機械創(chuàng)新設計的基本原理精選(九篇)

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第1篇：機械創(chuàng)新設計的基本原理范文

關鍵詞 機械基礎課程 創(chuàng)新教學 實驗 設計

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Reform Experiments and Design Training and Promote Innovative

Teaching of Machinery Basic Courses

HAN Shangyun

（Guangzhou Public Utility Technician College， Guangzhou， Guangdong 510100）

Abstract Machinery foundation course as a professional basic course of machinery professional， has a strong theoretical and practical， is the successor of students studying professional courses necessary theoretical foundation courses， mechanical foundation courses on innovative teaching mechanical engineering training innovative talents with important effect. Based on the mechanical basis for curriculum reform experiment with design， develop and improve students' innovative design and practical ability， so as to promote innovative teaching mechanical foundation courses.

Key words machinery basic course； innovative teaching； experiment； design

1 在教學中增加研究性實驗和創(chuàng)新性實驗

我國的機械工程技工教育的教學目標就是為了培養(yǎng)具備工程實踐能力和創(chuàng)新能力的技術人才，根據這一目標就可以發(fā)現，傳統(tǒng)的機械基礎教學實驗注重于課程基本原理的演示、理論驗證以及實驗操作技術的掌握方面，而忽視了對學生的實驗設計、實驗技術、創(chuàng)新能力等培養(yǎng)，因此在教學中關于工程實踐環(huán)節(jié)方面相對比較薄弱，而要培養(yǎng)和提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力就需要各種試驗進行配合。實驗不僅僅只是對教材知識的驗證和演示，而應該更加關注實驗是否能夠激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和提高學生的動手能力。

因此，就可以在以往的實驗項目基礎上增加一些具有創(chuàng)新性與綜合性的實驗項目，如3DMC機構組合與創(chuàng)新實驗、JPCC平面機構組裝實驗、軸線結構創(chuàng)意設計實驗等。通過這些實驗讓學生親自動手進行組裝、調試、設計、研究，從而培養(yǎng)學生的綜合能力。如在3DMC試驗臺的開發(fā)和研制中，就是按照機構組成原理和創(chuàng)造性思維原理進行設計的，它是具有綜合性較強的智能化實驗測試設備。這個試驗臺可以對學生在機械原理、機械設計學習中所萌發(fā)的各種創(chuàng)新性思維進行實現。試驗臺不僅包括了組成機構的高、低副桿組，組成這些桿組的各種構件、機架以及其它的輔助連接件等，也包括了關于機械轉動方面的內容，有凸輪機構、齒輪機構、帶傳動、蝸輪蝸桿傳動，通過對實驗臺的研究提高學生的機械傳動方案的設計能力。通關試驗臺還可以對執(zhí)行構件和中間任意構件的速度、位移、加速度進行測試通過進行實驗，讓學生將教材中的知識與自身的思維、動手能力相結合，對實驗題目進行分析，對實驗方案進行構思和優(yōu)化，對試驗設備進行拆裝等，從而逐漸培養(yǎng)和提高學生的分析能力和解決問題的能力，將理論與實踐相結合，通過實踐讓理論知識得到驗證、延伸和創(chuàng)新。

2 對課程設計模式進行改革，使設計內容更具創(chuàng)新性

機械基礎設計訓練一般有課程設計和機械設計創(chuàng)新活動。在機械課程體系中，課程實踐是一個非常重要的實踐環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的課程設計模式與設計內容已經不符合對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求，因此需要改變課程設計。如在機械原理課程設計中，將原來使用解析法和圖解法在做機構的運動分析改成了機械系統(tǒng)的運動方案設計?？梢栽谕瓿衫碚摻虒W后進行課程設計任務，也可以在理論教學完成一定程度就與其同步進行。提前將任務告訴學生，讓學生做好準備，查閱資料。這樣就可以發(fā)現問題，如果遇到不懂的問題就可以自己查閱資料進行解決，或者是教師在進行教學時，就可以針對性地去解決問題，從而提高學生的自學能力以及加深他們對知識的理解。在進行課程設計時，要本著學生是主體，而教師只是輔導的思想進行，提高學生的主觀能動性。同時課程內容的設計要具有靈活性，可以讓教師給出，也可以讓學生自己擬定題目，而學生自定題目就要求他們要進行更多的調研工作，這樣就可以了解更多的設計內容。在進行機械系統(tǒng)運動方案的設計時，可以分小組進行，這樣學生通過交流合作發(fā)揮出集體的力量，同時學生個人也能夠發(fā)揮出自己的獨特見解，這樣有利于學生綜合素質和創(chuàng)新能力的提高。又如在機械設計中改變課程設計模式時，利用CAD編程代替原來的減速器傳統(tǒng)設計模式，這樣不僅可以讓學生熟悉現代設計理論，同時也可以提高他們的計算機編程水平。在課程設計環(huán)節(jié)利用計算機仿真軟件，可以輔助學生制作虛擬樣機操作等。 （下轉第107頁）（上接第103頁）

3 開展創(chuàng)新設計活動與創(chuàng)新型實驗開發(fā)

在課程設計與創(chuàng)新設計中將實驗裝置作為相關載體，是課程改革的一項重要任務。在實驗室中進行課程設計或創(chuàng)新設計，如通過對3DMC試驗臺的開發(fā)和研制中，完成一些學生的課程設計，通過試驗臺將學生在機械原理、機械設計學習中所萌發(fā)的各種創(chuàng)新性思維進行實現。對于各個基本結構，它們的性能是非常有限的，只是針對基本結構進行創(chuàng)新也是不容易的，如果將多個基本結構進行聯(lián)合使其成為一個組合機構再進行利用，這樣就能夠滿足人們對機械性能、運動規(guī)律和形式的需要。通過利用試驗臺提供的組合機構供拼裝置，對組合機構進行創(chuàng)造和研究，從而讓學生認識到各種組合結構的各種性能，為以后的機械創(chuàng)新和工程設計創(chuàng)造良好的條件。可以利用“黑箱”的形式來體現出課程設計內容中對機構的功能要求，在給出的機構創(chuàng)新設計題目中，要求學生對機構的功能要求進行仔細具體的研究，用多個子功能來表現總體功能，并對各個子功能的功能元解進行有效選擇和確定實現對機構的功能設計。運用的方案需要具有靈活性，符合對題目的要求，對各個方案進行對比分析并進行交流，不斷促進學習的提高。同時學生也可以自己給出題目，但關于構件方面做好要求控制在試驗臺配置范圍內。在進行題目的設計時，要不斷地研究，從中找到問題，并從中設計出具有創(chuàng)新性的實驗，實現設計與試驗的有效結合。

同時開展一些形式多樣的機械創(chuàng)新設計活動，來激發(fā)學生對創(chuàng)新設計的積極性和主動性。將一些好的作品設計拿到機械創(chuàng)新設計比賽中進行評比，有利于驗證設計的成果，同時可以加強技術的交流 。創(chuàng)新設計活動的開展為學生提供了一個展示自我、提升自我的良好平臺。在實驗室中也可以進行一些創(chuàng)新設計，將一些實驗對學生開放，讓他們對試驗內容進行自主選擇，并安排好設計步驟，通過老師的指導下，發(fā)揮自己的創(chuàng)造性思維和動手能力獨立完成設計。通過這種實驗設計，來提高學生的創(chuàng)造能力和實踐能力。

4 總結

通過對機械基礎課程教學的改革，不斷加強實踐環(huán)節(jié)教學，激發(fā)學生對學習的興趣，調動他們對學習的積極性和主動性，這樣提高了教學質量，同時也讓學生得到了各種機械工程的實踐訓練，從而有利于培養(yǎng)和提高學生的工程實踐能力、動手能力及創(chuàng)新能力等綜合素質。

參考文獻

[1] 徐建生，呂亞清，張志.基于項目制的《機械基礎》課程創(chuàng)新模式[J].教育教學論壇，2013.27：46-48.

[2] 王世剛，林景凡，李西兵.機械基礎系列課程創(chuàng)新教學平臺的構建[J].科技信息（學術研究），2008.27：360.

第2篇：機械創(chuàng)新設計的基本原理范文

1試題分析

江蘇省近3年高考物理實驗試題分析見表1。

2014年第11題2015年第11題2016年第11題

實驗目的驗證力的平行四邊形定則小磁鐵在銅管中下落的運動規(guī)律驗證機械能守恒定律

實驗裝置

考查內容（1）力的圖示（作圖法）。

（2）比較實驗過程中拉力的大小。

（3）實驗誤差理論分析。

（4）實驗注意事項分析。（1）實驗操作注意事項。

（2）實驗數據處理（紙帶處理）。

（3）實驗現象分析。

（4）實驗結論歸納。

（1）ΔEp=mgh中h的理解。

（2）ΔEk=12mv2中v的計算。

（3）[ZK（]實驗數據處理（ΔEp與ΔEk關系的理解）。[ZK）]

（4）實驗改進建議。

易錯點分析第（2）問中比較實驗過程中拉力的大小，橡皮筋中的彈力不滿足胡克定律，此時應根據題目給的具體情景具體分析，不能盲目經驗主意，Fa=Fb才是正確答案。

第（2）問中實驗數據處理（紙帶處理），確定一合適的點為O點，每隔1個計時點取1個計數點，計算打4個點時紙帶的速度時應用到5.60和4.04這兩個數據。

第（3）問中實驗數據處理（ΔEp與ΔEk關系的理解），憑經驗和簡單記憶盲目認為是空氣阻力的影響，沒有從理論上分析ΔEp小于ΔEk在真正原因是v的測量偏大造成的。

審題突破分析

“他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)現讀數不相同”是否意味著：用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到不同的長度時，讀數才可能相同，為Fa與Fb的關系鋪墊。

“將裝置中的銅管更換為相同尺寸的塑料管，重復上述實驗操作，結果表明磁鐵下落的運動規(guī)律與自由落體運動規(guī)律幾乎相同”對比實驗的目的是引導學生理解電磁阻尼的原因。

“在鋼球底部豎直地粘住一片寬帶為d的遮光條”和“取v=dt作為鋼球經過A點時的速度”，這兩句話即暗示學生ΔEk的測量誤差偏大的原因是v的測量偏大造成的，為第（3）問中ΔEp與ΔEk關系的原因判斷鋪墊。

2命題特色

2.1注重基本規(guī)律、基本原理和實驗基本技能的考查

2014年第11題第（1）問考查學生的作圖能力（力的圖示法求合力的大?。５冢?）問考查學生對實驗過程的把握和對實驗結果影響因素的判斷，盡管是以選擇題的形式考查，但得分情況仍不容樂觀，要求學生具有細致的審題能力和信息加工的能力，會順勢答題。

