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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機械原理設(shè)計總結(jié),希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
【關(guān)鍵詞】參與式教學(xué) 機械原理 應(yīng)用
一、前言
培養(yǎng)創(chuàng)新性人才是高校的基本使命,采用參與式教學(xué)的方式,能夠使學(xué)生融入教學(xué)氛圍中,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,推動教學(xué)改革的不斷發(fā)展。機械原理應(yīng)用競賽是機械原理課外活動之一,通過機械原理應(yīng)用競賽,能夠讓學(xué)生將基礎(chǔ)知識與實踐能力相結(jié)合,激發(fā)學(xué)生的求知欲望與創(chuàng)造欲望,完成機械機械原理課程目標。構(gòu)建基于參與式教學(xué)的機械原理應(yīng)用競賽教學(xué),能夠在競賽之中吸引更多的同學(xué)參與,從而讓學(xué)生的創(chuàng)新性得到激發(fā),推動學(xué)生素質(zhì)的全面提升。本校積極開展機械原理應(yīng)用競賽,采用參與式教學(xué),使更多的學(xué)生參與其中、樂在其中,學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新能力得到了有效的鍛煉。
二、參與式教學(xué)模式
(一)參與式教學(xué)基本原理
參與式教學(xué)是以學(xué)生為主導(dǎo)的教學(xué)方法,通過內(nèi)在激勵與外在激勵相結(jié)合,明確教學(xué)目標,創(chuàng)建平等、民主的教學(xué)氛圍,積極與學(xué)生進行溝通,從而激發(fā)學(xué)生參與的熱情,提升學(xué)生運用知識的能力。工科專業(yè)的學(xué)生具有關(guān)注學(xué)習(xí)的實用性、注重學(xué)習(xí)的時效性與實踐動手能力較強的特點,采用參與式教學(xué)方法,使學(xué)生在相對舒適的環(huán)境中學(xué)習(xí),能夠提升教學(xué)效果。
(二)參與式教學(xué)設(shè)計
機械原理具有較強的實踐性與綜合性,采用參與式的教學(xué)模式,能夠使學(xué)生在實踐中參與教學(xué),從而掌握教學(xué)內(nèi)容,達到教學(xué)目標。機械原理教學(xué)中采用參與式教學(xué)模式,可以進行以下的規(guī)劃:(1)采用分組方式進行教學(xué),在教學(xué)過程中,以小組的方式完成特定運動的分析、設(shè)計與完成,了解零件的加工方法,通過小組討論,協(xié)作完成任務(wù),提升學(xué)生對機械原理的理解;(2)設(shè)計選題與認識設(shè)置,選擇具有代表性的應(yīng)用布置任務(wù),要求學(xué)生完成特定機構(gòu)的原理分析、完成原理草圖的繪制、優(yōu)缺點討論、歸納合理的解決方案、有條件的可以加工成產(chǎn)品等任務(wù),使學(xué)生了解機構(gòu)設(shè)計與加工的全流程;(3)成果演示與討論,經(jīng)過設(shè)計與加工之后,采用成果演示的方式闡述機構(gòu)的原理與設(shè)計思路,采用答辯、自評與他評的方式對成果進行評價,讓學(xué)生了解設(shè)計的不足,提升學(xué)習(xí)效果。
三、基于參與式教學(xué)的機械原理應(yīng)用競賽教學(xué)
本校2014年以“休閑娛樂機械和家庭用機械的設(shè)計與制作”作為機械原理應(yīng)用競賽的主體。競賽中筆者以升降課桌的設(shè)計進行講解,結(jié)合實際生活中的典型案例提升學(xué)生的參與積極性,從而獲得較好的教學(xué)效果。
(一)理論學(xué)習(xí)
參與式教學(xué)的主要內(nèi)容包括理論學(xué)習(xí)、分組討論以及機械原理分析,運動實現(xiàn)要點設(shè)計、歸納合理的解決方案、總結(jié)等過程,為了使學(xué)生掌握升降課桌的設(shè)計原理,筆者以當(dāng)前市面上已出現(xiàn)的學(xué)生升降課桌作為案例進行講解,讓學(xué)生能夠了解升降課桌的機械裝置工作原理,并分析討論這種課桌的特點,指出這種課桌最大的缺陷是需要借用工具才能調(diào)節(jié)高度,不能實現(xiàn)隨手調(diào)節(jié)高度,從而為升降課桌的設(shè)計打下基礎(chǔ)。
(二)工藝分析與設(shè)計
經(jīng)過理論學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)掌握到四桿機構(gòu)的設(shè)計原理與工作原理。在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,引入機械創(chuàng)新大賽,讓學(xué)生能夠以小組的方式設(shè)計出升降課桌。小組設(shè)計中不同小組的運用的原理并不相同,有的小組采用分別設(shè)計然后對比選擇最優(yōu)設(shè)計的方法、有的小組采用成員積極參與討論并匯總的方法,而且小組討論中都會遇到一些問題。這一階段教師需要做好引導(dǎo),授課過程中對學(xué)生的設(shè)計情況進行分析,引導(dǎo)學(xué)生仔細研究升降課桌的運動原理,給予學(xué)生必要的理論技術(shù)指導(dǎo),而且采用小組的方式進行設(shè)計,討論出最優(yōu)化的設(shè)計方法。這一階段的實踐,獲得一些技術(shù)性、可行性等均有較好表現(xiàn)的方案。在這一階段,雖然不同小組的方法不同,但是所有學(xué)生都能夠參與討論與設(shè)計,了解機械原理應(yīng)用的情況,學(xué)生對機械原理應(yīng)用的理解加深,學(xué)生的機械原理學(xué)習(xí)熱情均有所提高。
(三)機械原理應(yīng)用大賽評價反饋
機械原理應(yīng)用競賽的培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、團隊合作精神的競賽,在競賽過程中,通過合理運用課堂知識、解決實際問題,能夠提升學(xué)生的綜合設(shè)計能力與工程實踐能力,提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。在競賽中,學(xué)生必須按照競賽的要求進行方案設(shè)計、文獻檢索與創(chuàng)新說明,能夠提升學(xué)生查閱資料與組織資料的能力。在小組討論中確定方案之后,將理論知識延伸到機械原理應(yīng)用大賽,采用競賽的方式對設(shè)計成果進行評估,將設(shè)計的評價反饋到課程教學(xué)中,激發(fā)學(xué)生對機械設(shè)計的興趣與參與意識,對課程產(chǎn)生積極的影響。
四、結(jié)語
機械原理是機械專業(yè)的重要課程,為了滿足機械設(shè)計人才的需求,需要結(jié)合實際情況不斷革新機械原理教學(xué)方式。采用參與式的教學(xué)方式,能夠激發(fā)學(xué)生的參與意識,采用小組教學(xué)的方式進行教學(xué),與機械原理應(yīng)用競賽相結(jié)合,將理論與實踐相結(jié)合,使學(xué)生在參與機械原理應(yīng)用競賽的過程中,參與機械設(shè)計的全過程,提升學(xué)生對機械原理應(yīng)用的認識,提升學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作能力,推動學(xué)生素質(zhì)的全面提升。
基金項目:湖南省普通高校教學(xué)改革研究項目“基于機械原理課程的參與式教學(xué)研究與實踐”(湘教通〔2013〕223號)
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:機械原理;系統(tǒng)化;多樣化創(chuàng)新性設(shè)計;實踐性
作者簡介:張莉潔(1976-),女,河南洛陽人,洛陽理工學(xué)院機械工程系,講師。(河南 洛陽 471023)
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)14-0120-02
機械系統(tǒng)的設(shè)計是機械設(shè)計中極其重要的一環(huán),機械系統(tǒng)設(shè)計的正確合理性,對提高機械的性能和質(zhì)量,降低制造成本與維護費用等影響很大,決定著機器性能的好壞。機械系統(tǒng)方案設(shè)計是一項極富創(chuàng)造性的活動,要求設(shè)計者善于運用和總結(jié)已有知識和實踐經(jīng)驗,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,靈活運用各種設(shè)計方法和技巧,從而設(shè)計出新穎、靈巧、高效的機械系統(tǒng)。
作為“機械原理”課程的一個重要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),機械原理課程設(shè)計的內(nèi)容正是對機器進行機械系統(tǒng)方案設(shè)計。它是學(xué)生將所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為實際工作能力的橋梁,使其將所學(xué)知識系統(tǒng)化;使理論與工程實際相結(jié)合,提高分析解決工程實際問題的能力,樹立機構(gòu)分析和設(shè)計的概念,樹立正確的工程設(shè)計觀點;通過創(chuàng)造意識的教育,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造、實踐能力。根據(jù)近年來對課程設(shè)計實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的深入探索及積累的經(jīng)驗,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)生在進行課程設(shè)計時出現(xiàn)的普遍問題,針對機械原理課程設(shè)計的培養(yǎng)目標,本文從機械系統(tǒng)設(shè)計過程的系統(tǒng)化、實踐性及創(chuàng)新性這三個方面對原有教學(xué)模式存在的問題加以提出、探討和論述。
一、機械原理課程設(shè)計教學(xué)內(nèi)容及存在的問題
“機械原理”課程設(shè)計的核心內(nèi)容是對機械系統(tǒng)進行方案設(shè)計。其一般設(shè)計步驟為:擬定機械工作原理,制訂總體功能,提出設(shè)計要求;執(zhí)行構(gòu)件和原動機的運動設(shè)計,確定執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目、運動形式、運動參數(shù)及運動協(xié)調(diào)配合關(guān)系;機構(gòu)選型,選擇滿足機械運動、動力要求的機構(gòu)類型,確定機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案,繪制系統(tǒng)示意圖;機構(gòu)的尺寸綜合,根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件和原動機的運動參數(shù),以及各執(zhí)行構(gòu)件運動的協(xié)調(diào)配合要求,確定各構(gòu)件的運動尺寸,繪制機構(gòu)運動簡圖;方案分析,進行運動學(xué)和動力學(xué)分析,對系統(tǒng)方案合理性進行論證,驗證其能否滿足運動要求。機械系統(tǒng)設(shè)計工作是一項創(chuàng)造性勞動,設(shè)計過程通常不會一次性完成,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到最終的設(shè)計目的和最優(yōu)的設(shè)計要求。
根據(jù)近年來“機械原理”課程的理論教學(xué),結(jié)合課程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)經(jīng)驗,筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生在機械系統(tǒng)設(shè)計中,普遍存在如下問題:面對復(fù)雜的機械系統(tǒng),學(xué)生在初始確定機械方案的工作中不能把握全局,沒有“整體規(guī)劃”的概念,竟不考慮機械系統(tǒng)各部分的運動協(xié)調(diào)性和機構(gòu)運動實現(xiàn)的可行性,設(shè)計工作呈現(xiàn)照貓畫虎的狀況,無法發(fā)揮自身主觀能動性和創(chuàng)造能力,如此“參考設(shè)計”并不利于學(xué)生真正掌握機械系統(tǒng)設(shè)計的精髓。另外,原有課程設(shè)計所選設(shè)計題目大都集中于傳統(tǒng)、經(jīng)典式的機床類設(shè)計,題目過于單一,創(chuàng)新設(shè)計性體現(xiàn)不強,導(dǎo)致學(xué)生缺乏設(shè)計興趣。
筆者認為在課程設(shè)計過程中應(yīng)積極發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,能夠通過思考自行提出解決方案,培養(yǎng)創(chuàng)新和實踐能力,這才是該課程設(shè)計所應(yīng)達到的教學(xué)目的,針對以上培養(yǎng)目標和所述問題,本文分別對課程設(shè)計進行中的重要環(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)計方向
機械系統(tǒng)的正常工作是依靠各部分機構(gòu)的協(xié)調(diào)運動來實現(xiàn)的,因此機械系統(tǒng)方案設(shè)計的最初工作階段應(yīng)是“系統(tǒng)工程設(shè)計”,即應(yīng)在滿足機器各執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)運動關(guān)系和運動、動力要求下,高屋建瓴地進行整體規(guī)劃,該階段應(yīng)包括上節(jié)所述設(shè)計步驟的前三步。“系統(tǒng)工程設(shè)計”階段將為之后各設(shè)計階段提供設(shè)計目標、依據(jù)和技術(shù)參數(shù),其重要性正如房屋的架構(gòu)或是汽車的運行,決定了機械系統(tǒng)方案設(shè)計工作成功與否及方案的可實現(xiàn)性與合理性。
然而,“系統(tǒng)工程設(shè)計”工作正是學(xué)生在設(shè)計過程中遇到的最大困難,其不愿運用邏輯思維統(tǒng)籌分析各部分運動協(xié)調(diào)關(guān)系和機構(gòu)運動的合理性,而是莽撞地從熟知的局部機構(gòu)入手開始設(shè)計,如此毫無方向性的設(shè)計方法無異于盲人摸象,而后的工作無論進行得多細致也無法保證正確的設(shè)計結(jié)果,最終導(dǎo)致南轅北轍的失敗。
