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機械制造技術(shù)研究1

摘要:在工程教育專業(yè)認證視域下，結(jié)合車輛工程畢業(yè)要求的實踐人才培養(yǎng)目標，本文以“機械制造技術(shù)課程設(shè)計”為例，根據(jù)OBE教育理念，重新設(shè)計課程目標、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革成績評價方法，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力以及團隊合作精神。研究表明，該課程教學(xué)改革實踐能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞:工程教育專業(yè)認證;機械制造技術(shù)課程設(shè)計;教學(xué)改革

工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)［1］。工程教育認證基于先進的“以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向和持續(xù)改進(OBE)”三大基本理念，促進工程教育體制改革和建設(shè)，提高工程教育教學(xué)質(zhì)量，旨在為相關(guān)工程技術(shù)人才進入工業(yè)界從業(yè)提供預(yù)備教育質(zhì)量保證［2］。為了提高車輛工程專業(yè)學(xué)生的工程實踐能力，更好服務(wù)襄陽地方經(jīng)濟發(fā)展，湖北文理學(xué)院車輛工程專業(yè)正在積極開展工程教育專業(yè)認證工作。本文以“機械制造技術(shù)課程設(shè)計”為例，將工程教育認證的理念貫穿于課程設(shè)計的課程目標、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和成績評定等各環(huán)節(jié)，實行學(xué)生分組協(xié)作進行課程設(shè)計，強化課程設(shè)計過程的引導(dǎo)作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力以及團隊合作精神，取得了較好的教學(xué)效果。

一、課程目標設(shè)計

“機械制造技術(shù)課程設(shè)計”是車輛工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程是一門培養(yǎng)學(xué)生具備機械工藝規(guī)程及輔助工藝裝備設(shè)計能力的實踐課程，對培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力具有重要作用。依據(jù)我校車輛工程專業(yè)培養(yǎng)目標和人才培養(yǎng)方案，結(jié)合“機械制造技術(shù)課程設(shè)計”的課程定位，明確了本門課程支撐的畢業(yè)要求，從而確定了三個課程目標。課程目標1:能制定典型汽車零件的機械加工工藝規(guī)程，并具有一定創(chuàng)新意識。課程目標2:能夠從零件加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和環(huán)境安全等對機械加工過程和工藝路線進行分析與評估。課程目標3:正確繪制毛坯圖和工序圖，并能夠通過圖紙和同行業(yè)技術(shù)人員進行溝通和交流。課程目標與畢業(yè)要求內(nèi)涵觀測點的支撐關(guān)系見表1。

二、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

我?！皺C械制造技術(shù)課程設(shè)計”通常安排在三年級下學(xué)期期末進行，學(xué)生面臨緊張的考試周，難以在1周時間內(nèi)集中精力開展課程設(shè)計工作，時間緊、任務(wù)重，課程設(shè)計質(zhì)量自然堪憂。為了支撐畢業(yè)要求指標點，根據(jù)課程教學(xué)目標，重新設(shè)計教學(xué)內(nèi)容。將“機械制造技術(shù)課程設(shè)計”任務(wù)分散，引入OBE工程教育理念，采取“五段遞進式”(組隊選題→毛坯—零件合圖→工藝過程卡→工序卡→答辯)的層次化實踐教學(xué)訓(xùn)練模式，與“機械制造技術(shù)”理論課程學(xué)習(xí)同步，做到兩線并行、互為促進。例如，完成機械加工工藝規(guī)程的制定學(xué)習(xí)后，學(xué)生須以工藝過程卡為導(dǎo)向，完成課程設(shè)計中對應(yīng)的第三階段工藝過程設(shè)計，并以小組為單位對工藝方案的非技術(shù)因素進行設(shè)計結(jié)果分析。課程的教學(xué)設(shè)計的準則以學(xué)生為中心，突出對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的引導(dǎo)作用，重視學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，關(guān)注學(xué)生專業(yè)素質(zhì)和綜合能力的培養(yǎng)。表2所示為教學(xué)內(nèi)容與要求及與課程目標對應(yīng)關(guān)系。