2015年第11題第（1）問考查學生對小磁鐵在銅管中下落時受電磁阻尼作用的運動規(guī)律實驗裝置和操作細節(jié)的理解，要求學生理解打點計時器的工作原理，先通電后釋放的原則，在豎直方向上紙帶保持豎直的做法。第（2）問考查紙帶處理的實驗運算技能，會用極限思想通過平均速度代替瞬時速度。

2016年第11題第（1）問考查學生對ΔEp=mgh中h的理解。應測量釋放時的鋼球球心到鋼球在A點時的球心之間的豎直距離。第（2）問考查學生對ΔEk=12mv2中v的計算，實質仍是極限思想的理解，這兩問屬于基本原理和基本運算的考查。

2.2注重傳統(tǒng)與創(chuàng)新的銜接和過渡，不拘一格設置情景

2014年第11題第（2）問考查學生對非彈性形變背景下的三力平衡的理解。先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)現讀數不相同，這表明胡克定律已不適用，傳統(tǒng)的F=kx的思維應該摒棄，需要構建新思維。先后兩次將橡皮筋拉伸到不同的長度時，讀數有可能相同，根據實驗過程最終O點和a、b兩點在同一條直線上，即前后兩次偏離豎直方向上的夾角相同，得出Fa=Fb。

2015年第11題第（3）問考查學生語言組織表達能力。通過觀察表格中的數據，體會數據的變化規(guī)律，總結出磁鐵運動速度的變化情況以及磁鐵受到阻尼作用的變化情況，實質是對變加速直線運動的理解，牛頓第二定律是解決問題的理論基礎。

2016年第11題第（3）問考查學生對數據的敏感程度和數據分析能力。表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異，且ΔEp小于ΔEk，這絕對不是由于空氣阻力造成的（本實驗空氣阻力會使ΔEp大于ΔEk），使得學生再次回歸實驗裝置和實驗過程，尋找ΔEk大的原因（實質是v的測量偏大）。從傳統(tǒng)思維到創(chuàng)新思維的演變要緊跟實驗裝置的特點和實驗數據的獲取過程，決不能盲目的憑經驗主義，不假思考的死記硬背式的答題。

2.3注重開放性問題的設置，激發(fā)學生的興趣

2014年第11題第（4）問考查驗證力的平行四邊形定則實驗的注意事項，該問題具有開放性。學生可從實驗器材的角度（橡皮筋的選擇），實驗操作的角度（水平力緩慢移動），實驗改進的角度（改用彈簧稱或力傳感器）作答，只要合情合理就行。

2015年第11題第（4）問考查學生的對比思維能力。銅管更換為相同尺寸的塑料管，結果磁鐵下落的運動規(guī)律與自由落體運動規(guī)律幾乎相同，這表明塑料管對磁體沒有任何影響，沒有電磁阻尼作用，對比實驗的結果得出的結論實質是對法拉第電磁感應的理解。

2016年第11題第（4）問考查學生對實驗的改進建議，在理解實驗誤差產生原因以及v的測量偏大的原因的基礎上，才能提出可行性建議。分別測出光電門和球心到懸點的長度L和l，計算ΔEk時，將v折算成鋼球的速度v′=lLv。

3備考策略

3.1加強對力學實驗基本原理和常規(guī)設計方案的理解

力學實驗有以下4個實驗：①實驗探究：速度隨時間的變化規(guī)律；②實驗探究：力的平行四邊形定則；③實驗探究：加速度與物體質量，物體受力的關系；④實驗探究：機械能守恒定律。4個實驗中①③④都與打點計時器有關，所以關于紙帶處理和打點計時器工作原理及使用注意事項要倍加關注，同時還要關注物理思想，如實驗②中等效替代的思想，實驗③控制變量的思想，實驗④中轉化的思想。

3.2加強對力學實驗考查細節(jié)的關注

實驗①紙帶處理時應關注瞬時速度和加速度計算時時間間隔t的計算，不能盲目的誤以為t=0.02 s或t=0.10 s。實驗②彈簧測力計讀數時應關注估讀問題。實驗③應關注是否需要平衡摩擦力以及怎樣才能恰好平衡摩擦力。實驗④數據處理時應關注空氣阻力對實驗的影響。

3.3加強對力學實驗常規(guī)設計方案和創(chuàng)新設計方案的比較分析

實驗②有教材常規(guī)設計方案的構建（結點O的位置同一次實驗前后保持一致），也可在常規(guī)設計方案的基礎上進行創(chuàng)新設計方案的構建（結點O的位置前后兩次實驗可以不一致），不管怎樣，都是共點力作用下的三力平衡問題，通過力的圖示構建平行四邊形。

實驗③可利用木板模型完成實驗（需要平衡摩擦力且滿足mM），也可以利用氣墊導軌完成實驗（不需要平衡摩擦力但要滿足mM），還可以借助傳感器測量小車受到的拉力（不需要滿足mM），故要結合具體的實驗器材和實驗過程具體分析。

第3篇：機械創(chuàng)新設計的基本原理范文

引言

目前產品創(chuàng)新設計對企業(yè)發(fā)展具有重大作用。產品須不斷創(chuàng)新才能適應多變的市場。而價值工程作為一門集技術和經濟于一體的學科對產品創(chuàng)新設計具有實際意義。

價值工程

1.概念

價值工程是一項把產品功能分析作為核心，用最低壽命周期成本實現產品真正價值的創(chuàng)造性活動。是研究產品功能與成本關系的現代管理科學。價值工程的基本原理：價值（V）=功能（F）/成本（C），即包括價值、功能和成本3個基本要素。

2.特點

把用戶利益放在首位、以功能分析為核心、以提高經濟技術效益為目的是價值工程的三大特點。以用戶需求為出發(fā)點，在滿足產品功能的同時追求最低成本，最大限度地實現產品技術經濟效益的提高。

3.意義

價值工程以質量管理體系、功能優(yōu)化體系等理念為基礎，尋求成本和功能的最佳匹配，最大限度地降低產品生產成本，實現產品功能的最優(yōu)化，對產品創(chuàng)新設計具有直接指導意義。

產品創(chuàng)新設計

1.概念

產品創(chuàng)新設計指為提高產品質量，應用新技術，采用新生產方式和經營管理模式，開發(fā)新產品、提供新服務、創(chuàng)造新市場的一種設計方法。

2.產品創(chuàng)新設計的特點

首創(chuàng)性、差異性、文化基礎性是產品創(chuàng)新設計的三大特點。首創(chuàng)賦予創(chuàng)新設計旺盛的生命力，差異性設計是產品創(chuàng)新設計未來的發(fā)展方向，而文化基礎性賦予產品創(chuàng)新設計深厚的文化底蘊。

3.產品創(chuàng)新設計的意義

產品創(chuàng)新設計對企業(yè)的興衰存亡起著重要作用，對推動企業(yè)的技術創(chuàng)新、品牌創(chuàng)新、管理創(chuàng)新具有較大的現實意義。將技術創(chuàng)新與設計創(chuàng)新結合，創(chuàng)造出更符合用戶需求的創(chuàng)新產品。

價值工程在產品創(chuàng)新設計中的應用

以兒童滑板車為例，從功能和成本兩方面分析價值工程在其創(chuàng)新設計中的應用。

1.功能分析

通過調查兒童對滑板車各功能重要度分析（見表1）?？芍櫩蛯和遘嚨腻憻捝眢w、培養(yǎng)運動興趣、控制車體等功能較為重視。兒童滑板車的創(chuàng)新設計應以滿足這些功能為基礎，以便設計出一款既滿足顧客功能需求，又能給企業(yè)帶來高收益的兒童玩具車。

表1 兒童滑板車各功能重要度分析（04評分法）

序號 構成要素 功能名稱 一對一比較打分 得分值 功能重要度系數 重要度順序

鍛煉身體 運動興趣 支撐兒童 承載兒童 滑動車體 控制車體 增加美感

0 兒童滑板車 鍛煉身體 * 3 3 3 3 3 3 18 0.19 1

運動興趣 1 * 3 3 3 3 3 16 0.17 2

1 扶手部分 支撐兒童 1 1 * 3 2 1 3 11 0.12 5

2 滑板部分 承載兒童 1 1 1 * 2 1 3 9 0.10 6

3 滑輪部分 滑動車體 1 1 2 2 * 1 3 10 0.15 4

4 剎車部分 控制車體 1 1 3 3 3 * 3 14 0.16 3

5 車體表面加工工藝 增加美感 1 1 1 1 1 1 * 6 0.06 7

總計 6 8 3 16 14 10 18 94

2.成本分析

降低成本，實現兒童玩具車材料的多樣化、結構的標準化及合理化上。即要求材料輕便、無毒無味，防摔打和撞擊?？蛇x擇塑料材料為主體造型材料，易于成型，可減輕自重，方便處理圓角過渡，避免對兒童的傷害。

結語

產品創(chuàng)新設計已逐漸成為企業(yè)取得市場主動權的決定性手段。為提高產品創(chuàng)新設計的力度和效率，用尋求功能與成本最佳比而獲最優(yōu)價值的價值工程原理的角度探索產品創(chuàng)新設計的方法值得學習和推廣。

參考文獻：

[1] 陳紅娟，彭星辰. 價值工程在產品創(chuàng)新設計中的應用研究[J]. 包裝工程，2011，32（8）： 62-64.

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[5] 伍斌.設計思維與創(chuàng)意[M].北京：北京大學出版社，2007.

