析、討論各種機(jī)器上的各種常用機(jī)構(gòu)和零件。

5.1.2組織學(xué)生開(kāi)展簡(jiǎn)單典型機(jī)構(gòu)、機(jī)器和零部件的設(shè)計(jì)大賽或開(kāi)展興趣小組活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、培養(yǎng)學(xué)習(xí)的應(yīng)用能力和設(shè)計(jì)興趣。

5.1.3利用現(xiàn)有的機(jī)械原理與機(jī)械零件實(shí)驗(yàn)室，在學(xué)生認(rèn)知、觀察、聽(tīng)取講解之后，結(jié)合實(shí)訓(xùn)中的機(jī)器和學(xué)生日常生活中的機(jī)械，理解和掌握課堂內(nèi)容。

5.2在考核上。

在考核方式上，實(shí)行學(xué)習(xí)階段的全程性考核制，改變過(guò)去的一次性終結(jié)考試，成為將階段性的考核與期末綜合考試相結(jié)合的辦法。

這樣有利于教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的不足并加以改進(jìn)，減少學(xué)生學(xué)習(xí)的功利性，有利于加強(qiáng)教師對(duì)學(xué)生的日常學(xué)習(xí)管理，引導(dǎo)學(xué)生掌握良好的學(xué)習(xí)方法，從根本上改變應(yīng)試教育制約學(xué)風(fēng)、考風(fēng)的狀況，促進(jìn)學(xué)生良好品質(zhì)的形成，全方位多角度地準(zhǔn)確反映出一個(gè)學(xué)生的真實(shí)成績(jī)和綜合能力。

參考文獻(xiàn)：

［1］陳立德.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).高等教育出版社，2007.8.

第9篇：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理范文

針對(duì)當(dāng)前《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)的教學(xué)現(xiàn)狀，分析其不足，并基于OBE工程教育理念，對(duì)《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式改革進(jìn)行了探討并付諸實(shí)踐?！稒C(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類(lèi)各專(zhuān)業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)《機(jī)械原理》課程后進(jìn)行的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，其模式的改革為適應(yīng)新形勢(shì)下對(duì)機(jī)械類(lèi)學(xué)生機(jī)構(gòu)選型、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)提供了良好的平臺(tái)和借鑒，具有重要意義。

關(guān)鍵詞：

OBE；工程教育；《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)

為了推進(jìn)工程教育改革，促進(jìn)中國(guó)工程教育的國(guó)際互認(rèn)，培養(yǎng)與國(guó)際接軌的中國(guó)工程師，由專(zhuān)門(mén)的職業(yè)或行業(yè)協(xié)會(huì)（聯(lián)合會(huì)）、專(zhuān)業(yè)學(xué)會(huì)針對(duì)高等教育機(jī)構(gòu)開(kāi)設(shè)了工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)施專(zhuān)門(mén)性認(rèn)證，工程教育認(rèn)證強(qiáng)調(diào)工科專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量達(dá)到行業(yè)提出的基本質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種合格性評(píng)價(jià)[1，2]。工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)的三個(gè)核心理念：產(chǎn)出導(dǎo)向（Outcomebasededu-cation，簡(jiǎn)稱(chēng)OBE）、學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)，這些理念代表了工程教育改革的方向，是一種先進(jìn)的教育理念[3]。我國(guó)若要成為《華盛頓協(xié)議》正式簽約組織，就必須基于OBE理念，深化我國(guó)的工程教育改革和工程教育認(rèn)證體制。《機(jī)械原理》是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它是研究機(jī)械的工作原理、構(gòu)成原理、設(shè)計(jì)原理與方法的一門(mén)學(xué)科，而《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)是緊隨《機(jī)械原理》課程之后的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是《機(jī)械原理》課程的延伸[4]?；贠BE工程教育認(rèn)證的12條畢業(yè)能力要求及課程規(guī)劃，《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)需培養(yǎng)的主要能力包括：1）掌握工程基礎(chǔ)理論知識(shí)并能將其應(yīng)用于工程問(wèn)題（畢業(yè)要求1）；2）具有分析和解釋數(shù)據(jù)，得到合理、有效結(jié)論的能力（畢業(yè)要求2）；3）具有綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)、部件和過(guò)程的能力（畢業(yè)要求3）。本文基于OBE工程教育理念對(duì)《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)課程能力的上述四條要求，結(jié)合近年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，闡述我校《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)改革模式，并為其《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)改革提供參考。

