時間：2023-09-19 16:25:55
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篇機械設計原理基礎知識，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。
1參照專業認證標準對機械設計類課程內容的改進
根據國家機械設計制造及其自動化專業畢業培養標準中對畢業能力要求之4“具有設計機械系統、部件的能力”要求，整合現有教學內容，形成了基礎知識遞增和設計能力遞進的機械設計類課程教學環節結構。其中先修課程包括數學類、工程力學、機械制圖、公差與技術測量等基礎課和專業基礎課。為達到“具有設計機械系統、部件的能力”的畢業要求，設計了課程教學及課內實驗、基礎設計能力培養、創新設計能力培養三個能力遞進培養環節。
2機械設計類課程教學及課內實驗
課程教學及課內實驗教學環節分為機械原理和機械設計兩個部分，每部分。含課內實驗，課程內容及培養目標如下：機械原理課程是一門培養學生機械機構運動設計與分析的技術基礎課，主要研究機構的結構分析、運動分析和動力分析，常用機構設計的基本理論和方法，機械系統傳動方案的規劃與設計，其主要任務是培養學生：第一，理論聯系實際的學風，設計實踐能力和創新精神。第二，掌握機構運動方案設計的能力。第三，具有機械系統運動簡圖的繪制，計算機輔助機構分析和設計的能力。機械原理實驗教學是機械原理課程教學中的實踐環節。在實驗中通過安排部分課程基本理論的驗證性實驗，使學生進一步加深對課堂教學內容的理解。通過增設一些綜合性、設計性實驗，培養學生基本知識、基礎理論與實際項目需求的理論知識應用能力，同時培養學生創新意識和能力。通過設立較多的選修實驗，促進學生的個性發展。機械設計課程是一門培養學生機械設計能力的技術基礎課，在教學內容方面著重掌握機械設計的基本知識、基本理論、基本方法和創新思維，通過對本課程的學習，使學生掌握常用機構和機器中各種通用零件的基本理論和基本知識，初步具有機械結構方面的分析、設計能力，同時注意培養學生正確的設計思想和嚴謹的工作作風。機械設計實驗教學通過設立部分驗證性實驗，使學生進一步加深理解課堂教學的內容；通過設立一些綜合性、設計性實驗，培養學生理論聯系實際的能力及機械結構設計的創新意識和創新能力；通過強調學生參與實驗的全過程，培養學生的動手操作能力；通過設立較多的選做實驗，滿足學生的求知欲，促進學生的個性發展。
3基礎設計能力培養
機械設計課程設計是機械設計基礎類課程的重要實踐性環節，通過對機械傳動裝置和簡單機械的設計，使學生綜合運用機械設計課程和其他先修課程的理論和實際知識，熟悉機械設計的一般規律，掌握機械通用零部件及簡單機械的設計理論及設計方法。培養學生理論聯系實際的正確設計思想，樹立工程意識，培養獨立分析和解決工程實際問題的能力，為畢業設計和以后從事工程設計工作打下良好的基礎。課程的教學目的：第一，學習機械設計的一般方法、步驟，掌握機械設計的一般規律。第二，學會從機器的功能要求出發，合理選擇傳動機構的類型，制定傳動設計方案，正確計算零件的工作能力，確定它的結構、形狀、尺寸及材料，并考慮制造工藝、使用、維護、經濟和安全等問題，培養機械設計能力。第三，進行機械設計基本技能訓練，例如計算、繪圖，運用標準、規范、手冊、圖冊和設計資料，以及使用經驗數據和處理數據等。第四，通過編寫設計說明書，提高學生文字表達能力，掌握撰寫技術文件的有關要求；培養學生運用計算機撰寫論文的能力。第五，訓練學生用CAD繪圖的能力。機械綜合課程設計是形成機械裝備設計能力的重要實踐性教學環節。內容以車床或銑床的主傳動系統設計為主線，以所學過的機械制造裝備的基礎知識為支撐，完成主傳動系統設計、操縱裝置布置、工程分析計算等環節的訓練。其目的是在相關先修課程學習后，進行機械結構設計綜合訓練，使學生掌握機械系統分析和設計的基本步驟和方法，培養和鍛煉學生綜合運用所學知識解決實際工程問題的能力。
4創新設計能力培養
學生創新設計能力培養包括機械產品創新設計與仿真和機械創新設計與制作兩個環節：機械產品創新設計與仿真是學生以項目組的形式自主開展的為期一年的研發與制作項目，在學院的統一命題下完成一項任務。提高學生自主學習、問題求解、團隊協作、項目管理、綜合創新等方面的能力和素質。機械創新設計與制作是結合學生已有的知識儲備，充分發揮學生的創新設計思維，通過機構綜合模擬現實自然界生物的動作行為，并輔以相應的控制系統達到機構的協調運動。在教師的啟發和指導下，學生以組為單位自主地進行相關內容科技文獻檢索、方案設計、虛擬仿真、繪制加工圖紙、撰寫設計說明書并進行答辯，通過工程實踐培養學生靈活運用所學機械設計知識的能力。
5結論
機械設計類課程是機械類專業主要專業基礎課程之一，是機械類專業各個方向的專業基礎，在機械類專業人才培養課程體系中有著極其重要的地位。我校機電工程學院機械基礎部承擔著全校機械基礎類課程的教學任務，多年來先后面向“本科教學工作水平評估”、“卓越工程師人才培養計劃”、“CDIO工程教育模式試點”進行了一系列教學改革研究，在教學方法和質量上取得了良好的效果。現已將機械設計基礎課程建設成為校精品課程。此次針對工程教育認證專業標準要求，將機械設計類課程從理論課、實驗課、課程設計幾個方面，對課程內容和培養目標進行了詳細梳理，使其完全符合機械設計制造及其自動化專業工程教育認證標準，為專業認證工作的順利實施提供了必要的保障。
作者：寧慧燕 苗淑杰 劉喜平 劉春香 徐莉 付彥虹 畢鳳陽 單位：黑龍江工程學院機電工程學院
本文根據應用型本科機械工程專業人才的培養定位，對機械基礎系列課程進行了改革，構建了適合培養本科應用型人才的機械基礎系列課程體系。
關鍵詞：
應用型本科；機械基礎系列課程；教學改革；課程體系
一、引言
在我國高等教育已步入大眾化教育階段的背景下，要求培養出大批不同規格和層次的人才，尤其是培養出更多的應用型人才。作為一所獨立學院，北京理工大學珠海學院以培養高素質應用型本科人才為目標，近兩年已啟動了新一輪的人才培養模式改革；機械工程專業作為我校的特色專業，一直在努力探索以培養應用能力為主線的培養方案，以“應用”為主旨和特征構建課程和教學內容體系，我院于兩年前開始進行應用型本科機械基礎系列課程教學內容的改革探索工作，并已取得可喜的成果。機械基礎系列課程包含機械制圖、工程力學、工程材料與熱成型工藝、互換性與技術測量、機械設計基礎（機械原理+機械設計）等5門課程。這些課程都是機械類專業學生必修的核心專業基礎課，它們不僅是學生學習后續專業課程、完成課程設計和畢業設計不可缺少的基礎，更是學生畢業后從事工程技術工作的基礎。機械基礎系列課程教學內容和課程體系的改革在專業整體課程體系中占有極重要的地位，它既是工科各相關專業基礎課程改革的重要組成部分，也是機械學科教學改革的重點和難點[1]。
二、現行機械基礎系列課程的教學中存在的問題
通過獨立學院近六年來的教學實踐，我們發現大部分學生在學完機械基礎系列課程后，對現代機械設計理論及其應用只有膚淺的認識，還沒有完全具備設計機械傳動裝置和簡單機械的能力，特別是不具備基本的工程識。究其原因，主要有以下幾個方面：
（1）在大學一年級學習機械制圖這門有較強實踐性的課程，對剛邁入大學、習慣于邏輯思維訓練的學生來說是一門較難的課程，學生缺乏的是機械設計和加工工藝方面的基本常識，對零件圖和裝配圖中的工藝知識難于理解，對制圖國家標準領會不透。三年級學習機械設計基礎時，機械制圖的內容已大部分忘記，增加了學習難度。
（2）工程力學、工程材料與熱成型工藝、互換性與技術測量、機械設計基礎4門課程，是既有系統的理論性又有很強實踐性的課程，學習時，不僅依賴基礎理論知識，也依賴學生對機械的感性認識，大部分學生都缺乏實踐知識，加之許多內容不直觀，往往增加了學生的學習難度，特別是對一些設計性、綜合性強的內容更難于掌握，從而影響了學生學習的主動性和積極性。
（3）這5門課程各自單獨成為一個體系，因而從整個系列課程來看，有些內容多次重復出現，而每次都沒講透；有些內容前后顛倒、脫節、銜接不好；同時實踐環節的安排和內容的設計也不夠合理。
三、機械基礎系列課程新體系的構建
鑒于上述問題，課題組成員以“應用”為主旨，緊密聯系機械工程實際，從整體優化的角度建立新的機械基礎系列課程體系，將目前的5門課程融為一體，整合為“機械工程基礎Ⅰ”和“機械工程基礎Ⅱ”2門課程，并構建了這2門課的課程體系和教學內容，解決了原來5門課程的部分內容存在重復、教學內容的設計不夠合理等問題，既提高了教師教的效益，又提高了學生學的效益。
1.“機械工程基礎Ⅰ”課程體系。“機械工程基礎Ⅰ”以機械制圖的教學內容為主干，其中穿插互換性與技術測量和工程材料課程中的相關內容，在整體教學實施過程中以典型機械零、部件的設計表達為主線實施教學。具體課程內容包括制圖基礎、工程材料與產品技術要求、機械制圖、零部件測繪4個基本模塊，共160學時，分3個學期執行。
（1）制圖基礎模塊。該模塊56學時，包括正投影基礎，組合體三視圖和機件的常用表達方法，計算機繪圖的內容。目標是培養繪制和閱讀投影圖的能力，培養使用儀器和徒手繪圖、計算機繪圖的能力。該模塊在第二學期開課。
（2）工程材料與產品技術要求模塊。該模塊40學時，包括工程材料課程中的材料力學性能、金屬材料基礎知識、鐵碳合金相圖及熱處理、常用工程材料、典型零件選材分析的內容；互換性課程中的一般零部件的公差與配合、幾何公差、表面粗糙度的基本概念和基本知識等內容。目標是培養學生依據零件工作狀況正確選擇材料的能力；培養學生通過查閱相關標準合理選擇一般零件的尺寸公差、幾何公差和表面粗糙度的能力，并能夠正確地標注在圖紙上。該模塊在第三學期開課。