進行“系統(tǒng)工程設(shè)計”的關(guān)鍵步驟是繪制各執(zhí)行機構(gòu)的運動工作循環(huán)圖。運動工作循環(huán)圖使各執(zhí)行部分協(xié)調(diào)運動關(guān)系明晰可見,更有助于設(shè)計者理清思路。最清楚的繪制方法是在直角坐標系中分別做出各執(zhí)行構(gòu)件所對應(yīng)原動件在一個工作循環(huán)內(nèi)的運動位移曲線以及對應(yīng)的阻力曲線,該曲線將為之后的機構(gòu)設(shè)計、運動和受力分析提供必要的設(shè)計技術(shù)參數(shù)。
以牛頭刨床機構(gòu)舉例分析,該機器有兩個相互協(xié)調(diào)的執(zhí)行端運動,其一為刨頭的往復(fù)直線運動,通過電機、減速裝置及轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿和曲柄滑塊機構(gòu)的組合執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn);另一個運動是工作臺的橫向進給運動,該運動由主運動通過傳動系統(tǒng),而后通過曲柄連桿、棘輪機構(gòu)及絲杠螺母組成的螺旋運動來實現(xiàn),兩者的運動協(xié)調(diào)關(guān)系為工作臺的橫向進給運動必須在刨頭非切削時間內(nèi)進行,否則被加工工件將被損壞。繪制運動循環(huán)圖時應(yīng)分別畫出刨頭、工作臺對應(yīng)于原動件曲柄轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動一周的位移曲線圖。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行受力分析時提供相應(yīng)數(shù)據(jù)。
運動循環(huán)圖將對之后各階段提出一系列設(shè)計要求,如工作臺進給的間歇運動是最終通過棘輪機構(gòu)實現(xiàn)的。若通過曲柄搖桿機構(gòu)來實現(xiàn)主動曲柄和棘輪的運動傳遞,則應(yīng)考慮如何設(shè)計曲柄連桿機構(gòu),才能保證棘輪的工作行程(撥齒使工作臺進給)位于刨頭主運動的回程段,且工作周期一致。以上運動協(xié)調(diào)性為之后進行機構(gòu)尺寸綜合提出了設(shè)計要求,通過分析可將其轉(zhuǎn)化為機構(gòu)設(shè)計的三大類基本問題來解決。
2.開展實踐調(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)生對實際機器缺乏感性認識,只會按既定方案進行教條設(shè)計,如此閉門造車的設(shè)計狀態(tài)使學(xué)生缺乏設(shè)計興趣,且設(shè)計出來的方案也是紙上談兵,不符合實際。
優(yōu)秀的機械系統(tǒng)設(shè)計工作依賴于設(shè)計者的豐富經(jīng)驗,針對專業(yè)知識匱乏,實踐少的問題,在進行課程設(shè)計前的準備工作中應(yīng)提出以下要求:開展實踐調(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。鼓勵學(xué)生廣泛閱讀,擴展知識面,了解最先進的機械構(gòu)造和設(shè)計技術(shù),對機械系統(tǒng)的豐富性能窺得一斑。生活中先進機械系統(tǒng)實例舉不勝舉,如汽車構(gòu)造中實現(xiàn)前車輪轉(zhuǎn)向的機構(gòu)、四連桿獨立懸架直線機構(gòu)等等,都是極具創(chuàng)意且包含先進設(shè)計思想理念的設(shè)計實例。
獲得實踐的方式很多,如實地參觀考察,聽現(xiàn)場工人師傅講解;圖書館、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資源也能夠感受到一個豐富精彩的機械世界。通過實踐,再與所學(xué)理論知識相結(jié)合,學(xué)生再一次經(jīng)過了由感性上升到理性的認識過程,掌握了課本知識與實際機器的內(nèi)在聯(lián)系,在設(shè)計時更易發(fā)揮其主觀能動性。在補充專業(yè)知識的過程中,領(lǐng)略前輩們的智慧和創(chuàng)新精神,想必也一定會激發(fā)學(xué)生自主設(shè)計的欲望與熱情。
3.擬定多樣化、創(chuàng)新型設(shè)計題目,啟發(fā)創(chuàng)新思維
目前現(xiàn)有傳統(tǒng)的經(jīng)典式機械系統(tǒng)設(shè)計題目通常是一些僅要求滿足急回特性和一定協(xié)調(diào)運動的機床類設(shè)計,這類設(shè)計題目多數(shù)較為成熟,設(shè)計難度不小,而類型過于單一,創(chuàng)意思考空間并不大,無法體現(xiàn)機械系統(tǒng)的豐富性。而實際機械系統(tǒng)的功能和設(shè)計要求是極其多樣化的,學(xué)生在進行課程設(shè)計中卻始終沒有機會接觸到這些,無法感受到機械系統(tǒng)設(shè)計的豐富多樣性和創(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。
筆者認為,針對初學(xué)的學(xué)生擬定機械系統(tǒng)題目不宜太過復(fù)雜,而在于有思考性和設(shè)計意義。只要有創(chuàng)新和分析價值,能激發(fā)起學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計的欲望,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際問題的能力。
舉例來說,機械系統(tǒng)中執(zhí)行機構(gòu)通常是由一些簡單而極富創(chuàng)意設(shè)計的四連桿機構(gòu)來實現(xiàn)的,如從這方面選題,就應(yīng)要求學(xué)生在完成設(shè)計的過程中要使設(shè)計既不過分復(fù)雜,同時又能讓人感受到機械系統(tǒng)的設(shè)計理念。在此舉出以下實例加以說明。
如讓學(xué)生進行汽車前車輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計。首先向?qū)W生提出以下問題:兩前輪轉(zhuǎn)向時,兩車輪的轉(zhuǎn)角是否相等;然后分析問題:汽車高速行駛時首先要保證行駛的安全性,因此車輪轉(zhuǎn)向時應(yīng)保證整車純滾動,否則將會出現(xiàn)打滑的危險。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,由幾何分析得到兩車輪轉(zhuǎn)角具有一定的函數(shù)關(guān)系。該機構(gòu)可由等腰梯形四連桿機構(gòu)來實現(xiàn),其設(shè)計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行求解。
再有,鶴式起重機的執(zhí)行機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu),其末端利用連桿的運動來實現(xiàn)重物的移動。問題看似簡單,但其設(shè)計卻有一定的特殊功能要求。為保證起重機在左右移動時不上下起伏,避免不必要的做功浪費,應(yīng)保證連桿末端軌跡為直線,該問題正歸納為連桿機構(gòu)設(shè)計的難點――軌跡生成問題。設(shè)計時可首先讓學(xué)生了解經(jīng)典的直線軌跡機構(gòu),可采用圖解法先進行幾何特征分析,然后再利用優(yōu)化設(shè)計來建立數(shù)學(xué)模型,以與直線軌跡誤差最小作為優(yōu)化目標進行針對性設(shè)計。
通過以上所舉實例可知,實際機械系統(tǒng)中有很多亟待解決和優(yōu)化的問題都依賴于機械系統(tǒng)方案設(shè)計。諸如此類具有一定不確定性的設(shè)計問題,讓學(xué)生真正感受和接觸到實際問題的存在,即使在設(shè)計過程中的思考和思維過程很艱難,解決問題時會感到困苦,但收獲成果的喜悅是無法替代的。整個設(shè)計過程是伴隨著激情和設(shè)計靈感的創(chuàng)造性活動,而不再是一項繁瑣枯燥的事情,使機械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計理念深入人心。
三、總結(jié)
綜上所述,通過創(chuàng)新性、實踐性的課程設(shè)計過程,使學(xué)生對機械系統(tǒng)的設(shè)計理念有所感悟,使學(xué)生更好地在創(chuàng)造實踐能力和分析思維方面得到大幅度的鍛煉,真正達“機械原理”課程設(shè)計實踐教學(xué)的目的。同時,也對學(xué)生今后進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。期待在今后的機械原理課程設(shè)計中將出現(xiàn)更多豐富的創(chuàng)新實踐性題目和先進的設(shè)計理念,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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1.理論知識沒有形成系統(tǒng)。主要有兩個方面:一是先修課程的理論知識沒有跟《機械設(shè)計基礎(chǔ)》聯(lián)系起來。《機械設(shè)計基礎(chǔ)》的課程學(xué)習(xí),要綜合運用到《工程材料》、《工程制圖》、《工程力學(xué)》、《互換性與技術(shù)測量》及《機械原理》等課程的知識,由于這些課程學(xué)習(xí)時是分開單獨學(xué)習(xí)的,學(xué)生在獨立進行設(shè)計計算時,往往無法運用這些知識,比如不能運用力學(xué)知識去校核齒輪、軸及軸承等零件的強度;不能運用互換性原理中的公差知識去設(shè)計軸孔配合公差;不能運用工程材料的知識選擇零件材料等。二是本課程內(nèi)各章節(jié)知識沒有形成有機整體。由于各章節(jié)基本上是以機器中不同類型的機構(gòu)來進行劃分的,學(xué)生在碰到多機構(gòu)組合的裝置時,往往不知道如何進行設(shè)計,比如不知道軸承設(shè)計的輸入?yún)?shù)應(yīng)該從軸的設(shè)計結(jié)果中獲取。
2.缺乏查閱資料解決問題的能力。查閱資料解決問題是進行機械設(shè)計必備的技能之一。在實際教學(xué)過程中,由于教材一般不會強調(diào)這方面的知識,學(xué)生在這方面的能力相對匱乏。比如在查閱機械設(shè)計資料時,遇到圖表不能根據(jù)橫縱坐標查到所需的參數(shù),或者遇到表格不知道表頭所指代的參數(shù),遇到新的問題不知道從目錄中找到參考資料的位置等。
3.缺乏思考、生搬硬套。學(xué)生在進行設(shè)計計算時,生搬硬套比較多,機械地套用公式,或者完全按照例題參數(shù)進行設(shè)計,不考慮自己的設(shè)計任務(wù)與現(xiàn)有方案的差異,缺乏獨立的思考。比如在進行帶傳動設(shè)計時,未直接給出轉(zhuǎn)速(需要用其他參數(shù)計算得出),有的學(xué)生直接將例題中的轉(zhuǎn)速帶入計算。甚至有些學(xué)生直接照抄別人的設(shè)計結(jié)果,數(shù)據(jù)計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計都相同。
4.對設(shè)計參數(shù)缺乏宏觀把握。對設(shè)計參數(shù)缺乏宏觀把握主要表現(xiàn)在課程設(shè)計的過程中。由于學(xué)生缺乏工程經(jīng)驗,對所設(shè)計的機構(gòu)沒有在大腦中形成一個宏觀的概念,對其尺寸和參數(shù)也沒有感性的認識,因此在設(shè)計出現(xiàn)明顯不合理,甚至錯誤時,不能及時發(fā)現(xiàn),直到設(shè)計后期,甚至繪圖時才發(fā)現(xiàn)問題,已經(jīng)沒有足夠的時間修改,影響設(shè)計成績。比如在設(shè)計減速器時傳動比分配不合理,導(dǎo)致制圖時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)比例不協(xié)調(diào)等。
5.制圖能力弱。制圖能力弱同樣是主要表現(xiàn)在課程設(shè)計的過程中,課程設(shè)計的最后都要求學(xué)生把自己設(shè)計的裝置按照國家標準要求的工程制圖樣式表達出來,在這一過程中出現(xiàn)了很多問題。主要是因為學(xué)生對工程制圖的標準掌握不夠,比如標題欄格式、零件簡化畫法、螺紋的繪制、殼體相貫線的繪制等經(jīng)常出現(xiàn)錯誤。綜合上述問題分析可以看出,學(xué)生在創(chuàng)造能力及設(shè)計思維上相對較弱,實際上通過平時作業(yè)和操作實踐,學(xué)生基本都能完全掌握單一零件的設(shè)計,比如設(shè)計帶傳動、設(shè)計齒輪機構(gòu)、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計等,但卻在需要整合運用這些知識技能時出現(xiàn)了問題。這實際上就是因為心智技能的匱乏,因此,培養(yǎng)心智技能是提高學(xué)生機械設(shè)計能力的關(guān)鍵。
二、心智技能培養(yǎng)在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)中的應(yīng)用
1.機械設(shè)計心智技能形成分析。根據(jù)馮忠良教授的研究,心智技能的形成是階段性的,其過程分為原型定向、原型操作和原型內(nèi)化三個階段。原型定向階段以理論知識傳授為主,讓主體掌握技能操作的原理;原型操作階段通過實踐讓主體熟練掌握操作技能,為原型內(nèi)化奠定基礎(chǔ);原型內(nèi)化階段在主體大腦中形成內(nèi)化的思維模式,使主體能夠靈活運用操作技能解決實際問題。根據(jù)上述理論,結(jié)合《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)的實際情況,機械設(shè)計心智技能的形成階段如圖1所示。機械設(shè)計心智技能的形成分為三個階段:掌握基本理論、熟悉常用設(shè)計和綜合設(shè)計計算三個階段。在整個學(xué)期的教學(xué)過程整體上按照三個階段進行劃分,同時每個章節(jié)的教學(xué)同樣按照三個階段進行,甚至具體到每次課都盡可能遵循心智技能形成的過程進行,如此不斷反復(fù)強化,才能提高心智技能。在整個學(xué)期的教學(xué)過程中,掌握基本理論、熟悉常用設(shè)計和綜合設(shè)計計算三個階段的主要教學(xué)內(nèi)容是:(1)講授常用機構(gòu)和通用零部件的工作原理、設(shè)計、應(yīng)用等知識;(2)講授常用機構(gòu)和通用零部件的設(shè)計步驟,通過課內(nèi)實訓(xùn),大作業(yè)等方式加以鞏固;(3)指導(dǎo)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,獨立進行機構(gòu)設(shè)計,總結(jié)設(shè)計中出現(xiàn)的問題,形成經(jīng)驗反饋。而在具體某個機構(gòu)或零件設(shè)計的教學(xué)過程中也應(yīng)遵循三階段原則,教師首先講授機構(gòu)或零件的工作原理。然后按照設(shè)計步驟讓學(xué)生動手練習(xí),在此過程中不斷發(fā)現(xiàn)和改正出現(xiàn)的問題,再通過針對性布置大作業(yè)及課內(nèi)實訓(xùn)進行鞏固。最后提出一些設(shè)計案例,組織學(xué)生進行分組討論,培養(yǎng)獨立設(shè)計的能力。
