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關(guān)鍵詞:機械基礎(chǔ)課程設(shè)計;CDIO工程理念;教學(xué)改革
CDIO是2001年由美國麻省理工學(xué)院聯(lián)合瑞典的查爾姆斯技術(shù)大學(xué)、林克平大學(xué)以及皇家技術(shù)學(xué)院等高校,共同開發(fā)的一種全新工程教育理念和實施體系。CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實施(Implement)和運作(Operate),它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體,讓學(xué)生以實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程,是“基于項目學(xué)習(xí)”和“做中學(xué)”原則的有機結(jié)合[1]。CDIO在培養(yǎng)學(xué)生的理論知識及協(xié)作能力的同時,還強調(diào)專業(yè)技能、大系統(tǒng)掌控等一系列能力的培養(yǎng)。目前國內(nèi)許多高校都在研究CDIO的先進工程理念,并根據(jù)各自學(xué)校的實際情況,探索工程教育理念的教學(xué)改革之路。
一、機械基礎(chǔ)課程設(shè)計教學(xué)存在的問題
《機械基礎(chǔ)》是工科類專業(yè)的主干課程和重要必修課程,具有基礎(chǔ)性、設(shè)計性、實踐性等特點,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的主要課程。而其《課程設(shè)計》是使學(xué)生獲得工程技術(shù)訓(xùn)練必不可少的實踐教學(xué)環(huán)節(jié),在培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實際,提高機械系統(tǒng)方案設(shè)計以及創(chuàng)新構(gòu)思能力和分析能力等方面起著非常重要的作用。本課程是學(xué)生首次接觸的專業(yè)基礎(chǔ)知識,其重要性不言而喻。然而,由于課程設(shè)計長期以來一成不變的設(shè)計方法和教學(xué)模式,給其教學(xué)帶來很多弊端[2]。首先是設(shè)計題目陳舊,設(shè)計方法呆板,缺乏創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和工程實踐能力的訓(xùn)練;其次是設(shè)計內(nèi)容單一,缺乏整機設(shè)計理念和系統(tǒng)訓(xùn)練,沒有機械系統(tǒng)方案設(shè)計的機構(gòu)選型設(shè)計,學(xué)生處于一種被動及按部就班狀態(tài),自主設(shè)計和發(fā)揮主觀能動性的內(nèi)容少,無法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力,不利于對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng);再次是個體意識強烈,缺乏團隊協(xié)作及溝通交流的能力。這樣培養(yǎng)出來的學(xué)生將難以適應(yīng)快速變化的社會需求[3]。因此,課程設(shè)計的教學(xué)改革勢在必行。每年我校都有機類和近機類約十八個班的學(xué)生接受機械基礎(chǔ)課程設(shè)計的訓(xùn)練,搞好機械基礎(chǔ)課程設(shè)計,不僅是對學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的一次全面訓(xùn)練,而且對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計乃至今后的工作都有重要影響。
二、機械基礎(chǔ)課程設(shè)計教學(xué)改革措施
(一)設(shè)計題目多樣化
課程設(shè)計的題目應(yīng)體現(xiàn)以學(xué)生為主的教育理念,針對學(xué)生的實際情況,改變以往課程設(shè)計題目單一的弊端,選擇合適的設(shè)計題目,因此,在選題上應(yīng)注意以下幾個問題[4]。一是課程設(shè)計題目應(yīng)滿足綜合性強、難度適中的要求,使學(xué)生能夠綜合運用機械基礎(chǔ)課程所學(xué)理論知識,系統(tǒng)地完成一個大型機構(gòu)設(shè)計課題;二是題目來源的廣泛性,教師不斷從文獻資料、生產(chǎn)實際和科研工作中累積合適的題目,逐漸擴大課程設(shè)計題目的類型和數(shù)量,形成一個基本的課程設(shè)計題庫,表l所示為我校近三年機械基礎(chǔ)課程設(shè)計選題。三是題目要有一定的創(chuàng)新性,鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的興趣進行選題,興趣是學(xué)習(xí)最好的老師。
(二)采用先進工程設(shè)計方法和手段
傳統(tǒng)課程設(shè)計結(jié)果常常是學(xué)生上交一份圖紙和一份設(shè)計說明書,學(xué)生對設(shè)計出來的機器裝置或機構(gòu)是否可行不得而知,因此,影響了學(xué)生的設(shè)計積極性。在課程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)中,引入機械專業(yè)常用的三維設(shè)計軟件Pro/E、UG、ADAMS等輔助設(shè)計功能和虛擬樣機技術(shù)。要求學(xué)生在計算機上制造出虛擬機械,并對此進行運動和動力學(xué)分析,最大限度地減少設(shè)計失誤。從而實現(xiàn)復(fù)雜問題簡單化、抽象問題直觀化,深化對工程實踐類問題的認識,增強學(xué)生利用現(xiàn)代化手段進行機械創(chuàng)新設(shè)計的能力。為學(xué)生設(shè)計的潛艇艙蓋開啟機構(gòu)三維圖,潛艇的艙蓋開啟機構(gòu)用于潛艇艙門的打開和關(guān)閉。開啟角度為0-90°,驅(qū)動方式采用電機。艙蓋的開啟速度較慢,設(shè)計中采用了蝸輪蝸桿減速機構(gòu)。圖2為潛器天線升降機構(gòu)三維圖,潛艇在水下航行依靠水聲導(dǎo)航,但在近水面航行時需要使用天線與陸上交換信號。天線的升降角度為0-90°,驅(qū)動方式采用電機。天線的升降速度較慢,需采用減速機構(gòu)。潛艇的空間較小,要求所設(shè)計的機構(gòu)盡量緊湊,占據(jù)較小的空間位置。設(shè)計中學(xué)生采用了蝸輪蝸桿減速機構(gòu),該機構(gòu)輸出軸與天線轉(zhuǎn)軸間采用花鍵連接。設(shè)計結(jié)束后教師對優(yōu)秀的作品,組織申請專利,并推薦參加各種大學(xué)生競賽,如全國大學(xué)生機械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計大賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽。
(三)改革課程設(shè)計的教學(xué)方式
首先是變集中時間式教學(xué)為先部分分散,然后集中式教學(xué),與機械基礎(chǔ)理論教學(xué)環(huán)節(jié)有機融合起來,這樣學(xué)生不僅可以有充分的時間發(fā)揮創(chuàng)新性設(shè)計和學(xué)習(xí)的主動性及積極性,同時指導(dǎo)教師通過監(jiān)督和指導(dǎo),能及時發(fā)現(xiàn)不合理的設(shè)計,并督促學(xué)生改正,這使學(xué)生有充分的時間進行思考及設(shè)計;其次是變單人一組的設(shè)計方式為多人一組的團隊方式進行,充分利用學(xué)生的團隊協(xié)作精神,培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識。具體措施如下:(1)在機械基礎(chǔ)課程開始時,就介紹課程設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容和設(shè)計要求,布置學(xué)生按自愿組合的方式組成設(shè)計小組,一般以3-5人為一組;(2)在機械基礎(chǔ)課程教學(xué)的中期,布置學(xué)生進行調(diào)查研究,查閱資料,分析討論現(xiàn)有典型機器和同類機器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展歷史,并以研究報告的形式成為機械基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計說明書的一部分內(nèi)容;(3)在機械基礎(chǔ)課程教學(xué)結(jié)束后,組織學(xué)生參觀討論,進行方案設(shè)計與典型機構(gòu)的分析,方案設(shè)計階段以小組為單位,在分析機器的結(jié)構(gòu)、傳動方式、工作原理以及各部件的功能順序的基礎(chǔ)上,繪制機器運動簡圖,確定最佳設(shè)計方案;機構(gòu)的分析與綜合階段主要是從設(shè)計方案中選取最具代表性的機構(gòu),進行機構(gòu)的尺寸綜合、機構(gòu)運動分析和力分析,制作機構(gòu)模型。最后是編寫設(shè)計計算說明書,準備答辯。
三、結(jié)束語
通過近兩年的課程設(shè)計改革探索,我們發(fā)現(xiàn)基于CDIO工程理念的機械基礎(chǔ)課程設(shè)計體系有明顯的優(yōu)勢,不僅能夠改變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度,激發(fā)學(xué)生的工程設(shè)計興趣,構(gòu)建工科教育中被忽視的工程價值觀,而且能夠培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神。基于CDIO工程理念的機械基礎(chǔ)課程設(shè)計更加強調(diào)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng),它改變了以往理論與實踐相脫節(jié)的問題,學(xué)生普遍反映課程設(shè)計效果有很大提高,特別是在學(xué)生獨立分析問題、解決問題的能力方面以及對機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計能力等方面均有所提高。
參考文獻
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[3]王硯軍,等.“機械原理與機械設(shè)計”課程設(shè)計的改革探索[J].中國電力教育,2011(23):95-96.
