機械原理概念精選(九篇)

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第1篇：機械原理概念范文

一、科學主題與科學概念

科學知識領域分為物質科學、生命科學、地球與空間科學等學科。但是我們知道這是人類為了某種方便而化分的，不同學科之間有著密切的聯系，我們可以借助一些共性的主題將它們統攝起來。美國加州的科學“框架”提煉了六個科學主題，分別是能量、演化、變化的形式、尺度與結構、穩定性、系統與相互作用。[1]

科學主題是科學中具有統攝性思想的內容，而小學科學課程涉及的知識大多為科學現象和對這些現象的歸納解釋。這些現象是基本事實，而對這些事實的歸納解釋有一些是表層的，是表象性概念，教師在授課的時候不應該陷入瑣碎的基本事實和表象性概念當中，因為對學生來說重要的不是記住這些事實，而是學習這些事實背后蘊含的共性的、有代表性的知識。[2]這些知識具有一定的擴展性和可遷移性，它在地位上低于科學主題，能進一步深化，逐步上升到科學主題，最終上升到哲學層面，影響我們的世界觀、情感態度、價值觀。這些比一般事實和概念更具有代表性的知識也就是我們說的科學概念。它們之間的上下位關系可以用下圖表示。

通過這樣逐層的學習，學生獲得了一種觀念，提升了一種能力。或者說，學生獲得的是具有生命力的知識，這種知識不是記憶的，而是能廣泛應用的。

二、實例

現以北京版科學教材五年級第五冊第三課“簡單機械”這一單元為例來分析科學概念。

簡單機械這一單元，內容包括杠桿、滑輪、輪軸、斜面、齒輪、簡單機械組合。目的是讓學生接觸簡單機械，了解簡單機械的作用、原理和特點。

1.事實與表象性概念

事實如下：

（1)杠桿：動力臂大于阻力臂時省力，費距離；動力臂小于阻力臂時費力，省距離。力臂相等時力相等。

（2)滑輪：滑輪是杠桿的變形，定滑輪相當于等臂杠桿，不省力，能改變力的方向。動滑輪相當于動力臂是阻力臂的兩倍，可省一半力，距離增加一倍。動滑輪不能改變力的方向。

（3)輪軸：杠桿的變形，輪的半徑相當于動力臂、軸的半徑相當于阻力臂。輪的半徑相對于軸半徑越大，越省力，越費距離。

（4)斜面：斜面高度相同的情況下，斜面越長越省力。

（5)齒輪傳動：轉速越大，扭矩越小；轉速越小，扭矩越大。

（6)自行車上的簡單機械。自行車變速。

表象性概念：省力杠桿、費力杠桿、杠桿的分類。

2. 本單元的知識上下位關系

（1）能量守恒

本單元一條重要的上下位線索是力與距離的關系。從簡單機械是否省力、是否省距離這些基本事實，可以得出簡單機械不可能既省力又省距離的結論。這就是功的原理，使用任何機械都不省功。功的原理適用任何機械，無論是杠桿還是斜面或是齒輪。在物理學中，功是力對空間的累積作用。因而不可能既省力又省距離，或者說使用任何機械都不省功。功是能量轉化的量度，不省功是能量守恒的表現。因此，科學概念是功的原理，深化為能量守恒，對應科學主題是能量。

（2）轉動平衡

從杠桿和杠桿的變形（如滑輪和輪軸）等具體事實可以得出動力和動力臂的乘積等于阻力和阻力臂的乘積這一認識，即杠桿原理或杠桿平衡條件。杠桿平衡是一種轉動平衡，也叫力矩平衡。杠桿是定點轉動，通常是定軸轉動。轉動平衡要求力矩矢量和為零，在這里就是杠桿平衡條件。因此，科學概念是杠桿原理，深化為轉動平衡，對應科學主題是穩定性。

（3）根據用途來選擇使用工具

簡單機械可以省力費距離，可以省距離費力，也可以不省力不省距離改變方向。這都有具體實例。簡單機械沒有好與不好之分，關鍵要看我們用來做什么。即簡單機械的目的是滿足我們的用途。因此，科學概念是根據用途來選擇使用工具。這是從技術方面來理解知識。其上位觀念是技術源于人類的需求和愿望。

三、總結

掌握了功的原理這一科學概念，學生在遇到未知機械，如自行車變速、液壓機、汽車換擋變速等情況時就比較容易理解了。掌握了杠桿原理這一科學概念就容易知道，杠桿省力或費力要看力臂，而找力臂關鍵是找支點。而學生學習了根據用途來選擇使用工具這一科學概念就會對技術有更深刻的認識。

教學過程中有一些概念對小學生來說比較難理解，要到初中、高中才學到，比如功的概念、力矩的概念。這時教師不需要急于把這個概念塞給學生，可以用一些方法略作滲透。比如講功的原理時不能講功的概念，這就要多強調機械不可能既省力又省距離。再比如講杠桿原理時，可以轉化為使杠桿順時針旋轉的效果與使杠桿逆時針旋轉的效果抵消了，杠桿平衡了，這樣既可以回避力矩的概念，又聯系到了力矩的本質。

如何將科學概念滲透給學生，如何將抽象化為具體，這需要教師創造性的勞動，也是教師價值得以體現之處。

參考文獻：

[1]California State Board of Education.Science Framework for California Public Schools: Kindergarten Through Grade Twelve[M]. Development and Supplemental Materials Commission,1990:39.

第2篇：機械原理概念范文

關鍵詞：機械專業；分析力學；教學內容；授課方法

中圖分類號：O342 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）11-0174-02

一、分析力學課程特點和內容

分析力學是經典力學的一個分支，其嚴格定義目前尚未有一致性結論[1]。一般認為分析力學是以廣義坐標為手段，虛位移原理和動力學普遍方程為理論基礎，運用數學分析的方法研究力學問題的一門學科[2]。1788年，拉格朗日重要著作《Mécanique Analytique》的出版，標志著分析力學的初步形成。之后在各國學者的推動下，分析力學取得了長足的發展，并且有了更豐富的內涵和外延。

分析力學學科具有以下特點：（1）以標量的“能量”以及廣義坐標、廣義力為中心；（2）不考慮理想約束力，因此比起牛頓力學，更適于處理約束系統；（3）高度數學化，有理論深度；（4）應用廣泛，已超出經典力學范疇。

分析力學學科包含如下內容：拉格朗日力學、哈密頓力學、動力學變分原理、微振動理論、剛體動力學、天體力學、穩定性理論、Noether定理、Birkhoff系統、幾何力學等。其中，傳統工科分析力學的授課內容一般為前三部分，而理科分析力學的內容要更為廣泛一些。

二、機械專業分析力學課程存在的問題

對于機械專業來講，其研究對象為受約束的機構，研究內容為機械振動和機構動力學等。對于機械振動，分析力學可使其建模方法更加規范化；對于機構動力學，由于其存在大量的約束，采用分析力學方法建模更加便捷。因此，機械專業分析力學課程的開展是非常必要的。

目前對于機械專業的分析力學課程，還存在一些值得探討的問題。首先，這門課程一般只作為選修課，課時有限，授課時必須有所取舍和側重；其次，工科學生的數學基礎相對理科學生略顯薄弱，但課程中存在一些數學背景深厚的概念，因此需要在課程的嚴謹性和易懂性之間取得一定的平衡；最后，分析力學即使在力學課程中也是一門基礎學科，因此在授課時應注意將其知識與其他力學課程中的知識串聯在一起，而不是孤立地講授。

下文針對這些問題，討論了機械專業分析力學課程內容的設置，并闡述了筆者在講解一些重要內容和知識點時相比傳統的授課方法進行的具體改進。

三、機械專業分析力學課程的內容設置和講授方法

上文提到，機械專業分析力學的應用領域主要在結構和機構動力學，因此，課程的設置應偏重于拉格朗日力學，尤其是第二類拉格朗日方程。

（一）第一章 緒論

講述近代力學發展史、分析力學的大致定義、分析力學的特點。在近代力學發展史講授中，要突出分析力學尤其是拉格朗日力學的地位，提高學生對課程的重視性。講述分析力學特點時，要明確指出其最大特點是適合處理約束系統，以區別理論力學所學的知識。

（二）第二章 分析運動學

這部分屬于基礎知識，授課內容靈活性不大，講授內容包括：約束、等時變分、虛位移和自由度、廣義坐標、運動學問題的分析法。

對于第一部分約束，筆者相比其他一些傳統教材，加入了判斷微分約束是否可積的方法。因為學生在接觸到微分約束不一定是非完整約束這個結論的時候，很自然地會產生一個問題：究竟哪些微分約束才是可積的？該部分的內容填補了這個空白。