2.教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)模式。在前述理論研究的基礎(chǔ)上,《機械設(shè)計基礎(chǔ)》的教學(xué)內(nèi)容分為理論教學(xué)內(nèi)容、實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容和討論教學(xué)內(nèi)容。其中,理論教學(xué)內(nèi)容針對機械制造專業(yè)學(xué)生必須具有通用零部件和常用機構(gòu)的初步分析能力和設(shè)計能力而設(shè)置,對教材中的內(nèi)容進行簡化,重點講授平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、帶傳動、齒輪傳動、滾動軸承、軸、減速器等內(nèi)容。實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容與理論教學(xué)的重點相呼應(yīng),包括平面運動簡圖的測繪、機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及特性分析、漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)的測定、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械傳動裝置的拆除和結(jié)構(gòu)分析、機械創(chuàng)新設(shè)計。討論教學(xué)內(nèi)容則針對常用機構(gòu)和零件的設(shè)計中存在不確定性的部分,例如平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、帶傳動、齒輪傳動、軸等,這些機構(gòu)或零件的設(shè)計往往需要學(xué)生在一定范圍內(nèi)去選取參數(shù),經(jīng)常會讓學(xué)生不知如何進行,因此進行討論和總結(jié)是有必要的。
三、小結(jié)
【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計 新型理論 汽車工程 研究應(yīng)用
一、有關(guān)機械設(shè)計理論的概括及研究方向
(一)機械設(shè)計理論的基本概括
機械設(shè)計及理論是機械工程一級學(xué)科所屬的二級學(xué)科,是研究機械科學(xué)中具有共性的基礎(chǔ)理論和設(shè)計方法的學(xué)科,是對機械進行功能分析與綜合并定量描述與控制機械性能的基礎(chǔ)技術(shù)學(xué)科,也是定位機械工程中的各項細致工作流程及程序的歸納總結(jié)的簡單理論介紹。它主要研究各種機械、機構(gòu)以及其零件的工作原理、現(xiàn)代傳動與控制技術(shù)、運動和動力學(xué)性能、摩擦物理學(xué)、關(guān)系力學(xué)、機械創(chuàng)新與設(shè)計等有關(guān)課題。機械學(xué)科與仿生學(xué)、信息學(xué)、生物學(xué)、電子學(xué)等許多學(xué)科相互滲透,從而促進了機械設(shè)計與理論學(xué)科的新發(fā)展。機械設(shè)計這個學(xué)科的特色與優(yōu)勢,它是以復(fù)合材料構(gòu)件設(shè)計與制造、計算機輔助工程、輕工自動機械設(shè)計及理論研究為目標,將計算機輔助設(shè)計與現(xiàn)在檢測技術(shù)應(yīng)用于機械以及產(chǎn)品的設(shè)計過程中。具有工程設(shè)計和管理的綜合素質(zhì)極其豐厚的專業(yè)知識,適合從事工程技術(shù),科研等工作。我國近年來在機械設(shè)計研究上取得了驕人的成績。
(二)機械設(shè)計理論的主要研究方向
現(xiàn)如今,隨著科技的快速發(fā)展,機械設(shè)計理論也逐漸的完善、增多起來,特別是更好地擴大了機械設(shè)計理論在各方面上的研究,主要有以下幾個研究方向:現(xiàn)代設(shè)計理論與方法:機械創(chuàng)新設(shè)計與方法、機械系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計與仿真、優(yōu)化設(shè)計、新型傳動理論設(shè)計、機器人機構(gòu)及其控制與仿真技術(shù)、數(shù)學(xué)機械化在機械中的運用;機械創(chuàng)新設(shè)計與檢測技術(shù):機械創(chuàng)新設(shè)計與檢測技術(shù)主要用于研究機械創(chuàng)新設(shè)計與有限元計算分析,機械振動與噪聲測試與分析,計算機輔助設(shè)計與制造、圖像處理技術(shù);輕工自動機械設(shè)計及理論:主要研究的領(lǐng)域是輕工自動機械現(xiàn)代設(shè)計理論,輕工自動機械先進傳動技術(shù),新型傳動機構(gòu)研究與開發(fā)、輕工機械動力傳動的節(jié)能與環(huán)保、輕工業(yè)機器人開發(fā)與應(yīng)用研究、機器人新機型、仿生機械研究等;仿生機械學(xué):仿生原理與技術(shù);驅(qū)動與控制技術(shù)、機械運動與控制。
二、機械設(shè)計理論在汽車工程上的研究
隨著工業(yè)革命的發(fā)展,人類歷史上出現(xiàn)了第一輛汽車,近些年來,又隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,汽車變成了“改變世界的機器”,它不僅僅改變了人們的生活方式,方便了人們的出行,還在一定程度上有效的提高了人們的生活質(zhì)量和生活水平。雖然,在過去的幾十年里汽車行業(yè)的發(fā)展有了很大的進步,可是,目前的科學(xué)技術(shù)水平依然還是有限的,對于汽車的研究在各方面還需要更進一步的提高。新型機械設(shè)計理論以及一些基本原理在汽車工程方面有著很大的研究方向,并且對其有著一定的推動作用。
(一)機械理論在汽車工程技術(shù)上的研究
汽車工業(yè)的發(fā)展代表著一個國家制造業(yè)的發(fā)展,它直接決定了該國家制造業(yè)的發(fā)展水平。在某種程度上,它不僅僅是最廣泛的一種工業(yè),還是最新技術(shù)的最大載體之一,例如,有些航空、航天領(lǐng)域的高新技術(shù)只有通過汽車工程工業(yè)才能夠更好的轉(zhuǎn)化為較為規(guī)模型的產(chǎn)業(yè),這就決定了新型機械設(shè)計理論及基本原理在汽車工程、工業(yè)上有著很大的促進作用。近些年來,對于汽車工程技術(shù)的研究有著越來越高的標準,這就迫使研究工作者更全面的運用機械設(shè)計理論為汽車工業(yè)的發(fā)展做好準備。
(二)機械設(shè)計理論在汽車工程實際操作方向上的研究
在實際生活當(dāng)中,對于汽車工程的研究離不開技術(shù)方面上的研究,更離不開實際操作方向上的研究,這些實際操作上的研究與機械設(shè)計的基本理論有著密不可分的關(guān)系,甚至有些實際操作,例如對汽車的噪聲、振動等等有著很強的密切性,并且對于這些問題的解決有著很好的作用效果。
三、新型機械設(shè)計理論在汽車工程上的應(yīng)用
(一)機械設(shè)計理論在汽車工程噪聲、振動上的應(yīng)用
在評價汽車舒適性中有一項十分重要的指標,那就是NVH分析,它直接關(guān)系到了汽車產(chǎn)品的市場形象。NVH不僅有助于對振動頻率進行匹配,用于消除振動過程中出現(xiàn)的耦合現(xiàn)象,還有利于改善產(chǎn)品的振動特性,從而大大降低汽車的噪聲及振動。利用NVH分析可以預(yù)先得到新開發(fā)車型性能指標,還能對設(shè)計以及制造等各個環(huán)節(jié)進行更好的優(yōu)化和完善,該分析不僅從設(shè)計成本上,還是從開發(fā)周期上考慮,都為設(shè)計新型車型提供了很好的保障。
(二)機械設(shè)計理論在汽車結(jié)構(gòu)強度與模態(tài)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化上的應(yīng)用
車身是車的主要總成,因此車身必須有很好的強度來保證車的壽命,以足夠的靜剛度來保證車的裝備與使用要求。在機械創(chuàng)新設(shè)計與檢測技術(shù)中機械創(chuàng)有限元分析的方法能夠有效地滿足上述車身的設(shè)計,其主要應(yīng)用體現(xiàn)在:一是在汽車設(shè)計中對結(jié)構(gòu)件、主要機械零件的強度、剛度和穩(wěn)定性進行分析:二是在汽車結(jié)構(gòu)分析中通常采用有限元法來進行各構(gòu)件的模態(tài)分析,同時在計算機上可以清晰地觀看各構(gòu)件的振動模態(tài),這就為結(jié)構(gòu)的動態(tài)設(shè)計提供了方便。因此有限元分析的方法在汽車結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用從而提高了車身設(shè)計水平。
四、結(jié)語
機械設(shè)計的基本原理以及設(shè)計理論有著很好的應(yīng)用前景,特別是在汽車工程方面上發(fā)揮著良好的效果,不僅僅體現(xiàn)在對于汽車工程技術(shù)和實際操作上的研究,還體現(xiàn)在了對于汽車工程、設(shè)計上的具體應(yīng)用,這些對于汽車工程的發(fā)展有著極大的推動作用。
參考文獻:
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【關(guān)鍵詞】微課;機械原理;課程改革
現(xiàn)代教學(xué)觀主張教學(xué)應(yīng)該是在教師指導(dǎo)下,以學(xué)生為主體,以實現(xiàn)培養(yǎng)目標和職業(yè)技能為導(dǎo)向,師生共同探討交流的過程。《機械原理》作為一門培養(yǎng)工科學(xué)生能力的專業(yè)基礎(chǔ)課,兼具任務(wù)性和邏輯性。通過對學(xué)生的調(diào)查發(fā)現(xiàn),許多知識點難于理解和記憶。而傳統(tǒng)的教學(xué)方式重共性不重個性,不能體現(xiàn)“做中學(xué),學(xué)中做”的教學(xué)理念,因此學(xué)生往往是被動接受知識點,這不僅抑制了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且教師在教學(xué)過程中也會感到“身心疲憊”。為了發(fā)揮學(xué)生主觀能動性,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力,筆者在教學(xué)中引入了微課教學(xué)法。
1 微課及其特點
2008年,美國新墨西哥州圣胡安學(xué)院高級教學(xué)設(shè)計師David Penrose首次提出“微課程”這一概念。美國一個教育信息化專業(yè)研究機構(gòu)Educause于2012年11月分享關(guān)于微課(Micro- lecture)的介紹。根據(jù)Educause報告的定義,微課(Micro-Lecture)指的是單一、嚴格界定的教學(xué)主題的簡短的教學(xué)音頻(視頻)。微課常用于面對面教學(xué)或混合學(xué)習(xí)、在線學(xué)習(xí)等。目前,微課已成為各類學(xué)生學(xué)習(xí)活動的重要組成部分。
微課的主要特點包括:
(1)時間“微”:微課視頻時間較短,一般不超過10分鐘。
(2)含量“微”:微課主要是為了重點講解某個學(xué)科知識點(一般是重點、難點、疑點),或是反映某個教學(xué)策略或教學(xué)主題的教與學(xué)的活動。并不是所有知識點的羅列。
(3)資源容量“微”:微課的視頻格式一般是支持網(wǎng)絡(luò)在線播放的流媒體格式(如wmv、flv、rm等)。加上與教學(xué)主題相匹配的微教案、微課件及微反思等資源一共也就幾十兆。
由以上論述可知,微課便于學(xué)生進行個別化的學(xué)習(xí)探究。它具有指向明_,資源多樣,短小精悍,易于擴充,可交互性強等特點。
2 微課在機械原理教學(xué)中的作用
2.1 有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)《機械原理》的積極性
在農(nóng)業(yè)院校《機械原理》教學(xué)過程中,存在有學(xué)生群體的特殊性。因此教學(xué)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的情況就是學(xué)生學(xué)得苦,教師教得累。這直接影響了良好的課堂氛圍。如果運用“微課”的方式進行教學(xué),學(xué)生就會在好奇心的驅(qū)使下,積極、主動接受參與性、開放性、娛樂性更強的課堂形式。所以應(yīng)用微課進行教學(xué)的模式,在很大程度上提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
2.2 有利于學(xué)生對《機械原理》知識的全面掌握
由于農(nóng)業(yè)類院校學(xué)生的文化水平參差不齊,加之在開始課程的時候,又是以專業(yè)課為主。種種原因?qū)е聦W(xué)生不能很好地掌握《機械原理》基本知識。微課可以在網(wǎng)絡(luò)、多媒體的幫助下,對一些難懂、抽象、復(fù)雜的知識點進行整合和總結(jié),然后以短視頻的方式播放講解。這在很大程度上增加了課程的趣味性,極大調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過這種教學(xué)方式,學(xué)生就可輕松、愉快地學(xué)習(xí)《機械原理》知識。
2.3 有利于提高課堂效率和課堂質(zhì)量
隨著高校課程改革的展開,《機械原理》教學(xué)課時越來越少。在此形勢下,教師有可能通過降低課程難度以適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力;也會刪掉部分晦澀、乏味的知識點,而把更多的時間用在學(xué)生容易理解、感興趣的知識點上。其結(jié)果是教學(xué)變得相對輕松,但是往往達不到預(yù)期的教學(xué)效果。由于授課時間的缺乏,導(dǎo)致學(xué)生知識點不能得到及時總結(jié);也很難熟練掌握課堂內(nèi)容。為了達到教學(xué)目的,教師還需進行二次授課。而微課恰好可以彌補教師上課時間不足的缺陷。教師沒時間在課堂上講解的內(nèi)容,學(xué)生可以選擇課余時間在網(wǎng)上進行自主學(xué)習(xí)。
3 建設(shè)《機械原理》微課平臺的方法
3.1 微課教學(xué)片段的設(shè)計
微課的課程容量較少,每小節(jié)課的內(nèi)容在10分鐘左右。在短短10分鐘之內(nèi)要解決《機械原理》課程中某些章節(jié)的重點和難點問題,因此微課內(nèi)容中不應(yīng)包含淺顯、易懂的知識點,更不是所有知識點的簡單羅列。這些重點和難點知識之間的聯(lián)系、內(nèi)容之間的相互融合可以通過傳統(tǒng)多媒體教學(xué)方式來實現(xiàn)。譬如可在PPT中插入微課的一些片段等。總之在微課教學(xué)片段的設(shè)計過程中要保證內(nèi)容的邏輯性、完整性。
3.2 微課資源建設(shè)
