时间:2022-04-15 00:04:01
导语:在机械课程设计总结的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
Abstract: Mechanical Design basic course design is an important practice teaching link of Mechanical Design course system, and it is the first more comprehensive, more systematic, highly engineering design integrated training for mechanical engineering students in the engineering colleges. This paper basd on the teaching requirements of training applied undergraduate personnel, in the mechanical design basic curriculum design training, conducted the teaching reform and exploration on the teaching methods, teaching focus and the showing form of design results and other aspects, which laid the foundation to improve teaching quality and methods, of practice, training applied undergraduate personnel who are in accordance with the time development needs.
关键词: 机械设计基础课程设计;综合性设计;教学方法;教学改革
Key words: mechanical design basic course design;comprehensive design;teaching methods;teaching reform
中图分类号:G64文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)29-0201-02
0引言
机械设计基础课程设计是机械设计课程体系中的一个重要的实践教学环节,它是工科院校机械类专业学生进行的第一次较全面、较系统、工程设计性很强的综合性设计训练。通过该环节的实践训炼,不仅能使学生巩固加深扩展己学过的知识,并且能使其综合应用这些知识去解决实际问题。机械设计基础课程设计是理论和实践相结合的第一次初探,是一次真正意义上的工程应用能力的培养,是培养学生的工程创新设计思维方式在实践中的验证所迈出的真正意义上的第一步。
近几年,随着社会对人才需求类型的改变,进行教学改革改变人才的培养模式,培养应用型本科人才,作为我校培养人才方案的重点以成为必然,为实现这一人才培养目标的要求,相应的教学体系也在进行适应性调整。机械设计基础作为工科院校的一门重要的技术基础课,它将为这些专业的学生学习专业机械设备课程提供必要的理论基础,使其在了解各种机械的传动原理、设备的正确使用和维护及设备的故障分析等方面获得必要的基本知识,机械设计基础课程所占的教学比重在逐年增加。机械设计基础课程设计是机械设计基础课程最重要的综合性与实践性教学环节,其在实践教学中的意义越加显现出了其重要性。我们围绕着培养具有一定的实践能力和创新设计理念的应用型本科人才的目标,从教学内容、教学方法和手段、设计成果展现形式等方面进行了教学改革和探讨,指导学生从工程应用的角度,结合创新设计思维,应用先进的现代设计方法及设计手段去解决工程实际问题,考虑相关的工程技术要求,逐步树立正确的设计思想,增强设计创新意识和竞争意识。
1教学内容的改革
长期以来减速器作为机械设计基础课程的设计的经典设计题目,这是由于减速器自身的特点决定的。减速器作为机器中一个相对独立的部分,组成减速器的零部件覆盖了机械设计基础课程的绝大部分内容,便于学生在设计实践中应用检验所学的知识,实现理论和实践的结合。另外,不同类型的减速器和参数的设计参数要求,所设计出的减速器的结果是不同的,因此, 选择减速器作为机械设计基础课程设计的题目是可行的。然而, 减速器只是一个部件, 每届学生都重复同样的设计内容, 势必会影响教师的创新设计的积极性。另外, 我校制图课的测绘练习也选择减速器, 这就使得课程设计的题目过于重复,使学生缺乏新奇感,势必会影响学生的设计积极性,影响设计成果。因此,结合学生所学的相关专业和学生对本门课的掌握程度,适当地拓宽课程设计的选题势在必行。
鉴于我校的机械设计、材料成型、车辆工程、汽车服务、材料科学、机电一体化、工程机械、数控等专业的学生都要进行课程设计,其专业跨度大、学生人数多以及减速器涉及的设计问题的经典性,故减速器齿轮减速器设计题目仍予以保留,但根据不同的专业特点适当地增加了设计题目,例如,对于数控专业的学生可以设计普通机床的传动系统, 给出电动机的动力参数, 通过带传动,带动主轴箱的运动。在这样的传动设计中, 学生可以通过参观相关机床,这样既进行相关的带传动和减速器传动设计,也结合学生的自身专业知识,增加了学生的设计兴趣,使学生真正体会到什么叫学以致用。 对于汽车专业的学生,不再进行传统的一级圆柱齿轮减速器设计,而是结合其专业特点,设计汽车用变速器,这样,需要考虑的因素更多了,同时也符合专业培养的特色。实践证明, 适当拓宽课程设计的选题不仅能够让学生得到更多的工程设计训练, 而且能发挥学生的主观能动性, 对于培养创新设计思维和进行创造性设计, 可起到事半功倍的效果。
对于机械专业等为期三周的机械设计课程设计,要求学生在提交一份装配图、一到两张零件图和一份设计说明书外,还要提交箱座和箱盖的零件图。这样更能较全面地考查学生对《机械制图》、《互换性与技术测量基础》、《机械制造基础》、《机械设计基础》等几门课的掌握程度。
2教学方法和手段的改革
现代的教育要求“以人为本”,学生是教学的主体,教师则是教学过程中的主导者。课程设计作为教学中的重要部分,在设计过程中也要充分激发学生设计的主动性和创造性。要达到以上教学目的,首先应重视实践教学的环节,实践教学是学生获得感性知识的重要手段,课程设计也是如此,为了让学生在设计过程中能有一个整体的设计观念,我们在进行课程设计之前,让学生应用机械设计基础理论课上所学的知识,自行设计一个具有一定创新性的实验,来实现预定的运动规律。然后,让同学进行减速器的拆装实验,通过这次实验让大家对减速器的常见类型有一个直观的认识,使学生了解减速器内部零部件的类型、结构和装配关系, 对加工制造的工艺过程形成初步的认识。装拆的重点是轴系零部件的结构及装配关系, 再此基础上让学生应用已有零部件设计一个合理的轴系,使学生能在课程设计中结合实际的参数要求设计出合理的轴系结构和尺寸。
在课程设计过程中也要重视老师的指导作用,一次成功的课程设计与教师的悉心指导是分不开的。为此应改变以前过于集中的指导方式,变“集中式指导”为“集中与分段相结合式指导”,设计前通过集中式的讲解交待清楚所要完成的设计任务,针对具体的设计任务如何入手去做,通过教师已有的设计经验,引导学生解决设计初期的入手难得问题,对于设计中的主要注意事项应交待清楚避免在设计过程中学生走弯路,在设计过程中教师应经常到教室中去,发现共性问题要及时地集中讲解,对个别底子薄的同学应进行个别指导,及时解决存在的障碍性问题,便于设计的如期完成,在设计的后期主要是检查与纠正细节。在具体的指导过程中要求教师要以学生的设计思想为主线,在不改变学生原有总体设计方案的前提下,进行指导完善此设计,让学生能真正地进行应用所学的知识进行创造性设计,让学生能够真正成为设计的主体,在完成此设计的基础上,让学生能够真正地领会完成一次设计的总体设计思路和收获自己的设计成果的成就感。总而言之,课程涉及的改革方向应以培养学生的设计创新能力和解决实际问题的能力为出发点。
3设计成果的展现形式
采用现代先进的机械设计手段,改变传统的纯手工绘图的方式。要求学生提交的设计成果为手绘的设计草图,手写版的设计说明书,以及电子版的设计总体装配图和典型的轴类、齿轮类和箱体类零件图。随着科技的进步,计算机在设计、生产、试验各领域发挥越来越重要的作用。为了顺应社会对人才的需求,必须重视学生的应用和掌握计算机的能力,在我院的机械设计专业率先试点要求总体装配图利用CAD完成。对于基础较好的同学要求应用SolidWorks、CATIA等三维绘图软件完成齿轮、轴、箱体、端盖等所有机械零件的结构设计,完成整机的装配,然后进行机构的运动仿真和干涉检验。
设计成果的评定方式,改变原有的只看图纸的评定方式,采用答辩与平时的设计表现相结合的方式,以图纸、计算说明书和答辩成绩为主,兼顾设计态度、准备情况、出勤率、进度、协作、总结等表现。答辩过程中师生间的相互交流是教师评定设计质量高低最有效的手段,通过答辩老师能够发现总结设计过程中所存在的问题,同时也是学生自我检验的最有效的方式,通过答辩锻炼了学生的语言组织和表达能力,有利于培养学生的宏观地看待问题和总结能力,能够强有力地督促学生及时地解决设计过程所存在的细节问题,防止懒散和懈怠现象的发生。
4结束语
机械基础课程设计是机械类专业重要的实践教学环节之一,对培养学生分析和解决工程实际问题的能力起着十分重要的作用。经过全体机械设计基础教师的努力,在课程设计过程中所进行的相关改革和实践,在组织教学内容方面加强专业特色适当地改变教学内容,在设计手段上应用现代的设计方法,在成果的展现形式上突出了实时动态的考核方式,能够全方位提高机械设计基础课程设计的质量,提高学生的综合能力。随着应用型本科教育改革的进一步深入,如何再提高教学质量,保证应用性本科人才培养模式的实现是我们全体机械教师不断努力地探索和奋斗的目标。
参考文献:
[1]朱宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京: 高等教育出版社,2005,(11).