（3）機械制圖模塊。該模塊40學時，包括制圖課程中的標準件和常用件、零件圖和裝配圖，互換性課程中的常用結合件和圓柱齒輪傳動的互換性等內容。目標是培養繪制和閱讀零件圖和裝配圖的基本能力，培養學生通過查閱相關標準合理選擇標準件及齒輪的尺寸公差、幾何公差和表面粗糙度的能力，并能夠正確地標注在圖紙上。該模塊在第四學期開課。
（4）零部件測繪模塊。該模塊24學時，通過對機器中的常用齒輪油泵、機用虎鉗、柱塞泵、球閥、減速器等典型部件的分析，使學生了解其結構和工作原理，分組測繪其中的某一部件，在測繪過程中進一步掌握零件、裝配圖的表達方法，理解標準件和常用件的規定畫法，合理選擇材料、公差及表面粗糙度并進行正確標注，進一步領會國家標準及規范。該模塊同機械制圖模塊一起均在第四學期開課。
2.“機械工程基礎Ⅱ”課程體系。“機械工程基礎Ⅱ”以機械設計基礎教學內容為主干，其中穿插工程力學和工程材料的相關內容，在整體教學實施過程中以典型零件和機構的設計為主線實施教學。具體課程內容包括基礎力學、機械零件、機械原理3個基本模塊，共168學時，分3個學期執行。
（1）基礎力學模塊。該模塊64學時，包括靜力學的基本概念和物體的受力分析、平面力系、摩擦與重心、空間力系等靜力學內容，以及直桿的軸向拉伸與壓縮、擠壓與剪切、圓軸扭轉、梁的平面彎曲、應力狀態和強度條件等材料力學內容。目標是使學生能夠對研究對象進行正確的受力分析、畫出受力圖并進行相關計算，掌握受力構件變形及其變形過程中的內部應力的分析和計算方法，掌握構件的強度、剛度和穩定性分析理論在工程設計中的應用。該模塊在第三學期開課。
（2）機械零件模塊。該模塊64學時，包括零件設計概論、連接、軸與聯軸器、離合器和制動器、支撐、帶傳動與鏈傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動等內容。其中，由于齒輪傳動的設計涉及齒輪嚙合原理的有關知識，所以將原機械原理中有關齒輪機構的基本知識納入本模塊中結合設計介紹。目標是通過學習通用零（部）件及由零件組成的聯接和傳動的基礎知識，掌握機械零（部）件的設計原理、方法和機械設計的一般規律，從而達到能正確設計和改進這些零件的目的，包括如何確定零件的最適當外形和尺寸，如何選擇材料、表面質量以及規定制造上的技術要求等。該模塊在第四學期開課。
（3）機械原理模塊。該模塊40學時，包括機構的組成及平面連桿機構、凸輪與間歇運動機構、輪系、機械速度的調節與回轉件的平衡、簡單機械設計方法與實例等內容。目標是通過學習機構組成的基本知識、機構的運動分析、機械的動力分析、常用的基本機構的設計等內容，使學生并初步具備擬定機械運動方案、分析和設計機構的能力。最后通過具體的設計實例，讓學生學會綜合應用基本知識進行設計的方法和步驟。該模塊在第五學期開課。另外，為了讓學生了解專業，在新生入校的第一學期開設了一門“機械專業導論”課，其間通過參觀機械工廠、觀看錄像及現場講解等環節，使學生具備機械工程的一些基本常識，對機械設計和制造所涉及的問題有初步的認識。同時在教學計劃的第三學期開設了“工程實訓”實踐課程和“計算機輔助設計”軟件應用課程。“工程實訓”安排學生進行獨立操作，并輔以專題講授，學生通過實習獲得機械制造的基本知識，建立機械制造生產過程的概念；“計算機輔助設計”引入三維設計及制造軟件，加強了學生應用軟件提高設計制造水平和效益的能力，為機械零件、機械制圖、機械原理等模塊的學習做好鋪墊。
四、機械基礎系列課程新體系的優點
1.通過“機械專業導論”課，一開始就讓學生接觸機械設計和制造的實際，可以緊密地結合機械工程實際知識講解相關知識，克服了以前學生缺乏機械設計和加工工藝方面的基本常識給學習造成的困難。
2.新體系將各門課程有機地結合在一起，解決了原來5門課程的部分內容存在重復、教學內容的設計不夠合理等問題，減少了學時。
3.在“工程實訓”后同時開設機械制圖和機械零件模塊，使學生在具備了機械設計和制造的基本知識后再學習零件圖和裝配圖的內容，并作為表達設計的零件和部件的必然內容來學習，教學效率高，效果更好。
4.這一體系各門課程的設置，緊密圍繞機械工程實際，以“應用”為主旨和特征構建教學內容體系，課程實施過程中結合“計算機輔助設計”三維軟件的應用，有利于培養學生的綜合素質和創新能力。
參考文獻：
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[2]柯斌清.“工程力學與機械設計基礎”教學改革與實踐[J].教改教法,2014,(12):56-57.
[3]韓蕾蕾,韓英英.獨立學院工程材料課程教學初步改革[J].機械管理開發,2010,(4):39-142.
[關鍵詞]機械原理；機械設計；課程設計；內容
[中圖分類號]G632 [文獻標識碼]A [文章編號]1005-6432（2013）34-0179-02
機械原理和機械設計是職業學校機械專業的一門專業基礎課，它是溝通學生理論課和專業課的橋梁。機械基礎課程設計是課程學習之后進行的綜合性，實踐性很強的課程，如何搞好課程設計，如何通過課程設計使學生的設計能力，實踐能力，協作能力等綜合能力得到提高，基礎知識得到鞏固，是從事本課程教師值得探討的問題。筆者在從事機械基礎課程設計的教學實踐中，為了培養學生的綜合能力和工程素質，進行了一些有益的改革嘗試，使學生受益匪淺。
1 機械基礎課程設計的內容改革
1.1 課程設計的目的
機械基礎課程設計是職業學校機械類專業的學生在學完課程后獨立進行的一次工程實踐。該課程的最終目的是讓學生進行一次較全面的設計訓練，培養他們理論聯系實際，提高綜合應用理論知識和生產實踐知識去分析和解決有關工程實際問題的能力，為以后的專業課程設計打下堅實的基礎。
1.2 課程設計的內容改革
選題是課程設計內容的關鍵，教師的選題應盡可能把教學過程中涉及的知識在課程設計中得到綜合體現，同時要保證學生能夠按時完成。改革前，江蘇省張家港工貿職業高級中學機械原理和機械設計課程設計是分別進行的，互相之間沒有聯系。機械原理課程設計在第4學期開設，內容以機構的運動分析為主；而機械設計課程設計在第五學期開設，以零件的強度分析和繪制裝配圖，零件圖為主。不論是機械原理還是機械設計，課程設計的題目和設計方案都是教師給定的，而且有設計題目的樣機，機械原理題目是插齒機插刀系統基本運動設計，機械設計課程設計的題目是減速器的設計。這樣的選題都有一定的依據。插齒機插刀系統的方案設計中涉及連桿機構，凸輪和齒輪等機構，能夠很好地反映教學的內容，學生通過參觀樣機基本能夠在較快的時間內完成規定的任務，所以兩周的設計過程顯得很輕松，真正能夠設計不同方案的學生并不多見，這樣在創新能力的培養方面得不到很好的鍛煉。而減速器作為傳統的設計題目，其零件的選擇包括電機、皮帶、螺栓、齒輪、軸、軸承、鍵、銷、聯軸器、、密封以及箱體等，它的設計結合書本知識最多，而且難度適中，能夠較全面地反映機械設計課程內容的教學要求。作為學生機械設計的題目在較長時間都沒有得到改變。而且單獨進行機械原理和機械設計的課程設計，最大的弊端是學生缺乏對整體機械的認識和系統工程的認識。為了使學生各方面的能力得到綜合提高，我們將機械原理和機械設計課程設計整合為機械基礎課程設計，設計題目暫時定為包裝機械（包括液體包裝機和固體包裝機）的設計。設計時間由原來的“兩周”加“三周”改為現在的“四周”，設計方式也做了相應的調整，原來不管機械原理還是機械設計均為三人一組，三人的設計題目，已知條件均相同，這樣可能會導致三人互相抄襲，而且多年的課設結果也反映出這樣安排的弊端；改革后仍為三人一組，但是三人是負責整機的設計，他們之間相互聯系而又互不相同。他們必須按照給出的設計任務，商定設計方案，其中一人的不合作就會影響整個小組的設計，導致方案失敗。這樣，學生在相互協作能力和創新能力方面均可得到相應的鍛煉。從總體的工作量來看，原來機械原理課程設計包括機構運動簡圖的繪制（1#）；插刀的位移，速度，加速度線圖的繪制；凸輪的位移線圖和對應的凸輪工作圖；和編寫設計說明書。機械設計課程設計包括裝配圖的繪制（0#），軸和齒輪的設計，以及編寫設計說明書。改革后，機械基礎課程設計總體工作量基本保持不變，但同一組三人各有側重，把包裝系統分成三部分（輸送部分，熱封部分，裝料部分），每人負責其中一部分的設計，最后要求學生繪制出整個機械系統的機構運動簡圖（1#），相應的部件圖（0#），軸和齒輪（或凸輪）零件圖，和編寫設計說明書。經過幾輪的嘗試后，打算每一組人數增加到6～8人，能夠在四周的課程設計過程中，相互分工，做出液體包裝機（或固體包裝機）的整機設計。
2 改善教學方法，注重能力培養
2.1 注重設計能力的培養
設計能力的培養是一個循序漸進的過程，要完成一個好的設計，需要各門課程之間的相互支撐，相互融合。而目前許多課程的學習是孤立的，一門課程考核完成后即告結束。而針對機械類專業的特點，在課程的教學過程中不同知識的融合給課程設計提供了一次有益的嘗試。其中設計計算和結構設計是設計能力的兩個主要方面，我們將后者作為課程設計的重點。結構設計是確定零部件形體的主要階段，是一個難點。對于機械類專業的學生來說，由于機械基礎知識比較扎實，欠缺的是工程實踐經驗，所以在進行結構設計時，思維局限在書本知識上。為此要求學生提出結構設計合理，表達清楚的設計意圖有一定的難度。所以，在實踐過程中要求學生設計產品時要考慮到產品的造型、制造、市場等生命周期，即學生的設計能夠解決工程實際問題，這樣首先可以激發學生的設計熱情。課程設計的全過程都要突出結構設計，鼓勵設計新穎結構，以結構合理性和工藝合理性作為評價結構設計部分的主要方面。同時在課程設計過程中，教師應善于給學生創造一個能夠發揮最大想象力的空間，在布置任務時，只給出設備能夠最后實現的功能，而不規定具體是如何實現的，這樣有利于學生在設計過程中最大限度地發揮自己的想象空間。教師在設計過程中還應注意引導學生發現問題，進而分析問題，解決問題。鼓勵學生大膽創新，在想象和創新中提高學生的自信心和設計能力。
