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關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì);教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)主線。
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程是機(jī)械類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。它的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握各種常用機(jī)構(gòu)及通用零件的工作原理、特點(diǎn)和應(yīng)用的基本知識(shí),使學(xué)生初步學(xué)會(huì)根據(jù)具體條件及與本課程有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,選用機(jī)構(gòu)及零件類型,并能對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)、零件工作能力進(jìn)行簡(jiǎn)單的校核,從而具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)裝置的能力。對(duì)這門課程的教學(xué),主要作了以下探索。
一、 合理安排各章順序開(kāi)展教學(xué)
由于機(jī)《械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》所介紹的常用機(jī)構(gòu)及通用零部件眾多,為了不使學(xué)生感到“繁雜”,合理安排各章順序是很重要的。
“軸”在機(jī)《械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》中是很重要的一章,軸的設(shè)計(jì)涉及到軸上的所有零部件。如聯(lián)軸器為標(biāo)準(zhǔn)零部件,在選擇時(shí),其軸孔直徑影響到軸的最小直徑;齒輪的尺寸影響到齒輪所在位置處轉(zhuǎn)子的直徑;在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),軸上傳動(dòng)零部件的受力情況,影響到滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承型式的選擇,進(jìn)而影響支承所在位置處軸的直徑及軸的結(jié)構(gòu)。因此筆者在講授時(shí),將“軸”的內(nèi)容安排在最后講。先介紹各種聯(lián)接、傳動(dòng)及支承零部件的工作原理及其設(shè)計(jì),然后通過(guò)介紹“軸” 的設(shè)計(jì),將各種聯(lián)接、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承及滑動(dòng)軸承等零部件綜合在一起。這樣做容易使學(xué)生感到系 統(tǒng)性強(qiáng)、條理清晰。
二、圍繞一條主線開(kāi)展教學(xué)
任何一門知識(shí)都具有系統(tǒng)性,《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》亦如此。因此課堂教學(xué)應(yīng)圍繞一定的主線展開(kāi)。
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》上半部分主要介紹了三大類常用機(jī)構(gòu):平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu),其中各類機(jī)構(gòu)又可劃分為很多種類。由于種類眾多,容易使學(xué)生感到內(nèi)容繁雜。為了使學(xué)生從總體上把握各類常用機(jī)構(gòu),在講解時(shí)以常見(jiàn)的往 復(fù)式四沖程內(nèi)燃機(jī)作為這一部分的教學(xué)背景或主線。使學(xué)生在學(xué)習(xí)某種常用機(jī)構(gòu)時(shí),聯(lián)想到其它常用機(jī)構(gòu),并進(jìn)一步引 導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)分析各種常用機(jī)構(gòu)的異同點(diǎn) 。
往復(fù)式四沖程內(nèi)燃機(jī)利用平面連桿機(jī)構(gòu)變換運(yùn)動(dòng)形式(移動(dòng)形式與轉(zhuǎn)動(dòng)形式之間的變換),實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w的進(jìn)氣、 壓縮及排放;利用齒輪機(jī)構(gòu)變換運(yùn)動(dòng)速度;利用凸輪機(jī)構(gòu)變換運(yùn)動(dòng)形式(將轉(zhuǎn)動(dòng)形式變換為移動(dòng)形式),實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣閥與排 氣閥的開(kāi)關(guān);最后通過(guò)飛輪實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速波動(dòng)的調(diào)節(jié)。內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程所涉及的內(nèi)容包含了《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》上半部分 需要講授的所有主要內(nèi)容應(yīng)該在第一章中給學(xué)生較詳細(xì)地介紹內(nèi)燃機(jī)的工作原理,并在以后各章的教學(xué)中加以利用。
如在講解曲柄滑塊機(jī)構(gòu)時(shí),講到該機(jī)構(gòu)有兩種類型,即對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。然后提問(wèn):在內(nèi)燃機(jī) 中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)究竟采用哪種類型?接下來(lái)講解這兩種類型的區(qū)別,即對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)沒(méi)有急回運(yùn)動(dòng),而偏置曲柄 滑塊機(jī)構(gòu)存在急回運(yùn)動(dòng)。然后解釋內(nèi)燃機(jī)的輸出要求盡可能勻速輸出,故選用對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。這樣以實(shí)際工程機(jī)械為例講解對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),能使學(xué)生印象深刻。
三、緊密聯(lián)系課程設(shè)計(jì)內(nèi)容開(kāi)展教學(xué)
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》下半部分是關(guān)于通用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法。通用零部件種類 較多,如有螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、軸、滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器等,學(xué)生對(duì)這部分內(nèi) 容普遍感到“繁雜”。在介紹這部分內(nèi)容時(shí)可考慮與對(duì)應(yīng)的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容相聯(lián)系,如與帶式輸送傳動(dòng)裝置(減速器)的設(shè) 計(jì)相聯(lián)系。