三、課程考核方式改革

(一)課程考核評價方式及總評成績構(gòu)成

課程設(shè)計作為車輛工程專業(yè)的重要實踐教學(xué)過程，承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生工程化思維和實踐創(chuàng)新能力的重任。目前，傳統(tǒng)的一份終結(jié)性報告或一個成績難以真實有效地評價學(xué)生運用所學(xué)知識分析和解決實際問題的能力和水平，更是不利于充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。比如，個別學(xué)生實際投入精力不足，但可能憑借最終紙質(zhì)材料僥幸獲得高分，這對認真進行設(shè)計和計算的學(xué)生不公平。因此，本門課程改變過去一刀切的考核方式，基于OBE理念側(cè)重過程性考核和產(chǎn)出，采用目標分解和多維評價方式，如表3所示。本課程總成績由四個部分組成，即過程性評價(工藝過程卡，組內(nèi)互評)、提交的設(shè)計資料評價(設(shè)計說明書，教師評價)和成果展示評價(設(shè)計圖，組間互評)和答辯成績評價，每項均采用百分制打分。其中，工藝過程卡根據(jù)課程目標1的內(nèi)容考核，占總成績10%;計算說明書根據(jù)課程目標1和2的內(nèi)容考核，占總成績50%;設(shè)計圖根據(jù)課程目標3的內(nèi)容考核，占總成績20%;設(shè)計總結(jié)根據(jù)課程目

(二)課程考核評價內(nèi)容、要求及評定標準

教學(xué)評價是檢驗學(xué)生知識掌握程度的一種重要方式［3］。基于工程教育專業(yè)認證成果導(dǎo)向的理念，課程考核評價作為課程建設(shè)的重要組成部分，引入尺規(guī)法對整個過程和相關(guān)環(huán)節(jié)進行逐項分析，并作為后續(xù)教學(xué)改革和持續(xù)改進的關(guān)注項。表4為課程考核方式及評價內(nèi)容、要求及評價標準。結(jié)語“機械制造技術(shù)課程設(shè)計”是車輛工程專業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學(xué)生工程思維和解決問題能力具有重要作用。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生具備機械工藝規(guī)程及輔助工藝裝備設(shè)計能力，為后續(xù)課程和未來從事的機械設(shè)計和加工制造工作打下良好的基礎(chǔ)。在工程教育背景下，要求根據(jù)培養(yǎng)目標反向進行教學(xué)大綱設(shè)計，從課程目標、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)評價體系等方面，以學(xué)生為中心，對“機械制造技術(shù)課程設(shè)計”進行教學(xué)改革，不斷提高課程設(shè)計的質(zhì)量和效果，以支撐畢業(yè)要求的達成。

作者:張健 辛紅敏 聶金泉 李智 單位:純電動汽車動力系統(tǒng)設(shè)計與測試湖北省重點實驗室

機械制造技術(shù)研究2

設(shè)計制造與自動化是對各類工業(yè)設(shè)備和機電產(chǎn)品從設(shè)計、制造、運行控制到整個生產(chǎn)全過程進行科學(xué)研究的綜合性技術(shù)。隨著機械的發(fā)展，現(xiàn)代的技術(shù)也越來越發(fā)達，電腦的出現(xiàn)，讓機械發(fā)生了翻天覆地的變化。機械正由傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向智能，智能機械主要體現(xiàn)在諸如集成電路之類的自動化控制領(lǐng)域。電腦的應(yīng)用也使機械更精密，更一體化，這是現(xiàn)代高科技機械的一個重要特征。本文重點對當(dāng)前機械設(shè)計和自動化領(lǐng)域中遇到的瓶頸和今后的發(fā)展趨勢進行分析，希望可以為相關(guān)人員提供一定的幫助，促進機械設(shè)計制造及其自動化能夠得到更好的發(fā)展[1]。機械制造技術(shù)創(chuàng)新是其發(fā)展的動力和技術(shù)基礎(chǔ)。機械制造與自動化產(chǎn)生至今，歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，已形成規(guī)模與技術(shù)基礎(chǔ)，已是國內(nèi)最大的行業(yè)。特別是在自主研發(fā)和創(chuàng)新能力上，整個行業(yè)的技術(shù)水平都有了長足的進步。目前，我國在發(fā)展、引進和應(yīng)用現(xiàn)代機械制造技術(shù)的同時，還面臨著許多問題。