2.2 注重實踐能力的培養
課程設計的題目應能夠符合工程實際的需要，一般設計的題目盡量選用真題。在以往的課程設計中，教師給出設計參數，布置設計任務以后，學生一般參考樣圖進行繪制，這樣思維必然局限于教師的設計思路，對學生創新意識的培養非常不利。在改革后，學生可以到機械廠和實驗室去參觀小型的裝置，這樣對機器有一個總體的印象，可以觀察機器的運動情況，同時學校還給學生提供了兩臺包裝機供學生裝拆，這樣學生可以從不同角度了解機器的結構，整個機器的組裝過程和零部件的形狀，立體感強，層次清楚，學生基本能夠從視覺角度感知機器內外部的情況。而且，在實際項目的設計過程中，學生必須根據實際情況，從資料收集，設計計算和結構設計等方面考慮，提出合理的設計方法，這對于學生綜合設計能力的培養有一定的促進作用。
2.3 注重協作能力的培養
各同學之間協作能力的培養在課程設計過程中占有重要的地位。改革后在機械基礎課程設計中，一般以3人為一組。小組成員之間在形成具體的方案時要求各成員之間相互討論，在設計方案基本確定以后，組織一次小組間的討論，提出每組方案中存在的優缺點。這樣既可以培養學生與他人之間的協作，又有獨立的構思和設計，分組設計帶來的一個意外收獲是形成了小組之間的良性競爭，這種競爭增加了學生的工作熱情，體現了學生是教學設計主體的原則。在課程設計過程中，教師是每組的一個成員，在教學過程中和學生共同討論設計方案的可行性，在關鍵的問題上對學生進行指導，掌握每位學生的設計進度。
3 改革考核方式，提高課程設計質量
最初課程設計的考核方式比較單一，一般是“師評”，即教師根據圖紙的質量和平時的印象給學生打分，這樣存在一定的不合理性，教師可能只關注圖紙的質量和課程設計的進度，存在一定的片面性。為了克服這種不合理性，在隨后的課程設計中作了一定的修改，但原則上還是每位同學均參加答辯，答辯的最后成績分階段給出，總共由四部分組成（平時考勤占10%，設計計算部分占20%，草圖和最后圖紙質量占40%，答辯30%）。經過這樣的改革后，發現同學們在設計階段思維會更加活躍，自主性會得到更充分的發揮。而且由于答辯時面臨的是全班同學和老師，準備答辯和答辯的過程對每位同學的心理承受能力和口頭表達能力都得到了鍛煉。
通過從教學內容，教學方式和考核方式的改革，學生才能從全方位真正提高課程設計質量，真正鍛煉同學們的能力，與課程設計目標相一致。
參考文獻：
摘 要：基于培養創新型人才的目的，本文以機械設計基礎為例，從課程設置、課程內容、課堂設計以及考核方式等方面介紹了如何設計說課，這對提高教師的素質以及教學團隊建設具有極大的幫助，并能提高機械設計基礎課程教學質量。
關鍵詞 ：機電一體化專業 機械設計基礎 技工院校
說課有利于老師之間進行交流學習，有利于提高老師的教學質量，有利于促進教學改革等。為此，本文以機電一體化專業為基礎，基于培養創新型人才的目的，從三個方面介紹如何進行機械設計基礎說課設計。
一、課程設置
1.課程性質
本門課程是基礎課程，學生在對本門課程學習后，能夠掌握機械基礎知識，比如讓學生了解一些常見機械的構成特征、常見機械設備的工作原理等，為學生學習機電一體化其他課程奠定了基礎。
2.課程地位
本門課程的前置課程有工程力學與機械制圖等，學生通過學習這些前置課程，能夠識別基本的機械零件圖樣，了解機械零件材料特性，會進行簡單繪圖等。這些都為學好本門課程奠定了基礎。此后，本課程為機電一體化專業學生進行機械設計實訓、電動機實訓等實訓課程提供了理論基礎。總而言之，機械設計是一門承前啟后的課程，在機電一體化專業中具有重要的地位。
3.課程目標
學習本門課程，要求學生實現三大目標：
（1）知識目標領域，要求學生了解機械設計的基本要求，熟悉一些常見機械設備的工作原理。
（2）能力知識領域，使學生掌握機械零件的結構以及制動原因，使學生掌握簡單的機械傳動裝置的設計。
（3）素質目標領域，培養學生愛崗敬業、勤勞苦練的優良品質。
4.教材選擇
對于技工院校一體化專業，筆者推薦選擇國家規劃教材，課外一些資料多登錄國家精品課程資源網上下載資料進行學習。
二、課程內容
基于培養創新型人才，機械基礎設計課程應該根據機電一體化專業對培養學生職業能力的要求，突出提高學生技術應用能力以及創新能力。
1.理論知識的安排
機械設計基礎課程中計算公式比較多，但是實際案例比較少，而且實際案例還比較陳舊。因此，在實際教學中，可以選擇機械行業零部件設計為主線，來優化本門課程的理論知識內容，教學過程中多舉例，多安排機械設計習題，讓學生在實際設計中提高機械創新能力。
2.課程設計內容
現在技工院校機械設計基礎課程中的課程設計內容大多選擇減速器為對象，并且在課程設計內容中設定好了設計數據與方案，學生在進行減速器設計時，只需要按照設計思路進行，這種課程設計說到底還只是對以前學過的知識進行再一次鞏固罷了，很難提高學生的創新能力。為了真正提高學生的創新能力，在畢業前半學期，筆者安排給學生一個課程設計內容，要求學生利用剩下的半學期完成一個創新發明型任務，為了減輕學生的壓力，課程設計任務可以只要求學生提出設計思路，發明創新點或者發明價值。
三、課堂設計
1.教學內容的重點與難點
本門課程的教學重點是常用機械設備的工作原理、結構特征，常用零部件的設計原則與方式等。教學難點是常用機械設備的工作原理、齒輪與軸等不標準零件的設計方法。
2.教學方法
本門課程教學可以采用多媒體教學法、案例導入教學法、模型演示教學法、同類比較教學法、啟發教學法、現場教學法、分組討論教學法等。比如在講授牛頭刨床以及輪系變速動畫等知識時可以利用多媒體教學法；講解連桿機構時可以應用案例導入教學法；在剖析機械零部件時，可以利用模型演示教學法；在講解不同傳動時，可以利用同類比較教學法；對于一些相關聯知識可以利用啟發式教學法，由舊知識引入新知識；可以視條件應用現場教學法讓學生直接到實訓現場觀摩機械的實際運行過程；分組討論法則是組織學生共同分析問題與解決問題。
3.考核方式
當前大多技工院校機械設計基礎課程的考核方式采用理論筆試形式，這并不能真實反映學生的創新能力。因此，需要對課程考核方式進行改革：筆試考核環節，可以多增加設計類知識；講授完一個主要零件的時候，可以留下一個大作業，即要求學生上交一個設計性作業，提高學生的設計創造性。特別地可以安排一個課外機械創新訓練，采用考核的方式要求所有學生都參與這個課外機械創新訓練。
4.教學質量監控
老師可以要求學生課前進行預習，對于課前預習，老師可以不定期進行抽查，比如隨機抽查學生，讓學生面對全體同學講解課前預習。老師可以對學生在課堂上聽講情況進行監控以及對課后作業進行質量監控等。
參考文獻：
【關鍵詞】高職教育 機械設計基礎 課程改革
0 引言
高等職業技術教育是為社會培養高等應用性實用型技能綜合式人才，讓學生充分就業。而《機械設計基礎》是高職機械類專業一門很重要的主干基礎課，主要內容包括機械傳動知識、常用機構、軸系零件等，但它同時也是一門能直接用于生產的設計性課程，旨在培養學生綜合運用選修課程中所學知識和技能，解決機械工程實際問題的能力，為后繼專業課程教學和學生日后從事設計工作打下堅實基礎。因此，它的教學直接影響到學生后續課程的學習，對培養學生具有機械設計知識、設計技能和創新設計的能力尤為重要。因此，如何教好這門課，是當前高職院校機械類專業需要認真研究探討和解決的問題。
1 機械設計基礎教學中存在的問題
隨著教學改革的深入和課程體系的調整，《機械設計基礎》課程的知識不斷更新，需要學生掌握的東西越來越多，既要學生掌握必要的理論知識，又要能對知識點進行運用，由于該課程涉及知識點多、難度大，并具有一定的實踐性，高職學生自身基礎知識的薄弱使他們對各章節之間的教學聯系缺乏清晰的認識，學習效果差。如果只滿足于給學生講道理，這樣的教學過程完成后，學生僅僅簡單地記住了一些名詞術語或要點，對知識點的理解和運用仍然沒有質的提高。傳統的教學經常把理論與實踐相分離來進行教學，這樣的結果是學生到上設計課的時候已經忘記了前面學習的理論知識，不能很好地突破該課程的重點、難點，學生大多只是為了一時完成任務，勉強交上一份設計，但對于機械設計的實踐運用能并沒得到真正的提高。為了更好地幫助學生解決就業，培養社會需要的技能型人才，對教學方法的改進迫在眉睫。
2 整合課程內容，調整課程結構
2.1 對于教材中過深的、不必要的理論知識，予以大膽刪除
高等職業教育培養目標強調的是人才的應用性，其畢業生所從業的崗位，決定了他們沒有必掌握計算公式、定理、方法等的推導過程，而更應注重于如何運用這些公式、方法等來解決實際設計問題。因此，對教材中一些過深的、不必要的理論推導、證明都應予以刪除，以便學生集中精力掌握這些公式、定理、方法的實際應用，解決實際設計問題。這樣更符合培養目標的要求。例如：平面四桿機構的設計方法中的解析法；齒輪傳動中按輪齒齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度設計計算公式的推導過程；凸輪機構常用的從動件運動規律的推導過程等等都應刪除。而以機械傳動、機械零件的設計為重點，保證實用性。
