時間：2023-09-18 17:33:57
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，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篇關于機械原理的知識，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
Abstract： In order to improve teaching quality of Mechanical Principle， aimed at the characteristics of this course， this paper abstracts the generic knowledge of Mechanical Principle， grasps the continuity of the precursor and follow-up courses to apply the teaching methods in the teaching of Mechanical Principle， make classroom teaching and online education complement each other， put forward the direction and method of improving the teaching of Mechanical Principle and provide some new ideas for improving the teaching quality of Mechanical Principle.
關鍵詞： 機械原理；教學質量；共性知識；項目教學；在線教育
Key words： Mechanical Principle；teaching quality；common knowledge；project teaching；online education
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）30-0135-03
0 引言
《機械原理》課程是機械類各專業必修的一門重要的技術基礎課程，其不僅擔負著為學生學習后續相關技術基礎課程和專業課程奠定良好基礎的重要作用，而且負有培養機械類高級工程技術人才的機械技術工作能力和開發創新能力的重要任務，為學生今后從事機械設計、研究和開發創新奠定必要的基礎。
通過這門課程的學習，要求學生掌握機構學和機器動力學的基本理論、基本知識和基本技能，學會常用基本機構的分析和綜合方法，初步具有進行機械系統運動方案分析和機構設計的能力，為學生學習后續課程和新的科學技術，打下堅實的基礎。
這門課程通常在本科二年級時開設，機械原理課程一方面較物理、理論力學等理論課程更結合工程實際，另一方面，它又與講授專業機械的課程有所不同，它不具體研究某種機械，而只是對各種機械中的一些共性問題和常用機構進行探討。[1]目前的教材一般理論分析多，實踐應用較少，學生在初學時普遍感到抽象難懂，難以入門，在課程設計環節往往難以將所學理論知識付諸實際。因此，如何提高機械原理教學質量一直是教研組研究的重要內容，根據多年的教學檢驗并結合機械原理教研成果，本文探討了提高機械原理教學質量的幾點思考。
1 課程共性知識的提煉
機械原理教材中的一些基本的研究方法和知識點通常貫穿于各章節內容中，在授課過程中將這些方法總結、歸納融會貫通形成講授體系，幫助學生找到這些章節的內在聯系，建立完整的理論體系，從而更好地掌握機械原理的基本的研究思路和方法。
例如貫穿機械原理課程始終的“反轉法”，在平面連桿機構設計中，無論是剛體導引機構還是函數生成機構的設計，都可以采用“機構倒置的方法”來設計，即通過選取不同的構件為“機架”，把問題轉化為求解“機架”的固定鉸鏈點進行解決。又如在凸輪輪廓曲線的設計中，通過給整個機構加上一個與凸輪角速度大小相等，方向相反的公共角速度，將凸輪反轉固定，假想為“機架”，然后按照從動件與凸輪的相對運動關系求出凸輪輪廓曲線。而在推導周轉輪系傳動比時，也是通過給整個機構加上一個與行星架角速度大小相等，方向相反的公共角速度，將行星架反轉固定為“機架”，把周轉輪系轉化為定軸輪系進行求解。[2]上述的轉換機架法、運動倒置法從根本原理講是一致的，都是相對運動原理在機構分析與綜合中的應用。在學生第一次碰到這個概念時，就將這個原理講透徹，以后在應用“反轉法”時又適當重復，以加深學生對這一方法的理解應用。
又例如在機械原理中壓力角的概念，壓力角的本質是從動件所受的力和受力點速度方向的夾角，在連桿機構、凸輪機構和齒輪機構中均是機構傳力性能的一個重要指標，[3]在每一章講到壓力角時，應把連桿機構、凸輪機構和齒輪機構中的定義聯系起來講，比較它們的共性和表述的不同，從而加深學生的理解。
此外還有機械原理課程中常用到的“當量分析法”以及運動分析和動力分析中的“矢量多邊形”方法等等[4]。在講解相關的內容時，用共性知識將不同的內容貫穿起來，使學生觸類旁通，逐漸理清思路，加深理解。
2 課程內容之間的聯系性
機械原理與前驅課程如理論力學等的內容關系密切，前驅課程的思維方法對機械原理課程也很有幫助，授課時把前驅課程中所學過的理論與機械原理要講述的問題和內容聯系起來，有助于引導學生積極思考。例如在平面機構的運動分析一章中，采用矢量方程圖解法進行機構的運動分析時，所采用的基本原理是理論力學中的剛體平面運動和點的復合運動原理；而在平面機構力分析一章中，確定運動副中的摩擦和反力，采用的是理論力學中的機構靜力學模型，等等。[5]在這部分內容學習時，學生往往對“矢量方程圖解法”感到困惑，可以在授課之前，布置學生將理論力學的相關內容復習一下，課上再分別幫助學生復習一下，加深學生對于這部分知識的理解，從而更好地開展機械原理部分的學習。
此外，機械原理也是后續課程機械設計的基礎。例如，機構力分析確定的運動副中的反力，是機械設計中構件結構設計的依據，也是確定軸承強度、剛度的理論依據。再如機械設計課程中關于蝸桿蝸輪和螺旋傳動設計時提及自鎖概念也和機械原理課程中的摩擦密切相關。另外，機械原理課程中介紹的關于斜齒輪、錐齒輪等的當量齒輪也是后續齒輪強度設計的設計依據。[6]在授課時，將這些聯系與應用總結、展示給學生，使學生了解各門課程之間的聯系，在應用機械原理課程所學知識時注意融會貫通，培養自己運用所學的基本理論和方法去發現、分析和解決工程實際問題的能力。
3 基于項目實踐的教學
普通高等學校機械類各專業的《機械原理》課程，內容通常包括三部分：機構的結構分析、機構運動學和機器動力學，從課程間的關系來看，《機械原理》課程是以《理論力學》為基礎的。而在《機械原理》的教學中，也較易出現工科教學理科化的現象，傳統的機械原理教學方法容易導致知識僵化，很多同學在學習之后不知道這個知識點在何種情況下使用。為了提高基礎知識解決實際問題的可應用性，同時為了激發學生主動學習的興趣，在課程理論教學的基礎上增加項目教學內容，是提高課程教學質量的有效途徑。項目教學是通過完成一個整體的項目而實施的教學活動，它可以是圍繞一個大項目，展開一個個小項目，而每個小項目都是大項目中一個個內容的分解，最后在小項目都完成的情況下，保證大項目目標的完成。項目教學可以充分發掘學生的創造潛能，提高學生解決實際問題的綜合能力。
在機械原理授課過程中，以某一項目為主線精心設計教學，項目選擇時應當盡量涵蓋課程中涉及的多種典型機構和知識點，從而有利于學生通過運用所學知識完成學習內容。[7]授課伊始即將設計任務布置下去。通過教師對教學內容的分析，先將教學任務進行分解，把要講授的知識蘊含于學生所需完成的任務之中，讓學生通過項目設計從而掌握所學知識。這樣，學生在學習完機械原理這門課程后，也完成了一個大的項目，在學習的過程中將各知識點聯系在一起，形成了一個較完整的知識體系。
教師在授課過程中，也可引入一個項目案例進行講解。例如：在機械原理的學習過程中，可選擇內燃機作為主項目，內燃機中囊括了機械原理常用的三大機構：連桿機構、凸輪機構和齒輪機構，所以該項目又可細分為連桿機構、凸輪機構和齒輪機構等多個子項目。在講解平面機構的動力分析時，可以內燃機中的曲柄連桿機構的受力分析和配氣機構的動力學分析為案例，在講解機械的平衡時，可以單缸和多缸內燃機的曲軸的平衡為案例，等等。這樣，通過一個實際的項目案例，幫助學生掌握了基礎知識和技能，還可以通過案例舉一反三，拓展知識，培養學生自主學習和知識應用的能力。
此外，授課教師在課程講解時要緊扣實例，例如：在講解連桿機構時，可結合日常生活中的雨傘，餐桌椅的折合裝置，汽車上的雨刮器和轉向機構、車門啟閉機構、風扇搖頭裝置等進行講解，講解齒輪系的時候，可結合鐘表講解時針、分針、秒針的設計原理，還可介紹汽車變速器的工作過程等等，這些案例貼近生活，學生容易接受和理解，也能激發學生的學習興趣和求知欲。
4 兩種教學模式的交互
目前的機械原理課程授課形式大部分還停留在教師灌輸、學生被動接受的模式，提不起學生學習的興趣和動力，而且在提倡素質教育的形勢下，機械原理的課時不斷被壓縮，這些都對基于課堂的傳統教學模式提出了挑戰。國家精品開放課程共享系統中心網站（即愛課程網）將在線課堂與面對面教學模式相結合，把學習效率低下的教師單向灌輸的傳輸知識方式轉變為激發學生學習興趣，引導學生主動學習的教學模式，對提高機械原理教學質量，深化課程改革起到了積極的促進作用。
國家精品開放課程共享系統中心網站具有友好的用戶界面，為師生用戶提供了較完整的學習支持系統。任課教師可通過在線咨詢、QQ群、個人郵箱等將教學信息及時、準確地傳達給學生，包括課前要求學生觀看視頻和相應知識點預習，布置一些簡單練習，課后布置學生完成在學習平臺上每一個知識點配備的對應在線的自測題和離線作業，另外，學生在觀看視頻、完成練習時如果遇到問題，可以在系統中實時咨詢老師或與同學進行討論。[8]利用在線教學中靈活組合的豐富的功能模塊，將課堂深度教學與在線自主學習結合。一方面，學生的學習不再局限于有限的課堂教學時間，可自由支配學習時間，完成基礎內容的自學和自測；另一方面，與傳統的教學模式相比，完成一個知識點的學習，學生要付出更多的自主學習的時間。在線教育使學生成為教學過程的參與者，使學生從被動接受變為主動學習。
部分學生缺乏較強的自我約束能力，常常會在網絡學習中出現拖延癥。為了促進學生自主學習，規定學生需要完成一系列學習活動，才可獲得相應的學分，比如，學生需要在截至時間之前完成系統中相關的預習、自測和練習，及時提交，否則當次練習為0分，累計一定次數，則無法取得本課程的學分，同時系統對學生的學習過程進行實時記錄。
作為任課教師，在機械原理共享課程建設時，首先要保證教學資源的完整性，教學資源應包括教學錄像、PPT講義，課程教案、備課筆記、教學設計及知識點匯總、思考題、作業參考答案、題庫或卷庫、學科前沿研究的熱點等。其次是教學資源的豐富性，豐富性是指盡可能增加不同種類的教學資源，不僅有文本資源、圖片和動畫、還有視頻資源等，豐富的教學資源有助于開闊學生視野，激發學習的熱情和興趣。
現代機械工業對創造型人才的需求與日俱增，機械原理課程在培養創造型人才的過程中起著不可或缺的重要作用。提高機械原理課程教學質量的關鍵是激發學生的學習主動學習的能力。教師的教學應當重視培養學生的創造性思維以及知識應用的能力，調動學生的主觀能動性，使教與學融為一體。從多年的教學實踐中，筆者體會到教師一定要深入理解教學內容，提煉出教材的共性知識，重視課程之間的聯系性，同時授課時要緊密聯系實際案例，科學地混合運用不同的教學媒介，多方面、多渠道地激發學生主動學習的熱情，真正做到有的放矢，從而提高機械原理的教學質量。
參考文獻：
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[6]濮良貴，陳國定，等.機械設計[M].九版.北京：高等教育出版社，2013.
