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關鍵詞:機械設計 教學體系 創新
機械設計是機械類專業的一門重要技術基礎課程,能夠培養學生的工程設計能力。因此,應當加大機械設計教學體系的創新力度,培養學生具有分析、解決工程問題,設計、創造新的機械裝備的能力,為國家培養更多機械設計創新性人才。
一、目前機械設計教學體系存在問題
目前機械設計教學體系主要出在以下幾方面問題:①教學內容過于龐雜。目前,機械原理和機械設計是解析設計教學的課程內容,同時機械設計也包括材料、力學、熱處理、機械原理、公差與配合、機械零件、機械CAD等內容,所涉及到的知識面相對較廣,同時教學內容也相對零碎,且與其他課程存在較多交叉重復,例如機械設計教學中的螺紋聯接、鍵聯接等相關教學內容明顯與少而精的教學原則相悖。如減速器的類型、樣式和設計參數要求和機械制圖中的減速器設計相關知識存在著較高的重復率,既失去了機械設計的學科特點,同時又浪費了教學時間。②無法適應時代的快速發展。目前,很多院校的機械設計教材存在著內容龐雜、理念陳舊、脫離工程實踐、跟不上時展以及深度不足等問題。現代機械設計教學應當滿足工程性和技術性需求,同時也應當具備系統性。社會性以及經濟性,并能夠隨著社會的發展,提出更多滿足實際生產需要的新設計理論和設計方法。目前,很多院校的機械設計教學對設備結構、設備的強度和運動學更新等相關技術內容較為注重,在一定程度上忽視了能源、環境方面知識在教學中的滲入以及安全、人機關系、美學等社會因素和價值工程、周期費用分析等經濟因素,導致機械設計理論教學與實踐之間出現嚴重的脫節。③教學方式過于陳舊、落后。一些院校在教學過程中在機械設計教學中仍然采用教師將書本知識和相關原理一講到底,學生對知識死記硬背的傳統灌輸式教學方式,并未在實際教學中輔以相關知識或原理的掛圖來進行補充講解,以加深學生的相關知識或原理的理解,同時缺乏案例式教學、現場教學以及討論啟發式教學,也并未留給學生進行問題獨立分析和思考的時間,在一定程度上影響學生對課堂相關知識或原理的理解和掌握,同時在一定程度上還阻礙了學生運用所學知識解決實際工程問題能力的發展。因此,應當對機械設計教學體系進行創新。
二、創新機械設計教學體系措施
(一)調整教學內容
院校開展的機械設計各項教學內容都應當緊貼實際,注重整體性、實踐性以及創新性。目前,很多院校的機械設計新生缺乏機械方面相關基礎知識,因此,機械設計在教學中應當調整教學內容,堅持適度、夠用的教學原則,避繁就簡、突出重點、深入淺出。一方面,應當做到精簡,對機械設計教學的傳統性、敘述性內容進行壓縮,盡量減少機械設計教學中相關理論知識的重復,同時在相關教學環節中,如實驗、實習、課程設計、社會調查、畢業論文以及課外科技活動等教學環節,融入機械教學相關理論知識。另一方面注重知識的整合。在機械設計的實際教學中,可以將理論力學、材料力學與機械零件的相關知識點進行整合。此外,在機械設計的教學過程中還應當注重知識點的增設。在充分考慮知識點的系統性和完整性時,可以增設以電、液為動力的機構組合,結合實際的典型機械等新內容,使學生全面認識現代機械,以適當前生產實際需要,方便計算機輔助設計的應用和推廣。
(二)加強學生能力培養
機械設計是一門極具實踐性的課程,在進行過程中應當注重學生設計技能和創新能力的培養,以培養學生的技術應用能力為主要教學目的,同時注重學生工程意識、工程實踐能力、創新意識以及社會實踐能力的培養。在實際教學過程中,教師應當徹底摒棄傳統的灌輸式教學模式,在講解相關理論知識或原理時,注重培養學生總結結論的能力,同時在相關知識或原理的講解時融入其在實踐中的應用,堅持產、學、研相結合的方向,體現機械設計教學的基礎性、系統性、實踐性以及現代性。
(三)創新教學方法
目前,大多數院校都是面向全國招生,導致機械設計學生的相關實際機械知識參差不齊。因此,在機械設計的實際教學過程中,應當注重教學方法的創新。教學在教學過程中應當加強直觀教學,在學生學習相關理論知識或原理的同時,讓學生接觸各類種機械、機構、零件、部件、圖紙,提高學生相關知識或原理的實踐性。同時,教師也可以利用多媒體、電子教案、CAI課件以及錄像等現代教學技術,并借助計算機和互聯網,利用虛擬現實技術和仿真軟件系統,來開展機械設計的現代化、立體式教學。此外,教師在機械設計的實際教學中,應當盡量減少相關知識或原理的理論推到,同時運用例證來講清思路,加深學生對相關理論知識或原理理解,提高課堂教學效率。
結束語
目前,我國機械設計教學體系仍然存在著教學內容過于龐雜、無法適應時代的快速發以及教學方式過于陳舊和落后等問題,因此,在機械設計實際教學過程中,應當調整教學內容,加強學生能力培養,同時不斷創新教學方法,為國家培養更多機械設計創新性人才。
參考文獻:
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現代大學生多已是年滿十八周歲的成年人,心理和生理都迅速走向成熟,已具有一定的生活閱歷,對事物初具獨立的判斷和處理能力,他們具有積極的探索精神和強烈的好奇心。《機械設計基礎》課程作為機械類學科的一門基礎課程,其教學目的不僅在于傳授學生一定的機械基礎知識,更重要的是培養學生對機械學科的興趣,激發學生在機械方面的創造能力。例如,在講授齒輪的相關知識時,“齒輪”這個名詞對于每一位大學生都不陌生,不管是兒時的玩具汽車還是現在隨處可見的轎車上,都有它的存在。之前,學生對齒輪的認識只是主觀上的“知道”。現在,在課堂上我們要教會學生從原理上認識齒輪、學會齒輪的特點、使用或設計齒輪。所以,我們要充分利用大學生的生活閱歷和強烈的好奇心等特點進行分組討論式教學,給學生思考的機會,讓他們產生對齒輪的第一映像和最初認識。