1.1针对有关课程的课程设计
在机械设计制造及其自动化专业的授课过程中,有许多课程都具有很强的实践性,对这些课程进行学习及课程设计是学生进行实践的有利途径,其中最典型的课程就是《机械制造技术基础》,在对这门课程进行学习的过程中,经常需要学生根据课程安排,借助计算机进行相关零件的课程设计。具体来说学生在课程设计中应做到以下几个方面:
(1)了解具体的任务安排,熟练掌握运用计算机。要想有效的进行实践活动做好课程设计,学生在进行课程设计之前应对具体的任务进行全面的了解,对任务的类型,工艺的流程,细节的要求,进行了解,为课程设计的准确进行提供保障。同时,《机械制造技术基础》课程的课程设计需要借助计算机进行辅助,因此学生应熟练的运用计算机,掌握工程设计必须的计算机操作技能,确保工程设计的顺利进行。
(2)按照标准独立完成,提高知识的综合运用能力。工程设计对于学生能力的提高有很大的帮助,因此学生在工程设计中应尽可能的独立完成。同时端正课程设计的态度,严格按照工程设计具体任务的规范进行设计,掌握工程设计的流程,规则等内容,将课堂所学知识综合的运用到课程设计中去,提高自身的知识的综合运用能力。
1.2针对数控加工的综合实践
数控加工技术综合实践,是高职院校学生进行实践活动的重要途径。在机械设计制造及其自动化专业的学生掌握了一定的专业知识后,学校将抽出一周的时间安排学生进行数控加工的综合实践,帮助学生加深对知识的掌握,提高学生的综合能力。具体的来说数控加工综合实践包括几方面的内容:
(1)进行计算机辅助设计训练。随着现在科技的发展,计算机已经成为了机械设计制造不可缺少的辅助工具,因此在数控加工综合实践中进行计算机辅助设计训练是其主要内容之一。
(2)完整的进行零件设计的操作。学生在日常的课程设计中对于零件的设计仅停留在某一阶段,没有完整的进行过零件设计的操作,因此在数控加工技术综合实践中,高职院校为学生提供了一次完整的操作机会,从零件的设计,图纸的敲定,到零件的成型,学生全程予以参与。使学生对机械设计制造及其自动化有了更深层次的认识,有效的提升了学生学习的热情。
1.3机电综合课程设计
机电综合课程设计是在数控加工等课程的基础上进行的又一次综合性的实践活动,其与其他实践活动一样,在实践过程中着重提升学生对知识的综合运用能力,顺应现在社会对人才的要求。相较于前两种实践,机电综合课程设计其对学生专业知识的要求更进了一步,对学生计算机的应用也提出了新的要求,具体的来说机电综合课程设计包含以下几方面的内容:
(1)总方案的制度。在机电综合课程的设计过程中,总方案的制定是关键,其左右着课程设计的成败,因此学生在进行机电综合课程设计中首先要根据具体的课程设计内容,从任务实际出发,对制定的方案反复分析论证,制定出切实可行的总方案,指导课程设计的进行
(2)重视机械设计中的重点部分。机械设计是一个复杂的过程,其中包括各个部分,在这些部分中有些重点部分学生应给予注意,确保重点部位的设计。例如传动机构的结构设计等。
(3)数控系统方面的设计。数控系统的设计对于机电综合课程设计至关重要,其包含了多方面的内容。学生在进行这方面的设计时应,认真仔细的进行设计,全面的考虑课程设计的需要,保证课程设计的质量。
(4)课程设计说明书的编写。课程设计说明书的编写是机电综合课程设计的最后一个环节,其对整个课程设计的主旨,内容等方面进行了有效的说明,是对课程设计的概况。
2总结
关键词:职业教育 机械设计 教学改革
中图分类号:G712 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.13.130
《机械设计》是机械类专业的一门承上启下的技术基础课,该课程学习的效果,直接影响对前面所学课程的应用与理解,并为后续课程与毕业设计等环节打下基础。笔者在多年教学实践中发现职业教育中的一些问题,并进行了一些理论研究与改革。
1 机械设计课程教学在高等职业教育中的现状
虽然职业教育和普通本科的目标不完全相同,但是长期以来,许多学校在教学计划、教材选用、教学方法等方面并没有完全针对职业教育的特点,教师在课程教学中采用先讲授理论课,强调系统性,后进行课程设计等实践环节的模式,在理论和实践的衔接上不能很好完成,使学生对设计问题感到迷茫,对于大多课后设计作业和课程设计,只是简单按书上步骤进行计算,不能系统地了解设计方法。
2 机械设计教学改革的内容
2.1 整合教学环节
《机械设计》的教材虽然很多,但是一般是按照内容体系进行章节划分,或者有针对性的增加实例,可机械设计理论相对比较成熟,理论知识的论述差别不大,虽然有的教材增加了实例,但是也很难将一个系统的实际问题用一个例子来进行总结。所以,为了提高学生的实践能力,可以将实践环节引入课堂教学,尽可能地让学生将所学知识边学边用,增加理论知识活学活用能力。
2.2 引导学生掌握设计的方法、程序和应用,弱化理论与公式的推导
高职教育不同于本科教育,对普通本科学生的强调基础理论学习的目的由于目标不同也应有所差异。职业教育应突出实用性和针对性的特点,强调学用结合,强调分析和解决实际问题等能力,着重培养能生产、服务第一线需要的技能型、技术型专门人才。整个职业教育的评价标准要坚持以就业为导向。
机械设计课本身也是重应用的一门课程,为了侧重学生的实际应用技能的培养,应该将教学内容进行适当调整,强调如何进行设计,弱化公式的理论来源与推导,强调公式与资料的使用、图表及工具书的查取方法,锻炼他们的工程实际技能。
3 机械设计课程改革的实施方法
3.1 将课程设计融入到整个教学阶段
机械设计课程设计往往放在课程理论教学全部完成后进行,这是因为课程设计很多内容是相关联的,在没有全面完成课程学习时,不便于进行课程设计,但这样做也有一些缺点,诸如:课程结束时已是学期末,学生面临较多课程的考核,很难静下心完成课程设计,所以设计效果很差;另外,学期末老师也处于比较忙的阶段,也很难比较细致地照顾学生进行设计。鉴于此,我们曾做过将课程设计放在下一学期初进行的尝试,有一定积极效果,但是也存在学生有很多其他课程的作业,中间间断时间有点长的缺点。我们也尝试过,将课程内容的章节顺序打乱,提前布置课程设计,避免了上述一些问题,从结果上有一定的效果,也为教学改革提供了一定的借鉴意义。因此,建议将课程设计在学期初就布置下去,规定进度,融入到整个教学阶段,强迫学生查阅资料、提前预习,提高教学效果和实践能力。
3.2 以适宜的工程设计问题作为课程设计任务,将课程设计与实际、教学紧密结合
很多高校的机械设计课程设计大多进行齿轮减速器的设计,究其原因,减速器的设计涵盖了主要传动方式、轴、轴承、键的设计,是一个相对比较全面的设计问题,所以大多高校多年以来均将它作为课程设计的任务。但是,由于减速器已经标准化,这样的课程设计除了作为课程的基本练习之外,没有太多实际应用的价值。另外,原本希望通过课程设计使学生有基本的机械设计的方法和程序的学习,也因为这类题目目前设计资源很广,学生可以很方便地找到设计参考,而且设计资料也比较简洁,只介绍结论,对其原因往往不做说明,所以对工程实际能力的提高效果也十分有限。