1機械設(shè)計制造技術(shù)及自動化的特征

機械地設(shè)計與制造具有明顯的優(yōu)越性，是與科技相結(jié)合的，具有智能、先進的特點。利用科學(xué)技術(shù)和信息化技術(shù)，提高機械設(shè)備的生產(chǎn)效率、質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期，確保信息技術(shù)的功能得以充分發(fā)揮。機械設(shè)計與自動化是以自動化為中心的，所以在設(shè)計過程中應(yīng)注重自動化的設(shè)計，提高產(chǎn)品的品質(zhì)，以確保滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展需要。機械設(shè)計與自動化結(jié)合目前的情形，已被廣泛應(yīng)用于機械工業(yè)。確保技術(shù)內(nèi)容的高效處理，在提高生產(chǎn)效率的同時，還可以降低出錯的頻率。每一種信息技術(shù)都具有各自的功能，可以對所生產(chǎn)的產(chǎn)品進行精確定位，從而為機械設(shè)計和自動化的發(fā)展提供幫助[2]。機械地設(shè)計和制造可以簡化生產(chǎn)過程，避免了傳統(tǒng)的機械作業(yè)帶來的安全隱患，減少了生產(chǎn)的困難，并使工人可以進行相應(yīng)的操作。將先進的信息技術(shù)運用于機械設(shè)計、制造和自動化，在運行時利用信息化技術(shù)設(shè)定作業(yè)命令，確保后續(xù)的生產(chǎn)工作。

2分析機械設(shè)計制造自動化信息技術(shù)的作用

首先，它可以自行調(diào)節(jié)和修補。機械地設(shè)計和自動化生產(chǎn)采用了電腦技術(shù)，可以根據(jù)需要進行測試，方便地進行產(chǎn)品的生產(chǎn)。在調(diào)試過程中遇到的問題可以通過電腦進行自動修正，不需要拆卸機械進行檢查，保證機械可以正常工作。每一臺機械都具有自動儲存功能，所以在機械設(shè)計和生產(chǎn)中，采用云存儲技術(shù)，可以確保機械出現(xiàn)故障后，可以按照儲存的內(nèi)容進行維修，也可以讓機械自動恢復(fù)儲存的內(nèi)容。為了確保更好地保存資料，加快設(shè)備的運行速度，可以預(yù)先設(shè)定作業(yè)模式，降低機械制造流程，節(jié)省人力、物力，確保未來能達到自動化生產(chǎn)的目的；其次是對加工信息的自動調(diào)節(jié)，與傳統(tǒng)的機械設(shè)計生產(chǎn)相比，可以實現(xiàn)對加工信息的自動化控制[3]，提高產(chǎn)品的精準度和自動化程度，機械設(shè)計與手工的生產(chǎn)相比，定位精度更高，零件的誤差也更小，使用起來也更方便。在自動化生產(chǎn)過程中，可以降低誤差，確保產(chǎn)品的品質(zhì)達到要求。

3機械設(shè)計自動化、智能化具有的優(yōu)勢

3.1機械設(shè)計制造及其自動化的應(yīng)用能使設(shè)備的養(yǎng)護維修更加方便

由于機械設(shè)計與制造的自動化，其具體的操作都是通過某些程序來實現(xiàn)的。所以，在進行安裝和調(diào)試時，也要進行個性化的設(shè)計，以達到顧客的滿意。一旦出現(xiàn)故障，立刻進行維修，一般不需要更換零件，只需要修改一下程序就可以了，這就體現(xiàn)出了機械的設(shè)計和自動化的自動檢測能力。

3.2提高工作效率和質(zhì)量

機械設(shè)計、制造和自動化雖然是一門綜合學(xué)科，但并不是一件容易的事情。針對實際情況，采用不同的技術(shù)手段，將會影響到機械設(shè)計生產(chǎn)。從機械自動化的角度來看，這與傳統(tǒng)的機械制造、陳舊的生產(chǎn)觀念是完全不同的。機械設(shè)計與自動化技術(shù)的一個優(yōu)勢在于它能從根本上對復(fù)雜的工藝進行優(yōu)化，降低了機械地操作上手的困難，使機械地設(shè)計和生產(chǎn)流程得到了極大的簡化，同時也節(jié)省了大量的人力[4]。例如，數(shù)十年來，汽車業(yè)一直在追求自動化。汽車廠商都開始采用協(xié)同式的機械人，這種機械人通常更小，更靈活，而且能隨操作人員在工廠中部署。此外，該行業(yè)界也想拓展3D打印機的應(yīng)用領(lǐng)域。像福特和寶馬這樣的企業(yè)行業(yè)廠商都在與3D打印機生產(chǎn)商進行技術(shù)上的直接合作。在將來，公司也會使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)和增強現(xiàn)實技術(shù)，以解決生產(chǎn)問題。和其他很多廠商一樣，汽車業(yè)也想從工業(yè)4.0中得到最大的好處，因為在這個領(lǐng)域里，“聯(lián)網(wǎng)”的機械和操作人員可以互相交流。