可以先讓學生分成小組,相互討論大家見過的齒輪,總結其特點和使用等,然后老師充當揭秘者,對齒輪的相關知識進行總結和介紹。如此,不僅活躍了課堂氣氛,避免課堂上打瞌睡等現象出現,還能激勵學生積極思考,發展思維,培養學生對機械學科的興趣。“齒輪”這個名詞會在學生的腦海中留下具體的形象,對知識的掌握更加牢固。另外,現代社會已是一個分工明確、團隊合作的社會。個人能力固然重要,但要完成一個項目更重要的是集合團隊的力量。在各種招聘會現場,“善于溝通,團隊協作”的字樣頻現,由此可見,團隊合作不僅是社會發展的趨勢也是現代企業需求。現在的大學生是未來各行各業的精英,學校應該肩負起培育精英的重擔,讓他們走出校園為社會創造更多的財富。分組討論式教學,能夠讓學生定位自己在團隊中的地位,協調與組員之間的關系,發現別人的優點與自己的不足,培養自己的團隊合作能力。
2.自學檢測式教學
大部分的大學生都經過高考的洗禮,對新知識具有一定的自學能力。學生大學畢業后,不管是繼續深造還是進入企業工作,必須要有更強的自學能力。我國大學生的培養模式正逐漸向“產學研聯合培養”模式轉變:(1)以科研項目為依托,以開發成果為目的與企業進行聯合;(2)在學校(科研院所)或企業設立人才培養基地進行大學生的聯合培養;(3)聘任企業的高端人才作為聯合導師進行聯合培養[5]。而企業更是以“產”為主,所以,為了適應未來的發展,學生必須具有較好的收集信息、整理信息、學習新知識的能力,這時,自學能力顯得尤為重要。在《機械設計基礎》課程的課堂上,再優秀的老師也不能教給學生他們以后全部要用的東西,能傳授的只是冰山一角。所以,我們要在教授機械學科基礎知識的同時,把重心放在培養學生的自學能力上。例如,在講授“螺旋傳動”的知識點時,我們可以采用自學檢測式教學。首先,讓學生借助課本和參考資料進行自學,然后老師按照教學要求對他們進行測試,并納入成績考核范圍。如此,不僅鍛煉了大家的自學能力,同時,督促學生積極主動的去學習,避免學生敷衍了事現象的出現。
3.實踐教學
《機械設計基礎》是一門偏向于實際應用的課程,理論學得好并不意味著學生能把所學的東西應用于實踐,去為社會創造財富,空談理論沒有意義。為了加強課堂理論教學與實際應用的聯系,必須在《機械設計基礎》課程的教學環節中增加實踐環節。有條件的學校可以帶領學生到工廠、學校的加工中心、實驗室等地點參觀學習,看看課堂上學的軸承、齒輪、聯軸器等零件是用在機器的什么地方、起什么作用等,深化對課堂理論的理解。理論與實際的綜合聯系能夠讓學生對機械學科有更好的認識。老師還可以給學生提供一些組件,讓大家動手拆卸組裝,鍛煉動手能力。《機械設計基礎》課程設計的設計題目一直比較單一,均為一級圓柱齒輪減速器的設計。減速器是一個非常典型的機器,包括了大部分理論課程中給學生講授的內容,比較符合學生的課程設計任務要求。但符合要求的典型零部件不只是減速器一種,題目的單一往往使一些學生抄襲他人成果,極大限制了學生的創新思維。此外由于學生的基礎參差不齊,如工程制圖、工程力學(理論力學,材料力學)、工程材料、公差配合等這些課程的成績差別很大,有些非專業的學生甚至沒有學過這些課程,導致做出的課程設計水平千差萬別,極大的影響了課程設計的質量。針對不同層次的學生,選擇不同的設計題目,使每個學生都有適合自己的目標,教師則可以根據學生個體目標因材施教。
4.改進成績評定方式
傳統的通過卷面考試來評定課程學習成績的方法只能在短時間內強化學生對部分知識點的掌握,它只是讓學生對《機械設計基礎》課程的知識點進行一次總結和記憶,對機械相關基礎知識的掌握情況,短期效果良好,但從長遠看并沒有意義。這種記憶式的知識掌握,將隨著時間的迅速淡忘。為了更好地讓學生真正掌握機械設計基礎知識,鞏固課程學習成果,可適當取消課程結束后的卷面考試,將自學測試環節的測試成績與最終的設計實驗環節相結合,對學生綜合評價。課程即將結束時,老師應該讓每位學生開拓自己的思維,設計一種具有一定實際意義的簡單機械,提交設計報告,以設計報告的完整性,創新性等為標準評定每位學生的課程學習成績。按照設計實驗的要求,不管學生是對已有的機械結構進行改進還是原始創新設計,這都將促使學生將所學的理論知識應用到實際中去。學生將以一位機械設計工程師的身份去體會機械行業從業者該有的素質,培養學生的整體素養。在設計實驗過程中,學生需要復習已修課程《機械設計基礎》等相關課程的知識、需要查閱《機械設計手冊》等工具書、需要繪圖,甚至是三維建模。這將使學生在很好地掌握書本知識的同時學會收集整理信息,獨立解決問題。這種能力是未來發展中必不可少的。
5.總結
關鍵詞:工作過程; 課程改革; 課程標準
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1006-3315(2012)10-144-001
一、引言
《機械設計基礎》是我院機車專業學生必修的一門重要的專業基礎課程。通過本過程的學習,要求學生掌握機械設計的基本原理和設計方法,為將來從事軌道車輛檢測維修、運行維護、車輛制造等工作打下堅實基礎。本文通過對機械設計基礎課程教學的實踐,初步提出該課程以工作過程為導向,對課程進行了工作任務分解,以提高學生的能力。
二、傳統教學方式
機械設計基礎主要內容是機械原理和機械零件,主要討論機械設計與制造的基礎知識和常用方法。傳統教學方法,授課內容多,而實踐教學課時一直在壓縮;即使是實踐教學部分,仍以勞動性操作為主,對學生獨立獲取知識能力和創新思維能力培養不夠。教學手段不盡如人意,很難取得好的教學效果。
三、教學改革的探索
1.基于工作過程的課程標準