高职教育不同于本科教育,与普通本科学生强调基础理论学习的目的不同,高职学生的教育目标更强调技能训练、强调动手能力。笔者认为,即使在课程设计中没有涉及到课本中的所有知识点,但如果能增加学生的实际设计能力,也是一种好的收获。为了强调学生的实际应用技能的培养,我们应对教学内容进行适当调整:首先,进行工程设计的一般步骤、要求、常用的设计理论与方法的介绍,使学生对设计的实施有基本的了解;然后,结合课程设计任务,鼓励学生进行分析,确定自己所缺少的理论知识,并进行资料的查阅。在课程讲解中,强调如何进行设计,减少公式的推导,强调公式的使用与资料、工具书的查取,锻炼他们的工程实际技能。
3.3 引入相关课程的知识,强调知识的系统性
机械设计是一门承上启下的课程,通过学习能够将前面所学的内容在设计中应用,尤其是工程制图、力学、机械原理以及金属材料等课程,使学生在设计中能将所学知识进行融会贯通,更好地理解。
另外,应力求突破传统的教学模式,以工程实践化为引导,跳出现有高职院校“模型教学”的圈子,在课程教学与实践中,增加学生对零部件的结构、制造和装配工艺的了解,使学生对机器设备、加工方法、加工与装配精度等工程技术知识的全面认识,使学生能够了解实际设计情况。
4 结语
目前,高职教育还存在一些不适应其培养目标的问题,希望通过本课程的教学模式的改革与研究,能为高等职业教育教学内容、教学方法改革的深化起到一定作用,最终提高学生的工程实际能力,培养的学生能顺利就业,就业后能尽快适应工作岗位的要求,受到社会和用人单位的好评。
参考文献:
[1]张慧鹏,钮王杰,贾毅朝.机械类课程设计初探[J].高等教育与学术研究,2010,(10).
[2]周先军.机械设计课程设计改革思考[J].吉林省教育学院学报,2010,(10).
[3]郝秀红,邱雪松,王琼,白文普.机械设计课程设计教学改革初探[J].教学研究,2011,(5).
关键词:机械设计基础;课程设计;教学方法;研究
作者简介:闫存富(1972-),男,河南安阳人,黄河科技学院工学院,副教授,工程师;孔令云(1966-),男,河南安阳人,黄河科技学院工学院,教授。(河南 郑州 450063)
基金项目:本文系郑州市重点实验室建设项目(项目编号:121PYEZX179)、郑州地方高校新世纪教育教学改革及人才培养工程(项目编号:ZZJG-C6022)、河南省重点学科建设(项目编号:豫教高[2012]186号)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)02-0125-02
机械设计基础课程是高等学校机械类专业学生的一门很重要的专业基础课,其课程设计是在学生机械设计基础课程结束之后,进行的一项综合性课程设计,是机械类专业学生一个重要的实践教学环节。
课程设计是使学生根据老师给定的题目和要求,通过自己查阅相关资料,进行结构设计、理论计算、绘制相关图纸并最后写出设计说明书。以培养学生机械设计能力、独立运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力,提高基本技能为目的。在课程设计中,不仅要使学生得到基本技能的训练,还需提高他们的工程设计及创新设计能力,为后续课程的学习、毕业设计及毕业后从事科学研究奠定基础。
一、当前课程设计中存在的问题及原因
结合教学经验,总结当前机械设计基础课程设计教学中主要存在的几方面问题。
1.学生先修课程基础较差,课程设计质量得不到保证
在课程设计中,要涉及到工程力学、工程制图、互换性与技术测量及机械原理等先修课程的知识,由于这些课程学习时是分开单独学习的,在设计中则需要综合应用,此时问题就会暴露出来了。该方面问题在图纸上表现特别突出,主要表现为制图时不知道先画中心线、标题栏位置不对、图中箭头画法和一些零件的简化画法错误等,其他如正确标注装配图和零件图中的尺寸公差和位置公差错误,图上的技术要求临时凑上一些内容等问题;工程力学方面的问题主要表现为不能很好地应用工程力学知识去对轴、轴承及其他零件进行强度校核,有些学生在设计计算时不知道什么是截面法等;机械原理方面则主要表现为对有些常用机构的特点不清楚,如有的学生在设计时将蜗轮设计为主动件去带动蜗杆转动,根本就不知道蜗轮蜗杆传动具有自锁性。另外说明书书写不规范,有些图、表和相关符号标注不符合相关规定等问题也是很常见的现象。
上述问题常见的原因主要是学生先修课基础知识掌握较差。学生反映说是在学习时有些知识点老师没有讲或没有重点讲,再去问老师,老师则说课时太少,没时间讲,此类问题就需要指导老师在设计前给学生补充讲解一下。
2.学生在课程设计过程中缺少思考,盲目照抄现象严重
目前我校“机械设计课程设计”课题都采用减速器作为设计题目。指导老师给出已知数据,由学生完成拟定传动方案、选择电动机、计算相关参数、设计主要零件、绘制装配图和主要零件图及编写设计说明书。课程设计的题目单一,设计过程大同小异。虽然在课程设计结束时,大部分学生都能完成设计任务,但学生大多是机械式的模仿设计,缺乏主动思考。加上多数学校都是将课程设计集中安排在2~3周内完成,学生又是初次接触设计,没有经验,在时间安排上不重视,到后面真正去做时才发现很多问题。如果老师又催得紧,这时候有些学生就会去拷贝、复制别人的东西。有些学生还会有选择地作一些轻微改动,而有些学生则干脆完全照搬过来,只改纸上的姓名、学号,其他数据计算和结构设计都相同,抄袭现象特别严重。
3.学生对课程设计不重视,学习态度不够端正
笔者在教学过程中发现,大部分学生都能完成工作任务,但是有一部分学生根本就不重视课程设计。他们认为反正自己将来不从事这个专业,所以就没必要下功夫去做,只把课程设计看成是一次大作业。而且由于学生是初次接触这种设计型任务,在刚开始设计时,往往不知如何入手,时间安排上很松散,效率不高。而等学生慢慢入门以后,时间已经所剩无几,以至于在最后几天加班加点,随便抄袭别人或一些书中的现有设计来应付交差。有些老师把关不严,使得这种现象更为严重,这种做法就会影响到下一届的学生,造成恶性循环。
4.课程设计学生多,指导教师偏少,影响课程设计质量
随着招生规模的增大,学生人数比以前增加了许多。而在设计过程中负责指导的专业课教师有限,经常是一名教师指导一个班或两个班的学生,教师在指导课程设计时很难照顾到每一个学生。教师在设计时也就很难发现学生存在的问题,直到课程设计结束,交图纸和说明书时才发现问题。而有的学生在设计过程中不懂装懂,老师不催,他们也懒得做,直到最后老师催缴课程设计时,才匆匆整理一下,凑出一个设计交上来。这样的课程设计,其质量可想而知,学生的综合设计能力很难得到提高,课程设计的目的也就难以实现。
二、课程设计教学改进措施
针对课程设计中存在的上述问题,在课程设计教学中提出如下改进措施:
1.加强与前修课任课教师沟通,夯实基础,保证课程设计质量
通过与前修课的任课教师进行沟通,将课程设计中发现的专业课问题适当提出来,在上课时作为重点来讲,提前为课程设计奠定一个扎实的基础;在课程设计开始前要将设计过程中容易出错的部分给学生提前强调一下,将错误消除在萌芽状态;在课程设计过程中教师要勤于检查学生的进度和质量,发现问题及时提出,督促学生改正。
2.课程设计题目多样化,杜绝抄袭现象
