時間：2023-09-14 17:45:13
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的基本原理，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵詞】產(chǎn)品設(shè)計 創(chuàng)新 想象力 功能 原理 結(jié)構(gòu)
【中圖分類號】G640 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1009-9646(2008)08-0185-02
1 引言
人類的一切文明都是設(shè)計的產(chǎn)物。工程產(chǎn)品設(shè)計就是利用科學(xué)研究得到的原理,發(fā)明現(xiàn)實(shí)世界里還沒有的人造裝置,以滿足人類在生活和生產(chǎn)中的各種各樣的需求,從而創(chuàng)造出更美好的新世界。文學(xué)家雨果曾說過“想象是偉大的潛水者。”[1,2]創(chuàng)作新的作品需要想象,同樣科學(xué)技術(shù)研究也需要創(chuàng)新性的想象與想象力培養(yǎng)。中國的大學(xué)教育傳統(tǒng)上以文學(xué)和政論為主,強(qiáng)調(diào)修身、齊家、治國平天下[3]。近代以來,西方的以分析精神為代表的現(xiàn)代科學(xué)教育進(jìn)入中國,并且已成為理工農(nóng)醫(yī)科學(xué)教育的核心[4]。根據(jù)中國教育的長期教育歷史和目前建設(shè)創(chuàng)新型國家的要求,當(dāng)前有必要強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新教育。前文從產(chǎn)品設(shè)計、想象與想象力和想象力培養(yǎng)三個方面著重討論了想象力在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中作用[5]。表1列出的是發(fā)明家所需具備的主要素質(zhì)[6],由數(shù)據(jù)可見,想象力和堅持性是邁向成功的兩個主要素質(zhì),因此,在科技人才的培養(yǎng)方面應(yīng)注重這兩方面能力的鍛煉。只有不斷地在學(xué)習(xí)和工作中,主動地學(xué)習(xí)想象的方法,積極想象新的功能、原理和結(jié)構(gòu),才能更好地設(shè)計新產(chǎn)品。
機(jī)械產(chǎn)品、機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計也需要培養(yǎng)設(shè)計者的想象力,可以說,沒有想象,就沒有創(chuàng)造,只會是驥尾之蠅,亦步亦趨的步人后塵。我國政府倡導(dǎo)建設(shè)創(chuàng)新型國家,在一些領(lǐng)域要與國際先進(jìn)水平并駕齊驅(qū),這需要科技工作者與技術(shù)工人的共同努力。在新產(chǎn)品的創(chuàng)造過程中,需要設(shè)計者創(chuàng)新性的構(gòu)思新產(chǎn)品、技術(shù)工程師設(shè)計新產(chǎn)品和制造工藝以及技術(shù)工人加工新產(chǎn)品。工人從事產(chǎn)品制造加工,技術(shù)人員從事產(chǎn)品設(shè)計和加工工藝編制,科學(xué)技術(shù)工作者從事產(chǎn)品創(chuàng)新思路研究與產(chǎn)品原型研制。想象力與堅韌不拔是創(chuàng)新工作者應(yīng)注重培養(yǎng)和訓(xùn)練的優(yōu)秀素質(zhì)。本文擬討論從事機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新所需要注意的幾個問題。
2 功能設(shè)計的想象
產(chǎn)品是指生產(chǎn)出來的物品,對人類具有一定的功能。“顧客購買的不是產(chǎn)品本身,而是產(chǎn)品所具有的功能。”社會上流通的產(chǎn)品對其生產(chǎn)廠商是獲得經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品,而對使用者來說,他人提供的產(chǎn)品就是自己的工具。西方的阿里士多德和培根曾對工具論作了闡述,與機(jī)械工業(yè)化革命相對應(yīng),工具論對機(jī)械工業(yè)革命、電氣化工業(yè)革命、信息化工業(yè)革命和生物技術(shù)革命都產(chǎn)生了顯著的作用。笛卡兒提出數(shù)學(xué)描述的方法論,后來牛頓、達(dá)爾文和哥白尼等分別提出了自然科學(xué)不同學(xué)科的基本原理。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計依據(jù)機(jī)械原理,1970年德國科學(xué)界提出的功能原理的產(chǎn)品設(shè)計,特別注重功能原理解。功能是產(chǎn)品購買者購買商品的原因,因此產(chǎn)品的設(shè)計就是實(shí)現(xiàn)某些產(chǎn)品功能。
在人類社會的前期發(fā)展過程中,工程科學(xué)一直沿用師傅帶徒弟的方式傳承手工技藝,有的的技藝還是家族傳遞下來,由于戰(zhàn)爭等災(zāi)難因素,其中有的技術(shù)已經(jīng)失傳。近代科學(xué)以伽利略為其開端的代表人物,將數(shù)學(xué)原理用于物理知識的表達(dá)和分析,開啟了近代工程科學(xué)。另一方面,知識的傳播也由學(xué)校完成,高等教育蓬勃發(fā)展,形成機(jī)械、電氣、土木、化工、計算機(jī)、信息和生物組成的現(xiàn)代工程科學(xué)體系。機(jī)械工程的歷史悠久,而且其原理知識滲透到各個工程技術(shù)領(lǐng)域,并沒有隨新型工程技術(shù)的發(fā)展而消亡,而是成為工程產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)。例:現(xiàn)代的航天工業(yè)、生命技術(shù)和核能工業(yè)都離不開機(jī)械工程知識的支持。機(jī)械產(chǎn)品與信息科學(xué)、生命科學(xué)的結(jié)合,出現(xiàn)了數(shù)控加工機(jī)床、機(jī)器人和靶向藥物等一系列技術(shù)產(chǎn)品,人類的制造能力大幅度提高。近年來,隨著數(shù)字化設(shè)計和協(xié)同設(shè)計技術(shù)的發(fā)展,人們設(shè)計新產(chǎn)品的能力也將得到顯著提高,計算分析軟件包的開發(fā)與使用,必將對產(chǎn)品設(shè)計的方式和方法產(chǎn)生巨大影響,新產(chǎn)品的設(shè)計周期將大大縮短。
要設(shè)計出新的產(chǎn)品,就是設(shè)計出新的功能或功能組合。要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計就是要在設(shè)計初始階段想象出新的功能或功能組合,向用戶提供新的功能。一般常用的想象方式是通過市場調(diào)研或用戶反饋的意見,提出產(chǎn)品功能的改進(jìn),新的產(chǎn)品功能很多是根據(jù)使用者需要而想象出來的。革命性的系列化產(chǎn)品都是依據(jù)新的科學(xué)原理,或變換原理或變換結(jié)構(gòu)所想象出來的。例,從雙卡收錄機(jī)到卡式隨身聽,再到電子技術(shù)的MP4,前者使用相同的磁記錄原理,但變換了結(jié)構(gòu)與功能組合,獲得了便攜的功能。后者采用新的磁記錄原理,利用巨磁阻效應(yīng)設(shè)計出新的技術(shù)手段,實(shí)現(xiàn)播放聲音和圖像媒體的功能。
功能設(shè)計有分解和綜合方法,原理設(shè)計有集成、轉(zhuǎn)用和逆向等方法。產(chǎn)品的功能創(chuàng)新設(shè)計不一定是設(shè)計出前所未有的產(chǎn)品,隨著各個領(lǐng)域知識的融合和技術(shù)革命,很多產(chǎn)品的設(shè)計采用新的知識原理來更換以前產(chǎn)品所采用的原理,獲得更低的成本、更方便的制造或使用。
功能設(shè)計的創(chuàng)新過程中需要形象,例如人類想象出了飛機(jī)、電視機(jī)和收音機(jī)等,在設(shè)計這些產(chǎn)品前,人們就已經(jīng)幻想象鳥一樣飛行,千里眼和順風(fēng)耳,在古代的小說中就有這樣的文學(xué)想象,后來的技術(shù)革命用技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了人們以前的想象。要實(shí)現(xiàn)對新功能產(chǎn)品的想象,就必須解決其依托的核心功能原理,例如流體力學(xué)原理、無線信號傳遞等原理。物理原理、化學(xué)原理和生物原理是設(shè)計新型產(chǎn)品的基礎(chǔ)知識,近200年來,人們主動采用各種基本原理設(shè)計出許多種新產(chǎn)品,而且這一趨勢仍將繼續(xù)下去。
3 原理設(shè)計的想象
設(shè)計產(chǎn)品需要依據(jù)一定的功能原理,功能原理的創(chuàng)新就非常重要,機(jī)械原理知識僅僅是機(jī)械產(chǎn)品原理設(shè)計的基礎(chǔ)。有時很復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品,如果用電子控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn),其結(jié)構(gòu)就非常簡單。例上面所述的隨身聽。機(jī)械科學(xué)的原理并不多,常用的有杠桿、滑輪、嚙合傳動、摩擦傳動、滾動支承、滑動支承、電磁支承、凸輪、連桿、螺旋等十幾種。常用的電子原理有加、減、乘、除、微分、積分、反饋等。現(xiàn)在基本的機(jī)械元件和電子元件都已有基本的單元銷售,已有專業(yè)化生產(chǎn)廠家生產(chǎn)這些標(biāo)準(zhǔn)化的元器件。復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計并不是將機(jī)電單元簡單的堆砌在一起,而是有機(jī)的組合、有目的的組合基本單元,來實(shí)現(xiàn)其使用功能。
產(chǎn)品的制造工藝原理也十分重要,它們決定了產(chǎn)品設(shè)計是否可以物化、是否可行。常用的機(jī)械產(chǎn)品的加工工藝有車、銑、磨、刨、鏜、鑄造、焊接、熱處理,新的加工工藝有電子束焊接、激光表面處理、離子注入、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、腐蝕、鍵合等等,這些加工工藝都已在機(jī)械產(chǎn)品加工中得到廣泛應(yīng)用。利用新的物理、化學(xué)或生物原理來發(fā)明新的機(jī)械產(chǎn)品或電子產(chǎn)品的加工工藝,這是目前和今后發(fā)展的方向之一。在知識教學(xué)中,更應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的觸類旁通、獲取知識的能力。
現(xiàn)代的機(jī)電產(chǎn)品,在構(gòu)思整體設(shè)計時就要分析其功能原理形態(tài)矩陣,比較優(yōu)化得到最優(yōu)的技術(shù)原理方案,并且擇善而從地詳細(xì)分析最佳方案。設(shè)計原理的選擇,不僅要考慮技術(shù)的先進(jìn)性,還要分析其成本、環(huán)境的友好性和可持續(xù)發(fā)展的前景。對產(chǎn)品功能原理的優(yōu)化軟件在近20年時間內(nèi)得到了很大發(fā)展,例:TRIZ等。但,產(chǎn)品的成本分析和環(huán)境友好性分析仍無相應(yīng)的設(shè)計軟件,這也是今后的發(fā)展方向之一。
隨著數(shù)字化設(shè)計、虛擬加工和虛擬裝配技術(shù)的發(fā)展,例:Unigraphics軟件包,機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計和制造過程也發(fā)生了很大變化,運(yùn)用虛擬軟件設(shè)計來設(shè)計和制造產(chǎn)品的成本比試樣產(chǎn)品的制造,成本大大降低。數(shù)字設(shè)計、數(shù)字制造和數(shù)字管理技術(shù)的發(fā)展,依托于信息技術(shù),對機(jī)械工業(yè)已經(jīng)產(chǎn)生了變革性的影響。協(xié)同設(shè)計、協(xié)同制造和協(xié)同管理技術(shù)在最近幾年仍然會得到快速的發(fā)展。機(jī)電產(chǎn)品的原理設(shè)計有集成、轉(zhuǎn)用和逆向等方法。例如汽車內(nèi)燃機(jī)集成了連桿傳動、軸承支承、凸輪傳動等。沖壓機(jī)和汽車發(fā)動機(jī)就是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)用。鞋底防滑花紋的設(shè)計是摩擦學(xué)中理論應(yīng)用的反問題。
4 結(jié)構(gòu)設(shè)計的想象
要將設(shè)計原理實(shí)體化,獲取設(shè)計者設(shè)計的產(chǎn)品功能,就必須進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計。常用的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法有放大、縮小、轉(zhuǎn)用和變結(jié)構(gòu)等。在機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面,俄羅斯的學(xué)者非常重視,而德國和日本的學(xué)者重視原理的設(shè)計和設(shè)計方法。我國的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計在1978年以前學(xué)習(xí)俄羅斯的結(jié)構(gòu)設(shè)計,在80年代學(xué)習(xí)德國的功能設(shè)計理念、日本的二次設(shè)計方法。結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的零件結(jié)構(gòu)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。
從1960年來人們研究的仿生設(shè)計思路,為結(jié)構(gòu)設(shè)計者提供了一條途徑。基于流體力學(xué)的飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計,基于固體力學(xué)的齒輪和滾動軸承設(shè)計,基于動量守恒原理的噴氣機(jī)設(shè)計,基于光學(xué)的鷹眼、蛙眼設(shè)計,基于紅外原理的制導(dǎo)設(shè)計等等。在固體材料結(jié)構(gòu)方面有仿生陶瓷、仿生的復(fù)合材料,多層涂層設(shè)計模仿竹、海螺殼等結(jié)構(gòu),今后在有機(jī)材料的設(shè)計方面人們更加依賴于對自然材料的仿生。
結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化、新材料的開發(fā)與應(yīng)用將對機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計產(chǎn)生重大影響。前人的石器時代、青銅時代、鐵器時代和半導(dǎo)體時代以及今后的生物材料時代,都已經(jīng)對產(chǎn)品的設(shè)計原理、設(shè)計方法產(chǎn)生了巨大影響,而且產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大變化。例:古代利用細(xì)繩作為鋸子,今天利用合金材料和電力驅(qū)動的電鋸,今后的激光切割等。新的原理、新的方法和新材料決定了那個時代的產(chǎn)品的技術(shù)含量和經(jīng)濟(jì)效益。
現(xiàn)代機(jī)電系統(tǒng)向復(fù)雜化和微納化兩個方向發(fā)展。復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品集成了機(jī)械原理、電路原理和控制原理等。例如,盾構(gòu)機(jī)械和大飛機(jī)等,復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)比簡單機(jī)械要復(fù)雜100～10000倍,因此其設(shè)計制造是一個國家的機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計制造能力的集中體現(xiàn)。復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計過程中一般都采用數(shù)字化協(xié)同設(shè)計的組織方式,充分發(fā)揮各個設(shè)計單位的優(yōu)勢,團(tuán)隊的協(xié)作有助于縮短設(shè)計周期、提高設(shè)計效率和優(yōu)化產(chǎn)品的性能。我國的機(jī)械工程教學(xué)中過分強(qiáng)調(diào)單元課程的學(xué)習(xí),可喜的是近來組織機(jī)械設(shè)計大獎賽的競賽,這有助于培養(yǎng)設(shè)計復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的能力。
微納機(jī)電產(chǎn)品,以微納微型、微納傳感器和芯片等技術(shù)為代表,在近10年內(nèi)取得了一系列突破。化學(xué)原理和生物原理也逐漸應(yīng)用到這類微納機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計,例如生物傳感器和生物芯片等。未來的機(jī)械應(yīng)該是生物機(jī)械,傳統(tǒng)的機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計和機(jī)械制造技術(shù)都日臻成熟,21世紀(jì)的機(jī)械是生物機(jī)械,這一點(diǎn)上大多數(shù)人已有共識。我們現(xiàn)在大學(xué)里培養(yǎng)的人才,今后的21世紀(jì)的機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新必定依靠現(xiàn)在的青年人,因此有必要開設(shè)系統(tǒng)論、生物原理等課程,這一點(diǎn)仍有欠缺,也未達(dá)成共識,作者認(rèn)為應(yīng)從未來機(jī)械發(fā)展的高度,布局現(xiàn)在的機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計人才的知識結(jié)構(gòu),以利于他們今后更有創(chuàng)造性、更好地創(chuàng)造出新的產(chǎn)品。
關(guān)于微納機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計,目前有兩種技術(shù)路線。其一,是將以前的機(jī)構(gòu)、機(jī)械結(jié)構(gòu)和電子元器件縮小,在微米級加工微型齒輪、連桿和軸承等。另一種思路是拋棄傳統(tǒng)的機(jī)械原理和機(jī)械零件設(shè)計,依據(jù)生物物理和生物化學(xué)的基本原理來構(gòu)造微納系統(tǒng),例如仿葵花的轉(zhuǎn)動機(jī)械等。作者認(rèn)為第二種思路是更好的,因為機(jī)械原理和零件的設(shè)計應(yīng)該隨時俱進(jìn),不應(yīng)保守的依據(jù)毫米級的機(jī)械原理和零件,而應(yīng)該結(jié)合生物科學(xué)的發(fā)展,將生物物理和生物化學(xué)與機(jī)械科學(xué)結(jié)合起來,創(chuàng)造出更多更好的微納機(jī)械系統(tǒng)。
5 結(jié)語
(1)功能、原理和結(jié)構(gòu)的思路是德國科學(xué)家提出的別具一格的產(chǎn)品設(shè)計整體框架,本文從功能、原理和結(jié)構(gòu)三方面再次討論產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中“想象力”的作用。
(2)未來機(jī)電產(chǎn)品的發(fā)展向復(fù)雜化和微納化兩個方向發(fā)展,今天我們在本科教育階段應(yīng)該縮減單元知識的教學(xué),增加系統(tǒng)論和生物原理的知識傳授。
(3)對于研究生的創(chuàng)新能力培養(yǎng),學(xué)生的課題研究不應(yīng)竭澤而漁,而應(yīng)結(jié)合研究生的論文主題,在討論課上各抒己見,培養(yǎng)同學(xué)的提出問題、分析問題、解決問題和總結(jié)問題的能力。
參考文獻(xiàn)
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[關(guān)鍵詞] 機(jī)械原理 案例教學(xué) 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計能力 應(yīng)用