第二部分內容等時變分實際上在這里講授顯得較早，但是該部分內容作為基礎，可以使得下一部分內容虛位移中變分符號的出現不顯得太過突兀。另外通過學習變分的運算法則，學生才能夠從坐標的約束方程得到各虛位移之間的約束方程。

第三部分內容與傳統授課相比，筆者主要針對自由度這個概念將學生所學知識橫向比較。對于自由度的概念，學生在許多課程中都有學習，但不同課程由于研究對象不同，對其定義也會有所偏差。例如，振動力學由于不涉及非完整約束，就可以把自由度定義為描述系統位形的最少坐標數。另外還要對學生強調，自由度數與所研究的問題側重點有關，例如四連桿機構有一個自由度，但如果考慮連桿的彈性振動，則有無限個自由度。

第五部分內容運動學問題的分析法是大部分傳統教材所沒有的，內容主要參考了教材[3]。通過學習這部分內容可以基于坐標之間的關系得到速度之間的關系，避免了采用理論力學的基點法。這樣一來，即使學生理論力學基礎較差，也不會太過影響這門課程的學習。

（三）第三章分析靜力學

這部分內容設置靈活性同樣不大，講授內容包括：廣義力、虛位移原理、拉格朗日-狄里克雷定理。

第二部分虛位移原理的使用范圍本應是“理想約束、雙面約束、實位移是虛位移中的一個”。但是學生對于“實位移是虛位移中的一個”這個表述一般不易理解。因此可以放寬為“理想約束、雙面約束、定常約束”，這樣并不影響學生應用該原理。對于例題的設置，可以選用一些材料力學和結構力學求解梁支座約束力的題目，以體現分析力學的基礎性。

第三部分拉格朗日-狄里克雷定理是虛位移原理在保守系統中的具體應用。對于平衡穩定性的概念，可以引入材料力學的壓桿穩定性和流體力學中繞流物體的穩定性進行類比，使學生認識到這是一個具有普遍意義的概念。

（四）第四章分析動力學

傳統分析動力學需要講授哈密頓正則方程及相關概念，但是哈密頓正則方程主要優勢在于研究物理領域，對于機械振動和機構動力學，正則方程用處較小。而正則方程延伸出的諸多概念如正則變換、泊松括號等，學生學習起來太過抽象。因此筆者認為機械專業可以不講授哈密頓正則方程相關內容。因此這一章的講授內容包括：動力學普遍方程、第二類拉格朗日方程、動能的結構、微振動、初次積分、第一類拉格朗日方程、Routh方程。

本章第二部分第二類拉格朗日方程是分析力學課程最重要的內容。第二類拉格朗日方程的推導過程較為煩瑣，學生會感到枯燥，但仍然不可或缺。因為這部分公式的推導為接下來的內容如動能的結構、初次積分等打下了基礎，同時對學生的邏輯思維能力也是一個提升。在例題方面，筆者建議設置一些電路系統和機電耦合系統，這樣可以使學生意識到該方程的普適性。另外，學生在學習這部分內容時，常犯的一類錯誤就是眼高手低，尤其是求導、正負號等很容易出錯。因此一定要讓學生獨立完成一定量的課堂練習。

第三部分內容動能的結構雖然略顯抽象，但考慮到旋轉機械動力學是機械領域的一個重要研究方向，仍然有必要進行講授。這部分內容也為第四和第五部分內容打下了基礎。

第四部分內容微振動主要講授如何得到非線性振動的線性化方程。筆者發現在許多工科的振動力學教材中，雖然都提到了把動能寫成速度的二次型，勢能展開為坐標的二次型，就可以得到線性化的振動方程，但并沒有給出一種規范的方法，因此添加了這部分內容。這部分內容主要參考了理科教材[4]。

第五部分內容是分析力學求解動力學方程的古典方法。雖然目前求解動力學方程往往采用數值方法，但并不代表該部分內容就不重要了，因為初次積分代表系統存在守恒量，在一些特殊條件下代表具體的力學量的守恒，如能量守恒、角動量守恒等，具有明確的物理意義，而不僅僅是數學上的抽象概念。另外需要對學生強調初次積分和約束的區別，雖然形式相似，但前者是由動力學方程得到的，而后者是純粹的運動學概念。

（四）第五章動力學變分原理

動力學存在多種形式的變分原理，筆者在授課時只選擇了工程中常用的兩個變分原理，一是高斯最小拘束原理，二是哈密頓原理。前者在機構分析中應用較多，而后者在彈性振動中應用廣泛。這一章的講授內容包括：高斯原理、泛函與變分法、哈密頓原理。

第二部分泛函與變分法的講授主要是為哈密頓原理打基礎。雖然學生只需記住公式便可運用哈密頓原理，但實際上對于接觸最多的有限自由度系統，直接使用第二類拉格朗日方程會比哈密頓原理方便得多，因此哈密頓原理主要是講述一種思想而非具體方法，所以一定要講授泛函和變分法的概念。對于哈密頓原理，其泛函的宗量較為抽象，可以引入簡支梁的應變能（宗量為撓度）作為類比，便于學生理解。

第三部分的哈密頓原理與第二類拉格朗日方程等價，但使用起來需要分部積分，沒有直接采用后者方便，學生往往會有一種印象，認為哈密頓原理用處不大。因此筆者授課時引入了簡支梁的振動方程作為例題，雖然推導過程比較煩瑣，但可以使學生了解到，哈密頓原理可以處理第二類拉格朗日方程不能處理的問題，而不僅僅是數學形式上更簡潔。

四、結論

分析力學作為一門古老的學科，內涵外延非常豐富，針對不同本科專業的授課內容應具有不同的側重點，授課方式也應有所不同。本文針對機械專業分析力學課程存在的一些問題，闡述了教學內容和方法上的具體改進。在教學內容中，充分考慮機械專業工科特點，刪減了一些偏理科專業的內容。在教學方法上，一方面注重與其他課程的聯系，突出分析力學的基礎性。另一方面兼顧了課程的嚴謹性和學生的理解能力。實踐證明收到了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]梅鳳翔.分析力學的定義和內容――分析力學札記之二十五[J].力學與實踐，2015，37（2）：238-242.

[2]力學詞典編輯部.力學詞典[M].北京：中國大百科全書出版社，1990.

第3篇：機械原理概念范文

關鍵詞：機械原理；精品課程；課程建設

作者簡介：李光煜（1965-），女，內蒙古呼和浩特人，黑龍江科技大學機械工程學院，教授；劉秀蓮（1979-），女，遼寧葫蘆島人，黑龍江科技大學機械工程學院，講師。（黑龍江 哈爾濱 150027）

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0126-02

精品課建設是教育部為實施高等學校教學質量和教學改革工程不斷提高教學質量而推出的一項重大舉措。在精品課建設中，應圍繞如何提高教學質量進行研究和實踐，其主旨在于充分體現精品課的先進性、科學性和示范性，實現理論知識傳授與應用創新能力培養并重的教育目標。在這一過程中，通過整合教學內容，構建新的教學體系，改革教學模式，深化實踐環節，造就一支優秀的結構合理的師資隊伍，吸收和培養年輕教師，優化教材，實現課程建設的可持續發展。[1，2]

一、進行教學內容的整合，形成新的教學體系

近年來，隨著高等教育教學改革的深入和創新應用型人才培養規劃的調整，學生某些科目的教學時數有所減少，“機械原理”課程的教學時數也由原來的76學時減少到56學時。在教學時數減少了20學時的情況下要保質保量地完成“機械原理”課程的教學，就要求授課教師對教材內容要融會貫通，對理論知識的講解能夠深入淺出，做到舉一反三。通過課程組討論和教學實踐，對理論知識體系進行了重新整合，把課程內容體系歸納為“四大模塊”，即機構的組成與運動分析模塊、機械系統動力學模塊、基本機構及其設計模塊和機構組合系統及其設計模塊。其中，機構的組成與運動分析模塊（10學時）內容包括平面機構的組成原理及其結構分析和平面機構的常用運動分析方法研究。機械系統動力學模塊（16學時），包括平面機構的慣性力確定和動態靜力分析方法、機械的效率確定及自鎖條件分析、機械的平衡條件及其計算、機械的運動方程的建立及其速度波動的調節方法等內容。基本機構及其設計模塊（22學時），包括平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構和其他常用機構的類型、應用及各自設計方法。最后是機構組合系統及其設計模塊（8學時），包括齒輪系的類型、傳動比的計算及輪系的應用和機械系統的方案設計。[3]經過整合課程體系，使課程內容變得更加連貫，學生在學習機械原理這一學科時能夠按照認知規律來掌握知識要點，從而使學習變得更加容易。即首先學習并掌握機構的組成原理和結構分析、機構具有確定相對運動的條件和平面機構常用的運動分析方法之后，了解和學習工程中常用機構的類型、組成、應用特點及其設計方法，最后學習和理解機械系統的機構組成及其總體方案設計，從而使各執行構件間達到協調配合。通過形成和利用“機械原理”課程新體系，充分體現出了精品課建設的先進性、科學性和示范性。