眾所周知,課程設(shè)計(jì)是高等工科院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)相關(guān)理論知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的第一次較全面的設(shè) 計(jì)訓(xùn)練,是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)l21。因此筆者在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》下半部分教學(xué)中以工程設(shè)計(jì)為目標(biāo),以減速器為主線。使學(xué)生在學(xué)習(xí)各種通用零部件時(shí)能夠密切聯(lián)系實(shí)際,同時(shí)能從全局高度理解各零部件間的關(guān)系。
如齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì),通常已知傳動(dòng)方案、轉(zhuǎn)速比、傳遞功率及輸入軸轉(zhuǎn)速。筆者在講解時(shí)告訴學(xué)生,傳動(dòng)方案是根據(jù)使用情況及各種傳動(dòng)方式的特點(diǎn)首先確定的。傳動(dòng)方案可以包括齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)或它們的組合。而在齒輪傳動(dòng)部分,轉(zhuǎn)速比的選擇一方面與齒輪傳動(dòng)類型、齒輪精度、方式有關(guān),另外也與整個(gè)系統(tǒng)各部分傳動(dòng)比的分配有關(guān)。傳動(dòng)比的不同分配,決定了齒輪所受到的力的大小和齒輪的尺寸,同時(shí)對(duì)齒輪所在主軸的結(jié)構(gòu)尺寸和滾動(dòng)軸承的選擇產(chǎn)生影響。因此齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)不是孤立的,它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)各零部件的設(shè)計(jì)都有影響,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮。
四、 在教學(xué)中引入現(xiàn)代機(jī)械教學(xué)內(nèi)容
傳統(tǒng)機(jī)械主要由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部分及執(zhí)行部分3部分構(gòu)成,這也是機(jī)《械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》這門課所要講述的對(duì)象。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代機(jī)械的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。所謂現(xiàn)代機(jī)械是在傳統(tǒng)機(jī)械上集成了控制系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)及其它輔助系統(tǒng)(如故障診斷、顯示等),以提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、保護(hù)環(huán)境等。
目前大多數(shù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教科書沒(méi)有“現(xiàn)代機(jī)械”這一方面的內(nèi)容介紹。筆者認(rèn)為,一方面,教師應(yīng)該強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代機(jī)械仍然是以機(jī)械工程為基礎(chǔ)的,工科學(xué)生必須具備機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí),為后繼專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及日后從事技術(shù)革新創(chuàng)造條件;另一方面,教師在講課時(shí)也應(yīng)適當(dāng)介紹一點(diǎn)現(xiàn)代機(jī)械特別是機(jī)電一體化機(jī)械方面的知識(shí)。這不但不會(huì)削弱所應(yīng)講授的傳統(tǒng)機(jī)械方面的內(nèi)容,反而會(huì)加深學(xué)生對(duì)機(jī)械的發(fā)展及整個(gè)機(jī)械大系統(tǒng)的理解,增強(qiáng)學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)的積極性,消除“機(jī)械過(guò)時(shí)論”或“機(jī)械無(wú)用論”的錯(cuò)誤思想。
五、 結(jié) 論
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是一門非常重要的技術(shù)基礎(chǔ)課,內(nèi)容較多,但課時(shí)相對(duì)較少。研究如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械大系統(tǒng)的觀念、工程意識(shí)、機(jī)械設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新意識(shí)是非常重要的。而教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的不斷改進(jìn),有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,為今后進(jìn)行相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。
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[作者簡(jiǎn)介]熊細(xì)保(1947—),男,江西豐城人,漢族,江西渝州科技職業(yè)學(xué)院副教授,主要從事機(jī)械類專業(yè)教學(xué)工作。
關(guān)鍵詞:真實(shí)項(xiàng)目 手扳封罐機(jī) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)
為了能有效地培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力,各高校在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程結(jié)束后均設(shè)置了課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié),它是提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、工程材料、公差與互換性等基本知識(shí)解決實(shí)際設(shè)計(jì)問(wèn)題的一個(gè)綜合實(shí)踐環(huán)節(jié),對(duì)加深學(xué)生對(duì)知識(shí)體系的理解、認(rèn)知機(jī)械設(shè)計(jì)的路徑、方法與過(guò)程,尤其是提高學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)興趣等等,都是理論教學(xué)無(wú)法做到的。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì),各高校幾十年來(lái)延續(xù)的做法是對(duì)單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器機(jī)械傳動(dòng)裝置進(jìn)行課程設(shè)計(jì),這是因?yàn)闇p速器作為機(jī)器中的一個(gè)獨(dú)立部件,它所包含的零件覆蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)課程絕大部分教學(xué)內(nèi)容,對(duì)課程知識(shí)起到了復(fù)習(xí)、鞏固、工程應(yīng)用的多重作用。但就目前而言,減速器設(shè)計(jì)項(xiàng)目已經(jīng)成為非常成熟的課程設(shè)計(jì),有關(guān)減速器設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)資源、圖書、教材、工程圖、教參、音視頻資料數(shù)量眾多,來(lái)源廣泛。為改變以往單一的以減速器為課題的設(shè)計(jì)任務(wù)帶來(lái)的諸多弊端(如題目陳舊老套、思路單一、設(shè)計(jì)內(nèi)容變化不大、缺乏拓展和創(chuàng)新的空間等),機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課題小組對(duì)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和形式嘗試了教學(xué)改革、課程改革,本項(xiàng)目就是在此背景下產(chǎn)生的。