【關鍵詞】 機電 現狀 分析
為了認真完成好湖北省教育科學十二五規劃課題《中職機電技術應用專業課程設置與教學內定改革研究》的調研工作，課題組成員對中職機電專業課程設置與教學內容現狀進行了調研，調研結果是，中職機電專業培養目標是高素質勞動者和中初級專門人才；業務現狀是：機械制造人員能熟練地進行普通機床的操作，熟悉典型數控系統機床的編程技術，能熟練進行數控機床的操作，加工中等復雜的機械零件，掌握二維和三維CAD/CAM軟件如AutoCAD、UG、Pro/E等軟件的應用；機電一體化設備操作維護人員能較熟練地操作維護機電一體化設備；機電一體化設備營銷人員。熟悉機電一體化設備的分類、典型結構及特點，熟悉機電一體化設備的操作和調試。具備機電一體化設備的營銷基本知識。職業資格證書要求現狀是獲得普通或數控車工或銑工中初級職業資格證書：中初級維修電工合格證書；機械制圖繪圖員中初級合格證書。中職機電技術應用專業課程設置與教學內容偏多偏難，改革迫在眉睫。
現以湖北職業技術學院應用技術分院機電技術應用專業為例對當前的專業課程設置與教學內容現狀進行具體分析。
1 培養目標現狀分析
當前的培養目標是培養與我國社會主義現代化建設要求相適應，德智體美等方面全面發展，具有綜合職業能力，在機電生產、服務、技術和管理第一線機電技術應用崗位工作的高素質勞動者和中初級專門人才[1]。
2 業務范圍現狀分析
（1）機械制造人員：能熟練地進行普通機床的操作，熟悉典型數控系統機床的編程技術，能熟練進行數控機床的操作，加工中等復雜的機械零件，掌握二維和三維CAD/CAM軟件如AutoCAD、UG、Pro/E等軟件的應用。（2）機電一體化設備操作維護人員：掌握機電一體化設備的結構及工作原理知識，熟練掌握機械原理、電氣控制原理和液壓技術。能較熟練地操作維護機電一體化設備。（3）機電一體化設備營銷人員。熟悉機電一體化設備的分類、典型結構及特點，熟悉機電一體化設備的操作和調試。具備機電一體化設備的營銷基本知識。
3 知識結構、能力結構及要求現狀分析
3.1 知識、素質和能力的描述（如圖1）
圖1 知識、素質和能力描述
3.2 職業資格（技能）等級要求
全國計算機等級考試一級證書；
獲得國家勞動和社會保障部相關的普通或數控車工或銑工中初級職業資格證書：
中初級維修電工合格證書；
機械制圖繪圖員中初級合格證書。
4 主要課程、職業技能實訓項目及主要實踐性教學環節安排現狀分析
4.1 課程設置概況
本專業共有10門公共必修課，6門職業基礎課，9門職業技術與職業認證課。安排實踐性教學環節11個，以確保本專業培養目標的實現。
4.2 主要課程和主干課程
4.2.1 主要課程
語文、英語、數學、政治、機械制圖、公差配合與技術測量、AutoCAD應用、計算機基礎及辦公自動化、金屬工藝學、機械原理與機械零件、電工電子技術。
4.2.2 主干課程
機床電氣控制與PLC、機械制造基礎、電機修理、數控應用技術、工廠供電、protel。
4.3 主要課程學時分配現狀
法律基礎知識30學時，職業道德與職業指導32學時，哲學基礎知識30學時，經濟與政治基礎知識28學時，求職與創業28學時，語文88學時，英語52學時，數學104學時，體育52學時，計算機基礎及辦公自動化88學時，機械制圖120學時，金屬材料與工藝學70學時，電工電子技術90學時，機械設計84學時，公差配合與測量技術20理論，24學時實驗，AutoCAD應用56學時， 機械制造基礎（含機床）56學時，數控應用技術84學時，電機修理34理論學時，10學時實驗，機床電氣控制與PLC （總學時84，其中實驗學時10個），工廠供電60學時， Protel 60學時，技能認證訓練（含液壓基礎）180學時，企業管理30學時，市場營銷60學時[2]。
4.4 實踐性環節的安排項目：
金工實習三周、電機修理一周、電子裝配一周、機床電氣控制與PLC實訓一周、機械制圖零部件測繪三周、機電一體化設備聯調一周、數控機床操作實訓二周[3]。
5 教學環節學時分配分析
經過分析：必修課總共3054學時占97%，其中，公共課522學時占17%，專業必修課1026學時占33%，職業技能項目360學時占12%，其它實訓課1020學時占35%。理論與實踐課比例為43：57。
6 分析結論
根據以上調研分析，結合相前實際，我們認為，中職機電技術應用專業課程設置與教學內容偏多偏難，改革迫在眉睫。同時提出以下建議與設想。
《中職機電技術應用專業課程設置與教學內容改革研究》課題研究的基本內容是針對目前中職生的實際，如何來重新制定中等職業教育機電技術應用專業的課程設置方案以及每門課程的教學內容，重點是課程設置方案的制定，難點是專業課開設種類以及學時配比。
目前已經有很多專家學者進行了中職學生基本現狀的研究，已經形成了比較統一的認識，但是在如何從專業教學的實際進行有效突破上還在探索之中。今后要在中職機電專業教學中尋求到比較實用的一套課程設置與教學內容體系。
因此，在新的時期，我們十分有必要重新研究中職課程設置與教學內容改革問題，讓學生學有所獲，學有所成。
參考文獻：
[1]教育部關于中等職業學校德育課課程設置與教學安排的意見[Z].2008-12.
[2]教育部關于制定中等職業學校教學計劃的原則意見教職成[Z].2009-1.
[3]教育部關于進一步深化中等職業教育教學改革的若干意見[Z].2008-12.
【關鍵詞】產品設計 創新 想象力 功能 原理 結構
【中圖分類號】G640 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-9646(2008)08-0185-02
1 引言
人類的一切文明都是設計的產物。工程產品設計就是利用科學研究得到的原理,發明現實世界里還沒有的人造裝置,以滿足人類在生活和生產中的各種各樣的需求,從而創造出更美好的新世界。文學家雨果曾說過“想象是偉大的潛水者。”[1,2]創作新的作品需要想象,同樣科學技術研究也需要創新性的想象與想象力培養。中國的大學教育傳統上以文學和政論為主,強調修身、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代科學教育進入中國,并且已成為理工農醫科學教育的核心[4]。根據中國教育的長期教育歷史和目前建設創新型國家的要求,當前有必要強調創新教育。前文從產品設計、想象與想象力和想象力培養三個方面著重討論了想象力在產品創新設計中作用[5]。表1列出的是發明家所需具備的主要素質[6],由數據可見,想象力和堅持性是邁向成功的兩個主要素質,因此,在科技人才的培養方面應注重這兩方面能力的鍛煉。只有不斷地在學習和工作中,主動地學習想象的方法,積極想象新的功能、原理和結構,才能更好地設計新產品。
機械產品、機電產品的設計也需要培養設計者的想象力,可以說,沒有想象,就沒有創造,只會是驥尾之蠅,亦步亦趨的步人后塵。我國政府倡導建設創新型國家,在一些領域要與國際先進水平并駕齊驅,這需要科技工作者與技術工人的共同努力。在新產品的創造過程中,需要設計者創新性的構思新產品、技術工程師設計新產品和制造工藝以及技術工人加工新產品。工人從事產品制造加工,技術人員從事產品設計和加工工藝編制,科學技術工作者從事產品創新思路研究與產品原型研制。想象力與堅韌不拔是創新工作者應注重培養和訓練的優秀素質。本文擬討論從事機電產品創新所需要注意的幾個問題。
2 功能設計的想象
產品是指生產出來的物品,對人類具有一定的功能。“顧客購買的不是產品本身,而是產品所具有的功能。”社會上流通的產品對其生產廠商是獲得經濟效益的產品,而對使用者來說,他人提供的產品就是自己的工具。西方的阿里士多德和培根曾對工具論作了闡述,與機械工業化革命相對應,工具論對機械工業革命、電氣化工業革命、信息化工業革命和生物技術革命都產生了顯著的作用。笛卡兒提出數學描述的方法論,后來牛頓、達爾文和哥白尼等分別提出了自然科學不同學科的基本原理。機械產品設計依據機械原理,1970年德國科學界提出的功能原理的產品設計,特別注重功能原理解。功能是產品購買者購買商品的原因,因此產品的設計就是實現某些產品功能。
在人類社會的前期發展過程中,工程科學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,由于戰爭等災難因素,其中有的技術已經失傳。近代科學以伽利略為其開端的代表人物,將數學原理用于物理知識的表達和分析,開啟了近代工程科學。另一方面,知識的傳播也由學校完成,高等教育蓬勃發展,形成機械、電氣、土木、化工、計算機、信息和生物組成的現代工程科學體系。機械工程的歷史悠久,而且其原理知識滲透到各個工程技術領域,并沒有隨新型工程技術的發展而消亡,而是成為工程產品設計的基礎。例:現代的航天工業、生命技術和核能工業都離不開機械工程知識的支持。機械產品與信息科學、生命科學的結合,出現了數控加工機床、機器人和靶向藥物等一系列技術產品,人類的制造能力大幅度提高。近年來,隨著數字化設計和協同設計技術的發展,人們設計新產品的能力也將得到顯著提高,計算分析軟件包的開發與使用,必將對產品設計的方式和方法產生巨大影響,新產品的設計周期將大大縮短。
要設計出新的產品,就是設計出新的功能或功能組合。要實現產品的創新設計就是要在設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研或用戶反饋的意見,提出產品功能的改進,新的產品功能很多是根據使用者需要而想象出來的。革命性的系列化產品都是依據新的科學原理,或變換原理或變換結構所想象出來的。例,從雙卡收錄機到卡式隨身聽,再到電子技術的MP4,前者使用相同的磁記錄原理,但變換了結構與功能組合,獲得了便攜的功能。后者采用新的磁記錄原理,利用巨磁阻效應設計出新的技術手段,實現播放聲音和圖像媒體的功能。
功能設計有分解和綜合方法,原理設計有集成、轉用和逆向等方法。產品的功能創新設計不一定是設計出前所未有的產品,隨著各個領域知識的融合和技術革命,很多產品的設計采用新的知識原理來更換以前產品所采用的原理,獲得更低的成本、更方便的制造或使用。
功能設計的創新過程中需要形象,例如人類想象出了飛機、電視機和收音機等,在設計這些產品前,人們就已經幻想象鳥一樣飛行,千里眼和順風耳,在古代的小說中就有這樣的文學想象,后來的技術革命用技術手段實現了人們以前的想象。要實現對新功能產品的想象,就必須解決其依托的核心功能原理,例如流體力學原理、無線信號傳遞等原理。物理原理、化學原理和生物原理是設計新型產品的基礎知識,近200年來,人們主動采用各種基本原理設計出許多種新產品,而且這一趨勢仍將繼續下去。
3 原理設計的想象