微課建設(shè)的關(guān)鍵是資源建設(shè)。以農(nóng)科院校《機械原理》課程為例,首先要以教學(xué)大綱為依據(jù),結(jié)合本專業(yè)特點,確定課程重點和難點。其次要確定微課資源建設(shè)的方式。微課實現(xiàn)的方式有多種,但無論那種方式都要體現(xiàn)出學(xué)生的主動性及課堂上教師和學(xué)生之間的互動性。譬如在介紹不同機構(gòu)應(yīng)用時,可采用視頻的方式。形象、生動的視頻有可能引起學(xué)生巨大的學(xué)習(xí)興趣;對于“四桿機構(gòu)設(shè)計”,可運用“flash”進行講解。用此方法可以把復(fù)雜的運動分解成幾個簡單的運動,從而使得一些晦澀的問題變得簡單明了。為了解學(xué)生對本小節(jié)重點內(nèi)容的掌握情況,可在微課附注中添加測試題。學(xué)生在做題過程中可以相互探討,也可和老師交流。在探討和交流中就掌握了知識。如在機構(gòu)自由度計算、輪系傳動比計算等知識點后面,可進行小測試,以便了解學(xué)生的知識掌握情況。最后,使用Camtasia Studio和PPT等多種設(shè)備和軟件進行教學(xué)過程配錄制,具體操作過程如下:(1)針對所選定教學(xué)主題,搜集教學(xué)材料和媒體素材,制作PPT課件;(2)通過中控臺,同時打開視頻錄像和教學(xué)PPT,教師戴好擴音器后,調(diào)整好話筒音量和位置、PPT界面和錄屏界面的位置后,單擊“錄制桌面”按鈕,開始錄制。教師一邊講解一邊演示,可以配合標記工具或其他多媒體軟件或素材,盡量使教學(xué)過程生動有趣;(3)對已錄制的教學(xué)視頻進行必要的處理、美化;(4)將《機械原理》課程的微課學(xué)習(xí)材料放到學(xué)校搭建的課程學(xué)習(xí)平臺上。
3.3 微課課堂實踐研究。
微課開展不能只停留在形式上,更重要的要注重微課開設(shè)后的效果。形式再好的微課如果起不到好的教學(xué)效果只能說是人、才、物的浪費。對微課效果的評價方式有以下幾種:(1)問卷調(diào)查。可向參加微課學(xué)習(xí)的學(xué)生發(fā)放問卷,提問一些問題,還可讓學(xué)生主動提出一些微課建設(shè)的好建議,得到反饋后老師可以迅速改進課程內(nèi)容和形式。(2)網(wǎng)絡(luò)反饋。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,老師和學(xué)生的交流越來越多地借助于網(wǎng)絡(luò),而非面對面的交流。可以通過網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)軟件統(tǒng)計一門微課的點擊率,從而使老師知道微課的實際效果,以便做進一步改進。
【參考文獻】
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關(guān)鍵詞:實踐教學(xué);自學(xué)指導(dǎo);類比教學(xué);演示教學(xué)
中圖分類號:G42 文獻標識碼:A
文章編號:1009-0118(2012)09-0155-02
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是高等職業(yè)技術(shù)院校面向機械類專業(yè),即機械設(shè)備維修、礦山機械、建筑機械、鐵路施工機械、公路施工機械、汽車維修、數(shù)控技術(shù)專業(yè)、機電一體化專業(yè)、模具設(shè)計與制造專業(yè)開設(shè)的專業(yè)技術(shù)平臺課程,是基礎(chǔ)課與專業(yè)課銜接課程。課程內(nèi)容涵蓋機械原理和機械零件兩門學(xué)科。課程涉及計算機基礎(chǔ)、高等數(shù)學(xué)、工程力學(xué)、機械制圖和機械制造基礎(chǔ)多門相關(guān)學(xué)科。目前在本課程的教學(xué)實踐中,采取了多種多樣教學(xué)方法和手段,常用的有實踐教學(xué)法、自學(xué)指導(dǎo)教學(xué)法、類比教學(xué)法、多媒體教學(xué)法。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程特點是涉及內(nèi)容面廣量大,教學(xué)方法的方多種多樣,教學(xué)方法的選擇直接影響到教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。我通過多年承擔(dān)機械設(shè)計基礎(chǔ)的教學(xué)工作,在諸多種教學(xué)方法中,提煉了對以上提到的四種常用的教學(xué)方法,對這些教學(xué)方法如何在機械設(shè)計基礎(chǔ)的教學(xué)中應(yīng)用進行分析比較,同時結(jié)合機械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進行如下探討。
一、實踐教學(xué)法
實踐教學(xué)法是基于學(xué)生的直接經(jīng)驗、密切聯(lián)系學(xué)生自身生活和社會生活、體現(xiàn)對知識綜合運用的教學(xué)方法,教師通過一定的實踐活動將概念化、條理化、抽象化的書本知識轉(zhuǎn)化為學(xué)生的理性認識和實踐能力的一種有效方法。實踐教學(xué)法是理論聯(lián)系實際的橋梁,在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)過程中經(jīng)常被使用。實踐教學(xué)法在教學(xué)實踐中注重,引入新課要精心設(shè)計,把新課涉及的內(nèi)容和主題聯(lián)系,學(xué)生實踐過或接觸過的問題提出來,這樣很直接地揭示本課主題,能使學(xué)生的注意力很快引入課程主題的學(xué)習(xí)和探討中。在探討《螺紋連接與螺旋傳動》時,可以從如下實例入手:例舉生活中遇見的多種實例,這些實例都有一個共同特點,用手擰緊螺栓時候,順時針擰就能擰緊螺栓,可家庭用來煮飯的液化氣鋼瓶就不一樣,液化氣鋼瓶逆時針才能擰緊,都是螺紋擰緊工作,就有不同的操作方向,要解釋這個實際生活和工作中遇見的現(xiàn)象,只要認真學(xué)習(xí)本章所講的《螺紋連接與螺旋傳動》教學(xué)內(nèi)容,就能夠比較輕松容易地理解掌握《螺紋連接與螺旋傳動》的原理。又如在探討《鏈傳動》時,可以從人騎自行車的實例入手,人在騎自行車時,經(jīng)常遇見自行車鏈條從鏈輪上脫離,這時騎自行車的人就會感到有力沒法使,自行車也不能驅(qū)動,既然自行車鏈傳動中鏈條容易脫離鏈輪,為什么自行車制造商還要采用鏈傳動來做自行車的傳動裝置呢?如果一定要用鏈傳動做自行車的傳動裝置,用什么方法能使自行車鏈條盡量少些脫離鏈輪。學(xué)習(xí)本章《鏈傳動》后,這些問題都迎刃而解。在探討《機構(gòu)自由度》時,機構(gòu)運動簡圖、機構(gòu)運動示意圖、平面機構(gòu)自由度這些概念比較抽象學(xué)生難以理解,通過簡單機構(gòu)測繪實踐,學(xué)生就會對機構(gòu)、機構(gòu)示意圖,機構(gòu)運動簡圖,有了較深的理解和認識。有了實踐的引入和運動簡圖測繪實踐活動,學(xué)生對機構(gòu)的運動,機構(gòu)運動自由度,計算機構(gòu)自由度,判斷機構(gòu)能不能運動,從動件有沒有確定的運動等教學(xué)內(nèi)容都能夠基本掌握。在機械設(shè)計基礎(chǔ)的教學(xué)中,用實踐教學(xué)法,可以啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)機械設(shè)計基礎(chǔ)的興趣,能夠事半功倍地完成本課程的教學(xué)任務(wù),學(xué)生和老師都能較輕松地完成本課程的教學(xué)標準。
二、自學(xué)指導(dǎo)教學(xué)法
自學(xué)指導(dǎo)教學(xué)法是在教師的指導(dǎo)下,讓學(xué)生經(jīng)過自學(xué),找出不理解的內(nèi)容,然后教師再針對學(xué)生提出的問題重點講授的一種課堂教學(xué)方法,該教學(xué)法有五個環(huán)節(jié)組成,即:布置題目-自學(xué)-練習(xí)-討論交流-點評小結(jié)。這種教學(xué)方法體現(xiàn)了學(xué)生為主、自學(xué)為主、練習(xí)為主的三原則,自學(xué)指導(dǎo)教學(xué)法促成了教師、學(xué)生和教材之間的和諧統(tǒng)一。在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程,對于較簡單的教學(xué)內(nèi)容,可采用自學(xué)指導(dǎo)式教學(xué)方法。自學(xué)式教學(xué)方法教師根據(jù)本節(jié)課的內(nèi)容設(shè)計幾題課堂練習(xí),學(xué)生帶著問題自學(xué),然后完成教師布置課堂練習(xí)題,老師隨機挑選幾名學(xué)生在講臺上,交流自己獨立完成的練習(xí)的思路、步驟和展示自己完成的練習(xí);老師概括性的點評學(xué)生完成練習(xí)中出現(xiàn)的問題,提出正確的解題方法,公布正確的練習(xí)答案。如機械設(shè)計基礎(chǔ)中的,凸輪機構(gòu)可以采用這種方法,本課題可以提出這些問題,你在平時的生活和生產(chǎn)實踐中,看到過凸輪機構(gòu)應(yīng)用在那些機器設(shè)備上(舉例説明)?凸輪機構(gòu)中,常用的從動件運動規(guī)律有哪幾種?各有什么特點?基園半徑過大,過小會出現(xiàn)什么問題?滾子從動件的滾子半徑應(yīng)如何選取?通過50分鐘時間的自學(xué)后,學(xué)生之間相互交流探討,大多數(shù)學(xué)生基本能完成以上老師布置的練習(xí);老師隨機挑選幾名學(xué)生上講臺交流自己解題的思路并演示自己解題的過程和結(jié)果,經(jīng)學(xué)老師點評,絕大多數(shù)學(xué)生能掌握凸輪機構(gòu)的工作原理和應(yīng)用。自學(xué)指導(dǎo)教學(xué)法在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)中,能夠幫助學(xué)生鍛煉自己,提高自學(xué)的能力,自學(xué)能力的培養(yǎng)也是大學(xué)教育一個重要的目標。培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力,這種教學(xué)法起到了事倍功半的效果。
三、類比教學(xué)法
類比教學(xué)法是類比推理在教學(xué)中的具體運用。類比教學(xué)法對于引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機,幫助學(xué)生理解抽象的事物和概念,發(fā)展學(xué)生的求異性思維以及培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性具有重要意義。類比教學(xué)法用在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程中,如摩擦輪傳動、帶傳動、螺旋傳動、鏈傳動等,每種傳動教學(xué)過程都是介紹結(jié)構(gòu)、工作原理、分類、參數(shù)、應(yīng)用特點。前面幾種傳動可以詳細介紹以及層層遞進分析這些傳動機構(gòu),當(dāng)學(xué)生掌握前面幾種傳動機構(gòu)的工作原理、機構(gòu)特點及在機械設(shè)備中的應(yīng)用當(dāng)學(xué)生漸漸熟悉了這種分析傳動的方法后,用鏈傳動來做一次類比法教學(xué),先讓學(xué)生模仿前面的方法來分析鏈傳動的結(jié)構(gòu)、工作原理、分類、參數(shù),再歸納總結(jié)出鏈傳動的機構(gòu)特點及在機械設(shè)備中的應(yīng)用。在機械設(shè)計基礎(chǔ)中齒輪傳動,蝸輪蝸桿傳動,齒輪系的教學(xué)中,用類比教學(xué)法也比較有教學(xué)效率,在詳細講授圓柱齒輪的幾何尺寸,基本參數(shù),正確嚙合條件,連續(xù)傳動條件等內(nèi)容后,可以用類比法學(xué)習(xí)斜齒圓柱齒輪,錐齒圓柱齒輪和渦輪蝸桿。采用類比法教學(xué)中教師有意識地運用這種層層推進、抽絲剝繭的分析問題、思考問題的方法學(xué)生們能較輕松地完成學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生也在潛移默化中學(xué)會了用類比法學(xué)習(xí)新知識,新技能。學(xué)生今后在工作崗位上碰到新的設(shè)備,也會運用類比法分析問題。類比教學(xué)法在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)中,可以訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用類比法分析問題的能力,同時在一定程度上能夠提高本課程的教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
四、多媒體教學(xué)法
多媒體教學(xué)是指在教學(xué)過程中,根據(jù)教學(xué)目標和教學(xué)對象的特點,通過課程教學(xué)設(shè)計,合理選擇和運用現(xiàn)代教學(xué)媒體,并與傳統(tǒng)教學(xué)手段有機組合,共同參與教學(xué)全過程,以多種媒體信息作用于學(xué)生,形成合理的教學(xué)過程結(jié)構(gòu),達到最優(yōu)化的教學(xué)效果。在機械設(shè)計基礎(chǔ)的教學(xué)中,所有的運動機構(gòu)都可以制作成動畫,如概述部分中有關(guān)機械、機構(gòu)和機器等概念,做成動畫后學(xué)生就能在最短的時間里,接受機器、機構(gòu)、機械、零件和構(gòu)件的含義;齒輪機構(gòu)、蝸桿機構(gòu)、帶傳動和鏈傳動做成動畫,學(xué)生就能在最短的時間里,弄懂這些機構(gòu)的工作原理;如齒輪機構(gòu)做成動畫,漸開線的嚙合特點,漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合特點,漸開線齒輪的根切現(xiàn)象,變位齒輪和變位齒輪傳動的教學(xué)內(nèi)容,都能在較短的時間里讓學(xué)生接受這些知識和初步理解齒輪機構(gòu)的工作原理。多媒體教學(xué)法用在機械設(shè)計基礎(chǔ)的課程教學(xué)中,能夠提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。如果要制作這些機械傳動機構(gòu)的動畫,比較消耗人力,財力。目前機械設(shè)計基礎(chǔ)的動畫教學(xué)資源基本上能夠共享,機械設(shè)計基礎(chǔ)多媒體課件可以再網(wǎng)上下載,根據(jù)本學(xué)校專業(yè)的特點加以修改,就可以應(yīng)用。這樣多媒體在機械設(shè)計基礎(chǔ)的教學(xué)中就應(yīng)用更方便,更廣泛。