1 教學(xué)改革內(nèi)容
1.1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)的改變 一般而言,課程設(shè)計(jì)課題應(yīng)具有普遍性和實(shí)踐性,所謂普遍性是指能夠充分反映課程的理論教學(xué)內(nèi)容,即通過(guò)課題的完成能夠?qū)⒄n程大部分知識(shí)加以應(yīng)用;實(shí)踐性是指課題的選擇要符合生產(chǎn)實(shí)際及要盡可能與專業(yè)相結(jié)合,也就是設(shè)計(jì)課題必須來(lái)源于本專業(yè)的企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)產(chǎn)品。本次教改變化最大的就是課程設(shè)計(jì)任務(wù)的變化,課題組定的設(shè)計(jì)任務(wù)已不再延續(xù)減速器設(shè)計(jì),而是結(jié)合溫州地域及經(jīng)濟(jì)發(fā)展特色首先選擇行業(yè)方向,經(jīng)課題小組第一次市場(chǎng)調(diào)研,入選的行業(yè)鎖定為包裝、印刷、食品、櫥衛(wèi)行業(yè),本次教改就定為包裝業(yè)。接著課題小組進(jìn)行第二次市場(chǎng)調(diào)研,選擇機(jī)器設(shè)備,經(jīng)過(guò)多方對(duì)比、咨詢、技術(shù)文獻(xiàn)檢索、企業(yè)實(shí)地考察,考慮到機(jī)器設(shè)計(jì)方案對(duì)學(xué)生起到的思路引導(dǎo)作用和創(chuàng)新要求,考慮到課程設(shè)計(jì)的難度、工作量及學(xué)生的水平,考慮到機(jī)器設(shè)備結(jié)構(gòu)對(duì)課程知識(shí)面的覆蓋程度,課題組最終選定了手扳封罐機(jī)項(xiàng)目。這款設(shè)備符合溫州民營(yíng)小微企業(yè)的生產(chǎn)特征,它來(lái)源于溫州日強(qiáng)機(jī)械設(shè)備有限公司,項(xiàng)目真實(shí)、新穎,貼近生活本源,它是易拉罐的卷邊封口包裝機(jī)械,學(xué)生對(duì)易拉罐非常熟悉,對(duì)封罐機(jī)實(shí)現(xiàn)的封罐功能動(dòng)作有著莫大的興趣,正好用來(lái)印證興趣是最好的老師。溫州是座輕工業(yè)城市,有著包裝、印刷之都的城市名片,手扳封罐機(jī)項(xiàng)目無(wú)論是從封罐工作原理,還是從封罐機(jī)傳動(dòng)裝置而言,都非常適合做機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練之用,機(jī)器設(shè)計(jì)難度適中,工作量適中。
本次教改另一個(gè)顯著的特征是做機(jī)器整機(jī)設(shè)計(jì)。在課程設(shè)計(jì)內(nèi)容上,課題組提出以整機(jī)設(shè)計(jì)為要求的設(shè)計(jì)任務(wù),為了在真正意義上實(shí)現(xiàn)學(xué)校教授內(nèi)容與企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的“零距離”,課題組決定設(shè)計(jì)課題必須來(lái)源于教師科研或企業(yè)現(xiàn)行的真實(shí)產(chǎn)品,注重工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)(工作原理與方案設(shè)計(jì)——運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)——承載能力設(shè)計(jì)——結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì))的訓(xùn)練以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。手扳封罐機(jī)就是一整的機(jī)器設(shè)備,不象減速器只是一個(gè)傳動(dòng)部件,完整的機(jī)器設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生更深刻地認(rèn)識(shí)機(jī)械,可以對(duì)學(xué)生的機(jī)械工程觀念起到進(jìn)化作用;完整的機(jī)器設(shè)計(jì)可以在任務(wù)分配上更好地細(xì)拆(拆分成部件),達(dá)到讓每位同學(xué)的工作任務(wù)不一樣(工作量相當(dāng)),但全班組合起來(lái)就是一套完整的機(jī)器技術(shù)文件。
1.2 機(jī)器方案設(shè)計(jì)的多元及創(chuàng)新 本次教改的機(jī)器設(shè)計(jì)方案不是唯一的,學(xué)生通過(guò)頭腦風(fēng)暴法、分組討論法提出了2種手扳封罐機(jī)設(shè)計(jì)方案,繪制出機(jī)器傳動(dòng)系統(tǒng)圖,從中擇優(yōu)。這種做法把學(xué)生從減速器單一的設(shè)計(jì)思路中解放出來(lái),讓學(xué)生的思維多元化,起到實(shí)質(zhì)性的創(chuàng)新鍛煉。
1.3 課程設(shè)計(jì)形式的改變 在課程設(shè)計(jì)教學(xué)形式上,學(xué)生以團(tuán)隊(duì)為單位完成一個(gè)具體的設(shè)計(jì)任務(wù),每組4~6人,學(xué)生以各種方式查找課程設(shè)計(jì)參考資料,組內(nèi)討論確定設(shè)計(jì)方案,參加由指導(dǎo)教師主持的課程設(shè)計(jì)討論會(huì)。團(tuán)隊(duì)內(nèi)部各成員分工合作,各自完成一部分設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容,組內(nèi)合并、整理修改后,就完成了團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)。以前的課程設(shè)計(jì),全班每位學(xué)生的工作量及工作任務(wù)完全一樣,本次教改改變了這種傳統(tǒng)做法,采用了錯(cuò)開(kāi)機(jī)制,使得每位學(xué)生的工作任務(wù)都不一樣。
方法1:裝配圖按照?qǐng)F(tuán)隊(duì)內(nèi)學(xué)生自己確定的設(shè)計(jì)方案繪制,零件設(shè)計(jì)每位同學(xué)是不一樣的,每人畫4-5張不同的零件圖,團(tuán)隊(duì)就可完成(4-5)x6=24-30張零件圖,整合后重要的機(jī)器零件都繪制了零件圖,培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。方法2:把機(jī)器拆分成幾個(gè)部件,每個(gè)團(tuán)隊(duì)承擔(dān)一個(gè)部件的設(shè)計(jì)任務(wù),每位同學(xué)承擔(dān)的零件設(shè)計(jì)任務(wù)也是不一樣的,團(tuán)隊(duì)內(nèi)整合就是一個(gè)部件,全班整合就是一整的機(jī)器設(shè)計(jì)文件。