二、建立科學合理的教學環節，提高學生掌握知識、運用知識及動手創新的能力

學生對基本概念、基本原理及基本技能掌握程度的關鍵在于是否建立了科學合理的教學環節，同時學生理論聯系實際的能力、親自動手實踐能力和工程應用能力的形成與提高也依賴于科學合理的教學環節。多年來，“機械原理”課程組建立并應用了“三位一體”的教學環節，即把理論教學作為第一環節，第二環節為實驗教學，課外綜合實踐是第三個教學環節。通過“三位一體”的教學環節全面提高了學生掌握理論知識的能力、動手實踐創新能力和工程應用能力。[4]

1.改進教學方法與手段，使理論知識變得生動形象，便于學生掌握

在“機械原理”課程教學中沒有統一的教學模式，而是根據章、節及課程內容的不同采用靈活多樣的教學方法。“機械原理”課程組教師常采用的教學方法有傳統的課堂講授法、啟發式教學法，也有新穎靈活的分析討論式教學法及現場研究式教學法、案例教學法等。例如，在進行輪系這一部分內容的教學時，結合動畫和模型等應用實例，利用分析討論法和學生一起討論定軸輪系與周轉輪系的結構形式的不同、運動特性的不同及它們之間的聯系，從而推導出兩種輪系的傳動比計算方法，通過這樣的教學，可以開發學生智力，培養學生科學思維能力，使學生對這一知識點更容易理解和掌握，達到記憶深刻的教學效果。而在學習輪系中“使用惰輪的必要性”這一內容時，采用了案例教學的方式，把采煤機搖臂使用惰輪的錄像作為案例讓學生觀看和了解，從而得出惰輪可以增大傳動距離和改變傳動方向這兩個結論。在齒輪機構和蝸桿機構的教學中，組織學生到機構陳列室及常用機床車間進行現場教學。在去現場之前要給學生布置思考題，讓學生帶著問題去現場觀察，把教材中的理論知識與工程實際結合起來，使學生領會齒輪機構（蝸桿機構）在機器中的應用及其在應用中體現出的不同特性，達到了使學生把理論知識與生產實際結合起來的教學目標。

處于理論學習階段的學生還沒有接觸生產實踐，教師不可能每節課都能帶學生到現場教學。鑒于此，在“機械原理”教學中，要充分利用機械的實物模型直觀教學或利用教學錄像片、CAI教學課件、多媒體flas等比較形象的教學工具和手段幫助學生理解和掌握較抽象的理論知識。例如，錐齒輪的當量齒輪和當量齒數這一概念就非常抽象，學生較難理解，但在利用一段錄像片展開背錐并結合CAI課件講授之后，這一教學難點也就迎刃而解了。另外，在精品課建設中還充分利用網絡教學資源和環境，建立了機械原理精品課程網站，網站中包含了本課程的教學資料，包括自制的CAI教學課件、多年收集的教學案例以及多套課程教學重點和難點知識的錄像片等，還包括機械學科的前沿成果、機械創新園地及課程習題及答案等，為學生的自學和機械創新能力的形成提供便利的條件。

2.完善實驗教學設備，改進實驗教學方法，提高學生動手實踐能力

針對“機械原理”課程對實驗教學的要求以及實驗項目與內容的改革與整合，學院在實驗設備的種類和臺套數、實驗場地等方面的投入力度逐年增大，使實驗室在實驗裝備和實驗技術方面具有較先進的水平，為本課程的實驗教學創造了良好的環境。在實驗室的管理方面上實行課余時間開放制，學生實驗時間自定并提前預約。在實驗教學方面，以前的機械原理實驗教學多是驗證性的，很多學生都只在旁邊觀摩，起不到對學生鍛煉動手能力的培養目的。通過完善實驗設備，目前實驗室引進了具有研究性、綜合性及創新性內容的實驗，開設了機電系統創意組合實驗和機構創新結構設計實驗，學生利用課堂所學的基本概念、基本原理和基本技能，獨立思考，親自動手設計、組裝新機構，并對所組裝機構的傳動系統方案進行評價，通過這樣的實驗教學方式培養了學生的創造、創新能力和動手實踐能力。

3.開展課外綜合實踐，提高學生對理論知識的應用能力

培養學生解決機械工程應用及其創新發展的能力是“機械原理”課程教學的總目標。要實現這一目標，單憑理論教學和實驗教學還遠遠不夠，還要加強對學生課外綜合實踐的引導和指導。因此課程組創建了面向全校學生的“機械創新訓練實驗室”、“慧魚創新組合制作室”，并由專人管理設備。教研室及實驗室全體教師均可進行指導，為學生的創新活動提供寬廣的平臺和指導，為學生個性化創新教育創造廣闊的空間。每年定期舉辦校級機械創新設計大賽和“慧魚”模型創意組合競賽，課程組對在大賽及競賽中出現的優秀作品進行評價，幫助學生對所學基本概念、基本理論知識與工作實際應用做到融會貫通，利用機械原理知識發現問題并解決問題能力；并對其中能夠完成實物或模型的作品提供一定的資助，對其中明顯具有實用性和創新性的作品給予獎勵，在此基礎上鼓勵和組織學生參加省級或國家級機械創新競賽及全國大學生科技創新大賽等活動。這樣，在培養學生的動手能力和創新能力的同時，也培養了學生的組織協作能力和溝通能力，實現工科大學生由理論知識的掌握和積累向機械創新發展及工程應用能力生成的轉變。

4.建立科學的考核方法，綜合考評學生成績

近年來，課程組對“機械原理”課程建立了多元化考核模式，真正發揮期末考核在課程教學中的鑒定、督促和激勵作用。具體做法是：首先在考核的內容上，不僅考核學生基本概念、基本理論和基本技能的掌握程度，還要考核學生綜合性、創造性地應用基本概念、基本理論和基本技能解決實際問題的能力。其次在考核的形式上，加大了平時學習表現和實踐能力考核的力度。不再是由一套試卷和幾道試題決定學生對本課程的學習效果，而是綜合考量學生的平時作業、討論課及啟發式教學中的表現、實驗課教學中動手能力的表現及校級、省級和國家級創新大賽的參加及獲獎情況等多個方面進行測評，使期末成績的構成多元化。利用考核形式的改革，使每一個教學環節都得到學生的足夠重視，激發了學生的學習積極性，使學生更加了解“機械原理”課程在今后從事機械工程應用及其創新發展中的重要性，通過建立科學的考核方法，改善了教學秩序，提高了教學質量。

三、加大師資隊伍建設力度，提高師資隊伍的學歷水平和教學能力

師資隊伍的建設和師資水平的提升是精品課程建設的關鍵。“機械原理”課程組教師共9人，其中教授3人，副教授1人，高工2人，講師3人，高級職稱人數占67%。課程組全體教師不斷進取，抓住各種機會努力提高自身的學歷水平和教育教學能力。[5]目前博士學位1人，在讀博士后1人，在讀博士3人，碩士學位2人，學士學位2人。對青年教師實行導師制培養計劃，對每一位新進教師均配一名骨干教師進行指導，并制訂明確具體的培養計劃，幫助他們提高教學能力，過好教學關、育人關、實踐關。要求新進教師必須經過聽課、輔導答疑、批改作業、指導實驗、指導課程設計、試講、點評等階段后，才能上講臺講課。鼓勵青年教師積極開展教學與科學研究，提高學術水平和工程實踐能力，并促進教學水平的提高。幾年來，共有5人次參加校級、院級教學大賽，分別獲得一、二、三等獎，課程組的教學質量受到學校師生的一致好評。

四、引進國內優秀教材， 完成自編規劃教材和自制課件的配套體系

課堂教學的主要載體是教材，教師通過教材把知識傳遞給學生，教材也是學生課前和課后自學的主要工具，所以精品課程教學效果的改善和教學質量的提高都與教材的選擇和建設息息相關。課程組教師長期重視教材的選用與建設，選用的教材均為高教出版社推薦使用的國家優秀獲獎教材，并購買了與教材配套的CAI電子教案。同時以“21世紀規劃教材”為依托，抓住北京大學出版社“全國高等院校機械類創新型人才培養規劃教材”的契機，課題組共同努力出版了與課程建設配套的機械原理教材，并在教學實踐中得到應用，師生反映良好。為提高教學效果，增加課堂的信息量，黑龍江科技大學的教師們還自己制作了CAI課件，實現教材立體化，效果很好。

參考文獻：

[1]曲向榮.精品課建設的實踐與思考[J].沈陽工業大學學報：社會科學版，2008，（2）.

