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一、引言
机械设计基础一大任务即为培养学生自主分析及解决工程实际问题的能力。因而在机械设计基础课程教学过程中,一方面应要求学生掌握基本的理论知识,一方面更应注重对学生动手设计能力及创新思维的培养。机械设计基础作为机械类、近机类相关专业必修的专业基础课,该课程的建设是专业建设中至关重要的一环。由此可见,对机械设计基础课程建设的实践与探索开展研究,有着十分重要的现实意义。
二、机械设计基础课程建设中存在的主要问题
1.设计题目大同小异课程设计对象大多以减速器为主,各届学生均被要求开展减速器设计,除去参数存在一定差异外,其他工作原理、设计步骤则大都如出一辙。长此以往,新鲜感必然会不断丧失,一方面使得教师产生一定的疲倦感,一方面使得教师在教学上缺乏创新,进而对学生创造性思维培养造成负面影响。除此之外,因设计题目大同小异,多个学生面对同一项目,进而引发严重的抄袭现象。2.学生自主设计能力不足在设计期间,学生仅需依据教材相关要求开展操作即可,教材中对各项设计步骤均有明确介绍。如此一来,极易使得学生产生固定思维,设计内容缺乏创新,操作趋向于模式化。学生个性化特性未能得到有效凸显,学生特长难以得到有效发挥,进而对学生创造能力发展造成极大制约。除此之外,因设计时间有限,教师教学任务繁重,为了完成课程,教师面对学生的求助往往是有问必答。长此以往,必然会对学生独立思考能力培养造成不利影响。3.学生对课程设计缺乏有效认识一些学生片面认为机械设计基础只不过是一门考察课程,只是对各项专业知识开展串联,学习意义不大。为了完成教师布置的设计项目,东拼西凑、上网抄袭,学习态度不端正,缺乏对课程设计的有效认识。
三、机械设计基础课程建设的实践与探索
高校在时展新形势下,要紧跟社会发展脚步,不断开展改革创新,在先进教学理念、成功发展经验的支持下,逐步推进机械设计基础课程建设的实践与探索。如何进一步促进机械设计基础课程建设有序开展,可以将下述内容作为切入点:1.构建课程新体系,优化课程内容首先,高校应结合结合机械设计基础课程特征,对该课程教学改革思路予以有效明确,即为革新教育教学思想观念,紧紧围绕技术人才培养目标,推进课程体系优化调整,构建机械设计基础课程全新教学体系;注重对学生工程实践能力、设计创新能力及综合设计能力的培养,构建集课程教学、设计训练、实验教学等于一体的教学体系。基于此,通过对机械设计基础课程的学习,使学生切实掌握机械设计的基本知识、基本理论及基本技能能力,提高学生的机械设计能力,并为后续专业课程学习奠定良好基础。2.优化教学方法优化教学方法是提高机械设计基础课程教学质量的重要一环。首先,应转变教学观念,提高对以学生为中心教育思想的有效认识,在教学过程中真正意义上做到以学生为主体、以教师主导,尽可能调动起学生学习主观能动性。在教学期间,推进基础理论与设计实践、生产实际的有机相融,结合技术人才培养需求,有序引入前沿技术、前沿成果,拓宽学生设计视野。在教学期间,结合机械设计基础课程不同章节实际特征,可逐一引入小组讨论式教学、项目任务教学、工程案例教学等教学方式。与此同时,还可运用工学结合教学、课外竞赛激励等教学方法,以调动起学习主观能动性,并推动学生自主学习能力的有效发展。3.强化实践教学活动创新机械设计基础课程实践教学环节由实验教学、课程设计、设计训练等内容组成。在实验教学过程中,应当注重对学生动手操作能力的培养,借助机械设计基础实验室、机械零件陈列室等教学环境,依托课内外有效结合的教学体系及分项目、分模块的实验教学内容,有效培养学生理论结合实际的动手操作能力、问题分析解决能力,促进收获良好的教学成效。在课程设计教学过程中,应对课程设计内容予以有效深化,提高设计题目的多样性。依托设计主线,既涵盖传动装置设计的传统题目,有引入生产实践中最新开发的新题目;对制作完毕设计图纸,既可通过手工绘图方式完成,又可通过计算机辅助绘图方式完成,经由一些设计实践,提高学生设计实践能力,培养学生创新能力、问题分析解决能力。在设计训练过程中,为了推进基础理论与设计实践的有效相融,可引导学生开展“轴系零件”测绘、上机开展计算机辅助设计等设计训练,进而提高学生计算机辅助设计能力、机械结构设计能力,为接下来的专业课程学习奠定坚实基础。
四、结束语
总而言之,要想收获良好的机械设计基础教学成效,培养学生动手实践能力,就要不断推进课程设计模型改革,并科学设置课程设计实践,逐步调动起学生对课程设计的主观能动性,培养学生动手、动脑能力。鉴于此,相关人员务必要不断钻研研究、总结经验,清楚认识机械设计基础课程建设内涵,全面分析机械设计基础课程建设中存在的主要问题,“构建课程新体系,优化课程内容”、“优化教学方法”、“强化实践教学活动创新”等,积极促进机械设计基础课程建设有序开展。
参考文献:
[1]张鄂.“机械设计基础”省级精品课程建设的实践与探索[J].教育教学论坛,2015,12(11):148-150.
中图分类号:G424 文献标识码:A
Reform Experiments and Design Training and Promote Innovative
Teaching of Machinery Basic Courses
HAN Shangyun
(Guangzhou Public Utility Technician College, Guangzhou, Guangdong 510100)
Abstract Machinery foundation course as a professional basic course of machinery professional, has a strong theoretical and practical, is the successor of students studying professional courses necessary theoretical foundation courses, mechanical foundation courses on innovative teaching mechanical engineering training innovative talents with important effect. Based on the mechanical basis for curriculum reform experiment with design, develop and improve students' innovative design and practical ability, so as to promote innovative teaching mechanical foundation courses.