（作者單位：陜西科技大學設計與藝術學院）

第4篇：機械創(chuàng)新設計的基本原理范文

關鍵詞：機械設計基礎課程；教學探索與實踐；教學方法；教學手段

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）20-0207-02

機械設計基礎課作為高等職業(yè)教育機電類各專業(yè)重要的技術性基礎課程，對于提高學生的實踐與創(chuàng)新能力起著非常重要的作用。本課程的學習，旨在培養(yǎng)學生對常用機構基本結構的分析、機械零部件選用及設計能力，使學生初步獲得正確的管理、使用和維護機械的基本知識和要領，為后期專業(yè)課的學習以及從事本專業(yè)相關工作的可持續(xù)性發(fā)展打下良好的基礎。探索并采用與專業(yè)及課程特點相適應的教學內容、教學過程、教學方法和教學手段，是提高教學質量之關鍵。本文根據機械設計基礎的課程特點，就如何精選教學內容、正確采用各種先進的教學方法和手段，進行了探索與實踐。

一、優(yōu)化課程教學內容，培養(yǎng)學生工程素質

據教育部16號文件對高職機電類專業(yè)培養(yǎng)“高素質技能型人才”的人才培養(yǎng)目標，結合行業(yè)企業(yè)對人才職業(yè)能力的需求，優(yōu)化教學內容，教學內容的選取以突出適用性為原則。機械設計基礎的課程特點是理論性強，涵蓋了機械原理、機械設計、工程力學等方面內容，知識點比較多，同時這門課程還具有很強的應用性和實踐性，在教學安排時，應適當調整理論教學時數，增加一定的實踐教學時數。

1.精選并更新理論教學內容。在教學內容的選取上調整思路，強調基本知識、基本原理和基本方法，注重理論知識與工程實際應用相融合。從實際應用出發(fā)，圍繞機器組成，以工程實際項目及創(chuàng)新能力培養(yǎng)等為主選取知識點；以機構分析、零件選用、機械傳動及創(chuàng)新設計為主線，引入能體現機械設計現狀的、與日常生活和實際生產相關的新型機構及現代機械設計方法等最新成果，突出技術發(fā)展前沿，拓寬知識面，豐富課堂信息量，調動學生學習的興趣及積極性，提高教學效果，完成課程教學及學習目標。

2.貼近工程，增加實踐教學內容。接觸本門課程前，學習學生對機械的了解局限于生活之中，缺少工程觀念，缺乏抽象思維，無法將理論知識和工程實際相結合，但是他們的共性是好奇心強，很容易被新鮮事物所吸引。針對這一現狀，我們在教學中穿插一定的實踐教學環(huán)節(jié)。例如，開課前安排學生參觀機構與刀具陳列室，機械原理及機械傳動陳列室等；開課三周后，安排學生現場參觀典型機械產品和現代化機械加工設備，并進行機械拆裝實訓，課程學習最后階段安排實踐性創(chuàng)新設計等。這一環(huán)節(jié)，使學生深切感受到工程，建立工程觀念，實現理論與實踐的有機融合，為課程的深入學習奠定必要的基礎。

3.教學內容的組織與實施。機械設計基礎課程的特點是各章節(jié)內容的關聯(lián)性少，學生一接觸本課程就會產生“沒有系統(tǒng)性”、“邏輯性差”等錯覺。針對這一現狀，教師應該怎么教？學生應該怎么學？在教學內容的組織和實施過程中，遵循由易到難、由簡單到復雜、由具體到抽象的原則，對學生引導鼓勵。針對需要解決的難題，采用教師引導，學生分組分析討論的措施，調動學生的主觀能動性，使學生成為課堂的主體，將教、學、做融為一體，激發(fā)學生的學習興趣。

二、改進教學方法，培養(yǎng)學生的學習能力

在教學過程中，怎樣才能把以教師為中心轉變?yōu)橐詫W生為中心，怎樣才能充分調動學生自主學習興趣和學習能力，是我們一直在思考和探索的問題。高職學生比較習慣和適合感性認知的教學方式，因此在課堂教學中，應以精講多練為原則，以啟發(fā)式教育為主，同時注重采用“對比式”、“案例式”、“演示法”、“現場教學式”等多種教學方法，對理論性較強的內容，可結合工程案例的分析進行講解，以理論的應用為切入點，使學生能對基本概念有較具體的認識。對實踐性較強的內容，則采取任務驅動、學做合一、行動導向的現場教學法等，強調以知識為載體，培養(yǎng)學生發(fā)現問題、理解問題、分析問題、解決問題的思維方式與方法。

1.啟發(fā)式教學法。啟發(fā)式教學重在調動學生“學”的積極性。在教學過程中，聯(lián)系工程實際，充分調動學生學習的主動性和積極性，啟發(fā)學生積極思考問題，加深對基本知識的理解和掌握，并在求解過程中進一步思考，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，取得良好的效果。例如在講解“機構的死點”內容時，首先播放縫紉機的工作過程以及飛機起落架在降落和起飛時相關工作視頻與動畫，繼而拋出問題：飛機著陸時其起落架為什么能穩(wěn)固地支撐在地面，起飛時又是怎樣收縮回機身的呢？縫紉機腳踏板機構在工作時為什么會出現瞬間卡死甚至反轉現象，又是怎樣克服“卡死”而繼續(xù)工作的？等等。學生進行觀看視頻并思考，隨后在與學生相互討論的基礎上展開授課，引導學生對機構的運動進行分析，找出機構死點位置，引出“死點”概念，并對工程中眾多實例進行剖析與歸納，說明“死點”在工程中的利用以及傳動中“死點”的克服方法。合理的啟發(fā)式教學法能使枯燥的理論知識與實際生活相結合，使“教”與“學”的過程具體又生動，使學生在主動學習的同時更加深刻地理解并掌握相關概念及原理，提高課堂效率。

2.對比式教學法。對比分析法是通過相關類型的對比激發(fā)學生積極思維，加深對各種事物和現象相互聯(lián)系的系統(tǒng)化認識，并學會類似問題的處理方法。例如：在學到壓力角的內容時，打破以往傳統(tǒng)的授課順序，先引出壓力角的概念，再將齒輪的壓力角、連桿機構的壓力角、凸輪機構的壓力角等加以對比，分析壓力角在機構中的共性，判斷壓力角在每種機構運動過程中所起的作用、機構傳動過程中壓力角的瞬時變化情況以及對機構傳動的影響等，掌握在機構設計時壓力角的大小控制等問題。又如：在講到凸輪機構從動件的運動規(guī)律時，將常見的等速運動、等加速等減速運動、余弦加速度運動、正弦加速度運動等幾種運動規(guī)律通過運動方程及運動線圖進行分析比對，明晰每種運動規(guī)律的運動特點，總結其應用范圍，加深理解，便于記憶。在機械設計課程教學中正確使用對比式教學方法，不但使學生易于掌握機械知識，在培養(yǎng)學生思維方式和創(chuàng)新意識方面也起著重要的作用。

3.案例式教學法。實行案例教學的宗旨是為了使學生成為教學的主體，有針對性地培養(yǎng)學生發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力與意識。例如：在講解齒輪嚙合傳動時，首先給出汽車變速箱的工程案例，通過對傳動過程的仿真模擬，實現對嚙合傳動的感性認識，掌握嚙合傳動的基本原理、類型及其在工程中的應用。通過案例引導學生分析討論，學生可以獲得初步的感性知識，以便于后續(xù)知識的學習與理解。

4.演示教學法。通過展示各種實物裝置、模型、錄像等進行的演示法教學，學生可以通過觀察獲得對機構與機器等的感性認識，促進學生對所學內容的理解與掌握。機械設計課程教學中，對于比較抽象的知識點，例如，對于聯(lián)軸器與離合器的學習，就可采用演示法教學，首先通過爆炸圖及動畫對聯(lián)軸器及離合器的結構及工作過程進行分解演示，學生對聯(lián)軸器與離合器進行感觀上的認識，了解聯(lián)軸器及離合器的構成和應用，再進行理論講解，使復雜問題簡單化、直觀化，使單調死板的課堂趣味化。

5.現場教學法?，F場教學法是將抽象性的、不易理解的理論知識以現場實物的形式進行直觀展現并進行講解，使學生在親身體驗中學習知識、完成任務；例如在執(zhí)行“帶式輸送機傳動裝置”的設計任務時，通過“觀看帶式輸送機傳動裝置工作視頻―教師現場示范拆裝并現場講解―學生分組拆裝并現場提問―小組討論，歸納總結”四步走的方法，學生可以掌握帶式輸送機傳動裝置的基本組成、工作原理以及設計時應該注意的事項，然后結合所學知識，在教師的引導下完成設計工作任務?，F場教學法重在使學生在提高動手能力及實踐操作能力的同時加深對知識的理解與掌握。

三、合理采用現代化教學手段，提高教學效果

機械設計基礎課程實踐性很強，課程內容包括機構工作原理、機械傳動等，傳統(tǒng)的、以教師為中心、語言加粉筆的教學模式需要教師花費大量的課堂時間來表達講解，課堂信息量較少，無法從根本上解決少課時多內容等矛盾。

隨著計算機技術的應用與普及，廣泛采用多媒體技術與手段，充分利用多元化現代技術與多媒體相結合，針對相關知識特點，采用形象逼真的動畫、爆炸圖、圖片等制成PPT、CIA教學課件或教學視頻，虛實結合，教學過程中給學習者以強烈的視覺沖擊，變抽象教學為直觀教學，不僅擴大了課堂信息量，而且使教學內容更加形象、生動，學生興趣高，教學效果好。

多媒體教學和傳統(tǒng)教學手段各有所長，不能互相替代，所以在采用現代化教學手段的同時，應以傳統(tǒng)教學手段的成熟模式為框架，根據教學內容的特點及學情不斷調整，靈活運用，實現媒體教學和黑板板書教學有機結合，達到最佳教學效果。

四、結語

職業(yè)教育改革的目的是提高教學質量，而采用科學的教學方法和手段是提高教學質量的突破口。教無定法，只有結合課程內容和學情特點，不斷挖掘并總結合理的教學方法和教學手段，才能獲得更加理想的教學效果，提升人才培養(yǎng)質量。

參考文獻：

第5篇：機械創(chuàng)新設計的基本原理范文

摘 要：夾具的創(chuàng)新設計思想的培養(yǎng)提高了學生工程訓練綜合能力，也是提升了學生解決實際生產能力的重要途徑。通過引入TRIZ理論的設計思想以及解決算法，進一步加深了學生的創(chuàng)新設計理論基礎。學生通過不斷運用TRIZ理論進行設計運用，為解決以后生產制造過程的工程問題打下了堅實的理論基礎。

關鍵詞：夾具 創(chuàng)新設計思想 TRIZ理論

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（b）-0188-03

Based on the Theory of TRIZ Fixture Innovation Design Ideas

Huang Chunping Guo Gang

（1.Guangdong Province Sanshui Polytechnic School Foshan City，Fushan Guangdong， 528137， China；2.Guangdong University of Technology，Guangzhou Guangdong， 510006，China）

Abstract：Fixture of the cultivation of the innovative design ideas to improve the students’ engineering training comprehensive ability， and improve the students’ ability to solve practical production important way.By introducing the designing idea of TRIZ theory and solving algorithms， further deepen the students’ innovation design theory basis.Students by using TRIZ theory to carry on the design， to solve the problem of manufacturing process of the project after laid a solid theoretical basis.