数十年来,课程设计的选题大同小异,都以减速器或皮带机为设计题目,每届学生都重复同样的设计内容,会影响教师的创新精神。而有的学校在制图课的测绘练习时也选择减速器,使得课程设计的题目过于重复。所以指导老师最好能深入现场发掘新的题目,给学生提供多个题目,尽量避免设计题目的重复,从源头上杜绝抄袭。
3.加强师资培训,提高指导老师专业水平
课程设计实际上是学生第一次独立的将所学理论知识应用到实际中的一次演练,在此之前学生对实际工程设计了解很少,作为指导老师自身应该具有较高的设计水平和一定的设计经验,这样在给学生指导时才能直奔主题,使学生少走弯路。而现实中由于近几年学校扩招,有工作经验的老师相对较少,所以有些学校就只有让一些刚出校门的毕业生去带学生的课程设计。而这些教师自己就对实践设计知之甚少,只有跟着前辈们“依葫芦画瓢”,可以想象这样的老师能带出什么样的课程设计效果。即便是凑合着带着学生做出来了,课程设计的质量又如何得到保证。
4.严格设计进度,保证设计质量
另外机械设计课程设计是一项较复杂的工作,包括大量的计算、设计、绘图及编写说明书等,需要查阅有关设计手册和资料,并综合运用多学科的知识。设计进度过快,在设计过程中就会缺乏深入细致的研究工作,出现不求甚解的现象,难以保证设计质量;若设计进度过慢,就会出现前松后紧现象,到后期会出现抄袭现象,同样也无法保证课程设计质量。所以应由教师提出一个设计进度计划,明确设计过程中各阶段应完成的内容,要求学生基本上按着该进度计划进行设计。
5.端正学生学习态度,改进考核方式
那些认为反正自己将来不从事这个专业,所以就没必要下功夫去做,不重视课程设计的学生,可以给他们解释课程设计不仅仅是让他们完成一次设计任务,根本目的是培养学生对所学知识的综合应用能力、创新能力和独立做事的能力;同时通过独立完成课程设计,可以培养学生独挡一面的能力,为学生的将来奠定基础。由此提醒学生,那种将课程设计仅仅看成是一次大作业的看法是极端错误的。
由于各个学校的具体情况不一样,当前各个学校采取的考核方式也不完全一样。大部分学校采用指导老师一人说了算的考核方式,而有些老师平时又对各个环节把关不严,在最后验收时又没有详细审查设计内容就匆忙给个成绩了事。这样致使比较努力的学生得不到好成绩,而有些完全照抄过来的学生却能得到好的成绩,造成部分学生存在侥幸心理,认为即使不认真做最后也能合格。所以笔者建议对课程设计的考核采用分段给分制,即可将总成绩分为平时成绩、成果的质量和答辩成绩三部分。其中平时成绩包括平时的考勤及设计过程中与设计的计划进度的符合程度,成果的质量包括设计说明书和绘图,答辩成绩即最后由答辩评委给出的成绩。
三、结束语
机械设计课程设计作为机械类专业学生的重要实践教学环节之一,具有承上启下的作用,无论机械设计课程设计采用何种方法和手段,但目标是统一的。学生先修课程基础差、在课程设计中缺少思考、对课程设计不重视、参与课程设计的学生多、指导教师偏少等是影响课程设计质量的主要因素。采用提高先修课程的上课质量、课程设计题目多样化、提高指导老师专业水平、严格设计进度、端正学生学习态度及改变传统的考核方式等措施能有效提高教学质量。
参考文献:
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[5]濮良贵,纪名刚.机械设计[M].第八版.北京:高等教育出版社,
关键词:机械设计基础;课程建设;实践
一、引言
机械设计基础一大任务即为培养学生自主分析及解决工程实际问题的能力。因而在机械设计基础课程教学过程中,一方面应要求学生掌握基本的理论知识,一方面更应注重对学生动手设计能力及创新思维的培养。机械设计基础作为机械类、近机类相关专业必修的专业基础课,该课程的建设是专业建设中至关重要的一环。由此可见,对机械设计基础课程建设的实践与探索开展研究,有着十分重要的现实意义。
二、机械设计基础课程建设中存在的主要问题
1.设计题目大同小异课程设计对象大多以减速器为主,各届学生均被要求开展减速器设计,除去参数存在一定差异外,其他工作原理、设计步骤则大都如出一辙。长此以往,新鲜感必然会不断丧失,一方面使得教师产生一定的疲倦感,一方面使得教师在教学上缺乏创新,进而对学生创造性思维培养造成负面影响。除此之外,因设计题目大同小异,多个学生面对同一项目,进而引发严重的抄袭现象。2.学生自主设计能力不足在设计期间,学生仅需依据教材相关要求开展操作即可,教材中对各项设计步骤均有明确介绍。如此一来,极易使得学生产生固定思维,设计内容缺乏创新,操作趋向于模式化。学生个性化特性未能得到有效凸显,学生特长难以得到有效发挥,进而对学生创造能力发展造成极大制约。除此之外,因设计时间有限,教师教学任务繁重,为了完成课程,教师面对学生的求助往往是有问必答。长此以往,必然会对学生独立思考能力培养造成不利影响。3.学生对课程设计缺乏有效认识一些学生片面认为机械设计基础只不过是一门考察课程,只是对各项专业知识开展串联,学习意义不大。为了完成教师布置的设计项目,东拼西凑、上网抄袭,学习态度不端正,缺乏对课程设计的有效认识。
三、机械设计基础课程建设的实践与探索
高校在时展新形势下,要紧跟社会发展脚步,不断开展改革创新,在先进教学理念、成功发展经验的支持下,逐步推进机械设计基础课程建设的实践与探索。如何进一步促进机械设计基础课程建设有序开展,可以将下述内容作为切入点:1.构建课程新体系,优化课程内容首先,高校应结合结合机械设计基础课程特征,对该课程教学改革思路予以有效明确,即为革新教育教学思想观念,紧紧围绕技术人才培养目标,推进课程体系优化调整,构建机械设计基础课程全新教学体系;注重对学生工程实践能力、设计创新能力及综合设计能力的培养,构建集课程教学、设计训练、实验教学等于一体的教学体系。基于此,通过对机械设计基础课程的学习,使学生切实掌握机械设计的基本知识、基本理论及基本技能能力,提高学生的机械设计能力,并为后续专业课程学习奠定良好基础。2.优化教学方法优化教学方法是提高机械设计基础课程教学质量的重要一环。首先,应转变教学观念,提高对以学生为中心教育思想的有效认识,在教学过程中真正意义上做到以学生为主体、以教师主导,尽可能调动起学生学习主观能动性。在教学期间,推进基础理论与设计实践、生产实际的有机相融,结合技术人才培养需求,有序引入前沿技术、前沿成果,拓宽学生设计视野。在教学期间,结合机械设计基础课程不同章节实际特征,可逐一引入小组讨论式教学、项目任务教学、工程案例教学等教学方式。与此同时,还可运用工学结合教学、课外竞赛激励等教学方法,以调动起学习主观能动性,并推动学生自主学习能力的有效发展。3.强化实践教学活动创新机械设计基础课程实践教学环节由实验教学、课程设计、设计训练等内容组成。在实验教学过程中,应当注重对学生动手操作能力的培养,借助机械设计基础实验室、机械零件陈列室等教学环境,依托课内外有效结合的教学体系及分项目、分模块的实验教学内容,有效培养学生理论结合实际的动手操作能力、问题分析解决能力,促进收获良好的教学成效。在课程设计教学过程中,应对课程设计内容予以有效深化,提高设计题目的多样性。依托设计主线,既涵盖传动装置设计的传统题目,有引入生产实践中最新开发的新题目;对制作完毕设计图纸,既可通过手工绘图方式完成,又可通过计算机辅助绘图方式完成,经由一些设计实践,提高学生设计实践能力,培养学生创新能力、问题分析解决能力。在设计训练过程中,为了推进基础理论与设计实践的有效相融,可引导学生开展“轴系零件”测绘、上机开展计算机辅助设计等设计训练,进而提高学生计算机辅助设计能力、机械结构设计能力,为接下来的专业课程学习奠定坚实基础。