一、引言
機(jī)械原理課程主要研究機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)動方案設(shè)計的基本設(shè)計理論與方法,是機(jī)械類專業(yè)課程體系中最能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一門課程。案例教學(xué)是以“案例分析”為核心的一種參與式教學(xué)模式,在經(jīng)濟(jì)學(xué)和管理學(xué)等課程中應(yīng)用較多、效果也較好。深圳大學(xué)鐘杏云進(jìn)行的問卷調(diào)查表明,案例教學(xué)法與其他教學(xué)法相比對學(xué)生的作用最大,最受學(xué)生歡迎,也是學(xué)生最希望老師采用的方法。該方法對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的能力具有重要的作用。目前,案例教學(xué)而在機(jī)械學(xué)科應(yīng)用不多,探索和實(shí)踐的成果也不夠明顯。
機(jī)械原理課程的教學(xué)效果直接影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和學(xué)生創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。如何使學(xué)生掌握好課程內(nèi)容,培養(yǎng)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計能力,是擺在任課教師面前的重要課題。結(jié)合工程實(shí)際和課程需要,各高校在機(jī)械原理課程教學(xué)中所舉的應(yīng)用例子較多,這些例子是將工程實(shí)際中復(fù)雜的問題簡單化,使同學(xué)很容易理解課程有關(guān)章節(jié)所要說明的簡單問題。而案例則不同,它只是一些較為全面和真實(shí)的材料,供進(jìn)一步討論和分析用,并非“最佳做法”,其目的是為了討論課程中具有復(fù)雜邏輯聯(lián)系的復(fù)雜決策問題。
二、案例教學(xué)在機(jī)械原理課程教學(xué)中的實(shí)施過程
1.教學(xué)案例的選擇與設(shè)計
案例是實(shí)施案例教學(xué)的前提條件之一。案例選擇要圍繞課程教學(xué)目標(biāo)和專業(yè)培養(yǎng)方向,并考慮學(xué)生的現(xiàn)狀和特點(diǎn)。技術(shù)本科院校的學(xué)生文化素質(zhì)差別較大,理論基礎(chǔ)相對較弱,也無生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗和工程背景,缺乏參與工程實(shí)際設(shè)計的體會。案例教學(xué)不僅要教授課程的理論知識,而且更重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和解決實(shí)際問題的能力。選擇案例時,教師首先要研究所授班級的專業(yè)培養(yǎng)方案和課程的教學(xué)目標(biāo),確定案例要傳授給學(xué)生的知識點(diǎn)和培養(yǎng)學(xué)生哪些能力;其次,要選擇來源于生產(chǎn)實(shí)際、有一定技術(shù)含量、最好是學(xué)生可以操作或能夠接觸到并易于接受和理解的、教師能夠把握的有時代氣息的案例。第三,案例要反映課程的重要知識點(diǎn)、核心能力和關(guān)鍵問題,體現(xiàn)對學(xué)生核心能力的培養(yǎng)。我校在教學(xué)中選擇電動護(hù)理床作為案例。首先,護(hù)理床是真實(shí)的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品,蘊(yùn)涵著包括機(jī)構(gòu)學(xué)理論在內(nèi)的豐富的工程理論的思想。其機(jī)械結(jié)構(gòu)包含課程中重要的連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和螺旋機(jī)構(gòu);其次,護(hù)理床是用于醫(yī)院或家庭的助老助殘產(chǎn)品,與人們的生活密切相關(guān),是學(xué)生易于接受和理解的案例。我校又在該產(chǎn)品的研究方面有一定的技術(shù)積累和多臺不同功能護(hù)理床的樣機(jī),同學(xué)既能觀察到其動作原理和結(jié)構(gòu)組成,又能實(shí)際操作和親身體會。有利于學(xué)生分析出目前產(chǎn)品存在的問題。再經(jīng)調(diào)研、分析和討論交流等活動,可以培養(yǎng)學(xué)生求異的思維方式,發(fā)揮其主動性及創(chuàng)新潛力;第三,護(hù)理床的設(shè)計不僅需要機(jī)械學(xué)理論,還需要電學(xué)、控制學(xué)和人體工學(xué)理論。護(hù)理床的最佳方案的確定需要考慮諸多因素以及這些因素之間的復(fù)雜邏輯聯(lián)系。設(shè)計具有最佳方案的護(hù)理床需要理論聯(lián)系實(shí)際的思考、分析和研究以及全面細(xì)致的討論,對于培養(yǎng)學(xué)生的綜合決策能力具有重要的意義。第四,護(hù)理床案例包含課程的核心概念“機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計”、核心能力“機(jī)械的分析能力”、“機(jī)械的設(shè)計能力”和“機(jī)械的創(chuàng)新能力”和機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本概念“極位夾角”、“死點(diǎn)”、“壓力角”和“傳動角”等。該案例的實(shí)施有助于學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計理論,并應(yīng)用這些理論解決護(hù)理床的設(shè)計問題。選擇并設(shè)計好案例教學(xué)是確保案例教學(xué)實(shí)施的重要條件,護(hù)理床案例包括:案例名稱、案例來源及背景、產(chǎn)品功能描敘、案例素材發(fā)放時間、案例的調(diào)研分析要求、案例的討論地點(diǎn)、形式、提綱和具體組織步驟、案例討論過程中可能出現(xiàn)的問題及對策、案例教學(xué)效果分析等。
2.案例教學(xué)的實(shí)施
首先,將護(hù)理床案例布置給學(xué)生,有針對性的講解解決問題的方法和思路。然后帶領(lǐng)學(xué)生到實(shí)驗室實(shí)地觀察護(hù)理床的結(jié)構(gòu)和動作原理,讓學(xué)生在床上親身體驗護(hù)理床的各項功能,再分組(4人一組,學(xué)生選定1人為組長)談體會、分析其結(jié)構(gòu)及動作不合理之處,提出最佳方案護(hù)理床應(yīng)具有的特征。每組同學(xué)提出要完成最佳方案護(hù)理床的設(shè)計應(yīng)解決哪些問題,如何解決。每組同學(xué)合理分工,檢索相關(guān)文獻(xiàn),查閱有關(guān)資料,調(diào)研護(hù)理床的銷售公司和用戶,掌握護(hù)理床產(chǎn)品及技術(shù)研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。這個過程會促使學(xué)生不斷學(xué)習(xí),充實(shí)自己。學(xué)生在調(diào)研分析的基礎(chǔ)上,會綜合運(yùn)用所學(xué)知識和經(jīng)驗去分析和解決問題。具體包括:解決現(xiàn)有產(chǎn)品問題的技術(shù)依據(jù)、新方案的動作原理和機(jī)械結(jié)構(gòu),機(jī)構(gòu)的干涉檢驗和仿真分析以及控制原理和控制方案等。最后,形成本組的最佳方案,并形成匯報、討論稿。由于每組同學(xué)需要獨(dú)立完成,全班可能有多種完全不同的合理方案。第二,按規(guī)定時間和地點(diǎn),每組選定1名同學(xué)在班級介紹本組的設(shè)計方案,充分發(fā)表本組同學(xué)的獨(dú)到見解。完畢后,教師組織全班同學(xué)按確定的主題認(rèn)真討論,形成以學(xué)生為中心的發(fā)言、提問和解答,讓全班學(xué)生充分展示自己的觀察、溝通、決策和表達(dá)能力。在實(shí)施過程中,由于班級每名同學(xué)對護(hù)理床均有深刻的思考和研究,針對匯報者的設(shè)計方案,其他同學(xué)發(fā)言很主動,也有一定深度,這對匯報者設(shè)計方案的進(jìn)一步完善具有一定的作用。教師和班級其他同學(xué)認(rèn)真傾聽。同組同學(xué)還要做好記錄,共同回答其他同學(xué)的質(zhì)疑。鼓勵同學(xué)圍繞主題互相爭論。教師既是與同學(xué)平等的討論參與者,還是討論主題方向把握著,教師要及時進(jìn)行點(diǎn)評并對討論中出現(xiàn)的問題予以指導(dǎo)。待匯報和激烈的案例討論結(jié)束后,教師要對課堂教學(xué)的全過程進(jìn)行歸納、總結(jié),并引導(dǎo)學(xué)生對本組在案例教學(xué)中所取得的成果經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié),對其他組的研究成果進(jìn)行分析。分析總結(jié)有利于學(xué)生進(jìn)一步思考問題和完善設(shè)計方案。本次案例教學(xué)的成果有:(1)同學(xué)們親身體會到機(jī)械產(chǎn)品新方案的形成過程,鍛煉了學(xué)生綜合運(yùn)用各種理論知識和經(jīng)驗以及流行軟件解決實(shí)際問題的能力,培養(yǎng)了學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新技能;(2)護(hù)理床連桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計和應(yīng)用是課程教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn),機(jī)構(gòu)的核心概念在護(hù)理床的方案設(shè)計中都得到了應(yīng)用。案例教學(xué)的實(shí)施鞏固了所學(xué)知識,加深了學(xué)生對課程基本原理和概念的理解,也活化了知識,并將知識轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用知識解決實(shí)際問題的能力;(3)培養(yǎng)了大學(xué)生的創(chuàng)新意識和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計能力。同學(xué)們完成了多種護(hù)理床的機(jī)械結(jié)構(gòu)方案,并申請了四項國家專利;(4)案例教學(xué)以學(xué)生為主體,培養(yǎng)了學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力,使學(xué)生由被動接受知識變?yōu)榻邮苤R與運(yùn)用知識解決實(shí)際問題并舉,使案例教學(xué)實(shí)現(xiàn)了既“授之以魚”,又“授之以漁”的教學(xué)目的;(5)案例教學(xué)教師是主導(dǎo),但需要對學(xué)生提出的各種方案和討論中的問題進(jìn)行點(diǎn)評,這要求教師對案例有深入的研究,掌握案例相關(guān)知識和經(jīng)驗。為此,任課教師需要充分做好準(zhǔn)備工作,有利于教師自身素質(zhì)的提高。
為保證案例教學(xué)效果,在課堂討論案例結(jié)束后,教師組織學(xué)生對各組完成的方案進(jìn)行進(jìn)一步完善。并安排學(xué)生寫心得體會,對案例教學(xué)效果和案例本身的問題進(jìn)行分析,指出教師工作和案例實(shí)施中的問題或不足,并對今后的案例教學(xué)提出意見或建議。
三、實(shí)施案例教學(xué)應(yīng)注意的幾個問題
1.案例教學(xué)法要與其他教學(xué)法密切結(jié)合
盡管案例教學(xué)法有明顯的優(yōu)點(diǎn),但在實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)它存在的一些缺陷,如單位時間傳授知識效率不高;知識傳授的系統(tǒng)性及完整性不易實(shí)現(xiàn)等。為此,在采用案例教學(xué)法的同時,還要結(jié)合其他理論授課方法,使案例教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)中的一些有益做法互為補(bǔ)充。傳統(tǒng)的教師授課方式有利于知識傳授的系統(tǒng)性、嚴(yán)謹(jǐn)性,有利于學(xué)生打下深厚的理論功底,培養(yǎng)抽象思維能力。案例教學(xué)重視實(shí)際問題的分析和解決,既可在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足,又可推動傳統(tǒng)教學(xué)方法本身的不斷改進(jìn)。案例教學(xué)也需要學(xué)生有一定的理論基礎(chǔ),并掌握有關(guān)的基本概念和基本原理,否則,案例教學(xué)難以開展。因此,案例教學(xué)法一定要與其他理論教授方式密切結(jié)合。
2.教學(xué)案例要準(zhǔn)確反映課程對學(xué)生核心能力的培養(yǎng)
案例教學(xué)要圍繞課程的核心概念和核心能力開展。由于學(xué)生缺乏工程背景和專業(yè)知識,若案例涉及過于專業(yè)化的知識,學(xué)生將難以調(diào)研、分析和提出問題的解決方案;若案例太簡單對學(xué)生來說缺少吸引力、沒有新奇感,同樣達(dá)不到案例預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。實(shí)施案例教學(xué)要因材施教,兼顧案例的實(shí)踐性和理論性這兩個方面,這樣才能有效地提高案例教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生只有真正的理解和掌握課程的核心概念,才能夠把理論與實(shí)際有機(jī)的結(jié)合起來,使實(shí)際問題迎刃而解。成功的教學(xué)案例一定要實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。
3.案例教學(xué)要注重課堂和課外相結(jié)合
案例教學(xué)的主體是學(xué)生,教師只起引導(dǎo)作用。對于同樣知識點(diǎn)的課程內(nèi)容,采用案例教學(xué)法所用時間較傳統(tǒng)教學(xué)法多得多,所以,課程的案例教學(xué)不易多。機(jī)械原理課程我們選擇兩個案例實(shí)施案例教學(xué),一個為護(hù)理床,另一個結(jié)合專業(yè)選擇,對于機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)(數(shù)控技術(shù)方向)選擇了四軸加工中心的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。對于布置給學(xué)生的案例及要求,學(xué)生需要將自己置于產(chǎn)品設(shè)計師的位置,從產(chǎn)品的使用要求出發(fā),在課外查閱資料、參觀考察和小組討論,分析案例產(chǎn)品存在的問題、產(chǎn)生原因和解決方法以及改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計內(nèi)容和過程等,并在對比分析的基礎(chǔ)上形成本組新的設(shè)計方案。由于這些內(nèi)容需本組同學(xué)在課外通力合作、發(fā)揮集體智慧完成,所以案例的課外研究工作十分重要。課堂討論由教師主持,按組發(fā)言、全班交流討論,這是全班同學(xué)設(shè)計經(jīng)驗的共享過程,也使學(xué)生真正體會到他們才是案例教學(xué)的主體。課堂與課外相結(jié)合,才能完成案例教學(xué)目標(biāo),同時完成護(hù)理床的“最佳方案”。
4.案例教學(xué)需要師生雙方的共同努力
案例教學(xué)要求學(xué)生和教師共同參與教學(xué)。教學(xué)是否成功既取決于教師,又取決于學(xué)生。選擇和提煉案例需要教師熟悉案例內(nèi)容并進(jìn)行深入研究,準(zhǔn)備好課堂討論案例可能涉及到的有關(guān)知識。這樣,既有利于案例的布置,又有利于解答課堂討論學(xué)生提出的各種疑難問題。因此,教師需要通過科學(xué)研究、走進(jìn)企業(yè)和進(jìn)修學(xué)習(xí),不斷充實(shí)和更新自己的知識,拓寬知識面,提高自身綜合素質(zhì)。案例教學(xué)法強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考和工作,自主形成解決問題的最佳方案。在課堂討論過程中,學(xué)生應(yīng)積極思考、認(rèn)真準(zhǔn)備、踴躍發(fā)言,積極參與課堂案例討論,配合教師完成案例教學(xué)任務(wù)。
5.案例教學(xué)要重視對學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
案例教學(xué)縮短了教學(xué)場景與實(shí)際生活情景的差距,把抽象的原理、概念等具體化,促進(jìn)從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)移,有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和能力,激發(fā)其探究意識。實(shí)踐證明:案例教學(xué)對學(xué)生分析、解決問題和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),對知識的接受程度和保留的持久性等方面富有成效。我校機(jī)械原理課程的案例教學(xué)是“以培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械裝置原理方案設(shè)計能力為主線,以機(jī)構(gòu)基本概念和原理的應(yīng)用為重點(diǎn),以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為核心”組織教學(xué)的,通過案例教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)法的結(jié)合,使學(xué)生掌握了課程的基本概念和核心能力,提高了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計能力。
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1 編寫機(jī)械零部件性能試驗教學(xué)大綱，合理設(shè)置實(shí)驗項目及內(nèi)容
根據(jù)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計課程內(nèi)容及以往的實(shí)驗設(shè)置情況，我們主要開設(shè)1個認(rèn)知實(shí)驗、3個大實(shí)驗項目。每一大項中再設(shè)置驗證性、綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性的實(shí)驗內(nèi)容，以達(dá)到鞏固專業(yè)基礎(chǔ)知識的目的，從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計及工程實(shí)踐能力，同時也激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。
1.1 機(jī)械認(rèn)知
這個實(shí)驗主要是讓學(xué)生參觀機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計陳列柜，通過觀察分析各類機(jī)構(gòu)、零部件及創(chuàng)新方法等，使學(xué)生對所學(xué)課程有更進(jìn)一步的感性認(rèn)知，同時激發(fā)對所學(xué)專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。
1.2 機(jī)構(gòu)分析實(shí)驗及創(chuàng)意設(shè)計