課程標準是對一門課程從設計到實施的標準化規定,包括課程的性質、任務、目標、內容和實施等。它是教材編寫的重要前提、是課程組織與實施的綱領性文件、是教師教與學生學的依據、是課程考評的重要依據,是教育與企業標準相融合的媒介。我們在《機械設計基礎》課程標準實踐中,充分發揮其導向性,引導教師和學生把教學的重點從掌握系統完整的學科理論轉到增強學生的技術應用能力為主。
首先要確定課程理念,它是制訂課程標準的指導思想。我們以工作過程導向為課程指導思想,以機車專業學生崗位中機構和零件的①運行、維護、保養;②裝拆、修配、改裝;③檢測、調試、查閱標準資料等典型工作任務為課程的能力主線,把課程歸納為上述三個職業核心能力。其次是確定課程總要求即課程的口標與專業培養口標一致。內容的組織突出能力培養,保持知識、技能、態度三者的協調統一,融合職業標準并高于職業標準。從宏觀上說明通過本門課的學習,學生應掌握哪些知識、形成哪些核心能力與技能、養成哪些素質等。例如,在機械設計基礎課程中,圍繞職業核心能力,確定學生應掌握的三個學習情境(工作任務模塊):常用機構技術應用、常用傳動技術應用、常用零部件技術應用。形成機械設備檢修、維護、調試等職業工作能力與技能,樹立承擔機械設備檢修的安全責任心,培養良好的職業道德。
再次是確定學習目標與內容以就業為導向,以課程核心能力的培養或技術的形成為主線。通過典刑工作任務開發學習情境。以工作過程中常規性工作任務的技能和技術制定學習目標,產生學習內容
2.編寫配套教材
傳統的教材,是高等職業院校興起后編寫的試用性教材,是大學機械原理和機械零件以及原中專校機械原理和機械零件教材的大融合。教材中既有深奧的理論推導,又有許多知識的重復;新知識、新技術體現較少;章節編排不合理,不能適應高職學生的學習需要。
工作過程系統化,課程改革需要配套教材,關鍵在于課程的內容和結構是基于工作過程的系統化,而不是學科的系統化。教材的編寫以職業工作過程中應用的經驗和策略的習得為主,以適度夠用的概念和原理為基礎,整個過程中貫穿著“怎樣做”、“怎樣做更好”。機械設計基礎的課程內容采用工作任務驅動。在課程內容的每個項目中,確定特定的“行為領域和學習領域”,每個“學習領域”都反映了組成某項工作過程的“行為領域”。為了確保每個“學習領域”都與整體工作過程相關,每項工作任務都應被看作是工作系統中的一個組成部分,而不僅僅是一個獨立的工作任務
2.教學過程的改革
第一,組織多種教學形式,除了板書、講解等,還要聯系生活經驗或具體事例來創設情境,活躍課堂的氣氛,促進學生的思維。
第二,精心組織教學內容,把握重點,分解難點。
第三,教學與生產勞動相結合。把學生帶到校內外實習基地,進行現場教學和生產勞動。課程中學到的很多機構,在機床中都有應用,如帶傳動、鏈傳動、凸輪機構、齒輪傳動、螺旋傳動、液壓傳動等。例如,在學習螺旋傳動原理時,讓學生觀察數控機床工作臺的運動和普通機床工作臺的運動,數控機床工作臺的運動相較于普通機床工作臺的運動,運動精度要高得多。經觀察、思考,了解到數控機床工作臺的運動,是借助于滾珠絲杠來實現傳動的,而滾珠絲杠傳動是滾動摩擦,因而效率高、精度好;而普通機床中所采用的只是普通的T形螺紋傳動,而普通的T形螺紋傳動螺旋之間摩擦是滑動摩擦,所以效率低、精度較差。通過比較學習,使學生在實踐中獲得知識。
第四,教學手段現代化。教材中抽象的原理較多,教師難以用語言描述清楚,如齒輪傳動的嚙合原理。因此,教學中可以借助多媒體、幻燈片、視頻甚至機械零件實物進行輔助教學。在課件中將抽象的內容制成二維和三維動畫,將生產場面制成視頻影像,讓學生有身臨其境的感覺,在較短的時間內接受更多的信息。
四、改革考核方式
期末的考核有兩個目的:一是考察學生對本課程學習內容的掌握程度;二是檢驗教師的教學效果,以改進和提高教學質量。基于工作過程的教學改革是以實際工作任務為核心,有筆試,考查對知識的儲備和知識理解的深度;也有技能操作考試,主要考查以職業技能為主的機械設計應用能力,如減速器的設計。
五、總結
工作過程導向的職教課程能夠讓學生獲得一種全面的、和諧的、切實有效的教育。這種課程模式在國際上已經非常普及。
我國的職業教育主要是學校教育,應該以綜合職業能力發展為培養目標,應該注意教育課程與培訓課程的區別;職業教育的學習領域課程是以一個職業的典型工作任務和以工作過程為導向的完整教學單元。職業教育的特點應該轉向:學習的內容是工作,通過工作實現學習。
科研基金項目YQ1102
參考文獻:
[1]姜大源.職業教育學研究新論[M].北京教育科學出版社2007
關鍵詞:機械設計制造及其自動化; 就業前景;學科特點;具體優勢;要求
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.020
0 引言
國家的綜合實力決定了其在國際社會中的地位,影響著其在國際市場中的競爭力,而經濟實力、政治實力、文化實力、自然資源以及軍事實力等是國家綜合實力中的重要組成部分,其中尤以經濟實力最為重要,因此,在知識經濟快速發展的時代,大力發展教育事業,培養高素質、高技能的人才,提高人才的知識水平和創新能力,是推動我國經濟發展的強大動力。機械設計制造及其自動化這門學科,是隨著社會的不斷發展進步而產生和發展的,因此,重視機械設計制造及其自動化專業,培養專業的高技能、高素質人才,滿足社會對此專業人才的需求,促進我國經濟的快速健康發展,是當前機械設計制造及其自動化專業開設的目的和發展的前提。
1 機械設計制造及其自動化的學科特點和具體優勢
1.1 機械設計制造及其自動化的特點
