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關(guān)鍵詞:機(jī)械原理;系統(tǒng)化;多樣化創(chuàng)新性設(shè)計(jì);實(shí)踐性
作者簡介:張莉潔(1976-),女,河南洛陽人,洛陽理工學(xué)院機(jī)械工程系,講師。(河南 洛陽 471023)
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2014)14-0120-02
機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中極其重要的一環(huán),機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確合理性,對(duì)提高機(jī)械的性能和質(zhì)量,降低制造成本與維護(hù)費(fèi)用等影響很大,決定著機(jī)器性能的好壞。機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極富創(chuàng)造性的活動(dòng),要求設(shè)計(jì)者善于運(yùn)用和總結(jié)已有知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),深入理解,廣泛積累,收集相關(guān)技術(shù)資料,充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維和想象能力,靈活運(yùn)用各種設(shè)計(jì)方法和技巧,從而設(shè)計(jì)出新穎、靈巧、高效的機(jī)械系統(tǒng)。
作為“機(jī)械原理”課程的一個(gè)重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容正是對(duì)機(jī)器進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。它是學(xué)生將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際工作能力的橋梁,使其將所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化;使理論與工程實(shí)際相結(jié)合,提高分析解決工程實(shí)際問題的能力,樹立機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的概念,樹立正確的工程設(shè)計(jì)觀點(diǎn);通過創(chuàng)造意識(shí)的教育,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造、實(shí)踐能力。根據(jù)近年來對(duì)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的深入探索及積累的經(jīng)驗(yàn),本著洛陽理工學(xué)院提出的培養(yǎng)工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才的教育理念,筆者總結(jié)了學(xué)生在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)的普遍問題,針對(duì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的培養(yǎng)目標(biāo),本文從機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程的系統(tǒng)化、實(shí)踐性及創(chuàng)新性這三個(gè)方面對(duì)原有教學(xué)模式存在的問題加以提出、探討和論述。
一、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容及存在的問題
“機(jī)械原理”課程設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容是對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。其一般設(shè)計(jì)步驟為:擬定機(jī)械工作原理,制訂總體功能,提出設(shè)計(jì)要求;執(zhí)行構(gòu)件和原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì),確定執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目、運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合關(guān)系;機(jī)構(gòu)選型,選擇滿足機(jī)械運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力要求的機(jī)構(gòu)類型,確定機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案,繪制系統(tǒng)示意圖;機(jī)構(gòu)的尺寸綜合,根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件和原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù),以及各執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)配合要求,確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖;方案分析,進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,對(duì)系統(tǒng)方案合理性進(jìn)行論證,驗(yàn)證其能否滿足運(yùn)動(dòng)要求。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)創(chuàng)造性勞動(dòng),設(shè)計(jì)過程通常不會(huì)一次性完成,經(jīng)常出現(xiàn)反復(fù)和交叉,通過不斷論證分析的過程才能達(dá)到最終的設(shè)計(jì)目的和最優(yōu)的設(shè)計(jì)要求。
根據(jù)近年來“機(jī)械原理”課程的理論教學(xué),結(jié)合課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn),筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,普遍存在如下問題:面對(duì)復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng),學(xué)生在初始確定機(jī)械方案的工作中不能把握全局,沒有“整體規(guī)劃”的概念,竟不考慮機(jī)械系統(tǒng)各部分的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的可行性,設(shè)計(jì)工作呈現(xiàn)照貓畫虎的狀況,無法發(fā)揮自身主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造能力,如此“參考設(shè)計(jì)”并不利于學(xué)生真正掌握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的精髓。另外,原有課程設(shè)計(jì)所選設(shè)計(jì)題目大都集中于傳統(tǒng)、經(jīng)典式的機(jī)床類設(shè)計(jì),題目過于單一,創(chuàng)新設(shè)計(jì)性體現(xiàn)不強(qiáng),導(dǎo)致學(xué)生缺乏設(shè)計(jì)興趣。
筆者認(rèn)為在課程設(shè)計(jì)過程中應(yīng)積極發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,能夠通過思考自行提出解決方案,培養(yǎng)創(chuàng)新和實(shí)踐能力,這才是該課程設(shè)計(jì)所應(yīng)達(dá)到的教學(xué)目的,針對(duì)以上培養(yǎng)目標(biāo)和所述問題,本文分別對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行中的重要環(huán)節(jié)和應(yīng)注意的問題加以探討和論述。
二、系統(tǒng)化、實(shí)踐性及創(chuàng)新性教學(xué)探索
1.總體規(guī)劃,把握正確設(shè)計(jì)方向
機(jī)械系統(tǒng)的正常工作是依靠各部分機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的,因此機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的最初工作階段應(yīng)是“系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)”,即應(yīng)在滿足機(jī)器各執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)關(guān)系和運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力要求下,高屋建瓴地進(jìn)行整體規(guī)劃,該階段應(yīng)包括上節(jié)所述設(shè)計(jì)步驟的前三步?!跋到y(tǒng)工程設(shè)計(jì)”階段將為之后各設(shè)計(jì)階段提供設(shè)計(jì)目標(biāo)、依據(jù)和技術(shù)參數(shù),其重要性正如房屋的架構(gòu)或是汽車的運(yùn)行,決定了機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)工作成功與否及方案的可實(shí)現(xiàn)性與合理性。
然而,“系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)”工作正是學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中遇到的最大困難,其不愿運(yùn)用邏輯思維統(tǒng)籌分析各部分運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的合理性,而是莽撞地從熟知的局部機(jī)構(gòu)入手開始設(shè)計(jì),如此毫無方向性的設(shè)計(jì)方法無異于盲人摸象,而后的工作無論進(jìn)行得多細(xì)致也無法保證正確的設(shè)計(jì)結(jié)果,最終導(dǎo)致南轅北轍的失敗。
進(jìn)行“系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)”的關(guān)鍵步驟是繪制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)工作循環(huán)圖。運(yùn)動(dòng)工作循環(huán)圖使各執(zhí)行部分協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)關(guān)系明晰可見,更有助于設(shè)計(jì)者理清思路。最清楚的繪制方法是在直角坐標(biāo)系中分別做出各執(zhí)行構(gòu)件所對(duì)應(yīng)原動(dòng)件在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)位移曲線以及對(duì)應(yīng)的阻力曲線,該曲線將為之后的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)和受力分析提供必要的設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)。