實(shí)驗主要內(nèi)容為：（1）機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的測繪與分析： 要求學(xué)生分析機(jī)構(gòu)，畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖并計算自由度。主要目的是使學(xué)生掌握正確繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的方法及機(jī)構(gòu)自由度的計算方法，理解機(jī)構(gòu)自由度的概念。（2）機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及模擬：要求學(xué)生自行設(shè)計機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案，并進(jìn)行機(jī)構(gòu)組裝、調(diào)試、運(yùn)行及改進(jìn)，最終確定方案。目的在于通過實(shí)驗使學(xué)生靈活運(yùn)用機(jī)構(gòu)組合、機(jī)構(gòu)演化與變異，創(chuàng)造性地設(shè)計、拼接機(jī)構(gòu)。同時也提高了學(xué)生的實(shí)際動手能力，通過對方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動分析、動力分析及實(shí)際測定，檢驗設(shè)計的方案是否滿足工作要求，培養(yǎng)學(xué)生對各種常見機(jī)構(gòu)的綜合運(yùn)用能力及創(chuàng)新設(shè)計能力。通過機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計、機(jī)構(gòu)的組裝調(diào)試及模擬運(yùn)行等使學(xué)生實(shí)際動手能力、團(tuán)結(jié)協(xié)調(diào)能力得到較好培養(yǎng)，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，激發(fā)和調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主性，以及參加各類機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽的熱情。
1.3 機(jī)械傳動性能測試分析及創(chuàng)新組合
實(shí)驗主要內(nèi)容為：（1）各種典型機(jī)械傳動裝置并測試參數(shù)曲線及分析比較：要求學(xué)生分別組裝帶傳動、鏈傳動、萬向節(jié)傳動、蝸桿傳動、齒輪傳動等測試裝置，并測試在傳遞運(yùn)動與動力過程中的參數(shù)曲線，分析比較運(yùn)動特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)。目的是使學(xué)生通過組裝各種典型機(jī)械傳動裝置，并測試在傳遞運(yùn)動與動力過程中的參數(shù)曲線，進(jìn)一步分析比較各類傳動的運(yùn)動特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)及使用場合。（2）優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計組合傳動系統(tǒng)：要求學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計組合傳動系統(tǒng)，進(jìn)行組裝調(diào)試并測試各類參數(shù)，分析比較各類組合的優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定最佳組合傳動系統(tǒng)。主要目的在于通過優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計組合傳動系統(tǒng)，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對傳動系統(tǒng)的合理布置及優(yōu)化、傳動效率的提高等的創(chuàng)新設(shè)計意識，鞏固學(xué)生的機(jī)械設(shè)計能力與工程實(shí)踐能力。
1.4 機(jī)械零部件性能試驗
實(shí)驗主要內(nèi)容為：（1）減速器拆裝及軸系結(jié)構(gòu)分析：要求學(xué)生正確拆裝各類減速器，畫出軸系結(jié)構(gòu)圖；了解減速器整體結(jié)構(gòu)以及零部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作用；測定減速器主要參數(shù)，如中心距、齒輪齒數(shù)、傳動比、傳動方式、判定輸入、輸出軸；確定斜齒輪或蝸桿的旋向及軸向力；觀察軸承代號及安裝方式；等等。目的在于通過對減速器的拆裝、結(jié)構(gòu)分析和對軸系結(jié)構(gòu)測繪的過程，全面細(xì)致地觀察齒輪減速器的整體結(jié)構(gòu)以及零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并了解它們是如何綜合考慮滿足功能要求、強(qiáng)度剛度要求、加工工藝要求、裝配調(diào)整定位要求、密封要求以及經(jīng)濟(jì)性要求的，以達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際，加深關(guān)于結(jié)構(gòu)方面的感性認(rèn)識，為能設(shè)計出較為合理的減速器打下良好基礎(chǔ)。（2）漸開線齒輪范成及齒輪參數(shù)測定：要求學(xué)生用范成法原理加工變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪；用游標(biāo)卡尺測定漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)。通過實(shí)驗使學(xué)生掌握用范成法制造漸開線齒輪的基本原理；了解漸開線齒輪產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原因和避免根切的方法；鞏固并熟悉齒輪的各部分尺寸與參數(shù)的關(guān)系和漸開線的性質(zhì)。（3）剛性回轉(zhuǎn)件的動平衡測試：要求對剛性轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡測試。通過實(shí)驗使學(xué)生鞏固動平衡知識，熟悉剛性轉(zhuǎn)子動平衡的方法。（4）滑動軸承性能測試與分析：要求學(xué)生測試動軸承的特性曲線、徑向油膜壓力分布曲線與承載量曲線等。目的在于使學(xué)生了解滑動軸承的動壓油膜形成過程與現(xiàn)象；了解滾動軸承、滑動軸承的特性、使用場合及各自的優(yōu)缺點(diǎn)。（5）軸系結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計：要求學(xué)生設(shè)計一軸系結(jié)構(gòu)并組裝，分析軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，若發(fā)現(xiàn)錯誤或是不合理之處，應(yīng)修改軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并重新組裝軸系結(jié)構(gòu)；繪制軸系結(jié)構(gòu)裝配圖。目的在于使學(xué)生熟悉和掌握軸的結(jié)構(gòu)與其設(shè)計，弄懂軸及軸上零件的結(jié)構(gòu)形狀及功能、工藝要求和裝配關(guān)系；掌握軸及軸上零件的定位與固定方法；掌握軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求與常用軸系結(jié)構(gòu)；了解軸承的類型、布置、安裝及調(diào)整方法，以及和密封方式等。
2 充足的實(shí)驗課時，促使學(xué)生能深入到每個實(shí)驗中去
傳統(tǒng)的課程實(shí)驗都是依附于課程的，實(shí)驗學(xué)時往往都很少。如機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計課程實(shí)驗總學(xué)時為14學(xué)時，分兩個學(xué)期完成。由于課時少，只能安排一些最基礎(chǔ)的驗證性、綜合性的實(shí)驗。在實(shí)驗中多以教師講解為主，學(xué)生按照教師的指導(dǎo)完成實(shí)驗，給學(xué)生思考摸索的機(jī)會很少。現(xiàn)在的機(jī)械零部件性能試驗課程有48學(xué)時，一學(xué)年內(nèi)完成。在設(shè)置上增加了一些創(chuàng)新性、設(shè)計性的實(shí)驗。學(xué)生對每個實(shí)驗都能充分投入，對實(shí)驗儀器、實(shí)驗原理等都能充分地熟悉了解，實(shí)際動手能力得到提高。在設(shè)計性、創(chuàng)新性實(shí)驗上也給予充分的思考時間，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。
3 采取以學(xué)生為主體、教師啟發(fā)指導(dǎo)的實(shí)驗教學(xué)形式，并以多媒體輔助教學(xué)
實(shí)驗教學(xué)方法采用以學(xué)生為主體、教師啟發(fā)指導(dǎo)的實(shí)驗教學(xué)形式。要求學(xué)生做好實(shí)驗預(yù)習(xí)，對實(shí)驗中一些零部件的作用以及較為復(fù)雜零部件搭接方法采用多媒體進(jìn)行講解演示，使學(xué)生快速了解零部件功能，同時增加了學(xué)生設(shè)計方案的時間。每個實(shí)驗都要求學(xué)生 自己設(shè)計實(shí)驗方案，經(jīng)教師檢查認(rèn)可后確定方案的可行性和安全性。在實(shí)驗中教師給予學(xué)生最大的自由度，放開手腳，使學(xué)生成為實(shí)驗的主人。當(dāng)學(xué)生遇到困難時，教師給以幫助或提示，并引導(dǎo)學(xué)生主動查找相關(guān)資料，從多角度、多渠道去觀察和思考問題，不斷進(jìn)行探索和創(chuàng)新。
4 教學(xué)實(shí)踐效果
兩年機(jī)械零部件性能試驗實(shí)驗課程教學(xué)，已取得了良好的效果：
4.1 充分提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，同時也深化對本專業(yè)的感情
傳統(tǒng)實(shí)驗以教師講解為主，學(xué)生多是在教師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗，造成許多知識點(diǎn)學(xué)生未能完全理解。通過機(jī)械零部件性能試驗實(shí)驗課程，學(xué)生在實(shí)驗室的時間大大增加，能充分將理論知識與實(shí)際相結(jié)合，理論知識得到了鞏固，并促使學(xué)生進(jìn)一步思考與探索。同時對所學(xué)專業(yè)有了更深的了解，提高了對本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。
4.2 提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識分析和解決實(shí)際問題的能力，同時也激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識
實(shí)驗的設(shè)置由簡單到設(shè)計性、創(chuàng)新性的過渡，促使每個學(xué)生都能投入到實(shí)驗中去。通過方案選擇設(shè)計、傳動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計、綜合性能測試等，使學(xué)生將多門課程（機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、控制理論、計算機(jī)語言等）的知識或多項單獨(dú)開設(shè)的實(shí)驗合成一項綜合實(shí)驗，所學(xué)理論知識得到全面系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，同時提高了學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析、解決實(shí)際問題的能力。通過對所設(shè)計的方案進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，能較好激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計意識，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造性。
4.3 大大提高了實(shí)驗設(shè)備的利用率及實(shí)驗室的使用率
實(shí)驗學(xué)時和實(shí)驗項目的增加，讓以前閑置的實(shí)驗設(shè)備都得到充分利用。同時實(shí)驗室也為學(xué)生提供了良好的創(chuàng)新實(shí)踐活動條件，促使學(xué)生積極報名參加各類工程技術(shù)創(chuàng)新大賽，并充分利用實(shí)驗室的資源進(jìn)行方案的模擬運(yùn)行。
4.4 培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的工作作風(fēng)和團(tuán)隊協(xié)作精神
由于大部分實(shí)驗的實(shí)驗條件和方法都由學(xué)生自己擬訂，實(shí)驗過程中往往會出現(xiàn)理論上可行，但實(shí)際做起來困難的情況，有的學(xué)生會出現(xiàn)急躁、心灰意冷的狀態(tài)，指導(dǎo)教師應(yīng)給予正確的引導(dǎo)和鼓勵，使其及時調(diào)整心態(tài)，正確對待挫折，并積極思考。同時也要求學(xué)生能分工明確、互相協(xié)作，達(dá)到事半功倍的效果。通過實(shí)驗學(xué)生的綜合素質(zhì)得到提高。
5 結(jié)束語
機(jī)械零部件性能試驗課程實(shí)驗已取得了一定的效果，但也存在著一些問題和困難，如教師的工作量加大、實(shí)驗設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)等問題。今后我們將不斷進(jìn)行探索和改革，進(jìn)一步完善實(shí)驗學(xué)時設(shè)置及教學(xué)方法的改革。
參考文獻(xiàn)
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1課程教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的主要問題
機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，目前該系列課程的設(shè)置主要由以下幾大模塊組成：
(1)公差與配合
研究機(jī)械設(shè)計中是怎樣正確合理的確定各種零部件的幾何精度及相互間的配合關(guān)系，研究測量工具和儀器的測量原理及正確使用方法，掌握一定的測量技術(shù)。
(2)理論力學(xué)
研究質(zhì)點(diǎn)、剛體的靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)。靜力學(xué)研究物體在力作用下處于平衡的規(guī)律;運(yùn)動學(xué)研究物體運(yùn)動的幾何性質(zhì);動力學(xué)研究物體在力作用下的運(yùn)動規(guī)律。
(3)材料力學(xué)
研究桿件材料在各種外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變、應(yīng)力、強(qiáng)度、剛度以及導(dǎo)致各種材料變形與破壞的規(guī)律;為受力構(gòu)件提供強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性計算的理論基礎(chǔ)條件;解決結(jié)構(gòu)設(shè)計安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理的矛盾。
(4)機(jī)械原理
研究機(jī)械中機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成、運(yùn)動、以及機(jī)器結(jié)構(gòu)的受力和設(shè)計。
(5)機(jī)械設(shè)計
研究通用機(jī)械零件能量的傳遞方式、材料、形狀尺寸、方法的選擇與設(shè)計。
這些課程設(shè)置的目的是為了使學(xué)生具有機(jī)械設(shè)計的初步能力和為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)起到鋪墊的作用。但是這些課程理論性強(qiáng)、概念抽象，涉及的基礎(chǔ)理論和知識面廣、系統(tǒng)性強(qiáng)、學(xué)時多，如果在教學(xué)過程中過分強(qiáng)調(diào)知識的系統(tǒng)性和理論的完整性，這種教學(xué)模式不能適應(yīng)高職高專教育對應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。如果按照課程設(shè)置的方式，以教為中心，以知識的傳授為主要目的，可能會出現(xiàn)如下情況：忽視了學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)造能力和創(chuàng)造個性的培養(yǎng)，往往學(xué)生理論考試成績較高，但實(shí)際設(shè)計和應(yīng)用能力不強(qiáng)，這與企業(yè)需求脫節(jié);課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)脫節(jié);重視學(xué)習(xí)者知識的接受與理解，不重視知識建構(gòu)和發(fā)現(xiàn)的方法;沒有充分發(fā)揮先進(jìn)的實(shí)驗技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)在支持個別化學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)以及教學(xué)管理方面的巨大優(yōu)勢。
2課程教學(xué)模式探索
2.1學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)
興趣是學(xué)生對學(xué)習(xí)活動或?qū)W習(xí)對象的一種積極認(rèn)識或意識傾向，當(dāng)一個學(xué)生對某門學(xué)科發(fā)生興趣時，他總是愉快地學(xué)習(xí)，積極主動獲取知識。但在課堂上學(xué)生的注意力的集中時間是有限的，長時間集中注意力會引起他們思維疲勞，甚至厭煩。
針對本課程可從以下來展開學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)：
在學(xué)生剛剛接觸該課程的時候，首先讓學(xué)生明白這門課程設(shè)立的目的;對后面其他的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)有什么作用;對今后工作中可以用來解決那些技術(shù)上的問題。這樣以來學(xué)生就會意識到這門專業(yè)基礎(chǔ)課程的重要性，從而在學(xué)生心目中樹立起該課程在專業(yè)知識體系中的重要地位。通過動態(tài)的多媒體電子課件，利用現(xiàn)代教育媒體的表現(xiàn)力，給學(xué)生一種具有新意的刺激，使學(xué)生從原來抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)化為興奮狀態(tài)，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性;將書本知識還原于生活實(shí)踐，能夠激發(fā)學(xué)生參與探索的欲望，通過觀察生活中的各種常見機(jī)械、機(jī)電設(shè)備中的動作、工作原理，讓學(xué)生找到其存在和應(yīng)用了那些平面機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;通過實(shí)例來提出問題，讓學(xué)生思考，討論，最后教師進(jìn)行歸納總結(jié)。例如，在講解間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)時，向?qū)W生提問：為什么大家在看電影的時候，總感覺畫面有停頓感?學(xué)生開始各種各樣的思考和討論，多數(shù)同學(xué)的意見是不完全正確的，這時老師再給予正確的引導(dǎo)式歸納總結(jié)：為了適應(yīng)人們的視覺暫留現(xiàn)象，要求影片作間歇運(yùn)動，所以放映機(jī)采用四槽槽輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)傳動軸帶動圓銷每旋轉(zhuǎn)一周，槽輪相應(yīng)地轉(zhuǎn)過90，因此能使影片的畫面作短暫的停留，這樣以來使學(xué)生聽了以后興趣盎然。采用這些方法不僅能提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，而且還拓展了學(xué)生的思路。