[2]侯治富， 金祥雷，谷樹嚴，等.精品課程建設目標及實現途徑的研究與實踐[J].中國大學教學，2006，（1）：22.

[3]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].第八版.北京：高等教育出版社，2007.

第4篇：機械原理概念范文

關鍵詞：《機械基礎》 中職生 多媒體 生活化

中圖分類號：G718.2 文獻標識碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.24.098

《機械基礎》課程內容繁、雜、廣，加上概念性、原理性較多，是典型的教師難講學生難學的課程。同時，中職生受挫感較強，意志力薄弱，數理化基礎差，學習接受能力有限，加之學生僅學習機械制圖，學生對機械的感性認識不足，感覺教學與學習比較枯燥，倘若沿用傳統的“以教師為主，學生為輔”的方法很難收到良好的教學效果。因此，如何在多媒體時代讓中職生學好《機械基礎》課程是一個值得探討的問題，本文結合筆者多年來的教學經驗對其進行教改探討。

1 適當降低教學難度，增強內容的適用性

《機械基礎》現有教材難度偏大，如果采用原有的教學方式和方法，僅憑學生現有水平，很難使他們將掌握所授內容，達不到預期的教學效果。教師要本著教學內容“深入淺出、適當夠用”、教學手段“靈活多樣”的原則授課，讓大多數學生能聽懂，學習知識能基本掌握，為學生可持續發展打下了基礎。對于一些抽象概念的講解，可適當加一些相應的肢體語言來進行解釋。如在講解運動中相對運動概念時，請兩位同學站在講臺上進行演示：①一個站在原地不動，另一個向前或向后走；②兩人同向一起走，一個快，一個慢；③兩人速走，方向相反；④兩人同向同速走；⑤兩人同時站立不動。通過肢體表現，學生很快判斷出前三個動作是相對運動，后兩個動作不是相對運動。從而理解相對運動的概念；上課舉例應符合實際、易懂。由于學生大多居住在偏遠的農村，城市中常見的裝置沒見過，所以在講課過程中，最好根據我校學生的生活環境和條件來舉例。如講解桿件的四種變形時，拉壓、剪切、扭轉及彎曲變形分別以拉壓彈簧、剪刀剪紙、擰礦泉水瓶和臂力器為例，使學生輕松地了解了各種變形的特點；上課時還要善于發現和使用笑料，增加幽默感，加深記憶。如對于機械、機構、構件、零件之間的包容關系，用俄羅斯套娃等來舉例（最外面的一層是機械，最里面的一層是零件），再引用相聲中的一個笑話加以講解。使學生在歡笑之余，加深理解，化難為易，達到了教學效果。

2 通過實地教學提高學習興趣

機械基礎課程理論性過強，學生缺乏相應的感性認識，對知識不能鞏固記憶，很容易忘記，很難把每一個知識點聯系起來，這樣就給教學帶來了很大的困難。對于這種情況，教師在講解本課程每一章前，首先應該讓學生，對要講到總體知識結構有一個系統的認識。例如，告訴學生能實現機械傳動的機構有哪些，然后再依次分章節逐個講解，區分出各機構中的異同點，應用在哪些地方，以及每一章節之間的聯系及其特點；使學生從整體上把握好本課程的應用特點。同時，按不同專業，到工廠、企業或網站搜集本章相關設備的視頻、圖片等最新信息讓學生了解本章的應用，從而樹立起具體的概念，使學生認識到外面的設備與我們平常學習的內容是息息相關的。必要時到教學現場，尤其是本校有的設備現場進行觀察，如通過觀察自動車床中凸輪機構組成及應用了解凸輪傳動原理；通過觀察自行車的輪系來了解軸系零部件及傳動。

3 利用模型教學

利用教學模型，對每一個知識點進行邊演示邊講解的方式，根據職校學生的特點，大部分學生在課堂上能精力集中的注意時間是比較短的，長時間地集中注意力，會導致他們的厭煩。而用邊演示邊講解的教學手段，給學生一種具有新意的方式，可以使學生提高興趣。如在講鉸鏈四桿機構時，結合教學內容，先采用直觀教學，讓學生通過對模型及運動進行觀察，掌握其組成、名稱、畫法、類型及運動特點。講其判定方法時，課前事先讓學生用硬紙條作兩個四桿機構模型，學生以小組為單位，選用不同的桿為機架，對鉸鏈四桿機構進行觀察與匯總，報告教師，教師再進行總結，從而得到鉸鏈四桿機構類型判斷的方法，使學生在直觀印象中把握了重點；然后輔以視頻、動畫手段，使學生能夠通過動態的畫面，來加深印象，形象直觀、吸引了學生。

4 教學例子生活化

只要我們留意生活中處處都是與機械有關的知識，我們在教學中列舉生活有關的例子學生往往容易理解，收到意想不到的效果。如在教學節流閥時，教師抓住流量是通過改變節流閥的截流面積來調節要點，可以啟發同學思考有哪種日常生活用品的原理與節流閥的類同。如此一來，同學們就展開各自的想象，有的同學聯想到宿舍內的水龍頭，又或者是用來淋花草的軟水管。當我們塞住和放開時候，水流量和流速是不一樣的。小組活躍討論熱烈。學習軸的上零件固定方式時，教師可以分別帶來幾根階梯軸、光軸和齒輪讓學生觀察，再聯系生活中運用軸的機械。這樣，學生很快就理解了軸的作用。

5 適當利用多媒體

引進多媒體先進教學。在《機械基礎》課程中，往往采用掛圖、模型以及教師口授，這些方式對于結構復雜的機械圖來說，有時要理解透徹還是相當困難的，所以容易導致學生厭學、逃學等現象，效果不理想。尤其對于一些難懂的內容，如：液壓傳動的原理、液壓元件工作原理、平面連桿機構分類及其性質等內容，學生較難觀察到內部運作情況。一節課下來，絕大部份學生容易產生視覺疲勞，走神等現象。我們可以利用多媒體設備，將生產設備播放，教會學生識別生產設置的元件。再結合動畫，將油液的流向、元件的工作情況表達出來，從此動畫中，學生可以觀察到：油如何從液壓泵的吸油閥進入經出油閥流出，到過節流閥，再經換向閥，到達執行元件，元件的工作過程我們可以多次觀看，如此生動形象的動畫，學生有如親臨其境的感覺，再經教師的形象化的語言、手勢、板書等教學手段，使原本枯燥無味的，抽象的原理形象化，靜止的變成動態化，增強教學的形象性和直觀性。學生印象深刻、易懂。

第5篇：機械原理概念范文

創新教育的目的就是培養和提高受教育者的創新素質和創新精神。要實現此目的,首先從改變教學內容入手,重視介紹學科發展的新動態、新方向、新內容,注重激勵學生的學習欲望,調動學生的積極性,讓學生了解更多更新的理論、技術與方法。例如,在緒論部分的講述中,以往的內容主要是針對本課程的研究對象、基本概念、課程的地位和作用以及本課程的學習方法等展開的。但是,為了培養學生的創新意識,調動學生的創新積極性,除了經典部分的闡述外,還有必要結合現代科學技術的飛速發展,重點闡述機械原理學科的發展動向。如在機構的結構理論發展發面,可以讓學生了解:為了廣泛應用機電一體化技術,當今社會也迫切希望開展包括對液壓、電磁、光電等非機械傳動元件的廣義機構設計。在對機構的平衡問題進行介紹時,引申到機構的動力學研究,進而讓學生了解到大型機械設備的故障診斷和在線監測都是現代研究者關注的重點。有意識地將一些機械原理學科前沿的研究引入教學內容中,如微型機械的研究,它不是將傳統的機械直接微型化,而是已經遠遠超出了傳統機械的概念和范疇,是涉及多學科的綜合技術的應用,也推動了處于機械原理學科前沿的微型機構學分支的產生。結合一些相關視頻資料,學生在課堂上獲取到這些知識的同時,興趣也被調動了起來,拓寬了知識面和視野。讓學生意識到“創新是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發達的不竭動力”,“一個沒有創新能力的民族,難以屹立于世界民族之林”[3]。此外,在教學內容的創新改革中,還可以嘗試重心的轉移,強調創新設計能力的培養,突出計算機的應用。教師在教學過程中逐漸實現淡化圖解計算分析,強化解析法內容的教學,進一步加強學生對機械系統設計的綜合認識。這種重心轉移體現在:由圖解法為主向解析法為主轉變,使計算理論與計算機技術統一起來,提高機構設計的效率和正確性;由手動設計計算向計算機自動計算轉變,提高學生計算機應用能力;由過去重機構分析計算向重機構綜合轉變,提高學生機構方案構思與設計創新能力和綜合應用知識解決實際問題的能力。在教學中不斷地營造創新環境,大大提高了學生的創新積極性。