四、结束语
总而言之,要想收获良好的机械设计基础教学成效,培养学生动手实践能力,就要不断推进课程设计模型改革,并科学设置课程设计实践,逐步调动起学生对课程设计的主观能动性,培养学生动手、动脑能力。鉴于此,相关人员务必要不断钻研研究、总结经验,清楚认识机械设计基础课程建设内涵,全面分析机械设计基础课程建设中存在的主要问题,“构建课程新体系,优化课程内容”、“优化教学方法”、“强化实践教学活动创新”等,积极促进机械设计基础课程建设有序开展。
参考文献:
[1]张鄂.“机械设计基础”省级精品课程建设的实践与探索[J].教育教学论坛,2015,12(11):148-150.
[2]刘桂花.高职精品资源共享课程建设初步探索与实践———以高职《机械设计基础》课程为例[J].亚太教育,2016,06(36):157-158.
《机械设计》是机械类专业学生的一门主干技术基础课,它以通用机械零部件的设计计算以基本内容,通过该课程的教学,综合运用本课程和其他先修课程的知识,使学生具有设计机械传动装置和一般机械的能力。除了课堂教学,本课程还安排2-3周的课程设计。《机械设计》课程设计本来是根据《机械设计》课程的内容、学习要求,安排的随该课课程设计。不只如此,更是机械类学生大学期间一个重要的实践性环节,是机械类学生第一次全面设计实践训练。此次设计是毕业设计、未来的设计工作的基础和起点。众所周知,“良好的开端是成功的一半”,故此次设计对于学生极为重要,尤其是对学生建立正确的设计理念。因为设计理念是设计的核心和灵魂,通过课程设计,使学生初步理解、体会设计理念的内涵和关要。要实现此目标,教师在课程设计中的科学指导非常关键。课程设计时,学生们一般是大三上学期,从学校到学校,一直习惯于考试,考试训练的习惯,使得很多同学,习惯于寻找答案,特别是一个标准答案。此种思维模式和设计有很大的不同,设计是针对实际的问题,实际的问题的解决,其答案可选项往往有多种而非一种。这一点很多学生设计时不习惯、不适应。例如轴的设计中,经过计算:轴径d>=21mm,经常有学生问,d取多少是正确的?这要看此轴段上,有无装其他零件?与同轴上其他轴段的关系?若此处是普通转轴的过度轴段,其上不用装任何零件,那么取21.5、22、22.5、23、24、25等都是对的,可选项理论上无穷个,设计时自己选择一个即可。另一方面,设计是一项系统工程,设计时,哪怕一个零件的设计也要考虑相关的很多实际因素,更何况一部机器的设计。相比而言,以前学生们的单科学习考试,要简单得多。设计时,不只用到《机械设计》、或某一科单科知识、往往要涉及多门相关先修课程,如《机械制图》、工程力学、材料、互换性及测量技术等等,还要参考手册、图册等设计相关资料。为使学生从应试思维、心态顺利过渡到课程设计应有的状态,指导教师的科学指导非常关键。二十年以来,笔者一直从事《机械设计》教学和课程设计的指导,曾跟从前辈老教师,听授他们的课程指导,自己独立指导过学生课程设计不少于三十批次。虽然关于设计理念,设计指导相关书籍、资料非常多,而且很完备。但切合学生课程设计时的实际情况,使他们易于接受、应机施教的讲解、做法却很少见到。基于此点,笔者在此总结前辈和自己在课程设计中做法,但愿能对同行他人有所启发和帮助。
2.《机械设计》课程设计中的设计指导
2.1设计理念的解读
根据学生的实际情况,讲解设计的理念使学生理解何谓设计,然后学生在此次课程设计中才有可能按此理念去设计、去实践。故切合学生的心态,恰当的解读是很重要的。2.1.1首先,设计必须结合实际,不能脱离实际而设计由于学生从学校到学校,机械工程、设计实践的机会很少,什么叫“结合实际”,他们自己不好理解。虽然当前是课程设计,但作为老师,教学活动不应局限于此,既要着手于当下的设计,更重要的必须立足于未来,从为培养未来工程师的角度来考虑。
2.1.1.1选题方面,必须具有实际意义、具有应用性,不能脱离实际;本次课程设计中,题目是确定的。不久的将来,学生们会参加工作,若做设计性的工作,如果选题方面已定,不必说了;倘若是自主选题、或根据用户要求定课题,则应知道选题的原则和注意事项。需要慎重考虑设计题目是否合适,是否符合用户要求、是否符合国家环保要求、或至少不违背相关的法律、法规等(例如至少不能损害公众利益等)。
2.1.1.2课题的设计、制造等环节必须考虑实际实施,具有合理性、可行性,最好方便实现。此项内容涉及的环节因素很多,从思考角度方面:一方面是用户,站到用户立场考虑,尽量满足用户的需求;另一方面,对生产制造方而言,方便实施。应考虑的因素很多,但结合学生的情况,不宜要求太多,讲得太多,否则学生很难把握,只就目前较易理解和接受的来讲和要求。以设计时选材为例:一般用户希望产品价格低,机械产品零件常用金属材料,如钢、合金钢等,这些材料市场上易采购到(方便生产方),若一般碳素钢能用,就不一定要选合金钢,因为价格方面合金钢要贵一些,当然有其他考虑必须选用合金钢,则属另一种情况。如果设计选材选用昂贵材质,必然增加产品成本、使产品价格高,增加用户的经济负担。再如公差等级等方面涉及很多,从易于理解的精度等级方面给学生讲解,他们容易理解:低精度能满足实际要求,就不一定要选精度高的,例如9级齿轮就可以,就不必选8级。因为低精度易于实现、成本低。等等。
2.1.2设计与计算
课程设计中,不少同学搞不清设计和计算的关系,相当多的学生认为必须先计算,依据计算数值才能定零件参数;还有学生不管老师分配的原始参数,找来图纸资料参照就开始画图;这两种做法都有失偏颇。在设计中,要根据具体的问题来定,一般说来,设计中的一些零件是先计算,依据计算数值才能定零件参数,再具体结构设计,例如带式输送机传动装置中齿轮、轴;一些零件是参照资料(或图纸)或其他相关零件先选好,而后验算或核算,例如轴上用的滚动轴承,依据轴径先选择类型、型号,再做计算;有些零件目前无法计算,依据经验或参照类似零件直接设计、完成工作图的绘制、例如减速器箱体、箱座;一些零件,如不受载荷或载荷很小,不用计算,例如定位销。
2.1.3参考借鉴与自己设计
设计手册、设计相关资料等,是设计人员必须配备的。即使是对设计经验丰富的工程师,设计时仍需要借助手册、图册等设计相关资料,更何况是没有设计经历的同学。故设计中、继承和借鉴,参考前人的成果是正常的、也是应该的,依据设计手册、相关资料来完成自己的设计是必须的。否则,单单靠自己,完成一项设计是不大可能的。当然,参考、参照也不是盲目照抄,而是根据自己的设计问题去参考借鉴。而且设计中,运用标准、手册、图册和有关资料,解决实际问题的能力,是工程师的一项基本技能和要求。《机械设计》课程设计其中一项任务,就是培养和锻炼这项技能。故《机械设计》课程设计中,参考借鉴是必须的,另一方面,设计时根据具体情境,做出合适的选择在设计时更为重要,这有时只涉及《机械设计》、或某一科单科知识、有时要涉及多门相关先修课程知识的综合运用,在设计中,应用学过的理论知识做出自己认为合理的选择,就也是课程设计中的一项重要内容。