Key Words：Fixture； Innovative design ideas； TRIZ theory

1 A具的創(chuàng)新設計思想背景

1.1 創(chuàng)新思想的提出

創(chuàng)新思想在現在社會生產發(fā)展中起了重要的指導方法，是社會物質新舊更替、科技發(fā)展的重要理念，在職業(yè)教育過程中也是體現的淋漓盡致，尤其是機械制造加工教學過程中。為了更好地提升學生的綜合實踐能力，學校都會通過學生加工零件的方式來提高學生動手操作能力。而加工零件的過程中總會出現零件二次裝夾的問題，根據學生加工零件的復雜程度以及零件精度的要求就要求同時設計不同規(guī)格要求的夾具。夾具的設計要求就決定了零件是否能夠加工完成或者是否按設計要求加工。

1.2 夾具的創(chuàng)新設計思想

夾具的創(chuàng)新設計思想是機械創(chuàng)新設計過程中重要組成部分，它也是問題解決思想的真實體現。夾具創(chuàng)新設計思想的提出是由實際問題的需求應運而生，是建立在創(chuàng)新制造過程之中，是依托需求問題之上的。作為夾具本身是沒有任何價值意義的，但在機械制造過程夾具在特定零件加工過程中又是不可缺少的。好的夾具可以提高零件的精度水平，同時也降低了零件的裝夾難度，使加工過程由復雜變得簡單。

夾具的創(chuàng)新設計思想的提出是職業(yè)學校在培養(yǎng)學生工程訓練綜合實踐能力過程中必不可少的理念。學生在工程訓練過程中對不同零件加工過程所遇到的加工難題，通過設計夾具的方式來降低加工難度，將難易完成的工藝變得簡單化。

1.3 夾具的創(chuàng)新設計思想的要求

學生通過對夾具的創(chuàng)新設計思想的掌握，就是要求能夠正確運用自身所掌握的基本知識，解決零件加工過程中的問題，這種思想的根本性的作用就是要解決實際問題；那么如何更好更快的提高學生解決實際生產問題就是對夾具的設計思想的貼近于學生教學的要求了；夾具的創(chuàng)新設計思想就要求具備以下幾個方面：（1）夾具的創(chuàng)新設計思想要有實用性；就是能夠讓學生把這種思想正確的運用于社會生產之中，這種思想的本身就要求有一定的生產實用效果。失去實用價值的設計思想最終只能停留在紙面上，對學生的生產能力的提升毫無作用。（2）夾具的創(chuàng)新設計思想要可操作性；夾具本身指的是一類零件，它的概念、結構、尺寸根據零件的不同沒有定值，它的設計隨著零件的改變而改變。那么夾具的創(chuàng)新設計思想就要求能夠指導學生面對不同的零件根據裝夾當中出現的問題設計不同的夾具，這種設計可以是多樣性，不同的學生設計的夾具可能是一樣的，但是指導學生去設計的思想是統(tǒng)一的。（3）夾具的創(chuàng)新設計思想要最優(yōu)化；在職業(yè)教學過程中，要貫徹學生設計夾具時注意到夾具的制造過程要易于零件的制作過程。不能出現夾具的加工制造難于或者等同于零件的加工制造，畢竟要讓學生明白夾具的真正作用只是輔助于零件的加工，加工夾具不是最終的目的，夾具只是為了使零件易于加工、提高加工精度。一旦出現夾具難于或者等同于零件的加工難度，就會使整個加過程出現死循環(huán)，最終無法加工零件或者降低零件的加工精度。

2 TRIZ理論的概述及運用

2.1 TRIZ理論的概述

TRIZ理論創(chuàng)始于1946年，是由前蘇聯(lián)著名發(fā)明家阿利赫舒列爾（G.S.Altshuller）研究并提出。其主要含義就是通過理論的指導解決實際問題，尤其是創(chuàng)新設計過程中出現的問題。1946年阿利赫舒列爾帶領自己的研究團隊通過對世界上250萬件發(fā)明專利進行分析總結，提出了一套專門用于創(chuàng)新設計的問題解決理論――TRIZ理論；這種理論思想在當時為前蘇聯(lián)在航天航空、軍事等領域的創(chuàng)新發(fā)展提供了強有力的理論指導，隨著前蘇聯(lián)的解體才逐步讓世界了解了TRIZ理論原理

TRIZ理論來源于實踐又應用于實踐，這正好唯物辯證的印證了馬克思列寧主義最基本的思想――實踐是檢驗真理的唯一標準。TRIZ理論提供了創(chuàng)新設計的基本思想、設計法則以及設計過程中問題解決途徑。人們通過運用掌握TRIZ理論中的設計思想結合實際問題，正確選擇使用問題解決工具就可以高效率得進行創(chuàng)新設計。

TRIZ理論的基本思想是指任何一個簡單或者復雜的系統(tǒng)，都遵循其客觀發(fā)展規(guī)律，同時也都是通過解決一個個小問題最終得到。而且這些小問題的解決都是通過各種模塊組合而成。那么要解決這些小問題，TRIZ理論就提出各種解決方法和工具，其中包括：矛盾矩陣和創(chuàng)新原理、物質場分析模型和76個標準解、創(chuàng)新問題解決算法（ARIZ）、科學和技術效應庫；TRIZ提出創(chuàng)新問題中的40個發(fā)明原理，包括分割、分離、嵌套等基本原理。在技術系統(tǒng)設計的過程中，TRIZ理論分析了包括運動物體的質量、速度、力等39個工程參數之間的關系，為創(chuàng)新設計過程創(chuàng)造出最優(yōu)化設計的捷徑。

2.2 TRIZ理論的運用

在前蘇聯(lián)時期，二戰(zhàn)后TRIZ理論為蘇聯(lián)的的科技的發(fā)展奠定了堅實的理論基礎，提高了蘇聯(lián)的工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)新能力。當時，蘇聯(lián)的大多數的科學技術的成果都離不開TRIZ理論的指導，為蘇聯(lián)躋身于超級大國立下了汗馬功勞。蘇聯(lián)解體之后，隨著技術的解封，TRIZ理論傳入了西方國家，西方國家對TRIZ理論進行剖析以及不斷完善，也逐步將該理論運用于其工業(yè)領域，首先、在航天航空領域，飛機的創(chuàng)新設計制造過程，包括飛機的發(fā)動機的設計制造、火箭發(fā)動機的設計制造等；其次，在軍事領域，作戰(zhàn)用的槍支、艦艇已經坦克火炮等的創(chuàng)新設計；最后，在民用領域，包括軟件的開發(fā)、計算機輔助設計以及計算機輔助制造的創(chuàng)新過程等。

3 夾具的創(chuàng)新設計

針對職業(yè)學校中的實踐教學過程，為了提高學生的創(chuàng)新生產能力，通過嘗試探索逐步將TRIZ理論的原理與方法引入教學過程。讓學生掌握TRIZ理論的基本思想以及創(chuàng)新方法。根據職業(yè)學生的認知能力以及知識儲備等因素，選擇易于去思考的零件供學生設計。

在職業(yè)學校里數控車削的教學內容里，主要是要求學生掌握內（外）輪廓以及鉆孔、鏜孔加工的工藝過程。該次就以高腳酒杯為例，如圖1。

加工工藝分為左右兩邊加工，先從右向左加工，加工完成酒杯的右邊基本輪廓之后需要二次裝夾加工左側端面，左側端面要求有一定的表面粗糙度。對于酒杯的二次裝夾就是擺在學生加工中需要解決的主要問題了，此時酒杯的右邊內外輪廓已經加工完畢，基本屬于薄壁件了，不能直接裝夾容易使輪廓發(fā)生變形，而且右側輪廓屬于曲面。不易于車床卡盤裝夾。此時就是考察學生如何去解決加工問題。有同學提出放棄左側端面的表面要求，直接采用切斷刀具在加工完右側端面后直接切斷，在切斷的過程中完成左側端面的表面粗糙度的要求。學生進過嘗試后，發(fā)現切斷刀在切斷的過程中，左側的端面無法達到設計過程中表面粗糙度的要求，并且切斷刀在切斷后酒杯的左側面會遺留下直徑2 mm、長度4 mm的圓柱凸起，這種方法根據無法解決最終酒杯的加工問題。

教師通過引導灌輸將TRIZ理論引進加工過程，讓學生去學習了解該理論的原理和思想。學生通過對TRIZ理論的掌握，運用該理論中的設計思想中的矛盾矩陣，對此次加工中問題進行分析，最終決定設計專用夾具進行二次裝夾對酒杯的左側端面進行車削加工，以此達到最終的工件的基本精度要求。緊接著學生又通過工程參數的探索，對夾具提出新的要求，要求夾具本身（1）易于加工；（2）易于裝拆；（3）夾具要有一定的可靠性；（4）裝夾過程對酒杯沒有影響。根據提出的要求，學生參照TRIZ理論給出的76個標準解以及創(chuàng)新問題解決算法對該夾具進行創(chuàng)新性設計，設計出如圖2所示酒杯的夾具。

這種夾具的設計就解決了酒杯二次裝夾的過程中所出現的一系列的問題，并且也達到了夾具設計的基本要求。學生很快通過車削加工以及線切割加工制作出如圖2所示的夾具。并且也完成了酒杯的左側端面的加工。酒杯二次裝夾的效果圖如圖3所示。

4 綜述

教師通過學生對一次實訓課程中零件加工過程中所遇到的二次裝夾的問題的引導解決，向學生講授介紹了TRIZ理論的思想原理以及運用方法，讓學生充分掌握了該理論在加工過程中出現二次裝夾的情況下夾具的創(chuàng)新設計思想。學生通^學習與了解，能夠辯證唯物的將該理論運用與接下來的幾周實訓課程中。教師還會接下來進一步地將該理論運用在機械設計過程的零件設計之中，培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力，將這種能力運用與未來的實際生產加工當中。

參考文獻

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第6篇：機械創(chuàng)新設計的基本原理范文

【關鍵詞】機械設計；課程；創(chuàng)新能力培養(yǎng)

0.前言

創(chuàng)新是一個民族的靈魂，是人類社會發(fā)展的不竭動力，自19世紀工業(yè)革命以來，創(chuàng)新推動著機械工業(yè)不斷發(fā)展。特別是近十余年來，包括信息科技在內的高新科技與傳統(tǒng)機械科技的融合，形成了新的概念與思想、新的結構與功能，新產品新工藝不斷涌現。機械工業(yè)的進步促進了機械工程學科的創(chuàng)新與發(fā)展，同時對機械工程教育提出嚴峻的挑戰(zhàn)。在我國，高職院校機械類專業(yè)均開設了《機械設計》課程，它為一般的機械類產品設計提供了基本原理和設計方法，而設計原理、設計方法的創(chuàng)新同產品綜合性能的創(chuàng)新是一脈相承。因此，對于機械類大學生而言，如何在課程教學中加強創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新知識、創(chuàng)新人格的培養(yǎng)就體現的尤為重要。本文將分析目前高職院校機械設計創(chuàng)新教育存在的問題，通過創(chuàng)新教學思想、創(chuàng)新理論教學內容、創(chuàng)新實踐教學內容和創(chuàng)新綜合課程設計等，對培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力進行了有益的探索。