以牛頭刨床機(jī)構(gòu)舉例分析,該機(jī)器有兩個(gè)相互協(xié)調(diào)的執(zhí)行端運(yùn)動(dòng),其一為刨頭的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),通過電機(jī)、減速裝置及轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的組合執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn);另一個(gè)運(yùn)動(dòng)是工作臺(tái)的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng),該運(yùn)動(dòng)由主運(yùn)動(dòng)通過傳動(dòng)系統(tǒng),而后通過曲柄連桿、棘輪機(jī)構(gòu)及絲杠螺母組成的螺旋運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn),兩者的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系為工作臺(tái)的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)必須在刨頭非切削時(shí)間內(nèi)進(jìn)行,否則被加工工件將被損壞。繪制運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖時(shí)應(yīng)分別畫出刨頭、工作臺(tái)對(duì)應(yīng)于原動(dòng)件曲柄轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)一周的位移曲線圖。另外,其工作中切削阻力曲線也應(yīng)相應(yīng)繪出,為之后在任意位置進(jìn)行受力分析時(shí)提供相應(yīng)數(shù)據(jù)。
運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖將對(duì)之后各階段提出一系列設(shè)計(jì)要求,如工作臺(tái)進(jìn)給的間歇運(yùn)動(dòng)是最終通過棘輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。若通過曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)主動(dòng)曲柄和棘輪的運(yùn)動(dòng)傳遞,則應(yīng)考慮如何設(shè)計(jì)曲柄連桿機(jī)構(gòu),才能保證棘輪的工作行程(撥齒使工作臺(tái)進(jìn)給)位于刨頭主運(yùn)動(dòng)的回程段,且工作周期一致。以上運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性為之后進(jìn)行機(jī)構(gòu)尺寸綜合提出了設(shè)計(jì)要求,通過分析可將其轉(zhuǎn)化為機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的三大類基本問題來解決。
2.開展實(shí)踐調(diào)查研究,鍛煉自主研究能力
由于理論學(xué)習(xí)占授課的主要部分,許多學(xué)生對(duì)實(shí)際機(jī)器缺乏感性認(rèn)識(shí),只會(huì)按既定方案進(jìn)行教條設(shè)計(jì),如此閉門造車的設(shè)計(jì)狀態(tài)使學(xué)生缺乏設(shè)計(jì)興趣,且設(shè)計(jì)出來的方案也是紙上談兵,不符合實(shí)際。
優(yōu)秀的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作依賴于設(shè)計(jì)者的豐富經(jīng)驗(yàn),針對(duì)專業(yè)知識(shí)匱乏,實(shí)踐少的問題,在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作中應(yīng)提出以下要求:開展實(shí)踐調(diào)查研究,鍛煉學(xué)生自主收集獲取相關(guān)技術(shù)資料及深入自主研究的能力。鼓勵(lì)學(xué)生廣泛閱讀,擴(kuò)展知識(shí)面,了解最先進(jìn)的機(jī)械構(gòu)造和設(shè)計(jì)技術(shù),對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的豐富性能窺得一斑。生活中先進(jìn)機(jī)械系統(tǒng)實(shí)例舉不勝舉,如汽車構(gòu)造中實(shí)現(xiàn)前車輪轉(zhuǎn)向的機(jī)構(gòu)、四連桿獨(dú)立懸架直線機(jī)構(gòu)等等,都是極具創(chuàng)意且包含先進(jìn)設(shè)計(jì)思想理念的設(shè)計(jì)實(shí)例。
獲得實(shí)踐的方式很多,如實(shí)地參觀考察,聽現(xiàn)場(chǎng)工人師傅講解;圖書館、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資源也能夠感受到一個(gè)豐富精彩的機(jī)械世界。通過實(shí)踐,再與所學(xué)理論知識(shí)相結(jié)合,學(xué)生再一次經(jīng)過了由感性上升到理性的認(rèn)識(shí)過程,掌握了課本知識(shí)與實(shí)際機(jī)器的內(nèi)在聯(lián)系,在設(shè)計(jì)時(shí)更易發(fā)揮其主觀能動(dòng)性。在補(bǔ)充專業(yè)知識(shí)的過程中,領(lǐng)略前輩們的智慧和創(chuàng)新精神,想必也一定會(huì)激發(fā)學(xué)生自主設(shè)計(jì)的欲望與熱情。
3.擬定多樣化、創(chuàng)新型設(shè)計(jì)題目,啟發(fā)創(chuàng)新思維
目前現(xiàn)有傳統(tǒng)的經(jīng)典式機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目通常是一些僅要求滿足急回特性和一定協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床類設(shè)計(jì),這類設(shè)計(jì)題目多數(shù)較為成熟,設(shè)計(jì)難度不小,而類型過于單一,創(chuàng)意思考空間并不大,無法體現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的豐富性。而實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)的功能和設(shè)計(jì)要求是極其多樣化的,學(xué)生在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)中卻始終沒有機(jī)會(huì)接觸到這些,無法感受到機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的豐富多樣性和創(chuàng)新趣味性,更無法為學(xué)生帶來創(chuàng)新設(shè)計(jì)成功后的成就感和喜悅感,更甚者學(xué)生直接照搬照抄,比葫蘆畫瓢。
筆者認(rèn)為,針對(duì)初學(xué)的學(xué)生擬定機(jī)械系統(tǒng)題目不宜太過復(fù)雜,而在于有思考性和設(shè)計(jì)意義。只要有創(chuàng)新和分析價(jià)值,能激發(fā)起學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)的欲望,這樣的題目即可獲得事半功倍的效果。隨著不斷完善的教學(xué)體系發(fā)展,多樣化、創(chuàng)新性設(shè)計(jì)題目應(yīng)有所呈現(xiàn),而這些題目能使學(xué)生充分利用所學(xué)之術(shù),鍛煉分析判斷能力和解決實(shí)際問題的能力。
舉例來說,機(jī)械系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常是由一些簡單而極富創(chuàng)意設(shè)計(jì)的四連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的,如從這方面選題,就應(yīng)要求學(xué)生在完成設(shè)計(jì)的過程中要使設(shè)計(jì)既不過分復(fù)雜,同時(shí)又能讓人感受到機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。在此舉出以下實(shí)例加以說明。
如讓學(xué)生進(jìn)行汽車前車輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先向?qū)W生提出以下問題:兩前輪轉(zhuǎn)向時(shí),兩車輪的轉(zhuǎn)角是否相等;然后分析問題:汽車高速行駛時(shí)首先要保證行駛的安全性,因此車輪轉(zhuǎn)向時(shí)應(yīng)保證整車純滾動(dòng),否則將會(huì)出現(xiàn)打滑的危險(xiǎn)。由此得到結(jié)論:前車輪兩軸線必然與后車輪軸線交于一點(diǎn),由幾何分析得到兩車輪轉(zhuǎn)角具有一定的函數(shù)關(guān)系。該機(jī)構(gòu)可由等腰梯形四連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn),其設(shè)計(jì)問題可歸納為給定兩連架桿位置的函數(shù)生成問題。該問題可分別采用圖解法和解析法來進(jìn)行求解。
再有,鶴式起重機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu),其末端利用連桿的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)重物的移動(dòng)。問題看似簡單,但其設(shè)計(jì)卻有一定的特殊功能要求。為保證起重機(jī)在左右移動(dòng)時(shí)不上下起伏,避免不必要的做功浪費(fèi),應(yīng)保證連桿末端軌跡為直線,該問題正歸納為連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)――軌跡生成問題。設(shè)計(jì)時(shí)可首先讓學(xué)生了解經(jīng)典的直線軌跡機(jī)構(gòu),可采用圖解法先進(jìn)行幾何特征分析,然后再利用優(yōu)化設(shè)計(jì)來建立數(shù)學(xué)模型,以與直線軌跡誤差最小作為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。
通過以上所舉實(shí)例可知,實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)中有很多亟待解決和優(yōu)化的問題都依賴于機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。諸如此類具有一定不確定性的設(shè)計(jì)問題,讓學(xué)生真正感受和接觸到實(shí)際問題的存在,即使在設(shè)計(jì)過程中的思考和思維過程很艱難,解決問題時(shí)會(huì)感到困苦,但收獲成果的喜悅是無法替代的。整個(gè)設(shè)計(jì)過程是伴隨著激情和設(shè)計(jì)靈感的創(chuàng)造性活動(dòng),而不再是一項(xiàng)繁瑣枯燥的事情,使機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念深入人心。
三、總結(jié)