總之,在機械設(shè)計基礎(chǔ)的教學(xué)過程中,以上四種教學(xué)方法的選用應(yīng)參考學(xué)生以前的所學(xué)課程的掌握程度,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)校現(xiàn)有的教學(xué)條件和教學(xué)資源,任課教師的特長等因數(shù)因材施教。在應(yīng)用這些教學(xué)方法時,同一章節(jié)也可以采用一種或幾種教學(xué)方法。實際上在機械設(shè)計基礎(chǔ)的教學(xué)中,還有很多的教學(xué)方法。無論在教學(xué)中選取哪一種教學(xué)方法,突出高職教育的特點,盡量在教學(xué)中,聯(lián)系生產(chǎn)實際,避開在今后很難遇到的機械設(shè)計基礎(chǔ)課程里較深的理論問題。在整個課程的教學(xué)中體現(xiàn)培養(yǎng)技能型人才的目標,提高本課程的教學(xué)效率,達到高職機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)標準。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:創(chuàng)新設(shè)計;設(shè)計方法;產(chǎn)品設(shè)計
創(chuàng)新設(shè)計是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計理論的重要內(nèi)容之一。隨著知識經(jīng)濟時代的到來,社會的進步與經(jīng)濟的發(fā)展更加依賴于人類的創(chuàng)新實踐活動。開展創(chuàng)新設(shè)計的研究對于建設(shè)創(chuàng)新型國家有重要意義。
1創(chuàng)新的內(nèi)涵
20世紀初,全球社會生產(chǎn)力的發(fā)展中只有5%是依靠技術(shù)創(chuàng)新取得的,而現(xiàn)在發(fā)達國家中的40%是依靠技術(shù)創(chuàng)新取得的。
美籍奧裔經(jīng)濟學(xué)家熊彼特(JosephA.Schumpeter)于1912年在其著作《經(jīng)濟發(fā)展理論》中將“創(chuàng)新”作為一個經(jīng)濟學(xué)概念首次提出。
熊彼特認為創(chuàng)新是發(fā)明的第一次商品化,也就是說,把發(fā)明引入生產(chǎn)體系并為商業(yè)化生產(chǎn)服務(wù)的過程就是創(chuàng)新,它意味著建立新的生產(chǎn)函數(shù)或供應(yīng)函數(shù),是在生產(chǎn)體系中引進一種生產(chǎn)要素和生產(chǎn)條件的新的組合。
而發(fā)明實際上就是一個產(chǎn)品創(chuàng)新的過程,其關(guān)鍵是設(shè)計的創(chuàng)新,設(shè)計創(chuàng)新是實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新的根本基礎(chǔ)。因此,創(chuàng)新設(shè)計的重要性就顯而易見了。
創(chuàng)新設(shè)計是一種創(chuàng)造性的智力活動,是設(shè)計者充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造力,利用人類已有的科學(xué)技術(shù)成果,進行創(chuàng)新構(gòu)思,應(yīng)用新技術(shù)、新原理、新方法進行產(chǎn)品分析和設(shè)計的過程。
2創(chuàng)新方法的發(fā)展
創(chuàng)新是一個及其復(fù)雜的過程,人類對創(chuàng)新本質(zhì)的認識與研究還遠遠達不到科學(xué)的層次。但是眾多創(chuàng)新學(xué)者,經(jīng)數(shù)十年的研究發(fā)現(xiàn),科學(xué)技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)造有一定的規(guī)律可循,他們大多是以原則、訣竅、思路形式指導(dǎo)人們克服心理和思維的障礙,改善思維的靈活性的過程。
自20世紀30年代至80年代,世界上出現(xiàn)了300多種創(chuàng)新技法,10多種創(chuàng)造原理。這些創(chuàng)新技法,各自從不同的角度、在一定程度上突破了制約創(chuàng)新的相關(guān)因素的限制。
所謂創(chuàng)新技法就是在創(chuàng)造心理、創(chuàng)造性思維方法和認識規(guī)律基礎(chǔ)上的技巧。這些創(chuàng)新技法不存在科學(xué)的邏輯關(guān)系,大多數(shù)目前在理論上處于“初生期”,還遠遠未達到純粹的科學(xué)水平。
從思維的角度,創(chuàng)新是人類駕馭形象思維與邏輯思維、發(fā)散思維與收斂思維的過程。
經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,在掌握已有創(chuàng)新技法的基礎(chǔ)上,結(jié)合認知科學(xué)、人工智能、設(shè)計方法學(xué)、科學(xué)技術(shù)哲學(xué)等前沿學(xué)科,創(chuàng)新設(shè)計方法已成為一門獨立且有待于開發(fā)的新的設(shè)計技術(shù)和方法。
創(chuàng)新設(shè)計方法的發(fā)展歷程如圖1所示。
最初的創(chuàng)新研究側(cè)重于人的創(chuàng)造性思維,總結(jié)出一些具有指導(dǎo)意義的規(guī)律,形成各種創(chuàng)新技法,如:頭腦風(fēng)暴法、聯(lián)想法、類比法、側(cè)向思考、仿生法等。
后來,創(chuàng)新方法的研究開始注重以知識(專利)為基礎(chǔ),通過對專利的分析與研究,總結(jié)創(chuàng)造活動所遵循的創(chuàng)新原理,該階段的典型創(chuàng)新方法是TRIZ理論。
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,創(chuàng)新方法的研究也出現(xiàn)新的趨勢,在現(xiàn)階段,各種成熟的創(chuàng)新設(shè)計方法開始集成化研究與應(yīng)用,并與計算機(包括網(wǎng)絡(luò))技術(shù)相結(jié)合,形成計算機輔助創(chuàng)新(CAI:ComputerAidedInnovation)技術(shù),如:QFD、可靠性設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同創(chuàng)新技術(shù)、有限元分析等各種成熟的技術(shù)和方法開始融入到創(chuàng)新設(shè)計過程中。3機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的研究
機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的研究對于提高機械產(chǎn)品的設(shè)計水平、提高產(chǎn)品的競爭力有著重大的意義,受到世界各個國家的普遍重視。
機械創(chuàng)新設(shè)計是指充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力,利用人類己有的相關(guān)科學(xué)技術(shù)成果(含理論、方法、技術(shù)原理等),進行創(chuàng)新構(gòu)思,應(yīng)用新技術(shù)、新原理、新方法進行產(chǎn)品的分析和設(shè)計,設(shè)計出具有新穎性、創(chuàng)造性及實用性的機構(gòu)或機械產(chǎn)品(裝置)的一種實踐活動。
一般來說,創(chuàng)新設(shè)計包括全新設(shè)計和適應(yīng)型創(chuàng)新設(shè)計兩類。
需要指出的是,創(chuàng)新設(shè)計和概念設(shè)計并不是同一個概念,概念設(shè)計的核心是進行設(shè)計創(chuàng)新,而創(chuàng)新設(shè)計并不盡限于概念設(shè)計階段。在產(chǎn)品設(shè)計的各個階段均有創(chuàng)新設(shè)計的問題,但是最主要的是在概念設(shè)計階段進行創(chuàng)新。
國內(nèi)外學(xué)者針對機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計,分別從設(shè)計的本質(zhì)、設(shè)計的過程以及設(shè)計的方法等不同方面,做了大量的研究工作。
創(chuàng)新設(shè)計理論和方法的研究現(xiàn)狀見表1。
4機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計存在的問題及展望
通過上述文獻的研究可以看出,盡管人們從不同角度對創(chuàng)新設(shè)計進行了數(shù)十年的研究,取得了一些成果,但是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程中還有一些問題仍沒有解決,成為今后研究的重點。
(1)創(chuàng)新設(shè)計本質(zhì)過程的研究這實際上也是對設(shè)計的創(chuàng)新本質(zhì)的認識。盡管人們從思維方法、設(shè)計手段等多方面對創(chuàng)新問題進行探索,現(xiàn)在對創(chuàng)新的實質(zhì)過程仍沒有一個統(tǒng)一的、深層次的認識,無法形成一個完整的理論去指導(dǎo)創(chuàng)新實踐。在這方面我們?nèi)孕枰龃罅康墓ぷ?#65377;
(2)創(chuàng)新設(shè)計中知識的表達與應(yīng)用首先,產(chǎn)品創(chuàng)新過程涉及多學(xué)科、多種技術(shù),如何將設(shè)計知識組織管理,滿足設(shè)計主體對知識的需求是今后的研究重點。其次,為創(chuàng)新設(shè)計過程建立科學(xué)的產(chǎn)品模型,結(jié)合現(xiàn)代CAD技術(shù),支持創(chuàng)新方案的快速表達,對于提高設(shè)計效率有重要意義。
(3)設(shè)計理論研究與設(shè)計工具開發(fā)存在嚴重脫節(jié)人們對于設(shè)計理論及創(chuàng)新問題進行了大量研究,但是理論研究與設(shè)計工具,特別是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計工具存在嚴重的脫節(jié)。一方面某些機械結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和方法的研究較少考慮計算機實現(xiàn)的問題;另一方面設(shè)計工具開發(fā)時,又沒有適合計算機進行的結(jié)構(gòu)設(shè)計自動化和智能化理論。需要深入研究機械產(chǎn)品設(shè)計中功——構(gòu)映射的本質(zhì)規(guī)律。
(4)創(chuàng)新設(shè)計過程的集成化技術(shù)研究創(chuàng)新設(shè)計過程的集成化技術(shù)的重點在于概念設(shè)計的集成化實現(xiàn),主要是指產(chǎn)品的原理方案創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新的集成。現(xiàn)有的設(shè)計理論或設(shè)計工具多是從不同的角度,考慮某階段的創(chuàng)新實現(xiàn)問題,如:TechOptimizer可以輔助實現(xiàn)產(chǎn)品原理方案的創(chuàng)新,但需要其他CAD系統(tǒng)完成結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作;一些大型的CAD/CAE/CAM商品化軟件,如:UG、Pro/E等均開發(fā)出了支持概念設(shè)計的工業(yè)設(shè)計模塊或草圖設(shè)計模塊,但是這些模塊基本上仍是計算機輔助繪圖的工具,幾乎不支持原理方案的創(chuàng)新。缺乏統(tǒng)一的創(chuàng)新設(shè)計理論指導(dǎo)創(chuàng)新設(shè)計過程,是造成原理方案創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新的集成度低的主要原因。
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機械原理課既有很強的理論性,又有較強的實踐性。對于沒有實踐經(jīng)驗、基礎(chǔ)知識薄弱且空間想象能力相對較差的三本院校學(xué)生來說,極易感覺學(xué)習(xí)內(nèi)容枯燥乏味且不易理解,從而失去學(xué)習(xí)興趣,進而導(dǎo)致學(xué)生在課堂上精神不能集中,甚至萎靡不振或“開小差”,教學(xué)效果難以保證。糾其原因除了基礎(chǔ)差、學(xué)習(xí)起來有困難以外,更重要的是他們?nèi)狈W(xué)習(xí)動機。主要體現(xiàn)在以下幾個方面:1.對人生定位缺乏認識。2.對專業(yè)缺乏認識。因此,在機械原理課程教學(xué)中如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生既想學(xué),又能學(xué)、會學(xué)且樂于學(xué),是新時期三本學(xué)院機械原理課程教師面臨的首要任務(wù)。
針對以上特點,本文特在教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法與手段上提出如下改革思路:
一、夯實基礎(chǔ),拓寬知識,進行教學(xué)內(nèi)容的改革
機械原理是一個比較傳統(tǒng)、成熟的課程。教學(xué)內(nèi)容的改革上賦予了它更多的現(xiàn)代氣息,在加強基礎(chǔ)的同時,處理好“少而精”與“廣而新”的關(guān)系。實際工程中使用較普遍的常規(guī)理論、方法仍然作為教學(xué)的基本內(nèi)容,本著“少而精”的原則,加強基礎(chǔ),使學(xué)生必須掌握;本學(xué)科和相近學(xué)科的新知識、新發(fā)展作為新的教學(xué)內(nèi)容讓學(xué)生了解為主,體現(xiàn)“廣而新”的原則,達到拓展學(xué)生的知識面,開闊思路和眼界的目的。因此,在經(jīng)典的基本知識以外,我們保留了圖解法的精華,同時鑒于計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用和學(xué)生的興趣愛好,適當(dāng)增加解析法的應(yīng)用,加強了計算機輔助設(shè)計的內(nèi)容,使學(xué)生把傳統(tǒng)、古老的機械與日新月異的現(xiàn)代化技術(shù)聯(lián)系起來。為了培養(yǎng)學(xué)生初步具有確定機械運動方案和合理選用機構(gòu)的能力,教學(xué)內(nèi)容上又增加了“機械運動方案的擬定”、“分析和設(shè)計機構(gòu)”方面的內(nèi)容介紹,并安排了對某一機械的改進或新機械的方案設(shè)計,使學(xué)生對所學(xué)知識融會貫通,達到應(yīng)用知識解決實際問題的初步能力,將理論和實際結(jié)合得更緊密。在講授必要的傳統(tǒng)、經(jīng)典知識、“三基”內(nèi)容以外,積極吸收國內(nèi)外有關(guān)科學(xué)研究成果,注重介紹本學(xué)科的研究前沿以及新知識、新材料、新工藝、新理論和新方法,以開闊學(xué)生的思路和眼界。
二、遵循“知識傳授與創(chuàng)新及實踐能力培養(yǎng)并重”的原則,不斷地改革教學(xué)方法與教學(xué)手段