1.目前高職院校《機械設計》創(chuàng)新教育存在的問題

1.1教學方法與手段方面

隨著科學技術的日益發(fā)展，提倡在教學中充分利用多媒體技術的背景下，受教育資源等客觀因素的影響，相當一部分學校的《機械設計》課程教學仍處于傳統(tǒng)的教學模式中，即教師借助于掛圖、簡易的實物模型等來說明機械的工作原理、結構、設計理論與計算方法。由于教師語言的表達能力的差異和學生知識水平的參差不齊，這種教學方式很難達到教與學的共鳴，理論與實踐的嚴重脫節(jié)，部分學生聽完也只能知其然但不知其所以然，導致學生在下面被動聽的應試教育，把設計看作是自己遙遙不可及的頂點，甚至認為和自己沒有關系，被動學習，沒有創(chuàng)新意識。

1.2人才培養(yǎng)的目標不明確，影響創(chuàng)新教育

教學目標是教學的靈魂，教學要以目標為起點，又要以目標為歸縮。我國在很早就提出建設創(chuàng)新型國家，所以高等學校都具有培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重任，即把培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力作為重要的質量目標，重點是提高學生的發(fā)展能力。什么是學生的發(fā)展能力？我們認為它應該具備適應社會發(fā)展需要，既適應當前又適應未來的能力，而一些專業(yè)教師對當前經濟發(fā)展狀況和未來趨勢陌生，對企業(yè)發(fā)展人才需求及崗位能力要求缺乏應有了解，對企業(yè)技術進步和科技發(fā)展前沿、新技術應用缺乏足夠的了解、認識和掌握，缺乏實踐經驗等，這些因素往往會造成他們對所承擔的專業(yè)教學培養(yǎng)目標定位不準，從而也就無創(chuàng)新能力教育可談。

1.3教學內容的選擇不合理，忽視學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

目前，我國的高等教育由精英教育轉變?yōu)榇蟊娊逃?，高職生源素質有了很大的變化，其高考文化成績大都位于考生群體的中間層，邏輯思維智能優(yōu)勢不突出；另一方面隨著社會發(fā)展與科學技術進步，新技術、新工藝不斷涌現，催生了特殊功能的零件，出現了許多新的設計理念和設計方法，特別是計算機輔助設計。因此在教學中應適當增加新知識、新方法和新理論。

1.4客觀條件的利用和創(chuàng)造存在局限性

雖然有的學生具有創(chuàng)新動機，能積極尋找新的學習方法，但由于學校創(chuàng)造性學習條件的局限以及學生自身不善于利用學校的現有條件，缺乏向知識經驗豐富的老師或同學請教的勇氣，往往不能把握本學科最新發(fā)展的動態(tài)和相關學科知識的橫向關系，由此制約了學生創(chuàng)新能力的進一步發(fā)展。

2.本課程教學中創(chuàng)新能力培養(yǎng)思路

2.1教學思想的創(chuàng)新

2.1.1教師要有強烈的創(chuàng)新意識

自古以來，我國教師的職責被限定為“傳道，授業(yè)，解惑”，它對教師所持的“以傳授知識為中心”的教學觀念，有著根深蒂固的影響。如果教師本身缺乏對認知理論的學習和研究，自身沒有建立起創(chuàng)新教育的意識，對學生創(chuàng)造性天賦和行為所表現出來的個性特征了解的十分有限，缺少促進學生創(chuàng)造性思維發(fā)展所需的具體教學策略和技能。只停留于替學生“解惑”，而沒有讓學生學會和掌握“解惑”。一個創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力方面的欠缺的老師，如何對學生所進行創(chuàng)新能力教育。

2.1.2創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作為《機械設計》教學的一個重要目的

傳統(tǒng)的課程教學的目標只是要求學生掌握，機械零件設計的基本原理和基本方法。創(chuàng)新教育只是作為其中一個內容而非目的。實踐證明培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力比單純讓學生掌握機械設計的基本知識更為重要。機械設計理論和方法是機械創(chuàng)新的基礎，而創(chuàng)新能力是學生進行機械創(chuàng)造活動的出發(fā)點和內在動力。這就需要把對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與正常的教學活動有機的融為一體。需要把這兩者都作為教學目標進行考核和評估。

2.2創(chuàng)新理論教學，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力

2.2.1構建有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的課程教學內容

傳統(tǒng)的機械設計課程是以工作原理—常見類型—失效形式—結構的合理設計—參數的合理選擇—必要強度、剛度及壽命計算為教學路線，這種教學內容突出是機構分析和機械設計理論，邏輯性較強，但學生一旦遇到工程實際問題就會茫然不知所措，也即解決實際問題能力十分有限，因此我們要改變傳統(tǒng)的以機構分析為主線的課程體系，構建以機械設計為主線、創(chuàng)新能力為培養(yǎng)目標、基于工作過程的新課程體系。該體系可將教學內容劃分為三大模塊十三大項目（如上圖），積極采用項目教學法，以工程事例為任務起點，以解決實際問題為歸宿，增強教學內容與職業(yè)活動之間的聯(lián)系。新課程體系更加貼合工程實際和人才培養(yǎng)的規(guī)律，充分體現了學生設計能力培養(yǎng)的循序漸進性，為學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)建立了一個良好的基礎。

第7篇：機械創(chuàng)新設計的基本原理范文

關鍵詞：機械工程控制基礎；控制論；工程實踐能力；教學方法。

中圖分類號：G642.0？搖 文獻標志碼：A ？搖文章編號：1674-9324（2013）05-0081-03 《機械工程控制基礎》是上世紀80年代初興起的一套控制理論，是經典控制理論在機械工程領域中的應用，現已發(fā)展成為機械工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎必修課[1]。在這門課程的教學之初，我們注重的是理論教學，強調的是課程體系的理論性、系統(tǒng)性和邏輯性，教學形式是以課堂授課為主，教學內容以介紹基本概念和基本原理為主，這使學生初步領略到控制論的深奧，也領會到控制論的縝密性、邏輯性和系統(tǒng)性。但是，由于學生有限的數理基礎和機械工程專業(yè)背景，普遍感受到課程內容抽象，而且理論性太強，導致了學生對這門課程普遍感覺學習難、作業(yè)難、實踐難[2，3]。我們在教學過程中不斷探索，不斷積累經驗，逐漸體會到在《機械工程控制基礎》這門課程教學過程中，應該做到將抽象的內容具體化，將無形的理論有形化，將縝密的證明過程簡單化，在堅持“知識點夠用、典型案例恰當、實踐環(huán)節(jié)有效”的原則下，不斷完善教學計劃，及時調整教學方法，不斷更新教學內容，在保證介紹基本概念、基本原理和基本方法的前提下，注重知識的應用，強化學生的工程背景知識，培養(yǎng)學生的實踐操作能力，用控制論的思維方式分析問題、解決問題，為此在教學過程中應在以下六個方面下功夫[4，5]。

一、基于學過的理論培養(yǎng)學生的抽象思維能力和邏輯分析能力

《機械工程控制基礎》是應用數學手段，基于物理學、電工電子學、力學、機械原理等知識建立的系統(tǒng)數學模型，將機電液系統(tǒng)抽象為數學模型的形式，進行性能分析和設計計算。因此，要求本專業(yè)的學生具有良好的數學、物理、力學、電學、機械學的基礎，有一定的機械工程方面的專業(yè)知識，而且具備多學科的知識積累。要想學好這門課程，學生首先要有一定的數學基礎，具備復數、復變函數、拉氏正逆變換、傅氏正逆變換的基本概念和基本運算定理。如果學生之前沒有學習過工程數學，這里需要有針對性地補充與本課程直接相關的知識，盡量做到教會學生怎樣應用定義、定理，而不是定理的證明過程。有些涉及到物理學、電工電子學、力學的知識，學生們雖然學過相關課程，但是時間一長就印象不深刻了，因此，在每次課程結束之前把下次課程用到的有關知識點給學生一一列出，讓學生課后提前復習已學過的基礎知識，在下次上課時只需對要用到的基礎知識作些簡單的提示或回顧，在舊知識與新知識之間架起一座橋梁，新舊知識有效銜接，達到事半功倍的效果。例如在“系統(tǒng)建?！边@章中，用到“基爾霍夫定律”等知識，在“系統(tǒng)時域性能分析”這章中用到“一階微分方程”和“二階微分方程的求解”等知識。這時老師要及時提醒學生，或者點到為止地重復這部分內容，這樣學生在建立數學模型時就會很清楚地知道這些數學模型是建立在哪些理論基礎之上，并且知道如何應用原來學過的定理或定律去分析問題、解決問題，構建一個完備的知識框架，也能夠從中體會到原來各門學科之間是相互聯(lián)系、相互銜接的，只有融會才能貫通，學生自然邏輯清晰，分析能力自然也就提高了。

二、將生活中的典型實例引入到課程的講解過程中，培養(yǎng)學生發(fā)現問題、分析問題的能力

減少抽象模型例題，增加生活實例和機械工程典型案例，同時把機械領域的前沿課題以及研究結果作為實例引入到教材之中。例如在講解“時域性能分析”這章中的“二階振蕩環(huán)節(jié)的時域響應”這部分內容時，涉及到振動頻率、系統(tǒng)激勵、系統(tǒng)響應、響應幅值的概念，將貨郎擔振動現象作為典型實例。貨郎行走就是系統(tǒng)激勵，貨郎擔的上下振動就是系統(tǒng)響應，振動的大小就是振動幅值。不同材質、不同尺寸、不同截面形狀的貨郎擔振動的頻率就不同，如果貨郎行走的頻率與貨郎擔的頻率一致，這樣就發(fā)生共振，貨物按照貨郎行走的頻率，在隨著貨郎向前運動的同時，做上下振動，這樣貨郎挑著貨物就省力，這也是人們不把貨郎擔做得太硬，而是有一定的彈性的原因。例如在二階欠阻尼系統(tǒng)中介紹無阻尼固有頻率、有阻尼固有頻率和阻尼系數等概念時，列舉行駛在馬路上的汽車發(fā)生上下顛簸的現象。汽車底盤下都有減振彈簧和阻尼器，目的是為了降低由于路面起伏引起的車體上下振動的問題。如果彈簧太硬、阻尼系數太小就起不到減振的作用；如果彈簧太軟、阻尼系數太小，消振就會很慢，在路面沒有起伏的情況下，車體還會振動。因此，要設計、計算汽車的減振彈簧和阻尼器參數，使汽車有合理的振動頻率和阻尼比，以及得到緩沖減振的效果，同時，還要避免汽車振動頻率與路面起伏頻率相一致的情況。因此，在課上要介紹從具體生活實例或工程實例到各個環(huán)節(jié)模型，最后到數學模型的過程，培養(yǎng)學生從具體實例到數學模型的建模能力。