綜上所述,通過創(chuàng)新性、實(shí)踐性的課程設(shè)計(jì)過程,使學(xué)生對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念有所感悟,使學(xué)生更好地在創(chuàng)造實(shí)踐能力和分析思維方面得到大幅度的鍛煉,真正達(dá)“機(jī)械原理”課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的目的。同時(shí),也對(duì)學(xué)生今后進(jìn)一步深入研究并確定其研究方向和領(lǐng)域大有裨益,起著導(dǎo)向作用。期待在今后的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中將出現(xiàn)更多豐富的創(chuàng)新實(shí)踐性題目和先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念,培養(yǎng)出優(yōu)秀的應(yīng)用型創(chuàng)新人才,以適應(yīng)我國科學(xué)技術(shù)及工程創(chuàng)新的發(fā)展。
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關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì)課程;設(shè)計(jì)教學(xué);質(zhì)量
0引言
機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械類專業(yè)的一門主干課程,該課程在學(xué)生綜合能力培養(yǎng)中起著重要作用。為此,許多學(xué)校都在機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中下足了功夫,但是整體來看,我國機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中始終存在內(nèi)容單一、創(chuàng)新性差等問題,這不得不引起我們的重視。
1機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)存在的問題
1.1內(nèi)容陳舊
長期以來,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的題目都以減速器設(shè)計(jì)為主,課程設(shè)計(jì)題目可謂是千年不變。多年不變的題目,只能導(dǎo)致抄襲現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。一些學(xué)校為了避免學(xué)生抄襲雖然會(huì)在減速器設(shè)計(jì)中更改一些數(shù)據(jù),但是許多學(xué)生在減速器設(shè)計(jì)中,都是直接從網(wǎng)上下載設(shè)計(jì)說明書,對(duì)數(shù)據(jù)尤其是圖紙標(biāo)注數(shù)據(jù)稍加修改,就不再理會(huì)其他東西。這種機(jī)械式的模仿設(shè)計(jì),必然會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和思考積極性,這對(duì)學(xué)生長遠(yuǎn)發(fā)展極其不利。
1.2學(xué)時(shí)少,教學(xué)壓力大
近年來,隨著新型機(jī)械、技術(shù)工藝的興起,一些新的課程也逐漸進(jìn)入到機(jī)械類課程體系中來,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)課時(shí)也隨之被壓縮。而另一方面,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容卻沒有任何變化,教師要在更少的科室內(nèi)完成教學(xué)任務(wù),學(xué)生在較少的課時(shí)內(nèi)仍要學(xué)到同樣多的東西,這對(duì)他們來說是一個(gè)不小的挑戰(zhàn),機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量也可能會(huì)因此而大打折扣。
1.3教學(xué)手法單一
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容不僅包括常用機(jī)械機(jī)構(gòu)、通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和機(jī)械設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法等內(nèi)容,還涉及高等數(shù)學(xué)、工程制圖、工程力學(xué)、金屬材料及加工等方面的知識(shí)。整體來說,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容具有概念多、公式多、圖表多、內(nèi)容枯燥等特點(diǎn),這給教師的教學(xué)能力和教學(xué)技巧都提出了較高的要求。但是,許多教師在教學(xué)中都存在照本宣科的思想,除了必要的教輔工具,他們很少會(huì)借助其他工具、資料來教學(xué)。有的教師因?yàn)榻虒W(xué)經(jīng)驗(yàn)不足,難以設(shè)計(jì)一些全局問題來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行問題討論和研究,導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。
2提高機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量的策略
2.1全面進(jìn)行課程設(shè)計(jì)
系統(tǒng)論告訴我們,所有的課程及課程教學(xué)都是一個(gè)系統(tǒng)的工程,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)也不例外,并且,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)對(duì)課程教學(xué)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性要求更高。因此,在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)中,學(xué)校要遵循系統(tǒng)論原則,做好課程整體設(shè)計(jì),明確機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo),細(xì)分機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)能力目標(biāo)、認(rèn)知目標(biāo)。然后,將理論教學(xué)與課程設(shè)計(jì)教學(xué)結(jié)合起來,做好課程全面、系統(tǒng)的設(shè)計(jì),立足于課程設(shè)計(jì)任務(wù)之上提升設(shè)計(jì)教學(xué)的高度,要求學(xué)生不僅要根據(jù)設(shè)計(jì)題目分析參考材料,深入進(jìn)行設(shè)計(jì)研究,還要進(jìn)行設(shè)計(jì)比較和創(chuàng)新,設(shè)計(jì)出多種可行性方案并從中篩選出最優(yōu)方案。如在平面連桿機(jī)構(gòu)類型和應(yīng)用教學(xué)中,教師可以舍棄教材所用的演化法,借助多種演變途徑將各種平面連桿機(jī)構(gòu)演變出來,并本著創(chuàng)造性設(shè)計(jì)理念,分組合利用多媒體課件或者模型演示平面連桿機(jī)構(gòu),對(duì)兩連架桿的類型進(jìn)行歸納總結(jié)。這樣不僅消除了學(xué)生的理解障礙,還能提高教學(xué)質(zhì)量。
2.2合理安排課時(shí),科學(xué)選擇教學(xué)內(nèi)容
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程知識(shí)點(diǎn)繁多,內(nèi)容瑣碎,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),要以一定的課時(shí)、科學(xué)完善的教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)。因此,在機(jī)械設(shè)計(jì)課程體系建設(shè)中,學(xué)校既要多開設(shè)一些自然工程課程,還要建立健全機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)管理機(jī)制、保障機(jī)制、監(jiān)督考核機(jī)制,明確機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù),保障機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課時(shí),為機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)打好基礎(chǔ)。與此同時(shí),做好課程內(nèi)容選擇和組織工作,設(shè)計(jì)理念和思維遷移到生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域,啟發(fā)人們的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造性活動(dòng)。比如,將機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)理念向服裝造型設(shè)計(jì)領(lǐng)域滲透,采用衣片組合方式、變異法進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。在高校機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)中,教師還要科學(xué)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)間管理,如提前下發(fā)課程設(shè)計(jì)要求,將課程設(shè)計(jì)過程和機(jī)械設(shè)計(jì)課程同步進(jìn)行,以確保課堂教學(xué)有序進(jìn)行。在學(xué)生完成課堂課程設(shè)計(jì)的條件下,教師還要鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自已的需要選擇課程設(shè)計(jì)題目,選取機(jī)械設(shè)計(jì)大賽中的工程對(duì)象為設(shè)計(jì)題目,引導(dǎo)學(xué)生積極參與社會(huì)實(shí)踐和自主學(xué)習(xí),爭取使學(xué)生在開放性的設(shè)計(jì)中鍛煉和提高自身的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。
2.3創(chuàng)新教學(xué)手法,提高教學(xué)質(zhì)量