2.2 落實課程設計所必要的基本知識和基本理論，側重基本設計方法和實踐性內容
機械設計所需的基本知識和基本理論、緊密結合工程實際且多樣化的設計方法，是培養機械設計能力的根本保證，教學時應以設計為線索，以解決實際問題為目標，構建起設計基本知識和基本理論比較完備，設計方法實用、多樣的基本內容體系。精講“帶傳動設計”“齒輪傳動設計”“軸的設計”等這些關乎減速器設計質量的課程內容，特別要增加實用性、實踐性內容和習題，增加應用性的設計方法、經驗數據和公式的使用、查圖表等內容。突出應用性，將學生引向實際設計。
3 改革教學方法，提高教學效率
《機械設計基礎》課程主要研究常用機構和通用零件的工作原理、結構特點、基本的設計理論和計算方法，由于大多數學生缺乏實踐知識，他們在學習過程中普遍感到抽象、難學，尤其是機械原理這部分知識，認為機構運動簡圖與實際機器相差甚遠，很難將兩者統一起來。因此有必要對教學方法進行改革。
3.1 注重理論聯系實際
在講解機構時，列舉了實際機器和日常生活中的應用實例，又特別介紹了與專業有關的金屬切削機床等應用實例，因而增強了基礎課與專業課之間的聯系。在講授“鉸鏈四桿機構的演化”內容時，我們就地取材，用雨傘作教具。采用學生熟悉的生活工具模擬學習內容，不僅取材簡單，而且生動形象，容易與實際的機器相結合，克服結構運動簡圖抽象的特點。還可以組織學生到生產現場或學院實訓基地進行現場教學時，事先布置一些思考題，讓學生帶著問題一邊參觀一邊討論，把課堂理論知識和實踐知識有機地結合起來。
3.2 適當運用現代教學手段
機械原理部分有一些機構的原理比較抽象，無法用語言形象地表達清晰，很難在學生中形成深刻的印象。如四桿機構的演化、死點位置的應用和危害及機構通過死點的方法，各種間歇運動機構的原理等，是教學環節中不易掌握的難點，由于學生沒有太多的實際生產經歷，很難通過想象加以理解。而CAI教學和傳統的教學相比，具有直觀、形象、信息量大等優勢。運用計算機的動畫制作技術，將一些難以想象和無法用語言表達的機械運動過程和工作原理制成多媒體課件，在講授相關內容時巧妙地將現有教具與多媒體課件結合使用，使那些難以想象的機械運動過程和工作原理演示出來，可以提高學生的學習興趣，拓展延伸了實驗教學空間，也提高教學效率，改善教學效果。
3.3 以實驗教學促技能
機械設計實驗是學生職業技能培養的重要環節，因為它的實驗課題是以機械工程技術為背景的。因此，在豐富多彩的教學實驗教學過程中，我們可以從注重實驗室環境布置開始，自制一些文字、圖片和教學掛板，介紹減速器的分類、發展趨勢、加工過程及設計方法。還可以在課程設計期間全面開放實驗室，學生可在實驗室沒課的任意時間進入實驗室，針對自己選定的研究課題，進行探索性實驗。一方面極大激發了學生的學習熱情，培養了學生的實踐動手能力、設計能力及科研能力。
3.4 搞好課程設計，培養學生的綜合技能
機械設計基礎課程設計是機械設計基礎課程教學的最后一個環節，其目的是培養學生綜合運用基礎理論知識的能力、工程分析能力和運用資料等基本設計能力。要求學生從總體方案的布局到零部件結構設計一起完成，使設計更加系統和完整。為鼓勵學生創新，應要求學生自己設計多套方案，進行比較選擇，充分發揮學生的想象力和創造性。在設計前應先組織學生對該傳動裝置進行拆卸、安裝，使學生熟悉裝置的基本構造，整體組成結構及各部分結構、功能和調整；各個零件之間的連接關系與特點 ，然后找出標準件與非標準件，明確傳動裝置布置形式與空間位置的關系，建起一個立體的概念，避免出現閉門造車和照抄照搬式的設計，與生產實際相脫節。對于學生中普遍存在的工藝知識和公差知識的不足，應在設計中逐步給予講解和補充，使學生通過設計全面掌握和鞏固機械設計的相關知識。
4 結語
總之，《機械設計基礎》教學應與生產實踐、技術推廣、社會服務緊密結合，更好地面向社會、面向市場，適應企業需求和崗位需要，與生產實踐緊密結合。全面推進教學改革措施，才能取得良好的效果。必須刪掉陳舊或重復的教學內容，增加新發展的內容，拓寬學生的知識面；充分利用計算機的輔助教學作用，使計算機貫穿于整個教學環節，使教學方法上一個臺階，為學生學習專業課和走向工作崗位打下堅實的機械設計基礎。
【參考文獻】
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關鍵詞：應用型創新人才 培養模式 機械專業
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.04.017
進入21世紀以來，社會發展日新月異，高校的改革不能只關注教學本身，而應該更多地關注社會發展趨勢與企業的需求，努力使自己培養出來的學生更加符合社會需求。
寧波大紅鷹學院機電學院機械設計制造及其自動化專業自2008年隨著學校升本以來，至今已經招收五屆學生，共計1200名左右，學院包括學校明確提出要辦機械類專業應用型創新人才的培養模式，并且非常重視。隨著08級本科畢業生進入社會開始工作，學院對學生所在的中小企業做了機械設計制造及其自動化專業人才培養目標及規格調查問卷，并進行相應的分析，為更好地推進機械類專業應用型創新人才的培養模式打下基礎，使得我院機械類畢業生能更好更快地融入企業，為企業服務。
我們深入調查了畢業生在企業里的工作情況，與企業進行大量溝通，了解企業對我們畢業生的基本要求，從而修訂了學校本科機械類專業應用型創新人才培養模式，從以下幾方面考慮：
1 專業培養目標
本專業立足浙江、面向長三角，培養德、智、體、美全面發展，具備機械設計、制造、自動化等方面的基礎理論、基本知識與應用能力，能在工業生產第一線從事機電領域內的計算機輔助設計與制造、科技開發、運行管理等方面工作的高素質應用型人才。
2 應用創新型人才的專業培養基本要求
2.1 應用創新型人才的知識結構
第一，具有較扎實的自然科學基礎，較好的人文和社會科學科學知識，較好地掌握本國和一門外國語言、文字的知識。 第二，較系統地掌握本專業領域寬廣的技術理論基礎知識，主要包括力學、機械學、電工與電子技術、機械工程材料、機械設計工程學、機械制造基礎、自動化基礎、數控加工技術等基礎知識。 第三，了解企業運行管理、銷售等方面的基礎知識。第四，具有機電一體化裝備、模具設計與制造和制造信息化等專業方向之一所必需的專業知識，了解其前沿及發展趨勢。
2.2 應用創新型人才的能力結構
第一，具有正確運用本國語言、文字撰寫和閱讀科技論文、設計說明書的能力。第二，受到現代工程師的基本訓練，具有進行機電產品設計、制造及設備控制的基本能力。第三，具有本專業必需的制圖、計算、實驗、測試、文獻檢索等基本技能。第四，能夠順利閱讀本專業的英文資料，具有一定的英語聽、說、寫能力和涉外業務處理能力。第五，具有計算機技術應用能力，本專業必需的基本工藝操作能力。第六，具有初步的科學研究、科技開發、組織管理能力。第七，具有較強的學習能力和創新能力。第八，掌握鍛煉身體的基本技能。
2.3 應用創新型人才的素質結構
第一，具有較高的政治素養和良好的道德品質。第二，具有較強的自信心、進取心和社會責任感。第三，具有求實誠信、吃苦耐勞、愛崗敬業的品質和良好的團隊合作精神。第四，具有良好的學習習慣。第五，具有健康的體魄和良好的心理素質。第六，具有較強的法律意識、市場意識、安全意識、質量意識以及創新意識和創業精神。
2.4 應用創新性人才的職業資格要求
推薦獲得下列證書之一：
第一，熟練掌握一類數控機床的基本操作，達到相應的國家職業資格中級工或以上水平。第二，機械AutoCAD（Ⅱ）級或以上水平證書。第三，Pro/E（Ⅲ）級或以上水平證書。也可以是（UG、MasterCAM等同級證書）。
3 應用創新型人才培養的創新點
學校為了配合學生的各種能力的培養，在加強理論學習的同時，完善實踐教學，培養學生發現問題、分析問題、解決實際問題的能力，以項目驅動為教學改革手段，提高學生的工程應用和知識創新能力，增強學生畢業后在工作崗位上的快速適應性。其中實踐教學體系一般主要由以下幾部分組成：
第一，需要掌握的基本技能主要包括了工程制圖學完后的機器測繪、工程力學中的常用實驗、公差配合與測量技術實驗、金工實習等，這些實習內容培養學生具有基本的動手能力。第二，專業技能主要是課程設計，其中包括了機械設計課程設計（以二級減速器的拆裝設計為主）、機械制造基礎課程設計（以不同的夾具設計為主）、電工電子課程設計（PLC、單片機）、機械原理課程設計、液壓傳動課程設計等，目的是培養學生具有基本的實踐技能。第三，創新設計主要包括全國挑戰杯設計大賽、浙江省機械設計大賽、學生的專利申請等，主要培養學生的工程創新思維與動手能力。第四，專業考證包括了數控加工技術、AutoCAD、PRO/E及Solidworks等職業資格認證培訓，為今后在工作崗位的發展能打下堅實的基礎。
4 結論
根據應用型本科機械類專業工程應用型創新人才的企業需求分析，提出機械類專業應用型創新人才培養的新模式，按“一核心三方向”的要求創建專業知識培養體系：以數控制造為專業核心，以機電裝備制造、模具制造、制造信息化為專業方向；按“一突出三加強”的要求創建能力培養體系：突出技術應用能力，加強學習能力、涉外業務處理能力和創新能力，以此為我校機械類專業應用型創新人才的培養質量提供強有力的保證。
參考文獻：
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[3]李培根.構建創新人才培養體系之我見[J].中國高等教育，2008，（5）.