一、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力

《機(jī)械原理》內(nèi)容包括兩部分，其一是對(duì)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)，包括構(gòu)型分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的學(xué)習(xí)；其二是針對(duì)具體任務(wù)，利用所學(xué)機(jī)構(gòu)學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案。前者稱(chēng)為分析，后者稱(chēng)為型綜合，《機(jī)械原理》學(xué)習(xí)的最終目的，就是要達(dá)到型綜合的高度，《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)正是鍛煉綜合能力的實(shí)踐教學(xué)。遺憾的是，傳統(tǒng)的《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)，體現(xiàn)不出OBE所要求的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的能力，復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)更無(wú)從談起，因此，改革勢(shì)在必行?；贠BE教學(xué)理念的課程設(shè)計(jì)改革使設(shè)計(jì)題目多樣化，調(diào)動(dòng)學(xué)生設(shè)計(jì)的積極性而不限制其思維，并且課程設(shè)計(jì)只提出最終要求而不限制方法，為了讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，題目不宜太深太復(fù)雜，其原則為：題目具有綜合性，以運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)為主；題目要覆蓋《機(jī)械原理》課程的主要內(nèi)容；題目應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，是學(xué)生在日常生活、生產(chǎn)實(shí)踐中所熟悉的；題目的設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)包括兩到三種基本機(jī)構(gòu)，也允許選用其他常用機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)；題目要有一定的靈活性和創(chuàng)新性，有利于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力。在設(shè)計(jì)題目確定后，需對(duì)已選題目提出三種運(yùn)動(dòng)方案，并經(jīng)反復(fù)論證，確定一種最佳運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。這種自由選題的模式可大大提高同學(xué)的興趣。設(shè)計(jì)方案由學(xué)生獨(dú)立提出，經(jīng)獨(dú)立地分析、比較后確定最佳方案，以發(fā)揮其主觀性、創(chuàng)造力，使學(xué)生受到一次真實(shí)的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，進(jìn)而提升其機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。此外，改革后的課程設(shè)計(jì)，學(xué)生們可以自由組合，每個(gè)小組自由選擇設(shè)計(jì)題目，小組成員分工協(xié)作，共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)。從選題、論證、設(shè)計(jì)到最后提交設(shè)計(jì)成果，共同討論、研究，各自發(fā)揮自己的長(zhǎng)處，不僅培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，也使他們體會(huì)到團(tuán)隊(duì)合作的作用。這也符合OBE培養(yǎng)大綱中工程畢業(yè)生個(gè)人能力和人際團(tuán)隊(duì)能力培養(yǎng)的要求。

二、工程基礎(chǔ)理論知識(shí)應(yīng)用能力

傳統(tǒng)的《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)中，方案確定之后，其相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)也隨之給定，每個(gè)學(xué)生需要做的就是繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，利用圖解法和解析法對(duì)所選機(jī)構(gòu)的位移、速度、加速度及力進(jìn)行分析，并繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖和作誤差分析，最后編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，這樣的設(shè)計(jì)僅能算一次作業(yè)，效果并不理想。盡管學(xué)生都能按部就班地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，但卻調(diào)動(dòng)不了學(xué)生的設(shè)計(jì)興趣，對(duì)工程基礎(chǔ)理論知識(shí)的應(yīng)用缺乏深刻理解，談不上對(duì)學(xué)生的畢業(yè)能力的培養(yǎng)。基于OBE教學(xué)理念的課程設(shè)計(jì)改革使設(shè)計(jì)題目多樣化，只提出最終要求而不限制方法，學(xué)生可以充分地利用所學(xué)的理論知識(shí)去解決實(shí)際的問(wèn)題?？紤]到《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)時(shí)間較短，教師在《機(jī)械原理》課程教學(xué)中，需提前做出安排，如現(xiàn)代工具的使用、軟件的學(xué)習(xí)、各種方法的比較、綜合性作業(yè)安排等。任務(wù)的不確定性導(dǎo)致解決方法的多樣性。學(xué)生需要根據(jù)所選擇任務(wù)，基于所學(xué)的機(jī)構(gòu)學(xué)知識(shí)，甚至查閱相關(guān)文獻(xiàn)去設(shè)計(jì)解決方案，當(dāng)多個(gè)設(shè)計(jì)方案確定后，需要比較各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，必然會(huì)深入了解每個(gè)所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，最終方案確定后，需對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，因有了方案設(shè)計(jì)的深刻理解，設(shè)計(jì)的目的已非常清楚，在相應(yīng)分析時(shí)，對(duì)方法的選擇和掌握自然水到渠成，加深了對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，明確了理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，從而不至感覺(jué)學(xué)無(wú)所用。

三、分析和解釋數(shù)據(jù)能力

在我國(guó)的工程教育認(rèn)證中，第二條畢業(yè)要求學(xué)生能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)并通過(guò)文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問(wèn)題，以獲得有效結(jié)論[5]。傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)整個(gè)傳動(dòng)方案為教師所指定，分析方法固定，無(wú)需學(xué)生深入了解，只需按部就班完成畫(huà)圖和分析即可，可見(jiàn)，傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)在第二條畢業(yè)能力要求上基本沒(méi)起到培養(yǎng)作用。改革后的課程設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)任務(wù)到設(shè)計(jì)方案的確定，均需要學(xué)生根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，然后根據(jù)所學(xué)知識(shí)，自己設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案，并需要通過(guò)多方案的比較而得出可行方案。在方案確定后，詳細(xì)設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際任務(wù)確定各參數(shù)，最后對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析。為了更真實(shí)地讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)的意義和正確性，要求學(xué)生對(duì)所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案進(jìn)行全部或者部分的搭接實(shí)驗(yàn)，通過(guò)搭接實(shí)物并測(cè)量參數(shù)，再與理論分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，找出誤差存在原因，從而得出相應(yīng)結(jié)論。