二、教學方法的創新

教學方法應該能夠配和教學內容的改革。創新素質就是指由知識結構、智慧品質、人格品質三種成分有機結合構成的綜合素質。創新教育就是要培養具有這種綜合創新素質的學生。在當前課堂教學中,以知識傳授為主導的教學方法并未根本改變,教與學的關系是以教師為主導、為中心的,這種方式在某種程度上制約了學生的學習主動性及其創新潛能的發揮。在機械原理課程的教學方法上,應加強與學生的互動,要將以教師為主的“灌輸式”教學向以啟發式、問題式、討論式教學為主的新的教學方法轉變,讓學生從被動學習轉變為主動學習,真正成為教學活動的主體。以學生為本的創新教育教學方法可以通過以下幾個方面來實現:鼓勵學生不迷信書本知識、不迷信權威觀點,敢于提出問題,無論課堂內外,對于任何問題都應多問幾個為什么。如對“極位夾角”的概念解釋,大部分教材上的定義是“搖桿處于兩極限位置時,相應的曲柄位置線所夾的銳角”。在教學中可以引導學生進行思考,對這個廣泛應用的定義提出質疑———是否所有的“極位夾角”都是銳角,是否有鈍角的情況存在,而不是直接給出學生更完善的定義。在這個過程中,學生開始學會發現問題,也開始嘗試如何自己解決問題。鼓勵學生的求異思維和發散思維,開闊學生的思路。當然,創新離不開科學的根基,引導學生要堅持科學的思維,在提出自己獨特見解的同時,也應該能用科學的理論對其進行解釋和驗證。鼓勵學生多參加親身實踐,只有親自動手驗證了創新思維的正確性,才能真正達到創新的目的。機械原理是一門既有高度的抽象性,又有很強實踐性的課程。如機構運動簡圖、機構運動分析與力分析模型等都是從實際機械中抽象出來的,許多的概念需要通過動態過程才能得到準確描述。原來的教學方法大多通過教師手工繪制或將靜態圖展示給學生,教學效果并不理想。因此,現在的教學方法中采用多媒體手段教學,課件中涵蓋了豐富的三維動畫、趣味的圖片、簡潔的文字等。通過教師講解、動態演示與板書相結合的方式,使學生在學習中可直觀地了解機構的運動過程及其所具有的特性、產生的各種現象,加快了學生對諸如“死點”、“急回特性”等概念、原理的理解速度,激發起學生的好奇心,強化了直覺思維,加深了學生對這些概念所表達物理意義的理解程度。

三、教學手段的創新

在教學手段上,著重培養學生對機械系統的整體認識,注重學生的參與,與機械原理課程設計、機械原理創新實驗相結合,加強學生對所學基礎理論知識的理解。培養學生應用所學過的知識,獨立解決工程實際問題的能力,培養學生的創新設計能力,使學生得到一次較完整的設計方法的基本訓練。在機械原理課程設計中,教師通過介紹創新設計的方法和展示創造發明實例,啟迪學生創新的思維,讓學生了解設計過程,掌握設計方法。在設計過程中,能在認真思考的基礎上提出自己的見解,充分發揮自己的創造性,不是簡單的抄襲或沒有根據的臆造。教師僅指明設計思路,主要啟發學生獨立思考。設計方案確定后,安排學生向小組成員介紹自己的方案,并與其他成員討論,這樣既提高了學生學習興趣,調動了學習主動性,又破除學生對創新設計的神秘感,有助于讓學生對自己的設計方案有全面的認識,使學生受益匪淺。機械原理創新實驗是一個針對機械類或相關專業學生的開放性動手實驗。它是一個很好地培養學生主動學習能力、獨立工作能力、創造能力以及團隊協作能力的平臺。學生自己擬定、設計機構運動方案,根據機構組成原理對桿組進行拆分,再將構件正確拼裝實現機構的運動,這個過程就要求學生必須將所學的理論知識充分地運用到具體的實驗中去。例如,學生要設計并實現一個具有急回特性的送料機構,該機構就有多種搭建方案,實驗過程中學生首先提交自己根據要求擬定的設計方案,繪制該平面機構的運動簡圖,再計算所有的桿長、角度、位移等數據,然后在此基礎上將運動簡圖搭建為能夠正確運動的實驗機構。設計過程中學生將會接觸到機械原理的各大機構,也會進一步深入了解各大機構的運動特點,而搭建過程又會涉及到機械設計及零件的知識。將學生分為多組,同組學生共同擬定實驗方案、協同完成實驗,最后各自撰寫實驗報告。在設計和拼接過程中學生會遇到各種在理論學習中很少遇到的問題,在發現問題、解決問題的過程中學生各方面的能力也得到了很好的綜合培養。該創新實驗用問題法、探究式教育來培養學生的創新意識和科研能力,讓學生學習到了許多課本上學不到或曾經被忽略的知識,參加過創新實驗的學生都深有體會。

第6篇：機械原理概念范文

關鍵詞： 機械原理 教學 培養 創新

中圖分類號：F407.4 文獻標識碼：A 文章編號：

隨著社會的發展,機械化生產規模將日益擴大，需要設計出各種高質量的機械設備或對原有的機械設備進行技術改造,這就需要具有掌握機械原理知識和創新能力的工程技術人員。因此機械原理教學就越來越重要,我們不能拘泥于填鴨式的教學方式,而應該改進機械原理課程教學,并培養學生的創新能力。

我們現在所培養的學生,都將是21世紀的建設者。為培養跨世紀需要的基礎知識扎實、知識面寬、動手能力強、素質高的創造性人才,機械原理課程肩負著重任。我們常說要有創新精神,而學生的創新能力的培養是我們教學過程中非常重要的任務。創新能力基于創新意識,如果有了創新的意念,再加上掌握一些創新方法,就具有創造的基本條件。我們就此問題在機械原理課程的教學過程中進行了探索和實踐。

一、把培養學生的創新意識作為課程的主要任務

機械原理課程是機械類專業的一門重要技術基礎課,它的重要任務之一是培養學生能進行機械運動方案的構思和創意設計,是發揮學生創造力的一門較合適的課程。那么目前技校學生的創造性思維現狀如何呢?為了作到胸中有數,我們在一次考試意出了一個結構改錯的題目,將一個簡單的自由度為0的運動鏈改為F=1的機構。結果大多數同學在情急之中都提出了自己認為合理的改進措施,有低副機構，也有高副機構，各種各樣的想法都有。這個結果很令人鼓舞。它告訴我們：只要善于引導，即使是普通技校的學生也能擁有創造力。如何培養學生的創造力,需要全社會的重視與全體教育工作者的努力。這一現狀提醒我們應該在課程的指導思想上進行改革。我們提出“以培養學生創新意識為主線”的教學指導思想,并將它貫穿于課堂教學、課外科技活動、實驗、課程設計等一系列教學環節中。

二、培養學生創新意識的幾點做法

在將“以培養學生創新意識為主線”的教學指導思想付諸實踐的過程中,我們認為知識是創造的基礎,一個人如果沒有豐富的基礎知識就根本談不上有所創新。機械原理課程基本概念多，比較抽象，如何讓學生想學并學會這些枯燥無味的、抽象的基本概念呢?如果不注意采用合適的教學方法,就很難有好的教學效果。我們從以下幾個方面進行了一些嘗試：

(1)為了更好的培養學生的創新思維，在課堂教學中要鼓勵學生積極思考，注重啟發式教學，營造一個活躍的課堂氛圍，使學生養成積極主動思維的習慣。“機構”、“機器”貫穿于機械原理課程講授的全過程，怎樣讓這些沒有實踐經驗的學生建立起機械的概念，從而認識機械呢？為了喚起學生的認識,提醒學生根據自己的日常接觸和經驗進行歸納整理,如洗衣機、汽車、各種機床等，對一些典型的例子進行剖析，如汽車四沖程內燃機、織布機等。對一些基本概念讓學生在理解的基礎上進行記憶。從而擺脫單一固定的模式，鼓勵學生進行發散思維。

(2)在學校組織的課外科技活動中，鼓勵學生做一些用機械原理知識去解決的一些工程實際問題的題目，激發學生的創造欲望。例如裝卸貨平臺高低調整板，需用到好幾套平面連桿機構來實現其運動,它的創意構思和設計極大地喚起了學生的創造欲望。很多學生積極參與到科技小制作中來,在第二課堂中，通過制作，同學們得到了實際的鍛煉和創造性思維的訓練。

(3)在機械原理課程設計中,增加機械運動方案選型設計的內容。開始時規定一個工藝動作由學生每四人一組定方案,給每個同學定具體題目,自己構思一個具體機構,如折疊椅、水果去皮機、擦窗機、掃地機或者某一玩具設計等。同時也鼓勵他們選自己感興趣的課題。學生在學完常用機構后就可構思,他們對這類題目很興趣,認為雖然經歷了辛苦的創意勞動,但確有收獲。