關鍵字：有限元；教學改革；實踐
一、有限元課程在機械專業中的背景和重要性
有限元法（FEM）是根據變分原理求解數學物理問題的數學計算方法，已廣泛應用在機械、建筑和航空航天等行業。有限元分析可為各類結構設計和工程分析提供可靠依據，已經成為工程科學中處理難題的重要手段。當前，有限元法理論體系已經成熟，常用的有限元軟件包括MSC Nastran、Ansys、Abaqus等。
隨著計算技術的發展，也極大促進了有限元技術在機械設計中的應用。特別對于結構復雜的機械產品的研發中，有限元分析已經成為設計者的重要依據。涉及有限元法相關的機械方面的科研論文眾多，已經成為科研人員重要的工具。
根據機械專業性質和知識要求，機械工程師必須具備必要的有限元分析計算能力。機械專業培養的大多數學生要求能夠獨立運用有限元法從事機械設計、研發能力，這就要求學生要成為基礎扎實、專業知識廣闊、具有創新精神和實踐能力的復合人才。在機械發展水平不斷提高的情況下，必須進一步調高人才的培養質量，提高學生獨立運用有限元從事機械設計的能力，必須對有限元課程進行改革。
二、有限元課程在機械專業教學中存在的問題
1. 重理論輕實驗
有限元理論復雜，涉及到結構力學、彈性力學、數值方法等方面的知識，不容易講也不容理解，老師往往花大量的時間灌輸基本理論。實踐環節僅僅利用計算軟件按照例子進行模擬分析，至于計算結果的準確性沒有進行分析，導致學生對有限元分析的準確性產生懷疑。有限元分析結果一方面可以參照解析解，沒有解析解的話可以做實驗進一步確認。很多本科院校根本忽略有限元相關驗證的實驗，根本原因是實驗驗證需要投入人力、物力和財力。學校和老師都應加大這方面的投入。
2.前瞻性不足
有限技術雖然已經成熟，但可供研究的內容還有很多，很多老師講課的內容只講教材，根本不講解研究前沿。只有有限元的教學和科研有機結合，才能全面掌握有限元技術。在教學時，我們既要重視基礎理論，又要重視科技前沿。要求老師對有限技術相關國內外文獻認真閱讀，將有限元前沿的知識合理灌輸給學生，讓學生實時了解有限技術的發展現狀。
3.學生學習動力不足
根據經驗，很多學生聽說有限元很難學，心里有懼怕情緒。再加上有限元課程通常是選修課，令很多學生避而言之。當然，這里有老師的因素，更多的是學生自身的因素。很多學生沒有意識到有限法對機械專業的重要性，老師也要引導學生提高學習熱情。
4.理論和實踐脫節
理論與實際工程結合才能體現有限元法的重要作用。教學過程中，老師常常拿梁、桿等簡單例子進行練習，限制了學生對有限元法對機械設計重要作用的認知。做到理論聯系實踐，需要老師要掌握利用有限元法機械設計的經驗，這給老師提出更高的要求。老師應當多參與企業實際的機械項目，不斷積累經驗。
三、教學方法改革
根據有限元課程在授課過程中存在一些問題，應從以下方面進行改革。學生只有系統掌握有限元技術的知識，才能在機械設計中合理準確地使用。
1.加強基礎知識和實踐環節的訓練
有限元法涉及的基礎學科包括結構力學、彈性力學以及數值方法相關的知識。掌握彈性力學的基本方程和彈性力學平衡問題的基本求解方法。能夠推導平面桿系、梁結構和殼單元的解析和數值解的推導方法。并利用通用的有限元軟件進行基本訓練鍛煉，加深學生對有限元基本原理和流程的理解。在編寫講義時，應著重對基礎知識系統化為側重點。
加強教師工程背景的培養，特別加大與企業的合作力度，著重從工程的實際角度深刻理解有限元法的應用。教師應從自身情況出發，對企業進行考察、調研，了解企業在產品設計中的一些難點，特別是機械設計中涉及分析計算內容。爭取將這些項目與學生的培養結合起來，培養學生實際應用的能力。學生既得到了鍛煉，又幫企業解決一些計算問題。
2.教學與研究結合
從國內外高水平的大學辦學理念來看，研究和教學相互結合才能讓學生進入高水平。國內的大多數高校關于有限元的教學不是很深入，導致學生不能深刻地消化有限元技術的精髓。從機械專業的角度來看，利用有限元相關的科研提高學生運用有限元和機械設計能力是一種很好的途徑。
有限元方面的研究文獻很多，通過研讀專業文獻，著重體會有限元建模、邊界條件簡化、求解、后處理等細節內容。特別是利用實驗驗證有限元計算結果的準確性具有的重要作用。掌握裝置的固有頻率、陣型測量實驗方法與過程。
教學改革的關鍵是教學理念的更新，實踐新的教學理念，針對有限元在機械專業中這門課程，教師應不斷將新的研究成果融入到教學內容中，采用有效地教學手段，最大限度地激發學生的學習興趣，提高學生機械設計能力。
參考文獻：
[1]王文靜.“有限元方法及軟件應用”課程教學改革實踐探索.科學教育論壇.2005.
關鍵詞：高職高專；行業特色；綜合型技能；改革探索
中圖分類號：TH122-4；G712 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）007-000-02
一、引言
云南錫業職業技術學院依托行業企業辦學，積極推進校企融合、工學結合的辦學模式，堅持“質量立校、特色興校、人才強校、服務榮校”的辦學理念，加強與企業的融合育人、融合就業融合發展，注重學生動手能力的培養和職業崗位能力的訓練，培養適應現代工業企業生產所需的高素質技能型人才，為云南省地方經濟建設和有色金屬行業提供人才支撐和智力支持，努力建設成為輻射行業和地圖，綜合實力強、人才培養質量高、特色鮮明的升級骨干高職院校。高職學生的特點主要為：（1）個人理想和現實差異的心理矛盾（2）文化基礎差，入學成績普遍偏低（3）自身素質與高校要求不適應（4）人生目標模糊，學習的主動性與自覺性不高（5）心理問題日漸增多（6）學習觀念個性化、多樣化。針對上述高職學生的特點，如何使學生更好掌握《機械設計基礎》課程，以利于培養真正適應社會需要、行業需求的實用型人才作初步探索。
《機械設計基礎》是機械專業主干技術基礎課，主要包括機械原理和機械設計兩部分的內容。本課程的教學目標分知識目標，能力目標和素質目標三個層面，知識目標在于傳授常用機構和通用零件的知識，能力目標在于培養學生的創新設計能力，素質目標在于提高學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。但我校學生機械基礎知識較差，實驗學時基本為零，學生實踐知識匱乏。面對這種現狀，我們必須對《機械設計基礎》課程教學進行改革，從課程認知、課程體系、教學方法與手段、實驗與實踐環節等方面不斷地進行探索和實踐，以提高教學質量。
二、行業認知與課程定位
隨著近年來適齡入學人數的下降伴隨全國各地如雨后春筍般新起的高職高專又多。造成本校的招生工作帶來巨大的挑戰。為了保證學校的正常運行，對學生的文化成績也有所微調。由于錄取分數段較低而且錄取的機電一體化技術、機電設備維修與管理兩個專業存在文理混招大部分學生學習能力較差，學習的主觀能動性不足，都不太重視理論課程的學習。為了使學生在思想上能重視該課程的學習，提高學生學習的興趣，堅定他們學好這門課程的信心，行業認知非常重要。課程初期不僅要使學生充分了解該課程的主要內容、特點及重要性，還要做好行業專業認知及課程定位。針對行業認知，我們為學生介紹機械學科的含義、范疇、課程設置及就業前景，以激發學生的求知欲望；針對課程定位，我們一般會聯系身邊的科學、生動的實例，如汽車、千斤頂，電葫蘆、縫紉機、自行車和平衡車等，來激發學生學習和鉆研的興趣，使學生體會到該課程的重要性，由被動學習變為積極主動的學習。
三、課程體系的整合
高職院校針對人才培養目標和理論課時相對緊的特點，對《機械設計基礎》課程內容進行了整合。本課程涉及到工程制圖、工程力學（理論力學和材料力學）、工程材料與熱處理、機械基礎、液壓傳動和公差配合等，如何協調各課程之間的先后順序這一重要環節，理順各課程之間的關系，形成有條不紊的課程體系有著比較大的難度。例如，工程制圖、公差配合與鍵、銷、軸承等標準件的內容。材料力學與機械設計基礎中的強度、剛度設計校核。為了更好的適應現代科技的快速發展，對《機械設計基礎》課程中一些比較古典、抽象和深層次的內容進行刪除，增加電、液為動力的機構組合，結合礦山設備如顎式破碎機、浮選機、輸送機、液壓支架、掘進機、井架、絞車等行業設備有較全面認識。
四、教學方法與手段更新
我校學生學情不理想，基礎知識薄弱，已經習慣了老師在臺上講，學生在臺下聽的學習模式，這種課堂模式缺少了學生的能動和自主性，導致課堂氣氛沉悶，教學效果不佳。針對這種學情，我們教學設計要注意以下幾點：
（1）教學內容設計以“工程實際”為原則，輕理論重實用。例如，在講述鉸鏈四桿機構時，充分列舉在縫紉機踏板機構、火車車輪聯動裝置、公交車自動門的開啟和飛機起落架結構。（2）多媒體教學和常規講授教學合理地結合。多媒體教學手段的利用，使得常規板書教學中可以融入圖片、3D模型、動畫（四桿機構、凸輪、機械傳動、齒輪加工）等內容，直觀生動。而且多媒體教學在教師的解說和引導下，會調動學生的思考和探討，這樣課堂氣氛活躍，寓教于樂，學生受益不少。（3）理實一體化教學必須執行。學生大多數對機械產品不入門，對于常用零件和典型機構并不能深入了解，所以現場教學和實踐環節就必不可少。結合我校的辦學特點，可以深入各采選廠、冶煉廠請工廠的工程師進行現場教學，在現場通過觀察實際的機械設備，指定學生講述這里面的機械設計知識，最后由教師總結課程。
五、實驗與實踐環節的增加
《機械設計基礎》是一門理論+實踐的課程，要培養學生的思考技能和創新技能，就必須注重實驗、實踐教學。并且實踐教學主要以生活中實際相關聯的機械設備為主。
我校自開設機電一體化技術、機電設備維修與管理專業以來就已經充分配置了機械零件實驗室。其中有帶傳動、鏈傳動、齒輪、軸承、銷、鍵、聯軸器、離合器、平面四桿機構、凸輪結構、槽輪結構、軸系零件的組合、動平衡和減速器。在我多年的教學過程中，根據教學進度及時組織學生到實驗室進行參觀加強對理論知識的掌握，增加學生對所學內容的感性認識。同時，增加學生在實驗室動手的機會，根據我校機械零件實驗室具體的條件，我們安排了5個實驗項目：機構運動簡圖繪制、凸輪輪廓檢測（采用與相關軟件聯機）、齒輪范成原理、軸系零件組合和減速器拆裝實驗。
我校自2007年開設機電一體化專業以來一直缺乏《機械設計基礎》課程設計這一環節，造成學生在進行畢業設計時工程制圖讀圖和繪圖的能力較差，機械傳動的設計與校核基本不會。傳統的課程設計都是老師統一命題，不同的是給定的初始條件不同，但學生進行減速器設計的過程大同小異基本上按照網絡現有的或者參考書的照搬照抄。這樣的教學使得學生獨立思考的機會很少更沒有任何創新，缺乏學生對機械課程整個體系的全局認識。針對傳統的課程設計，并與國內外大型企業的應用軟件接軌，我建議使用UG、Solid works、Inventor等通用型3D軟件進行減速器的設計，學生在使用軟件進行減速器造型過程中可以加入自己的構思。將《機械設計基礎課程設計》任務分成兩部分：一是在進行《機械設計基礎》課程教學中就進行一些零件的軟件設計，二是在學期末進行兩周的校企合作的設計項目或技術革新項目，在項目完成過程中學生可以激發自身的創新設計理念。
六、結束語
針對高職高專自身的特殊性，《機械設計基礎》課程的教學在我校存在的問題，提出了幾種課程教學改革的措施；對行業認知和課程定位，課程體系的整合，教學方法和手段更新，實驗與實踐教學的增加。從培養目標實際出發以學生更好地就業充分調動學生學習的主動性、積極性，使他們學有所得，培養學生綜合運用知識的能力為后續的課程奠定堅實的基礎。
參考文獻：
[1]云南錫業職業技術學院章程.
