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机械结构设计基础知识

时间:2023-07-17 17:22:58

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机械结构设计基础知识,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

机械结构设计基础知识

第1篇

关键词:混凝土结构;双筋截面;适筋破坏;超筋破坏;少筋破坏

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)14-0160-02

《混凝土结构设计原理》涉及的知识面较多,很多理论必须通过实验验证与理论分析相结合,并进行详细的讲解,使学生理解混凝土结构设计的计算理论。该课程的主要特点是公式多、符号多、构造要求多[1],学习难度相对比较大,学生较难理解。因此,大多数学生的作业都是机械式地模仿例题,不能灵活地应用公式,采取机械的死记硬背的方法,对知识的运用能力较差。

为了改变这种状况,提高教学效果,本文根据多年的教学经验,对《混凝土结构设计原理》中双筋矩形截面正截面承载力计算的教学作一些探讨。

1 理解基本计算公式的应用条件

双筋矩形截面是混凝土结构设计的基础知识,与单筋矩形截面不同之处在于双筋矩形截面在截面的受拉区和受压区同时配有纵向受力钢筋的矩形截面。因双筋矩形截面的受压区配有受力钢筋,其计算简图及适用条件较单筋矩形截面相比要复杂,见图1。

运用理论力学中力的平衡和弯矩平衡,可得双筋矩形截面承载力计算公式为:

以应力图形为中心,重视应力简图的画法[5],通过图形分解简化分析过程,实现学生对公式更深入的理解,避免机械式的死记硬背造成的记不牢靠。

3 比较各类受力构件计算上的相互联系

单筋矩形截面正截面承载力计算是受弯构件正截面承载力这章的第一部分内容,也是学生学习的基础,其配筋形式及受力简图见图4。进行单筋矩形截面正截面承载力计算内容与双筋矩形截面正截面承载力计算内容的类比分析,可以增加学生对双筋矩形截面正截面承载力计算公式的理解。

找出它们的不同之处,即可将双筋矩形截面问题转化为单筋矩形截面的问题,从而使复杂的问题简单化。

4 结论

《混凝土结构设计原理》是土木工程专业最为重要的专业课,且涉及的知识面较多,很多理论不是简单的计算,必须通过详细的讲解,使学生理解计算理论的由来。双筋矩形截面正截面承载力计算为本书教学的难点之一,计算公式复杂、学生难以理解,因此,教师应针对学生学习中存在的困难进行分析,通过对公式的适用条件、计算公式的意义应用图形分解的方法进行类比分析,将复杂的问题层层分解转化为已知的知识,使学生对计算公式有更清晰的认识,并取得良好的教学效果。

参考文献:

[1]雷洋,刘幸.对学生在混凝土结构原理作业中常见问题的探讨[J].东南大学学报:哲学社会科学版,2012,(14):249-250.

[2]李志强,仝倩倩,夏多田,等.混凝土结构设计课程教学改革与实践[J].中国西部科技,2014,13(1):123-124.

[3]梁兴文,王社良,李晓文.混凝土结构设计原理[M].北京:科学出版社,2003.

第2篇

关键词:计算辅助设计与制造专业 职业发展导向 人才培养 专业特色

浙江省是长三角的重要组成省份,地理位置优越,外资和民营企业众多,制造业是浙江工业经济的支柱,也是国民经济增长的重要驱动力,政府非常重视制造业的发展,把打造先进制造业基地作为事关工业化和现代化的重大战略任务。近年来,浙江制造业众多企业加快推进制造业的转型提升,构筑产业优势,形成了资源节约型、生态环保型的制造业发展新格局,能够直接吸纳利用先进技术和设备,尤其是计算机辅助设计与制造技术得到企业的广泛应用。这几年从企业调研情况来看,企业急需具备机械基础技能,同时具备扎实的二维、三维数字化能力,能熟练完成二维工程图和三维造型、分析以及运用等能力的高技能人才。浙江机电职业技术学院作为浙江省制造业应用技能型人才的培养基地和摇篮,培养“服务企业,满足企业技能人才需求”的计算机辅助设计与制造类应用技能型人才,是进行计算机辅助设计与制造特色专业建设与改革的出发点。

一、专业人才需求分析

通过对企业的人才需求以及近年来毕业生就业情况的调研,计算机辅助设计与制造专业技能型人才可以应用于CAD/CAM软件应用、模具设计与制造、机械加工与检验、电加工、中小企业机械设计与辅助管理等职业岗位。根据调研,学生的工作岗位(群)主要包括:

1、计算机辅助设计绘图员:能利用计算机辅助工程软件进行机械产品数字化设计与制造,能设计与绘制产品的二维工程图、三维工程图,具备熟练的机械产品成图技术。

2、产品结构设计辅助工作:能利用机械设计与结构设计知识结合计算机辅助设计技能进行机电类产品模具、钣金结构设计以及出图工作。

3、产品造型、工业设计相关工作:能利用常规和先进的工具、仪器以及设备(如常规测量工具、三坐标测量机、扫描仪、数码摄像机等)进行机电类产品外形的正向和逆向设计,并能对产品工业设计质量进行常规分析。

4、计算机辅助制造相关工作:能按图纸编制相应数控机床能识别的加工程序,操作数控设备进行工件切削加工编程。

5、计算机辅助工艺设计信息管理工作:能利用机械加工专业基础知识与CAPP软件应用,进行制造业信息化相关工作。

6、机电类其他工作:质量检测以及机械设备维修、管理、销售等工作。

二、人才培养模式与专业特色的结合

作为培养机械CAD/CAM高级技能人才的高职计算机辅助设计与制造专业,作为机电职业技术学院机械类专业,应基于机电人才培养模式,立足于服务地方企业,满足行业产业结构调整对高技能人才知识能力结构的需求,以学生职业发展为导向,围绕浙江省制造业的发展以及各类企业对高技能应用人才的需求,围绕学生的目标岗位群和职业发展需求,培养学生良好的专业职业能力以及职业素质;依托浙江制造业的发展,打造具有浙江机电特色的3D-CAD人才培养摇篮,构建特色课程和职业技能培训基地,形成突出的职业岗位核心能力和职业素质的专业人才培养模式。

“职业发展导向”人才培养模式强调学生就近岗位迁移的职业能力、学生在经历社会实践后形成的个人期望的岗位职业能力、学生学会学习的能力以及学生自主设计职业生涯的能力。计算机辅助设计与制造专业作为机械制造业急需的复合型专业,应培养具有扎实的机械基础技能、掌握了计算机辅助设计(CAD)和制造(CAM)技术专业技能的具备首岗能力以及职业发展能力的学生,在专业培养中注重工程实践、强化基础与CAX应用技能的融合,建设以“掌握机械制造的基本理论、材料及其加工的基本知识,掌握常用CAX软件,熟练进行机械产品三维数字化设计与制造”为培养目标的专业,即学生通过学习,在毕业时成为具备使用软件进行机械产品三维数字化设计与制造的高技能人才,使本专业培养的学生在操作技能、工程实践能力以及在中小企业的适应能力等方面要优于省内同类专业的学生,从而形成特色优势。

立足于浙江省制造业以及浙江机电职业技术学院机电人才培养平台,构建以扎实的机械基础和专业基础为专业建设的“双基”特色,是为了满足学生在机械类岗位迁移的能力,使学生能在“零件装配与产品设计”、“逆向工程方向”、“零件质量检测方向”、“模具结构设计”、“钣金结构设计”、“计算机辅助制造方向”等具备职业发展的专业能力。

三、专业建设特色探索

通过对浙江省多个地区的调研以及多届毕业生的反馈,基于机电人才培养模式下的计算机辅助设计与制造专业应围绕专业技能和岗位核心能力,构建基于机械基础和专业(CAD)基础,突出岗位基本技能、岗位核心技能、岗位综合技能,具备职业发展能力,满足浙江制造业需求的“双基”的专业培养模式。“双基”的专业培养模式针对浙江制造业的大环境,强调机械基础技能和专业基础技能,通过职业活动导向和工作过程导向的专业能力训练,培养学生的岗位基础技能、岗位核心技能、岗位综合技能以及职业发展能力,使学生具备在机械类岗位迁移的能力,在具备首岗胜任能力的基础上,学生能在“零件装配与产品设计”、“逆向工程方向”、“零件质量检测方向”、“模具结构设计”、“钣金结构设计”、“计算机辅助制造方向”等具备职业发展的专业能力。如图1所示:

图1、专业人才培养特色体系

专业特色主要体现在:

1、形成为浙江省制造业服务的CAX应用人才培养模式,强化机械基础技能+CAD专业技能。

2、构建能力递进培养(岗位基础能力岗位核心能力岗位综合能力职业发展能力)教学模式,形成基于机电平台的行动导向课程体系。

3、构建培养学生产品造型设计加工和逆向工程能力的实训体系。

四、总结

浙江省是制造业的大省,有明显的区域经济模块。浙江机电职业技术学院以服务浙江制造业为己任,致力于培养制造业高技能人才,确定了“职业发展导向”的人才培养模式创新的指导思想。计算机辅助设计与制造专业作为机械领域的一个专业,基于机电人才培养模式建设服务企业,满足学生职业发展需要的专业人才培养方案,提出了围绕专业技能和岗位核心能力,构建基于机械基础与专业(CAD)基础,突出岗位基本技能、岗位核心技能、岗位综合技能,具备职业发展能力,满足浙江制造业需求的“双基”的专业培养模式;立足于浙江省制造业以及浙江机电职业技术学院机电人才培养平台,构建了以扎实的机械基础和专业基础为专业建设的“双基”特色,满足了学生在机械类岗位迁移的专业能力。