2.2设计的实施指导
首次布置课程设计时,先按照上述内容,对学生的课程设计做共同指导。以后的时间里,一般高校,课程设计安排3周(或2周),教师去设计教室实地具体指导是很重要的环节。去设计教室,针对学生提出的具体问题,个例问题、普遍性的问题的答疑、讨论,使学生在设计中去体会、理解设计,进而为毕业设计打基础,也为未来的工作奠定初步的基础。有少数教师把设计题目、任务布置后,很少去实际指导或不去指导,认为借此培养学生的独立性和创新能力,此种观点不敢苟同。笔者认为,教师的身体力行对学生是非常重要的教育。结论《机械设计》课程设计是机械类学生的首次重要的设计实践。教师的指导,尤其是对设计理念的讲解、针对他们存在的误区解读,对学生非常重要,因为设计理念是设计的核心,树立正确的设计理念对课程设计乃至学生以后的设计工作,意义重大。根据学生们习惯的考试心态,恰当的解读设计理念,使他们处理好设计与计算,参考借鉴资料与自己设计的关系等。使学生理解何谓设计,从而在课程设计中按此理念去设计、去实践体会。教师在讲解设计理念时,不求面面俱到,关键是能点出学生习惯的、与设计相背的思维模式与想法。他们暂时不好理解的,可以暂且不要求,这是首次布置时教师要做的。在以后的时间,指导教师最好能去设计教室实地具体指导,这是很重要的环节。这样能适时把握学生的动态,使他们不至于偏离设计的根本理念。对学生的个例问题、普遍性的问题的答疑、讨论,能加深学生对设计思想的理解,更好地把握设计的理念,以便顺利完成课程设计,为将来的设计奠定良好的基础。
作者:王红梅 单位:山东理工大学机械工程学院
参考文献:
目前机械专业学生在经过理论教学、生产实习等教学环节后,于大三下学期开展为期三周时间的专业课程设计教学,以培养其分析设计机械零件加工工艺的工程实践能力。该课程要求学生最终提交零件图、工艺卡、工序卡、夹具或模具的装配图及有关的非标零件图、以及相关的设计说明文档等。虽然该课程对于机制专业的学生来说是一个难得的锻炼机会,然而经调查发现目前的教学模式并非最优,学生在完成课程设计任务时,并没有充分发挥其主动学习知识的能力,从而影响了教学效果。总结起来,主要在教学模式中有以下的一些问题:
1.1课程设计题目单一,挑战性不够
大多时候课程设计的题目由指导教师指定。而教师通常会选择一些相关的书面题目并分派给几组学生去完成。这样,一方面题目来源单一,使得一些学生不动脑筋,而是以抄袭应付任务,导致老师不得不花许多精力来判断哪些是抄袭部分,浪费了精力,同时还有可能造成不公,反过来又加重了学生的投机心理;另一方面学生会感觉题目与前序课程设计模式雷同,没有新鲜感,实战性不强,影响了学生完成任务的激情。
1.2学生在做课程设计过程中,急于完成任务,对知识的掌握不够深入
由于通常课程设计相较于课堂讲授的课程而言形式较为灵活,对学生学习的自主性要求较强,但一些学生以尽快完成任务为目标,当设计中遇到难点或一些细节时,他们往往没有动力去探求其背后的道理,疏于翻阅相关手册书籍,这样设计的结果常常有想当然的成分,而一些基本原理并未真正理解和掌握。而教师方面又限于人数以及当前教学模式的限制,对于这样的心态不能及时有效地进行引导,导致课程设计中学生的主动性发挥不够。
1.3答辩过程没有起到应有的作用,学生未能真正将不足转化为动力去进一步学习
由于目前的答辩机制是作为最后考核手段的一种评分方法而存在,因此学生对于最后的答辩过程,只关心其所获分数的高低,而对于答辩中教师所指出的错误并没有真正用心去解决。通过调查发现,许多在课程设计时已指出的错误,到了毕业设计时,学生往往仍然没有改正而是延续了下来。这使得教师在答辩期间所做的工作未能起到应有的效果。事实上,由于目前师生比例偏小,这使得指导教师不可能在设计阶段能注意到所有学生的错误,许多的错误是在答辩阶段指出的,然而由于此时学生关心的是分数而非原理,因此使得学生对于自己的不足之处往往没有加以足够的重视,从而失去了从中学习的机会。但就知识学习的规律而言,只有在错误中认真总结经验,汲取教训,才能真正学得知识,有效地提高自身的能力。显然在当前只有一次答辩机会的背景下,大部分的学生并未对所指出的错误做认真的思考,没能真正用心去理解错误产生的原因。这使得答辩却失去了应有的效果。
2提高教学效果的实施模式探索
针对以上的问题我们设计了相应的教改措施,以提高教学效果,满足现代高等教育对实践类教学的要求。我们的改革措施主要在以下几个方面:
2.1改变出题模式,将实际零件发给学生,使其自主分析完成课程设计所需内容
通过多方收集并整合本学院几个实验室的资源,建立了相应的零件库,其数量足以供百人左右的课程设计需要。以这些实物为依据,要求学生完成测绘,材料分析,加工工艺设计,模具夹具设计等一系列的课程设计内容。在确定题目期间,教师要对学生所作方案的可行性进行把关,并提供相应的意见,对不正确的进行否决,要求学生重新设计。这样每个学生拿到的是不同的题目,并且要依靠自己所学来分析和设计机械制造的整个流程。这样一方面增强了学生的主动性和学习兴趣,提高了学习积极性;另一方面,学生所要设计的是一个真实的零件,更贴近工作实际,实践性更强,同时还降低了互相抄袭的可能性,为分数评定的公正性打下基础。
2.2题目布置时间提前,使得学生有足够的时间来完成查阅资料等准备工作
在课程设计的教学时数不变的前提下,提早布置题目,使学生能及早了解到自己需要完成一个什么样的任务,从而能够利用课余时间进行准备工作,完成诸如查阅设计手册、构思设计方案等,从而帮助学生养成查阅资料的习惯,方案设计也得以更加实际可行。同时由于准备工作做得较好,绘图质量也明显得到了提高。
2.3由以往的一轮答辩改为多轮答辩
在以往的课程设计中,答辩往往只有一轮。这使得学生即使知道了自己错误所在,但由于分数大致给定,因而失去了继续学习的动力,不愿再花费时间重新查阅资料,设计更好的方案。而根据知识学习理论,只有当学习者发现错误并重新改正这样才是最有效的学习过程。而一轮答辩就给分数的做法显然未能充分利用这一规律来提高学生的学习效果。因此,我们改变以往的做法,不再经一次答辩就评定成绩,而改为多轮答辩。第一轮答辩中主要是指出学生的错误,并根据其错误的严重性,分别要求整改或重新设计。而整改或重新设计的过程同样有时间的规定,在此期间不允许参加下一轮答辩。在下一轮的答辩中,教师将对上一次所指出的错误着重提问,并具有一定的深度。同时在评定分数时,将综合考虑多轮答辩的效果,包括修改错误是否认真等,以此迫使学生进一步查阅相关的手册书籍,弄清其中的原理,加深体会,保证整改和重做一丝不苟,从而达到通过错误来进一步学习掌握知识的学习效果。由于答辩过程相较于教师平时指导要正式严肃,因此这样的过程能有效端正学生的学习态度,帮助其更有效地增强本专业的素质能力。
3结论
关键词:机械设计基础 教学模式 教学实践 创新
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)08(b)-0000-00
基金项目:南京林业大学科研启动项目;江苏省高校自然科学基金(15KJB470007)。