設計產品需要依據一定的功能原理,功能原理的創新就非常重要,機械原理知識僅僅是機械產品原理設計的基礎。有時很復雜的機械產品,如果用電子控制技術來實現,其結構就非常簡單。例上面所述的隨身聽。機械科學的原理并不多,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。現在基本的機械元件和電子元件都已有基本的單元銷售,已有專業化生產廠家生產這些標準化的元器件。復雜機電產品的設計并不是將機電單元簡單的堆砌在一起,而是有機的組合、有目的的組合基本單元,來實現其使用功能。
產品的制造工藝原理也十分重要,它們決定了產品設計是否可以物化、是否可行。常用的機械產品的加工工藝有車、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械產品加工中得到廣泛應用。利用新的物理、化學或生物原理來發明新的機械產品或電子產品的加工工藝,這是目前和今后發展的方向之一。在知識教學中,更應培養學生的觸類旁通、獲取知識的能力。
現代的機電產品,在構思整體設計時就要分析其功能原理形態矩陣,比較優化得到最優的技術原理方案,并且擇善而從地詳細分析最佳方案。設計原理的選擇,不僅要考慮技術的先進性,還要分析其成本、環境的友好性和可持續發展的前景。對產品功能原理的優化軟件在近20年時間內得到了很大發展,例:TRIZ等。但,產品的成本分析和環境友好性分析仍無相應的設計軟件,這也是今后的發展方向之一。
隨著數字化設計、虛擬加工和虛擬裝配技術的發展,例:Unigraphics軟件包,機械產品的設計和制造過程也發生了很大變化,運用虛擬軟件設計來設計和制造產品的成本比試樣產品的制造,成本大大降低。數字設計、數字制造和數字管理技術的發展,依托于信息技術,對機械工業已經產生了變革性的影響。協同設計、協同制造和協同管理技術在最近幾年仍然會得到快速的發展。機電產品的原理設計有集成、轉用和逆向等方法。例如汽車內燃機集成了連桿傳動、軸承支承、凸輪傳動等。沖壓機和汽車發動機就是曲柄滑塊機構的轉用。鞋底防滑花紋的設計是摩擦學中理論應用的反問題。
4 結構設計的想象
要將設計原理實體化,獲取設計者設計的產品功能,就必須進行產品的結構設計。常用的結構設計方法有放大、縮小、轉用和變結構等。在機械系統的結構設計方面,俄羅斯的學者非常重視,而德國和日本的學者重視原理的設計和設計方法。我國的機械產品設計在1978年以前學習俄羅斯的結構設計,在80年代學習德國的功能設計理念、日本的二次設計方法。結構設計中常用的零件結構已經標準化。
從1960年來人們研究的仿生設計思路,為結構設計者提供了一條途徑。基于流體力學的飛機結構設計,基于固體力學的齒輪和滾動軸承設計,基于動量守恒原理的噴氣機設計,基于光學的鷹眼、蛙眼設計,基于紅外原理的制導設計等等。在固體材料結構方面有仿生陶瓷、仿生的復合材料,多層涂層設計模仿竹、海螺殼等結構,今后在有機材料的設計方面人們更加依賴于對自然材料的仿生。
結構的標準化、新材料的開發與應用將對機械結構的設計產生重大影響。前人的石器時代、青銅時代、鐵器時代和半導體時代以及今后的生物材料時代,都已經對產品的設計原理、設計方法產生了巨大影響,而且產品的結構也發生了很大變化。例:古代利用細繩作為鋸子,今天利用合金材料和電力驅動的電鋸,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品的技術含量和經濟效益。
現代機電系統向復雜化和微納化兩個方向發展。復雜機電產品集成了機械原理、電路原理和控制原理等。例如,盾構機械和大飛機等,復雜機電產品的結構比簡單機械要復雜100～10000倍,因此其設計制造是一個國家的機電產品設計制造能力的集中體現。復雜機電產品的設計過程中一般都采用數字化協同設計的組織方式,充分發揮各個設計單位的優勢,團隊的協作有助于縮短設計周期、提高設計效率和優化產品的性能。我國的機械工程教學中過分強調單元課程的學習,可喜的是近來組織機械設計大獎賽的競賽,這有助于培養設計復雜機電產品的能力。
微納機電產品,以微納微型、微納傳感器和芯片等技術為代表,在近10年內取得了一系列突破。化學原理和生物原理也逐漸應用到這類微納機械產品的設計,例如生物傳感器和生物芯片等。未來的機械應該是生物機械,傳統的機械原理、機械設計和機械制造技術都日臻成熟,21世紀的機械是生物機械,這一點上大多數人已有共識。我們現在大學里培養的人才,今后的21世紀的機電產品創新必定依靠現在的青年人,因此有必要開設系統論、生物原理等課程,這一點仍有欠缺,也未達成共識,作者認為應從未來機械發展的高度,布局現在的機電產品設計人才的知識結構,以利于他們今后更有創造性、更好地創造出新的產品。
關于微納機電產品的設計,目前有兩種技術路線。其一,是將以前的機構、機械結構和電子元器件縮小,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的機械原理和機械零件設計,依據生物物理和生物化學的基本原理來構造微納系統,例如仿葵花的轉動機械等。作者認為第二種思路是更好的,因為機械原理和零件的設計應該隨時俱進,不應保守的依據毫米級的機械原理和零件,而應該結合生物科學的發展,將生物物理和生物化學與機械科學結合起來,創造出更多更好的微納機械系統。
5 結語
(1)功能、原理和結構的思路是德國科學家提出的別具一格的產品設計整體框架,本文從功能、原理和結構三方面再次討論產品創新設計中“想象力”的作用。
(2)未來機電產品的發展向復雜化和微納化兩個方向發展,今天我們在本科教育階段應該縮減單元知識的教學,增加系統論和生物原理的知識傳授。
(3)對于研究生的創新能力培養,學生的課題研究不應竭澤而漁,而應結合研究生的論文主題,在討論課上各抒己見,培養同學的提出問題、分析問題、解決問題和總結問題的能力。
參考文獻
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機械制圖是機械類本科教育中非常重要的一門課[1]。工程圖紙是生產制造作業中不可或缺的重要信息依據，也是交流設計思想的信息載體，因此，機械制圖是每個機械專業學生必須熟練掌握的實用性技能。隨著科技發展，機械制圖手段的數字化程度也在不斷提高。由于機械制圖是一門傳統的專業課程，因此，很多學校一直沿用原有的教材與教學方法，沒有充分利用數字化教學手段改善教學效果，也沒有根據行業需求及時調整教學內容改革教學方式，致使學生所學的知識技能落后于企業不斷提高的技術需求，與應用型本科教育的人才培養目標相去甚遠。
本文詳細分析機械制圖課程目前存在的關鍵問題，結合企業在該領域的技術人才需求，充分考慮課程內容的特點，提出了基于三維圖樣技術的機械制圖課程在教學內容、教學手段、考核方式等方面的具體改革方案，旨在幫助學生更容易的理解復雜實體模型的幾何投影原理，提高空間想象能力，建立更加完整的知識應用體系。
1 機械制圖課程現階段存在的主要問題
（1）教材?熱莼?礎陳舊與企業實際應用需求脫節。大多數教材中使用的實例有較高程度的重復，而零件圖及裝配圖繪制部分的實例并無與制造業中常見的機床、機器人等相關的實例。教材的內容主要面向二維工程圖的繪制。而在企業中，三維圖樣正在逐步替代二維工程圖，在航空航天等領域已有很多企業實現了全三維無紙化生產。因此，僅培養學生二維工程圖的繪制與讀圖能力已經無法滿足企業快速發展的技術需求。
（2）缺少生動形象的教學手段。機械制圖是一門講解投影原理，通過繪制二維圖表達三維實體的課程。目前教師主要通過課件中的圖片結合教學模型進行投影原理的講解，但圖片無法生動、形象、全面的表達空間立體，教學模型由于尺寸較小在課堂上無法將模型的結構形態按照具體的投影方向展示給所有的學生，由于缺少直觀清晰的投影效果展示，學生難以理解投影原理，難以借助空間想象力繪制投影視圖，教學內容枯燥乏味，多數學生對該課程缺乏興趣。
（3）實踐訓練形式單調乏味效果不佳。機械制圖課程往往通過大量的作業練習來幫助學生鞏固基礎知識提高繪圖能力，增加了學生與教師雙方的壓力，且效果往往不理想。而對于實物測繪的訓練，常安排在機械設計課程結束之后，與機械制圖課程教學脫節，因此，無法及時結合教學內容訓練學生動手能力，體現教學內容的工程實用性，難以及時通過實際操作增加學生對課程的學習興趣。
（4）考核方式單調缺乏相關能力的檢驗。機械制圖是機械專業的專業基礎課，涉及到幾何投影相關的理論知識，因此，多數學校依然采用傳統的試卷考核學生對機械制圖基礎知識的掌握。這種考核方式沒有充分考慮到該項技術在行業應用中的變化，考核內容及方式并不能全面檢驗學生對企業所需相關技術是否已熟練掌握。
2 基于三維圖樣的教學方式改革
（1）教材內容的改進。由于越來越多的企業正在逐漸實現全三維的無紙化生產，因此，機械制圖的教材中也應增加一到兩章的關于三維圖樣技術的相關內容。同時應結合“中國制造2025”面向自動化、智能化制造業的實際應用需求，介紹三維圖樣技術的發展現狀、工業背景、基本概念、相關國際國家標準、三維圖樣的模型表達方式、三維圖樣標注方法、支持三維圖樣設計的軟件及基本操作，對接行業發展需求，增加學生在后續工作中的競爭力。
（2）教學方式的改進。為改變機械制圖教學內容枯燥，增加實物投影效果的可視性，加深學生對投影原理的直觀認識與深入理解，在理論教學中結合CAD技術[2-4]，于UG軟件環境下結合教學內容建立典型的三維模型，通過對三維模型的旋轉等操作展示不同角度的模型顯示效果，模擬實物幾何投影視圖的形成過程，幫助學生理解投影的原理，培養學生的三維空間想象能力，增加課程的趣味性，降低課程的學習難度。同時，可以使學生提前熟悉后續CAD/CAM課程的軟件環境，了解不同課程間的關聯性。
（3）實踐訓練方案的改進。實踐訓練以鞏固教學內容，將理論應用于實踐與企業需求對接為目標。因此，可將實踐訓練環節分為三個部分：手繪二維工程圖、計算機繪制二維圖以及三維圖樣設計。手繪二維工程圖幫助學生鞏固基礎理論，計算機繪制二維圖以及三維圖樣設計則面向應用，訓練學生熟練掌握數字化的計算機輔助設計技術，滿足企業對應用型本科人才的技術需求。各環節采用分組的方式，完成典型機械產品的測繪。教師應多以目前工程中常見的機床、機器人等機械產品的零件與裝配體為例，及時引進與行業發展最新動向相關的工程實例，建立教學與工程應用之間的緊密聯系。增加測繪實踐訓練，減少傳統作業練習。