参考文献

[1]黄锡昌 高职计算机辅助设计与制造专业人才培养的思考.职业教育研究,26(5)133-134 2010。

第3篇

“制造装备及自动化”课程教学改革

机械装备制造业是为我国经济发展和国防建设提供技术装备的基础性产业,对我国推进经济结构战略性调整,推动产业升级,扩大国内需求,实现经济可持续发展的战略至关重要。

“制造装备及自动化”是机械设计制造及其自动化专业的一门主要专业课,它以机械制造装备为研究对象,重点介绍机械制造装备设计相关理论和技术,较为全面、系统地讲述机械制造装备的设计原理和方法。[1]本课程应注重理论联系实际,注重所学知识的综合应用。通过本门课程的学习,学生应掌握机械制造装备设计的相关概念和技术,具备机械制造装备总体设计和结构设计能力,从中可以看出该课程教学内容综合性强、知识面广、实践性强。

然而近年来,随着高校教学改革的深入,该课程学时压缩至32个学时,其中课堂教学课时只有26课时,实验只有6课时。采用传统的教学方法难以满足教学的需要。另外,随着我国经济结构的战略调整,产业不断升级,对工程应用型人才的需求也不断增大。因此,怎样有效地讲好这门课,让学生了解国内外装备制造业的技术现状及发展趋势,掌握机械制造装备先进的设计原理和方法,并具备一定的机械制造装备总体设计和结构设计的能力,是一个值得思考的问题。

一、认真备好每一堂课,将专业基础课中相关知识有效地串起来

“制造装备及自动化”这门课中很多相关的基础知识在其他课程都有介绍,比如机床设计时涉及轴所受的力及轴承的选择等。老师需要了解学生的先修课程及知识结构,并在合适的时期及时复习在专业基础课程中所学过的相关知识。例如讲主轴轴承的选用时,应及时复习在机械设计课程中所学的能承受轴向力的轴承都有哪些,一般有角接触球轴承,圆锥滚子轴承,推力轴承等;轴是通过什么方式将所受的轴向力传递到箱体机体上的,一般来说轴向力的传递顺序是轴肩轴承内圈滚子轴承外圈端盖螺钉机体;斜齿轮如何传递轴向力,一般来说,主动齿轮的轴向力Fa方向根据左右手定则确定、从动齿轮的轴向力Fa根据各个分力之间的关系确定。主动齿轮的左右手定则:主动齿轮是左旋就用左手,主动齿轮是右旋就用右手;将手掌展开,使拇指与四指垂直;使四指的指向与主动齿轮转向一致,并环绕轴线;拇指的指向就是轴向力的方向。诸如此类的相关知识点,在讲到相对应的知识时都应该认真地串一串,或者事先让学生复习其他课程所讲的相关知识点。古人云“温故而知新”,这样学生不但容易听明白,而且还感兴趣、记得牢,不至于学一科,考一科,忘一科。

二、改革课堂组织形式,加强学生的学习主动性

中国的课堂教学中大多是老师讲授,学生坐着听,偶尔记一下笔记,课堂上师生很少交流讨论。经过几年甚至十几年这样的被动接受式的教育,学生逐渐习惯于老师讲什么就听什么,从来不问为什么。以至到大学课堂有时老师课堂上提问,学生不管是会还是不会都不回答,老师教得累,学生缺乏学习的兴趣和内在动力,不愿意学,课堂教学缺乏活力。

教学过程应该是师生互动的过程,要达到良好的教学效果,需要学生的积极参与,有时甚至学生才应该是教学的主体。因此应加强学生学习主动性为目的来认真组织教学内容,采取合适的课堂组织形式。一般来说可以采用的方法有多种,如课堂提问、分组讨论、现学现考、让学生走上讲台等多种形式。

课堂提问即采用问题模式教学,以学生为中心,老师提出各种导引性的问题,让学生积极参与,探索问题的答案并提出新的问题,师生共同解答;或者是以小组讨论或课堂测试的形式来组织课堂教学,使学生积极参与,培养学生的学习主动性。例如在讲新课前可以利用几分钟时间就上一次的学习内容进行提问,引导学生对已学过的知识进行梳理、回忆,这样既能帮助学习复习巩固,又能较好地引入新课,使新旧知识良好衔接。例如在讲完普通机床的主传动设计之后讲数控机床的主传动设计之前,可以提出相关问题:普通机床的主传动设计中公比的取值范围为多少?为什么?大家知道,普通机床的主传动设计中公比大于1小于等于2,后一要求是受最大相对转速损失率限制而得出来的。而数控机床没有这一限制,串联的机械分级变速装置的公比可以取得大些。[2]此时公比的值怎么选取?传动比怎么分配?齿轮齿数又该怎么确定呢?

第4篇

关键词: 对口单招 重复性 《机械基础》 教学改革

江苏省自1987年开展对口单招工作以来,培养了近20万名本专科毕业生。对口单招是指普通高等院校面向中等职业学校应届毕业生进行的专业对口的单独考试招生,含本科、专科两个层次,对口单招是国家为促进职业教育发展采取的一项优惠政策,打破了中等职业教育与高等职业教育的壁垒,探索了一种新型的中、高职业技术教育相互衔接的人才培养模式,深受学校和社会的欢迎。由于职业教育的职业特性,这些参加对口单招的学生进入高等学校后,发现大学里开设的很多专业基础课程是职业教育阶段所学的,意味着要接受重复教育,这样对口单招学生扎扎实实学了几年专业课,进入大学后,才发现这些课程还要再学一遍,那么学生会觉得专业课上起来是浪费时间,于是渐渐丧失专业认可度,渐渐失去目标。教育教学实践表明,由于入学前教育基础的差异,对口单招学生与普招学生在知识结构、专业基础、综合素质、学习方法、应用能力等方面存在一定差异,如在对口单招学生培养过程中套用普通专科学生的培养模式,显然不符合因材施教的教育原则,难以充分发挥学生的特质特长,因此,必须对重复课性课程制订针对性的课程设计安排,探索实施与专业相关联的创新型教学模式,下面简述化工装备技术专业《机械基础》课程实施过程。

对于机械基础这门课程来说,能录取到化工装备技术专业的中职学生肯定是经过长时间理论知识学习和应对考试培训的,中职老师讲授的针对机械理论考试的基础知识;比高职老师给普高学生安排的机械基础64学时课程要多得多,学生肯定掌握得比较牢固。因此,让他们重复学习这几年学过的知识,对口单招学生肯定觉得没有意义,甚至浪费时间。对于中高职这种专业基础课程的重复性,要怎样解决呢?下面我提出几点建议。

1.明确制定对口的人才培养目标

高职单考单招的初衷是招收相同专业或者相近专业的学生到高职学习,使其在原有基础上进一步提升,成为高级技能人才;高职专业教育再也不能是简简单单地传授书本内容,或者说为了应付考试而讲授知识。高职教育应该引导学生自主学习,培养学生良好的学习习惯,激发学生的学习兴趣,开启学生的创造性思维的过程。对于对口单招的学生而言,机械基础这门课程的教学目标是增强设计计算能力、自主查阅资料的能力及创新意识,训练学生对已有机械进行运动及动力学方面的分析能力和结构设计能力,还要多形式、多层次地对学生进行自主独立设计新机构方案的训练,培养学生根据实际要求开发设计或创新发明的能力。

2.教材的选择

课程重复不可避免,但课程学习内容是否雷同,是可以控制的,所以教材的选择是老师能否很好地规避课程重复性的重中之重。上课之前,先了解对口单招学生在中职学的主要内容是什么,根据多年给对口学生上课的经验,相对于高职机械基础学习,他们欠缺的章节是力学部分的理论知识,传动创新设计及各种零件的结构强度设计;总的来说是中职教材内容安排比较死板,以应对考试为目的的纯理论知识框架,欠缺理论计算知识和结构设计创新,忽略学生学习能力的培养。

对于对口单口学生而言,《机械基础》高职教材首先要和普高学生区别开来,所选教材应该具有概括性、逻辑性、选择性、灵活性、创新性的特点。教材内容应该包含力学方面的介绍和分析(涉及理论力学和材料力学),材料选择(金属工艺的相关知识);平面机构的运动分析及设计拓展(平面连杆机构、凸轮机构);传动机构的设计(带传动、齿轮传动);零件的强度计算和结构设计及附件的选用;机器的总体结构设计和测绘(减速器)。

3.课程设计的安排

课程设计将力学基本理论结合机械零件设计的具体问题进行阐述,以避免枯燥的理论推导;针对人才培养对机械基础课程的要求,突出应用能力培养,重工程意识和分析能力培养。

在具体做法上,按照机械基础的基本程序组织教学内容,同时兼顾传统课程在内容上的连贯,精心筛选传统理论力学、材料力学、机械原理和零件等内容,并将这些内容有机结合,从整体上全面优化了教学内容,突出了高职高专的特征。64课时课程设计具体安排见表1。

4.教学模式的创新

面对以应付考试,或者培养普通技工为目的的中职教育;高职教育的目标则要更加专业,更加全面,更加高端;这就决定了传授知识的方式必须与时俱进。教学方法与手段直接关系到教学质量、教学水平与教学效果,是课程教学内容成果有效实施的保证。教学模式的创新主要是为了提高学生的学习兴趣,增强学生自主学习能力,发展学生的创新思维能力。

4.1采用项目化教学方法

机械基础课程在教学手段上主要采用项目化教学。项目化教学的优势主要体现在两个方面。首先,项目化教学是对一章或几章内容进行有机结合,增强整本课程的逻辑性,前后呼应;在解决问题的基础上,对课本知识进行专业化选择。其次,项目化教学方式以任务为驱导,分组完成不同或者相同的子任务,讨论,查阅资料,经过老师答疑、启发解决问题;这种方式可以有效提高学生的学习热情,锻炼自主学习能力,增强团队协作能力。