2.2創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
創(chuàng)新是一個民族進(jìn)步的靈魂，是國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力，而高等學(xué)校是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的基地和搖籃，因此，在學(xué)習(xí)專業(yè)課程的過程中應(yīng)不時地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。就機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)而言，以培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計能力為最終目標(biāo)，以學(xué)生能應(yīng)用所學(xué)知識來解決工程中的實(shí)際問題為目的，以必須、夠用為度，以講清概念、強(qiáng)化應(yīng)用為重點(diǎn)的原則來確定本課程的主要內(nèi)容和體系結(jié)構(gòu);通過引入現(xiàn)代設(shè)計理論和設(shè)計方法，以基本知識、原理部分作為基礎(chǔ)，發(fā)展平臺，注重設(shè)計與制造有機(jī)結(jié)合、機(jī)電液有機(jī)結(jié)合、理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，大膽創(chuàng)新。
在教學(xué)及實(shí)踐教學(xué)過程中，不斷地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。通過變傳統(tǒng)的、被動的、低效的實(shí)物模型來實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)及裝置設(shè)計為先進(jìn)的、主動的、高效的可視化CAD三維參數(shù)化建模來實(shí)現(xiàn)裝置乃至產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計;帶動學(xué)生一起分析如何實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)及零部件的優(yōu)化設(shè)計，從一些實(shí)際的問題入手，來考慮那些部件的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計，創(chuàng)新設(shè)計，分析新的設(shè)計會帶來機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)其功能方面具有哪些好處;改變傳統(tǒng)的考核模式促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在學(xué)生做課程設(shè)計時，讓學(xué)生利用所學(xué)基本原理對日常生活中的機(jī)器、裝置的原理進(jìn)行分析，通過文獻(xiàn)查閱，加以改進(jìn)，或者提出自己的想法，并把自己的構(gòu)思用論文或?qū)＠男问郊右员磉_(dá)，發(fā)揮學(xué)生的自主性和創(chuàng)新能力;在實(shí)驗課的講授方式上，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，讓學(xué)生知道某種結(jié)構(gòu)為什么是這樣，動力是否可以通過其他的傳動方式實(shí)現(xiàn)。這樣既有助于學(xué)生認(rèn)識事物的本質(zhì)規(guī)律，又使學(xué)生的實(shí)際能力得到鍛煉;通過開展創(chuàng)新設(shè)計實(shí)踐活動來提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，例如，在講授撓性傳動時，給學(xué)生提出問題，大家都知道自行車采用了鏈傳動的方式來驅(qū)動車輪前進(jìn)。鏈傳動具有瞬時的傳動比不穩(wěn)定、工作時有噪聲、易脫鏈等缺點(diǎn)，帶傳動有承載能力不大、彈性滑動和打滑現(xiàn)象的缺點(diǎn)。而它們的各自的缺點(diǎn)都是對方的優(yōu)點(diǎn)，那么能不能設(shè)計出一種撓性傳動方式使得它們的特點(diǎn)得以均衡呢?因此就以此為作業(yè)任務(wù)讓學(xué)生自己去按所學(xué)的知識和創(chuàng)新的理念給出它們的設(shè)計方案來。教學(xué)效果表明，就出現(xiàn)了帶式鏈條比較好的創(chuàng)新方案。于此同時可以結(jié)合本課程的教學(xué)內(nèi)容開展機(jī)械設(shè)計競賽、鼓勵并指導(dǎo)學(xué)生參加全國的創(chuàng)新設(shè)計大賽。這樣以來學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力將在很大程度上得到加強(qiáng)。
2.3理論聯(lián)系實(shí)踐的教學(xué)方法
從機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)的課程設(shè)置模塊來看，公差與配合、理論力學(xué)及材料力學(xué)、機(jī)械原理這些內(nèi)容大多為理論性較強(qiáng)的知識內(nèi)容，而機(jī)械設(shè)計則是研究機(jī)械零件能量的傳遞方式、材料、形狀尺寸、方法的選擇與設(shè)計。機(jī)械設(shè)計部分的特點(diǎn)在于各章內(nèi)容看似相互沒有關(guān)聯(lián)，如聯(lián)接中的鍵、銷、螺栓、聯(lián)軸器;帶傳動、鏈傳動;齒輪傳動、軸、軸承等各類零件，但運(yùn)用機(jī)械原理方法、理論及材料力學(xué)知識以及公差配合規(guī)則將這些零件匯合才能設(shè)計出一個完整的機(jī)械裝備。如果在給學(xué)生講解理論知識的時候，能將其對應(yīng)的機(jī)械零部件的設(shè)計、機(jī)器設(shè)備中標(biāo)準(zhǔn)件的選擇和應(yīng)用，讓學(xué)生自己通過實(shí)踐來完成，真正實(shí)現(xiàn)理論用于實(shí)踐、實(shí)踐鞏固理論，這樣效果將會更好。
以培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械系統(tǒng)方案創(chuàng)新設(shè)計能力為目標(biāo)，以設(shè)計為主線，建立理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)為主體的新教學(xué)模式。
該教學(xué)模式注重理論與實(shí)踐、理論講授與實(shí)驗操作相結(jié)合，合理地確定課堂和實(shí)踐重點(diǎn)，著眼于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。該教學(xué)模式提倡學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)的理念，突出以學(xué)生為主體的教育模式，以工程設(shè)計實(shí)例為載體，貫穿教學(xué)過程始終，體現(xiàn)學(xué)習(xí)-設(shè)計-再學(xué)習(xí)-再設(shè)計的循環(huán)漸進(jìn)的學(xué)習(xí)過程。在機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)中只有密切聯(lián)系工程實(shí)際，不斷加強(qiáng)對機(jī)構(gòu)及機(jī)器的研究和分析能力，才能更有效地激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)和提高學(xué)生的設(shè)計與創(chuàng)新能力。在教授的過程中通過更新教材內(nèi)容、增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，使理論教學(xué)的第一課堂與實(shí)踐教學(xué)的第二課堂有機(jī)結(jié)合，相互協(xié)調(diào)，從而營造理論學(xué)習(xí)-設(shè)計實(shí)踐-實(shí)驗三維一體的學(xué)習(xí)氛圍，以培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、專業(yè)面寬廣、創(chuàng)新設(shè)計能力強(qiáng)的實(shí)用性、技能型機(jī)械工程專業(yè)復(fù)合型人才。
1工業(yè)工程專業(yè)“211”人才培養(yǎng)方案基本框架的設(shè)計
1．1“211”人才培養(yǎng)方案的課程設(shè)置原則與依據(jù)具體說來，本方案的課程體系結(jié)構(gòu)有四部分組成：（1）通識教育領(lǐng)域課程。該領(lǐng)域課程培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的自然科學(xué)基礎(chǔ)、較好的人文、社會科學(xué)基礎(chǔ)，使之具備較高的英語水平和計算機(jī)應(yīng)用能力，掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢的基本方法。這些課程包括軍事理論與技術(shù)技能訓(xùn)練、思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)、基本原理概論、大學(xué)體育、大學(xué)英語以及計算機(jī)課程等。（2）學(xué)科基礎(chǔ)教育領(lǐng)域課程。該專業(yè)領(lǐng)域課程著重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)理論與基礎(chǔ)知識；學(xué)生分析、解決生產(chǎn)企業(yè)尤其是制造企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)組織與管理問題的能力。這些課程包括高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)A、概率論和數(shù)理統(tǒng)計A、大學(xué)物理、工程實(shí)訓(xùn)A、畫法幾何與機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)械制造技術(shù)、機(jī)械設(shè)計、理論力學(xué)、材料力學(xué)、電子電工技術(shù)基礎(chǔ)等。（3）專業(yè)核心領(lǐng)域課程。該領(lǐng)域課程讓學(xué)生了解機(jī)械制造學(xué)科的基本知識與基本技能，使之具有初步的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與生產(chǎn)組織管理的能力。該課程包括計算機(jī)繪圖、管理學(xué)原理、基礎(chǔ)工業(yè)工程、運(yùn)籌學(xué)、運(yùn)籌學(xué)課程設(shè)計、質(zhì)量工程、人因工程、生產(chǎn)計劃與控制、物流設(shè)施與規(guī)劃、物流設(shè)施與規(guī)劃課程設(shè)計、系統(tǒng)工程、生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真、生產(chǎn)系統(tǒng)綜合實(shí)驗、畢業(yè)論文（設(shè)計）等。（4）專業(yè)選修及實(shí)踐實(shí)習(xí)領(lǐng)域課程。該課程包括工業(yè)工程專業(yè)英語、機(jī)械產(chǎn)品三維造型與創(chuàng)新設(shè)計、機(jī)械CAD／CAM技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、現(xiàn)代制造技術(shù)、管理信息系統(tǒng)、java語言程序設(shè)計、經(jīng)濟(jì)學(xué)原理、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、市場營銷學(xué)、供應(yīng)鏈管理、項目管理、現(xiàn)代物流學(xué)和專業(yè)社會實(shí)踐等，這些課程旨在培養(yǎng)既具備堅實(shí)的機(jī)械工程技術(shù)基礎(chǔ)、又具備現(xiàn)代企業(yè)管理的理論，能為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的跨學(xué)科應(yīng)用型人才。
1．2“211”人才培養(yǎng)方案中的素質(zhì)與專業(yè)、課內(nèi)與課外的關(guān)系為了培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力、創(chuàng)造能力和實(shí)踐能力，本方案規(guī)定學(xué)生畢業(yè)前除完成規(guī)定的課程學(xué)分外，學(xué)生還必須修讀非本院、本學(xué)科開設(shè)的通識教育選修課程，完成8學(xué)分，其中必須選修體育專項課程等，學(xué)生必須修滿課外實(shí)踐與創(chuàng)新活動5學(xué)分，思政類課程的實(shí)踐學(xué)分5學(xué)分納入自主修習(xí)課程考核。其次，“211”人才培養(yǎng)方案重視學(xué)生共性的提高與個性的發(fā)展。創(chuàng)新是以思想的自由為前提的，個性是學(xué)生獨(dú)立精神和自由思考能力的表征；如果說通識領(lǐng)域課程和學(xué)科基礎(chǔ)教育領(lǐng)域課程是為了實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，那么專業(yè)核心領(lǐng)域課程和專業(yè)選修課程則是為了培養(yǎng)學(xué)生的個性。
2校企合作背景下的“211”人才培養(yǎng)方案實(shí)踐教學(xué)要求
為落實(shí)“211”人才培養(yǎng)方案，保證工業(yè)工程專業(yè)取得良好的教學(xué)效果，工業(yè)工程專業(yè)積極聯(lián)系校外企業(yè)，與之對接合作，采取課程實(shí)訓(xùn)和組織學(xué)生到企業(yè)實(shí)習(xí)的措施。
2．1明確實(shí)訓(xùn)大綱，規(guī)范實(shí)踐教學(xué)過程為了使工業(yè)工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)取得效果，“211”人才培養(yǎng)方案采取以下幾種措施：（1）所有的實(shí)訓(xùn)課程都有實(shí)訓(xùn)教材或指導(dǎo)書，這些實(shí)訓(xùn)教材或指導(dǎo)書由本專業(yè)的老師集體編寫和修訂，并貫徹實(shí)踐教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。（2）實(shí)訓(xùn)課前，教師和實(shí)訓(xùn)工作人員必須認(rèn)真?zhèn)湔n，檢查實(shí)訓(xùn)設(shè)備、設(shè)施的性能和實(shí)訓(xùn)材料的有效性，以保證實(shí)訓(xùn)的正常運(yùn)行。（3）實(shí)訓(xùn)教師需嚴(yán)格管理學(xué)生，向?qū)W生講明實(shí)訓(xùn)規(guī)章、規(guī)程和安全注意事項，認(rèn)真批改實(shí)訓(xùn)報告。對那些違反實(shí)訓(xùn)章程，操作不規(guī)范的學(xué)生，應(yīng)該明令其停止實(shí)訓(xùn)；對于不符合要求的實(shí)訓(xùn)報告，教師應(yīng)該要求學(xué)生重做。（4）實(shí)訓(xùn)結(jié)束后，教師應(yīng)該嚴(yán)格要求學(xué)生撰寫實(shí)訓(xùn)報告，并認(rèn)真批閱報告，按“優(yōu)”、“良”、“中”、“及格”、“不及格”5個等級評定成績，將其記入實(shí)訓(xùn)成績檔案。
2．2構(gòu)建實(shí)習(xí)管理體系，促進(jìn)實(shí)習(xí)效果的提高實(shí)踐實(shí)習(xí)重要性不言而喻，它是促進(jìn)工業(yè)工程專業(yè)深化教學(xué)改革、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要保證，而且對推進(jìn)工學(xué)結(jié)合、校企合作具有重要的借鑒意義。為全面提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，確保實(shí)踐實(shí)習(xí)取得良好效果，湖北文理學(xué)院工業(yè)工程專業(yè)按照本專業(yè)的實(shí)踐性特點(diǎn)，制定了實(shí)習(xí)前、實(shí)習(xí)中、實(shí)習(xí)后的一系列管理規(guī)章制度，編制了與實(shí)習(xí)各環(huán)節(jié)管理相對應(yīng)的《自主聯(lián)系實(shí)習(xí)單位申請表》、《變更實(shí)習(xí)單位申請表》、《實(shí)踐實(shí)習(xí)進(jìn)度表》，以及一系列能夠反饋實(shí)習(xí)效果的《實(shí)踐教學(xué)工作評價調(diào)查表》、《實(shí)習(xí)單位意見調(diào)查表》和《實(shí)習(xí)生對實(shí)習(xí)單位的意見表》等，這些實(shí)踐實(shí)習(xí)跟蹤管理文件對提高教學(xué)質(zhì)量起到了很好的引領(lǐng)與監(jiān)督作用。
作者：賈利梅單位：湖北文理學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院湖北文理學(xué)院省級協(xié)同創(chuàng)新中心
關(guān)鍵詞：機(jī)械原理課程設(shè)計；機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計；機(jī)構(gòu)尺度綜合；機(jī)構(gòu)仿真
《機(jī)械原理》是高等工科院校機(jī)械專業(yè)必修的一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課[1，2]，《機(jī)械原理課程設(shè)計》則是使學(xué)生較全面系統(tǒng)地掌握及深化機(jī)械原理課程的基本原理和方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識，提高分析和解決工程實(shí)際問題的能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。
一、問題的提出
我校《機(jī)械原理課程設(shè)計》所選用的設(shè)計題目以往多為針對不同類型的連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析及動態(tài)靜力分析。機(jī)構(gòu)的類型機(jī)構(gòu)及尺寸由教師指定，一般為平面六桿機(jī)構(gòu)。班級各學(xué)生所需分析的機(jī)構(gòu)類型或機(jī)構(gòu)的尺寸不同。
隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，對高等教育的要求也在不斷提高。培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的人才，提高工科學(xué)生的綜合能力已成為機(jī)械工程教育工作者的共識。在此大環(huán)境下，對《機(jī)械原理課程設(shè)計》進(jìn)行改革，將以分析為主的《機(jī)械原理課程設(shè)計》改變?yōu)椤皺C(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計[3，4]——型綜合——尺度綜合——運(yùn)動動力分析”的設(shè)計型《機(jī)械原理課程設(shè)計》，勢在必行。
二、設(shè)計型《機(jī)械原理課程設(shè)計》
課題組首次在大三詹天佑班及車輛專業(yè)部分學(xué)生中試點(diǎn)，進(jìn)行了設(shè)計型《機(jī)械原理課程設(shè)計》的探索與實(shí)踐。
課題組在充分調(diào)研查閱的基礎(chǔ)上，選用文獻(xiàn)[5]作為主要參考教材，并自編了與之配套的任務(wù)書等教學(xué)資料。