[2]莊嚴，郭在云.機械設計基礎[M].北京理工大學出版社，2012.
[3]胡迎花.高職高專《機械設計基礎》課程教學改革探索[J].科技創新導報，2009，20：164.
關鍵詞 機械設計基礎；教學改革；獨立學院
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B
文章編號：1671-489X（2013）30-0085-02
機械設計基礎是一門理論與實踐緊密結合的課程，是學生由理論基礎學習轉向專業課程學習的重要橋梁和紐帶。機械設計基礎課程的主要內容是研究機械中的常用機構和通用零件的工作原理、結構特點、基本的設計理論和計算方法[1]。課程的主要任務是培養學生具有設計通用零件和機械傳動裝置的能力，掌握重要機械參數的測定并具有運用標準、規范、手冊、圖冊和查閱有關設計資料進行初步的工程設計能力，培養學生分析問題和解決問題的能力、動手實踐能力及創新設計能力[1-2]。機械設計基礎課程涉及的基礎理論內容較廣且相對獨立，實踐性較強，學生缺乏工程意識和實踐能力，因此學習起來較困難，容易失去學習興趣，導致學習效果不理想。這就要求教師在課堂上采用多種教學手段與方法，使學生在課堂學習中能更多地接觸實踐，更有興趣地學習這門課，更好地培養工程素質[3]。
1 機械設計基礎教學改革思路與目標
高等教育肩負著科教興國和人才培養的雙重使命，必然要適應社會經濟發展對人才的要求。傳統的以傳授知識為中心的教學理念很難實現這一目標，因此必須要建立一種新的教學理念來指導機械設計基礎課程教學，以培養學生的工程實踐能力和創新思維為最終目的，使學生能了解本學科的發展趨勢，具備從事工程技術方面工作所必需的基本理論知識和基本技能，能夠運用所學的知識自主地發現問題、分析問題和解決問題。為此必須靈活采用多種教學方法和教學手段，激發學生的學習興趣，使學生愉快而自主地進行學習。同時要加強實踐教學環節，培養學生的創新思維和工程設計能力，使機械設計基礎教學融知識傳授、能力培養、素質教育和服務社會于一體，為學生就業奠定良好的基礎。
2 教學內容的改革
機械設計基礎課程內容繁雜，基本概念、公式、圖表等繁多，而且公式的推導過于冗長，缺乏系統性，導致學生學習興趣不高，信心不足。因此，結合成都理工大學高素質應用型人才的培養目標，以工程應用為主線，以“必須夠用”為原則，對教學內容進行精選和優化整合，刪除落后的內容及復雜公式的推導過程等，加強基礎知識和基本設計方法的講解，重點強調公式的理解與應用，總結前后內容的系統性和規律性，注重零件參數確定的方法與零件結構的合理設計，盡可能選用典型性和啟發性的工程實例，加強對學生解決工程應用問題能力的培養。同時適時地更新教學內容，保持教學內容的先進性和科學性，拓展學生的知識面，加強工程觀念和綜合分析應用能力的培養，使學生既具有扎實的理論基礎，又能很好地將所學知識應用于實際設計中。
3 改進教學方法，采用先進教學手段
以教師課堂講授為主的傳統教學方法，往往偏重于教師單方面知識的傳授，忽視了學生的自主學習，教學效果不佳。因此必須采用靈活多變的教學方法和教學手段，加強與學生之間的互動與交流，激發學生主動學習的積極性。
3.1 互動式教學方法
傳統的灌輸式教學方法忽視了學生的主體地位，只重視教師的“教”，忽視了學生的“學”，不利于學生自主學習和主觀能動性的培養。互動式教學方法可使師生間單方向知識傳授轉變為雙向互動。教師在遵循學生認知規律的前提下，充分發揮主導作用，創設學習環境，精心設計啟發性問題，激發學生的思維，引導學生積極思考，喚起學生發現問題、探索問題的興趣。
例如，教師在講授帶傳動能夠將回轉運動變成直線運動時，可以設置問題：還有什么傳動方式也可實現相同的運動轉換？這樣就可將前面所學到的齒輪齒條傳動、螺旋傳動、鏈傳動等與帶傳動聯系到一起，不但能有效調動學生的學習積極性，還將前后知識聯系到一起，便于理解和掌握。通過互動式教學方法，教師的職責不再只是簡單的傳授知識，更重要的是要引導學生去積極思考，突出學生的主體地位，激發學生積極思考，引導學生進入有意識學習的心理狀態，變被動學習為主動學習，真正地實現教與學的互動。
3.2 加強多媒體教學與板書相結合
采用多媒體教學方法能夠有效增加課堂教學信息量，并有效解決教學內容多、課時少的問題。通過形象生動的動畫、視頻等多媒體手段，可將復雜的運動逼真地展現給學生，幫助學生理解和接受其運動規律。例如，通過動畫演示桿長的變化、機架的改變等來講授平面四桿機構類型的變化情況；將四桿機構的一些應用實例如攝影平臺、飛機起落架、縫紉機踏板、雷達調整機構等做成動畫，能使枯燥的內容變得形象生動，學生更容易理解和接受。
多媒體課件應按照教學內容進行設計，要突出重點和難點，能將抽象的、難以理解的內容變得簡單直觀，演示效果好，但不能過于花里胡哨，否則會適得其反。為了充分發揮多媒體教學的優勢，學院對多媒體教學制定了相關要求：教師進行多媒體教學時不能坐著，應面對投影屏幕或學生，要加強與學生的互動與討論，不能脫離板書教學，而且要加強精煉板書教學，對重要的知識點、公式的推導等要以板書為主。通過形象生動的多媒體教學和板書教學相結合，培養了學生的學習興趣和主觀能動性，收到良好的教學效果。
3.3 采用現場教學方法
教師可針對教學內容的不同，合理組織現場教學，做到理論聯系實際。例如，進行齒輪加工實驗時，可安排學生直接到工廠進行現場參觀學習，教師根據齒輪加工的實際情況，可提出一些問題讓學生思考討論，并解答學生的疑問，這樣既能加深理解和鞏固，又有利于提高學生的學習興趣和學習積極性。
4 加強學生工程意識和創新能力的培養
創新是科技發展和社會進步的源泉，創新能力的培養是我國21世紀人才培養的核心內容[4]。在教學過程中，特別是實踐教學環節，要注重加強學生動手實踐能力和創新能力的培養。
4.1 實驗教學方面
在學院的支持下，機械設計基礎實驗教學條件得到了很好的改善，打破了傳統的以單一性、驗證性實驗為主的模式，增加了綜合性和創新設計性實驗。認知性和驗證性實驗主要是幫助學生加強理論知識的理解，鞏固所學的知識；綜合性實驗使學生了解典型機械零件的實驗方法，掌握機械參數的測定原理，提高學生的機械設計能力，加強學生動手能力及分析解決問題能力的培養；創新設計實驗著重培養學生的創新能力，如通過平面機構任意組合實驗臺和軸系結構設計實驗臺等創新設計實驗設備，學生可自主設計實驗項目，自己動手完成實驗內容，并對實驗結果進行分析和總結，培養了學生的創新思維，并使學生在此過程中掌握了創新設計的基本方法，提高了機械設計能力。
此外，為了更充分發揮學生的主動性，目前正計劃將部分實驗室進行定時開放，學生可根據自己的興趣愛好和知識結構，自主進行實驗項目設計與改進，自主選擇設備并調試，獨立完成實驗操作，寫出實驗報告。開放實驗室對進一步提高學生的積極性，培養學生的工程意識和創新設計能力具有重要意義。
4.2 課程設計教學方面
機械設計基礎課程設計是學生綜合運用基礎理論知識和查閱相關資料進行工程分析和機械設計的重要實踐環節，能幫助學生進一步鞏固所學的理論知識，同時還有利于培養學生理論聯系實際的能力。
課程設計以減速器設計作為設計題目，由于學生缺乏工程實踐經驗，為了增強學生做好課程設計的積極性和主動性，課程設計開始前，先組織學生進行減速器的拆裝，使學生對減速器的結構和工作原理有初步的感性認識，然后再下達課程設計任務書。設計任務書打破傳統的給定參數和設計方案的做法，只給定功能要求，由學生根據功能要求進行分析，自行擬定設計方案，然后分組討論、分析、比較優化，最終確定本次課程設計的設計方案，再進行零件的設計計算、校核以及圖紙設計。鼓勵有能力的學生運用現代設計方法和手段對所作課程設計做進一步的設計與分析。如指導學生運用二維CAD軟件繪制減速器裝配圖和零件圖，運用Pro/E、Solidworks等完成三維設計，并進行計算機模擬仿真，對自己的設計結果進行驗證。
在課程設計過程中，要逐漸培養學生樹立正確的設計思想，鼓勵學生勇于提出自己的設計方案，敢于否定不合理的方案和結構設計，培養學生的工程意識和創新能力。
5 構建合理的成績評定體系
成績評定方式對學生的學習態度和學習興趣有重要的影響，因此必須改變傳統的以期末考試決定成績的不合理做法，要重視學生的平時成績，將成績評定貫穿于課程教學的始終。具體方法是：總評成績=平時成績（20%）+作業成績（10%）+實驗成績（10%）+期末考試成績（60%）。其中，平時成績指學生的出勤及回答問題等方面。新的成績評定方法更有利于對學生整個學習過程和應用能力進行檢查與評定，能夠有效避免學生平時不努力考前突擊的弊端，能較全面地反映學生對課程內容的理解和掌握情況。
6 結束語
機械設計基礎作為一門重要的必修課程，必須以全新的教育理念，全面推動教學內容、教學方法與教學手段等的改革，并在改革中不斷總結經驗，使之有利于培養學生的綜合能力，促進學生的全面發展，滿足對21世紀人才培養的需要，更好地為國家建設和社會經濟發展服務。
參考文獻
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[2]濮良貴，紀名剛.機械設計[M].8版.北京：高等教育出版社，2007.