1.啟發(fā)式教學(xué)模式。理論授課時,注重充分與學(xué)生進行交流:學(xué)生跟著老師的思路走,老師跟著學(xué)生的表情走(察言觀色,掌握學(xué)生接受的程度)。引入項目研究、課內(nèi)課外相結(jié)合等;在課堂教學(xué)中,通過教師的講授來傳授知識,采用教師啟發(fā)、引導(dǎo)的方式,循序漸進地誘導(dǎo)、啟發(fā)、鼓勵學(xué)生對問題和現(xiàn)象進行思考、討論,再由教師總結(jié)、答疑。盡可能結(jié)合工程實際,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,有效縮小書本知識與生產(chǎn)、科研實際的距離。對于一些容易混淆的概念、知識點在個案中的運用分析、通過分析而進行歸納的基本理論和原則等方面的問題,都可以采用啟發(fā)式的教學(xué)方法,既有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性,又有利于培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力。通過這種討論式、互動式的教學(xué)方法,可有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性,也有利于學(xué)生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)和表達能力、團隊合作能力的提高。
課程實驗教學(xué)注重實驗方法、實驗過程,重視實驗儀器的使用。在保證基本實驗內(nèi)容完成的基礎(chǔ)上,鼓勵學(xué)生自己擬訂實驗方案、實驗方法,使學(xué)生能夠獨立實驗,獨立分析實驗結(jié)果,這樣就培養(yǎng)了學(xué)生獨立工作的能力和創(chuàng)新意識。
2.多媒體教學(xué)手段。引入CAI課件、視頻、動畫等。2001年后,課程的教學(xué)手段從傳統(tǒng)的掛圖講解、膠片投影教學(xué),轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂利用多媒體教學(xué)、實驗室采用投影為主,掛圖為輔的方式進行教學(xué)。由于應(yīng)用先進的設(shè)備和儀器教學(xué),改變了學(xué)生上課埋頭記筆記、課后背筆記、老師考筆記的現(xiàn)象。課堂中增加了更多的師生互動環(huán)節(jié),師生在課堂上共同討論問題的時間多了,學(xué)生的興趣也增加了。多媒體技術(shù)的運用,使許多理論知識變得“可視化”,直觀而容易理解,加強了師生教與學(xué)的交互性。
3.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。機械原理精品課程網(wǎng)及時更新最新研究進展,并將教學(xué)大綱、日歷、習(xí)題、試卷、電子教案、動畫素材、授課視頻等上網(wǎng),通過文字、聲音、圖片、視頻等手段加強了教學(xué)感觀性、時效性和現(xiàn)代教育技術(shù)氣氛的感染力。利用教室的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,可以引導(dǎo)學(xué)生了解最新研究進展與資訊,注意將最新的學(xué)術(shù)研究成果轉(zhuǎn)化到教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
4.及時答疑。答疑方式多樣,既有課間個別答疑,也有課外集體輔導(dǎo)答疑;既有實時的電話答疑,也有非實時的郵件答疑,還有留言答疑、QQ群答疑等。
關(guān)鍵詞 機械設(shè)備;能源消耗;新技術(shù);改造
中圖分類號TH13 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2012)81-0065-02
對于機械設(shè)備改造的理論和方法涉及機械、材料、物理、化學(xué)等很多領(lǐng)域。在我國經(jīng)濟高速發(fā)展新形勢下,工業(yè)技術(shù)機械設(shè)備都還比較落后陳舊,更不上時代的發(fā)展,對于每個企業(yè)來說,更新機械設(shè)備和對原有的機械進行改造注入新的技術(shù),使企業(yè)的發(fā)展能夠更上時代的需求,還能在激烈的競爭中嶄露頭角。本文將主要歸納介紹了在機械設(shè)備改造過程中所涉及的一些機械改造理論知識,并,并對機械設(shè)備改造的出現(xiàn)常見方法進行論述。
1 機械設(shè)備的改造原理
對于機械設(shè)備的改造是把新的科學(xué)技術(shù)的研究成果應(yīng)用在一些企業(yè)的現(xiàn)有機械設(shè)備,再通過對機械設(shè)備的部分結(jié)構(gòu)進行革新和改造,來是機械設(shè)備具有新的生產(chǎn)水平并提高機械的生產(chǎn)效率。首先我們要通過了解機械原理,研究機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)、受力情況、機械質(zhì)量和運動過程等。機械設(shè)備是由一個或一個以上的機構(gòu)構(gòu)件通過活動傳動來實現(xiàn)整個機械運動的組合結(jié)構(gòu)。對于機構(gòu)學(xué)是來研究機器中常見的各種各樣的機構(gòu),一般是來研究機械結(jié)構(gòu)的組成原理和運動的確定性,并對該機構(gòu)的運動特性和過程進行分析和總結(jié)。機構(gòu)學(xué)一般不是研究力對運動的某些影響,現(xiàn)在對機構(gòu)的分析主要是采用圖解法,或者通過計算機的輔助設(shè)計來深入的研究和技術(shù)革新。
機械設(shè)備的技術(shù)改造是將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成就和先進經(jīng)驗應(yīng)用在原有的機械設(shè)備上,通過改造來改變現(xiàn)有設(shè)備的部分結(jié)構(gòu),采取裝上和更換新部件、新裝置、新附件,來替換機械設(shè)備的一些磨損部位。同時通過機械設(shè)備的技術(shù)改造,能夠改變原有設(shè)備的一些技術(shù)性能,增加機械設(shè)備的某些特殊功能,使機械設(shè)備的局部或整個設(shè)備能夠達到新設(shè)備的技術(shù)水平,擁有高效的生產(chǎn)能力和性能。例如,將一些舊的機床改造為程控、數(shù)控的機床,或者在舊的機床上增加精密的檢測裝置、更換新的技術(shù)部件等。通過機械技術(shù)改造可提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率,也能降低機械的能源消耗。這些都需要研究機械的動力學(xué),通過研究機械在力的作用下地運動規(guī)律、產(chǎn)生的摩擦力和機械工作效率等問題,將有關(guān)數(shù)據(jù)利用計算機進行分析研究,來改善一些陳舊的機械工作原理,科學(xué)的解決現(xiàn)有設(shè)備的部分構(gòu)件的運作中產(chǎn)生的不符合有關(guān)技術(shù)要求的問題。
在進行機械設(shè)備的改造原理時,也需要對機械的材料進行有效的分析研究,在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上,找出符合現(xiàn)代社會發(fā)展的方向的高科技材料。首先需要研究材料的成分、材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)和材料的性能等在機械設(shè)備上的有關(guān)應(yīng)用。同時還要研究材料的物理特性,從微觀和宏觀的角度對不同材料的詳細參數(shù)進行有效的實驗分析,觀察材料的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、材料的密度和水工性質(zhì)能多方面的物理特性在不同環(huán)境下產(chǎn)生的不同物理反應(yīng)。還要研究材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,并在熱力學(xué)條件下發(fā)生不穩(wěn)定的變化情況,觀察分析在此狀態(tài)下材料的組成結(jié)構(gòu)相關(guān)變化,在哪種條件下材料能夠恢復(fù)穩(wěn)定或達到物質(zhì)的平衡狀態(tài)。通過研究材料在這些變化進行相變現(xiàn)象,可以利用該物理特性來有效的控制材料的性能制造出一些機械設(shè)備需要的機械器件,是原有的機械擁有新的特性,達到有關(guān)技術(shù)要求。對于材料的熱力學(xué)研究室為了清晰的了解材料在熱現(xiàn)象中物質(zhì)系統(tǒng)達到平衡時的有關(guān)性質(zhì)和物質(zhì)的能量平衡關(guān)系。熱力學(xué)的理論主要是由熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律和熱力學(xué)第三定律組成,主要是來研究熱能和機械能等一些其他形式的能量轉(zhuǎn)換規(guī)律。但我們不僅要對材料進行單一的物理性質(zhì)研究,還要對材料進行化學(xué)性質(zhì)的研究,通過一些化學(xué)實驗來檢測該材料的化學(xué)特性,研究出材料在哪些特定的條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致材料的組成發(fā)生變化。同時我們還需要通過利用量子力學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)等對材料進行實驗研究、探索和歸納總結(jié)出來材料的基本規(guī)律和理論。通過對機械設(shè)備原理的掌握,在各方面對機械設(shè)備進行創(chuàng)新的研究設(shè)計,是機械設(shè)備達到所需的設(shè)計要求。
2 機械設(shè)備的改造方法
對于機械設(shè)備的改造方法一般是設(shè)備的改裝和機械設(shè)備的技術(shù)改造,機械設(shè)備進行改裝一般是通過對機械設(shè)備的容量、體積和功率等改大來滿足機械的產(chǎn)品生產(chǎn)量和產(chǎn)品的加工要求,而對機械設(shè)備進行技術(shù)改造是利用新的科學(xué)研究成果對原有機械設(shè)備進行革新和改造,來改變原有的落后技術(shù),使原有的機械設(shè)備能夠擁有新的生產(chǎn)技術(shù)。在機械設(shè)備的技術(shù)改造中一般采用的方法有很多,例如一種改造方法是用微機來作為機械的控制元件, 通過對機械設(shè)備的進給系統(tǒng)進 行技術(shù)性的改造,選用步進電動機的方式來控制機械系統(tǒng),是機電控制系統(tǒng)中常用的驅(qū)動元件及其控制方法,主要是微機和嵌入式計算機及其接口技術(shù)在機械控制系統(tǒng)中的相關(guān)應(yīng)用,還有一種方法是用可編程控制器作為控元件,主要是替代機械設(shè)備的繼電器鐮接觸器組成的電氣控制的部分元件,這樣可以提高機械設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)的可靠性能,而且這個方法早已突破純粹開關(guān)量控制的局限性而進入到過程控制、位置控制、通信網(wǎng)絡(luò)、圖形工作站等方面,成為機電控制及過程控制不可缺少的核心控制部件。還有一種方法是采用的數(shù)控設(shè)備來控制機械的進給系統(tǒng),這樣有利于企業(yè)的生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化,數(shù)控機械設(shè)備使用數(shù)字信息與標準代碼處理、傳遞信息,采用計算機控制的方法,為計算機輔助設(shè)計、制造及管理一體化的工作方式創(chuàng)造了有利條件。
在對機械設(shè)備的技術(shù)改造中一般是采用相應(yīng)的方法來提高機械設(shè)備自動化程度,實現(xiàn)數(shù)控化、聯(lián)動化新技術(shù)特性,也能提高機械設(shè)備的工作功率、速度和擴大設(shè)備的生產(chǎn)量和改變設(shè)備的生產(chǎn)工藝,并能將機械設(shè)備改造成高效能,以實現(xiàn)加工對象的自動控制,同時改進機械設(shè)備的冷卻系統(tǒng)、安全和保護裝置及環(huán)境污染系統(tǒng),在新的能源形勢下還需要降低設(shè)備原材料及能源消耗。通過特殊的改造使機械設(shè)備擁有符合現(xiàn)代生產(chǎn)要求的特點。對于機械設(shè)備的改造需要先對機械進行需求分析、技術(shù)分析、生產(chǎn)實驗等來解決機械設(shè)備怎樣進行改造才能達到我們所要求的效果,并通過有關(guān)理論對機械設(shè)備進行強度、剛度和使用年限,同時還要考慮到改造后的機械設(shè)備對能源消耗和環(huán)境與人的影響。
3 機械設(shè)備的改造的意義
對于機械設(shè)備的改造是利用先進的科學(xué)技術(shù)和經(jīng)驗,根據(jù)機械設(shè)備的需要對機械設(shè)備原有的結(jié)構(gòu)、局部部件和裝置進行有效的改善和改進,是舊的機械設(shè)備達到新的機械的水平。經(jīng)過改造后的機械設(shè)備能節(jié)約能源和原材料,來降低生產(chǎn)成本,并能提高機械設(shè)備的加工生產(chǎn)精度和產(chǎn)品的質(zhì)量。還能適應(yīng)企業(yè)對新產(chǎn)品開發(fā),適應(yīng)產(chǎn)品升級換代和市場需求,大大的改善工藝性能,提高了設(shè)備的生產(chǎn)效率,同時能夠促進企業(yè)的安全生產(chǎn),并改善環(huán)境保護和減輕勞動強度。這樣能夠在不增加資金的大量投入下,提高企業(yè)的競爭力。
4結(jié)論
近幾年,在經(jīng)濟的高速發(fā)展的新形勢下,一些企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量和出產(chǎn)效率的要求越來越高,這些都需要對原有的機械設(shè)備進行相關(guān)技術(shù)改造,這可以根據(jù)現(xiàn)有的機械資源,減少更換新設(shè)備的資金消耗,同時通過技術(shù)改造后的設(shè)備有效的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率,并且直接提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此作為新時代的技術(shù)人員應(yīng)該掌握扎實的專業(yè)知識和提高自身素質(zhì),結(jié)合新的技術(shù)和對新的機械設(shè)備的實驗和研究,科學(xué)合理的對一些不符合要求的機械設(shè)備進行有效的技術(shù)改造,使原有的機械設(shè)備能夠擁有新的活力。
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一、教師應(yīng)從培養(yǎng)合格勞動者的目標出發(fā),選取合適的教學(xué)內(nèi)容進行教學(xué)