(4)創建機構創新設計實驗室。剛接觸到機構運動簡圖時,很多同學不習慣,也看不懂機構簡圖。因為他們的感性認識太少,為解決這個矛盾,除在課堂教學中適當多用教具模型、電化教學等手段外,我們還購制了一些典型機器和機構實物,這些反映創新意識的、具有較為新穎的機構及機械結構的機電產品可供學生隨時拆裝、觀察。學生通過了解各種新穎的機構和巧妙實用的機械結構,分析它們的工作原理、運動方案、機械結構和關鍵技術,并在此基礎上重新進行創造性構思,使他們受到創造思維的訓練。

采用現代化教學手段CAI,使原來靜止不動的機構在屏幕上“動”起來,一可以節約大量的教師講解時間,還能使學生建立起各種機構、機器運動的感性認識。有興趣的學生可參與到軟件制作的行列中,提高學生的學習興趣。

三、探索體會與建議

目前很多技校在普遍壓縮機械原理課程學時數的情況下，還想增加內容，這樣一來，原有的學時數少而教學內容多的矛盾愈加突出，很難引入更多的訓練與開發創新設計能力的內容。為此合理取舍和安排教學內容，根據各教學環節的教學特點，恰當選擇教學方法和教學手段，以期在最短的時間內達到最佳的教學效果。為了使學生的創新思維得到更好的訓練,，可以采取以下措施：

首先由于在引導學生創新思維的過程中，機械原理課程任課教師起著非常關鍵的作用。能否對學生進行系統的創造性思維訓練,教師自己得身體力行。不斷加強自身素質建設,注重自己能力的培養,因此在理論研究及教學之余，參加科研活動是必經之路。

其次，各相關課程都應把培養學生的創新性思維的訓練作為課程的主要內容，并將其落在實處，通過教學各環節對學生進行訓練，逐漸培養其創新意識,激起他們的創造激情，使他們掌握創新設計方法。

最后在技校中開展課外創造性設計的實踐活動，使學生可根據自己的特長選擇自己感興趣的機構進行設計制作，為這些機構提供必要的場所和活動資金，在學生在實踐過程中增長知識，從而加深對創新設計的認識。

除了上述方法之外，還可以通過參賽提高學生的創新設計能力，激發學生的創新熱情。使學生在參加競賽的過程中，不斷提高和完善自己的創作，增強他們的學習興趣和自信心，同時使學生在競賽中加強學術思想的交流，激發更新的創新意識。

結語：

通過機械原理教學過程中加強創新設計能力的培養，我們深深體會到：學生中的確蘊藏著巨大的創新潛力。他們朝氣蓬勃，思維不受條件的約束，容易產生創新的火花。關鍵是要在一種寬松和諧的教學環境中，積極調動學生學習的積極性和創造性，拓寬學生的知識面，將課堂教學、創新理論和實踐有機結合起來，學生才可能發揮創新能力，開發出一流的產品，服務于社會。

參考文獻：

第7篇：機械原理概念范文

關鍵詞：機電一體化;產品創新;概念設計

機電一體化產品的概念設計有著極其豐富的內容，同時也是產品在整個生產過程內最具創造性的階段。其中，包含的原理與方法論對相關產品研發者起到關鍵的引導效用。因此，對機電一體化產品創新性概念設計進行探索，具有十分重要的現實意義。

1機電一體化產品概念設計的概述

1.1機電一體化產品概念設計的內容

機電一體化產品是在機電一體化基礎上建立起的包含系統與構件、基本元內容的集合，而機電一體化產品概念設計的含義則是依據產品使用周期中各個環節所需要求對產品實施功能改造、分析和子功能開發，進而實現其滿足功能結構要求的系統化設計活動。這種設計工作的過程包括前期規劃、設計概念以及對計劃進行詳細化和豐富化，并加以改進補充。機電一體化產品概念設計過程中的程式化內容可以通過計算機技術代為實現，但除此之外難以被程式化的方面還需產品設計人員通過人工設計逐步完成。通過構建人機協同的概念設計理念，對其功能與組織開發的過程按照模塊化思想進行劃分，以此實現這一設計工作的層次性、協調性。目前，發達國家對機電一體化概念設計的深入研究大體集中于其調控系統的設計。機電一體化的理念自1971年被提出以來，經過幾十年的發展，內容也在逐步豐富，尤其在科技快速發展的今天，廣闊的市場空間與消費需求的升級，更加迫使機電一體化產品對自身性能、可靠程度提出更高要求。而計算機技術、互聯網信息技術、傳感技術、AI技術、微電子技術、新材料技術、集成技術以及其他相關技術的進步，都為機電一體化產品的革新打下了技術根基，使得機電一體化產品朝著更優質、更高效的方向邁進。

1.2機電一體化產品創新概念設計的意義

機電一體化產品的創新型概念設計本身有著重要作用，其既是產品品質的深層內容，又是其功能屬性得以發揮的保障，對其本身質量的影響也約占60%～70%。因此，建成機電一體化產品創新的概念設計具有極其顯著的意義。簡要概括，主要包括以下三方面內容。第一，創新機電一體化產品的概念設計是保障機電一體化產品品質的必要性要求。機電一體化體系具有多種學科互相交叉、集成融合的特點，本身具有著復雜內涵。因此，現今許多的機械產品的設計并不適應機電一體化技術本身的特色，難以做到根據機電一體化技術特征隨之作出應對。第二，機電一體化產品概念設計的創新促使其理論體系得到發展。要創新這一概念設計，必將建立新的方式、理論基礎。只有在合理、可靠的概念設計基礎上，才能使之收獲具有優異性能的機電一化體產品。再加之如今概念設計的思想理念獲得了社會中乃至整個世界越來越多的關注與認同，如QFD理論、公理化理論、TRIZ理論等設計理論的建立，對于推動創新機電一體化產的概念設計發展起到了不可忽略的效用，進一步促進了機電一體化技術體系的建立和機電一體化技術的完善。第三，機電一體化產品創新概念設計對于生產能力與工作質量的提高起到切實的幫助作用。許多機電一體化產品都帶有自動處理、調節的功效，通過這些能力的實現，能夠保證工作質量與效率的穩步提升。例如，在數控機床的使用過程中，其生產效率要高出普通基礎5～6倍，并能夠實現機床數量減少50%，節省50%操作人員的效能，生產周期也能縮短40%，進而使得生產成本降低50%左右。

2機電一體化產品創新概念設計理論

2.1機電一體化產品應用到的系統原理

機電一體化系統是該類產品中最為重要的基礎。就其本質來說。它算是一種復雜機械，但與普通的機械相比還有著顯著區分。機電一體化體系是通過在機構的動力功效、信息功效、控制功效以及主功能方面引入先進的電子技術，并使之與軟件相互聯合形成的一類新型機械系統。就其功能來說，機電一體化系統包含機械力、能量流、運動力等多種動力學有關的特殊機械，以及一些機電部件互相關聯的系統。其中，機電一體化系統的核心又在于集成協調各種技術，通過對機械工程、控制系統、計算機技術、電子技術、電工技術等多項技術的聯合利用，實現其運動行為可控的目標，而不僅簡單對各項技術進行拼湊堆積。這也是利用計算機的調節和處理能力，實現驅動元件可控特征的現代化機械系統。有關機電系統化原理的研究主要包含三方面內容。第一，三環論。研究者認為，機電一體化產品可以劃分為電子、機械、軟件三項功能模塊。第二，五塊論。通常視機電一體化產品是由動力功能、控制功能、構造功能、操作功能和傳感檢測五個功能模塊組成的。第三，兩個子系統理論。研究人員認為，機電一體化系統是由控制系統和物理系統兩項分支系統共同組成的。以上三種理論的提出具有重要意義，但同時也有著較大的局限性。三者立足于控制和電力兩部分，但沒有對機械主體加以強調，也并未對處理好機電一體化系統的概念設計中出現的復雜性、多面性和模糊性等問題提出方法。因此，這些理論對該類產品的概念設計不能起到重要作用。在概念設計實際工作中，機電一體化系統往往會被劃分為傳感檢測、執行機構、信息控制處理三個子系統。通過這三個子系統的系統分工，各自完成信息檢測、機械運動與信息控制的工作，這種分工方式才能真正實現該系統中各項功能的優化和最佳效果的發揮，并以此獲得機電一體化系統的概念設計合理的相關方案。