1.4 學(xué)生工作能力的培養(yǎng) 本次教改在學(xué)生工作任務(wù)的分配上采用了錯(cuò)開(kāi)機(jī)制,使得每位學(xué)生承擔(dān)的工作任務(wù)都不一樣,但整合起來(lái)就是一整的機(jī)器設(shè)計(jì)文件,鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、交流溝通能力;本次教改的設(shè)計(jì)任務(wù)不象減速器設(shè)計(jì),有關(guān)減速器設(shè)計(jì)的資料數(shù)量眾多,如網(wǎng)絡(luò)資源、圖書、工程圖、教材、教參、音視頻等等,來(lái)源廣泛,而封罐機(jī)資料不多,查找也不易,但可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)技術(shù)文獻(xiàn)、技術(shù)資料的檢索能力,培養(yǎng)學(xué)生的研究能力;經(jīng)歷了工程設(shè)計(jì)路徑、方法與過(guò)程的鍛煉,達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力、機(jī)械制圖能力、創(chuàng)新能力以及對(duì)項(xiàng)目駕馭能力的目的;課題小組一改以往重結(jié)果的單一考核模式,采用了設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)結(jié)果并重的考核模式,并讓學(xué)生鍛煉了如何答辯。
2 教學(xué)改革過(guò)程
課程設(shè)計(jì)前,課題小組利用課余時(shí)間給學(xué)生講解課程設(shè)計(jì)的任務(wù)、要求、內(nèi)容、方案、進(jìn)度,讓學(xué)生先行了解,并通過(guò)作業(yè)形式做了一些前期準(zhǔn)備(如設(shè)計(jì)計(jì)算、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等)。具體做法就是把課程設(shè)計(jì)和課程的講授結(jié)合在一起,即在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)過(guò)程中就將課程設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)給學(xué)生,將課程設(shè)計(jì)的部分內(nèi)容放在課程教學(xué)中或者作為課后作業(yè)完成,讓學(xué)生帶著任務(wù)有針對(duì)性地學(xué)習(xí)。比如課程講授彈簧的特性及設(shè)計(jì)后,就可以安排手扳封罐機(jī)升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì);講授齒輪傳動(dòng)、軸、軸承知識(shí)后,就可以布置學(xué)生進(jìn)行減速裝置的設(shè)計(jì)等。
在課程設(shè)計(jì)期間,課題小組與學(xué)生共同執(zhí)行了機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)整體設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)案例的要求,共同執(zhí)行了教學(xué)改革項(xiàng)目實(shí)施方案與進(jìn)度,效果良好,正是因?yàn)檎n題小組的努力、學(xué)生的努力,使得教改工作能夠順利開(kāi)展,取得了相應(yīng)成果,當(dāng)然也發(fā)現(xiàn)了不足。
3 教學(xué)改革成果與問(wèn)題
課題小組按照機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)整體設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)案例的要求,本著過(guò)程、結(jié)果并重的思路,從設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)計(jì)算、裝配圖、零件圖、設(shè)計(jì)說(shuō)明書、答辯等環(huán)節(jié)對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了全過(guò)程指導(dǎo)、考核,著力培養(yǎng)、打造學(xué)生的機(jī)械工程觀念,使得教改項(xiàng)目取得了三點(diǎn)創(chuàng)新、三項(xiàng)成果,當(dāng)然也發(fā)現(xiàn)了三處不足。
3.1 三點(diǎn)創(chuàng)新 ①本教改項(xiàng)目是設(shè)計(jì)一整的工作機(jī)器——手扳封罐機(jī),沒(méi)有限定設(shè)計(jì)思路,可以有不同的設(shè)計(jì)方案,讓學(xué)生有拓展和創(chuàng)新的空間。②本教改項(xiàng)目是設(shè)計(jì)易拉罐封口機(jī)器,機(jī)器有具體的封罐功能動(dòng)作,容易激起學(xué)生的探索興趣,且學(xué)生非常熟悉易拉罐,新項(xiàng)目貼近生活本源。③本教改項(xiàng)目在學(xué)生工作任務(wù)分配上采用錯(cuò)開(kāi)方法,使學(xué)生分別承擔(dān)不同的設(shè)計(jì)任務(wù)(工作量相當(dāng))。
3.2 三項(xiàng)成果 ①每個(gè)學(xué)生都以文件袋的形式有了一套技術(shù)文件(設(shè)計(jì)任務(wù)書、裝配圖、零件圖、設(shè)計(jì)說(shuō)明書),全班整合后就形成了手扳封罐機(jī)全套技術(shù)文件。②課題小組積累了大量教改原始數(shù)據(jù)、資料及經(jīng)驗(yàn),形成了課題研究報(bào)告,使教改項(xiàng)目的后續(xù)改進(jìn)、完善有了明確的工作方向。③課程設(shè)計(jì)使學(xué)生有了綜合實(shí)踐的平臺(tái),有了理論聯(lián)系實(shí)際的工作,有了查找資料、檢索文獻(xiàn)的能力,使學(xué)生向著機(jī)械工程又邁進(jìn)了一步。
3.3 三處不足 ①雖然本次教改提倡機(jī)器方案設(shè)計(jì)的多元及創(chuàng)新,通過(guò)頭腦風(fēng)暴法、討論研究法,學(xué)生對(duì)手扳封罐機(jī)確實(shí)提出了2種設(shè)計(jì)方案,繪制出了機(jī)器傳動(dòng)系統(tǒng)圖,但根據(jù)設(shè)計(jì)方案擇優(yōu)原則,最后全班統(tǒng)一選擇了企業(yè)樣機(jī)的設(shè)計(jì)方案。這種做法雖然在一定程度上把學(xué)生從減速器單一的設(shè)計(jì)思路中解放出來(lái),讓學(xué)生的思維多元化,但最終結(jié)果仍然沒(méi)有起到實(shí)質(zhì)性的創(chuàng)新鍛煉。②雖然本次教改強(qiáng)調(diào)了過(guò)程考核,但收效不是很明顯,如何對(duì)學(xué)生進(jìn)行過(guò)程考核還有待思考、加強(qiáng)。③學(xué)生完成的技術(shù)文件(裝配圖、零件圖、設(shè)計(jì)說(shuō)明書)總體而言質(zhì)量不是很高,如何在有限的時(shí)間內(nèi)提升設(shè)計(jì)質(zhì)量也是要亟待解決的一大問(wèn)題。
課題組在后續(xù)的教學(xué)工作中還要持續(xù)去改進(jìn),努力去完善,最大限度地把問(wèn)題的影響降到最低,讓師生均通過(guò)教改受益,課題組也會(huì)考慮擴(kuò)大教改項(xiàng)目的使用班級(jí),讓更多的學(xué)生參與到教學(xué)改革中來(lái),讓更多的學(xué)生受益。教改實(shí)踐證明,機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)新的教學(xué)內(nèi)容和形式,有利于培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神,有利于培養(yǎng)學(xué)生的研究能力以及對(duì)實(shí)際項(xiàng)目的駕馭能力;使學(xué)生對(duì)所學(xué)科目如機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)械零件有更深刻和更明確的認(rèn)識(shí),加深了學(xué)生對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械傳動(dòng)精度分析、公差配合選用的理解;使學(xué)生在自主實(shí)踐中熟悉產(chǎn)品從市場(chǎng)調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到繪制圖紙的整個(gè)設(shè)計(jì)流程,讓學(xué)生懂得工程設(shè)計(jì)的路徑、方法與過(guò)程;達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力、機(jī)械制圖能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、交流溝通能力的目的,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與創(chuàng)新意識(shí),為今后從事機(jī)械專業(yè)工程技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞: 機(jī)械設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì) 教學(xué)改革