作為一門融合計算機科學、自動控制技術、信息技術的交叉學科,機械設計制造及其自動化是以機械設計與制造為基礎,研究各種工業機械裝備以及機電產品從設計、制造、運行控制到生產過程的企業管理的綜合技術學科,其主要任務是運用先進的設計制造技術理論與方法,解決現代工程領域中的復雜技術問題,以實現產品智能化的設計與制造,而培養具備機械設計制造基礎知識,能在工業生產第一線從事機械制造領域內的設計制造、應用研究、科技開發、經營銷售和運行管理等方面工作的高級工程技術人才,是機械設計制造及其自動化專業的教學任務。機械設計制造及其自動化專業設有汽車服務、設備工程和計算機輔助設計與制造三個專業方向,剛入學時,不分專業方向,學生在前兩年以學習本專業的平臺課程為主,到三年級時,學生可以根據自己的興趣愛好和學習成績,自主選擇三個專業的方向之一[1]。
1.2 機械設計制造及其自動化的具體優勢
在科學技術日新月異的今天,許多自動化產品基本上都是通過控制電子信息技術,實現對自身信息的處理和控制,提高產品的整體質量和精度,增強和改進產品的功能,此外,隨著微控技術的發展與進步,自動化產品的控制獲得了更好的技術支持,使得產品的控制更加的簡單和便捷。特別值得注意的是,當自動化產品在正常操作的情況下,產品可以再既定的方式下進行運轉,不會受到操作者的影響,也就是說,產品在正常運行的條件下,具有安全性和效率性,因此,在技術工業中采用自動化技術,可以大大地提升產品的合格率,提高工作效率。另外,自動化產品能夠及時的反映出運行中出現的問題,減少損失,甚至,有些高端的自動化產品,可以自動處理運行過程中的一些細微的問題,保證產品的正常生產。例如,當線路短路或者荷載過大時,自動化會出現跳閘的情況,以避免線路遭到損害,這樣既可以提前預防發生故障或者及時處理運行中出現的故障,以減少安全事故的發生,又可以確保在線路故障時,減少損失,維護機械設備的正常運轉。因此,在使用自動化產品時,采用科學合理的管理方式,不僅可以避免安全隱患,還能夠保障產品的持續穩定運行。
2 機械設計制造及其自動化專業所從事的行業和要求
2.1 成為機械設計制造工程師
機械設計制造工程師行業需要具有電子學、機械工程學、計算機技術和控制工程學的基本理論知識和技能,熟練地掌握機電一體化的專業技術知識和現代制造業的基礎知識,任用機電一體化基本訓練的應用型高級專業人才。所以,從事機械設計制造工程師行業的人才,需要掌握機械原理、機械制造基礎、微機原理及應用以及機械設計等課程。另外,從事機械設計制造工程師行業的人,還可以在國防部門、設計研發機構或者各大中小型企事業單位等相關機構從事設備的設計、制造、技術管理等工作。
2.2 設計與制造模具
機械設計制造及其自動化專業的人才還可以從事型腔模、冷沖模以及其工裝的設計與制造,例如模具制造、鉗工操作、機械維修崗位等,同時,機械設計制造及其自動化專業的人才需要掌握工程力學、電工技術、模具制造工藝、模具設計與制造專業英語、機械制圖和塑料成型工藝與模具設計等課程[2]。
2.3 自動化技術
自動控制的原理和方法、自動化單元技術和集成技術及其在各類控制系統中的應用是自動化主要研究的對象。自動化專業具有“萬金油”的稱號,從業人員需要掌握運籌學、自動控制理論、計算機軟件技術應用、信號與系統分析、電路原理等方面的知識,甚至,有時還需要學習流體力學,而且自動化專業與電子工程、化學工程、計算機等都有一定的聯系,因此,從業人員必須具有較強的理工科基礎,不能出現偏科的情況。同時,自動化專業具有良好的就業前景,因為幾乎所有的行業都可以與自動化掛鉤,而且比較容易轉行,例如可以轉為通信,“硬”可以轉電子工程,而“軟”可以轉計算機,并且,如果學生準備考研的話,可以選擇中國科學院等一些相關院所,但是,由于國外大學基本上沒有與此相對應的專業,所以自動化專業的畢業生不容易出國就業[3]。
3 機械設計制造及其自動化專業人才的要求
3.1 需要具有很高的英語技能
在目前許多本科院校里,英語四級是大學生必過的一項考試,而且很多企業把英語四級作為招聘的硬性門檻,對于許多職位而言,英語不僅是一項專業技能而且是必備的職業素質,因此,英語四級可能成為畢業生應聘時的敲門磚,再加上學習機械設計制造及其自動化專業的人所從事的工作,需要使用英語,甚至可能會與外國人打交道,因此,為了以后的發展,畢業生需要具有很高的英語技能[4]。
3.2 需要具有較強的實踐能力
機械設計制造及其自動化專業是一門技術性很強的專業,因此,學生不僅需要熟練的掌握理論知識還應該具有較強的實踐能力。許多用人單位在招聘時,會設置“工作經驗”的門檻,這對于剛畢業、即將邁入社會的應屆畢業生來說是一道硬傷,嚴重制約了畢業生的擇業選擇,甚至有些用人單位雖然會招聘本科生,但是當發現這些本科生缺乏實踐能力后,會改招研究生,因而,培養學生的實際操作能力,應該是機械設計制造及其自動化專業的主要任務[5]。
3.3 證書、獎狀以及專利
畢業生不僅需要擁有英語四級證書,還需要擁有計算機二級證書,而且對于機械設計制造及其自動化專業而言,計算機能力還是相當重要的,另外,如果想要從事工程師行業,還需要考取工程師證;另外就發明專利而言,擁有專利的人和缺乏專利的人會遇到不同的待遇,因為機械設計制造及其自動化專業需要有創新意識和創新能力,所以擁有專利或者在相應的比賽中獲得榮譽,可以給畢業生增添不少的亮點。
4 總結
總而言之,在知識經濟的背景下,機械設計制造及其自動化專業具有廣闊的發展前途和就業前景,因此,作為一門技術性很強的交叉學科,學生不僅需要熟練的掌握各種理論知識,擁有各種必須的證書,還應該具有較強的實踐能力,從而為自己的就業和發展打下堅實的基礎[6]。
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關鍵詞: 機械設計基礎 實踐教學 教學環節改革
一、機械設計基礎課程的實踐教學及其重要作用