《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》是機械設(shè)計基礎(chǔ)課程實踐環(huán)節(jié)的一個必不可少的環(huán)節(jié),旨在通過學(xué)生自主設(shè)計,培養(yǎng)工程類人才的分析能力、實踐能力、動手能力、應(yīng)變能力、語言表達能力和團隊合作精神。針對現(xiàn)在課程設(shè)計中存在的一些問題,提出幾點改進的建議,以期學(xué)生能從課程設(shè)計環(huán)節(jié)取得更大的收獲,培養(yǎng)出更適應(yīng)社會發(fā)展的工程應(yīng)用人才。
關(guān)鍵詞:
機械設(shè)計基礎(chǔ);實踐環(huán)節(jié);工程應(yīng)用
《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》作為《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的延續(xù),機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的一個重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié),是工科院校機械類學(xué)生第一次獨立自主設(shè)計,主要考核學(xué)生分析查表、分析實際問題、繪圖和語言表達等方面的綜合能力。也是一次對理論與實踐相結(jié)合的新教學(xué)模式的探索。隨著社會和企業(yè)對人才需求的變化,要求機械類工程應(yīng)用人才具有扎實的理論知識基礎(chǔ)、良好的動手操作能力、獨立思考能力,具有發(fā)現(xiàn)、分析和創(chuàng)新性的解決實際工程問題的能力。這也對我國大中專院校的教學(xué)質(zhì)量提出了新的要求和目標。與此同時,機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計作為一個重要的實踐環(huán)節(jié)也凸顯出了更大的意義。本文圍繞培養(yǎng)與企業(yè)需求相符合的工程應(yīng)用型人才這一目標,從機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核制度等方面進行改進和實踐。
1“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”現(xiàn)階段存在的問題
1.1題目單一,束縛學(xué)生創(chuàng)新力
機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計題目多為以減速器為主體的傳動機械裝置。主要包括對傳動參數(shù)計算、齒輪傳動設(shè)計、帶傳動設(shè)計、軸的設(shè)計、軸承和鍵等常用零部件的選用。該裝置比較全面地反映了機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容,成為各大高校常用的典型課程設(shè)計題目。采用“教師隨機輔導(dǎo),學(xué)生自主作業(yè)”的教學(xué)模式,主要考核學(xué)生分析查表、分析實際問題、繪圖和語言表達等方面的綜合能力。題目單一帶來的后果就是網(wǎng)上參考資料泛濫,或者往屆學(xué)生設(shè)計資料外流等各種原因造成的學(xué)生抄襲情況嚴重的現(xiàn)象。導(dǎo)致與學(xué)校開設(shè)這門課程的目的有所偏離,更重要的是這種現(xiàn)象嚴重束縛了學(xué)生的創(chuàng)新力。
1.2設(shè)計任務(wù)大,時間緊
機械設(shè)計課程設(shè)計實踐周期大多為三周,通常在理論課程后進行,根據(jù)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識差異,可分為單級齒輪減速器和二級齒輪減速器。課程設(shè)計設(shè)計大量的參數(shù)計算,需要學(xué)生在掌握理論知識的基礎(chǔ)上能夠熟練使用設(shè)計手冊,而且在設(shè)計過程中還需要全面考慮強度、剛度、密封、以及加工工藝等方面的問題,學(xué)生在缺乏實際設(shè)計經(jīng)驗的情況下很難順利完成設(shè)計計算。同時在整個設(shè)計過程中還融合了工程力學(xué)和幾何公差與測量方面的知識。這些課程開始時間與課程設(shè)計間隔過長,很多學(xué)生無法快速學(xué)會將這些知識運用到課程設(shè)計當中。初次之外,繪圖工作量較大,一般要求學(xué)生手工繪制一張A1的裝配圖和兩張A3的零件圖,書寫一本課程設(shè)計說明書。種種原因都導(dǎo)致學(xué)生時間緊迫,無法在有限的時間里面完成優(yōu)秀的設(shè)計。
1.3管理方式存在差異
理論教學(xué)主要在課堂進行,有教師主導(dǎo),嚴格按照教學(xué)計劃進度教學(xué)。而課程設(shè)計一般指定一個固定教室,以班級為單位。在課程設(shè)計期間,要求學(xué)生按照教學(xué)時間集中在教室進行學(xué)習(xí),在此期間,教室隨機進教師對學(xué)生進行輔導(dǎo)和考勤。這種管理模式對學(xué)生的自律性要求極高,事實證明,大部分學(xué)生并不能嚴格按照要求時間節(jié)點完成設(shè)計任務(wù),導(dǎo)致整個設(shè)計過程延后,設(shè)計質(zhì)量下滑。
1.4學(xué)生態(tài)度不端正
課程設(shè)計考核以答辯形式為主,很多學(xué)生認為不管過程如何,都不會出現(xiàn)不及格的情況。這種心理使得大部分學(xué)生態(tài)度不端正,缺乏對該課程的重視。導(dǎo)致的后果就是最終的設(shè)計成果質(zhì)量較差,甚至為學(xué)生抄襲提供的正當?shù)慕杩?。這與機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計開設(shè)的目的是相背離的。
1.5缺乏團隊合作精神
機械設(shè)計基礎(chǔ)課程題目大多為減速器傳動裝置,要求學(xué)生獨立完成。為了保證每位學(xué)生數(shù)據(jù)不會重復(fù),一般可根據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)不同劃分,這樣也可以減少抄襲現(xiàn)象。然而,機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計時間長,工作量大;涉及的理論知識相對寬泛,且學(xué)生又都缺乏實踐經(jīng)驗。這樣問題都會影響設(shè)計進度和質(zhì)量。一般課程設(shè)計都會安排教師進行指導(dǎo),為培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和分析問題的能力,教師一般都其監(jiān)督和引導(dǎo)作用。一旦遇到疑難問題,而指導(dǎo)教師又不能及時出現(xiàn)并予以解答,學(xué)生只能束手無策。作者通過對學(xué)生觀察,發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生在設(shè)計過程中獨自為營,遇到問題只會埋頭思考,反復(fù)琢磨卻無處求解,對很多設(shè)計過程要么不求甚解,要么抄襲其他人。最終在這個環(huán)節(jié)的收獲也是寥寥無幾。
1.6考核標準存在差異
機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計的最后成績主要由課堂考勤、進度檢查、數(shù)據(jù)計算準確與否、作圖質(zhì)量和答辯等幾部分組成,分為優(yōu)、良、中、及格和不及格五個檔次。與筆試形式的考核不同,這種考核方式?jīng)]有一個明確的評分標準。由于每位指導(dǎo)老師評估成績時的側(cè)重點不一樣,導(dǎo)致考核時上述各部分所占的比重也不盡相同。為此而產(chǎn)生的影響就是經(jīng)常有學(xué)生對自己獲得的成績與預(yù)期有所偏差。這種現(xiàn)象也極大地打擊了部分學(xué)生的積極性,對該課程環(huán)節(jié)在全校的印象產(chǎn)生消極作用,不利于對下一屆學(xué)生課程的開設(shè)和管理。
2提高“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”水平的方法
2.1從題目改革入手,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新力
國外高校注重實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng),建立創(chuàng)新激勵機制和多渠道、多層次開展實踐創(chuàng)新活動。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力是世界上許多科技強國高等教育改革的目標。日本把科學(xué)技術(shù)中創(chuàng)造力作為一個重要的發(fā)展戰(zhàn)略。德國將學(xué)生開拓創(chuàng)新能力作為新世紀教育的重要部分之一。我國的高等教育也提出深化教育改革,加強素質(zhì)教育,開展提升創(chuàng)新的教育。提高學(xué)生的實踐能力,培養(yǎng)求異思維;注重個性發(fā)展,是培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的必要途徑。傳統(tǒng)的機械設(shè)計基礎(chǔ)課程目的是鞏固所學(xué)理論知識,重在引導(dǎo)學(xué)生將課堂所學(xué)融入到設(shè)計當中。因此,減速器設(shè)計基本滿足這一要求,這也是課程設(shè)計題目常年不變的原因所在。題目和數(shù)據(jù)不變導(dǎo)致的后果就是學(xué)生思維受限,缺少對新事物的好奇心以及解決問題的新方法的探索。最終完成的作品大都中規(guī)中矩,缺少創(chuàng)新點。21世紀的人才培養(yǎng)模式是:“低重心、寬口徑、重實踐、強能力”。