3.3更高的工作穩(wěn)定性和可靠性

在產(chǎn)品設(shè)計過程中，企業(yè)首先要設(shè)計出符合客戶需求的圖紙，然后再根據(jù)圖紙生產(chǎn)，通過數(shù)控技術(shù)、信息處理技術(shù)等技術(shù)，最終生產(chǎn)出符合客戶需求的產(chǎn)品。自動化技術(shù)的應(yīng)用，使得機械的運行更趨智能化，能夠更好地實現(xiàn)我們的生產(chǎn)活動。因此，在機械設(shè)計與制造的發(fā)展中，必須明確其發(fā)展趨勢與方向。

3.4確保生產(chǎn)安全，精簡生產(chǎn)流程

在傳統(tǒng)的企業(yè)中，企業(yè)只關(guān)注于提高生產(chǎn)效率，而沒有引進先進的機械設(shè)備，從而無法有效地促進企業(yè)的后期生產(chǎn)和加工工作，從而影響工作人員的生命健康安全，不能有效提高企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展效益，嚴重影響企業(yè)生產(chǎn)水平。所以，要不斷地加大對機械設(shè)計、制造、自動化等的投入，才能有效地改善企業(yè)的生產(chǎn)安全，并不斷地簡化企業(yè)的生產(chǎn)過程，從而推動企業(yè)的各項生產(chǎn)活動得以正常、有序地進行。（1）在機械設(shè)備的自動化生產(chǎn)中，每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都由電子元器件來控制，一旦發(fā)生了質(zhì)量和安全問題，這些電子元器件就會自動地保護和檢測出問題的部件，從而保證整個生產(chǎn)流程的安全性以及設(shè)備的安全性。（2）在傳統(tǒng)的機械加工工藝中，只使用傳統(tǒng)的手工操作，其生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，不但會加重工作人員的工作負擔(dān)，而且無法促進后期的機械加工工作的有序進行，還會造成各種機械加工的質(zhì)量和安全問題。因此，要逐步改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，使企業(yè)的機械生產(chǎn)、加工制造工作更高效、更科學(xué)，從而不斷地提升企業(yè)的整體生產(chǎn)效率，同時也可以有效地減輕員工的工作壓力。比如，在企業(yè)的實際發(fā)展和建設(shè)中，不能只關(guān)注人員的增長，而要在科技上持續(xù)加大投資，加大對機械的設(shè)計、制造和自動化等方面的投入，以促使企業(yè)的后期生產(chǎn)工作能正常有序進行，防止在后期工作中出現(xiàn)各種問題。

4機械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展方向

4.1實現(xiàn)發(fā)展智能化

實現(xiàn)發(fā)展的智能化是當(dāng)今機械設(shè)計與自動化發(fā)展的一個重要特征。在我國，隨著電子、信息技術(shù)、科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，對機械自動化地要求日益提高[5]。推動機械設(shè)計與自動化的發(fā)展，既能提升企業(yè)的生產(chǎn)效率，又能節(jié)省資金，改善產(chǎn)品的品質(zhì)，增強企業(yè)的市場競爭力。智能化的經(jīng)營模式，能夠更好地適應(yīng)當(dāng)今社會的發(fā)展趨勢。加強我國機械設(shè)計與自動化技術(shù)的發(fā)展，可以使生產(chǎn)操作更加簡便、快速，縮短了生產(chǎn)的時間，簡化了生產(chǎn)流程，降低了生產(chǎn)誤差，增加了安全。

4.2堅持走科技化道路

科技是生產(chǎn)力的首要因素。在加強機械設(shè)計和自動化發(fā)展的同時，必須堅持科技是第一生產(chǎn)力，堅持科技化的發(fā)展方向。如果我們停止對科技的研究與發(fā)展，我們的機械設(shè)計與自動化將會停滯不前，無法與時俱進，甚至?xí)粫r代淘汰。通過科技手段的持續(xù)改進，可以推動我國的工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)大國的目標。因此，要利用科技手段，發(fā)展我國的機械化，使我們的生產(chǎn)力和質(zhì)量得到持續(xù)的提升，從而為國家的社會和經(jīng)濟發(fā)展提供動力。

4.3全面應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)

數(shù)字技術(shù)能夠?qū)D像、聲音、視頻等多種信息整合起來，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，從而為生產(chǎn)提供相關(guān)的數(shù)據(jù)。應(yīng)用數(shù)字技術(shù)發(fā)展機械設(shè)計與制造的自動化，能有效地改善產(chǎn)品的質(zhì)量。應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，可以實現(xiàn)對工業(yè)產(chǎn)品的仿真試驗，并能生產(chǎn)出更多的樣品。應(yīng)用數(shù)字技術(shù)推動工業(yè)機械的設(shè)計制造和自動化的發(fā)展，能夠推動各種信息的相互轉(zhuǎn)換，從而使生產(chǎn)流程更加簡單，使產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到進一步的提升[6]。