1.設(shè)計的目的及任務(wù)。設(shè)計型《機(jī)械原理課程設(shè)計》的目的在于：使學(xué)生鞏固理論知識，并使其對于機(jī)械的組成結(jié)構(gòu)、運(yùn)動學(xué)以及動力學(xué)的分析與設(shè)計建立較完整的概念；掌握機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計的內(nèi)容、方法和步驟，培養(yǎng)機(jī)構(gòu)選型與組合和確定運(yùn)動方案的能力；培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)、歸納、總結(jié)和獨(dú)立思考與分析的能力。其任務(wù)為：針對某種簡單機(jī)器（它的工藝動作過程比較簡單）進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動簡圖設(shè)計，包括機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案的設(shè)計與評定，機(jī)構(gòu)尺度綜合等。
2.設(shè)計題目。本次《機(jī)械原理課程設(shè)計》選擇了“圓盤型自動包本機(jī)進(jìn)本系統(tǒng)”、“水稻插秧機(jī)”等六種機(jī)械系統(tǒng)作為設(shè)計與分析的對象。各個機(jī)械系統(tǒng)由多個能夠完成具體工作的機(jī)構(gòu)組成，其各組成機(jī)構(gòu)必須動作協(xié)調(diào)，方能實(shí)現(xiàn)預(yù)期要求的功能。教師根據(jù)各機(jī)械系統(tǒng)所包含的具體工作機(jī)構(gòu)的數(shù)目，將學(xué)生分為2～4人一組，每位學(xué)生在完成所要求的整體機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計的前提下，還須獨(dú)立完成該機(jī)械系統(tǒng)中的指定工作機(jī)構(gòu)的型綜合、尺度綜合及其運(yùn)動分析（動力分析部分為選作）。因此，任意一名學(xué)生的工作均需各自完成，不可能“拷貝”他人成果。
3.設(shè)計內(nèi)容及要求。設(shè)計型《機(jī)械原理課程設(shè)計》要求學(xué)生根據(jù)教師下達(dá)的任務(wù)書完成：①全組討論及提出兩個以上系統(tǒng)設(shè)計方案；②經(jīng)比較、選優(yōu)，確定系統(tǒng)最終方案；③每個學(xué)生設(shè)計分析總體系統(tǒng)中的一個機(jī)構(gòu)；④每個學(xué)生對自己設(shè)計的機(jī)構(gòu)運(yùn)用解析法完成機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析；運(yùn)用解析法選作機(jī)構(gòu)受力分析；⑤每個學(xué)生運(yùn)用軟件選作機(jī)構(gòu)的仿真與驗證；⑥完成設(shè)計說明書。
三、《機(jī)械原理課程設(shè)計》指導(dǎo)方法的改革
1.《機(jī)械原理課程設(shè)計》前期工作。《機(jī)械原理課程設(shè)計》為期兩周，為使學(xué)生能夠有充分的時間消化理解《機(jī)械原理課程設(shè)計》的內(nèi)容，做好先期準(zhǔn)備工作，我們提前一周半進(jìn)行《機(jī)械原理課程設(shè)計》授課。許多學(xué)生聽課后即開始查閱資料，重溫課程設(shè)計中所用到的相關(guān)先修課程的知識，討論方案，主動找老師答疑等，教師也插空到班級輔導(dǎo)，收到良好的效果。
2.集思廣益，確定機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案。各組學(xué)生擬定出兩個以上機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動設(shè)計方案。所有參加設(shè)計型《機(jī)械原理課程設(shè)計》的六十多名學(xué)生一起進(jìn)行討論，集思廣益，優(yōu)選機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案。具體做法為：每組選派一名學(xué)生主講，其他學(xué)生補(bǔ)充，借助PPT介紹本組初定的幾種設(shè)計方案，指出各方案的優(yōu)缺點(diǎn)及篩選原因，其他學(xué)生提出問題及建議。通過討論，學(xué)生對許多概念、基本理論有了新的認(rèn)識和理解，鞏固了課堂教學(xué)中學(xué)到的知識，并且各組學(xué)生取長補(bǔ)短，相互學(xué)習(xí)，開闊了思路，對本組原有的設(shè)計方案又有了許多新的設(shè)想。
3.理論聯(lián)系實(shí)際，完成機(jī)構(gòu)設(shè)計。由于所承擔(dān)的任務(wù)不同，每個學(xué)生必須獨(dú)立完成總體系統(tǒng)中一個機(jī)構(gòu)的設(shè)計，難度較大。指導(dǎo)教師與實(shí)驗室老師一道，帶領(lǐng)學(xué)生參觀各類機(jī)構(gòu)模型，演示各類機(jī)構(gòu)動畫，講解各類機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場合，一一解答學(xué)生的各種問題。指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用solidworks軟件對自己設(shè)計的機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真與驗證。
4.綜合運(yùn)用知識，對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析和力分析。教師對運(yùn)用解析法對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析和動態(tài)靜力分析進(jìn)行了較為詳細(xì)的講解，對運(yùn)用solidworks軟件和ADAMS軟件進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析和力分析的方法及常見問題的解決進(jìn)行了輔導(dǎo)，使得學(xué)生在求解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動過程中即“知其然”又“知其所以然”。
5.在課程設(shè)計的各環(huán)節(jié)中強(qiáng)化學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。教師在課程設(shè)計整個過程中注重對學(xué)生查閱文獻(xiàn)、基礎(chǔ)理論知識的掌握、各科知識的融會貫通、理論聯(lián)系實(shí)際、獨(dú)立思考、綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題、動手能力、克服困難、創(chuàng)新意識、團(tuán)隊協(xié)作精神等多方面的能力進(jìn)行培養(yǎng)，并在對每位學(xué)生單獨(dú)進(jìn)行答辯的過程中加以考核。強(qiáng)化了對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，效果較為理想。許多學(xué)生感慨，這次課設(shè)雖經(jīng)歷了許多困難，但收獲了知識，獲得了成功的喜悅。
四、結(jié)束語
開展“設(shè)計型《機(jī)械原理課程設(shè)計》”，收效明顯：
1.使學(xué)生進(jìn)一步鞏固和加深了對理論知識的理解，并逐步掌握了工科學(xué)生應(yīng)具備的理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)方法。
2.調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，使學(xué)生動手實(shí)踐能力、創(chuàng)新設(shè)計能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神和綜合素質(zhì)得到了提高。
3.促進(jìn)了師資的培養(yǎng)，教師自身的業(yè)務(wù)水平得到提高，隊伍得到了鍛煉。
參考文獻(xiàn)：
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[2]謝進(jìn)，萬朝燕，杜立杰.機(jī)械原理[M].第二版.北京：高等教育出版社，2010.
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[4]鄒慧君.機(jī)械原理課程設(shè)計手冊[M].北京：高等教育出版社，1998.
一、創(chuàng)新機(jī)械設(shè)計課程體系
在以往的機(jī)械設(shè)計教學(xué)中，一些教師只是對理論知識進(jìn)行詳細(xì)的解讀，忽視實(shí)踐練習(xí)和對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。整個課堂是教師的“一言堂”，教師處于主導(dǎo)地位，一味地向?qū)W生灌輸知識。學(xué)生作為弱勢群體，只能被動地接受教師的觀點(diǎn)和言論，在課堂上無法發(fā)表個人的意見。長此以往，學(xué)生的言行中處處有著教師的影子，經(jīng)常模仿教師的思維方式，使學(xué)生的思維被牢牢桎梏，創(chuàng)新能力很難形成。同時，學(xué)生對單調(diào)、乏味的理論知識往往無法提起興趣，課堂上經(jīng)常溜號，理論知識掌握不牢，實(shí)踐訓(xùn)練時經(jīng)常會出現(xiàn)錯誤操作，創(chuàng)新思維無法形成。針對上述情況，教師應(yīng)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，更新教學(xué)理論，將培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力作為教學(xué)工作的重點(diǎn)，設(shè)計完善的教學(xué)組織計劃，對機(jī)械設(shè)計的相關(guān)知識進(jìn)行系統(tǒng)的歸納和總結(jié)，將其以模塊的形式展示給學(xué)生，以便學(xué)生更好地理解。一般來說，機(jī)械設(shè)計的理論知識涵蓋產(chǎn)品規(guī)劃、技術(shù)選擇、方案設(shè)計、施工組織等幾方面，每個模塊都可以增加一些創(chuàng)新性的內(nèi)容，以啟發(fā)學(xué)生的思路，拓展學(xué)生的視野，使其更好地領(lǐng)悟創(chuàng)新的實(shí)際內(nèi)涵。教師要重視知識之間的融合應(yīng)用，讓學(xué)生獨(dú)立設(shè)計機(jī)械部件、機(jī)械結(jié)構(gòu)乃至機(jī)械系統(tǒng)，通過大量的實(shí)踐練習(xí)提高學(xué)生運(yùn)用知識的熟練度，為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。
二、調(diào)整課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)
1.使用多媒體技術(shù)輔助教學(xué)。多媒體技術(shù)能將晦澀難懂的知識變得清晰、直觀，適用于無法用語言描述以及構(gòu)造復(fù)雜的零件和系統(tǒng)。通過觀看多媒體課件，學(xué)生會對機(jī)械的設(shè)計原理和運(yùn)行機(jī)制有清晰的把握，聲、形、像的完美結(jié)合會給予學(xué)生震撼的視聽享受，使其沉浸在教學(xué)課件營造的意境之中，對激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情有著重要作用，機(jī)械設(shè)計的教學(xué)效果會更顯著。教師要在機(jī)械設(shè)計課上加大對多媒體技術(shù)的有效運(yùn)用，制作優(yōu)良的教學(xué)課件，充分地利用課堂時間，讓學(xué)生在有限的課堂時間內(nèi)學(xué)習(xí)到更多的知識。教學(xué)課件的質(zhì)量在一定程度上會決定教學(xué)的效果，教師應(yīng)該增強(qiáng)教學(xué)課件的趣味性，吸引學(xué)生的課堂注意力，重視課件的學(xué)術(shù)價值。2.討論與答疑方式啟發(fā)學(xué)生。創(chuàng)新是在充分感知的基礎(chǔ)上形成的，需要學(xué)生理性認(rèn)識所學(xué)知識，學(xué)生對知識的理解比較深入、透徹，才能衍生出新的見解，最終形成創(chuàng)新型思維。教師要經(jīng)常組織討論活動，先由教師拋磚引玉提出問題，然后學(xué)生討論得出答案，最后教師進(jìn)行總結(jié)和深化，以提高學(xué)生對知識的理解度。對比較困難的問題，教師不宜直接告訴學(xué)生解題過程，而是要為學(xué)生提供解決的思路，與以往學(xué)過的知識關(guān)聯(lián)起來，讓學(xué)生學(xué)會用已學(xué)知識解決未知問題，使學(xué)生形成系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò)。教師可以先告知學(xué)生最終的結(jié)果，讓學(xué)生反向逆推解題步驟，訓(xùn)練學(xué)生的逆向思維。在討論與答疑并舉的訓(xùn)練模式下，久而久之學(xué)生會養(yǎng)成樂于動腦、善于動腦的習(xí)慣，遇到問題會很快地找到解決的切入點(diǎn)，學(xué)生分析問題和解決問題的能力增強(qiáng)的同時，會樹立良好的創(chuàng)新意識。
三、建設(shè)開放式的實(shí)驗基地
百聞不如一看，百看不如一試。這里的“試”強(qiáng)調(diào)動手實(shí)踐。學(xué)生親自動手，能在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計教學(xué)實(shí)驗局限于課程基本原理演示、理論驗證及實(shí)驗操作技術(shù)的掌握，而且是隨課程開設(shè)的，缺乏對學(xué)生實(shí)驗思路、實(shí)驗設(shè)計、觀察能力、分析與表達(dá)力和創(chuàng)新能力的綜合訓(xùn)練與培養(yǎng)，特別是缺乏動手實(shí)踐能力的培養(yǎng)。在這種教學(xué)條件下，學(xué)生的觀察能力和動手實(shí)踐能力普遍較差，由于實(shí)際動手少，自然發(fā)現(xiàn)新問題就少，難以調(diào)動他們的創(chuàng)造力。學(xué)生對獨(dú)立分析和解決的問題記憶會非常深刻。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常會遇到無法獨(dú)立解決的問題，對這類情況教師要加強(qiáng)引導(dǎo)和啟發(fā)，通過實(shí)踐操作培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，增強(qiáng)學(xué)生的記憶力。學(xué)校可以建設(shè)開放式的試驗基地，打造綜合性實(shí)驗平臺，為學(xué)生提供大量動手實(shí)踐的機(jī)會，讓學(xué)生能夠隨時隨地進(jìn)行實(shí)驗，這樣可以快速提高學(xué)生的實(shí)踐操作水平。同時，在實(shí)驗過程中，學(xué)生會總結(jié)出適宜自己的學(xué)習(xí)方法，進(jìn)而快速消化所學(xué)知識，在腦海中形成完善的知識脈絡(luò)圖，學(xué)生的實(shí)驗思路會更為清晰，設(shè)計能力會愈發(fā)成熟。教師可以設(shè)計分層次的實(shí)驗教學(xué)體系，如基礎(chǔ)實(shí)驗、綜合實(shí)驗和創(chuàng)新實(shí)驗，將學(xué)生的實(shí)驗成績納入期末考核，提高學(xué)生對實(shí)驗的重視度，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作靈感和創(chuàng)作熱情。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，教師要盡量帶學(xué)生接觸實(shí)際，擴(kuò)大學(xué)生眼界，積累和豐富創(chuàng)新設(shè)計知識與經(jīng)驗。
綜上所述，創(chuàng)新性教學(xué)沒有固定模式，教師要營造輕松和諧的教學(xué)氛圍，采用多種教學(xué)方法，積極調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。同時，拓寬學(xué)生的知識面，使學(xué)生形成合理的知識結(jié)構(gòu)，將課堂教學(xué)與社會實(shí)踐、科研及各類創(chuàng)新大賽有機(jī)地結(jié)合起來，以培養(yǎng)學(xué)生積極進(jìn)取的精神和創(chuàng)新能力。
作者:涂春蓮 單位:長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院
參考文獻(xiàn)：
［關(guān)鍵詞］機(jī)電類專業(yè)CDIO卓越工程師教育課程體系培養(yǎng)模式
［中圖分類號］G640［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2013）08-0046-03
一、卓越工程師教育與CDIO的關(guān)系
“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是國家宏觀的培養(yǎng)目標(biāo)要求，其工作思路是借鑒世界先進(jìn)國家高等工程教育的成功經(jīng)驗，創(chuàng)建具有中國特色工程教育模式，通過教育和行業(yè)、高校和企業(yè)的密切合作，以實(shí)際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，著力提高學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)企業(yè)發(fā)展需要的多種類型優(yōu)秀工程師。CDIO工程教育理念和培養(yǎng)模式注重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的工程技術(shù)能力，尤其是項目組織、設(shè)計、開發(fā)和實(shí)施能力，以及較強(qiáng)的溝通和協(xié)調(diào)能力，體現(xiàn)了當(dāng)今工程教育的國際共識。可見，CDIO人才培養(yǎng)模式和理念與卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的教育理念是高度一致的，而且CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，應(yīng)該作為實(shí)現(xiàn)卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的重要途徑，也是加入卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的基礎(chǔ)。
二、機(jī)自專業(yè)卓越工程師教育培養(yǎng)要求
機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)是典型的工科機(jī)電類專業(yè)，培養(yǎng)卓越工程師正是這類專業(yè)教育教學(xué)所追求的理想目標(biāo)。根據(jù)近年來專業(yè)進(jìn)行CDIO工程教育改革實(shí)踐取得的經(jīng)驗，開展卓越工程師教育培養(yǎng)模式的探索具有更積極的意義，而且卓越工程師教育對學(xué)生的知識、能力和素質(zhì)的培養(yǎng)要有具體的要求。
1.接受通用知識的基礎(chǔ)教育，具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等自然科學(xué)基礎(chǔ)知識，較強(qiáng)的外語和計算機(jī)應(yīng)用能力，較好的人文、藝術(shù)和社會科學(xué)基礎(chǔ)，初步的經(jīng)濟(jì)管理知識。
2.接受專業(yè)基礎(chǔ)教育，較系統(tǒng)地掌握機(jī)械制圖、力學(xué)、機(jī)械設(shè)計、電學(xué)、機(jī)械工程專業(yè)基礎(chǔ)領(lǐng)域的基本知識和技能。
3.接受專業(yè)基本技能訓(xùn)練，掌握本專業(yè)必須的零件測繪、力學(xué)分析計算、實(shí)驗、測試、數(shù)據(jù)分析、文獻(xiàn)檢索和基本工藝操作等方面的基本實(shí)踐技能。