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類專業(yè)和近機(jī)類專業(yè)學(xué)生在學(xué)完機(jī)械設(shè)計(jì)及同類課程后所設(shè)置的一個(gè)重要的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié),也是工科院校學(xué)生第一次較全面、規(guī)范地機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié),力求從課程內(nèi)容上、從分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法上、從設(shè)計(jì)思想上培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力。其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程及其他先修課程的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)去分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力,并使所學(xué)知識(shí)得到鞏固、加深和融會(huì)貫通,協(xié)調(diào)應(yīng)用;使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握一般機(jī)械設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)步驟,培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)能力,為今后專業(yè)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ);使學(xué)生在設(shè)計(jì)中得到基本技能訓(xùn)練,如計(jì)算、繪圖、使用相關(guān)資料(手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等),以及正確使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、公式,等等。
為了有效利用課程設(shè)計(jì)提高學(xué)生各種能力,我們針對(duì)傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了一些教學(xué)改革,具體措施如下。
一、設(shè)計(jì)任務(wù)改革
1.設(shè)計(jì)題目改革。將學(xué)生分組,傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)一般一個(gè)組一個(gè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),個(gè)別學(xué)生有依賴思想,不動(dòng)腦筋,仿照甚至照抄別人的設(shè)計(jì)。改革后每個(gè)組設(shè)計(jì)任務(wù)不同(如有的組要求設(shè)計(jì)直齒輪傳動(dòng),有的組要求設(shè)計(jì)斜齒輪傳動(dòng)),組內(nèi)每個(gè)學(xué)生的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)也略有差異,這樣基本上是一人一個(gè)設(shè)計(jì)題目,但組內(nèi)成員設(shè)計(jì)題類似,既杜絕學(xué)生想照搬別人的思想,又利于組內(nèi)討論和學(xué)習(xí),通過(guò)設(shè)計(jì)每個(gè)人的水平都會(huì)上一個(gè)臺(tái)階。
2.設(shè)計(jì)內(nèi)容改革。在設(shè)計(jì)題目中添加一些限制條件,如要求一級(jí)圓柱齒輪減速器兩齒輪中心距在90—130之間,在設(shè)計(jì)過(guò)程中如果學(xué)生傳動(dòng)比分配不好就難于達(dá)到這個(gè)要求,需返回重新設(shè)計(jì)計(jì)算強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)過(guò)程中“三邊”設(shè)計(jì)理念(即邊計(jì)算,邊畫圖,邊修改),也使學(xué)生形成了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的理念。
二、設(shè)計(jì)時(shí)間安排改革
傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)一般放在機(jī)械設(shè)計(jì)課程學(xué)完后二周進(jìn)行,改革后將課程設(shè)計(jì)穿插于機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)中,將課程教學(xué)內(nèi)容分為兩個(gè)項(xiàng)目,項(xiàng)目一為牛頭刨床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)分析,項(xiàng)目二為帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容就穿插于項(xiàng)目二中教學(xué),增加了原來(lái)課程教學(xué)中沒(méi)有的電動(dòng)機(jī)選擇、傳動(dòng)方案選擇、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算等部分,這樣學(xué)生可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、軸系結(jié)構(gòu)等的設(shè)計(jì)。這樣使學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)這個(gè)主線把所學(xué)知識(shí)串起來(lái),感受本課程各部分內(nèi)容的有機(jī)聯(lián)系,從而提高學(xué)習(xí)興趣,自覺(jué)地投入學(xué)習(xí),避免過(guò)去經(jīng)常出現(xiàn)課程設(shè)計(jì)做完了才明白機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)的是什么的情況,課程學(xué)習(xí)更有目的性。
三、設(shè)計(jì)內(nèi)容的變化
傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)都是把一些定式的設(shè)計(jì)作為內(nèi)容,如帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的減速器設(shè)計(jì)。改革后將項(xiàng)目一機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)分析應(yīng)用作為一個(gè)創(chuàng)新項(xiàng)目的輔助設(shè)計(jì),對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)創(chuàng)造力有很大的作用。在課程設(shè)計(jì)中機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案、設(shè)計(jì)內(nèi)容等都可以自行選定,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。如學(xué)生設(shè)計(jì)的多功能燈罩、多用廚灶、吸塵黑板刷、玩具熊貓吐泡泡等都是非常具有創(chuàng)意的作品。這種與社會(huì)工作相接軌的設(shè)計(jì)模式能極大培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力,學(xué)生畢業(yè)后能快速適應(yīng)社會(huì)。