4.2采用理实一体化的教学手段

在机械基础这门课程教学过程中,为把理论知识应用到实际专业生产中,我们要自始至终安排实验或者实践课作为灌输线,让学生自主学习过程丰富多彩。如讲到强度的定义和计算时,可以指导学生用不同材料完成拉伸实验,引导学生思考强度的计算方法和材料性质。像讲到齿轮这一章,可以安排拆装不同类型的减速器,直观地感受真实的零件,用对比法让学生自主发现不同齿轮的特性、应用场合等;让每一个学生都参与、都动手、都启发、都练习。

4.3采用多媒体课件辅助教学

多媒体课件具有信息容量大、教学效率高的特点,有利于缓解内容扩展和学时压缩的矛盾;通过运用三维动画演示机构运动,给学生提供丰富的感性材料。课程中难以理解的内容如齿轮啮合特性,范成法加工原理等,可通过课件直观展示和动态模拟,合理采用多媒体课件开展教学,使学生更容易理解和掌握。

4.4开展多种教学辅助活动

开展多种教学辅助活动,激发学生创新设计思维。多开展课外拓展活动,举办机械创新设计大赛,组建机械设计课外活动兴趣小组,指导学生开展创新思维培训,申请专利等。

经过整合后,对于对口单招学生,机械基础这门课程已经做了大量压缩、调整,剔除了过时和重复的内容;补充了很多新的设计理念、教学手段,并以引导学生自主学习,突出发散性创新思维为目的,达到良好的教学效果。

参考文献:

[1]王世辉,韦林.《机械设计基础》课程改革与建设研究报告.柳州职业技术学院学报,2007(1).

[2]李永新,王琪民,俞巧云,李胜利,金泰义.《精密机械设计基础》课程教学体系的整合及其教学思路.教育与现代化,2004(4).

第5篇

一、多元素集成的教学体系全方位体现创新思维的培养

1.教师创新的观念与行为是教学改革的基础

要使学生在日常学习和生活中具有创新思维,首先要求教师将创新意识作为自己的行为习惯,以激发学生去创新,在实践中锻炼学生的创造性思维能力。

教师要转变教学思想,紧跟科技的进步,一边传授知识一边将新的思维和方法渗透给学生。教师要有“让学生会学、会用”的教学思想,积极鼓励和引导学生主动去获取知识,并用知识去改变生活。以生动的实例引领学生去探索,如饺子机、书本打包机、啤酒灌装机的出现,就是知识在生活中的应用。

教师要将知识灌输的教学方式改为学生主动探索式的学习方式,采用案例分析、项目设计等方法,努力创设有利于学生创新思维发展的教学氛围。

2.明确各教学环节内容和联系

在整个教学体系中,理论知识的讲授与动手实践相辅相成[1],各个教学环节都应体现创新实践能力培养的思想。进一步规范理论教学、实验教学、课程设计、开放实验、毕业设计、科技活动等环节的相互关系,明确本专业各环节的教学内容以及如何进行理论与实践相结合的教学实现。如图1所示的多元素集成的教学体系,每门课程的理论学习和课程基本实验是学生知识体系的基础。专业基础课配套的课程设计、针对典型专业课设置的设计性和创新性实验是理论知识的进一步运用和巩固。开放实验、项目(毕业)设计、学生科技活动(学科竞赛)是知识的综合实践。规划好各个环节之间的层次关系,学生在模块化学习和掌握知识的过程中,培养创新思维,提升创新能力,达到灵活运用知识解决工程实际问题的培养目标。

图1 多元素集成的教学体系的架构

二、用专业课程模块构建面向工程的实践环境

目前综合性实验、开放性实验主要围绕各个课程展开,学生在掌握本课程基础上,利用所学知识,解决实际工程问题。但是课程知识之间还有衔接和综合应用的问题,学生应进一步在模块化知识体系中培养创新思维,提升创新能力。原有课程体系中,各个课程相对独立,课程实验也仅仅与本门课程的理论教学对应。为提升教学效果,优化课程结构,要打破这种课程独立性,明确课程之间的内在联系,建立培养目标明确的课程群模块。同时,要为课程群开设主题项目的综合实践。德国、美国的一些高校首先提出课程体系分模块的构建方式。以项目形式组织综合实践内容,以主题形式组织教学内容,涉及多个课程及实验,这就是课程模块化思想。在课程体系的各个模块单元中,每个单元都应有自己的教学目标,对所包含的课程还要设立子目标,实现教学内容优化。学生的知识体系经模块化梳理后,更有利于对原理、方法的领会及系统综合应用。

1.模块一课程群――产品设计与制造基础

机械原理、机械设计、机械制造基础3门课程的内容具有前后递进关系,讲述产品开发从功能原理分析、确定方案、结构设计到制造工艺的机械基础知识,将这3门课整合为产品设计与制造基础专业模块。注重课程之间内容的关联,同时明确前修课程――制图、力学课程的课程内容,为该模块课程群的讲授打好基础。该课程群的特点是知识点丰富、专业性强、内容各有侧重并共同打造机械基础平台。因此,在原有课程建设基础上,注重各课程知识点的衔接和综合应用,进行课程内容的整理和结构优化,使学生完整、系统地掌握从事机械专业的基本理论。

对模块中各课程的实验、课程设计内容进行改革,让学生能够综合应用设计制造基本知识解决工程问题。图2所示为产品设计与制造基础课程群的框架结构。每门课程设置的实验也具有递进性,从认知分析上升到最终的工程实践,并从横向将3门课程的实践串起来,完成一个具体工程产品的开发。以小型机电产品的设计和关键部件制造贯穿该课程群的实践环节:机械原理课程设计实现机械的方案分析,用机构运动简图表达机械的工作原理,分析机械运动特性;机械设计课程设计实现对关键部件的强度/刚度分析及结构设计,画出装配图;在机械制造基础课程设计中,挑选某些零件,编排工艺文件,实现加工和装配。

图2 产品设计与制造基础课程群框架

2.模块二课程群――建模仿真与性能分析

机械系统的建模仿真与性能分析课程群,包含计算机辅助设计、产品建模与仿真、有限元分析基础和机械优化设计等课程。该课程群的课程是面向机械类专业学生开设的设计类专业课,在后续的课程设计、毕业设计以及工程实践中应用广泛。该课程群教学目标是:学生在本科阶段掌握ProE、ADAMS、ANSYS等大型工程软件的应用,具备使用这些软件进行工程问题的建模、仿真分析计算的能力。图3所示为建模仿真与性能分析课程群的框架结构。针对每门课程设立理论教学与上机实践教学相结合的教学体系,各课程相继建立了综合性、设计性实验。并且,改变传统教学中各门课程各自为政的现象,对各个课程的授课内容重新整合规划,在学生头脑中形成从建模到分析计算,再从分析到优化的机械设计的整体分析思路。同时,在计算机辅助设计课程中,建立典型案例和项目实践贯穿本课程群中关于建模、有限元分析、优化的知识要点,培养学生能够综合运用计算机辅助设计的方法和大型软件进行工程设计的能力。该课程模块还与研究生的计算机辅助工程课程构成知识递进的课程模块层次。

图3 建模仿真与性能分析课程群框架

3.模块三课程群――产品创新与系统化设计

如图4所示,该课程群包含机械系统设计学、机械创新设计、单片机应用技术基础以及综合实践课程,是专业知识的高层次应用。将综合课程设计及综合实验周内容融合在一起,开设综合实践项目,以支持学生对本课程群授课理论知识的理解与应用。学生以设计小组形式参与本课程群的综合实践项目,在方案讨论、分工设计制造过程中,领会从系统角度考虑产品设计问题,以及产品创新设计的内涵。结合北京市机械创新大赛,从生活中发现问题,综合应用知识去解决问题,完成产品的方案设计、结构设计与分析、加工制造及运动控制。

图4 产品创新与系统化设计课程群框架

三、开放式管理机制支撑面向工程实践的教学体系

完善的实践教学体系对培养大学生的创新实践能力起着重要作用[2,3]。建立以项目为导向的多层次实验课程架构(验证性实验、设计性/综合性实验、创新性实验),各种类型实验在不同课程群中比例不同,各个层次实验相辅相成,才能使学生牢固掌握整个知识体系。同时,以本专业基础理论知识为引领,扩展基础实验,提升设计性实验的内容,精心打造创新性实验,培养学生的综合设计以及工程实践能力。建立导师指导下的课外科技创新设计小组, 围绕机电一体化产品进行创新设计,在课程设计、生产实习和毕业设计等环节精选创新设计题目,利用创新设计实验室、机电实习中心进行创新设计方案的制作,解决生产实际中的一些问题,并进一步参加各种层次的科技创新项目和比赛。

第6篇

关键词: 3D制造技术 课程创新 内容重组

1.引言

培养“面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才”是高职院校的主要任务,这就决定了其教学方式与课程设置不同于传统教学。采用将某门课的基础知识与实践操作知识交替进行教学,让学生在学、做、思的过程中接受新的知识与技能的教学方法是高职教育的一个特色,即理实一体化教学。

2.创新与实践

自动化设备的广泛应用,促进了我国机械制造业的发展。相应的在其他各行各业,产品的更新换代速度也在加快,因此产生了许多新的科学技术,比如近几年听得比较多的3D打印机、快速成形技术等。新技术的形成对人才提出了更高的要求,特别是三维扫描与逆向建模技术在企业得以普遍应用之后,这方面的人才需求越发突出,急需具备三维扫描技术、逆向建模能力和结构设计的一体化的高技能人才。3D制造技术课程的教学关键在于培养学生的逆向建模思路分析能力、结构设计能力及具备企业所需职业能力与素养。