4.接受專業(yè)知識教育與專業(yè)技能訓(xùn)練，具有本專業(yè)領(lǐng)域或方向所必需的專業(yè)知識，了解專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)行業(yè)的政策、法律和法規(guī)，了解本專業(yè)及相關(guān)學(xué)科前沿及發(fā)展趨勢。
5.接受工程意識與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)與訓(xùn)練，具有綜合運(yùn)用所學(xué)理論、分析解決工程實(shí)際問題的能力，能夠參與生產(chǎn)、并具有基本的運(yùn)行和維護(hù)能力，具有進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計、技術(shù)改造與創(chuàng)新的初步能力。
6.獲得綜合素質(zhì)的教育與培養(yǎng)，具有較強(qiáng)的交流溝通、環(huán)境適應(yīng)和團(tuán)隊合作的能力，具有較好的組織管理能力，具有良好的質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康、安全和服務(wù)意識，具有應(yīng)對危機(jī)與突發(fā)事件的初步能力，以及較高的綜合素質(zhì)和職業(yè)道德修養(yǎng)。
三、課程體系改革規(guī)劃與實(shí)踐
課程體系改革始終是貫徹CDIO工程教育改革理念，落實(shí)人才培養(yǎng)方案的具體保證。
（一）調(diào)整兩課開設(shè)學(xué)期，優(yōu)化課程布局
兩課是標(biāo)示中國特色高等教育的重要課程，共有356學(xué)時，16個必修學(xué)分，一般集中開設(shè)在大學(xué)一、二年級，在限制每學(xué)期計劃學(xué)時的要求下，一些基礎(chǔ)性課程被迫后延，對學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新能力培養(yǎng)和訓(xùn)練非常不利。本專業(yè)在CDIO工程教育改革實(shí)踐過程中，多方考察、學(xué)習(xí)，并與學(xué)校主管領(lǐng)導(dǎo)和教務(wù)處領(lǐng)導(dǎo)多次研究，做出了調(diào)整兩課開設(shè)學(xué)期的重大決定。將兩年完成的兩課主要教學(xué)任務(wù)調(diào)整為四年完成，即每學(xué)年開設(shè)一門政治哲學(xué)類課程，保證兩課四年不斷線：大一第一學(xué)期開設(shè) “思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)”，大二第一學(xué)期開設(shè)“中國近代史綱要”，大三第一學(xué)期開設(shè)“基本原理”，大四第一學(xué)期開設(shè)“思想和中國特色社會主義理論體系概論”。在兩課教學(xué)過程中，可以通過課程內(nèi)容的改革，重點(diǎn)教育和培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德和社會責(zé)任感。在大三、大四學(xué)年開設(shè)政治課更有利于準(zhǔn)備考研的學(xué)生學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)，大二調(diào)整兩課余出的學(xué)時由技術(shù)基礎(chǔ)課來遞進(jìn)填補(bǔ)，優(yōu)化了課程布局，為學(xué)生開展創(chuàng)新訓(xùn)練提供了專業(yè)基礎(chǔ)，更有利于專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
（二）公共基礎(chǔ)課程體現(xiàn)工程應(yīng)用意識
英語課分層次教學(xué)，入學(xué)即可參加大學(xué)四、六級考試，通過者可以進(jìn)入專業(yè)實(shí)驗室接受工程意識和創(chuàng)新能力訓(xùn)練。
數(shù)學(xué)課教學(xué)內(nèi)容與方式改革，在講述數(shù)學(xué)知識的過程中，啟迪學(xué)生的數(shù)學(xué)思維方式，教會應(yīng)用數(shù)學(xué)理論進(jìn)行工程建模的方法，數(shù)學(xué)中的實(shí)例應(yīng)該以機(jī)械工程的具體對象為目標(biāo)，使學(xué)生體會到學(xué)以致用的感覺，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。
大學(xué)物理課教學(xué)內(nèi)容與方式改革，在講授物理知識的基礎(chǔ)上，傳授和訓(xùn)練進(jìn)行物理實(shí)驗的基本方法、基本技能，訓(xùn)練觀察現(xiàn)象與數(shù)據(jù)分析的能力，為工程實(shí)驗奠定基礎(chǔ)。
（三）技術(shù)基礎(chǔ)課程培養(yǎng)工程意識
在大一第二學(xué)期新增開設(shè)機(jī)械工程導(dǎo)論課程，介紹機(jī)自專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)計劃、學(xué)科發(fā)展、工程案例，為學(xué)生提供一個開發(fā)產(chǎn)品、裝備和系統(tǒng)的理論知識與工程實(shí)踐的基本思維框架；勾勒出一個工程師的任務(wù)和職責(zé)，以及如何應(yīng)用科學(xué)知識來完成這些任務(wù)的思維方法；并有意識地引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)必要的個人能力和人際交往能力；進(jìn)行學(xué)為所用的工程意識的啟蒙教育。
改革機(jī)械制圖課程體系，增加三維圖形教學(xué)內(nèi)容，將獨(dú)立開設(shè)的零件測繪教學(xué)環(huán)節(jié)融入機(jī)械制圖理論課的進(jìn)程中，理論與實(shí)踐應(yīng)用綜合在一起，同步進(jìn)行，初步培養(yǎng)學(xué)為所用的工程意識。
機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計課程體系改革，將獨(dú)立開設(shè)的機(jī)械原理課程設(shè)計和機(jī)械零件課程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)調(diào)整到對應(yīng)的理論課學(xué)期，將課程設(shè)計內(nèi)容與理論課內(nèi)容綜合在一起，同步進(jìn)行。在機(jī)械原理或機(jī)械設(shè)計理論課開始之初，將課程設(shè)計的任務(wù)布置給聽課學(xué)生，并要求理論課程結(jié)束時完成課程設(shè)計任務(wù)。教師講授理論課時始終關(guān)注課程設(shè)計內(nèi)容，督促和指導(dǎo)學(xué)生完成所講相關(guān)內(nèi)容的課程設(shè)計任務(wù)，使學(xué)生邊學(xué)、邊練、邊用，理論緊密聯(lián)系實(shí)際，不斷建立學(xué)為所用的工程意識。機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計課程與原培養(yǎng)計劃比較，分別提前1個學(xué)期開課，以便為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課提供前期知識。
（四）專業(yè)課程增強(qiáng)實(shí)踐能力訓(xùn)練
專業(yè)課程的改革方式是減少專業(yè)課的理論授課學(xué)時，大幅度增加實(shí)驗、實(shí)踐訓(xùn)練學(xué)時，盡量將CDIO理念貫穿于課程教學(xué)中。根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)、對主要課程及學(xué)時比例進(jìn)行了綜合調(diào)整，構(gòu)成如表1所示，其中單片機(jī)原理及應(yīng)用、井下作業(yè)設(shè)備與工具和海洋石油裝備概論為新增課程，目的是增強(qiáng)機(jī)電基礎(chǔ)和突出石油特色；合計增加100個實(shí)驗學(xué)時、88個理論學(xué)時。取消了獨(dú)立的專業(yè)英語課程，設(shè)置兩門以上的專業(yè)課程采用雙語教學(xué)，從而保證學(xué)生專業(yè)外語應(yīng)用水平；專業(yè)英語（64學(xué)時）和思想和中國特色社會主義理論體系概論（96學(xué)時）后置余出的160個必修課程學(xué)時基本平衡了增加的專業(yè)課理論和實(shí)驗學(xué)時。
表1課程改革新增實(shí)驗學(xué)時課程列表
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（五）課程設(shè)計實(shí)施CDIO模式
“機(jī)構(gòu)分析創(chuàng)新設(shè)計”和“機(jī)電一體化系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計”是東北石油大學(xué)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)參加教育部CDIO工程教育改革試點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的目標(biāo)，為培養(yǎng)本專業(yè)學(xué)生的個人、人際交往和團(tuán)隊合作能力，產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的設(shè)計、建造和控制能力，而分別在大二和大三短學(xué)期新增設(shè)的2個理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)節(jié)。目的是為學(xué)生逐步獲得優(yōu)良的工程素質(zhì)和綜合能力（學(xué)會求知、學(xué)會做人、學(xué)會做事、善于合作）奠定基礎(chǔ)。
每個班分成6~7個設(shè)計小組，每個小組獨(dú)立承擔(dān)一個設(shè)計題目，由4~5人組成，自選組長，組長負(fù)責(zé)設(shè)計小組任務(wù)分配、組織管理和工作協(xié)調(diào)。每個小組提交一份設(shè)計報告和每個小組成員的個人工作過程記錄（手寫），并進(jìn)行ppt匯報答辯。機(jī)構(gòu)分析創(chuàng)新設(shè)計提交的設(shè)計報告包括：設(shè)計分析說明書、CAD 設(shè)計圖紙；機(jī)電一體化系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計提交的設(shè)計報告包括：設(shè)計分析說明書、CAD 設(shè)計圖紙、控制原理圖、電氣回路圖、程序設(shè)計圖。
課程設(shè)計的考核方式進(jìn)行了如下探索：
1.組長給定本設(shè)計小組成員的個人貢獻(xiàn)或成績排序。設(shè)計小組組長根據(jù)小組同學(xué)的個人貢獻(xiàn)、合作表現(xiàn)，按分差不小于2分給出小組成員個人成績，或給出小組成員成績排序。
2.指導(dǎo)教師組成的答辯組評定設(shè)計小組成績。答辯組根據(jù)每個小組設(shè)計總結(jié)報告撰寫的質(zhì)量（結(jié)構(gòu)層次、語言表達(dá)、分析計算、撰寫規(guī)范）；設(shè)計圖紙的質(zhì)量（圖紙完整、表達(dá)正確、符合規(guī)范）；答辯過程表現(xiàn)（匯報講述、回答問題、PPT質(zhì)量）等項目按百分制綜合給出該組設(shè)計的綜合成績。小組的答辯綜合成績?yōu)樾〗M成員的個人成績中間值偏上。
3.指導(dǎo)教師還可以根據(jù)設(shè)計小組每個同學(xué)的平時表現(xiàn)（出勤情況、工作態(tài)度、提問情況）調(diào)整個別同學(xué)的個人成績，更好地維護(hù)公平性。
4.學(xué)生自評與團(tuán)隊成員互評可以調(diào)整小組組長給出的成績排序偏差。小組成員自評主要考核學(xué)生的誠實(shí)性；團(tuán)隊成員互評主要考核學(xué)生的公正性和團(tuán)結(jié)互助精神。
（六）畢業(yè)設(shè)計實(shí)施CDIO模式
大四第二學(xué)期全部進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，將畢業(yè)設(shè)計從13周延長至18周，有利于完整系統(tǒng)地實(shí)施CDIO工程教育模式。
在畢業(yè)設(shè)計的準(zhǔn)備、進(jìn)行和總結(jié)的全過程中，對各個環(huán)節(jié)都進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。首先在選題上，采取指導(dǎo)教師申報題目，然后由教研室從中優(yōu)選確定，保證工程實(shí)際設(shè)計題目占到80%的比例。將確定好的設(shè)計題目下發(fā)給學(xué)生，使學(xué)生有很大的選擇權(quán)利，在個別嚴(yán)重沖突的題目上，由教研室做適當(dāng)調(diào)整。這樣做，能夠激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計的積極性。
學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計過程中，把幾年中所學(xué)的理論知識綜合應(yīng)用于工程實(shí)際，不僅鍛煉了他們分析研究問題的能力，而且增強(qiáng)了他們的工作責(zé)任感，從而使他們投入更多的精力；遇到疑難問題，指導(dǎo)教師能及時地給予啟發(fā)，并與之研究、討論，激發(fā)他們的創(chuàng)新意識。對于常出現(xiàn)的問題事先講給學(xué)生，使其自檢、互檢，有問題及時修改，爭取交出一份質(zhì)量較高的畢業(yè)設(shè)計答卷。
在畢業(yè)設(shè)計的最后階段，教師根據(jù)畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)書對設(shè)計圖紙嚴(yán)格審查，杜絕在答辯時出現(xiàn)“設(shè)備無法安裝、機(jī)構(gòu)不能轉(zhuǎn)動、機(jī)件互相碰撞、工件不能加工”等原則性問題。隨著畢業(yè)設(shè)計的完成，多數(shù)學(xué)生基本掌握了進(jìn)行工程設(shè)計和解決工程實(shí)際問題的方式和方法，并培養(yǎng)了創(chuàng)新意識，已具備直接服務(wù)于生產(chǎn)與工程建設(shè)的能力。在教師嚴(yán)格要求、認(rèn)真把關(guān)下，學(xué)生完成較好的畢業(yè)設(shè)計可以直接轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，經(jīng)過近兩年的統(tǒng)計，學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計經(jīng)修改后直接應(yīng)用于工程實(shí)際生產(chǎn)的占18%左右。
四、CDIO實(shí)踐總結(jié)
2010年機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)代表東北石油大學(xué)成為教育部CDIO工程教育模式第二批試點(diǎn)院校。經(jīng)過多年的實(shí)踐探索，機(jī)自專業(yè)基于CDIO教育理念的人才培養(yǎng)模式已經(jīng)逐步形成，對專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)方向、教學(xué)計劃、課程教學(xué)大綱、實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)大綱、課程教學(xué)體系等進(jìn)行了卓有成效的改革與建設(shè)。
東北石油大學(xué)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)已經(jīng)分別在機(jī)自07級、08級、09級的部分課程和環(huán)節(jié)逐步開展了CDIO工程教育模式的探索性實(shí)踐，完成了機(jī)電一體化原理及應(yīng)用、數(shù)控加工技術(shù)、電氣控制技術(shù)、液壓與氣動、機(jī)械控制工程、石油鉆采機(jī)械等課程為載體的CDIO三級項目實(shí)施試點(diǎn)工作，都取得了預(yù)期的效果，并獲得了良好的經(jīng)驗；機(jī)自2010級、2011級的人才培養(yǎng)方案已經(jīng)融入了CDIO理念，并根據(jù)調(diào)整后的課程體系有序地進(jìn)行全面實(shí)踐和總結(jié)；機(jī)自2012級、2013級的人才培養(yǎng)方案在CDIO實(shí)踐基礎(chǔ)上又加入了卓越工程師培養(yǎng)計劃的新要求，正在進(jìn)行著初步的實(shí)踐探索。
CDIO工程教育模式的廣泛實(shí)踐有效促進(jìn)了本專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃和科技創(chuàng)新活動的開展。在創(chuàng)新實(shí)踐活動中，學(xué)生明確自己的發(fā)展目標(biāo)，積極性、主動性非常高， 2010~2013年本專業(yè)學(xué)生承擔(dān)或完成 “國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目”15項，發(fā)表科技論文10篇，獲得以“挑戰(zhàn)杯”為主的科技競賽獎勵30余項。
五、結(jié)束語
東北石油大學(xué)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)在CDIO工程教育改革實(shí)踐過程中不斷探索和總結(jié)，逐漸積累了一些工程教育改革的經(jīng)驗，基本建立起CDIO工程教育的實(shí)施環(huán)境，為培養(yǎng)一批工程意識好，實(shí)際工作能力強(qiáng)的優(yōu)秀學(xué)生奠定了良好的基礎(chǔ)。同時，我們也在實(shí)踐中漸進(jìn)性地理解卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的內(nèi)涵，并逐步明確：CDIO工程教育與卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的理念是一致的，卓越工程師教育培養(yǎng)計劃是宏觀指導(dǎo)方針，CDIO是具體實(shí)施模式和重要基礎(chǔ)。
［參考文獻(xiàn)］
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[關(guān)鍵詞]機(jī)械結(jié)構(gòu)；設(shè)計方法；設(shè)計原理；智能化
中圖分類號：TH111 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）25-0175-01
一、引言
從18世紀(jì)以來，機(jī)器逐步代替人力勞動，用于做功或轉(zhuǎn)換能量。做功的機(jī)器不僅大大提高了勞動生產(chǎn)率，而且很好地保證和提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。由于機(jī)器實(shí)現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)換，人們發(fā)明了多種多樣的工作機(jī)械，提高了人類的生產(chǎn)水平，改善了自己的生活條件。機(jī)器的設(shè)計是由具體的機(jī)構(gòu)物化為實(shí)體的產(chǎn)品，以提供用戶所要求的使用功能。因此，機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計的重要一環(huán)，在機(jī)械設(shè)計課程中，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計也是非常重要的教學(xué)內(nèi)容。在機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，應(yīng)“勤于學(xué)習(xí)、善于思考、勇于探索、敏于創(chuàng)新”，以偉大的接納之胸懷學(xué)習(xí)前人成果，并以開拓的精神實(shí)現(xiàn)偉大的創(chuàng)造。機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計不是具體案例的機(jī)械堆砌，而是有其內(nèi)在的知識基礎(chǔ)、設(shè)計的方法和物理原理。本文擬從機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法和設(shè)計原理兩個方面，討論機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)在知識和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的基本途徑，但本文不討論機(jī)械制造工藝性對機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求。