按照這一思路,我們可以對教學(xué)內(nèi)容進行適當(dāng)調(diào)整。機械原理和機械零件設(shè)計都是以機構(gòu)運動簡圖為研究模型,建立機械運動簡圖應(yīng)該是機械設(shè)計的基礎(chǔ),因此應(yīng)把機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、機構(gòu)運動簡圖的定義、性質(zhì)和常用運動副的代號、機構(gòu)運動簡圖的建立作為重點講授內(nèi)容。對于機械傳動和零件設(shè)計部分,應(yīng)減少計算公式推導(dǎo)過程的介紹,增加零件細部結(jié)構(gòu)的設(shè)計介紹和一些設(shè)計參數(shù)選取原則的介紹,并加強對機械運行的介紹,比如多種傳動方式的組合、原理、特點以及工程實際中的應(yīng)用、維護等。可增加一些本專業(yè)最新動態(tài)的介紹,多向?qū)W生介紹一些機械的新發(fā)展、新思路,以開闊學(xué)生的眼界。在過去的教學(xué)中,通常只重視設(shè)計計算,認為只要會計算就達到要求了,而輕視了結(jié)構(gòu)設(shè)計以及與工程實際技術(shù)問題緊密結(jié)合的部分,使教學(xué)與實際脫節(jié)。如軸承這一節(jié):軸承裝置設(shè)計這部分內(nèi)容在教學(xué)中往往不作為重點,而這部分內(nèi)容是生產(chǎn)一線技術(shù)人員直接接觸最為廣泛的實際問題。因此,可以把這章內(nèi)容進行重新整合,把軸承裝置設(shè)計這部分內(nèi)容作為重點,要求學(xué)生重點掌握軸承的安裝、配合、緊固、調(diào)節(jié)、、密封等實踐性很強的技術(shù)問題。在學(xué)習(xí)了這些基本知識的基礎(chǔ)上,再舉一些工程實例,如ca614oa車床主軸支撐的例子,通過這個實例,使學(xué)生重點掌握軸承的組合結(jié)構(gòu)、軸承的調(diào)整以及軸承的精度對機床主軸傳動的影響。通過這樣的整合,使學(xué)生既學(xué)會了軸承的基本知識,又掌握了軸承的應(yīng)用技術(shù),同時使學(xué)生明確了軸承在工程實際中的重要地位。
二、提高學(xué)習(xí)興趣,增強教學(xué)效果
現(xiàn)在職業(yè)學(xué)校面臨的問題是:學(xué)生基礎(chǔ)知識差,不少人對學(xué)習(xí)失去了興趣。但是我們也應(yīng)該看到這樣一個事實:這些學(xué)生思想活躍,求新求奇思想重,對周圍世界十分敏感好奇,他們喜歡觀察事物,凡是覺得新鮮的就想了解,凡是自己喜歡的就會去做。因此我認為,要想讓學(xué)生能夠主動學(xué)習(xí),就要使其對專業(yè)感興趣、對課程感興趣甚至對任課教師感興趣,而這些興趣的培養(yǎng)可以通過教學(xué)過程中實施趣味教學(xué)來實現(xiàn)。
因為職業(yè)學(xué)校學(xué)生文化基礎(chǔ)較差,雖然學(xué)校所開設(shè)的課程已相對簡化,但由于學(xué)生理論水平比較薄弱,《工程力學(xué)》和《機械制圖》學(xué)得不夠扎實,加上缺乏基本的機械常識,所以在機械基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)過程中,想象不出一些零件的結(jié)構(gòu),受力情況分析不透。因此教學(xué)中應(yīng)首先降低難度,讓學(xué)生有學(xué)習(xí)本課程的興趣。
若照本宣科,不進行教學(xué)信息的雙向交流,必然會學(xué)之無味、學(xué)之困難。為喚起并始終保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,創(chuàng)造和諧的學(xué)習(xí)氣氛,可根據(jù)學(xué)生活躍好動的特點,在教學(xué)中采用趣味教學(xué)法,創(chuàng)設(shè)情境,啟迪思維,引導(dǎo)學(xué)生積極主動地參與教學(xué)。要做到這些,教師必須思路清晰,善于歸納和表達,能夠把復(fù)雜的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為綱目了然、脈絡(luò)分明、易于理解和掌握的知識。《機械基礎(chǔ)》對于剛剛初中畢業(yè)的職校生來說,無疑是有較大難度的課程,容易出現(xiàn)兩種極端:程度高一點的學(xué)生為了取得好成績便“死記硬背”;程度低一點的學(xué)生,一旦無法戰(zhàn)勝困難,就會放棄學(xué)習(xí)以致產(chǎn)生厭學(xué)情緒。針對這些情況,我認為教學(xué)中關(guān)鍵要上好第一節(jié)課。俗話說“興趣是最好的老師”,如果能讓學(xué)生對本門功課產(chǎn)生濃厚的興趣,可以講在本課程的教學(xué)任務(wù)中已完成了40%。這就要求教師具有淵博的知識良好的口才,能引導(dǎo)學(xué)生在有趣的談吐中學(xué)到有用的知識,與學(xué)生進行有效的交流。
三、重視理論聯(lián)系實際,提高教學(xué)效果
《機械基礎(chǔ)》是各個工種的專業(yè)基礎(chǔ)課,與各工種專業(yè)課聯(lián)系緊密。作為機械專業(yè)的教師,應(yīng)當(dāng)不僅具有機械方面的理論知識,而且對于在生產(chǎn)中使用的各種加工方法,機床及設(shè)備的有關(guān)知識,也要有一定程度的掌握和了解、也就是說我們應(yīng)努力成為“雙師型”教師。只有這樣,才能在教學(xué)中熟練地將理論與實踐結(jié)合,上課時才能得心應(yīng)手。
例如在舉例講解時應(yīng)盡可能使用見過或使用過的設(shè)備,如講解四桿機構(gòu),可以結(jié)合家用縫紉機的踏板機構(gòu)。如果有可能的話,理論課教師應(yīng)主動與實習(xí)老師聯(lián)系,組織學(xué)生到生產(chǎn)現(xiàn)場或?qū)W院實訓(xùn)基地進行現(xiàn)場教學(xué)。現(xiàn)場教學(xué)前事先布置一些思考題,讓學(xué)生帶著問題一邊參觀一邊討論。在參觀實習(xí)中,教師可以對學(xué)生提出的問題進行有針對性的講解,告訴學(xué)生這臺設(shè)備采用了哪些機構(gòu)、某個零件采用了什么機構(gòu),把課堂理論知識和實踐知識有機地結(jié)合起來,使學(xué)生具體地領(lǐng)會各種機構(gòu)在機器中的應(yīng)用。這樣,學(xué)生上課時就有了一定的感性認識,就不會覺得抽象,就會產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。我們再因勢利導(dǎo),使學(xué)生的感性認識上升為理論,教學(xué)效果就會大大提高。
《機械基礎(chǔ)》是中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校機械類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,主要研究機械傳動、常用機構(gòu)及軸系零件和液壓傳動的基本知識、工作原理、結(jié)構(gòu)特點及基本的設(shè)計理論和計算方法。該課程既有一定的基礎(chǔ)理論,又有很強實踐性,是機械制圖、機械制造工藝學(xué)、金工實習(xí)、工程力學(xué)等先修課程理論知識的綜合運用,為學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)課程和今后在工作中合理使用、維護機械設(shè)備,以及進行技術(shù)革新提供必要的理論基礎(chǔ)知識。為了突出中等職業(yè)學(xué)校的教學(xué)特點,提高教學(xué)質(zhì)量,本文擬就該課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段、實踐環(huán)節(jié)等方面的問題,淺談一些個人體會。
一、教師應(yīng)從培養(yǎng)合格勞動者的目標出發(fā),選取合適的教學(xué)內(nèi)容進行教學(xué)
按照這一思路,我們可以對教學(xué)內(nèi)容進行適當(dāng)調(diào)整。機械原理和機械零件設(shè)計都是以機構(gòu)運動簡圖為研究模型,建立機械運動簡圖應(yīng)該是機械設(shè)計的基礎(chǔ),因此應(yīng)把機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、機構(gòu)運動簡圖的定義、性質(zhì)和常用運動副的代號、機構(gòu)運動簡圖的建立作為重點講授內(nèi)容。對于機械傳動和零件設(shè)計部分,應(yīng)減少計算公式推導(dǎo)過程的介紹,增加零件細部結(jié)構(gòu)的設(shè)計介紹和一些設(shè)計參數(shù)選取原則的介紹,并加強對機械運行的介紹,比如多種傳動方式的組合、原理、特點以及工程實際中的應(yīng)用、維護等。可增加一些本專業(yè)最新動態(tài)的介紹,多向?qū)W生介紹一些機械的新發(fā)展、新思路,以開闊學(xué)生的眼界。在過去的教學(xué)中,通常只重視設(shè)計計算,認為只要會計算就達到要求了,而輕視了結(jié)構(gòu)設(shè)計以及與工程實際技術(shù)問題緊密結(jié)合的部分,使教學(xué)與實際脫節(jié)。如軸承這一節(jié):軸承裝置設(shè)計這部分內(nèi)容在教學(xué)中往往不作為重點,而這部分內(nèi)容是生產(chǎn)一線技術(shù)人員直接接觸最為廣泛的實際問題。因此,可以把這章內(nèi)容進行重新整合,把軸承裝置設(shè)計這部分內(nèi)容作為重點,要求學(xué)生重點掌握軸承的安裝、配合、緊固、調(diào)節(jié)、、密封等實踐性很強的技術(shù)問題。在學(xué)習(xí)了這些基本知識的基礎(chǔ)上,再舉一些工程實例,如CA614OA車床主軸支撐的例子,通過這個實例,使學(xué)生重點掌握軸承的組合結(jié)構(gòu)、軸承的調(diào)整以及軸承的精度對機床主軸傳動的影響。通過這樣的整合,使學(xué)生既學(xué)會了軸承的基本知識,又掌握了軸承的應(yīng)用技術(shù),同時使學(xué)生明確了軸承在工程實際中的重要地位。
二、提高學(xué)習(xí)興趣,增強教學(xué)效果
現(xiàn)在職業(yè)學(xué)校面臨的問題是:學(xué)生基礎(chǔ)知識差,不少人對學(xué)習(xí)失去了興趣。但是我們也應(yīng)該看到這樣一個事實:這些學(xué)生思想活躍,求新求奇思想重,對周圍世界十分敏感好奇,他們喜歡觀察事物,凡是覺得新鮮的就想了解,凡是自己喜歡的就會去做。因此我認為,要想讓學(xué)生能夠主動學(xué)習(xí),就要使其對專業(yè)感興趣、對課程感興趣甚至對任課教師感興趣,而這些興趣的培養(yǎng)可以通過教學(xué)過程中實施趣味教學(xué)來實現(xiàn)。
因為職業(yè)學(xué)校學(xué)生文化基礎(chǔ)較差,雖然學(xué)校所開設(shè)的課程已相對簡化,但由于學(xué)生理論水平比較薄弱,《工程力學(xué)》和《機械制圖》學(xué)得不夠扎實,加上缺乏基本的機械常識,所以在機械基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)過程中,想象不出一些零件的結(jié)構(gòu),受力情況分析不透。因此教學(xué)中應(yīng)首先降低難度,讓學(xué)生有學(xué)習(xí)本課程的興趣。 若照本宣科,不進行教學(xué)信息的雙向交流,必然會學(xué)之無味、學(xué)之困難。為喚起并始終保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,創(chuàng)造和諧的學(xué)習(xí)氣氛,可根據(jù)學(xué)生活躍好動的特點,在教學(xué)中采用趣味教學(xué)法,創(chuàng)設(shè)情境,啟迪思維,引導(dǎo)學(xué)生積極主動地參與教學(xué)。要做到這些,教師必須思路清晰,善于歸納和表達,能夠把復(fù)雜的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為綱目了然、脈絡(luò)分明、易于理解和掌握的知識。《機械基礎(chǔ)》對于剛剛初中畢業(yè)的職校生來說,無疑是有較大難度的課程,容易出現(xiàn)兩種極端:程度高一點的學(xué)生為了取得好成績便“死記硬背”;程度低一點的學(xué)生,一旦無法戰(zhàn)勝困難,就會放棄學(xué)習(xí)以致產(chǎn)生厭學(xué)情緒。針對這些情況,我認為教學(xué)中關(guān)鍵要上好第一節(jié)課。俗話說“興趣是最好的老師”,如果能讓學(xué)生對本門功課產(chǎn)生濃厚的興趣,可以講在本課程的教學(xué)任務(wù)中已完成了40%。這就要求教師具有淵博的知識良好的口才,能引導(dǎo)學(xué)生在有趣的談吐中學(xué)到有用的知識,與學(xué)生進行有效的交流。
三、重視理論聯(lián)系實際,提高教學(xué)效果
《機械基礎(chǔ)》是各個工種的專業(yè)基礎(chǔ)課,與各工種專業(yè)課聯(lián)系緊密。作為機械專業(yè)的教師,應(yīng)當(dāng)不僅具有機械方面的理論知識,而且對于在生產(chǎn)中使用的各種加工方法,機床及設(shè)備的有關(guān)知識,也要有一定程度的掌握和了解、也就是說我們應(yīng)努力成為“雙師型”教師。只有這樣,才能在教學(xué)中熟練地將理論與實踐結(jié)合,上課時才能得心應(yīng)手。
例如在舉例講解時應(yīng)盡可能使用見過或使用過的設(shè)備,如講解四桿機構(gòu),可以結(jié)合家用縫紉機的踏板機構(gòu)。如果有可能的話,理論課教師應(yīng)主動與實習(xí)老師聯(lián)系,組織學(xué)生到生產(chǎn)現(xiàn)場或?qū)W院實訓(xùn)基地進行現(xiàn)場教學(xué)。現(xiàn)場教學(xué)前事先布置一些思考題,讓學(xué)生帶著問題一邊參觀一邊討論。在參觀實習(xí)中,教師可以對學(xué)生提出的問題進行有針對性的講解,告訴學(xué)生這臺設(shè)備采用了哪些機構(gòu)、某個零件采用了什么機構(gòu),把課堂理論知識和實踐知識有機地結(jié)合起來,使學(xué)生具體地領(lǐng)會各種機構(gòu)在機器中的應(yīng)用。這樣,學(xué)生上課時就有了一定的感性認識,就不會覺得抽象,就會產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。我們再因勢利導(dǎo),使學(xué)生的感性認識上升為理論,教學(xué)效果就會大大提高。
四、課后總結(jié),綜合評價,及時反饋認知信息
課后總結(jié)與及時反饋可以使學(xué)生知道自己的知覺是否正確,使教師能根據(jù)反饋的信息來調(diào)節(jié)自己的教學(xué)方法。同時反饋具有激發(fā)學(xué)習(xí)動機的作用,學(xué)生受到教師的肯定后,會產(chǎn)生愉快的感覺,這種感覺反過來又會激發(fā)學(xué)習(xí)的進行。因此,總結(jié)與反饋不僅是幫助學(xué)生學(xué)懂學(xué)好的良好方法,同時也是師生間信息互動的良好平臺,且增進了師生間的感情與友誼。
關(guān)鍵詞:機電一體化;本科教學(xué);人才培養(yǎng);項目教學(xué)法
作者簡介:王昊(1972-),男,安徽泗縣人,上海電力學(xué)院能源與機械工程學(xué)院,副教授;吳懋亮(1970-),男,山東萊蕪人,上海電力學(xué)院能源與機械工程學(xué)院,副教授。(上海 200090)
基金項目:本文系2011年上海市教委重點課程機電一體化原理項目(項目編號:20115301)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)10-0075-02