作者简介:李娟(1987-),女,湖北洪湖人,博士,讲师,主要从事机械设计基础方面的教学工作。
0 引言
高等教育的根本任务是输送人才,以满足社会和人民群众的多元化需求。为了保证教学质量,取得良好的教学成果,课程教学模式应当与国家的发展方向相契合。如何提高课程教学质量,培养学生的创新能力,是当前我国高等教育改革转型中的重要课题[1]。机械设计基础是各高等院校机械类专业本科生必修的一门综合性、实践性很强的技术基础课程,包括机械设计与机械原理两部分的内容,是培养学生综合设计能力、创新能力的重要环节,并在整个专业中起着承上启下的作用[2]。
现有的关于机械设计基础的教学模式主要着眼于培养学生掌握课程的理论知识,采取各种教学手段,激发学生的学习兴趣[3]。然而这种教学理念只能从表面上让学生不排斥理论知识的汲取,却忽视了学生学习的主动性,造成了学生“不逃课但也不思考”、“眼睛盯着讲台,脑子一片空白”的现象,培养学生的创新能力难上加难。笔者根据教学过程中的实践经验,在传统教学模式呈现的不足与问题的基础上,从课程体系结构、课程设计实践、实验教学创新与课程考核方式四个方面改进现有的教学模式,探索培养学生创新能力的方法。
1 课程体系结构
机械设计基础是机械原理与机械设计两门课程的整合,要求学生了解和掌握常用机构与通用零部件的工作原理、结构特点等,教学内容繁杂、零散、抽象、枯燥。笔者在教学过程中发现,由于课程连贯性不强,学生容易产生被动、厌烦的情绪,学习效率非常低。通过与学生沟通交流后,采用互动启发式教学模式,效果显著。
以常用机构为例,这部分内容主要包括平面机构自由度分析、平面连杆机构、凸轮机构、轮系和间歇运动机构。课程中基础知识点的引入十分重要,它决定了学生接受与其相关的其他知识点的难易程度。首先,教师通过图片、动画、视频等教学手段列举一些平常所常见的平面机构器械如健身器材、家用电器、钟表、自行车等,引入平面机构的类型,与学生一起讨论平面机构的组成部分、结构特点、运动特点,同时分析平面机构的自由度。
其次,引导学生思考,以小组形式讨论他们对平面机构类型的判断,形成师生之间的互动,产生共鸣。在此基础上,发挥学生的想象力,对平面机构的结构进行演变、设计,培养学生的创新意识。对待创新能力有限的学生,可以通过讲解为主,启发为辅,使学生敢于肯定自己的想法,参与到讨论中,提高分析问题和创新的能力。最后,在平面机构的知识框架上进行扩展,导入凸轮机构、轮系和间歇运动机构,同时分析比较各机构结构特点、运动特性,进行归纳总结。
与常用机构相比而言,课程后半部分的的通用零件是为后续课程提供必需机械零件的基本知识,内容更为零散。如何将螺栓等常用连接零件,齿轮、带、链等传动机械,轴、轴承、联轴器等轴系零件这些内容连贯起来,是学好这部分内容的关键。学生往往对未知、新奇的事物比较感兴趣,因此利用学生的好奇心,教师可以做一些视频动画,对大型机械设备内部进行分段、分层剖析,从而展示零件结构与运动特性,比如汽车中的齿轮变速箱,行李输送机上的带传动,自行车上的链传动等等。
在此基础上,启发引导学生探索机械零部件的作用与工作原理、失效形式,同时观察学生的反应,并与学生互动,适当提出一些问题,扩展学生思维。其中,合理选择并设计零件尺寸是课程教学内容的重点与难点之一。通过结合实际课题,采取小组共同分析,培养学生运用标准、手册进行一般参数的通用零件和简单机械装置设计,提高学生的协作能力,激发成就感,加深对知识的掌握程度。
2 课程设计实践
课程设计是加强实践教学的重要途径,可以巩固加深对所学理论知识的理解,实现基础理论与设计实践的有机配合,在工科院校教学中占有十分重要的地位[4]。通过课程设计,使学生在掌握设计方法的基础上,培养学生的绘图能力与计算机辅助设计能力。由于接触实际工程项目少,学生刚接触到课程设计时往往会觉得困难。这需要通过选修课程辅助与外部教学实践两方面的配合来提高学生的学习效率。
机械专业的学生在大一和大二阶段已经完成了辅助设计课程(机械制图,工程制图与CAD等)的学习,为机械设计基础课程打下了一定的基础。但是笔者在教学过程中发现,由于空间想象能力有限,一些学生掌握的并不好,因此在本课程的课程设计中,表现非常吃力。教师需要指导学生选修一些辅助设计的课程,如CAD程序设计,Pro/E等,帮助学生对先修课程进行必要的回顾和复习,在此基础上,结合课程设计对象,鼓励学生进行程序编写,完成设计课题,提高学生机械设计创新能力。外部教学实践是指通过积极组织和指导学生参加各种课外设计竞赛活动,借助本课程的知识学习,进一步培养和提高学生的创新意识。同时,对于有科研条件的教师,可以进一步结合教师自身的科研项目与课题实践,比如利用仿真软件对机械零件结构进行强度分析和优化设计等,使教学内容紧跟学科前沿,培养学生的创新科研能力。
3 实验教学创新
机械设计基础的实验教学是必不可少的。在课堂中没有完全吃透、完全想明白的知识点,通过学生亲身动手实践,能够化虚为实,提高教学效率。然而,由于设备资源、实验课时的限制,实验项目的开展还停留在以教师讲解为主,学生重复教师示范的形式上,无法完成实验教学的预期效果[5]。
实际上,实验教学如果能够走出实验室,教学效果事半功倍。我们通过与企业合作,一方面让学生有机会参观机械零件实际的加工过程,将所学的理论知识和生产实践结合;另一方面让学生实际了解到企业生产加工机械零件过程中遇到的技术难题、局限与实际需求,启发学生运用所学知识,开动脑筋思考问题,激发学生的创新意识,分析问题,解决问题。同时,在与企业技术工人的交流中,能够让学生们开扩视野,触摸世界的前沿工程技术,使我们培养的人才能够跟上时代的脚步。在此基础上,学生带着问题和想法,走进实验室进行实验,很大程度上提高了学生创新能力的培养。
4 课程考核方式
课程考核检验学生对所学知识的掌握情况,也是教师对教学质量和教学效果的检测。课程考核方式实行以学生的综合素质为内在基础的能力考核[6],包括过程考核与期末考试。在教学过程中,笔者发现课后作业的完成情况非常糟糕,这与当今电子科技的飞速发展有关。由于互联网题库资源十分丰富,抄袭现象很严重。通过调整过程考核主次,以随堂测验为主,课后作业为辅,效果显著。课程进行到某一阶段,安排一堂课进行随堂测验,测验的形式并不局限于理论,形式包括理论知识重点、难点回顾,零件设计,传动方案设计等。在答疑环节,安排每周固定的时间段进行答疑,并且根据学生的随堂测验及作业情况,指定同学答疑,这样可以更加准确地掌握学生的学习状态,并根据答疑情况调整课程内容和课程进度。课后作业尽量以开放式的题目为主,结合现代工程技术,引导学生充分利用互联网与图书馆资源,进行发散思维,化不利条件为有利条件,提高学生收集整理资料的能力,鼓励个性发展。
5 结语
新时代的人才不仅需要掌握知识,更重要的是掌握学习知识的方法,分析问题的能力以及解决问题的思路。通过摸索,笔者在机械设计基础的课程教学工作中总结出了较合理的教学模式,学生反应良好。随着时代的发展,为了培养符合时代需求的人才,教学方法的改进和教学效果的提高仍然是无止境的,继续探索与时俱进的教学模式任道重远。
参考文献
[1] 佟林杰,孟卫东.我国高等教育内涵式发展“四维一体”模式构建[J].现代教育管理,2013(10):44-47.