2.1教学目标的设计

学生通过3D制造技术课程的学习,掌握当前先进制造的基本思路和方法,培养独立分析和解决工艺方面问题的能力,掌握常见的逆向工程设备的数据采集原理及造型软件,具备中等复杂程度零件逆向设计的能力,培养学生进行产品创新机构设计的能力,提高学生分析和解决实际问题的能力,具备逆向建模设计工程师的职业素养。

通过3D制造技术的学习(如图1),学生应具备逆向设计相关设备和软件操作基础,养成质量控制和完成任务的时间节点控制的工作习惯,没有完全形成产品逆向设计员的基本工作能力。

2.2教学内容设计

课程项目根据3D制造技术领域的典型工作项目进行设置,总体设计思路打破了以知识传授为主要特征的传统学科课程模式,转变为以工作任务为中心组织课程内容,让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应的工作任务,并构建相关的理论知识体系,发展职业能力。根据技能型专业人才培养目标、岗位的任职需求及学生的基本情况,以学生熟悉且较感兴趣的产品逆向设计等真实的项目为载体。根据典型机械产品逆向建模设计过程及学生的认知规律,形成了推进化的课程结构,如下表所示。

2.3教学方法设计

在整个教学过程中,以创新教学方法为主,充分调动学生的学习积极性,充分提高教学资源的使用效率。通过课内教师讲解演示、校内教学资源平台、工业创新平台和其他专业网站和论坛的学习,鼓励学生多想多学多练,为学生提供更多更好的学习内容,培养其自主学习能力。

2.4教学过程设计

体现教学过程与生产过程对接,在整个课程教学过程,中学生扮演产品逆向设计员的角色,激发学生创新性思维和探究欲望,加深学生对岗位角色的认同和体验。在教学组织中,按照六步法(获取信息、制订计划、作出决定、实施计划、检查控制、评价反馈)实施教学,让学生亲身参与做、练、看,真正融所需理论与实践于一体。

3.结语

在教学改革实践过程中发展,学生的技能水手提高了,知识掌握较以往更牢固,学习兴趣也浓厚了。高职专业课的教学内容应该源于工作岗位的任务和职业能力的要求,从工作过程的完整性着手。

参考文献:

[1]课程改革论丛.人民教育出版社,2003-10-01.

[2]金春.论新形势下高职院校就业指导体系构建[J].职教论坛,2013(30).

[3]赵家骥.职教课程改革研究[J].科学出版社,1997.

[4]郭俊博.高等职业技术教育中的能力培养问题[J].陕西教育,2005,10.

[5]吴海超.理论实践一体化教学模式的探索与实践[J].机械职业教育,2004.10.

第7篇

关 键 词 :艺术生 对口生 课程设置 专业能力 岗位技能

一、问题的提出

高等职业教育是一种新的教育类型,兼有职业教育和高等教育的双重性。高等职业教育是应用技术教育,它更多强调了能力培养,注重可持续性发展素质的培养,是以适应社会发展需要的一种教育模式。综观20余年来我国高等服装教育的发展历程,虽然进行了一系列的改革,也取得了一定的成效,但和市场需求还有不相适宜的地方。

首先,办学模式与普通高等院校雷同。学习的内容是按学科体系课程的内容编排的,尽管这一体系考虑了学习过程中,学习者认知的心理顺序,即由浅入深、由易到难、由表及里,但课程内容却是根据结构庞大而逻辑严密的学科顺序编排的。不仅在宏观内容的编排上,采取了各门分科课程平行展开的方式,而且各分科课程本身,即微观的内容编排也是按学科结构平行展开的。这样对学生来说,学到的知识体系虽然是较完整的,但对所要从事的职业来说,却是不完整的。这就导致许多服装专业毕业生到企业岗位上,虽有一定的理论知识,但职业能力较差,企业不得不重新进行上岗培训。其次,课程内容与课程设置脱节而造成技能教育的重复,或者是知识和技能教育的“空白”。如何提高培养现有的生源质量,让他们充分适应社会发展需要,成为我们必须面对和着力解决的一个现实课题。

二、课程设置的基础

针对不同的生源制订了不同的教学计划。将教学计划和教学内容按单元模式设置是教学的一大特色,在教学计划中既强化必需的理论知识基础,又突出实践技能的训练,使二者有机渗透、互为补充。实习及实际训练操作占总学时的60%—70%,并坚持技能训练四年不间断的教学方法。

根据行业岗位知识与结构形式的多样性,可按学分制的形式实施专业教学。在统一修完基础课与专业单元基础课后,在专业教师的指导下,自行选择专业岗位的不同方向。专业岗位方向的设置分为服装款式设计与产品企划、服装工艺设计与企业管理、服装结构设计与营销方向。这样既可充分地挖掘学生不同的专业岗位潜力,又能更大限度地满足行业发展中对不同专业岗位的需求。

三、课程的设置

1.基础能力课程

对口生源学生实行“1+4”学制。入校第一年,首先,重点加强文化基础及相关服装绘画基础教学。例如,大学语文、大学基础英语、计算机基础、素描、色彩及构成等课程。其次,在教学管理上实行对比制,在教学上实行与艺术生先不同而后同的分级教学。对口生在职高的三年中,进行了服装结构制图、服装材料基础、服装缝制工艺等部分初级专业课教学,特别是对服装缝制工艺课进行了相应的技能训练,而素描、色彩、构成等艺术方面的知识比较欠缺,并且文化基础知识也比较薄弱。加强他们基础文化课教学和艺术基础课教学是非常必要的一个环节。

2.基础专业能力课程

艺术生的第一学年、对口生的第二学年,在基础专业能力课程的设置中,为学生构建一个专业基础平台,针对基础专业课进行重点设置。如:设置了素描写生、色彩写生、服装概论、服装材料、服装史论、服装机械原理、服装厂设计的课程,使学生从服装文化、服装市场、服装生产等环节形成一个全面的认识,为专业岗位方向的划分与深入学习,提供了专业能力的基础素质。对口生相对艺术生又增设了专业素描、艺术概论两门课程,艺术生增设了服装技能训练课程。

3.专业岗位技能课程

艺术生的第三学年和第四学年上学期,也是对口生的第四学年和第五学年的上学期,针对专业岗位的培养目标和指导思想,根据服装款式设计与产品企划、服装工艺设计与企业管理、服装结构设计与营销岗位方向,制订专业教学计划,按专业课题组来设置课程。设置了男装款式设计、专题设计、男装结构设计、立体结构设计、衬衫茄克衫的缝制工艺、西装旗袍的缝制工艺、服装CAD、服装电脑设计。根据不同的培养方向,服装设计与产品企划方向增开了影视鉴赏、服装产品设计、形象设计、服装综合设计和视觉传达等课程。

4.专业岗位实践课程

艺术生第四学年上学期,对口生的第五学年上学期,在教学内容上将服装生产一线反馈的信息及时融入课堂中。在各专业方向的课程中,课内实践性教学环节与理论性教学环节的比例基本为7∶3。艺术生第四学年、对口生第五学年的下学期,让学生到企业中进行专业实习,以培养学生对产品设计的表达能力、解决实际问题的能力及合作沟通的能力。通过社会实践,积累必要的实践经验,树立学生的市场观念及创新意识。在专业岗位实践中,强调学生的主体地位。

5.毕业设计的课题项目的实施

毕业设计的课题项目,主要以指导教师根据企业、市场需求来确立。学生按不同的专业岗位方向,选择指导教师,在专业教师的组织指导下,与企业合作开发产品课题项目。课题项目的内容形式,可根据企业品牌的专营方向、定位及要求提品设计企划、款式开发、结构板型,或根据企业提供的面料来设计成品,或向企业提供市场所需调研报告。课题项目的开发与实施,真正使学生的设计与市场紧密地联系在一起,并得到市场的检验。有效地锻炼、提高学生运用专业知识和方法完成专业课题的能力。指导教师根据教学要求,集中制定教学考试标准,集体评定等次。

参考文献 :

[1]章建春.对服装专业教学改革的思考[J].职教论坛2002(24):33.

[2]沈美媛,侯凤仙.适应学生个性发展需要 体现以人为本教学原则——上海群益职校专业模块教学实践探索[J]. 职教论坛2003(12):25.

[3]周萍.服装专业教学改革初探[J].河南职技师院学报2003(1):62.

第8篇

关键词:机械设计;教学模式;CAD技术

作者简介:徐静(1963-),女,浙江绍兴人,绍兴文理学院元培学院,副教授;董雁(1964-),男,浙江舟山人,绍兴文理学院工学院,教授。(浙江 绍兴 312000)

基金项目:本文系2012年绍兴市高等教育教学改革重点课题的研究成果。

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)03-0102-01

“机械设计”是机械类专业的一门主干技术基础课,该课程的作用在于培养学生掌握机械设计的基本知识、基本理论和基本方法,具备一定的机械设计基本技能,为后续专业课程学习和今后从事设计工作打下坚实的基础。但“机械设计”传统教学模式通常从分析各种通用零部件的失效形式开始,讨论设计准则,总结设计方法,推导设计公式,熟悉和运用手册、图册、标准和规范等设计资料。设计过程一般以计算器和绘图板为设计工具,计算和绘图过程繁杂,工作量很大。

随着CAD技术的突飞猛进,机械产品设计的传统模式发生了深刻变革,改变了工程界的设计思想及思维方式,成为现代企业必不可少的设计手段。如何适应这种设计方法和思维模式的变革,培养掌握现代设计方法的新型机械设计人才,是一个急待深入研究和解决的问题。因此,笔者一直致力于将机械类专业先修的C语言程序设计、计算机绘图及三维实体建模技术等课程知识,与“机械设计”课程的教学内容有机地融合在一起,探索并实践基于CAD技术的“机械设计”课程教学新的模式。