新穎有趣的教學(xué)手法,是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。這就要求機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師應(yīng)積極參加工程設(shè)計(jì)、研究工程課題,努力學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)手法和技巧,不斷豐富自己的工程設(shè)計(jì)知識(shí),提高自己的教學(xué)能力,以滿足機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)需求。在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)中,教師既要注意機(jī)械設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)知識(shí)和知識(shí)的連貫性,做好教學(xué)設(shè)計(jì),巧妙導(dǎo)入新知識(shí)。還要引入多種教學(xué)方法,并使多種方法相互滲透,如教師可將傳統(tǒng)的講授法與目標(biāo)教學(xué)法、探討互動(dòng)式教學(xué)法與多媒體教學(xué)法、情境教學(xué)法結(jié)合起來,針對(duì)不同內(nèi)容采用不同方式進(jìn)行教學(xué),使學(xué)生愉快地投入到學(xué)習(xí)中去。如講述與數(shù)據(jù)推理、運(yùn)算有關(guān)的知識(shí)時(shí),教師要利用板書來演示整個(gè)推理的過程。而在講述與齒輪受力分析有關(guān)的知識(shí)時(shí),教師可以將分析討論法與多媒體教學(xué)法結(jié)合起來,先講述齒輪受力和運(yùn)動(dòng)情況,再用多媒體演示相關(guān)內(nèi)容,讓學(xué)生對(duì)所講的知識(shí)有一個(gè)全面、感性的認(rèn)識(shí)。在此基礎(chǔ)上,教師還可以借助課程設(shè)計(jì)總結(jié)和討論,讓學(xué)生提出自己不懂或感覺含糊的問題,然后借助生生討論、師生交流等幫學(xué)生釋疑解惑,以使學(xué)生有更大的收獲。
3結(jié)語
[關(guān)鍵詞]機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ); 教學(xué)改革; 任務(wù)驅(qū)動(dòng)
中圖分類號(hào):H191
近幾年來,隨著高考生源減少和本科院校的擴(kuò)招,低分生源進(jìn)入高職院校已是不爭的事實(shí)。他們文化基礎(chǔ)知識(shí)薄弱、學(xué)習(xí)能力偏低,抽象的機(jī)械類專業(yè)的學(xué)科知識(shí)讓他們感到很難學(xué)懂,傳統(tǒng)的教學(xué)方法不能激發(fā)出他們的學(xué)習(xí)興趣。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ),是各個(gè)專業(yè)中學(xué)時(shí)最多,任務(wù)最重的一門課程,在人才培養(yǎng)計(jì)劃中起著舉足輕重的作用。它既具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值,也為后續(xù)相關(guān)專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。因此,如何上好這門課,使學(xué)生在有限的教學(xué)時(shí)間里,既能掌握課程的基本內(nèi)容,又具備一定的基本技能訓(xùn)練和工程實(shí)踐的能力,成為教師教學(xué)方法研究的重要課題。為了客觀真實(shí)反映教學(xué)現(xiàn)狀,我們?cè)?個(gè)高職院校進(jìn)行了為期6個(gè)月的調(diào)查研究。
一 問卷調(diào)查的主要內(nèi)容
我們于2012年3月至2012年9月開展調(diào)查,本次調(diào)查問卷主要涉及《機(jī)械設(shè)計(jì)》的課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì),考試安排,任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的學(xué)生反饋五個(gè)方面,共40個(gè)問題。調(diào)查學(xué)生包括不同職業(yè)院校,不同專業(yè)學(xué)生共計(jì)1200人左右,題型以選擇為主,選作安排學(xué)生對(duì)課程講解的建議和意見。發(fā)放試卷采用任課老師安排作業(yè)的方式,這樣可以避免學(xué)生敷衍了事,反映真實(shí)的教學(xué)現(xiàn)狀。
二 調(diào)查結(jié)果反映的問題
調(diào)查共收到有效答卷960份。問題集中反映在以下幾個(gè)方面
(一) 學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)目的性不強(qiáng)。課程的教學(xué)和實(shí)踐活動(dòng)沒有結(jié)合學(xué)生所學(xué)專業(yè)的特點(diǎn),使學(xué)生感覺這門課程與今后所學(xué)專業(yè)沒有太大關(guān)系。
(二) 課程設(shè)計(jì)質(zhì)量下降。
(三) 學(xué)生工程意識(shí)薄弱,學(xué)習(xí)方法不適應(yīng)課程要求。
(四) 考試方式陳舊單一,過程不透明,沒有新穎性。
三 基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教改方案的實(shí)施
一、教學(xué)內(nèi)容模塊化,增強(qiáng)立體感
高等職業(yè)教育重視技能訓(xùn)練和綜合素質(zhì)培養(yǎng)的要求,機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)應(yīng)減少原理闡述,把重點(diǎn)放在與生產(chǎn)一線緊密結(jié)合的機(jī)械零件部分,在教學(xué)中將課程內(nèi)容分為必修、選修和自修三種,另外,針對(duì)我校數(shù)控、模具和機(jī)電專業(yè)的特點(diǎn),涉及到的機(jī)械設(shè)備都是高速回轉(zhuǎn)機(jī)械,回轉(zhuǎn)件的平衡和滑動(dòng)軸承中的靜壓軸承在本專業(yè)中有很重要的地位,也作為必修內(nèi)容,將教學(xué)內(nèi)容分成牛頭刨床刨刀驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)分析、縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)分析、圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)分析四個(gè)情景。每個(gè)情景安排學(xué)習(xí)目標(biāo),內(nèi)容,方式方法建議。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容下發(fā)若干任務(wù),每個(gè)任務(wù)中具體化知識(shí)點(diǎn)、能力點(diǎn)、教學(xué)形式、方法、環(huán)境要求。以牛頭刨床刨刀的教學(xué)情景示例如下表一。
5.材料與工具 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書,教學(xué)模型機(jī)構(gòu)
6.教學(xué)重點(diǎn) 自由度的概念和運(yùn)動(dòng)副對(duì)自由度的限制,機(jī)構(gòu)具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件,機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。
二、突出課程的工程性和實(shí)踐性,提高創(chuàng)新積極性
應(yīng)用型高職教學(xué)不僅要重視常用機(jī)構(gòu)和通用零件工作原理和設(shè)計(jì)理論,而且要將與工程實(shí)際緊密聯(lián)系的部分作為教學(xué)重點(diǎn),才能使理論教學(xué)與實(shí)際緊密聯(lián)系起來。例如,在緒論中研究機(jī)械的組成和功用,以汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)為例子講授,這兩個(gè)例子中,包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、連接件、傳動(dòng)件、軸系件以及彈簧等。這兩個(gè)典型例子的選取,既滿足了教學(xué)要求,便于學(xué)生理解,又突出了課程的實(shí)用性和我校的專業(yè)特色。課程設(shè)計(jì)題目的搜集有多種途徑,例如:結(jié)合教師的科研項(xiàng)目擬定合適的課程設(shè)計(jì)題目;建立學(xué)校與企業(yè)的合作關(guān)系,了解企業(yè)的需求,將企業(yè)一線急需解決的設(shè)計(jì)問題引入到課程設(shè)計(jì)中;從往屆畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目中截選出合適的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)部分作為題目;允許并鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和興趣自己擬題;結(jié)合國家、省和市機(jī)械創(chuàng)新大賽主題尋找一些題目作為課程設(shè)計(jì)題目。在此類題目的課程設(shè)計(jì)中,由于有明確的設(shè)計(jì)目標(biāo),學(xué)生投入精力很大,興致也很高,課程設(shè)計(jì)效果較明顯。
三、使用現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)方法和手段,
隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,世界機(jī)械制造業(yè)已進(jìn)入數(shù)字化設(shè)計(jì)、分析與制造的新時(shí)代,先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)及其制造方式正在全面展開。所以在"機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)"中,將三維數(shù)字化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二維制圖是課程改革的一個(gè)重點(diǎn),并對(duì)二維設(shè)計(jì)的機(jī)械課程進(jìn)行整體優(yōu)化?,F(xiàn)在領(lǐng)先的三維設(shè)計(jì)軟件有Pro/E 和UG 等?,F(xiàn)階段許多學(xué)生選用傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)軟件AutoCAD 繪制工程圖,對(duì)于缺乏感性知識(shí)的學(xué)生來說有一定困難,有礙于學(xué)生設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生采用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行三維實(shí)體設(shè)計(jì),使設(shè)計(jì)手段與現(xiàn)代企業(yè)要求接軌,完成零件與系統(tǒng)的設(shè)計(jì),先建立三維模型,再形成二維投影,符合一般人的思維習(xí)慣,有利于學(xué)生創(chuàng)新形象思維。三維圖形模型可直接調(diào)入有限元軟件,進(jìn)行CAE 分析。這樣可拓寬學(xué)生創(chuàng)造設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng),也是軟件發(fā)展多樣化的需要。隨著機(jī)械制造企業(yè)信息化工程的進(jìn)展,廣大工程技術(shù)人員使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和設(shè)計(jì)計(jì)算工作,對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中通用基礎(chǔ)信息資源也提出了新的需求。在使用CAD/CAM/CAPP/CAE/PDM 等軟件工具進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程中,經(jīng)常涉及各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、常用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、曲線圖表等信息資源的查詢和選用,也涉及常用機(jī)械零部件、標(biāo)準(zhǔn)件校核計(jì)算和設(shè)計(jì)分析等專業(yè)應(yīng)用問題,設(shè)計(jì)手冊(cè)的查詢是設(shè)計(jì)時(shí)遇到的一件非常繁瑣的事情。我們推薦使用《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(軟件版)》,實(shí)踐表明,學(xué)生應(yīng)用該軟件進(jìn)行傳動(dòng)部件相關(guān)零件計(jì)算和數(shù)據(jù)查詢所花時(shí)間只有以前的一半,不但可以留下更多時(shí)間去進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的三維造型,而且也通過傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)實(shí)踐,掌握了有別于手工計(jì)算、人工查詢手冊(cè)的軟件版手冊(cè)用法,為今后更有效地工作,打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