機械設計基礎課程屬于機械工程類各專業學生必修的主干技術基礎課程之一,在培養學生的機械設計綜合能力方面占有重要地位。實踐性教學是本課程的重要組成部分,其目的是不僅幫助學生理解課程的基本理論,更成為培養學生核心能力的至關重要的環節。因此,實踐教學環節的改革是課程體系改革的著力點。
二、我院機械設計基礎課程實踐教學現狀
1.實踐教學基本情況
機械設計基礎課程的實驗教學內容主要是按大綱要求的基本實驗包括“機構運動簡圖測繪”、“齒輪范成和參數測定”、“帶傳動”等;綜合性、創新性實驗項目只作為課下選做。實驗考核成績,一般以實驗報告成績占平時總成績10-20%的比例計入平時成績,且作為考核標準。綜合性、創新性實驗項目沒有計入總成績,學生參與積極性不高,一般學生只是走過場,敷衍了事,達不到實驗的目的和要求。課程設計集中在課程結束后3周時間,并單獨計算成績。
2.存在的主要問題
(1)基礎實驗大部分為驗證性實驗,而作為鍛煉學生自主設計和創新思維的綜合性、設計性實驗沒有引起學生足夠的重視。
(2)綜合運用所學知識分析、解決實際問題的課程大作業,學生沒有發揮主觀能動性積極參與。
(3)與課程相關的學生課外科技活動沒有充分開展,學校實驗設備未得到充分利用。
因此,深化機械設計基礎課程實踐教學改革非常必要。無論是在實驗項目的開發和研制方面,還是在實踐教學的組織管理方面,存在諸多問題有待研究和解決。
三、實踐教學的改革方向與改革內容
1.實踐教學改革的主要方向
(1)加大作業力度,通過大作業訓練學生簡單的工程意識,同時培養學生運用所學知識分析問題、解決問題的能力。
(2)加強綜合型、設計性實驗項目及與課程相關的課外科技活動的開展。能夠很好地鍛煉學生綜合運用所學知識,開發學生設計思維和創新思維。對培養學生工程意識、設計能力和實踐動手能力都有不可替代的作用。
2.實踐教學改革的主要內容
為了適應當前工業技術和機械學科綜合的發展步伐,實踐環節增強了學生的設計動手能力。如實驗中增加了聯接件結構設計、傳動方案綜合實驗、軸系結構設計、結構分析等。機械運動方案的創新設計包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等基本機構的應用擴展和組合設計等。教師也可以將科研中新的研究成果,經過適當的提煉和加工,轉變為適合的學生教學實驗或課程設計題目。
(1)完善認知教學,培養學生的認知能力。該實踐教學主要是學生的認知過程,其主要內容是參觀典型零件和機械拆裝展示。通過認知實驗,增加學生對機械的功能、種類、組成和各種常用零部件和運動機構的感性認識,清楚本課程所要掌握的知識結構。此外,對零部件的類型、結構等教學內容在實物模型陳列室講解,將傳統的課堂教學轉到現場教學。
(2)系統的實驗教學,培養學生的實踐能力和創新能力。實驗教學中采用傳統試驗和創新實驗相結合。主要的實驗環節有:
①機械傳動試驗。實驗裝置采用多種組合的設計模式,分動力系統、傳動系統和測試系統。通過多種組合完成齒輪傳動、鏈傳動、皮帶傳動、蝸輪蝸桿傳動。通過實驗的裝配組合,還可以加深學生對軸系裝配的理解。
②機構創意組合綜合實驗。該實驗通過對各種空間機構的組合實踐,使學生對空間機構的組成、運動特點及其機構運動多樣性等問題有更全面、更深入的理解。試驗臺可拼裝出30種空間機構。該機構主要培養學生的創新能力、綜合設計能力及實踐動手能力。
③輪系創新設計實驗。試驗臺可拼裝出12種輪系,通過拼裝試驗,使學生對輪系結構、類型、應用、傳,動比計算與自鎖、周轉輪系齒數的確定等問題有更清晰、更全面、更深入的理解。
④機、電、氣、液創新設計綜合實驗。可實現機械、電子、液壓、氣動與啟動、控制和測試等多學科知識的交叉認識。有利于拓寬學生知識領域,優化知識結構。
(3)采用現代設計技術,培養學生的綜合實踐能力。
①課程設計是該門課程的主要實踐環節,設計中倡導學生使用計算機輔助設計、虛擬仿真設計等現代設計分析方法。在機械原理部分的教學中,開設機械系統動力學分析課程,主要講授如何運用ADAMS軟件進行機構的三維建模和運動、動力學仿真。
②在機械設計基礎理論教學中,有側重地在不同章節講授SolidWorks的三維造型與裝配、工程分析應用。在學完機械原理的部分內容后,要求學生根據機器的工作原理擬定傳動方案,確定機構的運動尺寸,用ADAMS建模后,對機構進行運動和動力學分析。
四、結語
實踐教學環節的設計作為教學體系改革的一部分在國家人才培養戰略計劃中具有深遠意義。對于普通高校機械工程類本科教育而言,按照“寬口徑、厚基礎”的教育方針,就是要求學生具備相應的專業基礎、較寬領域的基礎知識、創新設計與綜合實踐能力。近兩年的實踐表明,注重實踐能調動學生的學習積極性和創造性,首先,給予學生更大的選擇空間,這樣有利于激發學生學習的主動性和創造力:其次,有利于培養學生創新能力。通過創新組合試驗和創新課程設計,有意地培養學生創新思維,在設計中既要因勢利導,又要讓學生學會發散思維。在實踐中培養學生的創新意識和能力;再次,有利于培養學生的團隊合作意識。設計中采用小組設計模式,給學生提供互相交流、互相幫助的分工合作條件,通過小組討論,自定設計題目。讓學生發揮團結協作精神,將學生的團隊精神及聯合攻關意識融入實驗教學和課程設計的各個環節。
本文根據機械設計基礎課程的教學特點,對如何改革機械設計基礎課程的實踐教學,提高學生創新能力方面進行了探討,供工科類各專業教育工作者參考。
參考文獻:
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[2]陸萍,來可總,欒煢,等.機械設計基礎課程教學改革研究與實踐[J].高等理科教育,2006(1):49-51.