三、將抽象的內容具體化、實踐化、工程化

控制理論中大部分定義、理論和方法都是比較抽象的，在教學過程中如果僅限于理論的介紹和論述，學生不僅會感覺空洞乏味，而且有“無本之木，無源之水”的感覺。如果教師能夠結合一些具體而又形象的例子，就會產生事半功倍的效果。例如在系統(tǒng)的穩(wěn)定性這一章中，系統(tǒng)的穩(wěn)定性是這樣描述的：系統(tǒng)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在初始狀態(tài)，或者是輸入引起的初始狀態(tài)的影響下，由它所引起的系統(tǒng)的時間響應隨時間推移，逐漸衰減并趨向于零。系統(tǒng)不穩(wěn)定性的定義是：系統(tǒng)在初始狀態(tài)的影響下，由它所引起的系統(tǒng)的時間響應隨時間推移而發(fā)散。教師要花很多時間解釋概念的內涵和外延，可是學生還沒有直觀形象的感覺。每當講到系統(tǒng)穩(wěn)定性和不穩(wěn)定性定義的時候，我們就列舉兩個實例，一個是倒立擺試驗臺，一個是起重機的起升機構的末端部分――鋼絲繩、吊鉤和貨物組成的正擺機構。倒立擺源于火箭發(fā)射瞬間的狀態(tài)，是一種不穩(wěn)定的系統(tǒng)通過穩(wěn)定控制手段，使其穩(wěn)定倒立的一個典型教學實例；而起重機載荷擺動是在受到外界干擾作用下在鉛垂方向附近擺動，最終在空氣阻力作用下恢復到鉛垂方向，這個鉛垂方向就是它的平衡位置。倒立擺的平衡位置是鉛垂向上的位置，如果在外界干擾作用下離開平衡位置，在無外力作用的情況下就再也無法恢復到它的平衡位置了。通過這兩個工程實例形象直觀地介紹了系統(tǒng)穩(wěn)定性與不穩(wěn)定性這兩個抽象的概念。

四、強化學生機械工程專業(yè)背景知識

從培養(yǎng)學生系統(tǒng)的理論知識、綜合應用理論的能力和提高工程素質的目標出發(fā)，依據教學大綱，對課程內容進行整合優(yōu)化，注重理論與工程實踐相結合、經典內容與技術發(fā)展前沿相結合，充分體現經典控制論在機械工程中的應用。從生產、科研中提煉代表性的實例，例如程序控制系統(tǒng)以繡花機為例，由于在繡花機里預先編寫了程序，所以繡花機根據程序運行，才能繡出美麗的圖案。雷達跟蹤系統(tǒng)是隨動系統(tǒng)代表性的工程案例。恒溫室是自動調節(jié)系統(tǒng)，無論外界環(huán)境溫度如何變化，都能保持室內溫度恒定。步進電機是典型的開環(huán)控制系統(tǒng)，所以有可能出現失步現象，但成本低，維修方便。數控機床伺服進給系統(tǒng)能精確定位，這是由于有反饋環(huán)節(jié)的作用，是閉環(huán)系統(tǒng)的典型工程案例。將這些代表性的工程案例貫穿于整個授課過程中，強化學生機械工程專業(yè)的工程背景知識，從中悟出機器運動的本質是運動控制的結果，體會到理論源于實踐，又服務于實踐的真理，理論與實踐相輔相成、不可分割。

五、培養(yǎng)學生的實踐動手能力

調整實驗教學計劃，更新與優(yōu)化現有的實驗教學內容，改變實驗教學從屬于理論教學的現狀，制訂獨立的實驗教學計劃和實驗教學大綱，針對每一章節(jié)的課程內容設計實驗項目，編寫與教材相配套的實驗指導書，減少演示型、驗證型實驗項目，增加綜合型、設計型實驗項目。學生根據實驗指導書進行實驗，通過實驗加深理解和驗證所學的理論知識。

在完成正常課程的基本實驗外進一步開放實驗室，為學生提供一定數量的課外實驗選題，鼓勵學生加入教師的科研團隊，參與教師的科研活動，同時，為學生自帶課題及課外科技創(chuàng)新活動提供技術支持，培養(yǎng)學生動手操作能力和應用開發(fā)能力。指導學生根據自己對知識的掌握程度，在機電液控制系統(tǒng)實驗平臺上搭建實驗系統(tǒng)，模擬典型工程案例和科研課題，對系統(tǒng)的性能進行實驗研究，整理實驗數據，分析系統(tǒng)參數對系統(tǒng)性能的影響規(guī)律，評價系統(tǒng)性能，然后根據所學理論知識設計控制策略，進行系統(tǒng)性能校正，達到期望的性能指標，培養(yǎng)學生的實踐設計和動手操作能力。

通過學習Matlab軟件編程、Simulink軟件包以及工具箱的基本理論知識和基本操作知識，從簡單的典型環(huán)節(jié)著手，嘗試著用計算機模擬計算每一章節(jié)的習題，然后再模擬開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)的設計及其性能分析方法，熟練掌握系統(tǒng)數學建模、時域性能分析、頻域性能分析、穩(wěn)定性分析、性能校正的計算機仿真方法。同時，進一步進行機電控制系統(tǒng)的數學建模、創(chuàng)新設計、性能分析，嘗試用Matlab軟件編程或Simulink軟件包進行復雜機電控制系統(tǒng)的創(chuàng)新設計，培養(yǎng)學生的計算機輔助設計能力。

六、培養(yǎng)學生用控制論解決工程實踐問題的能力

要實現機器運動可以通過機構驅動的方式，也可以通過控制手段，還可以通過機構與控制系統(tǒng)相結合的方式。不同的機器具有不同的固有特性，只有在掌握了其動力學特性的基礎上，才能確定驅動方案，其中必有一種方案是最佳的。學生在機械原理課程中學習了各種機構，掌握了機構的運動規(guī)律。而本課程教會學生除了應用機構驅動機器外，還可以應用控制手段實現機器更加復雜的運動，培養(yǎng)學生如何將經典控制論應用于機械工程實踐中，根據“時域性能分析和頻域性能分析”的知識分析系統(tǒng)的動態(tài)性能，根據“系統(tǒng)性能校正”的知識設計控制系統(tǒng)，改變系統(tǒng)的運動特性，達到期望的運動目標。

七、結論

在《機械工程控制基礎》的教學過程中，首先要培養(yǎng)學生的抽象思維能力和邏輯分析能力，通過生活實例和典型工程案例巧妙地將課程的基本理論與工程實踐有機地結合起來，變空洞的理論具體化、實踐化、工程化，激發(fā)學生的學習興趣，通過強化機械工程專業(yè)背景知識，加強實驗教學、計算機模擬仿真、綜合實驗周訓練等教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生用經典控制論的方法去解決機械工程領域的實踐問題，使該課程逐漸成為廣受學生歡迎的實用性較強的一門專業(yè)基礎課程。

參考文獻：

[1]楊叔子，楊克沖，等.機械工程控制基礎[M].武漢：華中科技大學出版社，2005.

[2]周先輝.面向工程能力培養(yǎng)的《機械工程控制基礎》課程教學方法探索[J].高教論壇，2010，（1）：81-83.

[3]雷文平，郝旺身，等.關于“機械工程控制基礎”課程的教學探索[J].中國電力教育，2010，（32）：68-69.

[4]宋強，鮑雅萍.機械專業(yè)“控制工程基礎”課程的教學改革與探索[J].中國電力教育，2010，（10）：60-61.

[5]閻紹澤，申永勝.研究型大學機械類精品課程教學的六個基本要素[J].中國大學教學，2009，（9）：42-44.

第8篇：機械創(chuàng)新設計的基本原理范文

關鍵詞： 高職高專數控技術專業(yè) 《機械設計基礎》 教學方法 課程教學設計 教學改革

《機械設計基礎》是高職高專數控技術專業(yè)必修的一門主干職業(yè)基礎課。數控技術專業(yè)學生就業(yè)領域主要面向制造業(yè)，主要就業(yè)崗位（群）是數控機床的操作、編程、工藝規(guī)程編制與實施；相近就業(yè)崗位（群）是生產管理等。本課程的先修職業(yè)基礎課程為機械制圖、計算機繪圖、工程力學、金屬材料與成型工藝，并進行了金工實習。后續(xù)課程為有機械制造技術、液壓與氣動技術等職業(yè)技術課程。本課程為學生畢業(yè)后從事上述工作崗位打下堅實的基礎，對學生完成整個專業(yè)的學習，起到承上啟下的重要作用，是學生獲得職業(yè)基礎能力的橋梁與紐帶，因此教好本課程具有十分重要的意義。

1.課程教學目標

本課程使學生掌握常用機構與通用零件的基本原理、性能特點、使用、維護的基礎知識和設計方法，培養(yǎng)學生具備選用、維護和改造簡單傳動裝置及零部件的初步能力，培養(yǎng)學生正確的設計思想與嚴謹的工作作風?！稒C械設計基礎》課程與實踐聯(lián)系非常緊密，學生畢業(yè)后走向工作崗位做實際工作，參與設備的論證、預研制、改造或維修的工作，難免做設計一類的工作，接觸到各式各樣的運動機構或各種通用零部件，課程的學習為將來的職業(yè)發(fā)展奠定了基礎。

2.課程內容分析和課時分配

2.1本課程主要包括兩方面的內容。

在機械設計的基本知識和機械中常用的機構包括平面連桿機構、凸輪機構、間隙運動機構、齒輪系；機械傳動包括螺紋連接與螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動。通用零部件包括軸和軸轂連接、軸承、其他常用零部件，并簡要介紹了國家標準。

2.2課時分配。

根據教學大綱，本課程總共70個教學課時，其中機械設計的基本知識部分占12個課時，在機械中常用機構部分占22課時，機械傳動部分占23課時，通用零部件部分占13課時。