四、堅(jiān)持并加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)的總結(jié)和答辯,培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)
答辯是對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)成果的一種肯定,也是學(xué)生間、師生間相互交流的重要方式;是教師檢查設(shè)計(jì)質(zhì)量高低的有效手段,也是對(duì)暴露出來的共性問題進(jìn)行的一次集中答疑。以往的答辯方式是單個(gè)學(xué)生逐一答辯,由于時(shí)間緊,提出問題的覆蓋面小,難以真正反映學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)知識(shí)的掌握程度。采用分小組答辯的方式,學(xué)生之間可以通過相互的討論,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神,這樣可以獲得一次學(xué)習(xí)提高的機(jī)會(huì),提高答辯效果。同時(shí)要重視課程設(shè)計(jì)總結(jié)。學(xué)生通過認(rèn)真總結(jié),剖析自己設(shè)計(jì)中的得失、成敗,有助于進(jìn)一步掌握設(shè)計(jì)方法和步驟,找出今后設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。教師也要認(rèn)真對(duì)整體設(shè)計(jì)情況有一個(gè)針對(duì)性的總結(jié),指出設(shè)計(jì)的不足,要肯定成績并給予鼓勵(lì)。通過系統(tǒng)總結(jié)和答辯,可使學(xué)生進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算和設(shè)計(jì)中存在的問題,進(jìn)一步搞清不甚理解的或未曾考慮到的問題,從而取得更大的收獲,圓滿地達(dá)到課程設(shè)計(jì)的目的與要求。
五項(xiàng)目化教學(xué)的考核評(píng)價(jià)方法
基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的考核強(qiáng)調(diào)以人為本的整體性評(píng)價(jià)觀,重視對(duì)學(xué)生能力高低認(rèn)定具體手段和實(shí)用方法。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程特點(diǎn)及教學(xué)目標(biāo), 結(jié)合職業(yè)崗位能力的需求, 該課程學(xué)生學(xué)習(xí)成績由學(xué)習(xí)過程態(tài)度考核、學(xué)習(xí)過程知識(shí)技能考核、綜合能力考核及理論知識(shí)考核四個(gè)部分組成。具體考核評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如下。
準(zhǔn)時(shí)提交作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告且內(nèi)容基本正確和符合要求可得滿分;遲于規(guī)定時(shí)間上交作業(yè)者每次扣1分;不交作業(yè)者每次扣2分;作業(yè)內(nèi)容有明顯抄襲痕跡或完全不符合要求者每次扣1分。
實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)課遵守紀(jì)律。不大聲喧嘩。實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范得滿分。明顯擾亂課堂秩序,影響他人的扣2分,扣完為止。
全部按時(shí)交作業(yè)準(zhǔn)確率80%以上得15分;準(zhǔn)確率(70-80)%得12分;(60-70)%得10分。不交作業(yè)一次扣一分,扣完為止。
客觀題部分,主要用來考查學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí); 主觀題部分,考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力。
四、結(jié)束語
教學(xué)實(shí)踐表明,本次在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)和模塊化教學(xué)模式的改革是成功的。教育模式是能力本位的培養(yǎng)模式,是對(duì)傳統(tǒng)教育模式的顛覆性改革。其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在:第一,構(gòu)建以培養(yǎng)學(xué)生具備在現(xiàn)代工程環(huán)境下賴以生存和成長的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、交流溝通能力,對(duì)新產(chǎn)品、新流程、新系統(tǒng)的掌控意識(shí)和能力為核心的教學(xué)目標(biāo)。第二,將教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐緊密聯(lián)系在一起,順應(yīng)先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的需求,適應(yīng)日益擴(kuò)大的國際經(jīng)濟(jì)交流,以及日益增加的工程全球化競爭環(huán)境。第三,營造有利于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的環(huán)境,激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力,以滿足社會(huì)對(duì)工程人才知識(shí)結(jié)構(gòu)和素質(zhì)能力的要求。第四,在理論課堂教學(xué)中強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué),提高學(xué)生的工程意識(shí)和工程素養(yǎng)。以適應(yīng)信息時(shí)代對(duì)工程技術(shù)人才的需求,適應(yīng)高職院校對(duì)高技能高素質(zhì)人才培養(yǎng)的要求。但是,這種教育模式的實(shí)施,對(duì)教學(xué)環(huán)境,對(duì)教師的素質(zhì)都提出了新的挑戰(zhàn)。我們應(yīng)該共同努力使中國的工科教育能夠走在世界前列。
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關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì);課程設(shè)計(jì);教學(xué);措施
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)41-0178-03
一、引言
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)十分重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)及其他先修課程的相關(guān)知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力。通過課程設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的相關(guān)知識(shí)的理解,對(duì)一般機(jī)械零件設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則、方法和步驟有一個(gè)系統(tǒng)全面的掌握,充分培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械綜合設(shè)計(jì)能力、工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力,為后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)。隨著我國高校教育教學(xué)體系改革的不斷發(fā)展與深入,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)這一實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)也越來越受到重視[1]。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革已成為高校機(jī)械類專業(yè)教學(xué)改革的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
二、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀分析
隨著我國高校教育教學(xué)改革的不斷深入,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革也受到了越來越多的關(guān)注。由于機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的改革成效不僅取決于其自身的改革,還受到機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革的制約,雖然近年來不少專家學(xué)者進(jìn)行了大量針對(duì)性的研究,但目前仍未能有效解決在設(shè)計(jì)內(nèi)容、教學(xué)模式、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面的問題,難以充分發(fā)揮其在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力方面應(yīng)有的功能,與當(dāng)前應(yīng)用創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的總體要求還有較大的差距。具體而言,目前的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)還存在以下幾個(gè)方面的問題。