2.2機電一體化產品創新的概念設計方法

對機電一體化產品而言，其概念設計是許多領域內知識、技術之間的交織融合，具有新穎復雜、反復迭代、目標多解、結構不良等特點。滿足機電一體化產品概念設計的創新，關鍵在于發揮設計者的主觀能動性，通過展現設計智慧，滿足創新性的要求。要實現這一目標，主要在于實現人機協調配合。計算機技術的飛速進步，促使人們對人工智能提出新的期待。但創新產品設計這類任務，主要還得依靠人類的智能實現。機電一體系統也是人機協同系統，通過對設計者與計算機的分工，來達到創新概念設計的目的。機電一體化產品概念設計創新主要方法包括三方面內容。第一，落實人才戰略，培養專業性人才。科技競爭最終都會落實在人才競爭上。要實現機電一體化產品概念設計的創新，人才供應是重要保障。機電一體化技術專業人才在制造行業占據就業滿意度第三位的好名次，就業率更是高達100%。因此，加強專業人才培養更有著多方面的積極意義，國家以及機電行業要在培養、優化道路中貢獻出更多力量，從多方面對學生展開培訓工作，以此實現增強研究者、開發者、設計者以及其他相關從業人員素質的目的。第二，努力拓寬供應市場，嚴守質量關。市場是檢驗產品的試金石，將機電一體化產品投放到市場中，一方面保障其生命周期能夠實現，另一方面通過買方對產品性能體驗所作反饋也對產品研發起到反作用力的效果，使其優點得以保存、延續，缺點得到改良、進化，從而不斷促進機電一體化產品性能的整體提升。第三，將環保技術納入機電一體化的發展策略中。機械技術、計算機技術、電子技術、電力技術等多種技術的應用，往往會伴隨著電子、機械污染的問題。在機電一體化產品的生產過程中，無可避免也會產生一些污染物。因此，設計者在設計研發過程中要考慮到環保問題，讓機電一體化產品朝著節能環保的方向發展，以施行環保、可持續的發展策略為其提供方法指引。通過一些環保設施和環保科技的實行，有效遏制資源浪費、污染物增多的問題。當實際運行過程中出現技術故障時，也可以反復利用一些資源，以減少資源、材料的消耗。相關生產負責人還應主動淘汰一些產能落后的設備、產品，以此改變過去投入高、輸出高的模式，最終實現發展的可持續，使人們擁有健康的生存環境。

2.3機電一體化產品創新的概念設計的發展展望

機電一體化產品創新的概念設計主要發展在于理論的進步。雖然機電一體化體系中依舊存在許多問題需要加強分析、研究，但其發展總趨勢還是積極向上的。概括有五方面內容：第一，根據被測物理量，建立傳感器特點和類型的知識庫；第二，構建與機電一體化產品的概念設計相關的推理方法庫；第三，將執行機構的實現運動與動作進行分類，構建執行機構庫和驅動元件庫，以促進驅動元件、執行、傳動機構和兩者的集成選擇實行；第四，實現對該類產品概念設計在各個環節評價體系的建立，尤其在概念設計初期中構建對功能原理設計環節的評價體系；第五，構建調節和控制信息的資料庫，以促進挑選硬件和編制軟件中對機構子系統高效管控的實現。隨著機電技術與各項科技的快速進步以及機電一體化研究的逐步深入，促使機電一體化產品概念設計的理論體系更加豐富，并具有更為強大的實用功能和操作功能，從而順利實現對機電一體化產品的創新與研發。

3結束語

機電一體化產品的研究雖然已經取得了較為矚目的成績，但關于機電一體化產品設計的研究成果目前依然處于初級階段，仍需要相關從業者不斷加強探索、創新，通過大量細致的實踐研究工作，促進機電一體化產品創新概念設計的完善和成熟，并最終實現其優異的實用價值。

作者:王中元 單位:內蒙古機電職業技術學院

參考文獻:

第8篇：機械原理概念范文

可以通過圖片、短片、生動形象的描述等形式列舉地震波、水波、聲波、無線電波和光波、掃描遂穿顯微鏡、電子顯微鏡引出3類典型的波———機械波、電磁波和物質波，指出雖然本質不同，但有許多共同之處……本章通過討論機械波來說明波動過程的基本概念和基本規律．這體現理論聯系實際，運用多種教學方法與手段，激發學生的學習興趣和熱情，同時起到承上啟下的作用．

2新課教學環節

首先通過多媒體播放Flas引導同學歸納出產生機械波的條件，再通過實驗，建立正確的機械波形成與傳播的概念．為了便于分析機械波是如何形成與傳播的，必須建立波傳播的簡化模型：一維波傳播模型．通過下面過程逐步進行，演示“繩波”，可以看到一孤立的向上凸起的波向前傳播，水平振動，可以看到連續完整的波向前傳播．比較繩波與水波，找出二者共同點；介質各部分均振動、均形成凹凸相間的形狀向前傳播．最后得出結論：繩中傳播的是機械波，它的形成與傳播原理，就是所有機械波的形成與傳播的原理．第一步，建立物理模型，將軟繩簡化為若干質點連接而成；第二步，利用箱式橫波演示儀演示機械波是如何形成與傳播的，通過以上教學過程，學生建立如下概念：（1）在介質中，前面質點振動，帶動后面質點也跟著振動，但時間上有延遲，大量質點相互“配合”形成機械波；（2）質點只是在各自的平衡位置附近振動，不會隨波遷移；機械波傳播的是“機械振動”這種運動形式．進一步發展科學概念，讓科學概念理解更全面深刻，前面所分析的機械波均屬于橫波，對于一個完整科學的概念而言，還需分析縱波的情況：通過多媒體觀看有關橫波和縱波動畫，彈簧中傳播機械波的情況并分析此現象，讓學生明確該現象傳播的也是一種振動形式，是機械波并給出橫波與縱波的概念；說明縱波是如何形成與傳播的；總結對機械波的形成與傳播概念的理解，不論是橫波還是縱波，均有：理解一，機械波的形成是因為前面的質點帶動后面的質點，后面的質點重復前面的質點運動；理解二，介質中的質點并不隨波遷移，只是在各自的平衡位置附近振動［1，2］；理解三，機械波是大量質點的集體行為，機械波傳播的是振動這種形式，波動是振動狀態的傳播，相位的傳播，波形的傳播（平移），能量的傳播．這為波函數的建立提供鋪墊．隨后進一步聯系給人類社會帶來災難的地震波且說明它的的產生，傳播過程既有縱波（P波，首波）又有橫波（S波，次波），兩種波速的差異可以用來計算震源的位置，又由于橫波只能在固體中傳播，而縱波可以在固、液、氣中傳播的特點，指出人類可以利用地震波實現對地球內部結構的認識了解地殼地層的分布，它是石油和天然氣勘探的一種重要手段．這體現將物理知識轉換成科學技術的力量．在利用唐山、汶川大地震帶來的災難來感受波動中的能量的傳播．既然得出了波動是彈性介質內部大量質點參與的一種集體運動形式，如何來描述它呢？引出本節課的第二個問題———波的描述，對于幾何描述和周期性描述，還是利用動畫和繩波實驗，直觀明了以達化解難度之目的，從而得出：（1）機械波傳播的速度與介質有關，與振源振動的頻率無關；（2）認識到橫波中的波長的意義，知道振源振動一個周期，機械波向前傳播一個波長．在引入波速由介質的性質和波的類型決定這一概念時，解釋為什么海嘯波在開闊的大洋表面的浪高不過1m左右，不甚顯眼，但隨著向海岸傳播浪頭會越集越高達幾十米，形成排山倒海巨浪拍岸的壯觀場景．這再一次讓學生體會學以致用，物理就在身邊，以此激發學生的學習興趣和信心．機械波的數學表達式的形式即平面簡諧波的波函數的建立是本章的重點也是難點，在前面我們深刻理解波動是振動狀態的傳播，相位的傳播，彈性介質中的各質元的振動狀態沿波的傳播方向依次落后的基礎上建立波函數．目的就是找到一個能描述任意時刻t、任意位置x處質點運動（振動）狀態的方程．這里采用多媒體和板書的有機結合詳細分析和討論，假設已知波源在原點O（xO＝0）處和已知波源在任意位置B處（xB≠0）的質點的振動表達式的情況下求波函數的方法，最后總結出一般規律波動中各質點并不隨波前進，只是在各自的平衡位置附近做振動；各個質點的相位依次落后，波動是振動狀態的傳播，相位的傳播，波形的傳播（平移），能量的傳播［3］．

3課堂小結環節

由自愿組合的10名同學手手相連，在教師的指導下組成“人浪”表演［4］，以教師的啟發提問和同學的回答來歸納總結本次課的知識點（在黑板上一一標出）．最后提出問題：當幾列波相遇又會有怎樣的現象和規律？引出下次課要學習的內容，以便學生預習．