為此我們必須更新教育思想和觀念,加強機械設(shè)計課程設(shè)計的改革和建設(shè),著重培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)同創(chuàng)新能力。為達到這樣一個目標,我們可率先從課程設(shè)計題目改革開始。減速器傳動裝置所包含的設(shè)計內(nèi)容確實能全面的概括機械設(shè)計基礎(chǔ)這門課的是知識點,不需要刻意回避對改題目的選用,但參與課程設(shè)計的學(xué)生專業(yè)各有不同,包括機械設(shè)計制造及其自動化、車輛工程、工業(yè)工程和材料專業(yè)的學(xué)生。我們可以從學(xué)生的專業(yè)不同入手,結(jié)合各專業(yè)的學(xué)習(xí)重點對題目適當調(diào)整,例如車輛工程專業(yè)主要培養(yǎng)的是與汽車工程有關(guān)的設(shè)計人才,學(xué)生對汽車的認識和興趣也相對較大。為此我們刻意將減速器設(shè)計改為變速器的設(shè)計,這樣既能與學(xué)生所學(xué)專業(yè)聯(lián)系起來,也能考核學(xué)生對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程理論知識掌握情況,以此類推,對材料專業(yè)可在考核機械傳動零件的設(shè)計同時側(cè)重考核對減速器的材料選擇和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。這些細微的改動既符合課程設(shè)計開始的目的,又能結(jié)合學(xué)生專業(yè)的特點。除此之外,教師還可以自主擬題,或者將一些適合學(xué)生的大學(xué)生創(chuàng)新比賽的題目引入課程設(shè)計當中去,讓學(xué)生又更多的選擇空間。同時,這些新題目參考資料較少,更能激發(fā)一部分學(xué)生對未知的挑戰(zhàn),激勵學(xué)生發(fā)散思維,提出更多有創(chuàng)新的想法,最終設(shè)計出具有創(chuàng)新力的優(yōu)秀作品。
2.2合理安排設(shè)計時間,保證設(shè)計質(zhì)量
課程設(shè)計題目通常都是幾個學(xué)生做一個題目,只在數(shù)據(jù)上有所不同。課程設(shè)計的開設(shè)一般都在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程之后,理論與實踐環(huán)節(jié)相對獨立,而對于在設(shè)計過程中需要運用的其他相關(guān)課程的知識,也與課程設(shè)計開設(shè)的時間相距較大。這些客觀原因都給學(xué)生的設(shè)計帶來不便,除去設(shè)計所花費的時間,學(xué)生還要花費大量的時間來回顧以前學(xué)習(xí)的課程知識。這樣造成的后果就是時間不夠,最終只能敷衍了事。解決這個問題的關(guān)鍵在于如何安排時間。首先,傳統(tǒng)課程設(shè)計的任務(wù)下達時間較晚,學(xué)生準備不充足,容易手忙腳,這是由理論教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)脫節(jié)而導(dǎo)致的。為此可將課程設(shè)計任務(wù)融入理論教學(xué)當中,分階段的穿插在教學(xué)過程中,使學(xué)生能夠明確設(shè)計要求,帶著設(shè)計任務(wù)進課堂。既有利于學(xué)生掌握課程內(nèi)容,又能培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。同時,學(xué)生還可以利用課余時間研究課程設(shè)計任務(wù),及時請教老師。這樣既能縮短設(shè)計時間,也能減輕教師的指導(dǎo)任務(wù)。逐步培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力。其次,就作者觀察,大部分學(xué)生在接到設(shè)計任務(wù)開始,或是埋頭思考,或是無所適從,缺乏交流和溝通。而現(xiàn)代企業(yè)對人才的需求上更多的是要求協(xié)同合作,在實際生產(chǎn)中,任何一個機械設(shè)備也不可能單靠一個人設(shè)計完成,也不可能單靠一個人的設(shè)計方法完善所有功能,必須融合團隊所有人員的思想。因此,必須在學(xué)生階段培養(yǎng)學(xué)生協(xié)同合作的能力。最后,課程設(shè)計任務(wù)中要求學(xué)生手工繪制裝配圖和零件圖,工作量較大。而且與現(xiàn)代企業(yè)的設(shè)計模式存在差異,為避免學(xué)生與企業(yè)脫軌,可適當引入計算機輔助軟件,培養(yǎng)學(xué)生的繪圖能力。
2.3改革考核制度,啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維
傳統(tǒng)的課程設(shè)計考核方式主要是答辯形式,一方面考核學(xué)生對設(shè)計任務(wù)完成的情況,一方面考核學(xué)生的語言表達能力。由于指導(dǎo)教師不同,每個人心中的考核標準存在一定差異,導(dǎo)致最終學(xué)生的成績也各有不同。解決方法之一是統(tǒng)一考核標準,在組織答辯之前,所有的指導(dǎo)教師可以集中討論,對評分標準有一個統(tǒng)一認識;其二是根據(jù)學(xué)生選題難度劃分不同評分標準,如:選擇常規(guī)題目和自選題目的學(xué)生在創(chuàng)新性上存在差異,可將創(chuàng)新能力作為評分標準;個別學(xué)生在繪圖過程中使用的計算機輔助工具,可將對軟件的操作作為評分標準;或者由學(xué)生組織團對設(shè)計并參與相關(guān)賽事,可將團隊合作作為評分標準。這些新型的評分標準可極大地激勵學(xué)生靈活應(yīng)用計算機工具,創(chuàng)新性的分析和解決工程實際問題。最終培養(yǎng)出適應(yīng)企業(yè)模式的綜合性機械類應(yīng)用人才。
3結(jié)論
本文結(jié)合了我國經(jīng)濟發(fā)展和現(xiàn)代企業(yè)的對人才的需求,對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計這一實踐課程存在的題目單一、設(shè)計任務(wù)大、時間緊、理論是實踐脫節(jié)、學(xué)生態(tài)度不夠端正、缺少團隊合作精神、考核標準存在差異等方面的問題提出相關(guān)的解決方法,為提高機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計水平提供一定借鑒。
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【關(guān)鍵詞】 機械設(shè)計基礎(chǔ) 課程設(shè)計 質(zhì)量
【中圖分類號】 G710 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1006-5962(2012)07(b)-0019-03
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課是高職高專院校機械類及機電類專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課,課程設(shè)計是《機械設(shè)計基礎(chǔ)》理論教學(xué)后進行的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),是高職學(xué)生在校期間第一次較全面的設(shè)計訓(xùn)練,其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用機械零件及其它先修課程知識去分析和解決工程實際問題的能力,以進一步鞏固、深化、擴展本課程學(xué)到的理論知識;通過對通用機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設(shè)計,使學(xué)生掌握機械設(shè)計的一般方法和一般步驟,培養(yǎng)學(xué)生獨立設(shè)計能力;使學(xué)生在計算、制圖、應(yīng)用設(shè)計資料;熟悉有關(guān)國家標準、規(guī)范、使用經(jīng)驗數(shù)據(jù),進行經(jīng)驗估算等方面接受全面的基本設(shè)計訓(xùn)練;另一方面培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng).提高工程設(shè)計及創(chuàng)新的能力。與畢業(yè)設(shè)計一樣,課程設(shè)計是工科學(xué)生向?qū)嶋H工作過渡的必要的訓(xùn)練手段,對學(xué)生將來工作中實踐操作能力和各項工作能力的培養(yǎng)有著非常重要的作用。
在目前高職高專教育大環(huán)境下,部分高等院校培養(yǎng)目標不再是培養(yǎng)研究型人才,而是培養(yǎng)應(yīng)用型人才,以適應(yīng)社會發(fā)展對人才的需求。而傳統(tǒng)的“以課程設(shè)計指導(dǎo)書為藍本、以教師的程序化指導(dǎo)貫穿始終”的模式已經(jīng)難以實現(xiàn)這一培養(yǎng)目標,所以探索適應(yīng)培養(yǎng)目標的教學(xué)模式有著重要的意義。
1 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計的現(xiàn)狀及存在的主要問題
1.1 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計的現(xiàn)狀