一、基于CAD技术的“机械设计”教学模式

“机械设计”是一门综合性、实践性很强的课程,涉及到画法几何及机械制图、AutoCAD、机械工程材料、制造技术基础、公差及技术测量、理论力学、材料力学、机械原理等多门先修课程的知识。不同的老师担任不同的课程,传统的教学目标只着眼于某一课程基础知识的掌握,容易忽视课程之间的交叉和联系。基于CAD技术的“机械设计”教学模式,打破传统的机械设计、C语言程序设计、计算机绘图等课程的界限,在理论教学中穿插机械零部件的程序设计教学环节,在课程设计中引入计算机辅助设计实践环节。通过教学,不仅使学生掌握机械设计所必需的基础知识,更为重要的是使学生将所学的计算机知识融会贯通,掌握先进的现代CAD技术手段,充分利用计算机强大的信息存储与检索功能、数据分析与计算功能、图形作图与文字处理功能,极大地提高机械设计的效率和质量,以适应信息技术飞速发展的时代需求。

1.CAD技术与课堂教学内容有机融合

“机械设计”课程是以一般通用零部件设计为核心的设计性课程。在传统的教学过程中,对于某一种零件设计,要求学生掌握零件的失效形式和设计准则,能够合理地选择零件的材料及热处理方式,掌握零件的设计计算理论和结构设计方法,能够正确地选用设计过程中的各设计参数,确定零件的各结构尺寸,绘制出零件工作图。采用传统人工设计,由于在设计过程中需要检索大量技术信息,如各种线图、数表、数据和资料,并根据相关的设计公式进行计算,不仅费时费力,而且设计精度不高,而计算机强大的数据计算功能可以帮助解决这些难题。因此,在学生已学过“C语言程序设计”并具有一定编程能力的基础上,根据“机械设计”教学要求和教学进程,将机械CAD技术融入相应的课堂教学环节中,积极引导学生利用先进的CAD技术解决工程实际问题。

(1)设计资料的程序化处理。要实现机械CAD,首先要解决的问题是设计资料的计算机处理。设计资料或列成数表,或绘制成线图,常用的处理方法有直接编入设计的程序、编成独立的数据文件、建立数据库等。为此,笔者将“数表和线图的程序化处理”作为一个教学单元融入“机械设计”课堂教学中。在教学过程中,对于数表,要求学生应用C语言编程将其转化为数组,再利用查找法中的顺序法、二分法、分块法等,根据输入变量得到数组的下标获得相应的数据,最后根据精度要求通过线性插值、二次插值等方法计算得到所需要的设计参数。对于线图,有公式化和数表化两种处理方法,公式化处理要求学生根据线图的变化趋势、直线线图直接求出直线方程,曲线线图通过多项式拟合得到近似方程。数表化处理则采取等分坐标在曲线上取值转化为数表再进行程序处理。通过这一教学环节,学生不仅感受到程序设计在数据信息处理中的优越性,而且激发了学生应用计算机技术的兴趣。

(2)常用零部件的计算机辅助设计。在机械设计中,经常会涉及到螺纹联接、键联接、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动以及滚动轴承等各种零部件的设计计算,手工计算工作量很大,而且容易出错。为此,笔者在教学计划中设置了计算机辅助设计大作业教学环节。编写了《机械零件CAD编程大作业》指导书,要求学生在掌握数表和线图程序化处理的基础上,根据指导书给定的任务和要求,独立地完成一种零件或部件的计算机辅助设计程序,包括各子程序及源程序流程图、数表或线图处理程序、设计计算程序及源程序编制、程序调试及实际算例验证,以及设计说明书的编写。一般学生要求使用C语言编制仅输出设计结果的简单程序;对编程能力较强且学有余力的学生,鼓励他们使用Visual Basic和Visual C++等语言编制具有人机交互功能的辅助设计软件。通过这一实践环节,学生利用所编设计程序,根据输入的参数就能计算出绘图所需的尺寸,减轻了学生的手工计算工作量,提高了设计的准确性和高效性。

2.CAD技术在课程设计中的应用

机械设计课程设计是配合“机械设计”课程理论教学的一个重要实践教学环节。绝大多数工科院校一般都选择由“机械设计”课程所学过的大部分零部件所组成的机械传动装置或结构较为简单的机械作为课程设计题目。传统的教学方法对课程设计的要求还停留在人工计算、手工绘图阶段,由于设计过程繁琐、重复工作量大,教学效果一直不够理想。因此,为了将学生从枯燥、重复的手工设计中解脱出来,集中时间和精力用于方案设计、结构设计等创造性思维训练上,笔者在机械设计课程设计中全面引入CAD技术,利用机械设计课程设计辅助设计软件在AutoCAD环境下完成零部件的计算机辅助设计并输出零件工作图,继而完成装配图。

减速器设计是“机械设计”课程设计最常用的设计题目。笔者选用的减速器课程设计辅助设计软件是嵌套在AutoCAD设计软件中,是一组在AutoCAD环境下运行的应用程序,主要功能包括:典型零部件的设计计算及校核计算;典型零部件及典型结构的设计与绘图;典型零部件的标准数据查询等。该应用程序通过复制、添加到AutoCAD设计软件中,则AutoCAD界面上方下拉式菜单可产生新的选项“机械零件设计”按钮。使用时,只要用鼠标单击所需设计零部件的菜单,即可进入此零部件的设计计算程序,完成设计、校核、绘图等设计任务,为学生进行方案对比、参数优化等创新设计提供了有力的CAD技术支持,充分调动了学生的学习积极性,极大地提高了课程设计的教学效果。

二、结论

随着计算机技术的广泛应用,同行们致力于将CAD技术的应用和开发与“机械设计”教学模式的改革和创新结合起来,意识到在“机械设计”课程教学中引入CAD技术的必要性和可行性。将CAD技术融入“机械设计”的课程教学,既有利于提高学生计算机应用能力和运用知识解决工程实际问题的能力,又有利于培养学生先进的设计思想和创新的设计理念,对提高课程教学质量将起到积极的推动作用。

参考文献:

[1]咸斌.与现代CAD技术相结合的机械设计基础教学方法研究[J].盐城工学院学报,2005,(6):72-75.

[2]李一民.基于知识融合的机械设计教学法及资源开发[J].现代教学技术,2010,(10):76-78.

[3]王军.运用CAD技术进行变速箱设计[J].江汉石油科技,2005,

(3):47-50.

[4]李淼林.应用型本科《机械设计课程设计》教学改革初探[J].高校讲坛,2010,(9):145-146.

[5]凌丹.CAD技术在《机械设计》课程设计中的应用[J].实验科学与技术,2005,(10):51-52.

[6]濮良贵,纪名刚.机械设计(第八版)[M].北京:高等教育出版社,

第9篇

关键词 创新设计能力 以教促学 讨论式学习 考核方式

中图分类号:G712文献标识码:A

创新能力则是人们改造旧事物和创造新事物的能力,它包括发现问题、分析问题、发现矛盾、提出假设、论证假设、解决问题及在解决问题的过程中进一步发现新问题、新方法从而推动事物向前发展的一种能力。创新能力的培养离不开收集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、协作能力等等,也包括较扎实的基础知识、基本技能、较宽的知识面、较强的实践能力和丰富的实践经验。①②

在我国建设创新性大国的历史背景下,高职学生担负着生产一线的技术创新和管理创新的重任,即工艺流程的革新、加工方法的改良、新产品的开发试验、管理形式的变革等都是高技能型人才应具备的创新能力。机械设计基础是机械专业的专业基础课,涵盖了工程力学、机械零件、机械原理、机械设计以及机械课程设计等课程,内容广、综合性强,在机械类课程中起到了承上启下的作用。而目前的机械设计课程重视理论讲授、学生学习起来非常吃力、难以提高学习兴趣,内容过于陈旧且抽象单一、联系工程实际不够紧密、实践环节薄弱、并且忽视了对学生创新意识和创新能力的培养。因此,对该课程进行以培养学生创新能力和实践能力为目标的改革十分必要,必将对机械专业学生的创新意识和创新能力的培养起到十分关键的作用。③

1 以培养机械创新设计能力的培养为主线的项训练目整合课程内容

机械创新设计能力的提高需要一个长期的培养过程,而且需要扎实的机械设计理论知识、较强的创新意识和创新实践能力。因此,建立一个以培养创新能力为主线的机械设计课程内容,对有效培养高职学生机械创新设计能力的起着至关重要的作用。课程内容的设置遵循了学生认知、专业知识学习和创新能力成长的规律,从简单到复杂、从初级到高级,设置了一条以创新设计项目为引领、以认知项目和常规训练项目为理论知识掌握和应用的课程内容新体系,把相关理论知识的学些融入具体的项目训练中。④例如,在训练“脚踏式健身自行车的创新设计”时,先让同学们认识和操作牛头刨床和缝纫机的曲柄摇杆机构实物模型;其次,讲解与此相关的理论知识:曲柄摇杆机构的工作原理、曲柄摇杆机构的自由度计算以及弯矩强度和弯曲刚度的力学计算;然后以相关项目“颚式破碎机机构分析”训练与强化曲柄摇杆机构相关知识和分析与设计该类机构的能力;最后,让同学们分组设计“脚踏式健身自行车”,并强调其原理设计不能局限于曲柄摇杆机构,可以考虑棘轮机构、液压或气压传动系统、以及其他富有想象力的设计方案。