（4）考核方式的改進。考核是對學生對知識技能掌握情況的最直觀有效的檢驗方式。為全面考察學生的制圖基礎以及對先進制圖技術的掌握程度，將機械制圖的考核方式由傳統的試卷考試改為模塊化的考試。考試具體包括筆試模塊、機試模塊與課程研究模塊。筆試模塊考察學生對制圖標準、基本知識原理的掌握程度；機試模塊考察學生在規定時間內熟練使用企業廣泛應用的CAD軟件完成工程圖繪制的能力；課程研究模塊以報告的方式考察學生對當前工業中采用的制圖手段與技術的了解以及對先進制圖技術未來發展方向的把握程度，提前了解企業未來發展的技術需求。
關鍵詞：機械制圖 教材編寫 零件圖 中職學生
近年來，在國家的大力扶持下，中等職業教育正快速地向前發展，中等職業學校的教材改革已納入到人才培養模式的改革創新之中。機械制圖教材也正在試圖打破標準過時、內容陳舊、貪大求全的編寫模式，進而探索教材編寫的創新之路。筆者結合自己多年的教學實踐，談談幾點看法，希望和同行共同探討。
一、教材的編寫要立足于課程的服務對象
中等職業學校機械制圖課程的任務應該是：掌握繪制機械圖形的規則（即國家標準）；培養學生的空間想象能力、分析能力和表達能力；培養學生識讀和繪制零件圖的能力。教材編寫要緊緊圍繞這些任務進行。
教材內容的安排要打破傳統陳舊編排模式，以三視圖作為入門知識，以徒手繪圖作為知識引導，充分滿足中職學生對機械制圖的幻想和希望，激發他們的學習興趣。將學生領進機械制圖知識的大門后，再以國家標準規范其作圖，加強學生對機械制圖的認識。
二、教材的編寫要以識讀零件圖為中心
教育部《關于全面推進素質教育、深化中等職業教育教學改革的意見》中提出，中等職業教育培養目標是“在第一線工作的高素質勞動者和中、初級專門人才”。作為在第一線工作的操作人員，識讀零件圖是其必備的基本技能，教材的編寫必須要以零件圖為核心安排教學內容。
規范的零件圖應包含四項基本內容：一組圖形、全部尺寸、技術要求以及標題欄。這四項基本內容涵蓋了機械制圖的大部分知識點。
1.一組圖形確定了教材的基本內容
對機械加工的操作者來說，零件圖的這四項基本內容沒有輕重之分，它們都是制造和檢驗工件的重要依據。但對于正在求知的學生來說，若要能看懂零件圖，則必須要從繪制圖形開始學習。
零件圖中的一組圖形是指能夠完整、清晰地表達零件各部分內外結構形狀的圖形。若要完成這樣的圖形，教材的編寫必須在《機械制圖》《技術制圖》國家標準的基礎上，按照投影作圖原理、視圖、剖視圖、斷面圖、常見工藝結構畫法以及標準件常用件的規定畫法等等的遞進秩序，編排必要、夠用的內容。其中投影作圖原理既是入門知識也是后面各種繪圖方法的基礎，它的引入直接關系到初學者對本課程的關注度及持久學習的熱情，要加大它在教材中的篇幅。
2.尺寸標注要出現教材的重要知識點
尺寸是零件加工的直接依據，是零件圖中指令性最強的部分。全部尺寸確定了零件各個部分之間的形狀、大小和位置。尺寸標注是機械制圖中的難點內容，它的編排要由淺入深地出現在知識點的遞進處，并逐步被后面的知識所利用，以達到貫穿整篇教材、使學生能隨時識讀的目的。通常在五個知識點處安排尺寸標注：在投影作圖原理之后編排尺寸標注初步知識；在平面圖形畫法和基本幾何體畫法之后安排簡單圖形的尺寸標注；在組合體部分開始介紹國家標準中有關尺寸標注的規定；到了零件圖部分再按照國家標準中的規定標注法去規范零件圖中的尺寸標注。
3.技術要求要作為獨立課題出現在教材中
技術要求是零件質量的保證。影響零件質量的因素有尺寸公差、表面結構、幾何公差、熱處理方式等等。國家標準對這些因素都有專門規定，有的用符號表示、有的使用數字范圍表示。教材中對每個因素都要設置獨立的課題，強調這些技術指標符號的畫法、含義和標注，以便使學生對此足夠重視。
4.標題欄是零件各種信息的落腳點
標題欄是零件圖中必不可少的內容，它記錄了零件的名稱、材料、比例、制圖時間，以及制圖單位和相關責任人等信息，以表格圖線形式出現。它可放置在教材中圖線的畫法部分作介紹，最后在零件圖中再作強調。
三、教材的編寫要學以致用
中等職業教育的指導思想是“以就業為目標”“學以致用”。教材的編寫要貫徹這一宗旨，以識讀零件圖為主線，合理有序地安排課程的知識點。基礎部分強調投影作圖，打下看懂零件圖的良好基礎；應用部分強化零件圖的概念，每個知識點都以機械圖樣為引入，使學生明白自己要學的是什么、用在何處。
總之，教材是為學生服務的，教材的編寫要滲透“培養”的理念，機械制圖教材的編寫要圍繞零件圖進行。
參考文獻：
關鍵詞：機械零部件性能試驗；工程實踐能力；創新意識
Practice and exploration of mechanical components performance test experimental course
Gao Liangfeng
Zhejiang university of science and technology， Hangzhou， 310023， China
Abstract： According to the mechanical components performance test of experimental teaching and practice， make some experience and later improvement and tentative idea， to cultivate the students' mechanical design concepts and innovative design consciousness， so as to improve the students' practical application ability of teaching objective.
Key words： machinery parts and components performance test； engineering practice ability； innovation consciousness
機械原理和機械設計的實驗教學是課程教學的一個重要環節，對實現課程教學的目標起著不可或缺的作用。它是學生學習機械原理和機械設計、進行工程實踐的重要途徑，是培養學生理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力以及啟迪學生創新思維、開拓創新潛能的重要手段。然而隨著科學技術的發展和社會的進步，傳統實驗教學模式已不再適應高等學校培養高素質人才的需要。針對傳統實驗教學多以驗證性為主、實驗學時設置不合理等弊端，我院針對機械原理、機械設計課程的內容、特點及要求單獨設置了機械零部件性能試驗實驗課程，相比以前的課程實驗增加了學時數，為48學時，實驗內容也做了很大的調整。
1 編寫機械零部件性能試驗教學大綱，合理設置實驗項目及內容
根據機械原理、機械設計課程內容及以往的實驗設置情況，我們主要開設1個認知實驗、3個大實驗項目。每一大項中再設置驗證性、綜合性、設計性、創新性的實驗內容，以達到鞏固專業基礎知識的目的，從而進一步培養學生綜合設計及工程實踐能力，同時也激發學生的創新意識。
1.1 機械認知
這個實驗主要是讓學生參觀機械原理、機械設計、機械創新設計陳列柜，通過觀察分析各類機構、零部件及創新方法等，使學生對所學課程有更進一步的感性認知，同時激發對所學專業的學習興趣。
1.2 機構分析實驗及創意設計
實驗主要內容為：（1）機構運動簡圖的測繪與分析： 要求學生分析機構，畫出機構運動簡圖并計算自由度。主要目的是使學生掌握正確繪制機構運動簡圖的方法及機構自由度的計算方法，理解機構自由度的概念。（2）機構創新設計及模擬：要求學生自行設計機構運動方案，并進行機構組裝、調試、運行及改進，最終確定方案。目的在于通過實驗使學生靈活運用機構組合、機構演化與變異，創造性地設計、拼接機構。同時也提高了學生的實際動手能力，通過對方案進行結構分析、運動分析、動力分析及實際測定，檢驗設計的方案是否滿足工作要求，培養學生對各種常見機構的綜合運用能力及創新設計能力。通過機構的方案設計、機構的組裝調試及模擬運行等使學生實際動手能力、團結協調能力得到較好培養，同時也培養了學生的創新意識和創新能力，激發和調動了學生的學習積極性和自主性，以及參加各類機械創新設計大賽的熱情。
1.3 機械傳動性能測試分析及創新組合
實驗主要內容為：（1）各種典型機械傳動裝置并測試參數曲線及分析比較：要求學生分別組裝帶傳動、鏈傳動、萬向節傳動、蝸桿傳動、齒輪傳動等測試裝置，并測試在傳遞運動與動力過程中的參數曲線，分析比較運動特點及優缺點。目的是使學生通過組裝各種典型機械傳動裝置，并測試在傳遞運動與動力過程中的參數曲線，進一步分析比較各類傳動的運動特點、優缺點及使用場合。（2）優化創新設計組合傳動系統：要求學生創新設計組合傳動系統，進行組裝調試并測試各類參數，分析比較各類組合的優缺點，最終確定最佳組合傳動系統。主要目的在于通過優化創新設計組合傳動系統，進一步加強學生對傳動系統的合理布置及優化、傳動效率的提高等的創新設計意識，鞏固學生的機械設計能力與工程實踐能力。
1.4 機械零部件性能試驗
實驗主要內容為：（1）減速器拆裝及軸系結構分析：要求學生正確拆裝各類減速器，畫出軸系結構圖；了解減速器整體結構以及零部件結構特點和作用；測定減速器主要參數，如中心距、齒輪齒數、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、結構分析和對軸系結構測繪的過程，全面細致地觀察齒輪減速器的整體結構以及零部件的結構特點，并了解它們是如何綜合考慮滿足功能要求、強度剛度要求、加工工藝要求、裝配調整定位要求、密封要求以及經濟性要求的，以達到理論聯系實際，加深關于結構方面的感性認識，為能設計出較為合理的減速器打下良好基礎。（2）漸開線齒輪范成及齒輪參數測定：要求學生用范成法原理加工變位齒輪與標準齒輪；用游標卡尺測定漸開線直齒圓柱齒輪基本參數。通過實驗使學生掌握用范成法制造漸開線齒輪的基本原理；了解漸開線齒輪產生根切現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的關系和漸開線的性質。（3）剛性回轉件的動平衡測試：要求對剛性轉子進行動平衡測試。通過實驗使學生鞏固動平衡知識，熟悉剛性轉子動平衡的方法。（4）滑動軸承性能測試與分析：要求學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。目的在于使學生了解滑動軸承的動壓油膜形成過程與現象；了解滾動軸承、滑動軸承的特性、使用場合及各自的優缺點。（5）軸系結構創新設計：要求學生設計一軸系結構并組裝，分析軸系結構設計是否合理，若發現錯誤或是不合理之處，應修改軸系結構設計方案，并重新組裝軸系結構；繪制軸系結構裝配圖。目的在于使學生熟悉和掌握軸的結構與其設計，弄懂軸及軸上零件的結構形狀及功能、工藝要求和裝配關系；掌握軸及軸上零件的定位與固定方法；掌握軸系結構設計的要求與常用軸系結構；了解軸承的類型、布置、安裝及調整方法，以及和密封方式等。