機械設計制造及其自動化專業好就業嗎
機械設計制造及其自動化專業涉及機械行業中的設計制造、科技開發、應用研究、運行管理和經營銷售等諸多的方向,是社會需求很大的一個行業。
隨著我國現代化建設的需要,在航天、造船、采礦等工業領域的發展,機械制造和自動化更加需要長足的發展,并且存在極大的發展空間。
機械設計制造及其自動化專業的畢業生可從事機械設計與制造加工工藝規程的編制與實施工作;從事機械、電氣、液壓、氣壓等控制設備的維護維修工作;從事工藝工裝的設計、制造工作;從事數控機床、加工中心等高智能設備的編程及操作工作;從事機械CAD/CAM技術的應用工作;從事機械設計與制造的現場技術管理工作;從事機電產品的銷售和服務工作。
在高等學校、科研機構和國家機關從事教學、科研和行政管理工作;從事機械模具設計生產及制造相關工作。
機械設計制造及其自動化專業培養要求是什么
掌握本專業所必需的基礎知識、基本原理和較熟練的專業實踐技能,學生畢業時要求掌握的知識和具有的能力為:
(1)從事機械設計與制造加工工藝規程的編制與實施工作;
(2)從事機械、電氣、液壓、氣壓等控制設備的維護維修工作;
(3)從事工藝工裝的設計、制造工作;
(4)從事數控機床、加工中心等高智能設備的編程及操作工作;
(5)從事機械CAD/CAM技術的應用工作;
(6)從事機械設計與制造的現場技術管理工作;
(7)從事機電產品的銷售和服務工作;
(8)鉗工、車工或電工的初級技能;
(9)編制、實施機械設計與制造工藝規程的基本能力;
(10)使用、保養、維修、管理機電設備的基本能力;
(11)選用、設計制造、調試工藝工裝的基本能力;
(12)操作數控機床、加工中心等高智能設備的基本能力;
(13)行機械設計與制造生產現場技術管理的初步能力;
(14)應用機械CAD/CAM的基本能力;
關鍵詞:《機械設計》;設計為主線;課程體系
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)25-0218-02
一、前言
《機械設計》[1]是工科院校機械類本科生一門重要的專業基礎課,具有重要的地位。我校《機械設計》的教學主要包括三部分內容:理論教學、實驗教學和課程設計。實驗教學是穿插在理論教學中進行的,但課程設計通常是在該課的理論教學結束之后獨立進行的。多年來的教學結果是理論課教學中只是偏重于基礎知識點的講授,學生設計能力沒得到足夠的培養和訓練,甚至少數同學在理論課的學習中就逐漸失去了學習興趣。到進行課程設計時,由于設計內容牽扯的知識面比較多,學生實際設計能力訓練不足,所以開始設計時,學生沒有清晰合理的設計思路,感覺毫無頭緒,難以下手;等到進入設計狀態后,又由于受到課程設計學時的限制,以及學生期末多科考試的原因,學生是疲于應付,沒有達到預期的教學目的。因此,基于我校“以設計為主線,面向能力培養”的工程技術人才培養模式[2],我們提出了以設計為主線的《機械設計》課程教學體系,讓理論教學和實踐教學相互結合,突出體現以設計為主,按“項目”教學[3]和“情境教學”教學[4]方式,加強對學生工程實踐能力的訓練。
二、教學體系的建立
將原來在理論教學結束后的課程設計作為課程教學的主軸線。課程一開始講清楚課程的主要內容后,就布置設計任務,將本課程作為一個大的“項目”來處理,并把這個“項目”分解為若干個“子項目”,貫穿于課程的始終,真正體現以設計為主線;按照“項目”的需要重新編排理論教學順序,每部分理論教學圍繞當前“子項目”來進行講授,建立新的理論教學體系,體現理論為實踐服務;課程的實驗教學圍繞“項目”的需要和理論教學進行,建立新的實驗教學體系。詳細內容如圖1所示。
三、教學體系的實踐
1.教學方法方面。為了更好地培養學生分析和解決問題的能力,教師主要采取啟發式、討論式、研究式的方法,鼓勵學生積極思考,自主解決問題。在教學過程中,教師重點抓好其中的關鍵環節,在教學過程中能夠使學生加深對知識的理解,提高實踐能力,同時培養學生刻苦鉆研的學習精神和嚴謹的治學作風。
2.教學軟環境方面。為了實踐培養學生的工程能力、造就高級應用型人才的培養目標,本課程在教學實踐中構造工程項目的運作環境,按照企業設計開發團隊運作來組織設計教學。學生組成設計小組,小組內分工合作,隨著“項目”的展開來學習課程。在團隊學習的過程中,培養學生的自主學習能力、人際溝通與交流能力、組織協調能力、工程管理等能力。
3.教學評價方面。建立按照以設計為主線、基于教學的新的課程評價體系。課程設計的考核主要以平時的階段性檢查為主,結合最終的答辯進行評價。理論教學部分的考核將期末的考試試卷成績和平時“項目”的開展表現按比例計入最終成績。實驗部分單獨考核,不僅考核和“項目”開展的必做實驗,也根據實際情況考核開放性實驗的成績,充分調動了學生的學習積極性。
四、結語
以設計為主線、以“項目”為基礎組織教學的方法,先提出設計問題,使學生帶著問題學習,延長了學生的思考準備時間,更好地提高學生學習的主動性、創造性。以往以教材內容組織教學的方式,主要是以知識積累學習為目的,采用以設計為主線的項目組織教學,可以使學生對機械設計問題有明確的解決思路,實踐學以致用,并通過長時間的、反復的實踐到理論,理論到實踐的領悟默會,把知識和經驗內化為能力,實現從知識的學習向能力培養的轉化。
參考文獻:
[1]濮良貴,等.機械設計[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]王軍,等.以設計為主線,面向能力培養的工程技術人才培養模式[J].International Conference on Education Science and Management Engineering(ESME 2011):1287-1290.