四、繪圖方式改革
傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)一般采用手工繪圖,而且零件圖一般選用軸或齒輪類零件,改革后采用手工繪制裝配草圖,用CAD軟件繪制正式裝配圖及零件圖,而且零件圖要求每組有一套完整的非標(biāo)準(zhǔn)件零件的零件圖。對(duì)個(gè)別CAD軟件應(yīng)用有難度的學(xué)生也允許用手工繪圖。
五、答辯方式改革
傳統(tǒng)的做法是設(shè)計(jì)完畢后統(tǒng)一答辯,其弊端是要留出答辯的時(shí)間較多,另外答辯中的問(wèn)題學(xué)生沒(méi)弄清的答辯后可能也不會(huì)再去探究了。改革則采用教師在輔導(dǎo)過(guò)程中就提出問(wèn)題,要求學(xué)生回答,作為一個(gè)過(guò)程考核,這樣在設(shè)計(jì)過(guò)程中老師能利用閑暇時(shí)間了解學(xué)生掌握知識(shí)的程度,學(xué)生也能通過(guò)問(wèn)題弄清設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意的一些細(xì)節(jié)及必須掌握的知識(shí),達(dá)到課程設(shè)計(jì)的目的。
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是相對(duì)比較繁雜的,通過(guò)采取以上改革措施可以在一定程度上調(diào)動(dòng)起學(xué)生的積極性,并使抄襲的現(xiàn)象得到有效遏制,同時(shí)也激勵(lì)大家既進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)又加強(qiáng)合作,最重要的是提高了學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。模具0811班春同學(xué)在設(shè)計(jì)小結(jié)中寫道:“通過(guò)兩周時(shí)間的課程設(shè)計(jì),我從中學(xué)到了很多東西,平時(shí)課堂上教師講的知識(shí)點(diǎn)在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中我們需要認(rèn)真的連成‘線’,綜合起來(lái)后才能將自己的減速器完整地、正確地設(shè)計(jì)出來(lái),遠(yuǎn)比多上幾節(jié)課更讓我獲益的多,希望今后能夠多些此類型的課程,讓我們所學(xué)的知識(shí)能夠有一個(gè)大綜合,既可以鞏固知識(shí)、增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí),更是為今后的工作進(jìn)行的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練,同時(shí),也讓我們拾起了即將遺忘的大一的知識(shí),讓我們真正認(rèn)識(shí)到復(fù)習(xí)鞏固的重要性,遠(yuǎn)比老師叮囑幾遍來(lái)得更真切實(shí)在。”模具0811班馮靈同學(xué)則說(shuō):“?。『美?!好煩!好緊張!這是我心中的感慨。每天在跟時(shí)間賽跑,與自己的耐心相對(duì)抗。我發(fā)現(xiàn)人的潛力是無(wú)盡的,只要你去努力,那些不可想象的事情就沒(méi)有那么難了。一分付出一分收獲,這兩周的課程設(shè)計(jì)我過(guò)得很充實(shí),也學(xué)了很多?!?/p>
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關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì)課程;創(chuàng)新教育;應(yīng)用
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.247
0 引言
創(chuàng)新教育是一種具有實(shí)踐性與創(chuàng)造性的教育形式,以學(xué)生主體活動(dòng)為主,教師予以引導(dǎo),讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性,主動(dòng)思考、主動(dòng)動(dòng)手實(shí)踐,讓理論與實(shí)際的結(jié)合更為緊密[1]。機(jī)械設(shè)計(jì)這門課程需要學(xué)生提升動(dòng)手能力以及思維能力,通過(guò)對(duì)各類通用機(jī)械傳動(dòng)裝置的抽象化思考創(chuàng)造出具象化作品,利用齒輪、鏈、帶等傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)出創(chuàng)新機(jī)械,能夠進(jìn)一步提升學(xué)生對(duì)各類傳動(dòng)裝置的理解能力以及運(yùn)用能力,為其畢業(yè)后走向社會(huì)動(dòng)手實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[2]。本文以機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)為主線,研究了創(chuàng)新教育的具體應(yīng)用方法。
1 改革教學(xué)理念
在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)過(guò)程中,教師的教育理念在于讓學(xué)生接受書本上的知識(shí),屬于灌輸式教學(xué)模式,教學(xué)內(nèi)容缺乏重點(diǎn)且存在一定繁瑣性。學(xué)生在上課過(guò)程中無(wú)法抓住有限課堂時(shí)間中的重點(diǎn)內(nèi)容以及重點(diǎn)環(huán)節(jié),因此在知識(shí)的具體應(yīng)用上能力略顯不足[3]。在創(chuàng)新教育背景下,要求教師轉(zhuǎn)變教育觀念,讓學(xué)生成為課堂的主體,以學(xué)生主動(dòng)思考、主動(dòng)動(dòng)手、主動(dòng)參與、主動(dòng)實(shí)踐為出發(fā)點(diǎn),將自己作為引導(dǎo)者,充分利用課堂時(shí)間讓學(xué)生參與到教學(xué)內(nèi)容的思考之中,讓教學(xué)更具連續(xù)性。幫助學(xué)生思考每個(gè)環(huán)節(jié)之間的實(shí)際聯(lián)系,提升學(xué)生對(duì)機(jī)械傳動(dòng)裝置的應(yīng)用能力。
2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
機(jī)械設(shè)計(jì)課程所涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多,例如機(jī)械制圖、機(jī)械工程材料工藝學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械制造公差與技術(shù)測(cè)量、金屬材料及熱處理等等,需要學(xué)生將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通、綜合思考。在教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化上,教師首先應(yīng)認(rèn)識(shí)到機(jī)械設(shè)計(jì)課程對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的要求,例如需要學(xué)生掌握基礎(chǔ)工程技術(shù)知識(shí)并打下穩(wěn)定的理論基礎(chǔ),讓學(xué)生了解到機(jī)械設(shè)計(jì)中涉及到的工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)技術(shù)、新成就以及發(fā)展趨勢(shì)等,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到機(jī)械設(shè)計(jì)課程具有較強(qiáng)生命力以及科學(xué)性,激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)積極性以及對(duì)課程的興趣。