1.設(shè)計(jì)題目單一,設(shè)計(jì)內(nèi)容雷同。目前的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)絕大多數(shù)為二級(jí)減速器的設(shè)計(jì),原因在于減速器為典型的通用設(shè)備,包含了機(jī)械設(shè)計(jì)課程中介紹的幾何所有零件類型,對(duì)于學(xué)生掌握常用零件的設(shè)計(jì)方法有重要意義,但是,這種沿用了幾十年的單一設(shè)計(jì)主題模式,已難以適應(yīng)現(xiàn)代人才培養(yǎng)模式的要求[2]。由于設(shè)計(jì)題目單一,導(dǎo)致學(xué)生的興趣大打折扣,難以調(diào)動(dòng)其積極性。雖然是一人一題,但都只是在具體的設(shè)計(jì)參數(shù)上有所差別,在設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)步驟方面無任何區(qū)別,因此,仍難以從根本上杜絕抄襲現(xiàn)象。同時(shí)由于設(shè)計(jì)過程過于程序化,相關(guān)教材與資料上都有詳細(xì)介紹,容易使學(xué)生感覺枯燥、乏味,不能充分發(fā)揮其創(chuàng)造性思維。
2.教學(xué)方法僵化,教學(xué)手段守舊。目前機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)基本上是沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方法,即在任課教師擬定設(shè)計(jì)題目后,學(xué)生按照課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書介紹的方法和步驟依次完成方案設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)計(jì)算、裝配圖設(shè)計(jì)、零件圖繪制、設(shè)計(jì)說明書撰寫和答辯。由于這一套流程多年來已基本程序化,學(xué)生只需機(jī)械地照搬,依葫蘆畫瓢即可,難以展開創(chuàng)新性思維,而任課教師的指導(dǎo)工作主要是督促學(xué)生按照設(shè)計(jì)流程完成各項(xiàng)具體任務(wù)和解答學(xué)生設(shè)計(jì)過程中的細(xì)節(jié)問題,較少注重學(xué)生的獨(dú)立思考與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。雖然CAD技術(shù)等先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用,但目前的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)大多仍采用圖板繪圖,雖然這樣做不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的手工繪圖能力,還能減少學(xué)生相互投機(jī)抄襲的機(jī)率,但并不能因噎廢食,畢竟計(jì)算機(jī)繪圖已是目前機(jī)械設(shè)計(jì)的主流。
3.計(jì)劃安排不周全,評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不科學(xué)。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一般與機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)安排在同一學(xué)期,在授課結(jié)束后的學(xué)期末進(jìn)行。由于考試科目較多,許多學(xué)生忙于應(yīng)付考試,難以集中精力進(jìn)行課程設(shè)計(jì),因而課程設(shè)計(jì)質(zhì)量難以保證。部分高校為了便于管理,將學(xué)期的最后一周設(shè)為考試周,致使整個(gè)課程設(shè)計(jì)階段,學(xué)生的主要精力都用于準(zhǔn)備考試,對(duì)課程設(shè)計(jì)不重視,甚至是敷衍應(yīng)付,致使課程設(shè)計(jì)流于形式。此外,課程設(shè)計(jì)成績的評(píng)定也缺乏科學(xué)、規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn),基本上由任課教師自行確定。目前的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)考核主要從四個(gè)方面進(jìn)行考核:平時(shí)考核,包括考勤、進(jìn)度、態(tài)度和獨(dú)立完成能力等;圖紙考核,包括結(jié)構(gòu)正確性、整潔性和規(guī)范性;設(shè)計(jì)說明書考核,包括內(nèi)容完整性、正確性和規(guī)范性;答辯考核,包括回答問題的正確性和使用手冊(cè)的熟練性。雖然這種評(píng)價(jià)方式相對(duì)比較全面,但只是一種事后評(píng)價(jià)機(jī)制,缺失了對(duì)學(xué)生進(jìn)行正確引導(dǎo)的功能,而且在實(shí)際執(zhí)行時(shí)缺乏量化指標(biāo),主觀性較強(qiáng),受學(xué)生擴(kuò)招的影響,一名教師往往指導(dǎo)多個(gè)班級(jí)的課程設(shè)計(jì),每個(gè)班級(jí)學(xué)生多達(dá)40多人,教師很難把握每名學(xué)生的具體情況。此外,現(xiàn)有評(píng)價(jià)體系中對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)尚未引起足夠重視,難以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
三、改革的具體措施
為了有效提高機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量,強(qiáng)化學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),解決目前存在的上述問題,必須從設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)模式、教學(xué)方法和考核評(píng)價(jià)等各個(gè)方面進(jìn)行全面改革,建立一套系統(tǒng)高效的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)體系??傮w而言,改革應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。
1.優(yōu)選設(shè)計(jì)課題,強(qiáng)調(diào)應(yīng)用與創(chuàng)新能力的結(jié)合。針對(duì)目前設(shè)計(jì)內(nèi)容單一、設(shè)計(jì)流程固化的問題,應(yīng)結(jié)合課程教學(xué)要求與專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃精心選擇設(shè)計(jì)題目,優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容,不僅要深化學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解與消化,強(qiáng)化其工程應(yīng)用能力的培養(yǎng),還要兼顧學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的減速器設(shè)計(jì)題目雖然單一,但其涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中涉及的幾乎全部零件,有助于學(xué)生掌握通用機(jī)械的設(shè)計(jì)方法,是其他任何類型的機(jī)械結(jié)構(gòu)都不可替代的。因此,應(yīng)在保留減速器設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,選擇更加靈活、更富有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)題目,如搬運(yùn)機(jī)器人、牛頭創(chuàng)床、糖果包裝機(jī)等。這些題目既涉及到機(jī)構(gòu)方案選擇與運(yùn)動(dòng)原理分析,又涉及到減速器等具體零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算,在方案設(shè)計(jì)時(shí)可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新意識(shí),在詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)則強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)一般零部件設(shè)計(jì)的具體方法,有效實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的結(jié)合。同時(shí),也深化了機(jī)械原理相關(guān)知識(shí)的掌握與應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)課程的有效結(jié)合。考慮到課程設(shè)計(jì)周期較短,上述課題難以單獨(dú)完成,應(yīng)采用課題組形式,每個(gè)課題組2~3人,承擔(dān)一個(gè)設(shè)計(jì)課題??傮w方案由小組全體成員共同完成,每個(gè)成員獨(dú)立完成一部分零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)。采用這種模式既可培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作意識(shí),也能培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力。
2.改進(jìn)設(shè)計(jì)模式,由簡單模仿向深度思考轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)雖然在形式上是一人一題,但除了具體參數(shù)有所差別以外,設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)步驟及方法都是一模一樣的,且相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中均給出了相應(yīng)的案例,學(xué)生只需簡單地模仿即可完成全部設(shè)計(jì)任務(wù)。許多學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中依葫蘆畫瓢,生搬硬套,甚至在別人的設(shè)計(jì)結(jié)果基礎(chǔ)上修改參數(shù)變成自己的設(shè)計(jì),導(dǎo)致課程設(shè)計(jì)的基本教學(xué)要求都難以保證。通過改進(jìn)設(shè)計(jì)模式,采用分組設(shè)計(jì)模式,使設(shè)計(jì)題目真正做到差異化,總體方案與設(shè)計(jì)步驟必須通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作和個(gè)人深度思考完成,杜絕簡單模仿甚至抄襲的可能性,有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新意識(shí)。其次,為了防止課程設(shè)計(jì)與期末考試沖突,對(duì)有課程設(shè)計(jì)任務(wù)的學(xué)生,應(yīng)在課程設(shè)計(jì)之前進(jìn)行課程考試。對(duì)于目前實(shí)行小學(xué)期制的高校,將課程設(shè)計(jì)安排在小學(xué)期更為合理。此外,為了更好地促進(jìn)課程設(shè)計(jì)效果,改變目前課堂教學(xué)與課程設(shè)計(jì)完全分離的模式,將兩者融為一體,即在課程開始時(shí)將課程設(shè)計(jì)的任務(wù)下達(dá)到每個(gè)學(xué)生,學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中便開始構(gòu)思并不斷完善設(shè)計(jì)方案,熟悉設(shè)計(jì)方案中涉及的相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)方法,不僅為后期的正式設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ),也可激發(fā)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)興趣,真正做到有的放矢、學(xué)以致用。