2 充足的實驗課時，促使學生能深入到每個實驗中去
傳統的課程實驗都是依附于課程的，實驗學時往往都很少。如機械原理、機械設計課程實驗總學時為14學時，分兩個學期完成。由于課時少，只能安排一些最基礎的驗證性、綜合性的實驗。在實驗中多以教師講解為主，學生按照教師的指導完成實驗，給學生思考摸索的機會很少。現在的機械零部件性能試驗課程有48學時，一學年內完成。在設置上增加了一些創新性、設計性的實驗。學生對每個實驗都能充分投入，對實驗儀器、實驗原理等都能充分地熟悉了解，實際動手能力得到提高。在設計性、創新性實驗上也給予充分的思考時間，以激發學生的創新思維。
3 采取以學生為主體、教師啟發指導的實驗教學形式，并以多媒體輔助教學
實驗教學方法采用以學生為主體、教師啟發指導的實驗教學形式。要求學生做好實驗預習，對實驗中一些零部件的作用以及較為復雜零部件搭接方法采用多媒體進行講解演示，使學生快速了解零部件功能，同時增加了學生設計方案的時間。每個實驗都要求學生自己設計實驗方案，經教師檢查認可后確定方案的可行性和安全性。在實驗中教師給予學生最大的自由度，放開手腳，使學生成為實驗的主人。當學生遇到困難時，教師給以幫助或提示，并引導學生主動查找相關資料，從多角度、多渠道去觀察和思考問題，不斷進行探索和創新。
4 教學實踐效果
兩年機械零部件性能試驗實驗課程教學，已取得了良好的效果：
4.1 充分提高學生學習的積極性和自主性，同時也深化對本專業的感情
傳統實驗以教師講解為主，學生多是在教師的指導下完成實驗，造成許多知識點學生未能完全理解。通過機械零部件性能試驗實驗課程，學生在實驗室的時間大大增加，能充分將理論知識與實際相結合，理論知識得到了鞏固，并促使學生進一步思考與探索。同時對所學專業有了更深的了解，提高了對本專業的學習興趣。
4.2 提高學生綜合運用所學理論知識分析和解決實際問題的能力，同時也激發了學生的創新意識
實驗的設置由簡單到設計性、創新性的過渡，促使每個學生都能投入到實驗中去。通過方案選擇設計、傳動系統優化設計、綜合性能測試等，使學生將多門課程（機械原理、機械設計、控制理論、計算機語言等）的知識或多項單獨開設的實驗合成一項綜合實驗，所學理論知識得到全面系統的復習，同時提高了學生綜合運用所學知識分析、解決實際問題的能力。通過對所設計的方案進行創新優化，能較好激發學生的創新設計意識，充分調動學生的學習創造性。
4.3 大大提高了實驗設備的利用率及實驗室的使用率
實驗學時和實驗項目的增加，讓以前閑置的實驗設備都得到充分利用。同時實驗室也為學生提供了良好的創新實踐活動條件，促使學生積極報名參加各類工程技術創新大賽，并充分利用實驗室的資源進行方案的模擬運行。
4.4 培養學生認真、嚴謹、科學的工作作風和團隊協作精神
由于大部分實驗的實驗條件和方法都由學生自己擬訂，實驗過程中往往會出現理論上可行，但實際做起來困難的情況，有的學生會出現急躁、心灰意冷的狀態，指導教師應給予正確的引導和鼓勵，使其及時調整心態，正確對待挫折，并積極思考。同時也要求學生能分工明確、互相協作，達到事半功倍的效果。通過實驗學生的綜合素質得到提高。
5 結束語
機械零部件性能試驗課程實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、實驗設備的維護與保養等問題。今后我們將不斷進行探索和改革，進一步完善實驗學時設置及教學方法的改革。
參考文獻
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關鍵詞：機械設計;方法原理
中圖分類號：TU74文章標識碼：A
1、設計方法
1.1經驗設計
機械的連接結構、傳動結構和支撐結構等已經積淀有汗牛充棟的實踐案例，但如何掌握這些案例的基本原理和設計方法，而不是記憶這些案例的具體結構設計，這是經驗設計中的關鍵。具體的產品設計，例如車床，其結構設計可以參考前人的設計圖紙，這對于提高設計效率，汲取前人經驗、避免犯前人的錯誤具有實際意義。通過借鑒前人的經驗，可以吸收他人的結構創新方法，同時也拓寬了自己的設計思路。隨著機械結構數據庫的出現和搜索方式的更新，對他人的相關結構設計的學習將更加方便。經驗知識是結構設計的寶貴財富，也是公司的知識資產。通過對國內外同類型專利知識的學習，也是一條提升自己結構設計能力的途徑。另一方面，要注意避免侵犯他人的知識產權。“古人傳下來的學問，就是裝在船里的貨物。現在的新潮流、新趨勢，就是行船的風。”在學習他人的結構設計創新點的基礎上，設計者應有自己的革新與發明、自己的創造。
1.2理論設計
機械結構設計的理論方法，討論的是機械結構設計的理性方法，具體的有：模塊化和組合化設計、復合化設計、分級結構設計、載荷均布性設計和變結構設計。隨著結構優化、結構可靠性和概率設計等方面的發展和具體應用，機械結構的理性設計方法也在不斷的推陳出新。
1.3模塊化和組合化設計
一臺機器總體是由提供不同功能的結構單元有機的組合而成，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。在復雜的機電系統和設備中，模塊化和組合化的設計理念是有效的結構設計方法，同時也是機械制造的方法之一。例如，組合航空母艦的設計概念；我國的組合化機床的設計在上世紀70年代就已經取得了很大的成功。模塊化和組合化，一般是按功能單元、結構單元來劃分模塊，然后組合起來成為一臺機器。
1.4復合化設計
復合化的基本特點就是將兩個或兩個以上的功能零件組合成一個部件或構件來設計，其功能可以是運動功能、承載功能等。例如，組合凸輪結構的設計就是將兩個凸輪設計成一個零件；一根連桿在組合結構中同時作為兩個或兩個以上機構的結構件。復合化方法可以降低機械的制造成本、減輕機器的重量、縮小機器的尺寸和降低產品的成本。
1.5分級結構設計
復雜的制造設備是由分級的機械結構組成，大功能層次的結構是由若干個分功能結構組成。層次化不僅是功能樹結構的要求，而且也是制造工藝對結構設計的要求。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組成。復雜機電產品的設計，例如組合挖掘機的設計，集推土機和挖掘機的功能在一起，而共用一個動力系統，在執行系統處分開。層次化結構設計方法在構想分級結構階段，能夠幫助設計者厘清思路，從而找出結構設計的關鍵點，集中解決結構設計中的難點問題。
1.6載荷均布性設計
由于機械結構設計的特點，希望載荷分布均勻，充分發揮材料的機械力學性能或者取得降低最大載荷的目的。例如，修形齒輪的設計、對數滾子的設計，為了取得接觸應力的均布，從而修形零件，實現結構的優化設計。行星齒輪減速器的設計也體現了載荷均布性的設計理念，從機構運動學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，三只行星齒輪的結構設計更好。
1.7變結構設計
機械結構的創新常常采用變結構的方法，變結構可以改變機械結構的功能，例如，非圓連接形式的成形連接、曲柄滑塊結構設計變為轉動導桿結構設計。變結構可以改變實現功能的形式，例如徑向柱塞泵和軸向柱塞泵的設計。變結構也可以降低機器的設計成本，例如利用死點的桌面支承設計。
1.8模型試驗設計
相似模型試驗設計。基于機器物理模型的相似，運用相似科學理論，對于大型的機器設備進行模型試驗設計。通過模型結構設計和試驗分析，獲取機械結構的可靠性、并預測機器的工作性能。模型相似的設計方法已在工程領域有廣泛的運用，例如大型水輪機組的結構設計。通過制造大型水輪機組的模型，測試試驗模型的工作性能以及其可靠性等指標，優化水輪機組的結構設計和工作能力。機械結構的設計方法不是一成不變的，而是隨著人們的發明和新的科學原理的發現，在日新月異地發展，不斷出現新的機械結構設計方法，同時對前人的機械結構設計進行革新。
2、設計原理
機械結構的設計必然要依據技術科學的原理，例如：理論力學原理、材料力學原理、彈性力學原理、疲勞力學原理、流體力學原理、熱力學原理、摩擦學原理、聲學原理、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械結構設計中的應用，以期總結機械結構設計的常用原理，討論機械結構設計的原理在今后結構創新設計中的可能性。
2.1理論力學原理
理論力學是機構設計的基礎理論，對于機器的運動學和動力學分析，得到的結構必然反映到機械結構的設計中來。例如，軸承轉子系統動力學的設計，其動力學及其穩定性的設計，要求修改軸承的設計和軸的剛度設計。
2.2材料力學原理
機械零件的強度和剛度設計是基于材料力學理論的，強度或剛度不足時，就需要修改零件的結構設計。例如，齒輪輪齒接觸強度和齒根彎曲疲勞強度的設計，當齒面接觸強度不足時就要求增大小齒輪的分度圓直徑；當齒根彎曲強度不夠時就要求增大齒輪的模數。
2.3彈性力學原理
彈性力學分析是零件應力應變計算的基礎，例如滾動軸承中滾子修形的設計，基于彈性力學的接觸分析，確定滾子的修形曲線和修形量。在機械零件的結構優化設計中，常常用到彈性力學理論。
2.4疲勞力學原理
機械零件上的機械載荷在工作過程中常常是變動的，例如汽車中的軸、軸承和齒輪上的載荷都是變化的，這種變化的載荷具有一定的統計特征。變載荷下軸和滾動軸承的疲勞壽命設計等工程內容，已經發展成機械零件的概率設計。為了更精確地設計機械零部件，疲勞力學在機械結構設計中會得到越來越多的應用。
2.5流體力學原理
流體傳動和動靜壓軸承等的設計是依據流體力學原理的，流體力學也是機械結構創新的基本原理之一。例如靜壓導軌的設計、動壓滑動軸承的設計，要依據流體的質量守恒定律、平衡原理等，優化設計的結果要求修改導軌或軸承的結構型式和尺寸參數。
2.6熱學原理
熱力學和傳熱學在機械零部件的設計中有很廣泛的應用，導軌的熱精度設計、齒輪和滾動軸承的膠合分析、隔熱結構設計等等。
2.7摩擦學原理
耐磨或加快磨損是摩擦學設計的核心，例如圓錐銷的設計、組合螺母的設計，就是為了補償零件的磨損，使得零件在磨損后仍能實現其設計的功能。磨削和拋光制造工藝是利用零件磨損的加工方法。
2.8聲學原理
在機械系統的噪聲分析和研究中，依據物理聲學的原理及其分析方法，得到噪聲的頻譜和功率譜等分析結果，以指導機械結構的設計，例如低噪聲滾動軸承的設計。今后，可以考慮利用機械噪聲來進行產品設計，例如聲爆彈的設計、信號中噪聲信息干擾的設計等。
3、結語