二、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法
1.經(jīng)驗設(shè)計。從現(xiàn)代科學(xué)誕生以來，機(jī)械科學(xué)與技術(shù)已有300年的歷史。機(jī)械的連接結(jié)構(gòu)、傳動結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)等已經(jīng)積淀有汗牛充棟的實(shí)踐案例，但如何掌握這些案例的基本原理和設(shè)計方法，而不是記憶這些案例的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計，這是經(jīng)驗設(shè)計中的關(guān)鍵。具體的產(chǎn)品設(shè)計，例如車床，其結(jié)構(gòu)設(shè)計可以參考前人的設(shè)計圖紙，這對于提高設(shè)計效率，汲取前人經(jīng)驗、避免犯前人的錯誤具有實(shí)際意義。通過借鑒前人的經(jīng)驗，可以吸收他人的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方法，同時也拓寬了自己的設(shè)計思路。隨著機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)和搜索方式的更新，對他人的相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計的學(xué)習(xí)將更加方便。經(jīng)驗知識是結(jié)構(gòu)設(shè)計的寶貴財富，也是公司的知識資產(chǎn)。通過對國內(nèi)外同類型專利知識的學(xué)習(xí)，也是一條提升自己結(jié)構(gòu)設(shè)計能力的途徑。另一方面，要注意避免侵犯他人的知識產(chǎn)權(quán)。“古人傳下來的學(xué)問，就是裝在船里的貨物。現(xiàn)在的新潮流、新趨勢，就是行船的風(fēng)。”在學(xué)習(xí)他人的結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計者應(yīng)有自己的革新與發(fā)明、自己的創(chuàng)造。
2.理論設(shè)計。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論方法，討論的是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的理性方法，具體的有：模塊化和組合化設(shè)計、復(fù)合化設(shè)計、分級結(jié)構(gòu)設(shè)計、載荷均布性設(shè)計和變結(jié)構(gòu)設(shè)計。隨著結(jié)構(gòu)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)可靠性和概率設(shè)計等方面的發(fā)展和具體應(yīng)用，機(jī)械結(jié)構(gòu)的理性設(shè)計方法也在不斷的推陳出新。
模塊化和組合化設(shè)計。一臺機(jī)器總體是由提供不同功能的結(jié)構(gòu)單元有機(jī)的組合而成，因此模塊化的以及模塊之間的組合化就是早期的方法之一。在復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)和設(shè)備中，模塊化和組合化的設(shè)計理念是有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，同時也是機(jī)械制造的方法之一。例如，組合航空母艦的設(shè)計概念；我國的組合化機(jī)床的設(shè)計在上世紀(jì)70年代就已經(jīng)取得了很大的成功。模塊化和組合化，一般是按功能單元、結(jié)構(gòu)單元來劃分模塊，然后組合起來成為一臺機(jī)器。
復(fù)合化設(shè)計。復(fù)合化的基本特點(diǎn)就是將兩個或兩個以上的功能零件組合成一個部件或構(gòu)件來設(shè)計，其功能可以是運(yùn)動功能、承載功能等。例如，組合凸輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計就是將兩個凸輪設(shè)計成一個零件；一根連桿在組合結(jié)構(gòu)中同時作為兩個或兩個以上機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)件。復(fù)合化方法可以降低機(jī)械的制造成本、減輕機(jī)器的重量、縮小機(jī)器的尺寸和降低產(chǎn)品的成本。
分級結(jié)構(gòu)設(shè)計（層次化設(shè)計）。復(fù)雜的制造設(shè)備是由分級的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成，大功能層次的結(jié)構(gòu)是由若干個分功能結(jié)構(gòu)組成。層次化不僅是功能樹結(jié)構(gòu)的要求，而且也是制造工藝對結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。例如，床頭箱由多個輪系組成，而每個輪系又由次一層次的系統(tǒng)組成。復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計，例如組合挖掘機(jī)的設(shè)計，集推土機(jī)和挖掘機(jī)的功能在一起，而共用一個動力系統(tǒng)，在執(zhí)行系統(tǒng)處分開。層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法在構(gòu)想分級結(jié)構(gòu)階段，能夠幫助設(shè)計者厘清思路，從而找出結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵點(diǎn)，集中解決結(jié)構(gòu)設(shè)計中的難點(diǎn)問題。
載荷均布性設(shè)計。由于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點(diǎn)，希望載荷分布均勻，充分發(fā)揮材料的機(jī)械力學(xué)性能或者取得降低最大載荷的目的。例如，修形齒輪的設(shè)計、對數(shù)滾子的設(shè)計，為了取得接觸應(yīng)力的均布，從而修形零件，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。行星齒輪減速器的設(shè)計也體現(xiàn)了載荷均布性的設(shè)計理念，從機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)來看只需一只行星齒輪；然而從受力平衡、承載能力和提高齒面的抗磨損來說，三只行星齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計更好。
變結(jié)構(gòu)設(shè)計。機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新常常采用變結(jié)構(gòu)的方法，變結(jié)構(gòu)可以改變機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能，例如，非圓連接形式的成形連接、曲柄滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計變?yōu)檗D(zhuǎn)動導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)設(shè)計。變結(jié)構(gòu)可以改變實(shí)現(xiàn)功能的形式，例如徑向柱塞泵和軸向柱塞泵的設(shè)計。變結(jié)構(gòu)也可以降低機(jī)器的設(shè)計成本，例如利用死點(diǎn)的桌面支承設(shè)計。
3. 模型試驗設(shè)計。相似模型試驗設(shè)計。基于機(jī)器物理模型的相似，運(yùn)用相似科學(xué)理論，對于大型的機(jī)器設(shè)備進(jìn)行模型試驗設(shè)計。通過模型結(jié)構(gòu)設(shè)計和試驗分析，獲取機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性、并預(yù)測機(jī)器的工作性能。模型相似的設(shè)計方法已在工程領(lǐng)域有廣泛的運(yùn)用，例如大型水輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過制造大型水輪機(jī)組的模型，測試試驗?zāi)Ｐ偷墓ぷ餍阅芤约捌淇煽啃缘戎笜?biāo)，優(yōu)化水輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力。機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法不是一成不變的，而是隨著人們的發(fā)明和新的科學(xué)原理的發(fā)現(xiàn)，在日新月異地發(fā)展，不斷出現(xiàn)新的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，同時對前人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行革新。
三、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理
機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計必然要依據(jù)技術(shù)科學(xué)的原理，例如：理論力學(xué)原理、材料力學(xué)原理、彈性力學(xué)原理、疲勞力學(xué)原理、流體力學(xué)原理、熱力學(xué)原理、摩擦學(xué)原理、聲學(xué)原理、智能原理和一切可能的新物理原理。這里討論以上各種原理在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，以期總結(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的常用原理，討論機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理在今后結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計中的可能性。
理論力學(xué)原理。理論力學(xué)是機(jī)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)理論，對于機(jī)器的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析，得到的結(jié)構(gòu)必然反映到機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計中來。例如，軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)的設(shè)計，其動力學(xué)及其穩(wěn)定性的設(shè)計，要求修改軸承的設(shè)計和軸的鋼度設(shè)計。
材料力學(xué)原理。機(jī)械零件的強(qiáng)度和鋼度設(shè)計是基于材料力學(xué)理論的，強(qiáng)度或鋼度不足時，就需要修改零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。例如，齒輪輪齒接觸強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計，當(dāng)齒面接觸強(qiáng)度不足時就要求增大小齒輪的分度圓直徑；當(dāng)齒根彎曲強(qiáng)度不夠時就要求增大齒輪的模數(shù)。
彈性力學(xué)原理。彈性力學(xué)分析是零件應(yīng)力應(yīng)變計算的基礎(chǔ)，例如滾動軸承中滾子修形的設(shè)計，基于彈性力學(xué)的接觸分析，確定滾子的修形曲線和修形量。在機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，常常用到彈性力學(xué)理論。
本文從機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法和設(shè)計原理出發(fā)，分析了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本知識和設(shè)計準(zhǔn)則。毋庸置疑，機(jī)械結(jié)構(gòu)的制造工藝性對機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計有重要的決定性。筆者認(rèn)為，今后的機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新中仿生設(shè)計和智能化是發(fā)展的重要方向。
參考文獻(xiàn)
1.1工業(yè)設(shè)計的發(fā)展歷程。
工業(yè)設(shè)計伴隨工業(yè)革命而得到迅速發(fā)展，按照工業(yè)革命的發(fā)展程度，一般可分為三個階段，一是蒸汽革命階段。十八世紀(jì)末蒸汽機(jī)發(fā)明促進(jìn)了第一次產(chǎn)業(yè)革命的到來，進(jìn)而產(chǎn)生社會分工，有力促進(jìn)了傳統(tǒng)手工藝轉(zhuǎn)向工業(yè)設(shè)計方向發(fā)展。二是電氣革命階段。該階段更系統(tǒng)地發(fā)展了工業(yè)設(shè)計理論，而且，與日俱增的人對工業(yè)設(shè)計加深了解，使工業(yè)設(shè)計的傳播更為廣泛。三是電氣革命后，各國對科技都非常重視，先進(jìn)設(shè)計制造技術(shù)的發(fā)展更為迅速。工業(yè)設(shè)計緊密結(jié)合了先進(jìn)技術(shù)，相得益彰，設(shè)計生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品具有較強(qiáng)的外觀性、人文性、環(huán)保性、功能性、創(chuàng)新性等，這些因素對于消費(fèi)者產(chǎn)生積極的影響。各國企業(yè)也逐漸提高面向產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計，不斷增加人財物的投入力度，工業(yè)設(shè)計水平不斷提高，市場競爭力不斷增強(qiáng)。
1.2國內(nèi)工業(yè)設(shè)計的發(fā)展。
因受歷史發(fā)展等影響，國內(nèi)工業(yè)設(shè)計的發(fā)展相對與國外較晚且發(fā)展不快。一般可歸納為以下三個發(fā)展階段，一是“拿來主義”，也就是引進(jìn)國外先進(jìn)經(jīng)驗并進(jìn)行復(fù)制，幾乎不存在設(shè)計元素。二是“鸚鵡學(xué)舌”，也就是引進(jìn)國外先進(jìn)經(jīng)驗并進(jìn)行模仿，盡管很多地方存在引進(jìn)國外的影子，但也具有一些獨(dú)特之處。三是“創(chuàng)新設(shè)計”，也就是將引進(jìn)的國外先進(jìn)經(jīng)驗進(jìn)行學(xué)習(xí)分析并再次創(chuàng)新，企業(yè)重視利用創(chuàng)新設(shè)計使產(chǎn)品核心競爭力不斷提高。隨著近年來我國外貿(mào)出口逐年增加，面臨的經(jīng)濟(jì)糾紛也日益增多，引發(fā)企業(yè)高管日益關(guān)注工業(yè)設(shè)計，并相繼投入資金用于工業(yè)設(shè)計的發(fā)展。國內(nèi)很多大學(xué)也相繼舉辦工業(yè)設(shè)計專業(yè)，培養(yǎng)高水平工業(yè)設(shè)計人才。
1.3工業(yè)設(shè)計特點(diǎn)。
工業(yè)設(shè)計的特點(diǎn)比較突出，一是在學(xué)科知識方面具有綜合性。工業(yè)設(shè)計一般被認(rèn)為是從事外形設(shè)計，并將其與重復(fù)的機(jī)械勞動、嘈雜臟兮的環(huán)境等相聯(lián)系。但是工業(yè)設(shè)計不只是工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計，還能解決“人－機(jī)－環(huán)境”之間的各類問題，具有較強(qiáng)的綜合性、有機(jī)結(jié)合技術(shù)與藝術(shù)的一門學(xué)科，涉及的學(xué)科涵蓋機(jī)械、物理、化學(xué)、市場學(xué)、美學(xué)、社會學(xué)及心理學(xué)等多個不同領(lǐng)域。二是學(xué)科知識的實(shí)踐性與應(yīng)用性都很強(qiáng)。利用設(shè)計創(chuàng)造，為人民群眾生活提供具有合理性的生存方式，使生活具有人性化、便捷、個性化等特點(diǎn)。三是學(xué)科的時代性很強(qiáng)。不同時代的要求不盡相同，目前工業(yè)設(shè)計需要符合綠色環(huán)保、健康節(jié)能等設(shè)計要求。
2機(jī)械設(shè)計制造技術(shù)
機(jī)械工程中機(jī)械設(shè)計與制造技術(shù)是十分重要的內(nèi)容，是其機(jī)械性能的最重要決定因素。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，新的機(jī)械設(shè)計制造方法不斷出現(xiàn)，諸如基于數(shù)學(xué)規(guī)劃理論與計算機(jī)程序而建立，利用數(shù)值計算優(yōu)化設(shè)計方案，使期望指標(biāo)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的方法；利用結(jié)構(gòu)離散化，采用有限個相互連接并進(jìn)行分析的單元節(jié)點(diǎn)，依據(jù)變形協(xié)調(diào)條件對有限元進(jìn)行綜合求解的設(shè)計方法；在規(guī)定條件及時間內(nèi)，規(guī)定功能可完成的可靠設(shè)計方法；利用虛擬現(xiàn)實(shí)與仿真技術(shù)，對產(chǎn)品設(shè)計、制造等全過程進(jìn)行模擬，并預(yù)測評估技術(shù)數(shù)據(jù)與性能指標(biāo)的虛擬制造技術(shù)；采用目前主流智能制造、綠色制造、納米制造、個性制造等技術(shù)，隨著新的設(shè)計制造技術(shù)的廣泛研究應(yīng)用，將會對世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要促進(jìn)作用。
3工業(yè)設(shè)計與機(jī)械設(shè)計制造技術(shù)之間的關(guān)系
3.1機(jī)械設(shè)計制造技術(shù)的作用。
工業(yè)設(shè)計學(xué)科具有綜合性，涵蓋科技、藝術(shù)等多個領(lǐng)域知識。工業(yè)設(shè)計的先決條件就是科技，產(chǎn)品生產(chǎn)應(yīng)與科技要求相符，違背客觀規(guī)律的任何設(shè)計都無法實(shí)現(xiàn)。很多工業(yè)設(shè)計具有完善的功能，美觀的外形，備受人們喜愛，只是與設(shè)計制造客觀規(guī)律相違背為略有遺憾，難以在力學(xué)、結(jié)構(gòu)及制造等方面實(shí)現(xiàn)。因此機(jī)械設(shè)計制造技術(shù)作為關(guān)鍵的工業(yè)設(shè)計技術(shù)，應(yīng)基于對機(jī)械工程基礎(chǔ)知識的深入理解而開展工業(yè)設(shè)計，確保產(chǎn)品遵循客觀規(guī)律與基本原理，工業(yè)設(shè)計人員充分利用自身專業(yè)優(yōu)勢，在結(jié)構(gòu)、色彩及外形等方面易于用戶廣泛接受。
3.2工業(yè)設(shè)計的重要作用。
在機(jī)械設(shè)計制造技術(shù)中，工業(yè)設(shè)計在人機(jī)工程學(xué)具有重要作用。設(shè)計理念基于人的自身，綜合各方面因素而進(jìn)行科學(xué)判斷。結(jié)合人機(jī)工程學(xué)特點(diǎn)有機(jī)結(jié)合消費(fèi)者、產(chǎn)品及其使用者開展相關(guān)研究，不只是關(guān)注個別要素。目前應(yīng)用的各類成功產(chǎn)品，都具有人機(jī)工程學(xué)設(shè)計理念。