2 推行以教促学和讨论式学习为一体的教学方法改革

“以教促学”和“讨论式学习”均是以学习者为中心的教学方法,能够有效提高学生的独立思考能力、协作能力和创新能力,把二者融为一体,势必会产生更加有效学效果。

2.1 通过教而学的教学方法

“以教促学”的教学方法是基于建构主义理论之上的一种教学创新,基本的教学方法是真正以学习者为中心的交际教学法和以学习为中心的任务教学法。最终的目标是提高学生的自主学习和合作学习的能力,提高学生获取知识的能力、独立思考的能力和创新的能力。⑤在机械设计的教学过程中,让每组同学至少负责一节课的讲解,包括PPT制作、讲稿,该节课要求是基于项目或任务驱动,项目或任务的内容自选,应突出项目的创新性,并讲授与之相关的理论知识。

2.2 小组讨论式教学方法

小组讨论是合作学习中教学环境最宽松、学生参与度最高的互动学习方式。美国教育学家布卢姆认为:当学习转化为一种合作过程,人人都从中受益时,小组学习是十分有效的。⑥

目前的任务实施主要采用小组讨论的方法完成任务,分组往往很随意,要么是按学号分,要么按宿舍分,要么按上课时的习惯座次分,讨论后由一个学生总结。这样会使其他通同学偷懒,而且效率低,或者成绩较差的小组不讨论或讨论的进度很慢。高效的小组讨论具备这样的特征:一是分工明确,二是小组成员积极参与,三是时间被高效利用,四是学生之间能够互相帮助。这里提出通过教而学的小组学习法。在分组时,首先使每组中都有成绩差的学生和成绩好的学生,让成绩好的学生带动和指导成绩差的学生,以提高讨论的质量和效率;其次,应尽量使小组的数量比小组成员的数量多一个。在任务或项目分配时,每个小组的任务应尽量不同。当一个小组讨论完后,让该组每个的成员分别到其他小组去讲解或演示其任务内容,直至把其他小组成员全部讲会。在讲解时,要说明其任务完成的创新点和具体实施方案及结构实现。

3 以创新制作为主导改革实践环节

由于相关的零部件的强度和刚度的计算和校核在理论学习时已有训练,而且市场上大量已有成熟的相关计算软件,因此,该环节应注重方案和结构设计,掌握相关的强度和刚度的计算和校核方法和过程,但不必花费大量的时间去计算。项目的设计时给出的诸如减速器的设计范例只是参考,学生需要完成的项目应是减速器意外的其他项目,这些项目要么来自于生产实际,如旋转式多工位机械手、差速输送机、用于烟丝输送的垂直提升机等;要么是同学们感兴趣的能够解决实际生活问题的项目,如简易立体车库、健身自行车、新型高楼逃生窗帘、轻便式高楼逃生器、多功能野外手术床、自动鲜肉切片机等。在该环节,仍然要突出学生的自选自拟题目。在实物的制作过程中,对于体积较大的项目,做出模型即可,对体积较小或创新性较强的项目可做出1:1的实物。

4 建立以机械创新设计大赛内容为导向的机械创新设计协会

机械创新大赛为全国大学生提供了培养创新能力和科技转化成果能力的舞台。但以往的大赛只是少数同学参加,覆盖面很小 ,受益的同学不多。为此,我们成立了机械创新设计协会,下设十个小组,由一批有实践经验且创新能力较强的教师指导,并由组织能力、创新意识和创新意识较强的学生负责,分工协作,目的明确。以协会的形式开展活动,不仅利于学生充分合理安排时间,更能锻炼学生的组织管理能力,加强团队合作精神。每学期组织一次院内机械创新设计大赛,并给获奖的团体以奖励,比赛内容不限,比赛的题目以学生自拟为主,老师给与指导;每两年组织一次江苏省暨校内选拔赛,比赛内容以全国机械创新设计大赛的内容导向,题目可以是老师给出,也可以是学生自拟。此举极大地地激发了学生学习机械知识的热情和创新意识,较大地提高了学生的机械创新设计能力,且参与的学生数量得到了很多的提高,也取得了较好的比赛成绩,先后获得了自动黑板擦、万向液压救灾等二等奖8项、机械摩擦式高楼逃生装置、液压救灾剪等三等奖15项,并于2010年获得了江苏省机械创新大赛优秀组织奖。而且,相关机械创新设计获得发明专利2项,新型实用专利8项,并有3项正在审理中。

5 考核方式改革突出创新能力考核

考核方式的改革与课程体系、教学方法、实践教学改革相辅相成,相互促进,而且,后者是前者的基础,前者对后者具有较强的导向作用。

机械设计改变了以往重知识轻能力的“一卷定终身”考核方式,实行理论考核与实践考核相结合,采取过程评价与结果评价相结合的方式,强化学生综合实践能力,重点评价学生的职业能力,突出学生创新能力的考核。课程考核成绩包括形成性考核(60%)和期末考试(40%),其中形成性考核包括以下内容:

(1)平时成绩(10%)。主要包括平时课后作业和上课纪律考核。

(2)课堂项目或任务(30%)。针对高职生理论分析能力较差、定性分析能力和创新意识较强的特点,课堂任务考核主要包括机械设计的创新点、团队的协作精神和能力、学习态度和任务完成情况的考核其中创新点占课堂任务考核的30%。对于理论创新设计项目,其方案设计应占最大分值,其次是结构设计,最后是相关理论计算。

(3)课外实践创新项目(20%)。课外实践创新项目主要包括方案创新设计、机构创新设计、理论分析和实物制作。其中实物制作占40%,主要考察期功能是否实现、结构是否合理、制作质量是否达标;方案创新设计、机构设计和理论分析各占20%。

(4)期末考试(40%)。期末考试除了考核学生对课程知识掌握程度和一般应用能力外,还考核期创新设计能力,要求学生在规定的时间内,根据创新题目的要求,拟定出可行性方案,并画出机械系统的运动和结构简图,该题目占期末考试的20%。

6 结论

通过以培养学生创新能力为主线,对机械设计的课程内容体系、教学方法、实践环节和考核方式的的改革,提高了学生们的学习兴趣和学习效果、提高了学生的知识应用能力、增强了创新意识和创新能力。教学改革实施使我们看到,虽然高职生的理论分析和计算能力较弱,但学生们的定性分析能力、实践能力和创新思维能力是很强的。如果(下转第60页)(上接第44页)我们在借鉴他人成功经验的基础上,对机械设计教学过程中不断探索和实践,必将会摸索出更加适合培养高职生工程应用能力和创新能力的课程内容和教学方法来。

注释

① 汪刘生.教学论[M].合肥:中国科学技术大学出版社,1996:32-45.

② 杨志勤.等机械类高职创新能力培养“2332”教学模式的探索.中国职业技术教育,2010.2.

③ 李阳星等.机械设计基础课程体系改革与学生创新能力培养的研究与实践.黑龙江教育,2007(7、8).

④ 翁蓉等.高职高专机械设计课程教学改革研究.科技信息,2010.23.

第10篇

力学是一门基础科学,它所阐明的规律带有普遍的性质。力学又是一门技术科学,它是许多工程技术的理论基础。土木工程是力学应用最早的工程领域之一[1]。对于土木工程专业的学生来说,力学课程是一类极为重要的专业基础课,它不但影响学生对今后其他专业课程的理解,还将影响学生以后解决工程实际问题的能力。所以,对力学课程在土木工程专业的重要性进行研究,可以帮助培养出适宜于社会发展的合格的工程技术人员。

2土木工程专业主要设置的力学课程

根据土木工程专业培养计划,四年本科期间,8学期内,共设置7门力学类课程。所以说,除了理论力学、材料力学和结构力学这“三大力学”之外,结合土木工程必须与流体接触的特点,也设置了流体力学这样的学科基础课。另外,考虑到大三之后,土木工程专业学生有“建筑工程方向”、“地下工程方向”、“古建筑修复与保护工程方向(特色方向)”三个不同的发展方向,也设置了土力学、弹性力学与有限元基础和岩石力学基础这样三门专业方向课程。

3各门力学课程的教学内容及特点

3.1理论力学

理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学,是各门力学的基础。它忽略一般物体的微小变形,建立在力作用下物体形状、大小均不改变的刚体模型。主要讲授内容分三个部分:淤静力学部分。主要研究受力物体平衡时作用力所应满足的条件;同时也研究物体受力的分析方法,以及力系简化的方法等。于运动学部分。只从几何的角度来研究物体的运动,而不研究引起物体运动的物理原因。盂动力学部分。研究受力物体的运动与作用力之间的关系。

3.2材料力学

材料力学以单个杆件作为主要研究对象,并且将其看作均匀、连续、各向同性的可变性固体。它研究杆件的拉、压、弯、剪、扭变形特征,并对杆件进行强度、刚度及稳定性分析计算。

3.3流体力学

流体力学是研究流体的平衡和流动的机械运动规律及其在工程实际中应用的一门学科。流体力学研究的对象是流体,包括液体和气体。

3.4结构力学

结构力学以杆件结构(包括梁、拱、桁架、刚架和组合结构等)为主要研究对象;研究在外力和其他外界因素作用下结构的内力和变形,结构的强度、刚度、稳定性和动力反应,以及结构的组成规律。

3.5土力学

土力学研究土的本构关系以及土与结构物相互作用的规律。土的本构关系,即土的应力、应变、强度和时间这四个变量之间的内在关系。

3.6弹性力学与有限元基础

弹性力学研究弹性体由于受到外力作用或温度变化以及支座沉陷等原因而发生的应力、变形和位移。它一方面对杆状物件作进一步的、较精确的分析;另一方面,对板和壳,以及挡土墙、堤坝、地基等实体结构,加以研究。

3.7岩石力学基础

岩石力学基础主要研究岩石和岩体力学性能的一门学科,是探究岩石和岩体在其周围环境(力场、温度场、地下水等)发生变化后,作出响应的一门力学分支。其所研究的岩体,具有不连续性、各向异性和不均匀性的特征。