為了滿足電力行業(yè)對機械類專門人才的需求,各電力高校均開設(shè)了機械設(shè)計制造及其自動化本科專業(yè)。該專業(yè)的主要特色是培養(yǎng)能夠適應(yīng)電力行業(yè)的機械類相關(guān)崗位的人才。前幾年,該專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)形勢喜人,但是,由于制造類相關(guān)行業(yè)廣受金融危機的影響,導(dǎo)致近年來畢業(yè)生的就業(yè)情況不太理想。面對無法預(yù)知的金融危機以及制造業(yè)界不太樂觀的就業(yè)形勢,作為專業(yè)教師,應(yīng)該思考怎樣才能使學(xué)生更從容地面對求職擇業(yè)問題。
機電一體化作為機械、電子和信息等多科內(nèi)容融合的學(xué)科,在拓寬機械類學(xué)生知識面和就業(yè)面等方面將起到重要作用。加強該課程的學(xué)習(xí),能明顯提高學(xué)生素質(zhì),從而增加學(xué)生在機電一體化行業(yè)內(nèi)的就業(yè)機會。本文認真思考了機電一體化原理在本科教學(xué)中的若干問題,以“機電一體化原理”教學(xué)為基礎(chǔ),論述該課程對學(xué)生的重要性并指出目前存在的問題,提出以拓寬學(xué)生的就業(yè)面為目的嶄新的教學(xué)思路,并輔以項目教學(xué)法的教學(xué)改革方案,以及增設(shè)“機電一體化原理”課程設(shè)計的設(shè)想。
一、引導(dǎo)學(xué)生認識“機電一體化原理”的重要性
學(xué)生在學(xué)習(xí)“機電一體化原理”的時候,由于缺乏實際經(jīng)驗,加上該課程牽涉面很廣,學(xué)習(xí)難度較大,因而學(xué)習(xí)熱情不足。因此,在教學(xué)過程中,教師要想方設(shè)法、千方百計地引導(dǎo)和吸引學(xué)生充分認識“機電一體化原理”這門課程的重要性,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
首先,應(yīng)使學(xué)生明確,機電一體化是多學(xué)科交叉,相互滲透的綜合性課程,廣泛涉及機械技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、檢測傳感技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)等方面的內(nèi)容。機電一體化技術(shù)是給傳統(tǒng)機械加上“大腦”(計算機信息處理與控制),極大限度地延伸了機械的概念,使機電一體化產(chǎn)品幾乎無處不在。例如,“機器人”作為最重要的機電一體化產(chǎn)品之一,已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。[1]
其次,針對現(xiàn)在機械專業(yè)學(xué)生機械基礎(chǔ)扎實、電子基礎(chǔ)薄弱的特點,認真學(xué)習(xí)“機電一體化原理”這門課程,將顯著提高學(xué)生在電子方面的素養(yǎng)。通過課程講解、實驗教學(xué)、項目教學(xué)、課程設(shè)計等教學(xué)手段,學(xué)生深刻體會機電一體化的基本原理和設(shè)計方法。
最后,機電一體化的重要性還體現(xiàn)在很多產(chǎn)品,特別是高科技產(chǎn)品,難以將機械和電子部件完全分開。例如,機電設(shè)備設(shè)計及維護人員既要精通機械方面的知識,又要精通電子方面的知識。因此,掌握機電一體化原理,并將其應(yīng)用到解決實際工程問題當(dāng)中,已經(jīng)成為機械專業(yè)的畢業(yè)生必須掌握的一項重要技能。
二、增加實驗課時、加強實驗室建設(shè)與整合
“機電一體化原理”理論學(xué)習(xí)固然重要,實驗教學(xué)也同樣重要。不少學(xué)校現(xiàn)有的“機電一體化原理”的教學(xué)大綱中,實驗教學(xué)所占學(xué)時明顯偏少,而且學(xué)生真正能動手完成的實驗更是少之又少。因此,現(xiàn)有實驗安排起不到鍛煉學(xué)生的動手和實際操作能力的目的。
此外,很多學(xué)校實驗室中的設(shè)備和科研條件并沒有充分發(fā)揮出來。應(yīng)該在現(xiàn)有的設(shè)備的基礎(chǔ)上,廣泛開拓思路,整合、組合、創(chuàng)造出新的機電一體化實驗,以實現(xiàn)鍛煉學(xué)生動手能力的目的。而且,實驗室的工作條件和實驗場所還需要進一步改善。實驗設(shè)備也需要對機電一體化實驗教學(xué)或輔助教學(xué)等方面,進行廣泛市場調(diào)研,根據(jù)需要進行采購和擴充。
因此,必須在加強實驗室建設(shè)的基礎(chǔ)上,適當(dāng)增加機電一體化的實驗課時,才能真正使學(xué)生通過實驗加深對機電一體化理論知識的掌握,體會機電一體化應(yīng)用的目的。
三、激發(fā)學(xué)生在機電一體化行業(yè)內(nèi)的就業(yè)思路
激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生在機電一體化行業(yè)內(nèi)就業(yè)的想法,是教學(xué)的重中之重。只有學(xué)生真正產(chǎn)生這種想法,才會產(chǎn)生學(xué)好“機電一體化原理”的動力。
目前,機械專業(yè)畢業(yè)生大多將自己的就業(yè)方向主觀定位在純機械領(lǐng)域。盡管機械制造業(yè)是非常龐大的產(chǎn)業(yè),但就業(yè)機會終歸有限。由于能力的欠缺,擇業(yè)的時候,面對機電一體化行業(yè)廣泛的就業(yè)機會,學(xué)生更多的是無奈。鑒于此,任課教師必須努力激發(fā)學(xué)生在機電一體化行業(yè)內(nèi)的就業(yè)興趣。
引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟,若是自己具備很強的機電一體化技術(shù)方面的素養(yǎng),將會拓寬自己的就業(yè)面,從而為自己創(chuàng)造更多的就業(yè)契機。就算是學(xué)生畢業(yè)后選擇在機械行業(yè)就業(yè),若是在機電一體化方面有比較扎實的基礎(chǔ),也會開拓自己的視野,何況是現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)、工程技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到機、電完美結(jié)合的階段,完全分開的機械和電子幾乎沒有。
因此,在教學(xué)過程中,應(yīng)該結(jié)合機電一體化行業(yè)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。具體來說,可以結(jié)合機械專業(yè)學(xué)生在機電一體化行業(yè)就業(yè)的實例,引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。另外,在教學(xué)過程中,也可以充分結(jié)合機電一體化產(chǎn)品的具體設(shè)計思路,引導(dǎo)學(xué)生如何跨越機械專業(yè)的局限,盡可能多地接觸機電一體化領(lǐng)域。通過這些方式,學(xué)生們將會自然提升對機電一體化領(lǐng)域的興趣,從而增加在機電一體化行業(yè)就業(yè)的主觀積極性。
四、開展項目教學(xué)法、培養(yǎng)學(xué)生綜合能力
為了使學(xué)生加強對機電一體化領(lǐng)域的認識,啟發(fā)他們在機電一體化行業(yè)內(nèi)就業(yè)的熱情,“項目教學(xué)法”引入到機電一體化的本科教學(xué)工作中去。項目教學(xué)法在國外的職業(yè)教育中應(yīng)用較多,目前在本科教學(xué)中還很少使用。為了讓機械專業(yè)的學(xué)生通過項目直接深入到機電一體化領(lǐng)域,教師提出使用項目教學(xué)法。
項目教學(xué)法是一種在“做中學(xué)”的理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種教和學(xué)的模式,這種教學(xué)法通過組織學(xué)生真實地參加項目設(shè)計,履行和管理項目的全過程,在項目實施的過程中完成教學(xué)任務(wù),培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、分析能力及其他關(guān)鍵能力。這種模式突破了傳統(tǒng)的“以課堂為中心,以教師為中心,以教材為中心”的教學(xué)模式,強調(diào)使用的技能和知識創(chuàng)新,有效地交流課堂與社會生活的聯(lián)系,充分展示現(xiàn)代教育“素質(zhì)教育”的本色。[2,3]
項目教學(xué)法主要特點是與現(xiàn)實生活緊密聯(lián)系,加強理論聯(lián)系實際,有助于培養(yǎng)學(xué)生的多方面能力,更重要的是展示學(xué)生的創(chuàng)造性,培養(yǎng)了學(xué)生解決實際問題的能力。項目教學(xué)法的整個教學(xué)過程可以分為以下幾個階段:
1.擬定題目
學(xué)生自主分組或教師分組,查閱資料、主動思考,充分發(fā)揮主觀能動性,擬定本小組的題目。教師在這個過程必須要干預(yù),要求學(xué)生選定的題目具有創(chuàng)新性或?qū)嵱眯裕貏e是要適合該小組的特長和興趣。要求項目既要體現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新性、具備挑戰(zhàn)性,又要切實可行、經(jīng)過學(xué)生的努力可以完成。
2.可行性分析及方案設(shè)計
通過項目可行性分析及方案設(shè)計、確定項目進程計劃,要求該進程安排基本與課堂教學(xué)進度并行,即:按照課堂教學(xué)的進度安排項目的實施進度,即首先是機械機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu),然后是計算機、控制系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)等。教師必須認真檢查各小組的可行性分析及方案設(shè)計。
3.項目實施要求學(xué)生按照工作進度實施并做階段總結(jié)
這一階段,對于學(xué)生在項目研究所用到的內(nèi)容,有可能在課程學(xué)習(xí)中沒有學(xué)到,要求教師指導(dǎo)學(xué)生進行再學(xué)習(xí),以進一步挖掘?qū)W生的創(chuàng)造性思維。項目的實施過程中,學(xué)生將有大部分工作需要在實驗室中完成,因此,在第三部分對實驗室進行整合和擴建的過程中就必須要考慮這些問題。
4.項目考評
以小組為單位,認真考核學(xué)生完成項目的情況。針對機電一體化項目的各系統(tǒng)的設(shè)計、實現(xiàn)方式、功能和項目報告等進行考評。考評中要特別注意學(xué)生在完成項目的過程中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。
5.項目拓展
建議學(xué)生以研究報告、學(xué)術(shù)論文的形式呈現(xiàn)本小組的研究成果。對于考評成績優(yōu)秀的小組可以組織學(xué)生以申報專利、參加競賽的形式進一步拓展項目。
項目教學(xué)法可以極大提高學(xué)生的興趣,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,挖掘?qū)W生的創(chuàng)造性思維,同時使學(xué)生以真正項目的方式接觸到機電一體化的產(chǎn)品設(shè)計和項目管理。這種項目管理的經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和總結(jié)問題的能力和經(jīng)驗對學(xué)生而言非常寶貴。項目考評優(yōu)秀的學(xué)生的科研論文和專利申請都將在學(xué)生畢業(yè)求職時增加不可或缺的砝碼,將成為機電一體化行業(yè)的敲門磚。
五、增設(shè)“機電一體化原理”課程設(shè)計環(huán)節(jié)
現(xiàn)有的教學(xué)手段,還不足以提升學(xué)生在機電一體化行業(yè)的競爭力。作為項目教學(xué)法的補充,還可以通過增加機電一體化原理設(shè)計環(huán)節(jié),從而更大程度上提高學(xué)生的機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計能力。
課程設(shè)計時,要求學(xué)生認真回顧教師在課堂上所授要點,分析各要點對產(chǎn)品功能的實現(xiàn)及其特性的影響。希望學(xué)生在課程設(shè)計過程中,進一步理解、吸收和消化課程理論知識以及在項目教學(xué)法中所存在的尚未解決的問題。
課程設(shè)計課題要盡可能選擇具有產(chǎn)業(yè)背景的實際課題,學(xué)生通過原理方案的設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、傳動系統(tǒng)的設(shè)計、執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計、控制系統(tǒng)的設(shè)計以及總體設(shè)計等過程,加深對機電一體化系統(tǒng)的總體認識。在指導(dǎo)過程中,注意培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力,充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新潛能。此外,還要注意課程設(shè)計必須與項目教學(xué)法互補,對于項目教學(xué)法中沒有涉及的部分,要適當(dāng)加強。[4]
課程設(shè)計應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生熟悉機電一體化行業(yè)標準,全面掌握機電一體化產(chǎn)品設(shè)計規(guī)范和過程,并培養(yǎng)學(xué)生扎扎實實的工作作風(fēng)。
六、結(jié)論
本文以拓寬機械類學(xué)生的就業(yè)面為主要目標,針對“機電一體化原理”本科教學(xué)的若干問題,進行了深入探討和思考。以“機電一體化原理”教學(xué)為基礎(chǔ),論述該課程對學(xué)生的重要性,以及如何引導(dǎo)學(xué)生對該課程的重要性進行再認識。通過加強實驗室建設(shè),增加學(xué)生動手實踐的機會,以拓寬學(xué)生的就業(yè)面為目的,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。提出項目教學(xué)法的教學(xué)改革方案,著重培養(yǎng)學(xué)生在機電一體化產(chǎn)品設(shè)計中的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力;該項目教學(xué)法與“機電一體化原理”課程設(shè)計相輔相成。期待機電一體化課程在提高綜合素質(zhì)、拓寬畢業(yè)生就業(yè)面等方面有所建樹。
參考文獻:
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