3.豐富設(shè)計(jì)手段,熟練掌握多種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。裝配圖與零件圖的繪制是機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容,目前絕大多數(shù)高校仍要求學(xué)生采用手工繪圖,有多方面的原因:一是沒有足夠的機(jī)房和電腦供學(xué)生使用;二是為了鍛煉學(xué)生的手工繪圖能力;三是防止學(xué)生抄襲,因?yàn)椴煌瑢W(xué)生圖紙內(nèi)容基本相同,僅參數(shù)不同,采用電子圖紙更易于修改抄襲。然而,CAD繪圖已成為目前制造領(lǐng)域的主流,計(jì)算機(jī)繪圖已成為大學(xué)生必須掌握的基本技能,因此高校教務(wù)部門和任課教師應(yīng)積極創(chuàng)造條件,盡可能讓學(xué)生采用CAD繪圖,至少要做到部分圖紙采用計(jì)算機(jī)繪制。此外,虛擬仿真、有限元分析等現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用,為了使學(xué)生更好地適應(yīng)社會(huì)需求,課程設(shè)計(jì)中應(yīng)增加相應(yīng)的訓(xùn)練內(nèi)容,讓學(xué)生熟練掌握多種常用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù),為后續(xù)的學(xué)習(xí)及就業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。
4.規(guī)范考核評(píng)價(jià)體系,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與潛能??己嗽u(píng)價(jià)體系是課程設(shè)計(jì)教學(xué)體系的一項(xiàng)重要內(nèi)容,既是檢驗(yàn)學(xué)生課程設(shè)計(jì)完成質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn),也是教師總結(jié)改進(jìn)教學(xué)方法的依據(jù)。建立規(guī)范科學(xué)的考核機(jī)制不僅可以有效引導(dǎo)學(xué)生按照教學(xué)要求高質(zhì)量、高效率地完成課程設(shè)計(jì),也可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與自主思考的潛能。針對(duì)目前機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)考核模式存在的弊端,將考核評(píng)價(jià)納入課程設(shè)計(jì)的全過程,實(shí)行分階段考核模式,依次進(jìn)行設(shè)計(jì)方案考核、設(shè)計(jì)過程考核和設(shè)計(jì)結(jié)果考核。設(shè)計(jì)方案考核重點(diǎn)考核設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)新性、合理性、實(shí)用性,激勵(lì)學(xué)生在實(shí)用背景下進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)過程考核側(cè)重考核學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、設(shè)計(jì)手冊(cè)與設(shè)計(jì)軟件使用的熟練程度、完成設(shè)計(jì)任務(wù)的獨(dú)立性與積極性等;設(shè)計(jì)結(jié)果考核則是對(duì)設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)說明書進(jìn)行考核,重點(diǎn)檢查設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)確性、完整性和設(shè)計(jì)圖紙的正確性、規(guī)范性,對(duì)于手繪圖紙還應(yīng)兼顧整潔性。為了檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)中相關(guān)知識(shí)的理解與應(yīng)用,并及時(shí)解決出現(xiàn)的問題,將答辯考核分散到設(shè)計(jì)過程中,重點(diǎn)針對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行質(zhì)詢,使答辯不僅只是一種考核形式,更可作為解決學(xué)生設(shè)計(jì)中出現(xiàn)問題的一種手段,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握。采取分段式考核方式,可將學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的關(guān)注轉(zhuǎn)為對(duì)設(shè)計(jì)過程的重視,防止投機(jī)取巧和模仿抄襲等現(xiàn)象的發(fā)生,有效保證和提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量。
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類大學(xué)生重要的實(shí)踐環(huán)節(jié),也是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,不僅涉及設(shè)計(jì)選題、設(shè)計(jì)指導(dǎo)和考核評(píng)價(jià)等多個(gè)方面的內(nèi)容,還與教學(xué)計(jì)劃、軟硬件條件等因素有關(guān)。為了有效提高這一實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量,必須不斷深化教學(xué)改革,改革課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式,克服現(xiàn)有機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)體系中存在的各種弊端,建立一套規(guī)范合理、行之有效的新的教學(xué)體系,并在不斷的教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行改進(jìn)與完善。
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關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 教學(xué)模式 教學(xué)實(shí)踐 創(chuàng)新
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2015)08(b)-0000-00
基金項(xiàng)目:南京林業(yè)大學(xué)科研啟動(dòng)項(xiàng)目;江蘇省高校自然科學(xué)基金(15KJB470007)。
作者簡介:李娟(1987-),女,湖北洪湖人,博士,講師,主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)方面的教學(xué)工作。
0 引言
高等教育的根本任務(wù)是輸送人才,以滿足社會(huì)和人民群眾的多元化需求。為了保證教學(xué)質(zhì)量,取得良好的教學(xué)成果,課程教學(xué)模式應(yīng)當(dāng)與國家的發(fā)展方向相契合。如何提高課程教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,是當(dāng)前我國高等教育改革轉(zhuǎn)型中的重要課題[1]。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是各高等院校機(jī)械類專業(yè)本科生必修的一門綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課程,包括機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械原理兩部分的內(nèi)容,是培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié),并在整個(gè)專業(yè)中起著承上啟下的作用[2]。
現(xiàn)有的關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的教學(xué)模式主要著眼于培養(yǎng)學(xué)生掌握課程的理論知識(shí),采取各種教學(xué)手段,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[3]。然而這種教學(xué)理念只能從表面上讓學(xué)生不排斥理論知識(shí)的汲取,卻忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,造成了學(xué)生“不逃課但也不思考”、“眼睛盯著講臺(tái),腦子一片空白”的現(xiàn)象,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力難上加難。筆者根據(jù)教學(xué)過程中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在傳統(tǒng)教學(xué)模式呈現(xiàn)的不足與問題的基礎(chǔ)上,從課程體系結(jié)構(gòu)、課程設(shè)計(jì)實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新與課程考核方式四個(gè)方面改進(jìn)現(xiàn)有的教學(xué)模式,探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的方法。
1 課程體系結(jié)構(gòu)
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)兩門課程的整合,要求學(xué)生了解和掌握常用機(jī)構(gòu)與通用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等,教學(xué)內(nèi)容繁雜、零散、抽象、枯燥。筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn),由于課程連貫性不強(qiáng),學(xué)生容易產(chǎn)生被動(dòng)、厭煩的情緒,學(xué)習(xí)效率非常低。通過與學(xué)生溝通交流后,采用互動(dòng)啟發(fā)式教學(xué)模式,效果顯著。