教師在制訂具體的教學進度計劃時，須安排四次觀察與認知實驗配合教學，每次實驗占用2課時，共8個課時。第一次為綜合性認知實驗，第二次重點是常用機構的認知實驗，第三次重點是機械傳動的認知實驗，第四次重點是通用零部件的認知實驗。

3.教學設計與實施

3.1學情分析。

3.1.1不利條件

目前高職高專學生入學分數較低，理論基礎較差，學習的積極性、主動性不強，缺乏抽象思維，自律性差。

3.1.2有利條件

根據數控技術專業(yè)教學計劃，本課程開在第三學期，在學完了《機械制圖》、《計算機繪圖》、《工程力學》、《金屬材料與成型工藝》，并進行了金工實習和數控機床認識實習之后，學生已經具備了比較扎實的力學、制圖、金工、材料等先修課程的良好基礎，具備了一定的識圖、計算能力，對生產實踐有了初步的了解，為本課程的學習奠定了一定的基礎，且學生好奇心強，容易被新鮮事物吸引。

3.2課程特點。

在本課程中各章相對獨立性較強，學生一接觸本課程，就會產生“沒有系統(tǒng)性”、“邏輯性差”等錯覺，因此為本課程的教學帶來一定的難度。然而在本課程中，雖然不同的研究對象涉及的理論基礎不同，相互沒有多大的聯(lián)系，但最終的研究目的只有一個，即設計出能夠應用的機構、零件等。

根據以上分析，本課程的教學中心為機構和零件的原理及選擇，教學的重點和難點是培養(yǎng)學生的獨立思考和設計能力。

3.3教學模式、教法選擇和師資條件。

3.3.1教學模式

本課程教學可采用“文字教材、多媒體教材、機械原理與機械零件的實物觀察實驗和學習指導”四位一體模式。

文字教材是本課程教學的基本指南，教學內容符合本課程教學大綱的要求，但其內容不能代替多媒體一體化全部教學內容，特別是涉及生產實際、感性認知、形象思維等方面，必須有多媒體教材補充。

多媒體教材內容包括各章節(jié)基本內容的講解、歸納，重難點內容的專題講解，現場錄像教學，動畫及圖表、圖形的形象演繹等。借助于計算機圖形學技術和多媒體技術，加強直觀性教學，做到教學內容直觀形象。

機械原理與機械零件的實物觀察實驗：通過機械中常用機構與通用零部件的實物或模型展示，并借助電腦控制技術系統(tǒng)形象地解說，增強真實感，身臨其境，提高學習興趣、降低學習難度。

學習指導主要包括各章節(jié)的基本要求、學習指導、典型例題、習題提示和自我測驗。

3.3.2教法選擇

教師在本課程的教學過程中，供選擇的教學方法有很多種，可以靈活地加以串用或并用。

3.3.2.1講授法教學。對于機械設計的基本知識、涉及設計計算部分的教學主要采用講授法。例如對于“定軸輪系傳動比”計算公式的推導，以講授為主，課件感知引導為輔。講授法可使學生在有限時間內盡快地掌握新知識，加深理解。

3.3.2.2演示法教學。對于常用機構、機械傳動和通用零部件的基本原理、基本知識部分的教學，以演示法教學為主，講授引導為輔。在多媒體演示和實物模型演示的過程中，通過提問和討論的方式讓學生主動、思考，在直接觀察中分析問題，增強感性認識，從而突破難點。

3.3.2.3壓力教學法。對于應知應會的基本知識、重點內容，通過課堂提問和讓學生上黑板做題等方式，人為地給學生制造一些學習壓力，有利于知識的掌握、消化和吸收。

例如：在講《螺紋連接和螺旋傳動》這一章中，螺紋的類型、特點和參數，常用螺紋連接（螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接和堅定螺釘連接）的基本特點和選用等基本知識可用提問的方式加以鞏固；在平面機構自由度的計算、標準直齒圓柱齒輪外形尺寸的計算、齒輪系傳動比的計算等教學過程中，在公式和典型例題講解之后，出幾道典型習題，讓學生集體思考，并讓幾名學生上黑板計算，再讓其他學生糾錯，最后老師講解。這樣可提高學生的注意力，增強教學效果，也可作為對學生考核的一部分。

3.3.2.4討論法。積極開展師生的雙向互動活動，調動學生的學習主動性和積極性，培養(yǎng)學生舉一反三和綜合運用所學知識的能力。例如：在機械傳動的設計常用機構和通用零部件的選用的教學中，老師提出問題，讓大家開展討論，可大大增強學生的學習興趣。

3.3.3教學條件和師資力量

3.3.3.1我院擁有充足的供教學使用的多媒體教室，主教學樓28間，實訓樓10間，信息大樓計算機教室10間。

3.3.3.2可供數控技術專業(yè)學生實訓的實訓室有鉗工實訓室、車工實訓室、數控實訓室、數控仿真實訓室、機械基礎實訓室等。

3.3.3.3機械設計基礎課程教學團隊有專任教師4人、兼課教師2人、外聘教師4人，其中高級職稱1人，中級職稱9人，均具有豐富的實踐和教學經驗。

3.4課程教學設計的做法

3.4.1在課堂教學中，可以觀看在生活中常見機構和工程運用較廣機構的錄像片及動畫，使學生對該課程萌發(fā)濃厚的興趣，認識其重要性，使他們感覺到機械設計并非遙不可及，通過努力學習就能達到。

3.4.2在教學組織上，根據高職教學的特點，“必需、夠用”的原則，強調應用性，可以簡化公式的數學推導過程，避免知識內容過深過細。有些推導過程只是為了加深對本概念的記憶，不做掌握要求。把重點放在結論具體應用上，一般性的內容在廣度方面適可而止，節(jié)約課時用于實踐性環(huán)節(jié)。

3.4.3在每章內容講解時，不僅要講清內容和基本原理，而且要通過舉例、多媒體教學手段、實物或模型觀察實驗，講清其在工作中的用途。

3.4.4每次課后均有思考題和習題，并有課外作業(yè)，課后教師定期輔導和答疑，有助于學生抓住課程重點，加深對課程難點內容的復習和理解。

3.4.5在每章或每個單元內容教學完畢后，及時進行階段性小結，承前啟后，讓學生對課程的諸多內容有整體認識和系統(tǒng)化意識。

3.4.6為加強重難點的消化吸收，在整個教學過程中階段性地安排習題課，以學生為主體，以習題為平臺，積極開展分組討論活動。在練習過程中，結合生產實踐中的實例，增強學生“舉一反三”、“靈活運用”的能力，講清具體應用的方法，培養(yǎng)學生的實際工作能力，激發(fā)學習熱情。

3.4.7在教學實踐中，應遵循以教師為主導，學生為主體的教學原則，注重對學生能力的培養(yǎng)，采用鼓勵式教育，讓學生在寬松、愉快的氣氛中吸收知識、獲取營養(yǎng)。

3.5考核方式和教學效果。

3.5.1考核方式

根據我院“2+1”教學改革和數控技術專業(yè)中本課程教學大綱要求，本課程考核類型為“考試”課。平時成績占50%，包括出勤及課堂紀律占20%、課堂回答問題、作業(yè)、平時測驗和期中考試占30%；期末考試成績占50%，主要以閉卷考試的形式進行。

3.5.2教學效果評價

通過學生網上評教、教師評學、學院教學督導員抽查、系部或教研室主任聽課、教師相互聽課等形式反饋，提出教學建議。通過上課提問、作業(yè)批閱、平時測驗、期中考試等形式，教師掌握教學效果，適時改進教學的方式、方法。

4.課程教學特色描述

4.1基本思路。

以課程目標為主線，打破傳統(tǒng)的課程界限，從實現各專項能力的需要出發(fā)，以“必需、夠用”為原則組織相應的課程內容并進行必要的教學內容整合，使課程內容服務于目標能力，注重人的思維方式，重點培養(yǎng)創(chuàng)新思維，使學生在學習過程中學習目的明確，學習興趣濃厚。

4.2教學手段。

本課程在教學中都采用了先進的多媒體教學手段，表現方式上體現了多元化的現代教育技術方法與手段，充分利用現代化教學設備和PPT教學課件，將CAI課件、錄像插播片、實物模型及現場參觀等多種手段科學組合，使教學形象、生動、高效、學生喜聞樂見。計算機輔助教學的形象化特點和生動性、趣味性大大激發(fā)了學生主動學習的積極性，加深了對所學內容的理解，從而提高了整體教學質量和水平，也增加了教學信息量，提高了教學效益。我們的感受是現代教育技術最能在本課程的教學中發(fā)揮作用，多媒體手段的采用為教師的教和學生的學大大提供了方便。

4.3教材建設。

從高職教育的特點出發(fā)，選用貼合高職院校學生實際的教材，更加突出理論聯(lián)系實際，有利于學生應用所學知識分析問題、解決實際問題的綜合能力，將傳統(tǒng)教學方法與現代多媒體教學手段有機結合，揚長避短。

4.4實驗和現場參觀實習。

以機械設計基礎課程教學內容為背景，繼金工實習和數控機床的認知實習之后，加強培養(yǎng)學生理論與實際聯(lián)系和動手能力，開設實驗課，并利用業(yè)余時間組織學生去工廠現場參觀。此外，我們結合課程，積極開展機械設計興趣小組活動，為學生的創(chuàng)新設計提供了施展才華的舞臺。

5.教學改革

5.1在教學上。

5.1.1在課堂講授之后，創(chuàng)造條件組織學生到工廠參觀，觀看、分析、討論各種機器上的各種常用機構和零件。

5.1.2組織學生開展簡單典型機構、機器和零部件的設計大賽或開展興趣小組活動，激發(fā)學生的學習熱情、培養(yǎng)學習的應用能力和設計興趣。

5.1.3利用現有的機械原理與機械零件實驗室，在學生認知、觀察、聽取講解之后，結合實訓中的機器和學生日常生活中的機械，理解和掌握課堂內容。

5.2在考核上。

在考核方式上，實行學習階段的全程性考核制，改變過去的一次性終結考試，成為將階段性的考核與期末綜合考試相結合的辦法。

這樣有利于教師及時發(fā)現教學中的不足并加以改進，減少學生學習的功利性，有利于加強教師對學生的日常學習管理，引導學生掌握良好的學習方法，從根本上改變應試教育制約學風、考風的狀況，促進學生良好品質的形成，全方位多角度地準確反映出一個學生的真實成績和綜合能力。

參考文獻：

［1］陳立德.機械設計基礎.高等教育出版社，2007.8.