綜合上述，機械結構的設計涉及的方面比較廣，在設計過程當中需要考慮的地方有很多。需要設計者從實際情況出發，按照設計的基本準則，采用適用設計要求的一些設計方法。
參考文獻：
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【關鍵詞】機械基礎；教學方法；探索
《機械基礎》是中等職業學校機械類專業一門主要的技術基礎課，具有涵蓋面廣、知識量大、章節聯系松散、與生產實際結合緊密、理解和記憶的內容多等特點。學生在學習中容易出現對工作原理理解不清、對應用特點產生混淆，分析問題、解決問題的能力較弱等現象。所以，怎樣優化《機械基礎》課教學方法，提高其教學效果便成了課堂教學研究的一個重要內容。筆者在《機械基礎》教學中通過積極探索，大膽實踐，取得了一定的成效。
一、合理設置問題，激發學生思維的積極性
古人云：“學起于思，思起于疑”。恰當的課堂提問會引起學生對某一問題的懸疑，使其思維處于高度自覺和主動狀態，從而吸引學生去探索這一問題。教學實踐證明，教師授課前應認真鉆研教材，針對學生的實際，精心設計問題，使之富有啟發性，切合學生接受能力；更為重要的是問題的設置必須緊扣課文，要有利于實現教學目標要求，并有助于培養思維和分析問題的能力。如在講解螺紋種類及應用時，可有針對性地提出以下問題：（1）臺虎鉗中螺紋是什么形狀？（2）自行車軸上螺紋是什么形狀？（3）車床上絲杠螺紋是什么形狀？（4）三種螺紋截面形狀是否相同？為什么？再想一想，生產生活中，哪些場合用到螺紋？雖然螺紋在日常生活中學生比較經常接觸到，但需要經過仔細觀察比較后才能正確回答出。學生回答問題后，教師自然引導他們得出結論：自行車軸上螺紋采用三角形螺紋，因而聯接強度高，自鎖性能好；而臺虎鉗和車床中傳動螺紋采用梯形螺紋，因而其強度高，螺紋對中性好，傳動效率高。通過合理設疑，然后舉例驗證，既激發了同學們的學習動機，活躍了課堂氣氛，又培養了學生的探索精神。
教師在設置問題時，要善于引導學生應用所學知識去分析問題、解決問題。如在講完“鉸鏈四桿機構”這個章節時，可以根據日常人騎自行車現象，設計問題：人騎自行車包含哪幾種傳動機構？學生往往會認為只有一種鏈傳動機構，其實還包含鉸鏈四桿機構中的曲柄搖桿機構，即車身為機架，腳踏板為曲柄，小腿相當于連桿，大腿相當于搖桿，是以曲柄為主動件的曲柄搖桿機構。這樣設置問題既緊扣大綱要求，又聯系實際，使學生對所學的知識融會貫通，提高了教學效果。
教師還應為學生創設一些提問討論的機會，鼓勵學生敢于發表不同的見解，創設一種寬松的教學氛圍，讓學生學會自己去發現問題，解決問題。如在分析液壓系統的基本回路時應從工作循環著手。要完成下列“快進—工進—快退—卸載”工作循環，系統必定具備以下幾種基本回路：因其可進可退，故一定具有方向回路；可實現快進、工進，說明速度可調節，所以具有速度控制回路；能完成卸載，故還有壓力控制回路。但是為什么能完成工作循環？各回路中液壓元件是什么？作用如何？由學生自已發現問題，解決問題。這樣他們對各回路中各元件的作用就比較清楚了。
二、理論教學與實踐教學相結合，增強學生的感性認識
《機械基礎》作為一門機械類專業基礎課，其所有知識都是建立在生產實踐基礎之上并和現代機械工業密切聯系的，所以教學中要進行理論與實踐的結合，以增強學生的感性認識。課堂中可采用實物直觀演示教學、現場參觀教學、電化教學等形式，讓傳動系統運動起來，使學生在動手實踐中領悟系統的工作原理和運動特點。如在講到鉸鏈四桿機構時，為了讓學生理解該機構的類型和不同類型的鉸鏈四桿機構的工作性質，可先利用學校自制的模型進行現場演示，再分別取不同的構件作機架便可發現三種類型：曲柄搖桿機構、雙搖桿機構、雙曲柄機構，接著引導學生觀察不同類型的鉸鏈四桿機構工作有什么差異，學生會發現在曲柄搖桿機構中曲柄的轉動和搖桿的擺動是可以轉換的，但當以搖桿為主動件時，要實現運動的順利進行，需要一定的方法，否則會卡死。最后再結合實際例子進行講解，如家用縫紉機的腳踏板機構是采用以搖桿為主動件的曲柄搖桿機構，而且是利用飛輪的慣性作用通過死點位置；公共汽車車門的啟閉機構是采用反向平行雙曲柄機構等。再如可以組織學生到實訓車間參觀學習，讓學生身臨其境，增強學生的感性認識，加深對教材中理論知識的理解。可帶領學生參觀各種車床，將車床的主軸箱箱蓋打開，讓每一個學生都能更直觀地觀察到齒輪傳動與變速的過程，觀察軸上零件（齒輪、帶輪、軸承）的軸向固定和周向固定方法。通過人工移動大溜板，觀看齒輪齒條傳動過程；掛自動走刀，觀看刀架縱向和橫向自動進給與變速過程。現場總結齒輪機構的主要類型（平面與空間齒輪傳動、直齒、斜齒、外嚙合、內嚙合、齒輪齒條；低速、中速、高速等）及其在機械傳動中的應用（傳遞運動及動力，改變速度大小和方向）。上完“曲柄搖桿機構”和“導桿機構”后，可組織學生到工廠去觀察牛頭刨床設備。在工廠師傅加工零件的過程中，學生通過仔細觀察牛頭刨床機構的運行情況，就能夠較快理解“曲柄搖桿機構”和“導桿機構”這兩種機構的運動規律；通過觀察牛頭刨床進刀時慢、退刀時快這一現象，就容易明白曲柄搖桿機構具有急回特性等特點。教師此時還可向學生簡要介紹即將要學習的間歇運動機構中的“棘輪機構”—牛頭刨床進給機構的組成及運動特點。通過理論教學與實踐教學的有機結合，可以不斷增強學生的感性認識，使他們能夠對教材中的知識點作很好地“消化”。
三、確定教學主線，化繁為簡，以利于學生對知識的靈活運用
任何一門知識都具有系統性，《機械基礎》亦如此，因此課堂教學應圍繞一定的主線展開，這樣學生在學習時就會對所學內容有一個整體認識，而不會產生錯亂的感覺，有助于他們對知識的靈活運用。
《機械基礎》內容共分為四大部分：機械傳動、常用機構、軸系零件、液壓傳動，其中各類機械傳動、常用機構又可分為很多種，由于種類眾多，容易使學生感到內容繁雜，造成在學習中產生畏難情緒。為了使學生能夠從總體上把握好各類傳動機構的知識內容，教師在講解時可以常見的往復式四沖程內燃機作為這一部分的教學主線，讓學生在學習到某種機構時，聯想到其它機構，并進一步引導他們主動分析各種機構的異同點。
往復式四沖程內燃機是利用平面連桿機構變換運動形式（移動形式與轉動形式之間的變換），實現可燃氣體的進氣、壓縮及排氣；利用齒輪機構變換運動速度；利用凸輪機構變換運動形式（將轉動形式變換為移動形式），實現進氣閥與排氣閥的開關。內燃機工作過程所涉及的內容包含了傳動中各類主要機構，在緒論課“機器與機構”內容的教學中應較詳細地介紹內燃機的工作原理，并要在以后各章節的教學中加以引用。如在講解曲柄滑塊機構類型時，我們知道該機構有兩種類型，即對心曲柄滑塊機構及偏心曲柄滑塊機構。這時可以先提問：在內燃機中的曲柄滑塊機構究竟采用哪種類型？接下來講解這兩種類型的區別，即對心曲柄滑塊機構沒有急回運動，而偏心曲柄滑塊機構存在急回運動。然后解釋：對內燃機的輸出要求是盡可能勻速輸出，故選用對心曲柄滑塊機構。這樣以實際工程機械為例分析對心曲柄滑塊機構及偏心曲柄滑塊機構的特點，能使學生印象深刻。又如在講解“凸輪機構”這一章節時，也可以內燃機為例，介紹內燃機利用凸輪機構將軸的轉動轉換為閥門的直線運動，但主軸轉動與活塞直線運動之間的轉換是利用曲柄滑塊機構實現的。接著提問：為什么不能應用凸輪機構來實現主軸轉動與活塞直線運動之間的轉換？這時，應先引導學生回顧前一章節的內容：平面連桿機構（包括曲柄滑塊機構）由低副組成，能夠傳遞較大功率；再引出凸輪機構的特點，即凸輪機構能實現較復雜的運動輸出，但凸輪與從動桿間為高幅接觸，易磨損，不能傳遞較大的力，故常用于控制裝置。由于這些差別，所以內燃機中是利用凸輪機構實現閥門開關的控制，而利用曲柄滑塊機構實現功率的傳遞。在同一個實際工程機械中，對比講解不同機構的工作特點，使學生既對所學各種傳動機構有一個整體認識，也加深了對機構間異同點的認識，達到圍繞教學主線、舉一反三、靈活運用的目的。
四、加強學科間聯系，提高學生分析和解決實際問題的能力
《機械基礎》作為一門機械類專業基礎課，它和《工程力學》、《機械制圖》、《金屬材料與熱處理》、《機械制造工藝基礎》等課程有著密切的聯系。在教學時要和這些課程的內容進行有機結合。如在講到“軸”時，可以車床主軸箱為例并結合上述幾門學科中的知識進行講解。一個車床主軸箱就涵蓋了以上幾門學科的內容：從輪系——主軸，這中間涉及齒輪、軸等零件的尺寸確定，涉及齒輪、軸等零件的材料和熱處理方式的選擇，涉及齒輪、軸等零件的結構圖，涉及齒輪、軸等零件的加工工藝，涉及軸上零件裝拆、軸承選擇，涉及輪系傳動比、末輪轉速計算等。通過對各學科知識間的綜合，將原本孤立的知識重新整合起來，形成系統，有利于進一步提高學生分析問題和解決實際問題的能力。
以上是筆者對《機械基礎》課教學方法的一些看法和思考。在教學實踐中，筆者應用這些教學方法，化繁為簡，有效地突破了教學難點，使學生較好地理解并掌握了各傳動機構的基本知識、工作原理和應用特點，掌握了分析機械工作原理的基本方法。
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機械原理課程設計的內容主要分為兩個階段:第一階段為機械系統的運動方案設計，要求學生通過對常用機構的組合或創新設計，實現簡單機械系統的功能需求;第二階段為機構尺度綜合，以及對機械系統中指定機構進行運動分析和動態靜力分析。目前在機械原理課程設計的教學過程中主要存在問題:
(1)設計題目類型單一，實踐過程枯燥。設計任務主要以典型加工設備為對象，擬定機械傳動方案，對其主傳動機構進行運動分析和動態靜力分析，并在此基礎上通過限定執行構件的速度波動以確定飛輪的轉動慣量，最后設計其中的齒輪機構或凸輪機構。這樣的設計題目單一且缺乏新穎性，與學生的實際生活脫節。設計過程的枯燥使得學生無法正確認識課程設計的重要性，設計興趣不強，參與積極性不高，難以達到實踐目的。另外，由于設計題目比較成熟，與之配套的設計手冊和指導書等資料較多，其設計思路和模式比較程式化，因而學生不需太多思考，僅僅只是按照指導書的要求翻書查表，按部就班地進行模仿設計，這樣的題目不利于學生創新思維和工程實踐能力的培養和訓練。
(2)設計方法陳舊，實踐重點偏移。目前，在機構運動尺寸確定、機構運動分析及力分析等基本知識和基本技能的訓練中，學生主要采用圖解法或解析法。圖解法概念清晰，形象直觀，便于學生理解與分析，但設計精度差，效率低，當學生需要分析多個瞬時的運動情況時，需要花費大量時間作圖，工作量大。解析法能獲得精確的計算結果，學生通過模型建立和程序設計可以分析任意點位置的運動情況。解析法的求解過程要求學生具備較好的數學功底和編程設計能力，但實踐證明多數學生欠缺獨立完成編程求解的能力，他們不得不把大部分精力放在程序實現上，這樣機械原理課程設計就演變成了計算機語言的訓練］，偏離了機構綜合設計與分析的實踐目的。同時，繁瑣的程序編寫，也會影響學生創新設計的積極性。