具體而言,教師可通過(guò)課堂比較讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到不同機(jī)械傳動(dòng)裝置存在的差異。例如在進(jìn)行齒輪這一環(huán)節(jié)的教學(xué)時(shí),在教學(xué)內(nèi)容中加入示范教學(xué),教師可通過(guò)教學(xué)模型讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到齒輪與齒輪之間的緊密轉(zhuǎn)動(dòng)所帶來(lái)的傳動(dòng)性,并且利用不同大小、不同顏色、不同位置的齒輪讓學(xué)生清楚的觀察到當(dāng)?shù)谝粋€(gè)齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所帶來(lái)的其他齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)影響,分清齒輪之間的區(qū)別與聯(lián)系。其次,教師可運(yùn)用正例與反例方式,備課時(shí)準(zhǔn)備豐富的教學(xué)素材,例如機(jī)械傳動(dòng)裝置的例子。教學(xué)過(guò)程中通過(guò)正例讓學(xué)生了解到學(xué)習(xí)的規(guī)則與概念,利用反例將無(wú)關(guān)特征影響排除,令學(xué)生加深對(duì)規(guī)則與概念的本質(zhì)認(rèn)知。最后,教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)語(yǔ)言也應(yīng)豐富多彩,通常機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)相對(duì)于文科類課程而言較為枯燥,若能夠在教學(xué)內(nèi)容上加以創(chuàng)新,可提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3 多元化教學(xué)方式
在教學(xué)方式上,由于機(jī)械課程設(shè)計(jì)這門課的邏輯性,因此教學(xué)方式無(wú)法像文科類課程一樣通過(guò)情境設(shè)置等方式讓學(xué)生討論。但可利用機(jī)械設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn),通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐實(shí)現(xiàn)探究式教學(xué)、小組式教學(xué)等方法,讓每位學(xué)生參與其中[4]。
首先,教師應(yīng)在教學(xué)順序上合理設(shè)計(jì),在備課過(guò)程中深入分析知識(shí)結(jié)構(gòu),讓學(xué)生對(duì)各個(gè)理論知識(shí)的理解循序漸進(jìn),從普通性到特殊性,從整體性到部分性,在不斷分化的下位結(jié)構(gòu)原則組織上展開(kāi)教學(xué)。教學(xué)內(nèi)容的編排方面,教師應(yīng)遵循讓教材網(wǎng)絡(luò)化、一體化、結(jié)構(gòu)化的原則。網(wǎng)絡(luò)化指的是利用網(wǎng)絡(luò)知識(shí),讓學(xué)生了解更多的機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)案例。例如機(jī)械傳動(dòng)裝置可應(yīng)用于哪些方面,首先讓學(xué)生思考,接著在課堂上利用多媒體向?qū)W生詳細(xì)展示傳動(dòng)裝置在不同產(chǎn)品中的運(yùn)用原理。一體化和結(jié)構(gòu)化指的是讓每個(gè)知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通,加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。除此之外,教師也應(yīng)向?qū)W生闡明教學(xué)目標(biāo)以及學(xué)習(xí)目標(biāo),讓學(xué)生了解在一學(xué)期的學(xué)習(xí)過(guò)程中需要掌握哪些知識(shí)、達(dá)到怎樣的標(biāo)準(zhǔn)、如何將知識(shí)運(yùn)用到具體實(shí)踐之中,令其學(xué)以致用。
4 強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)
機(jī)械設(shè)計(jì)課程偏向于理科類,因此更注重學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力以及邏輯思維分析能力,讓學(xué)生對(duì)每個(gè)機(jī)械零部件、機(jī)械傳動(dòng)裝置、機(jī)械的基本組成以及機(jī)械的具體應(yīng)用詳細(xì)了解、深入了解。利用課堂時(shí)間及課后時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)可提升學(xué)生對(duì)機(jī)械相關(guān)方面的知識(shí)及實(shí)踐積累,培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、理論聯(lián)系實(shí)際、解決問(wèn)題、創(chuàng)新思維的能力。
以傳動(dòng)機(jī)構(gòu)歸類的教學(xué)內(nèi)容為例,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為三種,首先為凸輪機(jī)構(gòu),其次為偏心輪傳動(dòng),最后為曲柄連桿機(jī)構(gòu)。教師首先可安排學(xué)生在課余時(shí)間利用網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)了解關(guān)于手動(dòng)壓力機(jī)的相關(guān)信息及資料,整理歸類資料后以實(shí)踐訓(xùn)練的機(jī)床為例,安排手動(dòng)壓力機(jī)相關(guān)課題的討論,通過(guò)小組討論學(xué)習(xí)及探究式學(xué)習(xí)等方式確定以齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作為項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案,展開(kāi)實(shí)踐教學(xué)。
5 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,教師在實(shí)施機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)將創(chuàng)新教育理念融入其中,設(shè)計(jì)的課程具有實(shí)用價(jià)值并讓學(xué)生了解到價(jià)值所在。在課程設(shè)計(jì)方案上也不應(yīng)具有唯一性,可通過(guò)令學(xué)生主動(dòng)思考找出多個(gè)問(wèn)題解決方式。教學(xué)設(shè)計(jì)可從機(jī)器功能為出發(fā)點(diǎn),讓學(xué)生通過(guò)討論和自主探索選擇適合的電動(dòng)機(jī)和相關(guān)零件及傳動(dòng)機(jī)構(gòu),全面考慮機(jī)器的造型、安裝調(diào)整、制造工藝、經(jīng)濟(jì)可靠、使用維護(hù)等問(wèn)題,提升其實(shí)踐能力,讓創(chuàng)新教育理念真正對(duì)課程教學(xué)設(shè)計(jì)有所幫助。
參考文獻(xiàn):
[1]杜永英,陳雪嬌,鄢利群,王麗艷,李鐵軍,寧建榮.應(yīng)用型大學(xué)本科課程機(jī)械類創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)探索與研究[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新,2016,v.29;No.156 01:106-108.