第9篇：機械創(chuàng)新設計的基本原理范文

針對當前《機械原理》課程設計的教學現狀，分析其不足，并基于OBE工程教育理念，對《機械原理》課程設計的教學模式改革進行了探討并付諸實踐?！稒C械原理》課程設計是機械類各專業(yè)學生在學習《機械原理》課程后進行的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，其模式的改革為適應新形勢下對機械類學生機構選型、機械系統(tǒng)運動方案設計和創(chuàng)新設計能力的培養(yǎng)提供了良好的平臺和借鑒，具有重要意義。

關鍵詞：

OBE；工程教育；《機械原理》課程設計

為了推進工程教育改革，促進中國工程教育的國際互認，培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師，由專門的職業(yè)或行業(yè)協(xié)會（聯(lián)合會）、專業(yè)學會針對高等教育機構開設了工程類專業(yè)實施專門性認證，工程教育認證強調工科專業(yè)人才培養(yǎng)質量達到行業(yè)提出的基本質量標準要求，是一種合格性評價[1，2]。工程教育專業(yè)認證強調的三個核心理念：產出導向（Outcomebasededu-cation，簡稱OBE）、學生為中心、持續(xù)改進，這些理念代表了工程教育改革的方向，是一種先進的教育理念[3]。我國若要成為《華盛頓協(xié)議》正式簽約組織，就必須基于OBE理念，深化我國的工程教育改革和工程教育認證體制?！稒C械原理》是機械類專業(yè)必修的一門重要的技術基礎課，它是研究機械的工作原理、構成原理、設計原理與方法的一門學科，而《機械原理》課程設計是緊隨《機械原理》課程之后的實踐性教學環(huán)節(jié)，是《機械原理》課程的延伸[4]?；贠BE工程教育認證的12條畢業(yè)能力要求及課程規(guī)劃，《機械原理》課程設計需培養(yǎng)的主要能力包括：1）掌握工程基礎理論知識并能將其應用于工程問題（畢業(yè)要求1）；2）具有分析和解釋數據，得到合理、有效結論的能力（畢業(yè)要求2）；3）具有綜合運用機械設計理論和技術手段設計復雜機械系統(tǒng)、部件和過程的能力（畢業(yè)要求3）。本文基于OBE工程教育理念對《機械原理》課程設計課程能力的上述四條要求，結合近年實踐經驗，闡述我?！稒C械原理》課程設計改革模式，并為其《機械原理》課程設計改革提供參考。

一、機械傳動系統(tǒng)設計能力

《機械原理》內容包括兩部分，其一是對現有機構的學習，包括構型分析、運動學和動力學的學習；其二是針對具體任務，利用所學機構學知識，設計傳動方案。前者稱為分析，后者稱為型綜合，《機械原理》學習的最終目的，就是要達到型綜合的高度，《機械原理》課程設計正是鍛煉綜合能力的實踐教學。遺憾的是，傳統(tǒng)的《機械原理》課程設計，體現不出OBE所要求的設計系統(tǒng)的能力，復雜機械系統(tǒng)更無從談起，因此，改革勢在必行?；贠BE教學理念的課程設計改革使設計題目多樣化，調動學生設計的積極性而不限制其思維，并且課程設計只提出最終要求而不限制方法，為了讓學生在規(guī)定的時間內獨立完成設計任務，題目不宜太深太復雜，其原則為：題目具有綜合性，以運動方案設計為主；題目要覆蓋《機械原理》課程的主要內容；題目應結合生產實際，是學生在日常生活、生產實踐中所熟悉的；題目的設計結果應包括兩到三種基本機構，也允許選用其他常用機構或組合機構；題目要有一定的靈活性和創(chuàng)新性，有利于發(fā)揮學生的創(chuàng)造力。在設計題目確定后，需對已選題目提出三種運動方案，并經反復論證，確定一種最佳運動方案進行設計和分析。這種自由選題的模式可大大提高同學的興趣。設計方案由學生獨立提出，經獨立地分析、比較后確定最佳方案，以發(fā)揮其主觀性、創(chuàng)造力，使學生受到一次真實的設計訓練，進而提升其機械傳動系統(tǒng)設計能力。此外，改革后的課程設計，學生們可以自由組合，每個小組自由選擇設計題目，小組成員分工協(xié)作，共同完成設計任務。從選題、論證、設計到最后提交設計成果，共同討論、研究，各自發(fā)揮自己的長處，不僅培養(yǎng)了創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，也使他們體會到團隊合作的作用。這也符合OBE培養(yǎng)大綱中工程畢業(yè)生個人能力和人際團隊能力培養(yǎng)的要求。

二、工程基礎理論知識應用能力

傳統(tǒng)的《機械原理》課程設計中，方案確定之后，其相關運動參數也隨之給定，每個學生需要做的就是繪制機構運動簡圖，利用圖解法和解析法對所選機構的位移、速度、加速度及力進行分析，并繪制機構運動線圖和作誤差分析，最后編寫課程設計說明書。從本質上來說，這樣的設計僅能算一次作業(yè)，效果并不理想。盡管學生都能按部就班地完成設計任務，但卻調動不了學生的設計興趣，對工程基礎理論知識的應用缺乏深刻理解，談不上對學生的畢業(yè)能力的培養(yǎng)。基于OBE教學理念的課程設計改革使設計題目多樣化，只提出最終要求而不限制方法，學生可以充分地利用所學的理論知識去解決實際的問題?？紤]到《機械原理》課程設計時間較短，教師在《機械原理》課程教學中，需提前做出安排，如現代工具的使用、軟件的學習、各種方法的比較、綜合性作業(yè)安排等。任務的不確定性導致解決方法的多樣性。學生需要根據所選擇任務，基于所學的機構學知識，甚至查閱相關文獻去設計解決方案，當多個設計方案確定后，需要比較各方案的優(yōu)缺點，必然會深入了解每個所設計的傳動方案，最終方案確定后，需對其進行結構、運動學和動力學分析，因有了方案設計的深刻理解，設計的目的已非常清楚，在相應分析時，對方法的選擇和掌握自然水到渠成，加深了對所學理論知識的認識，明確了理論知識的實際應用，從而不至感覺學無所用。

三、分析和解釋數據能力

在我國的工程教育認證中，第二條畢業(yè)要求學生能夠應用數學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析復雜工程問題，以獲得有效結論[5]。傳統(tǒng)課程設計整個傳動方案為教師所指定，分析方法固定，無需學生深入了解，只需按部就班完成畫圖和分析即可，可見，傳統(tǒng)課程設計在第二條畢業(yè)能力要求上基本沒起到培養(yǎng)作用。改革后的課程設計，從設計任務到設計方案的確定，均需要學生根據具體情況進行分析，然后根據所學知識，自己設計傳動方案，并需要通過多方案的比較而得出可行方案。在方案確定后，詳細設計傳動系統(tǒng)時，需要根據實際任務確定各參數，最后對機構進行分析，并對數據進行誤差分析。為了更真實地讓學生理解數據的意義和正確性，要求學生對所設計的傳動方案進行全部或者部分的搭接實驗，通過搭接實物并測量參數，再與理論分析數據進行對比，找出誤差存在原因，從而得出相應結論。

四、考核方式的改進

評估學習產出是OBE教育模式中十分重要的環(huán)節(jié)，如何合理地對各項能力進行客觀評價，對課程的改革及持續(xù)改進有非常重要的作用，與課程設計所培養(yǎng)能力相對應，《機械原理》課程設計成績分為四部分：選題成績、平時成績、設計成績及答辯成績。各部分成績分值及考核依據如下。選題成績占總成績的30%。主要考查設計機械傳動系統(tǒng)方案能力。每個團隊均需通過PPT形式，結合參考文獻查閱或調研情況，對自己團隊的設計任務進行說明，根據所定任務設計兩到三種機械傳動方案，每個方案中必須包含兩至三種典型傳動機構，并且必須包含四桿以上連桿機構。根據傳動方案是否合理、考慮是否周全、有無創(chuàng)新點、是否實用進行綜合考核。平時成績占總成績的10%，主要依據設計階段的出勤情況和態(tài)度評定，這是設計正常進行的基本保證，也是初步對畢業(yè)要求9中個人與團隊能力的培養(yǎng)。設計成績占總成績的40%，主要評估工程基礎理論知識應用能力與分析和解釋數據能力，根據所選擇分析方法、數據分析的正確性、模型建立、運動仿真、簡圖繪制等進行評價。答辯成績占總成績的20%，各組將集中設計階段的工作及成果以PPT形式作匯報，主要介紹組員分工及完成情況，組員自評分，搭接視頻等，并回答提問，據此評判答辯成績。通過此類考核方式，對畢業(yè)生的能力9（個人與團隊）和10（溝通，包括撰寫報告和陳述發(fā)言、清晰表達或回應指令）也起到初步培養(yǎng)的效果。此外，上述基于OBE工程教育理念的考核方式對教師的教學投入提出很高要求。例如：教師需要投入較多的精力和心血研究繁瑣的教學目標分解和教學方法選擇，要求其自身具有扎實的專業(yè)理論知識、較廣博的基礎知識面、較強的動手能力及計算機應用能力。對設計中可能出現的各種方案及其特點要有充分認識，能夠正確引導學生，使他們經過認真思考和分析比較后，可以選擇一個適當的方案。這樣才能適應當前實踐教學改革和發(fā)展的需要，從而有效引導學生積極思考，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。

五、結束語

經過近兩年的實踐，發(fā)現根據OBE教學理念改革后的《機械原理》課程設計，為學生機械傳動系統(tǒng)設計能力、工程基礎理論知識應用能力、分析問題和解決問題的能力以及團隊合作和工程實踐能力的鍛煉和提高提供了很好的平臺，并確實取得了較好的效果。然而，OBE工程教學模式是一個系統(tǒng)的工程，無論是在設計內容，還是在設計方法和評估方式上，還有很多需要完善之處，需要進一步的改革和探索，持續(xù)改進，以更好地培養(yǎng)學生相應的畢業(yè)能力，實現培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師的目標。

作者：曾達幸 李飛 侯雨雷 宜亞麗 鄭立娟 張芳芳 單位：燕山大學機械工程學院

參考文獻：

[1]中國工程教育專業(yè)認證委員會.工程教育認證一點通[M].北京：教育科學出版社，2015.

[2]余天佐，劉少雪.從外部評估轉向自我改進—美國工程教育專業(yè)認證標準EC2000的變革及啟示[J].高等工程教育研究，2014，（6）：28-34.

[3]顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學習產出”（OBE）的工程教育模式———汕頭大學的實踐與探索[J].高等工程教育研究，2014，（1）：27-37.