4力学课程在土木工程专业的重要性

力学是土木工程专业的技术基础课,若缺乏对力学课程基本概念、物理意义和求解方法的深入理解,想真正掌握好相关专业课程,做好有关工程设计、施工、监理乃至进一步的科研工作,是不可想象的。

4.1对本科后续专业课程学习的影响

混凝土结构基本原理、钢结构基本原理、基础工程、土木工程施工技术、房屋砌体与混凝土结构设计、钢结构设计、结构抗震设计、地基处理、深基坑工程、城市轨道交通工程、隧道工程、古建筑设计与保护技术等专业课程,都与力学课程有关,如不打好力学基础,将无法真正掌握及应用好专业知识。例如在学习“混凝土结构基本原理”课程中受弯构件斜截面承载力计算这部分内容时,需首先了解斜裂缝出现的原因,这时就需利用材料力学主应力迹线的分析方法,在构件上取出微元体,来做截面主应力分析等。再如“钢结构基本原理”课程,由于钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性体,而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的,所以钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合;在课程的学习过程中,经常会用到材料力学中的各种计算公式和计算理论等。除了这些专业课程,对于土木工程专业毕业设计这个实践教学环节来说,力学知识也是非常重要的。就拿经常会出现的“混凝土框架结构设计”这种毕业设计题目来说,它分为结构布置、计算简图框架内力计算、框架内力组合、框架梁柱截面设计、现浇楼面板设计、基础设计、楼梯结构设计计算和软件计算这样几个部分。所以说,若不能利用力学基础知识先进行结构计算简图的简化和结构内力的计算,后面实际结构设计部分,均无法完成。

4.2对研究生阶段学习的影响

毕业后,若继续就读本专业研究生,除了在研究生入学考试中可能会考核到材料力学、结构力学这样的力学课程;在读研期间,也将涉及更多更深入的力学课程,如应用弹塑性力学、塑性力学、连续介质力学、有限单元法、高等结构动力学等。如在本科阶段没有打下良好的基础,将很难掌握这些课程。

4.3对就业后解决工程实践问题的影响

力学知识在工程设计工作中的作用是不言而喻的。同样,力学知识对于施工或监理等工作,也是不可或缺的。如预制桩在堆放时垫木位置和吊装时吊点位置的确定,施工脚手架的安装计算,施工模板拆除顺序的确定,施工缝留设位置的确定,施工中钢筋放置位置的确定等,都需要通过力学知识来确定。从事建筑施工或监理的工程技术人员,只有掌握了建筑力学的基本知识,才能懂得建筑物中各种构件的作用、受力情况、传力途径以及它们在各种力的作用下在什么条件下会产生什么样的破坏。这样,在施工中就能正确理解设计意图,制定出合理的安全措施和质量保证措施,从而保证建筑施工过程中的绝对安全,确保工程质量,避免事故发生。

5对本科阶段力学课程野教冶与野学冶两方面的建议

力学课程内容繁多,概论抽象,在“教”与“学”两方面都存在很多问题,容易使教师教起来用时多,任务紧;学生学起来难度大,负担重,且容易出现书能看懂而求解问题无从下手的情况。

5.1教学方法建议

依据土木工程专业培养目标,考虑力学课程与相关专业课程的衔接性,整合力学课程教学内容。注重工程实践教育,加强学科工程背景教学。培养学生创新意识,开展竞赛活动,强化学生动手能力。引导学生参与教师科研活动,培养学生的科研意识。教学中运用案例教学,趣味教学,启发式、探究式、研讨式等教学方法。理论教学之余,也可简要介绍结构力学求解器、ANSYS、ABAQUS、PKPM等计算软件,加强学生在力学计算方面的综合能力。

5.2学习方法建议

“教”与“学”相辅相成,无法分离。所以除了教师需运用不同的教学方法来提高学生的学习兴趣之外,学生也需掌握合理的学习方法,以加强对教师教授知识的理解与渗透。第一,课前做好预习,课后加强复习。有效的预习,可以使学生在上课之前,了解自己即将要学的知识,这样在课堂学习时,就可以对自己所学的东西做到心中有数;及时的复习,可以使学生及时消化课堂所学,以便深入了解所学知识,深入掌握。第二,善于积累,善于提问。本科教学不比高中教学,它讲授新知识的时间往往多余复习旧知识的时间,所以,在学习的过程中,不能存在“猴子掰玉米”的现象,学了新的忘了旧的,而是要不停积累,不停学习;对于不懂的知识点,要善于提出疑问,问同学,问教师,问网络,及时解答疑问,及时解决问题。第三,要加强练习。学习力学知识的过程中,不做一定数量的习题,将很难对基本概念和计算方法有深入的理解,也很难培养出好的计算能力,所以,要学以致用,加强练习。第四,善于创新,积极参与不同的实践活动。教师教授的知识是有限的,在学习教师教授的方法之后,举一反三,要自己善于发现问题,创新思维;积极参与各项社会实践活动,如省大学生力学竞赛、省大学生结构设计大赛等,将学到的力学知识应用到实际的大赛活动中,并且从实践的过程中又学习新的力学知识,循环往复,提高自身的学习积极性;积极参与教师的科研项目,提高自身的研究思路和水平,也是加强自身力学思维的较好方法。

6结语

第11篇

【关键词】CDIO 机电一体化 教学改革

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006-9682(2012)12-0063-02

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起,麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究,经过四年的探索研究,创立了CDIO工程教育理念,并成立了以CDIO命名的国际合作组织。国内外的经验都表明CDIO的理念和方法是先进可行的,适合高校工科教育教学过程各个环节的改革。山东理工大学是一所以理工为主的多科性省属重点大学,注重学生创新能力的培养,选定国际上公认的CDIO工程教育模式。于2009年初成为教育部CDIO工程教育模式研究与实践课题组试点工作组高校成员,是山东省唯一一所加入CDIO项目的高校。机械电子工程专业作为CDIO培养模式的试点专业,对09级、10级机械电子工程专业进行了改革。机电一体化课程作为机械电子工程专业的主干专业课,我们将CDIO工程教育理念运用到机电一体化课程的教学改革中,提高了学生的学习积极性,增强了学生自学和解决问题以及团队合作和沟通能力。

一、机电一体化课程现状分析

机电一体化是机械、电子、测控等多学科相互渗透、结合形成的一门综合性应用技术,已成为当今制造业技术发展的主流。与此同时,我国经济的快速发展对机电一体化人才的需求也不断增加、要求日益提高。“机电一体化”是机械电子工程专业专业的一门主干专业课,在培养学生机电一体化系统设计能力和创新能力中,占有十分重要的地位。本课程的任务是使学生以系统的观点理解和掌握机电一体化技术,包括机械、检测、控制、计算机等方面的基本理论、基本知识和基本技能,学会典型机电一体化系统的分析和设计方法,具备进行机电一体化系统设计的初步能力。近年来该课程的教学主要存在以下几个方面的问题:

1.课程内容陈旧

机电一体化技术是机械技术、检测传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、信息处理技术、系统总体技术等多种技术的融合。该课程的教学未能充分反映机电一体化技术的新思想、新技术、新概念,授课内容比较陈旧,知识体系滞后。

2.理论与实践环节脱节

该课程具有理论性与实践性联系密切、工程实用性强的特点,但课堂教学主要以讲授理论知识为主,实验内容少且针对性不强,实验设备较少,学生接触实践机会少,缺乏动手能力的培养,更不能培养学生的创新意识。

3.教学方法单一

该课程的传统教学主要是以教师为中心的传授,学生被动接受式教学模式,难以激发学生的学习兴趣和积极性。

4.考试模式单一

考试作为检验学生掌握科学知识、培养能力、获取实际技能的一种手段,对实施素质教育,培养基础扎实、创新和实践能力强的应用型人才,具有特别重要的作用。仅靠卷面成绩的传统考试模式不能全面客观地反映学生应用所学知识解决实际问题的能力。

针对机电一体化课程教学过程中存在的以上问题,原有的教学方法、教学实践、考核方法等已不能适应“宽口径、重实践、应用型”的现代工程教育发展潮流。因此我们对该课程教学进行了改革。

二、基于CDIO的机电一体化课程教学改革:

1.CDIO工程教育介绍

CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。

CDIO 的教育理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念,更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。瑞典国家高教署(Swedish National Agency for Higher Educa tion)2005年采用这12条标准对本国100个工程学位计划进行评估,结果表明,新标准比原标准适应面更宽,更利于提高质量,尤为重要的是新标准为工程教育的系统化发展提供了基础。迄今为止,已有几十所世界著名大学加入了CDIO组织,其机械系和航空航天系全面采用CDIO工程教育理念和教学大纲,取得了良好效果,按CDIO模式培养的学生深受社会与企业欢迎。

2.机电一体化课程教学改革

CDIO教育理念与机械电子工程专业培养目标相一致,机电一体化课程在机械电子工程专业培养方案中占有重要地位,具有承前启后的作用,融机械技术、电子技术、传感器技术、计算机技术等前续课程在本课程中的应用,为后续毕业实习和毕业设计奠定理论知识和实践能力,拓展机电一体化实践技能,增强创新能力。CDIO教育理念对机电一体化课程课堂教学、实践教学、考核方式等改革具有重要指导意义。具体实施过程如下:

(1)机电一体化课程课堂教学的改革。基于CDIO的培养理念,将机电一体化课程教学内容进行整合优化。教学内容主要以典型机电产品为载体,重点讲述精密机械技术、传感检测技术、伺服传动技术、自动控制技术等在机电产品设计中的应用,结合我校自行研制开发的三向移动重载教学机器人为实例讲解,教学内容具有针对性。并通过全方位的实践教学体系,将机器人协会、机械设计协会、班级的科技小组紧密结合起来,全天开放教学和科研实验室,使学生学以致用,能够自行设计简单的机电产品。