4.4智能化發(fā)展

智能化是當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一大潮流，它被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)和制造領(lǐng)域，并在其他領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。通過技術(shù)的運用，讓機械和人之間產(chǎn)生了更深層次的互動，從而大大提高了生產(chǎn)和自動化的水平。在現(xiàn)代的機械制造過程中，智能具有反應(yīng)和判斷能力，并具備一定的決策能力。只要發(fā)出特定的命令，儀器就會根據(jù)自己的判斷，做出高精度的產(chǎn)品，并保證產(chǎn)品的質(zhì)量。智能化對人們的生產(chǎn)和生活都有很大的影響，隨著智能技術(shù)的發(fā)展，自動化的生產(chǎn)將會越來越多。智能機床在進行生產(chǎn)的時候，會根據(jù)數(shù)據(jù)的發(fā)布，及時準確地進行糾正，從而實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)。在傳統(tǒng)的智能機械化生產(chǎn)中，進行加工制造，往往要耗費大量的時間和精力，而在對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行分析和匯總的過程中，利用機械的智能化，可以解決這個問題，提高數(shù)據(jù)處理的效率，保證數(shù)據(jù)的準確性?？傊瑱C械制造的智能化發(fā)展，對機械制造的發(fā)展起到了很大的促進作用，而且這種作用還會繼續(xù)影響到生產(chǎn)。

4.5虛擬數(shù)字化在當(dāng)今信息時代，機械設(shè)計生產(chǎn)的虛擬數(shù)字成為必然的發(fā)展趨勢。在機械設(shè)計中，最重要的工作首先是進行理論圖紙的設(shè)計，以往的手工繪圖大多采用手工繪圖，但手工繪圖的問題比較多，最大的問題就是誤差太大。然后運用電腦技術(shù)，使繪圖的虛擬數(shù)字化得以全面地提升工作的效能與品質(zhì)[6]。

4.6技術(shù)先進性更加明顯

首先，從機械自動化技術(shù)的發(fā)展來看，制造技術(shù)的重要性將更為突出，特別是在機械自動化技術(shù)方面，應(yīng)根據(jù)社會的實際情況和條件，采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，保證自動化工作的順利進行，從而提高技術(shù)水平和成本效益[7]。其次，為了實現(xiàn)低成本的自動化，在確保建立一個良好的技術(shù)發(fā)展周期的前提下，機械化技術(shù)的發(fā)展將會降低。機械自動化技術(shù)不是單純地制造一臺機械，它是以機械為主體的，因此，將電子信息技術(shù)、自動控制理論、微型技術(shù)等技術(shù)有機地結(jié)合起來，使其成為一種輔助技術(shù)，提高其在實際應(yīng)用中的應(yīng)用價值。此外，還應(yīng)加強對現(xiàn)有技術(shù)的改造，并將其他先進技術(shù)與整體系統(tǒng)的服務(wù)功能進行優(yōu)化。

4.7精細化發(fā)展方向

從當(dāng)前的市場發(fā)展趨勢來看，制造廠商的核心競爭力已由“量”轉(zhuǎn)為“質(zhì)”，產(chǎn)品的精確度有待進一步提高。相對于傳統(tǒng)的機械制造，目前我國機械制造業(yè)已脫離了既定的批量生產(chǎn)范疇，在經(jīng)濟實力和科研力量的支撐下，機械制造業(yè)逐步走上了一個垂直發(fā)展的道路，其重點是如何有效地提高機械零件的精度，制定科學(xué)、有序的操作方式，為自動化的發(fā)展提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。以CNC工具為例，就其實際應(yīng)用而言，其技術(shù)研究趨向于具有較高的精度和較強的功能。

5機械設(shè)計制造及其自動化應(yīng)用

5.1柔性自動化技術(shù)應(yīng)用柔性自動化技術(shù)在實際應(yīng)用中，采用的是將計算機控制系統(tǒng)與機械制造生產(chǎn)線連接起來，通過微機控制系統(tǒng)，把機械制造生產(chǎn)線上的各種數(shù)據(jù)輸入到流水線中，通過自動控制，從而達到相當(dāng)高的自動化水平。在柔性自動化技術(shù)的實踐中，要使柔性自動化技術(shù)在機械制造業(yè)中得到有效地運用，必須根據(jù)實際情況，對自動控制系統(tǒng)進行編程，并對數(shù)據(jù)進行準確的輸入，避免因數(shù)據(jù)的輸入而導(dǎo)致重大的安全事故。