(3)設計時間緊張，實踐內容縮水。學校目前將機械原理課程設計和機械設計課程設計整合為3周的“機械綜合課程設計Ⅰ、Ⅱ”。由于從內容上設置為同一機械系統的不同階段性設計，因而從時間上兩者并沒有嚴格區分開。統計表明歷屆學生完成機械原理課程設計所需的時間約為1－1．5周，相對而言學時緊張。為了追趕進度，學生避重就輕甚至是掩蓋問題。比如在機械系統運動方案設計階段，學生普遍采用仿型設計和改型設計的方法，照搬相近的設計案例，或是僅改變某些結構和尺寸，更有甚者忽略創新構思的環節設計直接進入常規設計，整個設計過程中，機械系統的方案設計和機構的選型設計等相關內容體現不足乃至缺失，無法鍛煉學生的系統設計能力和創新設計能力。
2機械原理課程設計的教學改革與實踐
教育部高等學校機械基礎課程教學指導分委員機械原理課指組2009年制定了《關于深化機械原理課程實踐教學改革的建議》，明確提出了新形勢下機械原理課程設計教學改革應關注的重點問題。近年來，學校針對相關內容也開展了一系列的改革，主要集中在設計內容、設計方法及組織管理等方面。
2．1設計內容強調“理實一體”，避免紙上談兵
考慮到實踐教學環節是對前期所學知識綜合應用的階段性檢查，機械原理課程設計的內容應盡量包含各種運動形式和傳動機構的基本技能訓練，同時為了提高學生應用所學知識解決實際問題的能力，在題目的選擇上強調了“理實一體”的原則。結合專業方向，突出特色，如包裝工程專業選用石蠟疊摞包裝機構設計，機制方向選用沖床和插床的傳動機構設計，機設方向選用往復式物料運輸機構設計，模具方向選用造型機翻箱機構設計等。這樣將題目與專業有機結合起來，使設計過程充滿現實感，可以有效激發學生設計興趣，端正其設計態度;借鑒學科競賽主題，推動學賽融合，學科競賽的特點在于規定競賽主題的前提下為學生提供更大的創作空間，更符合工程設計的實際情況。因而在題目選擇時，也借鑒了學科競賽中有關無碳小車、家居機械、環保機械以及康復機械等方面的設計主題，一方面能讓更多的學生了解和參與到學科競賽中，加強其在自主設計方面的鍛煉，激發其創造力，另一方面也能發掘和培育優秀的學生和作品，為后續的學科競賽做準備;貼近實際生產生活，倡導學生自主選題，鼓勵學生個人或小組結合學習和生活中遇到的問題，自主擬定課程設計題目，通過發現問題、分析問題和解決問題這一較為系統的實踐過程，全面培養學生主動實踐能力。
2．2圍繞機械系統的運動方案設計和機構綜合，注重“虛實結合”的設計方法
對機械類學生而言，當通過機械原理學習了常用機械的工作原理、組成原理和設計原理后，為滿足工程實際需要或功能需求，首先面臨的是如何構想出一些新的機械系統，或是如何對熟知機構構造出新的集成。因此，機械原理課程設計應注重機械系統的運動方案設計和機構綜合，再輔以對主體機構的運動分析和動態靜力分析。但是由于設計方法和學時等問題，現有課程設計過程中對運動方案進行優化比較以及對運動學和動力學的變參數分析存在諸多局限性，因而將CAD/CAE技術引入課程設計中，通過“虛實結合”的方式提升學生運動方案設計能力，加強其對機構的分析和綜合訓練。當經過初步分析擬定傳動方案后，要求學生利用UG、Pro/e等軟件對傳動機構進行三維建模，并借助ADAMS等仿真軟件對主體機構進行運動或力分析，學生通過對理論分析結果和仿真分析結果進行比較，檢驗其傳動方案的合理性。接下來學生可以利用實驗平臺，自己動手對主體機構進行實際搭接并測試主要運動參數，通過分析實際測試結果進一步證明傳動方案的正確性，從而輔助機構設計。通過這樣的實踐過程，學生可以直觀地體會設計的各個環節，而CAD/CAE技術的應用也讓學生可以及時發現設計過程中的錯誤和問題，使其可以將更多地精力投入到改良設計和創新設計中去，更有利于學生設計能力和創新能力的培養。
2．3加強課程設計的組織和過程管理，強調互助學習和團隊協作
為了克服學時短、任務重的矛盾，在理論課程開始階段，就將課程設計任務書在課程網站上，使學生有充分時間熟悉設計題目，思考設計內容。同時在授課過程中，將設計內容與知識點講解結合起來，既用實例引導加強了學生對基礎知識的學習，又能讓學生提前開展方案的構思。考慮到學生學習能力存在差異，在設計過程中不能一味強調獨立完成，應引導學生互助學習，強調團隊合作。要求學生以小組的形式選定設計題目，然后根據學生的學習能力和興趣特點將設計內容任務化。在設計過程中，指導老師把控該小組的總體任務框架，負責解決團隊所遇到的共性問題，具體任務則由學生通過交流討論，利用合作與他人共同完成。而設計結束時，小組須采取答辯的形式來匯報其設計成果，老師則通過面對面的問答來檢驗學生的設計能力，了解學生對課程設計中相關問題的掌握程度。最后在成績評定環節，老師根據小組的任務難度、設計結果和水平給定該團隊成績范圍，然后各小組根據組員的工作量大小、團隊參與程度等進行自評，兩者相結合客觀地評定每個學生的課程設計成績。
3結論
教學內容不能突出其“工程實踐性”、“創新性”和“應用性”。教學中嚴重存在“重理論輕實踐、重傳授輕應用”現象，難以實現應用型本科學生“學以致用、學用結合”的教學要求，學生缺乏利用所學知識解決工程實際問題的能力。2.實驗教學實驗課程完全依附于理論教學，是理論教學的輔助。實驗教學的目的只是用于加深學生對理論知識的理解或對理論教學的驗證。驗證性實驗多，而綜合性、設計性及開放性實驗少，無法真正提高學生的動手能力和創新能力。實驗條件欠缺，實驗設備陳舊，實驗教學缺乏實用性、先進性及創新性。實驗往往都是孤立的，所涉及的知識面比較單一。各個實驗之間缺少系統性，缺乏知識學科的關聯，實驗內容缺少內在聯系和邏輯性，沒能形成一個比較完整的實驗教學體系。
課程設計課程設計的選題單一、內容陳舊，設計過程缺少關于工藝、成本、環保、質量、使用及維護等相關知識應用的鍛煉，無法提高學生進行工程實際應用的能力。課程設計的圖紙采用手工或CAD二維繪圖的設計手段已明顯落后于企業產品設計對應用型人才的要求。4.教學方法目前教學方法存在以下問題：授課內容多，教學課時安排少；講述原理多，結合實際偏少；縱向論述多，橫向比較少；講述常規原理多，介紹行業最新技術成果少；課堂講授多，課堂課外討論少。[3]
“機械設計基礎”教學改革
對應用型機制本科學生教學的主要目標是在基本教學的基礎上加強對學生綜合運用知識進行機械設計的能力和創新能力的培養。“機械設計基礎”主要分為理論教學、實踐教學和課程設計三個教學環節。教學改革也應該在基本教學基礎上在教學的三個階段都進行學生創新能力和綜合運用能力的培養。主要改革措施詳述如下：
1.精簡理論教學環節為了與應用型人才的培養模式相適應，“機械設計基礎”教學課時安排上，根據本課程應用性和實踐性較強的特點，適當減少理論教學課時。因此授課內容就要有所側重、有所刪減。課程講授內容遵循“基本、實用”原則，主要培養學生機構的分析能力，使學生掌握機械的基本設計方法。最后使學生從根本上掌握各種常用機構的基本運行原理以及機械中常用的一般通用零件的設計要領。并注重在教學過程中將一些機械發展的最新成果和最新技術介紹給學生，開闊學生們的眼界，提高學習的積極性。
2.加強實驗教學實驗教學是“機械設計基礎”教學體系中不可缺少的一部分，主要培養學生理論聯系實際、分析及解決問題的能力，對學生的創新能力和綜合素質的培養起著非常重要的作用。實驗教學在教學內容安排上，為了提高學生綜合認識機械設計及創新能力，應該加強一些綜合性和創新性的實驗。教學改革后開設的實驗主要有：機械零件認知實驗、機構運動簡圖測繪實驗、漸開線齒輪參數測量實驗、漸開線齒輪范成實驗、帶傳動性能實驗、機構創新試驗、軸系測繪實驗、減速器拆裝實驗、機構運動方案創新組合實驗、平面機構創意組合測試分析實驗、機械速度波動調節實驗、機械傳動綜合實驗等。通過這些實驗可以使學生的機械設計和創新能力得到提高。機械創新設計類實驗使學生的學習變被動為主動。通過自主設計實驗方式、方法及實驗步驟，學生的創新思維和創新技能得到了鍛煉，增加了學習的趣味性。
3.提高課程設計質量“機械設計基礎”課程最后進行的是課程設計，主要在理論教學中所學的機械零件基本設計知識基礎上，綜合考慮工程實際，進行實際傳動方案設計訓練。基于目前課程設計存在的問題，應用型機制本科課程設計的教學過程主要從以下幾個方面入手進行改革：
（1）拓寬課程設計題目。目前，各院校課程設計的題目都是減速器，每級學生都做著重復的設計內容。另外，機械制圖課程中也選擇減速器進行測繪，因此就使得課程設計題目重復。因此，必須要拓寬課程設計選題范圍，增加題目的層次。題目的選擇應更靈活，更接近于實際，實現設計題目的多樣化。鼓勵學生自選題目，充分調動學生的積極主動性，更大程度上鍛煉學生們的設計及創新能力。
（2）案例設計。結合工程實際，給定功能要求，讓學生擬訂傳動方案。讓學生從功能分析出發，自己擬訂結構及機械傳動方案，進行方案比較優化，確定參數，完成從定性問題轉化為定量的設計工作，而后進行相應的計算、校核及完成相當數量的工作圖設計。
（3）引入三維軟件。為鼓勵學生在課程設計中應用3D技術，在開課之初就明確告訴學生，課程結束后要進行為期兩周的課程設計。設計內容是機械的傳動裝置，要求學生必須采用三維軟件將所設計的傳動裝置表達出來，將課程設計提前布置，化整為零，并結合機械設計教學，引導學生應用三維技術。
（4）強化指導過程。在課程設計過程中，教師的指導非常關鍵。指導教師在課程設計中應該具有強烈的責任心，要對學生的整個設計過程進行檢查并及時糾正錯誤，尤其注意設計理念及三維圖形繪制的指導，使學生能真正從設計過程中受益。
（5）重視答辯。課程設計的最后一個環節是答辯，也是對兩周課程設計工作的考核。即使設計題目或者設計數據不同，每個學生都在教師的指導下參考手冊、教材進行設計。通過答辯可以使學生對設計有進一步的認識并認識設計的不足之處。因此，答辯也是一個答疑、總結提高的過程。
借助“創新大賽”進行知識綜合
基于目前企業對應用型人才創新能力的培養要求。在“機械設計基礎”理論教學、實驗教學以及課程設計中都要注重對學生創新能力的培養。但是這些對于學生創新思維、工程實踐能力的培養還遠遠不能達到要求。因此可以將“機械設計基礎”的教學擴展至第二課堂。通過參加各種各類的機械創新設計大賽、機電大賽以及3D大賽，讓學生真正地將所學的各種機械的、電氣的基本理論知識、專業知識以及一些三維軟件類的知識進行綜合利用，能很好地鍛煉學生的綜合運用能力、創新能力、團隊合作能力以及競爭能力。
關鍵詞：ERP原理及應用、教學改革、本科
中圖分類號：H191 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）40-0084-02