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計通常有變速箱、差速器、齒輪傳動等課題,但目前,多數(shù)學(xué)校《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計仍采用具有一般用途的機械傳動裝置為設(shè)計對象,設(shè)計課題一般為專用傳動中的二級圓柱齒輪減速器、蝸桿減速器、單級圓錐齒輪減速器等,設(shè)計時間一般為兩個設(shè)計專用周,一般安排在學(xué)期末進行。設(shè)計內(nèi)容包括:擬訂設(shè)計方案;選擇電動機類型;運動和動力參數(shù)的確定計算;主要傳動零件的設(shè)計;主要零件工作圖及減速器裝配圖的繪制;設(shè)計計算說明書的編寫。設(shè)計工作量一般為傳動運動簡圖一張;減速器裝配圖一張,零件圖兩張及計算說明書一份,最后進行設(shè)計答辯。在設(shè)計過程中,指導(dǎo)教師對學(xué)生進行指導(dǎo)和答疑,同時對學(xué)生進行階段性檢查、質(zhì)疑,以作為整個設(shè)計成績的參考。指導(dǎo)過程中,指導(dǎo)教師一般只作方向性指導(dǎo),旨在培養(yǎng)學(xué)生獨立的設(shè)計思維、獨立分析和解決工程問題的能力。通過設(shè)計,大多數(shù)學(xué)生都感到收獲很大。但在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計中還存在一些應(yīng)該引起重視和解決的問題。
1.2 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計存在的主要問題
(1)學(xué)生對課程設(shè)計的重要性認識不足
在教學(xué)過程中,有一部分學(xué)生對課程設(shè)計的重要性認識不足,缺乏設(shè)計的感性經(jīng)驗,缺乏積極性和主動性,也缺乏創(chuàng)新意識,對課程設(shè)計持應(yīng)付態(tài)度,敷衍了事,加上設(shè)計安排時間緊的因素,為了完成任務(wù)東拼西湊,有的學(xué)生相互抄襲,甚至在網(wǎng)上下載等,嚴重影響了課程設(shè)計的質(zhì)量。
(2)學(xué)生對先修課程的綜合應(yīng)用能力較差
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計是對機械制圖、互換性與公差、工程力學(xué)、金屬材料學(xué)等先修課程的基本知識、理論結(jié)合工程實際的綜合應(yīng)用,也是對這些課程體系中的知識進行重新建構(gòu)、綜合應(yīng)用的過程。在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)學(xué)生整合知識的能力較差,比如不能很好地應(yīng)用力學(xué)知識對在外荷載作用下的軸進行精確強度計算校核;在繪圖中不能正確應(yīng)用機械制圖基本知識,按照國家制圖規(guī)范繪制圖形等等。
(3)學(xué)生缺乏工程實際經(jīng)驗知識
高職學(xué)生普遍缺乏工程實際知識,對零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、精度選擇、工藝過程等方面的要求只能比照書本、資料進行模仿設(shè)計,很少結(jié)合工程實際綜合考慮進行設(shè)計,大多數(shù)學(xué)生的設(shè)計方案可以說純屬“紙上談兵”型,無工程實際意義。例如在確定減速器及零件的主要尺寸時,注重理論計算結(jié)果,不能綜合幾方面要求來最終確定。由于學(xué)生對減速器的制造、安裝、調(diào)整、維護的工藝過程缺乏實際的感性認識,致使對大量工藝問題缺乏認真考慮,或感到無從下手,不能把零件必須具備的良好工藝性要求貫穿于設(shè)計過程中。另外,學(xué)生對工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備、加工手段缺乏認識,因此在設(shè)計中對零件的加工精度、裝配精度和技術(shù)要求的內(nèi)容提不出合適的要求,制約了課程設(shè)計質(zhì)量。
(4)指導(dǎo)教師角色定位存在問題
不少教師在課程設(shè)計指導(dǎo)過程中采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式,缺乏創(chuàng)新,充當保姆角色,表面上看可能提高了設(shè)計質(zhì)量,實際上不注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和獨立工作能力,學(xué)生的能力沒有得到提高。有的教師管理不到位,缺乏過程監(jiān)督,不注重階段性考核,只看重最后結(jié)果,這兩種現(xiàn)象都達不到課程設(shè)計的教學(xué)目的。
2 提高《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計質(zhì)量的措施
為使課程設(shè)計真正達到培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計意識和創(chuàng)新設(shè)計能力,適合新形勢下對培養(yǎng)“應(yīng)用型、技能型”人才提出的新要求,如何改進和提高《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計教學(xué)效果,針對學(xué)生在課程設(shè)計中存在的問題,我們主要采取了以下幾種措施。
2.1 充分認識課程設(shè)計的重要性,加強實踐性教學(xué)
在指導(dǎo)課程設(shè)計時,上好第一堂動員課,使學(xué)生充分認識到課程設(shè)計的重要性,其意義不僅僅是掌握機械設(shè)計的一般過程和熟悉設(shè)計程序,更重要的是對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有著很好的幫助,乃至對以后的就業(yè)及能否勝任工作崗位都有著十分重要的影響。在課程設(shè)計中應(yīng)集中精力根據(jù)設(shè)計題目的要求、條件、數(shù)據(jù),做好資料收集、分析資料,認真思考,深入研究,按照設(shè)計程序進行設(shè)計,培養(yǎng)優(yōu)化設(shè)計思維和能力。
指導(dǎo)教師應(yīng)把課程設(shè)計作為比課堂理論教學(xué)更為重要的教學(xué)任務(wù),加強責任,認真對待,精心輔導(dǎo)。在指導(dǎo)學(xué)生時,要注意輔導(dǎo)方法的應(yīng)用,應(yīng)啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生獨立思考和自我反省。開展小組討論,在討論中不同的設(shè)計思路、觀點、認識,得到互補和啟發(fā)。針對學(xué)生缺乏機械工程感性知識的問題,應(yīng)加強實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),應(yīng)充分利用多媒體、模型和實物講解;組織學(xué)生到工廠參觀、實習(xí),讓學(xué)生有更多的機會觀察、了解、認識各類機器的構(gòu)造、傳動關(guān)系及工藝流程,以增強、提高學(xué)生的工程實際經(jīng)驗。指導(dǎo)教師應(yīng)積極學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)、新材料的應(yīng)用,積極參加工程實踐,豐富自己的工程經(jīng)驗和工程知識,為學(xué)生創(chuàng)造增加感性知識的條件,以便更好地指導(dǎo)設(shè)計,提高課程設(shè)計質(zhì)量。
2.2 理論教學(xué)與課程設(shè)計緊密結(jié)合
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計是在課程理論和實驗教學(xué)完成后進行的一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),其設(shè)計題目所要求的內(nèi)容涵蓋了課程中大部分內(nèi)容。在教學(xué)中教師應(yīng)該把理論教學(xué)與課程設(shè)計緊密結(jié)合起來,融合到課程理論教學(xué)中,課程設(shè)計指導(dǎo)教師應(yīng)根據(jù)以往的指導(dǎo)經(jīng)驗,把課程設(shè)計中易出現(xiàn)的問題作為例子講解;比如講到齒輪傳動時可以結(jié)合課程設(shè)計講解輪齒的受力分析、齒面接觸疲勞強度、齒根彎曲疲勞強度計算??梢园颜n程設(shè)計分為帶傳動、齒輪傳動、軸、軸承和電機及箱體設(shè)計五個模塊,與教材相應(yīng)練習(xí)題結(jié)合起來,作為課外練習(xí)布置給學(xué)生課后完成。這樣學(xué)生通過訓(xùn)練,積極性得到提高。到進行課程設(shè)計時,課題中的理論計算部分已經(jīng)經(jīng)過了演練,提高了效率,減少了錯誤。可以較順利地完成設(shè)計計算說明書的編寫,把較多的時間和精力用于結(jié)構(gòu)設(shè)計和繪圖,提高了課程設(shè)計質(zhì)量。
2.3 改革選題,提高課程設(shè)計效果
摒棄“多年一題”的現(xiàn)象,打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式,在設(shè)計題目和內(nèi)容上進行改革。(1)題目要體現(xiàn)教學(xué)目標:應(yīng)根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)大綱要求,針對高職學(xué)生特點,設(shè)計題目應(yīng)有較強的典型性和仿真性,選題原則一是要有綜合性,能涵蓋課程的主要內(nèi)容;二是可以考慮簡單的整機設(shè)計;三是難度和工作量要適當,不至于產(chǎn)生畏懼心理而無從下手;四是要有一定的靈活性,有利于激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)造性思維;五是題目要學(xué)生分工協(xié)作完成,有利于培養(yǎng)團隊精神。(2)題目要與先修課程銜接:選題要考慮與先修的機械制圖、金屬工藝學(xué)、機械制造基礎(chǔ)等課程的銜接。高職《機械設(shè)計基礎(chǔ)》不涉及復(fù)雜的機構(gòu)、運動學(xué)、動力學(xué)方面的知識,主要側(cè)重通用零件和簡單機械傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)、特點、應(yīng)用范圍和維護等內(nèi)容。設(shè)計題目不應(yīng)有太復(fù)雜的機構(gòu),選以減速器為主體的傳動機械裝置較為適合高職學(xué)生,有利于培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度計算、精度設(shè)計等方面的能力。(3)題目要注重多樣性和挑戰(zhàn)性。在實際工作中,我們圍繞結(jié)構(gòu)工藝性,按不同的傳動方案、原始數(shù)據(jù)、不同的減速器類型布置課題,使設(shè)計課題的難易程度和工作量大小與學(xué)生的水平與能力相適應(yīng),使設(shè)計具有創(chuàng)新性和針對性。