[2] 张利萍.高等职业教育《机械设计基础》能力培养的教学方法[J].邢台职业技术学院学报,2009,26(3):16-17.
[3] 张鄂.应用型本科院校“机械设计基础”课程的教学改革与探索[J].教育教学论坛,2015(13):120-122.
[4] 张晓峰.机械设计基础的教学研究与探索[J].科技教育创新,2010(11):249-250.
关键词:课程设计;动力机械及工程;实践教学
作者简介:郑清平(1965-),女,湖南道县人,河北工业大学能源与环境工程学院,教授。(天津?300400)
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)27-0066-02
一、课程设计的目的与基本要求
在全国开设动力机械及工程专业方向的高校中,很多都安排“内燃机课程设计”这一教学环节,旨在通过课程设计使学生应用、巩固、丰富、提高所学内燃机专业知识,加深对所学理论知识的理解,获得与专业有关的实践经验,培养学生的实践能力和专业技能以及综合运用理论知识分析和解决实际问题的方法与能力。因此,课程设计是对前期理论与实践教学效果的检验,也是对学生综合分析能力与独立工作能力的培养与检查过程。
课程设计通常包括:设计目标和内容制定、方案选择、设计计算、设计绘图、设计报告和图纸的提交、答辩及教师的成绩评估。课程设计目标和题目选择由实践教学大纲确定,设计目标必须清晰和明确,设计题目和内容必须符合专业方向要求,在深广度与分量上要求合理;方案选择是由学生在指导教师的指导下完成;设计计算即学生根据所学相关理论知识进行设计计算的过程;设计绘图是工科学生必须具备的能力,一般可以手绘或利用绘图软件在电脑上完成;设计报告为学生在设计结束时完成和提交的成果;教师最后根据预定标准对学生设计效果进行评估,并给出成绩。
通过内燃机专业课程设计,应该能够达到以下基本教学要求:掌握内燃机设计的基本要求和方法,了解内燃机现代设计理论和方法的基本内容和实际应用;能正确分析内燃机各主要零件所受载荷的大小和性质,掌握其工作特点和设计要点,掌握基本尺寸和结构的确定原则以及计算方法,了解有关的新技术和发展趋势;熟悉内燃机工作过程,掌握各参数对工作过程的影响和提高内燃机动力性、经济性的措施;熟悉内燃机的性能指标。
二、原课程设计内容安排和存在的问题
1.课程设计内容安排
课程设计安排在第6学期末进行,为期3周。指导教师提供一套四缸发动机的设计横向和纵向参考图纸,要求每个学生根据实际比例画出横向和纵向图,并熟悉其中的结构特点,然后进行发动机在某转速下的运动分析,并提交一份相应的设计报告,最后教师利用两天时间对学生的课程设计进行答辩评分。
2.存在的问题
(1)原课程设计内容安排中绘图工作量大,在两周左右时间内要求每个学生在认识、消化和整理原图的基础上,完成两张四缸发动机的横向和纵向图,这对于大部分学生来说是一件很难完成的事情。所以,到最后造成的结果就是大部分学生无法达到课程设计基本要求,即学生并不能通过课程设计掌握发动机的工作特点和设计要点,掌握基本尺寸和结构的确定原则以及计算方法,更谈不上在设计中发现问题,进行创新设计。另外,学生在课程设计中没有应用内燃机现代设计理论和方法进行设计,从而背离了课程设计锻炼学生实际应用能力、尽可能实现零距离上岗的目的。
(2)课程设计答辩是以教师提问为主的“问、答”方式,不能全面地考核学生们对课程设计的掌握程度。更重要的是,学生们对自己的设计过程及结果并没有系统地总结,对自己的成功与不足之处没有一个明确的认识,使他们在今后的学习中没有明确的努力方向,这并不是一个好的学习习惯。
(3)课程设计的组织形式单一。课程设计的目的之一就是要培养学生分析和解决问题的能力。从人才培养的过程来看,在一个人的经验还很不丰富的情况下,团队合作是迅速提升其分析问题和解决问题能力的最好途径之一,也是知识共享、成长最快的方式。然而,原课程设计还只是处于单打独斗、一人一题的局面。为了在短时间内迅速完成自己所承担的课程设计内容,每个学生都只顾埋头做自己的事情,这样也直接造成学生们在遇到问题的时候,没有互相讨论、互相学习、相互借鉴的可能,同时,对于职业意识、合作精神的培养也没有起到应有的效果,这也不符合我们所倡导的工程教育的理念。
三、课程设计的改革探索
1.改进课程设计内容
内容安排中减少机械重复的画图工作量,将四缸发动机设计改成二缸机设计,并强调团队合作设计理念,安排2人一组,每个学生只要求手画一张纵向图或横向图,另加两张用绘图软件绘制的零件图,由此一方面补充了现代设计方法在内燃机辅助设计中应用的培训,也使得学生有时间对设计进行全面思考,保证了对设计计算过程的理解。
2.加强现代设计方法在内燃机辅助设计中应用的培训
分别以动力机械及工程专业的两大主干课程“内燃机原理”和“内燃机设计”为基础,将学生分为内燃机工作过程热力学计算和内燃机运动学和动力学计算两大组,加强了现代设计方法在课程设计中的应用。要求进行内燃机工作过程热力学计算的学生根据热力计算公式,对内燃机各热力参数、指示参数进行计算,并绘制示功图,它对内燃机的设计有一定的指导意义。要求进行内燃机运动学和动力学计算的学生以发动机运动学与动力学仿真分析为目标,掌握发动机运动学与动力学分析问题的思路与方法,并能将思路与方法付诸于程序语言进行仿真,通过仿真结果进一步加深对发动机发火顺序、转矩波动和轴承负荷图的理解。
3.设计过程进度安排阶段化