四、考核方式的改進(jìn)

評(píng)估學(xué)習(xí)產(chǎn)出是OBE教育模式中十分重要的環(huán)節(jié)，如何合理地對(duì)各項(xiàng)能力進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，對(duì)課程的改革及持續(xù)改進(jìn)有非常重要的作用，與課程設(shè)計(jì)所培養(yǎng)能力相對(duì)應(yīng)，《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)成績(jī)分為四部分：選題成績(jī)、平時(shí)成績(jī)、設(shè)計(jì)成績(jī)及答辯成績(jī)。各部分成績(jī)分值及考核依據(jù)如下。選題成績(jī)占總成績(jī)的30%。主要考查設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案能力。每個(gè)團(tuán)隊(duì)均需通過(guò)PPT形式，結(jié)合參考文獻(xiàn)查閱或調(diào)研情況，對(duì)自己團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行說(shuō)明，根據(jù)所定任務(wù)設(shè)計(jì)兩到三種機(jī)械傳動(dòng)方案，每個(gè)方案中必須包含兩至三種典型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且必須包含四桿以上連桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)傳動(dòng)方案是否合理、考慮是否周全、有無(wú)創(chuàng)新點(diǎn)、是否實(shí)用進(jìn)行綜合考核。平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的10%，主要依據(jù)設(shè)計(jì)階段的出勤情況和態(tài)度評(píng)定，這是設(shè)計(jì)正常進(jìn)行的基本保證，也是初步對(duì)畢業(yè)要求9中個(gè)人與團(tuán)隊(duì)能力的培養(yǎng)。設(shè)計(jì)成績(jī)占總成績(jī)的40%，主要評(píng)估工程基礎(chǔ)理論知識(shí)應(yīng)用能力與分析和解釋數(shù)據(jù)能力，根據(jù)所選擇分析方法、數(shù)據(jù)分析的正確性、模型建立、運(yùn)動(dòng)仿真、簡(jiǎn)圖繪制等進(jìn)行評(píng)價(jià)。答辯成績(jī)占總成績(jī)的20%，各組將集中設(shè)計(jì)階段的工作及成果以PPT形式作匯報(bào)，主要介紹組員分工及完成情況，組員自評(píng)分，搭接視頻等，并回答提問(wèn)，據(jù)此評(píng)判答辯成績(jī)。通過(guò)此類(lèi)考核方式，對(duì)畢業(yè)生的能力9（個(gè)人與團(tuán)隊(duì)）和10（溝通，包括撰寫(xiě)報(bào)告和陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令）也起到初步培養(yǎng)的效果。此外，上述基于OBE工程教育理念的考核方式對(duì)教師的教學(xué)投入提出很高要求。例如：教師需要投入較多的精力和心血研究繁瑣的教學(xué)目標(biāo)分解和教學(xué)方法選擇，要求其自身具有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)、較廣博的基礎(chǔ)知識(shí)面、較強(qiáng)的動(dòng)手能力及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。對(duì)設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的各種方案及其特點(diǎn)要有充分認(rèn)識(shí)，能夠正確引導(dǎo)學(xué)生，使他們經(jīng)過(guò)認(rèn)真思考和分析比較后，可以選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆桨浮＿@樣才能適應(yīng)當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)改革和發(fā)展的需要，從而有效引導(dǎo)學(xué)生積極思考，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。

五、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)近兩年的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)根據(jù)OBE教學(xué)理念改革后的《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)，為學(xué)生機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、工程基礎(chǔ)理論知識(shí)應(yīng)用能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及團(tuán)隊(duì)合作和工程實(shí)踐能力的鍛煉和提高提供了很好的平臺(tái)，并確實(shí)取得了較好的效果。然而，OBE工程教學(xué)模式是一個(gè)系統(tǒng)的工程，無(wú)論是在設(shè)計(jì)內(nèi)容，還是在設(shè)計(jì)方法和評(píng)估方式上，還有很多需要完善之處，需要進(jìn)一步的改革和探索，持續(xù)改進(jìn)，以更好地培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的畢業(yè)能力，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)與國(guó)際接軌的中國(guó)工程師的目標(biāo)。

作者：曾達(dá)幸 李飛 侯雨雷 宜亞麗 鄭立娟 張芳芳 單位：燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院

參考文獻(xiàn)：

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[2]余天佐，劉少雪.從外部評(píng)估轉(zhuǎn)向自我改進(jìn)—美國(guó)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)EC2000的變革及啟示[J].高等工程教育研究，2014，（6）：28-34.

[3]顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”（OBE）的工程教育模式———汕頭大學(xué)的實(shí)踐與探索[J].高等工程教育研究，2014，（1）：27-37.