一、創新教改思路,優化教學內容
在技工類課程學時壓縮的情況下,必須對教學內容進行改革,注重學生職業技能培養,要針對生產一線的需求來優化教學內容,達到“夠用、實用”的目標。《機械設計基礎》課程要在講授基礎知識、基本原理的基礎上,加大實例分析,注重知識在實際中的應用,同時,把機械設計的新概念、新理論、新方法引入教學之中,以拓寬知識面,增加信息量。
在具體教學過程中,應對課程教學內容進行了優化整合。刪除常用零件有關設計計算的內容,如螺栓強度計算、齒輪強度計算等,有些公式的推導和一些結論也不做詳細的理論分析,公式會用、結論記住就行。例如,在平面連桿機構這一部分內容中,重點講授平面連桿機構的概念、類型、特點及類型的判斷,同時,列舉實例,如以電風扇、推土機、挖掘機等為例,分析這些類型機構的運用,但對用圖解法、解析法設計機構不做重點講授;在軸承內容中,把軸承裝置設計內容作為重點,要求學生重點掌握軸承的安裝、配合、緊固、調節、和密封等實踐性很強的技術問題,結合用車床主軸支承為實例進行分析,使學生掌握了軸承的組合結構、軸承的調整及軸承的精度對機床主軸傳動的影響。教學內容要有增有減,有詳有略。
二、改革教學方法,提高教學質量
圍繞技工類教育的目標,針對學生的特點,《機械設計基礎》課程的教學方法必須有助于提高學生的創新能力和綜合素質,這是目前《機械設計基礎》教學改革的重要任務。必須改革過去以教師為主的教學方式,實現教與學的有機互動,要以學生為主體,讓學生帶著問題學,教師帶著問題教。探索“精講多練、加強自學、分析討論”相結合的啟發式教學模式。精講主要是對基本概念、基本理論和基本方法的精講,要求語言表達準確、通俗易懂,力求使知識容易理解、掌握和記憶。自學是指在課堂上留給學生一定的自學時間,讓他們自己提出問題,教師再給予指導。課堂中討論內容是多樣化的,是引導學生從概念、性質、結構、原理與實踐等多方面剖析問題。課后還要多練,在每章節安排相應的實踐練習內容,如在講授鏈傳動之后,讓學生以自行車、摩托車為例,測量中心距、計數鏈輪齒數和鏈節數,觀察運動的平穩性,了解鏈條及鏈輪的結構與材料、接頭方式、方法及張緊方法等。讓學生調研其他機械設備中鏈傳動的應用實例,加強對學生創新能力的培養,為他們日后走向工作崗位奠定了一定的理論基礎與實踐技能。在整個教學過程中,教師一定要組織安排好每一個環節,充分發揮學生的積極性和主觀能動性,從而提高教學質量。
三、增強直觀教學,激發學習興趣
計算機多媒體教學具有直觀、形象、信息量大及方便快捷的特點。我們在講解平面連桿機構時,采用了CAI課件教學,使學生能形象地、感性地認識各類型機構,并掌握其工作原理和特點,同時,還要演示一些制造企業中各種機械的常用機構,這樣,使學生仿佛走進了生產實踐中,拉近了課堂與生產實踐的距離,增強了理論聯系實際的效果,讓學生認識到所學的知識并不是抽象的。同時,學校要組織學生到學校實訓基地進行現場教學,使學生不僅可以看到實物,而且還可以動手親自操作。針對許多學生想象不出軸轂連接的結構形式,看不清楚聯軸器、離合器的結構圖,難以理解其工作原理的現象,我們組織學生到學校實訓基地進行現場觀察,親手拆裝,有了問題就地解決,通過這種手段,將枯燥乏味的內容變得生動有趣。
四、注重實踐教學,強化職業技能
《機械設計基礎》課實踐教學是技工類學生職業技能培訓的重要環節,實踐的內容應貫穿于整個教學過程中,有的在課內,有的在課外。在課程結束后要組織安排一次大型的拆裝實踐活動。一般是以拆裝CA6140車床為例,讓學生從機器的設計、運動路線的傳遞、部件的結構及功能的實現、零件的選材及加工、連接、裝配、調整、和電器線路布置等方面進行了解與觀察,幫助學生在機器設計總體思路方面建立比較完整的體系,從而全面、系統地掌握和鞏固所學知識,提高綜合運用知識來分析和解決實際問題的能力。
加大工廠實習的力度是提高學生動手能力、縮短社會適應期的有效途徑。實踐證明:實習前要有明確的主題,實習的內容也要比較具體,并且便于考核量化;要有嚴格的實習紀律,按照工廠的紀律來嚴格要求學生;加大教師對實習的監督力度,做好學生實習期的檔案記錄;充分調動工廠師傅的積極性,促使他們真正為學生傳授實踐經驗與技能。
五、加強教學研究,提升教師素質
沒有高素質的教師,就談不上培養高素質的學生。教學是一門科學,又是一門藝術,高超的教學能力首先體現在教師的身上。教師參與教學研究,是教師自身專業素質提高的過程,也是促進教師專業素質提高的有效手段和途徑。
[關鍵詞] 人才培養 理論教學 實踐教學 畢業設計
一、前言
隨著知識經濟、信息時代的來臨,機械工業與信息技術、電子技術的緊密結合已經和必將使機械工業進入一個高速發展的新時期,新概念、新設計、新技術、新工藝、新材料層出不窮。根據學校提出的“立足重慶、背靠行業、走向世界、服務全國”的辦學思想,特別是“冶金、石油”兩大行業對機械類創新人才的知識、能力、素質要求,構建機械設計制造及其自動化專業人才培養體系,使學生掌握將來對市場經濟和科技高速發展產生自適應能力所必需的相關基礎知識,培養以創新能力為核心的各種能力,適應時展的需求。
二、用人單位對機械類人才的能力的要求
現代機械實際上是一個由計算機信息網絡協調與控制,用于完成包括機械力、運動、物質流和能量流在內動力學任務、機械和電子部件相互聯系的伺服系統,對機械類人才提出了更高的要求。通過開展企業機械類人才的能力要求的問卷調查,對機械類專業本科學生在校期間應強調那些課程學習?調查結果如下表所示:
調查表明:用人單位也十分強調學生不僅應掌握基本的機械設計理論及方法,而且應掌握與機械學科緊密結合的現代信息技術,如計算機技術、CAD/CAM、現代測試與控制技術等。
三、指導思想與思路
創新人才的具體內涵表現為:具有寬厚扎實的基礎知識(現代“大工程系統”本身和創新思維均以堅實的基礎理論知識為基本保證,同時需要多學科知識的交叉、碰撞與融合)、從事工程創新活動的各種能力(包括探索實踐能力、自主學習能力、協同合作能力、創新設計能力、表達交流能力等)、從事工程創新活動的綜合素質。在制定機械設計制造及其自動化專業的人才培養方案過程中,以“加強基礎、拓寬口徑、凝練特色、背靠行業、重視能力”為指導思想,將通識教育與專業教育有機結合,以機械科學、電子技術、計算機技術、機電控制技術為主體構建學科基礎課程體系,兼顧工程科學教育與工程實踐訓練。形成體現理論教學、實驗實踐教學、自主研學三元結合,科學有序、整體優化的人才培養新體系。如圖l所示:
四、人才培養體系
1.理論教學系統
根據科學技術的發展趨勢及各門課程在機械工程中的實際作用,將機械類創新人才培養理論教學系統分為通識基礎課、大類學科基礎課、專業限選、專業任選、專業特色等四個層次,如圖2所示。具體實施時,前三年加強基礎,拓寬口徑;四年級結合所屬學科的科研特色,培養學生的專業興趣和專業技能,從而實現“大類培養、方向成才”的目的。所謂“大類培養”是指課程體系的設置遵從“大工程、大教育”的思想;“方向成才”是指從專業特色出發,設置若干3～4個體現學科特色的方向模塊,提高學生的社會適應能力。
(1)由機械制圖與CAD基礎、機械工程材料、金屬工藝學、機械原理、機械設計、機械制造工藝學、互換性與技術測量等課程以及相關實驗課程、實踐性環節組成的縱貫本科四年的機械技術課程群;
(2)為有效地培養機械類學生在機電控制技術中的應用能力和創新能力而形成的以“微機原理”、“機械程測試”、“液壓與氣壓傳動”、“液壓傳動課程設計”等的機電控制技術課程群;
(3)集成了現代設計及制造過程中的多項先進技術,包括CAD/CAM技術、反求工程、虛擬制造、快速成形、產品數據管理、數控技術等的數字化設計與制造課程群。
2.實驗與實踐教學系統
機械類創新人才培養體系強化實踐性教學系統的建設,在逐步開放相關實驗室的基礎上,要求實驗教學與教師科研課題相結合,開發更多設計性、綜合性、研究性實驗供學生選擇,將更多的實際問題引入教學實驗、開拓實驗、實踐教學的新形式、新內容。具體表現在以下四方面:
(1)獨立設置實驗課程
重點對機械制圖與CAD基礎、機械原理、機械設計、機械制造工藝、機械工程測試、互換性與技術測量等課程的實驗環節進行了力度較大的改革,構建相關課程實驗新體系,對能夠在實驗室進行的教學在實驗室進行。對實驗內容作了重大改革,更新、改進和新增大量實驗內容,提出了為學生綜合設計能力和創新能力培養總目標服務的實驗項目。
(2)強化綜合實踐環節