2.4 改革傳統(tǒng)的指導(dǎo)形式
現(xiàn)代教育強調(diào)以學(xué)生為主體,以教師為主導(dǎo)。作為指導(dǎo)教師,一是要改進指導(dǎo)方式,采用分段、個別與集體相結(jié)合的動態(tài)指導(dǎo)方式。設(shè)計前把任務(wù)、難點、需要注意的事項交代清楚,要注意針對學(xué)識和能力差異,因材施教,做好個別輔導(dǎo),對缺乏獨立思考能力的學(xué)生應(yīng)多采用“啟發(fā)式”教學(xué)法,對積極思考的學(xué)生可以采用“討論法”多鼓勵和肯定,一起討論啟發(fā)其思維作最優(yōu)選擇設(shè)計,然后提出修改意見或建議,對能力較差的學(xué)生應(yīng)耐心輔導(dǎo)、詳細講解,善于發(fā)現(xiàn)其優(yōu)點,及時表揚,幫助其樹立信心和養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣;中期針對易出現(xiàn)的共性問題、錯誤,集體指導(dǎo),后期加強檢查與糾正。二是要樹立正確的指導(dǎo)理念,教師要引導(dǎo)學(xué)生變模仿型設(shè)計為思考型設(shè)計,變逐步講解為必要提示,變提供詳細資料為列出參考書目,鼓勵學(xué)生積極主動去查手冊、找資料,培養(yǎng)他們對各種信息的收集、分析、歸納、整理能力。充分發(fā)揚民主,調(diào)動學(xué)生思維,教師不過早下結(jié)論。比如在確定方案階段,可以增加方案論證,首先由小組學(xué)生提出設(shè)計方案并闡述其優(yōu)劣性,然后由學(xué)生和教師對方案提出質(zhì)疑,教師進行總結(jié),給出指導(dǎo)性意見,促進學(xué)生主動思考,開闊了學(xué)生視野,也培養(yǎng)了學(xué)生對知識的應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識。三是要引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想,設(shè)計是一個反復(fù)推敲、反復(fù)修正、不斷創(chuàng)新的過程,要樹立嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和堅韌不拔、克服困難的意志。
2.5 加強計算機的應(yīng)用能力
隨著計算機繪圖的普及,以及用人單位對高職畢業(yè)生職業(yè)技能的要求,教學(xué)中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的計算機應(yīng)用能力。對于課程設(shè)計中的圖紙,可要求學(xué)生用計算機繪制并打印。針對以前學(xué)生計算機繪圖能力普遍較差的狀況,在學(xué)生上《機械制圖》課時,我們要求教師適當加強CAD模塊的教學(xué)和訓(xùn)練。這樣,學(xué)生在進行課程設(shè)計時既可以把主要精力放在結(jié)構(gòu)設(shè)計上,計算機繪圖能力又得到了提高,圖紙干凈整潔,有效地提高了課程設(shè)計質(zhì)量。
2.6 嚴格控制設(shè)計進度
嚴格控制課程設(shè)計進度是提高課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量的一項重要措施。學(xué)生花費二至三周的時間做課程設(shè)計,只有掌握好設(shè)計進度,有計劃、有步驟地進行才能保質(zhì)、保量、按時完成?!稒C械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計是一項較復(fù)雜的工作,不僅計算、繪圖工作量大,還要綜合應(yīng)用先修課程相關(guān)知識,查閱有關(guān)資料和手冊,若設(shè)計進度快了,就會出現(xiàn)不求甚解的問題,缺乏深入細致的工作,其結(jié)果可能是解決了問題的表象,只知其一,不知其二,對機械設(shè)計的客觀規(guī)律、設(shè)計思想缺乏認識,達不到教學(xué)預(yù)期目的。有的學(xué)生一開始并不著急,總認為時間充裕,就會出現(xiàn)前松后緊,當感到時間緊了,就加班加點突擊設(shè)計,不僅難以按時完成設(shè)計任務(wù),質(zhì)量也無法保證。課程設(shè)計的進度計劃應(yīng)由指導(dǎo)教師提出,與設(shè)計任務(wù)書一同發(fā)給學(xué)生,進度計劃應(yīng)明確設(shè)計過程中各階段所用時間和完成日期,要求學(xué)生基本上按進度計劃進行。為保證學(xué)生能按計劃進行,教師應(yīng)加強過程指導(dǎo),嚴格把關(guān),及時檢查督促進度和質(zhì)量,每檢查一次,教師都在設(shè)計材料上簽字,并做好相應(yīng)記錄。
2.7 重視總結(jié)、答辯
學(xué)生完成設(shè)計任務(wù)后,要引導(dǎo)學(xué)生進行總結(jié)。學(xué)會總結(jié)有助于學(xué)生進一步熟悉和掌握設(shè)計方法和設(shè)計程序,剖析方案優(yōu)劣,自己在設(shè)計中的得失,找出設(shè)計中應(yīng)注意的問題,用以指導(dǎo)自己以后的學(xué)習(xí)和工作??偨Y(jié)應(yīng)先由學(xué)生進行,教師點評,肯定成績,指出不足。按照大綱要求,應(yīng)進行答辯。實踐證明答辯是學(xué)生升華專業(yè)知識、提高口頭表達能力和心理素質(zhì)的有效手段,是教師檢查設(shè)計質(zhì)量、全面分析與評估設(shè)計思維的必要環(huán)節(jié),可以督促學(xué)生及時復(fù)習(xí)和總結(jié)知識,搞懂設(shè)計中的各個問題。每個學(xué)生答辯時間一般在10—15分鐘,先由學(xué)生自我陳述,闡述設(shè)計方案的優(yōu)缺點、主要流程、總結(jié)與體會等,隨后由教師和學(xué)生自由提問,評定答辯成績。通過答辯這一環(huán)節(jié),學(xué)生的設(shè)計能力、綜合應(yīng)用能力,應(yīng)變表達能力都有一個質(zhì)的飛躍。
2.8 改革成績評定模式
考核方式在很大程度上左右著學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方式,在實踐中,教師應(yīng)該探索出一套既可以激勵學(xué)生,又能科學(xué)考核的成績評定辦法。
加強對設(shè)計全過程的考核,以圖紙、計算說明書、答辯成績?yōu)橹?,加強對出勤率、工作態(tài)度、進度等環(huán)節(jié)的過程考核,以及創(chuàng)新意識、獨立工作能力等可以在成績考核中有所體現(xiàn),進一步培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)。制定科學(xué)合理的評分標準,形成良好的考核機制,有利于提高課程設(shè)計質(zhì)量。
3 結(jié)論
高職教育強調(diào)培養(yǎng)“應(yīng)用型、技能型”人才,《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程設(shè)計是高職生第一次“應(yīng)用型”的實踐訓(xùn)練,實踐表明,以上做法,充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,課程設(shè)計的整體質(zhì)量有了明顯提高,對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計及學(xué)生將來從事工程技術(shù)工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。
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Abstract: Mechanical Design basic course design is an important practice teaching link of Mechanical Design course system, and it is the first more comprehensive, more systematic, highly engineering design integrated training for mechanical engineering students in the engineering colleges. This paper basd on the teaching requirements of training applied undergraduate personnel, in the mechanical design basic curriculum design training, conducted the teaching reform and exploration on the teaching methods, teaching focus and the showing form of design results and other aspects, which laid the foundation to improve teaching quality and methods, of practice, training applied undergraduate personnel who are in accordance with the time development needs.