實(shí)現(xiàn)以教為主(老師滿堂灌)向以學(xué)為主轉(zhuǎn)變,以課堂教學(xué)為主(過(guò)分重課堂)向課內(nèi)外結(jié)合轉(zhuǎn)變,以結(jié)果評(píng)價(jià)為主(過(guò)分重分?jǐn)?shù))向結(jié)果和過(guò)程結(jié)合轉(zhuǎn)變,是中國(guó)高等教育發(fā)展到今天早已達(dá)成共識(shí)的三個(gè)改革目標(biāo)。如何實(shí)現(xiàn)這三個(gè)目標(biāo),至今沒(méi)有成熟的方法。本文以機(jī)械設(shè)計(jì)類課程為例探討創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。
以知識(shí)傳授為基礎(chǔ),以能力培養(yǎng)和素質(zhì)提升為目的是本課程教學(xué)改革的總體目標(biāo)。本文將項(xiàng)目式教學(xué)引入機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)中,將三維CAD造型軟件、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)等課程教學(xué)有機(jī)融合在一起,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性。
1 項(xiàng)目式教學(xué)法的實(shí)施原則
機(jī)械設(shè)計(jì)類課程主要包括:機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),是機(jī)械類專業(yè)重要的專業(yè)技術(shù)課程,課程具有很強(qiáng)的理論性和應(yīng)用性,特別是機(jī)械設(shè)計(jì)其課程內(nèi)容龐雜,各章自成體系,初學(xué)看似毫無(wú)聯(lián)系,采用傳統(tǒng)的“講授新課-布置作業(yè)-復(fù)習(xí)舊課”的課堂組織模式,很難調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,教學(xué)效果較差。
以工程項(xiàng)目為背景的教學(xué)方法是以學(xué)生、項(xiàng)目和能力培養(yǎng)為中心,而不是傳統(tǒng)的課堂、教材和書面作業(yè)、卷面考試。在具體的實(shí)施過(guò)程中一般要遵循以下原則。
(1)實(shí)施過(guò)程要具有可操作性,特別是要注重提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,既能全面提高學(xué)習(xí)效果,又不會(huì)過(guò)度增加學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。
(2)在教學(xué)過(guò)程中,以學(xué)生為中心,充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)新精神,讓學(xué)生根據(jù)自身需求推動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程的進(jìn)行;教師起輔助作用,負(fù)責(zé)整個(gè)教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)和組織。
(3)選取的工程項(xiàng)目要適合,既要滿足教學(xué)內(nèi)容要求,又能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。
(4)要具有供豐富的學(xué)習(xí)資源和良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境。
(5)以項(xiàng)目的完成情況來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和成績(jī)。
2 項(xiàng)目的選擇
機(jī)械設(shè)計(jì)課程的培養(yǎng)目標(biāo)是傳授一般通用機(jī)械整機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程所需要的知識(shí)和技能,包括:運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力設(shè)計(jì)。要使學(xué)生學(xué)完此類課程后,只要提供工藝所要求的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和載荷譜,不管是何類機(jī)械都可進(jìn)行設(shè)計(jì),徹底改變畢業(yè)設(shè)計(jì)“抄圖加校核”的現(xiàn)象。課程必須要完成一個(gè)簡(jiǎn)單整機(jī)設(shè)計(jì)全過(guò)程的訓(xùn)練,使學(xué)生具有純機(jī)械傳動(dòng)的原始創(chuàng)新能力。
所以,選用項(xiàng)目要能夠?qū)⒄麄€(gè)課程內(nèi)容串聯(lián)起來(lái),使學(xué)生對(duì)整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)有一個(gè)整體認(rèn)識(shí),而不是局限在單個(gè)零件上。通過(guò)項(xiàng)目設(shè)計(jì),提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí),讓學(xué)生主動(dòng)尋找解決問(wèn)題得方法,在實(shí)踐中去提高能力。同時(shí),項(xiàng)目不能太復(fù)雜,使學(xué)生既學(xué)習(xí)了知識(shí)、鍛煉了能力,又不會(huì)太大的增加學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。
基于以上目的,在教學(xué)過(guò)程之中選用步進(jìn)式工件輸送機(jī)作為項(xiàng)目式教學(xué)的工程案例。該機(jī)由電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置、工作機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滑架往復(fù)移動(dòng)。通常步進(jìn)式工件輸送機(jī)傳動(dòng)裝置常由減速器和一級(jí)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)組成,也可由帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)組成。工作機(jī)構(gòu)可選用曲柄搖桿系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)輸送,也可以采用其它機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn),如導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)等。所以該項(xiàng)目涵蓋了機(jī)械原理和機(jī)械零件的所有基本內(nèi)容,符合教學(xué)內(nèi)容要求。既充分可鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,又可充培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
3 項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施步驟
以學(xué)生較熟悉的齒輪減速器、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等為設(shè)計(jì)內(nèi)容,將工件輸送機(jī)的設(shè)計(jì)貫穿到每一章的教學(xué)中。第一步,每一章的教學(xué)以工件輸送機(jī)特別是減速器對(duì)應(yīng)的零部件為主體,引出該章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容;第二步,通過(guò)老師講解和學(xué)生自學(xué)去尋找解決問(wèn)題的方法;第三步,學(xué)生提出可行的設(shè)計(jì)方案,經(jīng)分組討論后確定最終方案;第四步,參考教材設(shè)計(jì)步驟和方法進(jìn)行相關(guān)參數(shù)及尺寸計(jì)算;第五步,用三維軟件進(jìn)行建模仿真,有必要的可生成工程圖;第六步,將計(jì)算和模型提交老師進(jìn)行作業(yè)評(píng)價(jià)。在教學(xué)中將學(xué)生分組進(jìn)行,每組3~4人,大家協(xié)同作戰(zhàn),教師就參與討論,把握設(shè)計(jì)方向。第四、五步學(xué)生在課下完成,其他步驟根據(jù)課程安排和學(xué)生掌握情況合理分配課上和可課下時(shí)間,主要原則是以學(xué)生為主,教師為輔。
例如,在講到連桿機(jī)構(gòu)時(shí),老師用工件輸送機(jī)的視頻引出何為連桿機(jī)構(gòu)及其在工程中的應(yīng)用;然后用少量時(shí)間介紹完連桿機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)內(nèi)容;接下來(lái)提出設(shè)計(jì)項(xiàng)目,讓學(xué)生在解決工件輸送機(jī)工作機(jī)構(gòu)的過(guò)程中進(jìn)一步熟悉教學(xué)內(nèi)容,提出自己的設(shè)計(jì)方案并分組加以討論;選定方案后經(jīng)初步計(jì)算,便可用三維CAD軟件進(jìn)行建模,并進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析;根據(jù)分析結(jié)果修改方案和參數(shù),直到滿意為止;最后上交設(shè)計(jì)分析材料,教師對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。
三維CAD建模是機(jī)械類學(xué)生必須掌握的基本技能,學(xué)校都設(shè)有UG、Pro/Engineer等軟件的教學(xué)部課程。將引其引入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,一方面將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法相結(jié)合,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;另一方面可減少學(xué)生課下作業(yè)量。學(xué)生只需完成零部件的三維模型,而不是去畫工程圖。這樣可大大提高項(xiàng)目是教學(xué)模式的可行性。
同時(shí)將三維CAD軟件的學(xué)習(xí)應(yīng)用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性相結(jié)合,也可解決CAD軟件教學(xué)中的一些弊病。傳統(tǒng)的CAD軟件教學(xué)只注重建模的基本命令和操作流程,老師給出圖形學(xué)生去建模,這樣學(xué)生只能機(jī)械的接受,不能靈活運(yùn)用。CAD軟件的最大優(yōu)勢(shì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),這一點(diǎn)被課堂教學(xué)完全忽略了。將CAD軟件融入項(xiàng)目是教學(xué)可大大彌補(bǔ)這一點(diǎn)。
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