5.2集成自動化技術(shù)應(yīng)用集成自動化技術(shù)是指根據(jù)不同的需要，通過不斷地優(yōu)化機械生產(chǎn)的規(guī)范和結(jié)構(gòu)，并與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，逐漸發(fā)展起來的一項自動化技術(shù)[8]。與單一的自動化技術(shù)相比，集成自動化技術(shù)具有明顯的優(yōu)越性，即將大量的信息進行高共享，并對不同的信息進行分析、對比，最終選出高精度的加工工藝，以提高產(chǎn)品的使用效率，提高產(chǎn)品在實際應(yīng)用中的工藝水平，提高產(chǎn)品的加工精度。與其他技術(shù)相比較，集成自動化技術(shù)已在國內(nèi)的機械設(shè)計與制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，它具有較強的技術(shù)優(yōu)越性，可以有效地提高機械設(shè)計和生產(chǎn)的準確性和生產(chǎn)效率。

6結(jié)語

總之，機械設(shè)計制造與自動化技術(shù)的發(fā)展，促進了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，促進了社會生產(chǎn)的發(fā)展，提高了生產(chǎn)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，但在當(dāng)今的社會和經(jīng)濟發(fā)展中，由于市場競爭的加劇，對機械設(shè)計制造和自動化的需求也越來越大，為了適應(yīng)制造業(yè)的發(fā)展，機械設(shè)計制造和自動化的發(fā)展需要，逐步實現(xiàn)生產(chǎn)控制的網(wǎng)絡(luò)化，使機械設(shè)計的虛擬化，使產(chǎn)品的設(shè)計、制造、維修等過程達到綠色，從而達到持續(xù)的生產(chǎn)效益。

作者:朱加杰 單位:常州市裕成富通電機有限公司

機械制造技術(shù)研究3

機械設(shè)計基礎(chǔ)是機械類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，以常用機構(gòu)和通用零件的設(shè)計為核心內(nèi)容，具有很強的實踐性、設(shè)計性和綜合性。該課程內(nèi)容繁雜，知識點分散，但學(xué)生實踐機會少，對機器、機構(gòu)及零部件缺少直觀的感性認識，很難將所學(xué)知識與實際應(yīng)用聯(lián)系起來。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步及第四次工業(yè)革命的到來，現(xiàn)代企業(yè)對機械類專業(yè)人才提出了更高的要求?；诖耍菊n程教學(xué)需要解決以下問題。一是如何在缺少實習(xí)的情況下能使學(xué)生有效地理論聯(lián)系實際，分析和解決設(shè)計中遇到的問題；二是如何將工程圖學(xué)、材料學(xué)、力學(xué)、精度設(shè)計、加工工藝等多學(xué)科知識與該課程相融合，增強學(xué)生的多學(xué)科思維和知識綜合應(yīng)用能力；三是如何梳理課程內(nèi)容，提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；四是如何在不增加學(xué)時的情況下將新知識貫穿于教學(xué)中，開闊學(xué)生視野，拓展知識結(jié)構(gòu)；五是如何將課程思政融入專業(yè)課教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神、工科素養(yǎng)、社會責(zé)任感及大國工匠精神[1]。

1線上線下混合式教學(xué)實施

為了解決以上問題，根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程特點和教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生為中心、教師為主導(dǎo)，實現(xiàn)線上線下教學(xué)的深度融合[2]。一是合理設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，線下教學(xué)主要設(shè)計具有高階性和一定挑戰(zhàn)度的內(nèi)容，并延伸線上教學(xué)內(nèi)容。二是采用多種教學(xué)模式，靈活運用智慧教學(xué)工具。線上教學(xué)以低階性內(nèi)容為主，采用以國家精品慕課為主、在線微課和網(wǎng)上視頻為輔的方式；同時融入課程思政及拓展知識。線上線下教學(xué)緊密銜接，加大過程考核。通過線上線下混合式教學(xué)，在知識、思維、能力、素質(zhì)及價值觀等方面培養(yǎng)具有應(yīng)用創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。