關(guān)鍵詞: 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計;綜合性設(shè)計;教學(xué)方法;教學(xué)改革
Key words: mechanical design basic course design;comprehensive design;teaching methods;teaching reform
中圖分類號:G64文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)29-0201-02
0引言
機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是機械設(shè)計課程體系中的一個重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié),它是工科院校機械類專業(yè)學(xué)生進行的第一次較全面、較系統(tǒng)、工程設(shè)計性很強的綜合性設(shè)計訓(xùn)練。通過該環(huán)節(jié)的實踐訓(xùn)煉,不僅能使學(xué)生鞏固加深擴展己學(xué)過的知識,并且能使其綜合應(yīng)用這些知識去解決實際問題。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是理論和實踐相結(jié)合的第一次初探,是一次真正意義上的工程應(yīng)用能力的培養(yǎng),是培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新設(shè)計思維方式在實踐中的驗證所邁出的真正意義上的第一步。
近幾年,隨著社會對人才需求類型的改變,進行教學(xué)改革改變?nèi)瞬诺呐囵B(yǎng)模式,培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才,作為我校培養(yǎng)人才方案的重點以成為必然,為實現(xiàn)這一人才培養(yǎng)目標的要求,相應(yīng)的教學(xué)體系也在進行適應(yīng)性調(diào)整。機械設(shè)計基礎(chǔ)作為工科院校的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課,它將為這些專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)機械設(shè)備課程提供必要的理論基礎(chǔ),使其在了解各種機械的傳動原理、設(shè)備的正確使用和維護及設(shè)備的故障分析等方面獲得必要的基本知識,機械設(shè)計基礎(chǔ)課程所占的教學(xué)比重在逐年增加。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是機械設(shè)計基礎(chǔ)課程最重要的綜合性與實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),其在實踐教學(xué)中的意義越加顯現(xiàn)出了其重要性。我們圍繞著培養(yǎng)具有一定的實踐能力和創(chuàng)新設(shè)計理念的應(yīng)用型本科人才的目標,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、設(shè)計成果展現(xiàn)形式等方面進行了教學(xué)改革和探討,指導(dǎo)學(xué)生從工程應(yīng)用的角度,結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計思維,應(yīng)用先進的現(xiàn)代設(shè)計方法及設(shè)計手段去解決工程實際問題,考慮相關(guān)的工程技術(shù)要求,逐步樹立正確的設(shè)計思想,增強設(shè)計創(chuàng)新意識和競爭意識。
1教學(xué)內(nèi)容的改革
長期以來減速器作為機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的設(shè)計的經(jīng)典設(shè)計題目,這是由于減速器自身的特點決定的。減速器作為機器中一個相對獨立的部分,組成減速器的零部件覆蓋了機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的絕大部分內(nèi)容,便于學(xué)生在設(shè)計實踐中應(yīng)用檢驗所學(xué)的知識,實現(xiàn)理論和實踐的結(jié)合。另外,不同類型的減速器和參數(shù)的設(shè)計參數(shù)要求,所設(shè)計出的減速器的結(jié)果是不同的,因此, 選擇減速器作為機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計的題目是可行的。然而, 減速器只是一個部件, 每屆學(xué)生都重復(fù)同樣的設(shè)計內(nèi)容, 勢必會影響教師的創(chuàng)新設(shè)計的積極性。另外, 我校制圖課的測繪練習(xí)也選擇減速器, 這就使得課程設(shè)計的題目過于重復(fù),使學(xué)生缺乏新奇感,勢必會影響學(xué)生的設(shè)計積極性,影響設(shè)計成果。因此,結(jié)合學(xué)生所學(xué)的相關(guān)專業(yè)和學(xué)生對本門課的掌握程度,適當?shù)赝貙捳n程設(shè)計的選題勢在必行。
鑒于我校的機械設(shè)計、材料成型、車輛工程、汽車服務(wù)、材料科學(xué)、機電一體化、工程機械、數(shù)控等專業(yè)的學(xué)生都要進行課程設(shè)計,其專業(yè)跨度大、學(xué)生人數(shù)多以及減速器涉及的設(shè)計問題的經(jīng)典性,故減速器齒輪減速器設(shè)計題目仍予以保留,但根據(jù)不同的專業(yè)特點適當?shù)卦黾恿嗽O(shè)計題目,例如,對于數(shù)控專業(yè)的學(xué)生可以設(shè)計普通機床的傳動系統(tǒng), 給出電動機的動力參數(shù), 通過帶傳動,帶動主軸箱的運動。在這樣的傳動設(shè)計中, 學(xué)生可以通過參觀相關(guān)機床,這樣既進行相關(guān)的帶傳動和減速器傳動設(shè)計,也結(jié)合學(xué)生的自身專業(yè)知識,增加了學(xué)生的設(shè)計興趣,使學(xué)生真正體會到什么叫學(xué)以致用。 對于汽車專業(yè)的學(xué)生,不再進行傳統(tǒng)的一級圓柱齒輪減速器設(shè)計,而是結(jié)合其專業(yè)特點,設(shè)計汽車用變速器,這樣,需要考慮的因素更多了,同時也符合專業(yè)培養(yǎng)的特色。實踐證明, 適當拓寬課程設(shè)計的選題不僅能夠讓學(xué)生得到更多的工程設(shè)計訓(xùn)練, 而且能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性, 對于培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計思維和進行創(chuàng)造性設(shè)計, 可起到事半功倍的效果。
對于機械專業(yè)等為期三周的機械設(shè)計課程設(shè)計,要求學(xué)生在提交一份裝配圖、一到兩張零件圖和一份設(shè)計說明書外,還要提交箱座和箱蓋的零件圖。這樣更能較全面地考查學(xué)生對《機械制圖》、《互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ)》、《機械制造基礎(chǔ)》、《機械設(shè)計基礎(chǔ)》等幾門課的掌握程度。
2教學(xué)方法和手段的改革
現(xiàn)代的教育要求“以人為本”,學(xué)生是教學(xué)的主體,教師則是教學(xué)過程中的主導(dǎo)者。課程設(shè)計作為教學(xué)中的重要部分,在設(shè)計過程中也要充分激發(fā)學(xué)生設(shè)計的主動性和創(chuàng)造性。要達到以上教學(xué)目的,首先應(yīng)重視實踐教學(xué)的環(huán)節(jié),實踐教學(xué)是學(xué)生獲得感性知識的重要手段,課程設(shè)計也是如此,為了讓學(xué)生在設(shè)計過程中能有一個整體的設(shè)計觀念,我們在進行課程設(shè)計之前,讓學(xué)生應(yīng)用機械設(shè)計基礎(chǔ)理論課上所學(xué)的知識,自行設(shè)計一個具有一定創(chuàng)新性的實驗,來實現(xiàn)預(yù)定的運動規(guī)律。然后,讓同學(xué)進行減速器的拆裝實驗,通過這次實驗讓大家對減速器的常見類型有一個直觀的認識,使學(xué)生了解減速器內(nèi)部零部件的類型、結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系, 對加工制造的工藝過程形成初步的認識。裝拆的重點是軸系零部件的結(jié)構(gòu)及裝配關(guān)系, 再此基礎(chǔ)上讓學(xué)生應(yīng)用已有零部件設(shè)計一個合理的軸系,使學(xué)生能在課程設(shè)計中結(jié)合實際的參數(shù)要求設(shè)計出合理的軸系結(jié)構(gòu)和尺寸。