4結束語

第9篇：機械原理概念范文

【關鍵詞】機械專業;自動控制原理;教學改革

自動控制原理是機械類專業一門重要的專業方向基礎課程，是控制類課程的核心，該課程與機械工程實際密切相關，課程教學中必須與機械類專業其他課程聯系起來，要讓學生對該課程引起足夠重視，使該課程成為機械類專業后續課程的重要基礎。為了掌握塔里木大學機械類專業學生在學習自動控制原理課程中的各種問題，也為了獲得學生對該課程的意見和建議，幫助教師選取更實用的教學內容、采用合適的教學方法等，提高該課程的教學質量，幫助機械類專業學生學好這門重要的控制類基礎課程。為此，對塔里木大學機械設計制造及其自動化、機械電子工程、農業機械化及其自動化三個機械類本科專業學生進行了自動控制原理課程的問卷調查，通過問卷調查發現學生在該課程中的各種問題，教師以此為重要依據，來進行課程教學改革，努力提高課程教學效果。

一、問卷調查的實施

(一)問卷調查內容的擬定。

結合機械類專業自動控制原理課程實際，設定如下的調查題目:大家認為學習自動控制原理課程的重要性如何?大家在學習自動控制原理課程時，遇到的最大問題是什么?大家認為自動控制原理課程中最難理解的是哪些知識點?大家的自動控制原理作業是如何完成的?大家在學習自動控制原理課程時，最感興趣的是哪些內容?大家希望在自動控制原理教學中教師采用哪種教學方法?大家學完自動控制原理課程后最大的感受是什么?大家自己是采用哪些學習方法來學習自動控制原理課程的?請大家列出學習自動控制原理的收獲?請大家列出對自動控制原理課程的意見和建議?以上這些調查題目，針對不同內容，有的給出了選項供學生選擇，有的是讓學生自行根據實際填寫，通過問卷調查，充分挖掘學生在自動控制原理課程學習中的各種問題。

(二)問卷調查的發放和回收。

通過對機械設計制造及其自動化、機械電子工程、農業機械化及其自動化三個機械類專業已經學過自動控制原理課程的班級發放問卷調查，問卷采用不記名的形式，由學生自行根據自己實際情況如實填寫。三個機械類專業各發放30份調查問卷，一共90份調查問卷，教師督促學生全部交回調查問卷。

(三)問卷調查的分析。

1．課程重要性認識方面。

大部分學生都明白自動控制原理課程的重要性，都懂得該課程是機械類專業控制類課程的基礎，都能從心底里引起足夠重視，只有很少一部分學生感覺該課程理論性太強，感覺好像在學數學，對于數學基礎薄弱的這些學生來說，對該課程重視不夠，甚至對該課程有抵觸情緒，總的來說，大多數學生能重視這門課程，有學好該課程的強烈愿望。

2．課程學習中遇到的最大問題。

大部分學生表示，該課程學習中遇到的最大問題是課程對數學知識要求很高，學生在學習該課程時，必須先要翻閱數學課本，重新溫習微分方程、函數、向量、拉普拉斯變換、拉普拉斯反變換、傅里葉變換、復數、矩陣等數學知識，所以數學基礎薄弱的學生在學習該課程中，往往由于數學的問題，導致該課程上課時聽不懂，跟不上老師的節奏，久而久之，就放棄了該課程。還要相當一部分學生反映，在該課程學習中遇到的問題還有結合圖形分析，該課程的教學中，很多知識要通過圖形講解，分析問題也要涉及到畫圖，很多學生厭煩畫圖，所以學生感覺圖形分析也是本課程的難點之一。

3．課程最難的知識點。

大部分學生表示，自動控制原理課程中根軌跡分析是課程最難的地方，因為根軌跡分析法比較抽象，概念不好理解，首先要畫出根軌跡圖才能進行分析，畫根軌跡圖必須要熟悉大量的繪制根軌跡的規則，學生對這些繪制法則比較模糊，理解不透徹，導致很難畫出準確的根軌跡圖，會影響對系統的分析。還有一些學生認為該課程另外一個比較難的知識點是系統的設計與校正，設計的步驟學生好理解，關鍵是系統設計中用到校正，學生不易理解校正的具體應用。

4．課程最感興趣的內容。

學生普遍對該課程中自動控制的應用最感興趣，學生普遍關注的是自動控制系統如何運行的，如何發揮出自身優勢，如何能減輕人的勞動力。學生對自動控制的應用充滿無限遐想，心里想著，生活中哪些方面可以想辦法引入自動控制，以提高效率，減輕人的勞動。

5．期望采用的教學方法。

考慮到自動控制原理的圖形多、公式多、分析方法多等特點，學生們普遍表示，該課程的教學中不能教師在課堂上滿堂灌地講概念、推導公式、介紹各種系統分析方法等，必須要采取新穎的教學方法，才能提高學生的學習興趣，學生普遍表示，教學中要多舉實例，每章結束后要及時總結，希望教師把每章的知識點能進行梳理，可以采用微課的形式對每章知識點進行視頻表述，方便學生業余時間觀看學習，在該課程的實驗中，要改變單一的傳統實驗模式，可以在實驗中引入仿真，這些新穎的教學方法，可以為學生營造輕松的學習環境，提高學生的學習積極性。

6．課程學習方法。

大部分學生表示，學習該課程主要靠課堂上聽老師講解，大部分學生課后只是完成教師布置的作業，作業完成以后就不再看書，對該課程的學習投入不夠。將近一半的學生能進行課前的簡單預習，極個別學生課前根本不預習。課程作業基本都是按照教師講的解題方法或者參閱教材上的例題，按部就班完成任務，很少深入思考，極個別學生作業不會做，也不認真思考解決，為了完成任務而抄同學作業。

7．學完課程的收獲。

學生普遍表示，學完自動控制原理課程，懂得了自動控制的概念、組成、類型、應用、要求等，明白了自動控制的重要性，特別是對于機械類專業的學生，非常有必要學好自動控制原理課程，因為很多的機械設備在工作中離不開自動控制，所以必須了解自動控制的最基本內容。學完該課程，了解了自動控制系統的分析方法和設計步驟，也學會了基本的判斷自動控制系統能否穩定的方法等。學生在腦海里能把機械工程實際和自動控制聯系起來，樹立了機械工程背景。

8．對課程的意見和建議。

大部分學生建議該課程教學中，教師不能只講課本理論知識，要多介紹自動控制在機械工程中的具體應用，要把該課程與機械工程實際結合起來，要多講解自動控制案例，在課程教學中要利用好板書和多媒體，兩者要良好結合，在課程實驗中增加最新的仿真軟件，來學會用計算機輔助系統的分析和設計，在教學中，教師要多把自動控制系統的前言知識和科研成果與課程內容聯系起來，擴展視野。

二、自動控制原理課程教學改革的實踐

針對在問卷調查中分析總結的問題，結合教師從事自動控制原理課程的經驗，對機械類專業自動控制原理進行教學改革，以此提高該課程的教學質量，幫助學生學好該課程，為學生后續的專業課學習打下好的基礎。

(一)課堂教學采用案例講解和微課教學模式。

在該課程教學中，教師多查找機械工程實例，把課程知識與案例聯系起來，為學生的學習樹立機械工程背景，引起學生對課程的重視和學習熱情。針對學生對每章知識點把握不準，在課堂教學中引入微課輔助，把每章重要的知識點制作成微課，學生對微課很感興趣，除了在課堂上每章結束給學生通過微課總結，學生也可以利用課余時間觀看微課視頻，方便學生隨時學習。在課堂教學內容方面，要針對學生學習該課程中遇到的困難，對難的內容要反復講解，教學中要及時給學生補充復習數學知識，在學習方法上，要給學生正確引導，要讓學生每次必提前預習，特別是涉及到數學知識時，要求學生課前必須先預習回顧數學知識，做到課堂聽課時心中有數，能跟上教師的講解節奏。要重視課程的作業，及時布置典型作業題，及時批閱，及時講解作業題中發現的問題，使作業成為檢驗學生所學的重要依據。

(二)實驗教學中增加系統仿真。

要改變傳統的實驗臺接線驗證實驗原理的簡單實驗模式，在自動控制實驗中增加計算機仿真，給學生提供新穎的實驗模式，提高學生實驗興趣，讓學生學會用計算機仿真來進行系統仿真分析和設計。

三、結語

通過在機械類三個專業學生中進行自動控制原理課程問卷調查，能更好地發現學生在該課程學習中遇到的問題，及時聽取學生對課程的意見和建議，以此來進行課程的教學改革，一切為了學生，不斷提高教學質量，幫助學生學好該課程，為學生后續的機械專業課學習打下好的基礎。

【參考文獻】

［1］買買提熱依木•阿布力孜．民族班“自動控制理論”課程問卷調查及教學改革［J］．電氣電子教學學報，2012，2:23～24