3.3工業(yè)設(shè)計與機(jī)械設(shè)計制造技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用。
工業(yè)設(shè)計與機(jī)械設(shè)計制造技術(shù)各有優(yōu)勢，將其有機(jī)進(jìn)行結(jié)合才能使企業(yè)產(chǎn)生更顯著的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而使其綜合競爭力得到提高。目前很多國內(nèi)中小企業(yè)，因財力、時間等因素所限，其工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計方法與制造技術(shù)還相對較為落后，政府資金投入不足，激勵措施有待于進(jìn)一步完善，使工業(yè)設(shè)計的發(fā)展處境艱難。因此要采用必要的行政手段調(diào)節(jié)市場經(jīng)濟(jì)，利用政府干預(yù)促進(jìn)工業(yè)設(shè)計健康發(fā)展，從而轉(zhuǎn)變設(shè)計理念，積極拓展綜合性合計人才的培養(yǎng)方式，成立專業(yè)研發(fā)中心，培養(yǎng)更多的高層次工業(yè)設(shè)計專業(yè)人才。
4結(jié)語
“機(jī)械原理”是工科院校機(jī)械類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它在整個專業(yè)教學(xué)計劃中起著承前啟后的作用。它既有豐富的基礎(chǔ)理論，又有一定的工程知識，而且包括著應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識解決工程實(shí)際問題的一系列獨(dú)特方法。它不僅提供了分析機(jī)械的基本原理與方法，而且還可以利用這些原理和方法來創(chuàng)造、設(shè)計新的機(jī)器。但它既不能代替專業(yè)課來講述一部完整的機(jī)器設(shè)計過程，也不能像理論基礎(chǔ)課那樣強(qiáng)調(diào)其理論嚴(yán)密性、完整性與抽象性。機(jī)械原理研究的問題本身都是工程實(shí)際問題，它直接為生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù)。在“機(jī)械原理”課程教學(xué)中只有密切聯(lián)系實(shí)際，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)其對機(jī)構(gòu)及機(jī)器的研究與分析能力，最終提高學(xué)生設(shè)計與開拓創(chuàng)新的能力，以達(dá)到提高學(xué)生的整體素質(zhì)的目的。
二、創(chuàng)新思維與教育培養(yǎng)
創(chuàng)新思維與一般思維的不同點(diǎn)主要在于它具有新穎性、獨(dú)創(chuàng)性及突破性。創(chuàng)新思維是一種很復(fù)雜的思維活動，它具有兩個特征：它是邏輯思維與非邏輯思維（形象思維、直覺、頓悟、靈感）的統(tǒng)一；是擴(kuò)散思維和集中思維的統(tǒng)一。創(chuàng)新是通過抽象和概括反映事物的本質(zhì)與規(guī)律的思維活動，然而伴隨著這種思維往往有強(qiáng)烈的探索動機(jī)，經(jīng)歷存疑、假設(shè)、推理、頓悟和驗證的各個階段，最后達(dá)到對事物的進(jìn)一步認(rèn)識，而解決以前沒有解決的問題或獲得以前沒有的某種新事物，因而表現(xiàn)出創(chuàng)新性。
創(chuàng)新是選擇，突破與重新構(gòu)思三個過程的結(jié)合，創(chuàng)新不是無中生有，而是有其生長點(diǎn)，或是從現(xiàn)有機(jī)構(gòu)中進(jìn)行研究、摸索、通過分析、類比選擇出基本雛形，或是以設(shè)計者的創(chuàng)新構(gòu)思作為創(chuàng)新生長點(diǎn)，進(jìn)行突破與重新構(gòu)思，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計。由于創(chuàng)新比較接近推展、衍生的，是建立在從前現(xiàn)存成果上的，因而對于高等教育者，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維則具有較好可操作性。
現(xiàn)代教育存在的問題之一是，教育者往往將教授的內(nèi)容講解得詳細(xì)而貼切，但學(xué)生仍是遇事問而不思，最終導(dǎo)致課堂“填鴨”的大部分知識將會在很短的時間內(nèi)被遺忘。實(shí)際上，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動的創(chuàng)新思維過程，就是使學(xué)生扎實(shí)掌握事物的本質(zhì)和基本規(guī)律的過程。如果現(xiàn)代教育者能夠重視這一過程，那么學(xué)生所學(xué)到的知識將不再是僵化而機(jī)械的。他們將很快能夠領(lǐng)會、掌握事物的實(shí)質(zhì)，進(jìn)而在這一知識領(lǐng)域舉一反三，游刃有余。
三、課程教學(xué)與創(chuàng)新思維培養(yǎng)
要想培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新能力，首先，教育者要拋棄把所有的知識都要在課堂上灌輸給學(xué)生的想法，“授人以魚，不如授人以漁”。機(jī)械學(xué)的有關(guān)知識越來越多，越來越新，教育者要想把所有的知識都教給學(xué)生，這是非常不現(xiàn)實(shí)的，只有通過啟發(fā)、誘導(dǎo)和提示，激發(fā)學(xué)生的興趣和熱情，培養(yǎng)學(xué)生主動獨(dú)立思考的意識和能力，這樣才能夠教給他們真正的知識和技能。第二，一定要避免孤立的講解各章節(jié)的內(nèi)容，教育可通過歸納、比較各部分內(nèi)容使知識成為一個有機(jī)整體，更易于掌握鞏固。第三，向?qū)W生介紹一些創(chuàng)新思維方法，并結(jié)合課程的有關(guān)內(nèi)容，訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維，鼓勵學(xué)生減少思維“約束”，增大思維“自由度”，把傳授知識與培養(yǎng)優(yōu)良的思維品質(zhì)結(jié)合起來。第四，教育者要緊跟現(xiàn)代機(jī)械的發(fā)展方向，隨時注意發(fā)展前沿的新熱點(diǎn)，不斷充實(shí)和豐富教學(xué)內(nèi)容，尋找激發(fā)學(xué)生興趣的新觀念、新事物、開發(fā)學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新思路。在教學(xué)實(shí)踐中，這些嘗試都取得了較好的效果。
四、采用多維一體教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維，開闊學(xué)生思路
在教學(xué)手段方面，運(yùn)用實(shí)物、模型、錄像、參觀工廠、CAI課件、網(wǎng)絡(luò)課堂等多維一體的教學(xué)平臺，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，營造積極向上的學(xué)習(xí)氛圍。同時，還應(yīng)建立機(jī)械原理課程的多媒體專用教室，配置機(jī)械模型系列陳列專柜。這樣學(xué)生課堂上認(rèn)真聽講，課下自己動手操作，使學(xué)生有現(xiàn)場操作的體驗，增加了課堂教學(xué)的信息量，提高了教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)造性的思維。
在所有機(jī)構(gòu)講授完后，通過對各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行綜合性的比較、總結(jié)、并且誘導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行機(jī)構(gòu)的組合設(shè)計。如在講到串聯(lián)組合方式時，前置子機(jī)構(gòu)若為連桿機(jī)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生思考后置機(jī)構(gòu)有哪些，學(xué)生自然想到學(xué)過的連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)。在課堂上拆卸一些玩具，讓學(xué)生看到其原理，使學(xué)生恍然大悟，原來認(rèn)為“深不可測”的玩具，居然都是用機(jī)構(gòu)原理中一些簡單機(jī)構(gòu)組合成的。如由凸輪機(jī)構(gòu)組成的小熊打鼓，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)組成的蜻蜓撲動翅膀，曲柄搖桿組成的電動飛馬等，開闊學(xué)生的思維。
五、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)
1.加強(qiáng)實(shí)驗課環(huán)節(jié)
機(jī)械原理實(shí)驗課是重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。總的課時雖然減少了，但實(shí)驗課不應(yīng)削弱。通過學(xué)生親自做實(shí)驗，不但加強(qiáng)了學(xué)生對機(jī)械的感性知識，加深了對基礎(chǔ)概念的理解，體驗到用理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)生方法，而且培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗方法研究機(jī)械的能力，提高了學(xué)生動手和解決問題的能力。
2.加強(qiáng)習(xí)題討論課環(huán)節(jié)，注意引導(dǎo)學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)方法
機(jī)械原理課是工科學(xué)生掌握機(jī)械類工程學(xué)科學(xué)習(xí)方法的“開山石”，其學(xué)習(xí)內(nèi)容，方法和要求均與基礎(chǔ)課不同，死記硬背和套用公式的習(xí)慣性方法已完全不適用。習(xí)題討論課是結(jié)合典型題目以討論為主來進(jìn)行做題。所謂討論，就是教師根據(jù)學(xué)生在學(xué)習(xí)該章節(jié)時暴露出來的問題，加以歸納、整理以提問的方式讓學(xué)生來回答，而且大量的問題由學(xué)生之間相互進(jìn)行討論。教師要結(jié)合題目準(zhǔn)備好問題，啟發(fā)學(xué)生自覺發(fā)言從中抓住癥結(jié)所在進(jìn)行分析討論。通過習(xí)題討論課可引導(dǎo)學(xué)生積極思維、主動分析、開發(fā)思維，以培養(yǎng)學(xué)生舉一反三、觸類旁通的能力。
3.加強(qiáng)課程設(shè)計環(huán)節(jié)
課程設(shè)計是本課程教學(xué)的最后一個環(huán)節(jié)，也是最重要的一個環(huán)節(jié)。通過做課程設(shè)計學(xué)生除了加深鞏固和綜合應(yīng)用所學(xué)的理論知識外，還能使學(xué)生受到確定運(yùn)動方案的初步訓(xùn)練，進(jìn)一步提高使用技術(shù)資料、運(yùn)算、繪圖及應(yīng)用計算機(jī)的能力。課程設(shè)計應(yīng)以開發(fā)學(xué)生智能為主，強(qiáng)調(diào)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動方案確定，機(jī)械運(yùn)動方案的設(shè)計是整個設(shè)計過程中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性設(shè)計能力和獨(dú)立工作能力的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，它把課堂教學(xué)中學(xué)到的各自成章、彼此孤立的各種機(jī)構(gòu)根據(jù)其不同點(diǎn)和應(yīng)用場合有機(jī)地綜合運(yùn)用于具體設(shè)計中去，從根本上培養(yǎng)鍛煉了學(xué)生從全局的觀點(diǎn)綜合考慮設(shè)計問題的能力。
六、結(jié)束語
【關(guān)鍵詞】工作過程；機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)；教學(xué)改革
機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，該課程將機(jī)械原理與機(jī)械零件兩門課的內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合在一起，其任務(wù)是使學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)和通用零件的基本原理和基礎(chǔ)知識，使學(xué)生具有初步分析、設(shè)計和應(yīng)用的能力，培養(yǎng)學(xué)生解決一般工程問題的能力，為培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才奠定基礎(chǔ)。
1.課程傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題
在機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)的過程中發(fā)現(xiàn)，由于該課的教學(xué)特點(diǎn)與學(xué)生之前接觸到的課程有較大的差異，所以學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較困難，且學(xué)生在該門課程的學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)的目的性及學(xué)習(xí)興趣不強(qiáng)，教學(xué)效果不佳。主要原因是傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，該課程的教學(xué)活動與學(xué)生所學(xué)專業(yè)特點(diǎn)沒有結(jié)合起來，使學(xué)生感覺這門課程與今后所學(xué)專業(yè)沒有太大關(guān)系。即使教師不斷提醒學(xué)生課程重要性，但學(xué)生因為對本專業(yè)的機(jī)器缺乏感性認(rèn)識，所學(xué)的知識又不能在他們以往的生活和生產(chǎn)經(jīng)驗中得到印證，因此學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣不高，學(xué)習(xí)的積極性和主動性不夠。針對于這種現(xiàn)象，在教學(xué)過程中改變傳統(tǒng)的、單純的、章節(jié)式的教學(xué)模式，而以能力的培養(yǎng)為主線來設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，采用典型的工作過程來設(shè)計教學(xué)，并將工作過程進(jìn)行任務(wù)分解，以任務(wù)驅(qū)動來完成教學(xué)，達(dá)到教學(xué)的目標(biāo)與要求。
2.教學(xué)改革的內(nèi)容
本次教學(xué)改革主要針對于我院數(shù)控技術(shù)專業(yè)，因是初次改革，為便于比較，所以只選了數(shù)控技術(shù)專業(yè)3個班中的其中一個班為教改對象。
整個教學(xué)圍繞著設(shè)計一個帶式運(yùn)輸機(jī)的工作過程來進(jìn)行（因帶式輸送機(jī)的工作過程涉及到機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程中絕大多數(shù)的基本知識），然后將這一典型的工作過程分解成7個模塊，每1個模塊以機(jī)構(gòu)或零件的設(shè)計為載體，完成1個獨(dú)立的子任務(wù)，而這些任務(wù)教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)及教學(xué)目標(biāo)與機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)各個章節(jié)的教學(xué)目標(biāo)相吻合。在開課之初，對學(xué)生進(jìn)行分組，每3個學(xué)生分成一組，將任務(wù)布置給學(xué)生，每組學(xué)生每學(xué)完1個教學(xué)模塊，就要完成帶式運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計中的1個部分， 這樣學(xué)生在任務(wù)的驅(qū)動下帶著問題學(xué)習(xí)，明確了學(xué)習(xí)目的，也變被動為主動，使教師的教學(xué)內(nèi)容上重點(diǎn)突出，教起來有的放矢。
3.教學(xué)改革的成效
本次教學(xué)改革得到了機(jī)電系相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及教師的支持，但因本次教學(xué)改革屬初次，所以只針對于個別班級進(jìn)行，并沒有在整個數(shù)控專業(yè)展開。但從改革的效果來看，還是比較顯著，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：
（1）與未實(shí)施教學(xué)改革的班級相比，實(shí)施教學(xué)改革班級學(xué)生機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)成績普遍提高。因為學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中目標(biāo)明確，學(xué)習(xí)的主動性和積極性普遍提高，課下找老師答疑的同學(xué)明顯增多。由于課堂學(xué)到的理論馬上用到了課程設(shè)計的實(shí)踐中，提高了機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)效果。期末考試，在題目相同的情況下，實(shí)施教學(xué)改革學(xué)生成績普遍提高，不及格率大大下降。
（2）學(xué)生對所學(xué)知識的綜合運(yùn)用能力得到提高。教師在教學(xué)中不僅講解零件的強(qiáng)度設(shè)計，還結(jié)合課程設(shè)計介紹零件的材料選擇、精度要求、圖紙表達(dá)等內(nèi)容。使學(xué)生在設(shè)計這些零件時不再一頭霧水。通過設(shè)計典型的零件，如軸和齒輪等，使學(xué)生的綜合分析能力、選用公差和繪圖能力等都得到了提高。
4.結(jié)束語
教學(xué)實(shí)踐表明，本次在機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程中采用具體的工作過程的教學(xué)模式改革是提高教學(xué)質(zhì)量一種有效的措施。但因初次改革，時間比較倉促，所以并沒有脫離原教學(xué)的目標(biāo)和任務(wù)，而是在保證原教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)的基礎(chǔ)上，通過將具體的工作過程進(jìn)行任務(wù)分解，以任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，保證教學(xué)質(zhì)量。而且，本次教學(xué)改革只是實(shí)驗性的針對于個別班級進(jìn)行的，并沒有在整個年級或者在該門課程的教學(xué)中展開，雖然改革取得了一定的成效，但從授課的過程來看，學(xué)生完成每個任務(wù)所需的時間比較長，單純依靠課上時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了要求，需要占用大量的課余時間。基于此，對于該門課程從教學(xué)的目標(biāo)和任務(wù)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時的安排、教學(xué)方法以及涉及到教學(xué)的各個環(huán)節(jié)等方面還都需要優(yōu)化。
【參考文獻(xiàn)】
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