學生綜合設計能力的培養需要通過一系列的具體設計訓練來實現。因此,在制訂具體培養方案時,相關課程均考慮安排了相應的、多級設計型大作業或課程設計、綜合實踐等環節。例如,一年級時的工程制圖大作業,重點訓練構形設計和制圖表達能力;二年級通過機械制造基礎實踐、現代制造技術工程實踐、工程材料課程的學習與實踐,掌握機械設計所必須的工藝知識;三年級通過機械設計課程設計重點培養總體設計能力、創新設計能力以及運動方案設計和機械零部件工作設計、結構設計的能力,利用CAD/CAM技術進行中等復雜程度的機械設計。
(3)自主研、學系統
自主研、學系統貫穿教/學全過程,體現實踐能力培養的漸進性和以學生為主體的自主研、學平臺,使學生通過參加各類學科競賽、課外科技創新活動、創業活動、“挑戰杯”、機械創新設計大賽等。通過真實的工程環境,誘發學生的創新萌動與欲望,激發學生的創新意識,使學生從被動參與,主動參與直到勇于參與創新活動,最終達到培養學生創新精神與創新能力的目的。
五、結束語
科學技術的進步賦予機械工程以新的內涵,使其成為最能包融和吸納眾多學科知識,并能充分體現各學科最新科技成就的結合點,越來越多地顯示著知識經濟的特征。相應地,在機械工程領域中,人才的作用越來越大,對人才的要求越來越高。機械類人才必須具有大工程的思想,具備扎實的業務基礎、寬領域的基本知識,較強的創新設計與實踐能力,特別是要有較高的綜合素質,才能適應現代社會對機械人才的需要。圍繞機械類應用型創新人才培養進行系統研究與全面實踐,以理論教學、實驗實踐教學、自主研學三大系統建設為主線,創建了能充分體現時代特征、規格定位準確、方案科學創新的人才培養體系。
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機械創新設計是指發揮設計者的創造力,結合現有科技成果,設計出具有創造性和使用性的機械產品的一種實踐活動,涉及到機械設計理論與方法、制造工藝、材料及處理、機械結構、機械產品維護及管理等機械工程領域的多種創新。從目前來看我國大學生機械創新能力教育與國外相比還存在很大差距,這與歷來對于機械創新教學研究重視不夠有直接關系。隨著科學技術的發展,社會對于大學生的創新意識、創新能力和工程實踐能力要求越來越高。因此,加強機械工程類大學生創新精神和能力已經成為高等院校工科專業教學改革和學科建設的迫切而主要任務[1-7]。
二、存在問題探討與分析
在指導機械設計制造及其自動化專業大學生機械創新設計過程中總結出存在以下幾個方面的問題。
1.基礎理論知識相對薄弱,創新思維不足。該專業在二年級、三年級主修與機械創新設計相關的基礎理論知識,包括機械制圖、工程力學、機械原理、機械設計、工程材料學、機械制造技術基礎、機械控制工程基礎、液壓與氣壓傳動、機電一體化技術、自動控制原理等。扎實掌握并靈活運用這些基礎理論知識是大學生創新設計必備的基本條件。但是在實際教學過程中由于課時壓縮、實踐機會較少以及學生學習主動性較差等多種原因,造成學生掌握的基礎理論知識相對薄弱。多數學生學習這些課程主要是應付考試,對這些基礎理論進行深入思考并啟發自己的創新思維的較少。
2.過度依賴計算機輔助軟件,物理樣機設計經驗欠缺。隨著計算機技術的飛速發展,在機械創新設計方面,出現了一系列新技術,主要表現在基于CAD軟件的創新設計、虛擬設計[8]。機制專業的學生主要掌握的CAD軟件有兩類:一類是二維設計軟件,如AutoCAD,另一類是以三維建模為基礎的大型CAD/CAM軟件主要有Pro/E,UG,Solidworks等。一般學生在二年級的時候通過自學和課堂學習等方式基本上掌握了這些軟件。但是大部分學生主要精力放在學習虛擬樣機相關繪圖和建模技巧上,以繪出漂亮的圖形為目的。由于對機械設計的理論掌握不夠加上沒有足夠的實踐機會去了解物理樣機設計過程,在開始接觸機械創新設計時,會過度依賴這些軟件進行三維建模,不能將虛擬設計與物理樣機設計有機結合起來。實際上機械創新設計的本質還應歸結到機械本身,以計算機技術為基礎的虛擬樣機技術只是輔助設計的一個手段,不能完全代替傳統的物理樣機機械設計。在創新設計中應該堅持虛擬樣機與物理樣機并重的原則。
3.缺乏實際項目鍛煉。參與實際項目鍛煉,參加生產實習的核心在于通過某一產品設計、制造、檢測、封裝入庫完整等環節的實習,使學生初步熟悉機械產品生產加工全過程所涉及的知識、技能、工裝[9],是學生全面、綜合掌握專業知識和技能的重要環節,也是培養學生創新能力的基礎。但是現在由于課時壓縮等多種原因,本科生多以理論學習為主,其創新能力的鍛煉效果不盡如人意,這與創新設計所要求的能力差距還較大。由于沒有接觸實際的項目鍛煉,學生對于機械設計的流程、要求以及機械創新設計的具體需求了解不多,導致學生學到的機械設計理論知識無法完全充分發揮出來,這也是制約機械創新能力發展的重要原因之一。
三、教學改革思考與實踐
針對上述問題分析,在教學工作中對創新設計教學改革進行深入思考,結合實際情況提出了幾點解決方案,并在教學實踐中逐步實施。
1.加強基礎理論知識培訓激發創新思維。在基礎理論知識教學過程中把重點放在理論聯系實際方面的講授,結合機械創新設計案例、機械創新設計新思維、新方法和新成就等多種方式將理論知識與應用技術結合起來,在吸引學生興趣的同時也加深了學生對基礎知識及其應用的理解,并積極引導他們在此基礎上進行再思考再創新,為下一步機械創新設計打好堅實的基礎。另一方面,開設文獻查閱課程,培養學生文獻綜述能力,通過查閱專業書籍、學術期刊、專利、企業產品手冊和網絡查詢等多種方式,了解國內外對相關技術的研究進展和市場需求。
2.虛擬樣機與物理樣機研究并重。虛擬樣機技術集成和綜合了可運行機械設計的環境:包括各種仿真工具、分析工具、控制工具、設備和組織協同工作的方法等[10],可以改善從產品的概念設計到動態仿真再到整機結構優化的各個階段。利用虛擬樣機技術可以建立零件的模型,進行虛擬裝配,并檢查零部件的裝配間隙和干涉,應用分析軟件對樣機進行運動仿真并對關鍵部件進行校核、計算。及時發現錯誤,優化結構,可以方便地更改模型,從而提高設計效率、優化設計方案、縮短設計周期、降低生產成本。在教學過程中提倡以機械創新設計需求為主導進行技術學習的思想,虛擬樣機技術的學習應該結合機械設計原理與機械設計的具體要求。課程注重對虛擬建模、虛擬裝備、運動仿真和優化設計等各個階段進行綜合培訓,同時在課程的不同階段安排相應的設計實習任務,促使學生在學習這些操作技能的基礎上增加對其在機械創新設計中具體應用的思考。在虛擬樣機優化設計的基礎上要同時加強學生對物理樣機創新設計能力的培訓,從加工圖紙繪制、非標件加工、標準件選購到樣機的裝配和調試都讓學生親自動手參與,并且根據所設計產品的技術要求和使用要求進行試驗。樣機試驗也是一門科學,根據培養進度應適時開設《試驗設計與統計分析》課程,詳細介紹機械設計中常用的正交試驗、單因素試驗、對比試驗等科學的試驗方法以及方差分析、t檢驗等數據統計方法和數據結果分析方法。通過合理的試驗和科學的數據分析可以進一步優化參數,修改樣機結構,對虛擬樣機的設計結果進行驗證和修正,直至產品定型。
3.指導學生申請或參與相關項目。在具備了基礎理論知識和基本的設計技能的基礎上,吸引部分優秀學生參與到教師主持的相關科研項目,從基礎設計工作做起,逐步了解和熟悉項目的論證、設計和運行過程,以提高學生的綜合創新能力。在此基礎上再指導學生組成團隊申請校級、市級或者自治區級的大學生創新設計項目,從項目的可行性分析、立項、方案設計到具體的技術創新設計和產品設計都由學生親自參與。在項目執行過程中注重對學生綜合創新能力的培養,首先,要通過市場調研和查閱文獻提出設計任務并通過可行性分析明確設計的功能目標;然后,進行團隊討論,根據成員的基礎理論知識并發揮創造思維確定總體設計方案;下面進行團隊分工,依據個人所掌握的不同的創新設計技術和方法進行虛擬樣機創新設計,做出三維模型并進行仿真分析和結構優化,與此同時不斷對總體方案進行修正;接著,團隊合作完成物理樣機加工、裝配、調試和試驗改進工作;最后,完成整個機械創新過程。
4.校企聯合培養引導學生理論聯系實際。經過參與項目鍛煉后,學生對整個設計流程有了切身體會,同時對所學的基礎理論知識也有了更加深刻的理解,具備了進行創新設計的基本能力和基本素質。在此基礎上,教師應積極聯系相關企事業單位為學生安排實習機會,進行校企聯合培養,讓學生到工廠一線去了解企業和社會對創新設計知識和能力的實際需求,并進一步了解企業創新設計流程。這樣有利于引導學生在日常學習中將理論與實際結合,也使得高校對學生創新能力的培養與社會需求接軌,有利于培養真正符合社會需求的具有創新能力的機械人才。