1.1線下教學(xué)線下教學(xué)是教師主導(dǎo)、學(xué)生學(xué)習(xí)的主戰(zhàn)場，課堂上教師與學(xué)生可以隨時進行面對面的互動交流，教師根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)對知識梳理和層層剖析，帶領(lǐng)學(xué)生深入學(xué)習(xí)；通過分組討論、翻轉(zhuǎn)課堂、問題啟發(fā)、逆向推理、提問搶答等教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，提高學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)度；靈活運用雨課堂、藍墨云班課等教學(xué)工具的隨堂測試功能，提高學(xué)生的專注力和參與度；課堂教學(xué)中穿插拓寬學(xué)生視野及課程思政的微課、小視頻等，形成“碎片化→模塊化→系統(tǒng)化”的學(xué)習(xí)課堂。

1.1.1注重課程基礎(chǔ)知識精講多練和多學(xué)科知識應(yīng)用能力培養(yǎng)課程中的概念、原理是構(gòu)成知識體系的基礎(chǔ)，學(xué)生只有將各個知識點融會貫通才能具備解決復(fù)雜問題的能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力，因此，教師對基礎(chǔ)知識精講多練是非常必要的。該課程的綜合性很強，從機械傳動圖或結(jié)構(gòu)圖入手，將工程圖學(xué)、材料學(xué)、力學(xué)、機械精度及工藝等多學(xué)科知識貫穿于課堂教學(xué)，并建立從方案設(shè)計→材料選擇→力學(xué)分析→結(jié)構(gòu)強度設(shè)計→圖紙繪制→精度設(shè)計→機械加工→使用和維修的全生命周期機械設(shè)計思路。對于零件設(shè)計，應(yīng)用力學(xué)知識引導(dǎo)學(xué)生分析零件工作時所受的力、應(yīng)力和強度，進一步確定其結(jié)構(gòu)和尺寸，培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科知識綜合應(yīng)用能力。

1.1.2注重學(xué)生思維能力培養(yǎng)梳理各個知識點，適當(dāng)增減課程內(nèi)容，以減少同一體系或類似內(nèi)容的講解，增加新知識點的講解。采用演化和類比思維，根據(jù)內(nèi)容的相關(guān)性串聯(lián)起前后的知識點，使學(xué)生理解和掌握其內(nèi)在的聯(lián)系。例如，在講解齒輪傳動時，強化直齒圓柱齒輪傳動內(nèi)容，減少其他類型齒輪傳動和蝸桿傳動內(nèi)容。對于不同零件的設(shè)計問題，如齒輪傳動、帶傳動、軸等，抓住“失效形式分析→設(shè)計準則→力學(xué)分析→計算公式修正→強度和結(jié)構(gòu)設(shè)計”這條主線進行講解。同時強調(diào)在實際設(shè)計中，簡化后的力學(xué)模型相關(guān)計算公式需要引入修正系數(shù)，以保證設(shè)計的零件在實際應(yīng)用中的安全性和可靠性。對于零件的主要參數(shù)如齒輪齒數(shù)、斜齒輪螺旋角的選取，以及普通V帶傳動中心距、帶速、帶根數(shù)等相關(guān)參數(shù)的選取，采用類比方法確定其最佳的取值范圍。在凸輪機構(gòu)的凸輪廓線設(shè)計中強調(diào)反轉(zhuǎn)法的設(shè)計思想，在周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算中聯(lián)系凸輪廓線設(shè)計的反轉(zhuǎn)法，培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維能力。

1.1.3注重學(xué)生理論聯(lián)系實際和應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)由于學(xué)生去工廠參觀學(xué)習(xí)的機會少，理論課學(xué)習(xí)很難與實際機械裝備聯(lián)系起來。因此，課堂中采用工程案例教學(xué)、項目式教學(xué)[3]，通過圖片、動畫和視頻進行講解，同時將某一典型案例中的機械裝備放在機構(gòu)分析、機構(gòu)設(shè)計、零部件結(jié)構(gòu)及強度設(shè)計的對應(yīng)章節(jié)中講解。例如，將內(nèi)燃機這一典型機械引入各章節(jié)的對應(yīng)教學(xué)內(nèi)容中，貫通其包含的各個知識點，使學(xué)生形成整體性、系統(tǒng)性設(shè)計思想。將前沿科技如“飛輪電池”的應(yīng)用案例及某些創(chuàng)新設(shè)計案例引入課堂，開闊學(xué)生視野，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識。采用項目式教學(xué)和模塊教學(xué)，明確學(xué)習(xí)目標和設(shè)計思想。減速器設(shè)計項目分為傳動方案設(shè)計、齒輪設(shè)計、軸設(shè)計、箱體設(shè)計等各個設(shè)計小模塊，使學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)章節(jié)的同時進行課程設(shè)計。