[3]易榮英.項目教學法在《機械設計基礎》課程教學中的探索與實踐[J].職業技術教育(教科版),2002,(22).
[4]金桂霞.情境教學在《機械設計》課程中的實踐[J].職業技術,2011,(1).
【關鍵詞】機械原理 課程 設計
機械原理課程設計的主要目的是為學生在完成課堂教學基本內容后提供一個較完整的從事機械設計初步實踐的機會。《機械原理課程設計》的編寫宗旨就是指導學生能在短時間內,將所學的機械基礎理論運用于一個簡單的機械系統,通過機械傳動方案總體設計,機構分析和綜合,進一步鞏固掌握課堂教學知識,并結合實際得到工程設計方面的初步訓練,培養學生綜合運用技術資料,提高繪圖、運算的能力。同時,注重學生創新意識的開發。
1 目前在機械原理教學中存在的一些普遍問題
1.1教學內容乏味
就現階段的機械原理教育課程來看,教學的內容非常乏味,主要原因就是因為部分老師在教學時只針對書本上的內容進行講解,從不去擴展,這樣就限制了學生的思維,使他們的思維發散不出來,限制了其想象力。但是機械原理是機械專業的一門重要的基礎課程,對于學生日后的關于機械方面學習很重要,如果只是講解書本上面的知識,涉及的內容就十分有限,這樣學生對于這一方面的理解就會被限制在了書本上,根本拓展不開。
1.2需要做的修改
長期以來,各校在“機械原理課程設計” 中嘗試了不同的教學改革。進入21世紀后,我國高校機械原理課程設計的教學改革更是進入新一輪。各校對“機械原理課程設計”的目的、內容、方法、題目、組織形式作了深入研究,探索機械原理課程設計中如何培養學生的機械運動方案設計、創新設計和解決工程實際問題能力,提出適合創新人才培養目標的機械原理課程設計實施方案。這些教學實踐為“機械原理課程設計”課程教學改革提供了理論準備。本文旨在總結各校近年“機械原理課程設計”課程教學改革成果的基礎上,探索機械原理課程設計進一步改革的方向。
1.3機械原理的重要性
在機械原理的理論教學中,盡管可以安排一些實物、模型、甚至錄相,增加學生的感性認識和實踐知識,但是光有這些是遠遠不夠的。在機械原理實踐環節教學中加強學生對機構、零件結構和機械設計等工程實踐知識的認識和對儀器設備的動手操作、機械結構的裝拆等實際動手能力的培養,是對理論課程教學不足很好的補充和完善。其次可以培養學生的創新和綜合設計能力。
2機械原理課程設計的教學改革與實踐
機械原理課程設計主要側重于機械運動方案設計而機械方案設計是機械設計乃至以后的制造和使用最關鍵的階段是決定機械產品質量好壞、性能優劣和經濟效益高低的關鍵步驟其創新特性效果如何直接影響機械產品的功能質量和使用效果。因此我院的機械原理課程設計也經歷了“機構的圖解法分析機構的解析法上機分析機構創新設計”三個發展階段。我們把培養學生設計思維能力和創新設計能力同時兼顧培養學生基本設計能力和應用計算機進行工程設計能力作為機械原理課程設計教學改革的宗旨。
2.1選題
傳統機械原理課程設計教學模式中僅僅以指導書為藍本教師的程序化指導貫穿始終。其題目一般是由教師指定幾個具有代表性的題目如半自動平壓模切機。為了充分發揮學生的主動性如今的選題原則是在不脫離機械原理課程內容的基礎上學生根據其興趣、愛好和能力自由選擇這樣就大大激發了學生的創新意識。有很多學生的創新設計題目極具研究和應用價值。創新需要基礎素材沒有豐富的基礎知識就不會有創新成果出現。因此我們將課程設計提前布置使學生在學習機械原理課程時能有的放矢的認真學習、研究相關章節內容。因為他們知道這些知識對他們學期末進行課程設計大有幫助這樣又反過來促進了學生學習機械原理課程的積極性和主動性。
2.2設計過程的控制與要求
在進行機械原理課程教學的同時,就讓學生對課程設計進行選題并說明整個設計過程的要求。這一階段為分散教學,要求學生選題并提出多個運動方案。在集中設計階段,第一天完成多個運動方案的評價與優選,確定本課程設計的運動方案;第二天,確定機械的總體尺寸,給出各執行機構與傳動機構的初選尺寸,繪制機械系統運動簡圖,編制機器運動循環圖;第三天,對所選機構進行運動分析,繪制運動線圖;第四、五天,編寫設計說明書,進行答辯。由于嚴格要求按給定的時間進度設計,所以,絕大多數學生都能按時完成任務。在機構的評價與優選過程中,采用個人、教師及學生小組的多層次的機構評價和優選方式,既發揮了學生的主動性,又加深了學生對各種運動方案的認識,同時還加強了學生的團隊協作意識。課程設計說明書作為一種技術說明書,強化其編寫工作,可以提高學生在以后的實際技術工作中,編寫技術報告、可行性論證報告和產品說明書等技術文件的基本技能。所以在課程設計過程中,對如何編寫課程設計說明書,給出了詳細的寫作要求并提供了寫作樣本。我們運用公開、透明及自評、互評及教師評分相結合的評價方式,對學生的課程設計進行評分。首先,學生對自己的設計進行說明及展示設計說明書,并對自己這的課程設計進行自我評價;然后由同學對其進行質詢與評價;最后,由老師進行講評并給出成績。這樣,使學生體驗主動參與、自由發表個人見解,并認真聽取他人意見的學術氣氛,并學會用理性與公正的態度評價自己和他人的工作。