在課程設(shè)計過程中也要重視老師的指導(dǎo)作用,一次成功的課程設(shè)計與教師的悉心指導(dǎo)是分不開的。為此應(yīng)改變以前過于集中的指導(dǎo)方式,變“集中式指導(dǎo)”為“集中與分段相結(jié)合式指導(dǎo)”,設(shè)計前通過集中式的講解交待清楚所要完成的設(shè)計任務(wù),針對具體的設(shè)計任務(wù)如何入手去做,通過教師已有的設(shè)計經(jīng)驗,引導(dǎo)學(xué)生解決設(shè)計初期的入手難得問題,對于設(shè)計中的主要注意事項應(yīng)交待清楚避免在設(shè)計過程中學(xué)生走彎路,在設(shè)計過程中教師應(yīng)經(jīng)常到教室中去,發(fā)現(xiàn)共性問題要及時地集中講解,對個別底子薄的同學(xué)應(yīng)進行個別指導(dǎo),及時解決存在的障礙性問題,便于設(shè)計的如期完成,在設(shè)計的后期主要是檢查與糾正細節(jié)。在具體的指導(dǎo)過程中要求教師要以學(xué)生的設(shè)計思想為主線,在不改變學(xué)生原有總體設(shè)計方案的前提下,進行指導(dǎo)完善此設(shè)計,讓學(xué)生能真正地進行應(yīng)用所學(xué)的知識進行創(chuàng)造性設(shè)計,讓學(xué)生能夠真正成為設(shè)計的主體,在完成此設(shè)計的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生能夠真正地領(lǐng)會完成一次設(shè)計的總體設(shè)計思路和收獲自己的設(shè)計成果的成就感??偠灾?課程涉及的改革方向應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力為出發(fā)點。
3設(shè)計成果的展現(xiàn)形式
采用現(xiàn)代先進的機械設(shè)計手段,改變傳統(tǒng)的純手工繪圖的方式。要求學(xué)生提交的設(shè)計成果為手繪的設(shè)計草圖,手寫版的設(shè)計說明書,以及電子版的設(shè)計總體裝配圖和典型的軸類、齒輪類和箱體類零件圖。隨著科技的進步,計算機在設(shè)計、生產(chǎn)、試驗各領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。為了順應(yīng)社會對人才的需求,必須重視學(xué)生的應(yīng)用和掌握計算機的能力,在我院的機械設(shè)計專業(yè)率先試點要求總體裝配圖利用CAD完成。對于基礎(chǔ)較好的同學(xué)要求應(yīng)用SolidWorks、CATIA等三維繪圖軟件完成齒輪、軸、箱體、端蓋等所有機械零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計,完成整機的裝配,然后進行機構(gòu)的運動仿真和干涉檢驗。
設(shè)計成果的評定方式,改變原有的只看圖紙的評定方式,采用答辯與平時的設(shè)計表現(xiàn)相結(jié)合的方式,以圖紙、計算說明書和答辯成績?yōu)橹?兼顧設(shè)計態(tài)度、準備情況、出勤率、進度、協(xié)作、總結(jié)等表現(xiàn)。答辯過程中師生間的相互交流是教師評定設(shè)計質(zhì)量高低最有效的手段,通過答辯老師能夠發(fā)現(xiàn)總結(jié)設(shè)計過程中所存在的問題,同時也是學(xué)生自我檢驗的最有效的方式,通過答辯鍛煉了學(xué)生的語言組織和表達能力,有利于培養(yǎng)學(xué)生的宏觀地看待問題和總結(jié)能力,能夠強有力地督促學(xué)生及時地解決設(shè)計過程所存在的細節(jié)問題,防止懶散和懈怠現(xiàn)象的發(fā)生。
4結(jié)束語
機械基礎(chǔ)課程設(shè)計是機械類專業(yè)重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一,對培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力起著十分重要的作用。經(jīng)過全體機械設(shè)計基礎(chǔ)教師的努力,在課程設(shè)計過程中所進行的相關(guān)改革和實踐,在組織教學(xué)內(nèi)容方面加強專業(yè)特色適當?shù)馗淖兘虒W(xué)內(nèi)容,在設(shè)計手段上應(yīng)用現(xiàn)代的設(shè)計方法,在成果的展現(xiàn)形式上突出了實時動態(tài)的考核方式,能夠全方位提高機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計的質(zhì)量,提高學(xué)生的綜合能力。隨著應(yīng)用型本科教育改革的進一步深入,如何再提高教學(xué)質(zhì)量,保證應(yīng)用性本科人才培養(yǎng)模式的實現(xiàn)是我們?nèi)w機械教師不斷努力地探索和奮斗的目標。
參考文獻:
[1]朱宗澤,羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M].北京: 高等教育出版社,2005,(11).
機械設(shè)計基礎(chǔ)課程是工科院校的重要技術(shù)基礎(chǔ)課,本文通過對各教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)資源的整合與優(yōu)化,豐富教學(xué)內(nèi)容,改善教學(xué)實踐環(huán)節(jié),實現(xiàn)課堂開放、實驗室開放,引導(dǎo)大學(xué)生參加機械設(shè)計創(chuàng)新大賽,并借助網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)資源共享。
關(guān)鍵詞:
機械設(shè)計基礎(chǔ);資源優(yōu)化與共享;機械創(chuàng)新設(shè)計;網(wǎng)絡(luò)平臺
機械設(shè)計基礎(chǔ)課程包括機械原理、機械設(shè)計、實驗及課程設(shè)計,機械設(shè)計基礎(chǔ)是工科院校中機械類、近機類專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課,在本科教學(xué)工作中占據(jù)相當重要的地位。通過學(xué)習(xí)這些課程,培養(yǎng)學(xué)生的“工程綜合”和“工程應(yīng)用實踐”能力[1,2]。近年來,隨著普通高校的擴招,學(xué)生的個性差異較大,許多高校本科生為多批次錄取,雖為本科,但學(xué)生的學(xué)習(xí)水平參差不齊。在社會培養(yǎng)應(yīng)用型人才的方針指導(dǎo)下,以學(xué)生為本,進一步推進教學(xué)改革,把教學(xué)資源進行整合優(yōu)化,借助多媒體網(wǎng)絡(luò)平臺的實用性和時效性等特點實現(xiàn)資源共享。
1.課程教學(xué)資源的優(yōu)化與共享
機械原理、機械設(shè)計為技術(shù)基礎(chǔ)課程,屬于本科生的必修課程,該課程與工程應(yīng)用聯(lián)系緊密,具有公式多、圖表多、圖形多等特點,由于學(xué)生學(xué)習(xí)能力差異的存在,過去單一的教學(xué)方法已無法滿足培養(yǎng)需求[3],因此,機械基礎(chǔ)課程教學(xué)方式應(yīng)由過去以教師和教材為中心向以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體,課堂為主導(dǎo)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)為中心,教材為主導(dǎo)、課程資源為中心轉(zhuǎn)變。新時期的大學(xué)生應(yīng)在教師的指導(dǎo)下,充分利用課程資源實現(xiàn)自主、自助學(xué)習(xí)。為此,課程組充分利用網(wǎng)絡(luò)資源及兄弟院校的優(yōu)良經(jīng)驗,從教學(xué)方法、教材建設(shè)、課件設(shè)計等方面進行資源的優(yōu)化整合。隨著多媒體技術(shù)的深入發(fā)展,教學(xué)方法要改革,要綜合分析運用。傳統(tǒng)教學(xué)中教師與學(xué)生心與心的碰撞與情感交流,是任何媒體不及的;借助多媒體,可以節(jié)省時間,信息量大,利用動畫功能,形象、直觀地反映機構(gòu)的運動關(guān)系,較靜態(tài)圖片易于理解,使不便于描述的難點有所突破。為此,課程組進行大量調(diào)研,借助課程研討會與兄弟院校交流經(jīng)驗,合理制定教學(xué)大綱,編寫教學(xué)要求,制作多媒體課件,為適應(yīng)不同專業(yè)、不同層次學(xué)生的要求,同時考慮不同教師的教學(xué)特點,教學(xué)課件以求大同存小異為原則。同時,在課件的制作過程中,讓不同層次的學(xué)生參與,使學(xué)生在學(xué)習(xí)中便于理解和掌握,制作滿足不同層次和不同教學(xué)需要的教學(xué)課件,提高資源共享率。多媒體技術(shù)的運用可以刺激學(xué)生的感官,動畫部分可以激發(fā)學(xué)生的好奇心,進一步調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,尤其突出的是連桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)和輪系等。如果整個授課過程全部采用多媒體課件,時間長了,學(xué)生容易產(chǎn)生視覺疲勞,產(chǎn)生教學(xué)形式過于單一的感覺,可采取例題用黑板講述,或講課過程中增加實例討論,實踐證明多種教學(xué)方法的綜合應(yīng)用會產(chǎn)生良好的效果??傊谡n堂教學(xué)過程中,教師將多媒體課件與板書有機的結(jié)合運用,將增進師生間的情感交流和良好互動,使得學(xué)習(xí)氣氛和諧,達到比較理想的教學(xué)效果。大學(xué)生的學(xué)習(xí)不僅僅局限于課堂學(xué)習(xí),尤其是每年有許多學(xué)生要參加研究生入學(xué)考試,機械基礎(chǔ)課程作為專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課是所考科目之一,學(xué)生需要課下學(xué)習(xí)和鞏固所學(xué)知識。