以常用機(jī)構(gòu)為例,這部分內(nèi)容主要包括平面機(jī)構(gòu)自由度分析、平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、輪系和間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。課程中基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的引入十分重要,它決定了學(xué)生接受與其相關(guān)的其他知識(shí)點(diǎn)的難易程度。首先,教師通過圖片、動(dòng)畫、視頻等教學(xué)手段列舉一些平常所常見的平面機(jī)構(gòu)器械如健身器材、家用電器、鐘表、自行車等,引入平面機(jī)構(gòu)的類型,與學(xué)生一起討論平面機(jī)構(gòu)的組成部分、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),同時(shí)分析平面機(jī)構(gòu)的自由度。
其次,引導(dǎo)學(xué)生思考,以小組形式討論他們對(duì)平面機(jī)構(gòu)類型的判斷,形成師生之間的互動(dòng),產(chǎn)生共鳴。在此基礎(chǔ)上,發(fā)揮學(xué)生的想象力,對(duì)平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行演變、設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。對(duì)待創(chuàng)新能力有限的學(xué)生,可以通過講解為主,啟發(fā)為輔,使學(xué)生敢于肯定自己的想法,參與到討論中,提高分析問題和創(chuàng)新的能力。最后,在平面機(jī)構(gòu)的知識(shí)框架上進(jìn)行擴(kuò)展,導(dǎo)入凸輪機(jī)構(gòu)、輪系和間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),同時(shí)分析比較各機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)特性,進(jìn)行歸納總結(jié)。
與常用機(jī)構(gòu)相比而言,課程后半部分的的通用零件是為后續(xù)課程提供必需機(jī)械零件的基本知識(shí),內(nèi)容更為零散。如何將螺栓等常用連接零件,齒輪、帶、鏈等傳動(dòng)機(jī)械,軸、軸承、聯(lián)軸器等軸系零件這些內(nèi)容連貫起來,是學(xué)好這部分內(nèi)容的關(guān)鍵。學(xué)生往往對(duì)未知、新奇的事物比較感興趣,因此利用學(xué)生的好奇心,教師可以做一些視頻動(dòng)畫,對(duì)大型機(jī)械設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行分段、分層剖析,從而展示零件結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)特性,比如汽車中的齒輪變速箱,行李輸送機(jī)上的帶傳動(dòng),自行車上的鏈傳動(dòng)等等。
在此基礎(chǔ)上,啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生探索機(jī)械零部件的作用與工作原理、失效形式,同時(shí)觀察學(xué)生的反應(yīng),并與學(xué)生互動(dòng),適當(dāng)提出一些問題,擴(kuò)展學(xué)生思維。其中,合理選擇并設(shè)計(jì)零件尺寸是課程教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)與難點(diǎn)之一。通過結(jié)合實(shí)際課題,采取小組共同分析,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)進(jìn)行一般參數(shù)的通用零件和簡單機(jī)械裝置設(shè)計(jì),提高學(xué)生的協(xié)作能力,激發(fā)成就感,加深對(duì)知識(shí)的掌握程度。
2 課程設(shè)計(jì)實(shí)踐
課程設(shè)計(jì)是加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的重要途徑,可以鞏固加深對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)理論與設(shè)計(jì)實(shí)踐的有機(jī)配合,在工科院校教學(xué)中占有十分重要的地位[4]。通過課程設(shè)計(jì),使學(xué)生在掌握設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)學(xué)生的繪圖能力與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力。由于接觸實(shí)際工程項(xiàng)目少,學(xué)生剛接觸到課程設(shè)計(jì)時(shí)往往會(huì)覺得困難。這需要通過選修課程輔助與外部教學(xué)實(shí)踐兩方面的配合來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。
機(jī)械專業(yè)的學(xué)生在大一和大二階段已經(jīng)完成了輔助設(shè)計(jì)課程(機(jī)械制圖,工程制圖與CAD等)的學(xué)習(xí),為機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程打下了一定的基礎(chǔ)。但是筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn),由于空間想象能力有限,一些學(xué)生掌握的并不好,因此在本課程的課程設(shè)計(jì)中,表現(xiàn)非常吃力。教師需要指導(dǎo)學(xué)生選修一些輔助設(shè)計(jì)的課程,如CAD程序設(shè)計(jì),Pro/E等,幫助學(xué)生對(duì)先修課程進(jìn)行必要的回顧和復(fù)習(xí),在此基礎(chǔ)上,結(jié)合課程設(shè)計(jì)對(duì)象,鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行程序編寫,完成設(shè)計(jì)課題,提高學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力。外部教學(xué)實(shí)踐是指通過積極組織和指導(dǎo)學(xué)生參加各種課外設(shè)計(jì)競賽活動(dòng),借助本課程的知識(shí)學(xué)習(xí),進(jìn)一步培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí),對(duì)于有科研條件的教師,可以進(jìn)一步結(jié)合教師自身的科研項(xiàng)目與課題實(shí)踐,比如利用仿真軟件對(duì)機(jī)械零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)等,使教學(xué)內(nèi)容緊跟學(xué)科前沿,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新科研能力。
3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是必不可少的。在課堂中沒有完全吃透、完全想明白的知識(shí)點(diǎn),通過學(xué)生親身動(dòng)手實(shí)踐,能夠化虛為實(shí),提高教學(xué)效率。然而,由于設(shè)備資源、實(shí)驗(yàn)課時(shí)的限制,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展還停留在以教師講解為主,學(xué)生重復(fù)教師示范的形式上,無法完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的預(yù)期效果[5]。
實(shí)際上,實(shí)驗(yàn)教學(xué)如果能夠走出實(shí)驗(yàn)室,教學(xué)效果事半功倍。我們通過與企業(yè)合作,一方面讓學(xué)生有機(jī)會(huì)參觀機(jī)械零件實(shí)際的加工過程,將所學(xué)的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合;另一方面讓學(xué)生實(shí)際了解到企業(yè)生產(chǎn)加工機(jī)械零件過程中遇到的技術(shù)難題、局限與實(shí)際需求,啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí),開動(dòng)腦筋思考問題,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),分析問題,解決問題。同時(shí),在與企業(yè)技術(shù)工人的交流中,能夠讓學(xué)生們開擴(kuò)視野,觸摸世界的前沿工程技術(shù),使我們培養(yǎng)的人才能夠跟上時(shí)代的腳步。在此基礎(chǔ)上,學(xué)生帶著問題和想法,走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn),很大程度上提高了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
4 課程考核方式
課程考核檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況,也是教師對(duì)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的檢測(cè)。課程考核方式實(shí)行以學(xué)生的綜合素質(zhì)為內(nèi)在基礎(chǔ)的能力考核[6],包括過程考核與期末考試。在教學(xué)過程中,筆者發(fā)現(xiàn)課后作業(yè)的完成情況非常糟糕,這與當(dāng)今電子科技的飛速發(fā)展有關(guān)。由于互聯(lián)網(wǎng)題庫資源十分豐富,抄襲現(xiàn)象很嚴(yán)重。通過調(diào)整過程考核主次,以隨堂測(cè)驗(yàn)為主,課后作業(yè)為輔,效果顯著。課程進(jìn)行到某一階段,安排一堂課進(jìn)行隨堂測(cè)驗(yàn),測(cè)驗(yàn)的形式并不局限于理論,形式包括理論知識(shí)重點(diǎn)、難點(diǎn)回顧,零件設(shè)計(jì),傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)等。在答疑環(huán)節(jié),安排每周固定的時(shí)間段進(jìn)行答疑,并且根據(jù)學(xué)生的隨堂測(cè)驗(yàn)及作業(yè)情況,指定同學(xué)答疑,這樣可以更加準(zhǔn)確地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),并根據(jù)答疑情況調(diào)整課程內(nèi)容和課程進(jìn)度。課后作業(yè)盡量以開放式的題目為主,結(jié)合現(xiàn)代工程技術(shù),引導(dǎo)學(xué)生充分利用互聯(lián)網(wǎng)與圖書館資源,進(jìn)行發(fā)散思維,化不利條件為有利條件,提高學(xué)生收集整理資料的能力,鼓勵(lì)個(gè)性發(fā)展。
5 結(jié)語
新時(shí)代的人才不僅需要掌握知識(shí),更重要的是掌握學(xué)習(xí)知識(shí)的方法,分析問題的能力以及解決問題的思路。通過摸索,筆者在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的課程教學(xué)工作中總結(jié)出了較合理的教學(xué)模式,學(xué)生反應(yīng)良好。隨著時(shí)代的發(fā)展,為了培養(yǎng)符合時(shí)代需求的人才,教學(xué)方法的改進(jìn)和教學(xué)效果的提高仍然是無止境的,繼續(xù)探索與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)模式任道重遠(yuǎn)。
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