一、機械類本科《ERP原理及應用》課程特點及現狀
“眾創空間”、“萬眾創業”等一批新的名詞及概念近來在網絡上及社會上引起了很強烈的反響，尤其是國家每年畢業的大學生數量逐年增加，2016年大學生畢業數量預計達到770萬，再加上出國留學回來的30萬學生以及目前仍未找到工作的往屆畢業生，預計將有1000萬大學生同時競爭相關崗位。就業壓力必然導致一批學生開始需求更好的創業機會，而此時恰逢國家的政策給予了非常大的空間，這也讓一批學生對于企業管理能力培訓的需求增大。而機械行業作為國民經濟的支柱產業，如何加強這一領域學生的創業能力也顯得更加關鍵。本課程作為為數不多的在機械類學生中開始的企業管理類課程，具有非常好的學習需求及對象。同時，也亟需提升本科生對于《ERP原理及應用》課程的理論學習及實踐。《ERP原理及應用》是機械類學生的一門重要的專業選修課，目前很多高校都在管理類課程中設定。然而，機械類學生的創業需要及對于企業管理知識的缺乏導致了開設本門課程的重要性也愈發明顯。機械類大學生很少接觸到如何進行企業管理、企業的組織框架設定、以及企業制造的過程，導致并沒有相關的企業學習經驗，對于企業創辦的成功率都是極為不利的。因此，本課程作為培養工程師乃至杰出企業家的一門基礎課之一，應當在課程開始的內容及實踐等環節設置上展開相應的課程改革，以提高學生對于本課程的核心知識的掌握效率。為了培養機械類大學生掌握企業生產及運營環節的基本知識，提高對于先進管理理念如ERP，以及對于ERP軟件的應用能力。本課程主要講授ERP的基本知識、概念及演化、ERP系統的主要功能、生產計劃及采購模塊、人事工資系統等內容，并安排相關的實踐環節。但在課程的教學及實踐過程中發現了如下問題。
二、《ERP原理及應用》課程教學發現的問題
本課程的教學過程中，由于本課程教學團隊已開展了數年的摸索，發現主要積累的問題可以歸納為以下三個方面。
（一）學生認識層面
由于機械類的學生接觸的課程多與工程類課程有關，且對于管理理念、企業背景等方面的知識了解比較薄弱，導致學生在學習的過程比較吃力，理解困難。雖然學生的學習積極性還是非常高，但是，理論知識背景的匱乏直接在課堂學習的效果上打了很大的折扣。
（二）教師背景層面
本課程教學團隊教師搭配新老教師，由于本門課程教學需要教師有比較多的企業背景，而現在新入職的青年教師多直接從高校畢業，缺乏一定的企業應用背景。因此，在實踐課程的講授環節會存在一定的困難，學生學習起來也很難理解。
（三）課程大綱層面
目前，本課程的學習內容從理論介紹到實踐操作，但一共設置36學時，理論教學時間為24學時，實踐環節為10學時，考核環節為2學時，內容的搭配上還不是最佳，實踐環節過少，導致學生的實踐能力沒有得到提高。
三、《ERP原理及應用》課程改革優化方案
（一）課程內容精簡化
《ERP原理及應用》課程的學習主要內容包括兩大模塊：第一是ERP的原理，包括其演化過程、基本概念、ERP系統的主要內容。第二大模塊是ERP在企業的應用，這其中涉及到的是如果運用典型的ERP軟件開展相關的學習及實踐。本課程的學習應當將基礎難度降低，以迎合目前機械類學生對于本課程需要基本知識的欠缺。
其次，將核心功能及概念作為重點集中講授，比如目前的24學時理論教學環節，多集中在介紹ERP的主要功能（8學時），從而導致后期學習ERP軟件基礎知識的不足。因此，需要精簡本課程的內容，壓縮這一部分課時，并給出4學時的時間介紹ERP軟件的主要情況及部分簡單操作。此外，在本課程的實踐環節，之前的教學內容上一共安排10學時，前2個學時用于查詢ERP的相關標準及對比，并布置學生考慮一個企業的框架，第3～4學時則用于學生描述企業的功能，在此教學過程發現學生的效果并不是很好，因為學生對于如何查閱相關的文獻能力還比較缺乏。因此，在課程的改革上，引導學生從實踐環節伊始，以4～6人為一個小組，設定一位CEO為組長，其他人員為虛擬企業的不同部門負責人，增加通過小組討論及模擬企業的運營等各個環節。精簡實踐部分環節，提高學生的積極性。
最后，實踐環節還結合考核的要求，以小組為單位，CEO匯報各小組的企業運營功能，并由教師提出問題，各部門負責人回答，有效增強了學習效果，讓每位學生深刻體驗如何創辦企業，如何思考自己的角色定位。通過精簡本課程的理論教學內容及實踐教學內容，在有限的時間讓學生掌握基本的必須基礎知識，并通過有限的實踐課時掌握軟件操作及ERP的基本功能。
（二）教學方式靈活化
本課程一開始以課堂講授為主，但隨著對實踐要求的需求加大，以及學生互動要求的提高，在課程開始階段，建立如圖1所示的二維碼。調查問卷以獲取學生的基本信息，以便在后續的課程教學及實踐環節上安排更為合理的內容。
提高自主創新能力，在傳統教學中，主要以教師為主導，通過講授的方式來傳授知識。但隨著計算機技術的不斷發展，當代大學生的學習方式也不斷的改變。因此，基于網絡化的平臺及學習更能吸引學生，所以本課程的教學過程中，以小組為單位，建立各個小組為虛擬企業的競爭運營團隊，建立微信平臺及企業功能平臺，加強模擬真實感。讓學習從被動接收知識到主動學習，尤其是提升個人的崗位職責，大大增加了學生的學習效果。
（三）實踐環節多樣化
在傳統的實踐環節中，學生按照軟件的流程自己操作相關步驟，但在這個環節中發現與教師的溝通遠遠不夠，學習效果沒有達到。所以在本課程的改革中，通過以小組CEO為企業運營負責人實踐模式，讓學生積極參與到ERP過程的管理及知識獲取。并以此為考核依據，激發學生的學習積極性。在課程的教學過程中，發現雖然安排講授了很多的企業案例，但學生對于企業的運營狀況仍然不是很清楚，這是因為學生缺乏實踐企業的ERP操作經驗，導致在后續的實踐過程中，軟件的操作效果并不是很好，而且缺少一定的真實企業數據，在模擬的過程中造成一定的空洞。因此，在教學方式上，可以在實踐環節與ERP應用比較好的企業，建立一定的合作關系，教師也能夠在課余時間去合作企業加強了解實踐。讓學生實地考察ERP操作環節，增強包括從訂單制定、物料管理、庫存車間、人事工資系統、企業決策等環節的認識及了解，真正實現并達到從理論到實踐，從實踐到應用的目的。
今年是“十三五”規劃的開局之年，如何緊跟時展的需要，并加強當代大學生核心課程的建設是至關重要的。尤其是面對每年大批量機械類畢業生投身創業的現狀，加快推進《ERP原理及應用》課程的建設及改革已勢在必行。本文探討了《ERP原理及應用》課程學習，尤其是機械類學生的學習過程中所遇到的問題及解決措施，在今后的教學過程中，加強師生互動，構建師生共同體，最大程度地將學生主動學習的潛力激發出來，同時加強實踐環節的建設及安排，促進學生與ERP應用企業的直接接觸，讓學生真正能夠學到ERP的核心知識及重要實踐內容，為今后機械類學生的就業及創業鋪平道路，奠定基石。
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關鍵詞：職高;機械專業;就業指導;教學效率
隨著《國務院關于加快發展現代職業教育的決定》政策的出臺，職業教育逐漸走上了健康發展的正軌。職高機械專業教學是為學生今后在機械領域的發展而奠定基礎，而從當前的職高機械專業的教學來看，教學模式陳舊，教學方法單一，學生的學習興趣不高。因此，結合職高機械專業和學生的特點，對機械專業教學進行改革大有必要。
一、立足學生實際，激發學生學習興趣
教學改革最主要的目的是提高教學效果以及學生就業率，而要想實現這一目標，最基礎的是要培養起學生的學習興趣。機械專業的知識較為繁雜，學習起來具有一定的難度，教師必須從“興趣”入手，讓學生主動積極地參與到學習中去，這樣才能幫助學生更好更快地掌握知識內容。學生興趣的培養，要注意從多角度考慮，既要考慮到職高學生的學習特點，也要考慮現代教學資源的多樣性。在教學過程中，教師要因材施教，保證上課時學生能夠聽得懂，課堂氛圍要輕松愉快。而隨著社會的發展，多媒體教學設備已經成為現代課堂里必不可少的教學工具，所以，教師要積極利用多媒體，通過生動的視頻、PPT、圖片等指導學生的學習。
舉例來說，在學習《液壓傳動》這一課時，學生對“液流連續性原理”感到難以理解，提不起學習的興趣，教師可以這樣說：“液流連續性原理就像河里的水一樣，只要不出現分流，在任意的時間內，流進與流出的水量是相同的。”這樣，學生就能理清知識，且大大活躍了氣氛。
二、改革教學模式，引導學生主動參與
在職高機械教學改革中，必須更新教學模式，引導學生主動參與到教學中去。教學模式要以市場需求、市場要求為基準，結合學生的綜合能力來進行深層次的改革。傳統教學模式主要分為三部分，即文化課、專業理論課、專業課。這三類的課程安排完全是根據人們對學科認知度來決定的，沒有考慮學生的學習特性以及社會的要求，這就會影響人才的多樣化發展，甚至導致很多學生不能實現就業。在教學模式的改革中，首先要根據學生專業的不同，科學安排課程，要綜合考慮基礎知識與就業這兩方面的問題。
教師在教學過程中，要注意履行自己引導者的職責，引導學生主動參與，通過問題啟發等讓學生自主思考，獲取知識。比如，在學習“點、直線、面的投影”時，教師可以先重點講解“點”的投影，要確保徹底深刻，在學生完全掌握點的投影之后，教師再進行引導：“既然兩點可以確定直線，那么直線的投影是怎樣的？”有了前面的基礎，學生自然能聯想到直線兩端的點，將其連接起來就是投影。之后，再引導學生思考平面的投影，通過學生主動思考，學生對知識的理解會更深刻，也能鍛煉學生的思維能力。
三、緊密聯系生活，提升學生實踐技能
職高機械教學的最終目的是幫助學生就業，具有很強的“職業性”特點，所以，在教學過程中，也要注意鍛煉學生的動手能力，提升學生的實踐技能。一方面，學校要加大實踐設備的資金投入，保證學生能夠有實踐的基礎;另一方面，要調節實踐課程的時間，逐步將實踐課放到教學重點上去。校方要定期舉辦機械技能比賽，激發學生的學習動力，激勵學生不斷提升自己的實踐能力。教師在教學過程中，也要注意聯系實際生活，通過對身邊事件的分析，讓學生感受到機械教學的功能性。
實踐技能的培養是非常重要的，學校可以和校外企業合作，定期舉辦機械技能大賽，鼓勵學生積極參加，也可以實行全員參加制度，讓每一位學生參加2～3個項目，并且在賽后對自己的狀況進行分析，對學生實踐技能的提升有積極的作用。
總的來說，職高機械教學的最終目的是保證學生就業，所以，教學改革是應時代的要求。在教學過程中，教師要從多角度考慮，從激發學生的學習興趣入手，以就業為中心原則進行教學模式改革，引導學生積極主動地參與到教學活動中來，提高學生的實踐意識和實踐能力，從而將學生培養為符合社會要求的合格的技能型人才。
參考文獻：