為此,課程組編寫了相應(yīng)的教材,有《機械原理》、《機械設(shè)計》和《機械設(shè)計基礎(chǔ)》,教材中增加了實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容,即在每章后附加實踐環(huán)節(jié)練習(xí),此練習(xí)通過學(xué)生動手、動腦熟悉和應(yīng)用所學(xué)知識的一個過程練習(xí),比如在學(xué)完“鏈傳動”一章之后,設(shè)計的一個實踐環(huán)節(jié)為:“觀察一輛變速自行車的滾子鏈傳動,分析有幾種傳動比,松緊邊的位置,鏈接頭形式,并觀察張緊輪的位置,如何調(diào)整鏈條的松緊程度。”這個環(huán)節(jié)可以由老師帶著做,也可以由學(xué)生課下自己做。同時,為方便學(xué)生自學(xué),課程組專門為學(xué)生制作多媒體課件,該課件模擬教師課堂教學(xué)流程,深入淺出地詳細講解,例題量大且題型多,并附加基礎(chǔ)知識測試,重點、難點明確,放置于我校網(wǎng)絡(luò)平臺上“機械原理”、“機械設(shè)計”精品課中,學(xué)生可以借助網(wǎng)絡(luò)平臺的輔助學(xué)習(xí)功用實現(xiàn)自主、自助學(xué)習(xí)。“知之者不如好之者,好之者不如樂之者”,通過教學(xué)資源的優(yōu)化與共享,學(xué)生方便靈活地廣泛涉獵知識,提高能力,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)打下良好的理論基礎(chǔ),以便更好地服務(wù)社會。
2.改革工程實踐教學(xué)體系,實現(xiàn)資源的優(yōu)化與共享
實踐教學(xué)是高等學(xué)校實現(xiàn)培養(yǎng)人才目標的重要環(huán)節(jié),知識來源于實踐,能力來自于實踐,各種實踐教學(xué)環(huán)節(jié)對培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力尤其重要。我國的某些理工科重點高等院校如清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、武漢大學(xué)、武漢理工大學(xué),針對“重實踐”提出的教學(xué)理念、教學(xué)方式和方法及教學(xué)內(nèi)容的改革已經(jīng)全面展開。因此,應(yīng)針對我校特點對實踐教學(xué)資源進行優(yōu)化整合,實現(xiàn)共享,為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)打下良好的基礎(chǔ)。
2.1對實驗資源整合優(yōu)化,加快實驗室建設(shè)。
我校是由幾所學(xué)校合并而成的,許多實驗資源重復(fù),如機構(gòu)動態(tài)演示臺就有多套、同類減速器若干臺、動平衡機多臺、齒輪范成儀多臺等,并且多而雜的教學(xué)模型占據(jù)大量的實驗室空間,為此,對實驗室進行整合,淘汰落后和多余的模型和儀器,改進現(xiàn)有設(shè)備,對“機器與機構(gòu)陳列柜”研發(fā)配置聲控裝置,并與機構(gòu)的測繪實驗實現(xiàn)互補,使實驗內(nèi)容更翔實、有趣。為豐富實驗內(nèi)容,加強實踐訓(xùn)練,購置一些新型的實踐教學(xué)設(shè)備,更新實驗教學(xué)內(nèi)容,完善實踐教學(xué)體系,開設(shè)出能夠培養(yǎng)工程意識和綜合能力的實驗。購置了QM-ZXI型組合式軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析實驗箱,通過此套設(shè)備學(xué)生可以自主設(shè)計拆裝軸系。通過購進HK2B-Ⅱ型機構(gòu)組合創(chuàng)新實驗臺,開設(shè)了“機構(gòu)系統(tǒng)創(chuàng)新綜合實驗”,利用此平臺,學(xué)生可以進行創(chuàng)新設(shè)計,再到實驗平臺上搭接組裝,然后對機構(gòu)進行分析改進,加深對所學(xué)理論知識的理解和運用。實驗課程增強了自選性、綜合性、設(shè)計性實驗,增強了學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力,充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性,提高了學(xué)生獨立開展科學(xué)研究工作的素質(zhì)。實驗室向全校師生開放,鼓勵學(xué)生學(xué)而優(yōu)則創(chuàng),在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生自主研發(fā)設(shè)計的“高壓電線除冰裝置”獲得2010年河北省首屆大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽河北省一等獎,“火災(zāi)逃生地震避險多用桌”、“救援千金頂”獲得2010年河北省首屆大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽河北省三等獎,“社區(qū)太陽能路燈電池板清潔裝置”獲得2012年河北省大學(xué)生機械設(shè)計創(chuàng)新大賽三等獎;“自行車一體化鏈式充氣筒”獲得2012年河北省大學(xué)生機械設(shè)計創(chuàng)新大賽二等獎。
2.2建立網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)系統(tǒng)。
多媒體技術(shù)的發(fā)展,為網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)提供了便利條件。利用計算機技術(shù)、三維造型技術(shù),虛擬現(xiàn)實技術(shù)、仿真技術(shù)等創(chuàng)建虛擬實驗室,進一步豐富精品課網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)的內(nèi)容。如“桿機構(gòu)動態(tài)分析”可以改變構(gòu)件尺寸觀察運動軌跡變化,“軸系裝配工藝”可以清楚說明零件間的相互位置關(guān)系、零件裝配工藝等,“軸系結(jié)構(gòu)改錯”指出尺寸的合理性及如何修正錯誤結(jié)構(gòu)。將大量的實例分門別類,不但在不增加教學(xué)設(shè)備的情況下加大了實踐教學(xué)比重,而且實現(xiàn)了學(xué)習(xí)環(huán)境的靈活性,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.3完善課程設(shè)計實踐教學(xué)內(nèi)容。
課程設(shè)計是非常重要的實踐環(huán)節(jié),能夠培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。以往課程設(shè)計安排在課程教學(xué)結(jié)束后進行,現(xiàn)在將課程設(shè)計任務(wù)安排在相應(yīng)課程的教學(xué)過程中,將任務(wù)書下發(fā)給每一位學(xué)生,教師以課程設(shè)計為主線組織教學(xué),讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的同時利用課外時間收集資料和考慮各種復(fù)雜問題,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性進行創(chuàng)新思維。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中設(shè)計方案,利用實驗室資源,不斷完善自己的設(shè)計方案,通過課程設(shè)計主線,使學(xué)生感受到本課程各部分內(nèi)容的有機聯(lián)系。同時,將學(xué)生合理的設(shè)計方案補充到實踐教學(xué)中,使課堂教學(xué)不再停留在課本上。根據(jù)我校的實踐教學(xué)特點,結(jié)合國內(nèi)外高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)戰(zhàn)略,編寫《機械原理課程設(shè)計》、《機械設(shè)計課程設(shè)計》、《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》教材,并將有關(guān)內(nèi)容置于網(wǎng)絡(luò)平臺上,方便學(xué)生自主學(xué)習(xí),也為畢業(yè)設(shè)計提供有益的幫助,深受學(xué)生的好評。
3.結(jié)語
通過對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程資源優(yōu)化與共享的研究,提高教學(xué)信息資源收藏質(zhì)量,對現(xiàn)有資源進行整合和深加工,豐富教學(xué)內(nèi)容,完成網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè),多手段、多方法地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性,最終達到實現(xiàn)教學(xué)信息資源的共建、共知與共享的目的。今后將不斷地總結(jié)經(jīng)驗,對教學(xué)內(nèi)容進行補充和完善,為人才的培養(yǎng)提供更優(yōu)質(zhì)的資源,進行交流與共享。
作者:張君彩 陳青果 單位:河北科技大學(xué)機械工程學(xué)院
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