改变传统授课方式,课程教学充分利用各种教育资源,采取多种教学手段,如多媒体技术、仿真技术现场演示、课堂实物演示与实验,从中穿插旨在培养学生动手操作能力的机器人设计、调试等内容。注意采用启发式、讨论式、课堂实验式教学,多种方法手段并用,使学生在学习知识的同时,也学习分析问题,联系问题,综合运用多门课程知识,培养学生发散思维、立体思维、创新和解决问题的能力。

(2)机电一体化课程实践教学的改革。课下组织学生参观智能机器人实验室,观看智能移动机器人的各种演示和结构。注重课堂理论知识与实际相结合,适时布置一些简易机器人开发课题,让学生进行总体方案设计、机械结构设计、控制系统设计等,同时这些关键技术可以触类旁通地用于其他相关产品的设计与制造。在每一届学生中选择设计较为出色的部分产品,进行实际加工制作,一方面是对学生的激励,同时也可以作为以后学生的研究对象。由于最终的产品完全是学生自己设计,有利于学生掌握机电产品的构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)整个过程,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。

(3)考核方式的改革。改变传统考核方式,对机电一体化课程的考核采用形成性考核方式:课程考核成绩=理论考试成绩(50%)+实操训练与考试(20%)+解决实际应用课题情况(30%)。理论考试是按照考试大纲要求,闭卷考试,100分钟。

实操训练与考试是在现有的机电一体化教学实验设备上进行设备操作、编程、调试等,考查学生动手操作能力。

解决实际应用课题情况主要是结合简易机器人开发课题,要求学生利用所学知识给出解决方案,进行总体方案设计、机械结构设计、控制系统设计等。考查学生分析问题、解决实际问题的能力。

该考核方法能够客观真实地评价出学生对该门课程的学习情况和知识掌握情况,全面地反映学生应用该课程知识解决实际问题的能力。克服了单纯的理论考试反应学生成绩的片面性,避免了出现高分低能情况,让更多的学生发挥出个人的潜能。鼓励有能力的同学参加机电产品创新设计大赛和机器人大赛等各种活动。

第12篇

摘要:本文结合专业认证的需求,探讨为培养学生的创新能力和实践动手能力而开展的实践教学课程――《机械综合实践项目》课程,分别从课程教学设计、课程组织实施以及课程实施情况等几个方面进行论述,以期达到培养学生解决复杂工程问题的能力。

关键词:综合实验项目;课程教学设计;课程组织实施

中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)18-0151-03

根据工程教育认证标准,机械设计制造及其自动化专业的学生应该具备解决“复杂工程问题”的能力,标准中所提到的“复杂工程问题”必须具备下述特征(1),同时具备下述特征(2)―(7)的部分或全部:

(1)必须运用深入的工程原理,经过分析才可能得到解决。

(2)涉及多方面的技术、工程和其他因素,并可能相互有一定冲突。

(3)需要通过建立合适的抽象模型才能解决,在建模过程中需要体现出创造性。

(4)不是仅靠常用方法就可以完全解决的。

(5)问题中涉及的因素可能没有完全包含在专业工程实践的标准和规范中。

(6)问题相关各方利益不完全一致。

(7)具有较高的综合性,包含多个相互关联的子问题。

为了更好地培养学生解决复杂工程问题的能力,我校在原有实践课程的基础上又开设了《机械综合实践项目》课程。

一、《机械综合实践项目》课程的性质

《机械综合实践项目》是我校机械设计制造及其自动化专业全部学生必修的实习实践类课程,是培养学生解决复杂工程问题能力的综合性实践能力提升课程,采用“方案设计+技术设计+实物制作”的实践教学内容,以能力提升为主线,将基础课程内容与设计任务相结合,重在培养学生灵活运用理论知识解决实际问题的能力,培养大学生机械创新设计能力、制造工艺能力、实际动手操作能力、工程管理能力和团队合作能力。

设计题目结合机械创新设计大赛和大学生综合能力竞赛的主题,设计问题涉及机、电、控制、计算机等技术领域以及经济、社会多个层面,整个项目周期分为三个阶段,第一阶段为系统方案设计阶段,安排在第五学期,第一阶段结束后要求每组学生提交方案设计报告一份,并进行集中答辩;第二阶段为技术设计阶段,安排在第六学期,这一阶段结束后要求提交系统装配图或主要零件的二维工程图及设计计算说明书一份;第三阶段为实物制作阶段,安排在第七学期,要求完成实物制作,进行实物展示,并完成教师或学生对实物的问辩,最后提交书面总结报告一份。项目以团队形式开展,每组成员为3―6人,指导老师由一组教师和工训中心老师组成。

为加强培养学生解决“复杂工程问题”的能力,本专业编写了“机械综合实践项目”教学大纲,进行了针对性的教学设计、组织实施和达成情况评价。

二、课程教学设计

期望通过《机械综合实践项目》课程的理论教学和实践训练,使学生具备教学目标期望的几方面能力。

1.学生初步具有拟定机械传动系统方案的能力,掌握并使用各种技术、技能和现代化工程工具的能力,培养学生机械系统方案创新设计的思维方式和方法,及自主学习的能力,为解决复杂工程问题提供技术支持和指导。

2.使学生掌握机械系统运动、动力分析和设计的基本理论和基本方法,能够针对机械系统的运动、动力分析和设计问题建立数学模型,并对模型正确性进行严谨推理,给出解答。

3.具有文献检索、分析归纳的能力以及撰写分析报告的能力。

4.培养学生理论联系实际的设计思想,能正确计算零件的工作能力,并确定其尺寸、形状、结构及材料,考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题,完成具体结构设计。

5.掌握三维模型到工程图生成和模型数据交换,会应用CAD/CAM软件完成三维零件到二维图的转换和输出,能完成简单零件的加工,培养学生的动手能力。

6.培养学生的责任感和职业道德,并使学生具备一定的组织管理能力、较强的表达能力和人际交往能力,以及在团队中发挥作用的能力,初步具备交流、争与合作能力。

以上述教学目标为基础,分析相应教学环节具体体现复杂工程问题的对应特征点及对毕业要求的支撑情况,对其教学过程进行设计(如图1所示)。

三、课程组织实施

1.系统方案设计。通过指导老师的辅导和相关文献的检索,学生以实现项目的功能要求为目标,以机械总体设计为出发点,采用系统分析的方法,拟定机械系统传动方案,完成各执行机构的创新设计。要求每组学生提出3种系统传动方案,从功能、技术、经济、环保等方面进行分析和比较,决策出最优方案,绘制出机构运动简图或者三维模型原理图,并对主执行机构进行尺度综合和运动分析。

2.技术设计。在教师的指导下,学生根据系统传动方案的功能参数要求,如传递的功率、速度、负载等,应用相关基础知识,提出传动方案,确定总传动比、分配各级传动比和电机型号,进行关键零部件的结构设计和工作能力计算,并考虑零件的结构工艺性和安装的合理性及安全性,对装置总体进行设计,最后对传动系统建立三维模型,并完成主要零件的二维工程图绘制。

3.实物制作。针对具体的方案进行工艺过程设计,进行优选方案后的成本分析及工程管理技能等的提高训练,对特定主题的实物加工制造并装配调试。

四、课程达成评价

本课程分三个阶段进行,最终考核的成绩分布比例是第一阶段“系统方案设计”占40%,第二阶段“技术设计”占30%,第三阶段“实物制作”占30%。在每阶段结束时,根据相应的考评环节评价该课程对毕业要求的达成情况。

系统方案设计阶段的考评环节有团队协作、系统方案、设计报告及答辩。

技术设计阶段的考评环节有团队协作、建模图纸及设计计算说明书。

实物制作阶段的考评环节有团队协作、实物作品及结题报告。

团队协作考核俗际恰澳芄磺闾他人意见,胜任团队中的角色,并完成相应的职责。”

设计报告考核内容有“总体方案的分析、比较,并给出最优方案;对执行机构进行尺度综合、运动分析。”

答辩环节要求“与同学、老师进行有效沟通和交流,表达清晰,有理有据回答相关提问。”

建模绘图要求“完成技术设计,并绘制图纸或三维建模。”

实物制作要求“制作实物并展示”。

结题报告要求写出结题报告及心得体会。

在最后达成评价时针对每一评分环节给出相应的评分标准(评分标准略)。

五、课程实施情况

我校机械设计制造及其自动化专业从2013级开始开设《机械综合实践项目》课程,给定的题目是以当年创新大赛和综合能力竞赛的主题(或学生自定的题目)为主要研究对象,要求从机器功能要求出发,拟定机械系统传动方案,完成各执行机构的结构设计和运动分析,在学期结束后,每组提交方案设计报告一份,并进行集中答辩。

从团队协作、系统方案、提交的方案设计报告及答辩表现等方面评价《机械综合实践项目》第一阶段课程教学目标的达成情况。从评价结果来看,大部分同学能够在团队中分担任务,并承担相应的责任;从系统方案设计和提交的设计报告来看,学生具有拟定机械系统方案的能力,能够针对机械系统的设计问题建立合理的数学模型,并能把自己的设计思想进行较完善的文字描述;从评价结果反映出同学们的答辩表现不佳(目标值是5分,但评价值只有3.87分),问题主要表现在两个方面,一方面是答辩PPT制作没有经验,背景混乱,主次不明显;另一方面是有些学生公开发言没有信心,不能有条不紊地讲述出自己的设计思想,也不能准确回答答辩老师提出的问题,导致答辩成绩不理想,这是后续教学环节需要加强改进的地方。

参考文献:

[1]中国工程教育专业认证协会.工程教育认证一点通[M].北京:教育科学出版社,北京,2015.

[2]中国工程教育专业认证协会秘书处.工程教育认证工作指南[Z].2015-3.

收稿日期:2016-11-30