3結束語
機械原理課程設計教學改革是進入21世紀后,面向創新人才培養,我國工科課程教學實踐環節改革的成功嘗試。全國高校圍繞機械原理課程設計所進行的教學實踐,無論對于機械原理精品課程建設,還是深入開展包括機械學科在內的工科課程體系教學改革,都富有借鑒意義。機械原理課程設計的各種教改嘗試,既有鮮明的主線,又各具特色。既有成功驗,也有需要探討、摸索之處。因此有必要總結、梳理,以利進一步改革。
參考文獻:
關鍵詞:機械設計 學習興趣 教學方法 工程意識
《機械設計基礎》是高職機電一體化專業的一門主要技術基礎課程。高職學生雖然學習積極性、主動性較高,但基礎參差不齊,總體水平相對較差。本文從以下四方面談談筆者的體會。
1.學生興趣的培養。大部分學生并不清楚為何要學習《機械設計基礎》,相對于其他與考證相關的課程而言,他們學習該課程的積極性不高。因此,如何提高學生學習該課程的主動性與積極性是課程教學首要考慮的問題。
一般而言,任何一門課程的"緒論"都要談到"為什么學"、"學到什么"以及"如何學"的問題。筆者介紹在"緒論"這一章節時,以幾個例子為背景,介紹機械的發展過程。如"牛拉耕田"、"拖拉機耕田"到"現代農業機械","馬車"、"普通汽車"到"現代汽車","手搖紡車"、"傳統紡織機械"到"現代紡織機械"等,通過這些學生容易理解且熟悉的例子,來激發學生的興趣,使他們懂得現代機械是在傳統機械的基礎上集成了控制系統、測試系統及其他輔助系統等發展而來的。通過對"現代農業機械"、"現代汽車"、"現代紡織機械"等的介紹,使學生了解到現代機械仍然以機械工程為基礎。作為工科學生必須具備機械設計基礎知識,才能為后繼專業課程的學習及日后技術革新打好基礎。這樣的講解使學生懂得"為什么學",樹立"機械不會過時"及"機械是有用"的思想。
為了提高學生的學習興趣,盡可能地加強直觀教學,采用實物、模型等教學手段,利用多媒體課件教學,充分發揮學生的視覺、聽覺、觸覺等各種器官的互相協調作用。
2.內容整體性的把握。例子是詮釋理論、概念的方法之一。現行教材中例題都是給出一些已知參數,設計另外一些參數。筆者認為,這樣的例題講解不易使學生整體掌握該類設計,若將這類例題講解擴大為該類設計的講解,效果可能會更好。
以"一對斜齒圓柱齒輪"設計為例,題目一般給出斜齒圓柱齒輪傳遞的功率、輸入轉速、傳動比等已知參數,要求設計該對斜齒圓柱齒輪。對于這樣的設計題,筆者認為應當從該類零件設計的第一步做起,即為何選擇斜齒輪,由此與前面所學的的直齒輪特點聯系起來,使學生學習印象深刻;第二步介紹傳動比,向學生提出為什么前人的經驗是傳動比應在一定范圍內選擇,且過大過小會有什么問題?當電機輸入和用戶的輸出一定,傳動比過大時,如何解決這樣的問題等;然后轉到齒輪材料及其熱處理方式、齒輪齒數的選擇等,最后根據強度條件確定其余參數。這樣,使學生從整體上把握設計方向,即使條件改變,仍然能通過夠舉一反三解決問題。
3.關鍵內容的提煉。《機械設計基礎》前一部分內容介紹了三大類常用機構:平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構,其中各類機構又可劃分為很多種類。后一部分介紹通用零部件的工作原理、結構特點、基本的設計理論和計算方法等,其內容繁多,學生普遍感到沒有頭緒。因此,教師必須需要牢牢把握教學主線。下面筆者談談對各部分內容講授的一點體會。
以"齒輪機構"為例,這部分又可分為"標準齒輪"、"變位齒輪"兩個內容。它包含的基本概念和基本原理之多,是其他常用機構和常用零件不能相比的。盡管如此,筆者認為應緊緊抓住了"漸開線特點"及"齒輪齒條嚙合特點",如只要準確理解了"漸開線特點",特別是漸開線在基圓做"純"滾動這一特點,就容易理解漸開線齒廓嚙合時"嚙合線為定直線"、"定傳動比傳動"、"可分性"等特點,以及漸開線齒輪"正確嚙合的條件"、"連續傳動的條件"等內容。同樣,只要準確理解了"齒輪齒條嚙合特點",特別是齒條的漸開線為直線這一特點,就容易理解齒輪的加工原理、根切現象、最少齒數及變位齒輪等內容。所謂"綱舉目張",在講授過程中時時和"漸開線特點"或"齒輪齒條嚙合特點"相聯系,抓住主線、突出重點、環環相扣、層層推進,這樣學生對所學內容就容易理解,不會有"繁雜"的感覺。