1.1.4注重實踐教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生綜合能力一是為了提高學(xué)生對所學(xué)機構(gòu)的應(yīng)用創(chuàng)新能力，布置“機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計”大作業(yè)，學(xué)生分組設(shè)計，然后上講臺匯報、評比。對于課程設(shè)計，除了減速器設(shè)計題目外，增加了全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的設(shè)計內(nèi)容和解決實際機械問題的創(chuàng)新性題目，豐富了設(shè)計選題，提高了學(xué)生的設(shè)計興趣和設(shè)計能力[4]。課程設(shè)計與課程教學(xué)同步，通過騰訊課堂、答疑等方式引導(dǎo)各小組學(xué)生邊設(shè)計邊學(xué)習(xí)。二是指導(dǎo)學(xué)生參加“機創(chuàng)大賽”“全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽”等大賽，訓(xùn)練學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作精神和嚴謹認真的工作態(tài)度。三是增加設(shè)計性、創(chuàng)新性及綜合性實驗項目，培養(yǎng)學(xué)生動手能力及創(chuàng)新意識。

1.2線上教學(xué)利用國家精品課程的慕課資源，對每章的概述、應(yīng)用等簡單易懂的低階內(nèi)容采用線上教學(xué)。對于部分新知識和前沿科技內(nèi)容，教師通過網(wǎng)絡(luò)視頻的方式講授，學(xué)生通過線上學(xué)習(xí)完成。線上教學(xué)主要通過“學(xué)生自學(xué)+在線測試+在線答疑+在線討論”的方式進行。教師根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容和目標提前發(fā)布慕課學(xué)習(xí)章節(jié)公告以及學(xué)習(xí)資源、微課、前沿技術(shù)講座或視頻鏈接等，督促學(xué)生完成線上學(xué)習(xí)。同時教師發(fā)布慕課相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容測試題檢查學(xué)生線上學(xué)習(xí)效果，并組織學(xué)生線上答疑及討論等。線上教學(xué)，在教師做好過程管理的基礎(chǔ)上，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。為了培養(yǎng)品學(xué)兼優(yōu)人才，將課程思政融入線上線下教學(xué)中。結(jié)合課程內(nèi)容從中國古代的機械設(shè)計到現(xiàn)代的發(fā)明創(chuàng)新、從新聞熱點到典型人物事跡、從經(jīng)典機械案例到前沿技術(shù)案例等，開闊學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷、責(zé)任擔(dān)當(dāng)和工匠精神。

2線上線下混合式課程成績評定方式

改革采用線上線下混合式教學(xué)后，在考核評價上加大過程考核和實驗實踐在總評成績所占的比重，從線上線下混合式教學(xué)對學(xué)生在知識掌握、思維鍛煉、應(yīng)用創(chuàng)新能力與素養(yǎng)等方面進行綜合考察。課程成績評定方式如表1所示，總評成績由三部分組成：過程考核(21%)、實驗實踐(19%)、期末考試(60%)。

3結(jié)語

通過線上線下課程內(nèi)容的合理安排、多種教學(xué)方式和智慧教學(xué)工具的應(yīng)用、線上線下學(xué)習(xí)過程的管理以及融入課程思政等使線上線下教學(xué)有機融合，較好地實現(xiàn)了機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的創(chuàng)新性、高階性及挑戰(zhàn)度。實踐證明，課堂抬頭率明顯提高，課程通過率由82%提高到92%；參加機械類大賽的學(xué)生人數(shù)和獲獎率有所提高；學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和目標進一步明確，學(xué)習(xí)主動性增強。大部分學(xué)生對線上線下混合式教學(xué)及采用的先進教學(xué)工具感到滿意。因此，線上線下混合式教學(xué)能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力、思維能力、自主學(xué)習(xí)能力、分析和解決機械問題的能力及良好的工科素養(yǎng)和工匠精神。

參考文獻

[1]王瑞芳,平學(xué)成,呂洪玉,等.“以生為本”機械設(shè)計課程教學(xué)改革探索[J].中國輕工教育,2020(6):68.

[2]葛文杰.牢記使命創(chuàng)建新時代“一流課程”:基于機械原理課程的改革與建設(shè)實踐[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2018(1):43.

[3]劉送永,劉后廣.礦業(yè)類機械設(shè)計基礎(chǔ)建設(shè)與改革[J].機械設(shè)計,2020,37(S2):256.

[4]任曉莉,劉吉軒,韓海燕.“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”教學(xué)改革研究與實踐[J].機械設(shè)計與制造工程,2019,48(11):124.

作者:任曉莉 陳曉南 門靜 王國平 單位:西安交通大學(xué)城市學(xué)院