Key words machinery basic course; innovative teaching; experiment; design
1 在教学中增加研究性实验和创新性实验
我国的机械工程技工教育的教学目标就是为了培养具备工程实践能力和创新能力的技术人才,根据这一目标就可以发现,传统的机械基础教学实验注重于课程基本原理的演示、理论验证以及实验操作技术的掌握方面,而忽视了对学生的实验设计、实验技术、创新能力等培养,因此在教学中关于工程实践环节方面相对比较薄弱,而要培养和提高学生的动手能力和创新能力就需要各种试验进行配合。实验不仅仅只是对教材知识的验证和演示,而应该更加关注实验是否能够激发学生的创新思维和提高学生的动手能力。
因此,就可以在以往的实验项目基础上增加一些具有创新性与综合性的实验项目,如3DMC机构组合与创新实验、JPCC平面机构组装实验、轴线结构创意设计实验等。通过这些实验让学生亲自动手进行组装、调试、设计、研究,从而培养学生的综合能力。如在3DMC试验台的开发和研制中,就是按照机构组成原理和创造性思维原理进行设计的,它是具有综合性较强的智能化实验测试设备。这个试验台可以对学生在机械原理、机械设计学习中所萌发的各种创新性思维进行实现。试验台不仅包括了组成机构的高、低副杆组,组成这些杆组的各种构件、机架以及其它的辅助连接件等,也包括了关于机械转动方面的内容,有凸轮机构、齿轮机构、带传动、蜗轮蜗杆传动,通过对实验台的研究提高学生的机械传动方案的设计能力。通关试验台还可以对执行构件和中间任意构件的速度、位移、加速度进行测试通过进行实验,让学生将教材中的知识与自身的思维、动手能力相结合,对实验题目进行分析,对实验方案进行构思和优化,对试验设备进行拆装等,从而逐渐培养和提高学生的分析能力和解决问题的能力,将理论与实践相结合,通过实践让理论知识得到验证、延伸和创新。
2 对课程设计模式进行改革,使设计内容更具创新性
机械基础设计训练一般有课程设计和机械设计创新活动。在机械课程体系中,课程实践是一个非常重要的实践环节,传统的课程设计模式与设计内容已经不符合对创新人才培养的要求,因此需要改变课程设计。如在机械原理课程设计中,将原来使用解析法和图解法在做机构的运动分析改成了机械系统的运动方案设计。可以在完成理论教学后进行课程设计任务,也可以在理论教学完成一定程度就与其同步进行。提前将任务告诉学生,让学生做好准备,查阅资料。这样就可以发现问题,如果遇到不懂的问题就可以自己查阅资料进行解决,或者是教师在进行教学时,就可以针对性地去解决问题,从而提高学生的自学能力以及加深他们对知识的理解。在进行课程设计时,要本着学生是主体,而教师只是辅导的思想进行,提高学生的主观能动性。同时课程内容的设计要具有灵活性,可以让教师给出,也可以让学生自己拟定题目,而学生自定题目就要求他们要进行更多的调研工作,这样就可以了解更多的设计内容。在进行机械系统运动方案的设计时,可以分小组进行,这样学生通过交流合作发挥出集体的力量,同时学生个人也能够发挥出自己的独特见解,这样有利于学生综合素质和创新能力的提高。又如在机械设计中改变课程设计模式时,利用CAD编程代替原来的减速器传统设计模式,这样不仅可以让学生熟悉现代设计理论,同时也可以提高他们的计算机编程水平。在课程设计环节利用计算机仿真软件,可以辅助学生制作虚拟样机操作等。 (下转第107页)(上接第103页)
3 开展创新设计活动与创新型实验开发
在课程设计与创新设计中将实验装置作为相关载体,是课程改革的一项重要任务。在实验室中进行课程设计或创新设计,如通过对3DMC试验台的开发和研制中,完成一些学生的课程设计,通过试验台将学生在机械原理、机械设计学习中所萌发的各种创新性思维进行实现。对于各个基本结构,它们的性能是非常有限的,只是针对基本结构进行创新也是不容易的,如果将多个基本结构进行联合使其成为一个组合机构再进行利用,这样就能够满足人们对机械性能、运动规律和形式的需要。通过利用试验台提供的组合机构供拼装置,对组合机构进行创造和研究,从而让学生认识到各种组合结构的各种性能,为以后的机械创新和工程设计创造良好的条件。可以利用“黑箱”的形式来体现出课程设计内容中对机构的功能要求,在给出的机构创新设计题目中,要求学生对机构的功能要求进行仔细具体的研究,用多个子功能来表现总体功能,并对各个子功能的功能元解进行有效选择和确定实现对机构的功能设计。运用的方案需要具有灵活性,符合对题目的要求,对各个方案进行对比分析并进行交流,不断促进学习的提高。同时学生也可以自己给出题目,但关于构件方面做好要求控制在试验台配置范围内。在进行题目的设计时,要不断地研究,从中找到问题,并从中设计出具有创新性的实验,实现设计与试验的有效结合。
同时开展一些形式多样的机械创新设计活动,来激发学生对创新设计的积极性和主动性。将一些好的作品设计拿到机械创新设计比赛中进行评比,有利于验证设计的成果,同时可以加强技术的交流 。创新设计活动的开展为学生提供了一个展示自我、提升自我的良好平台。在实验室中也可以进行一些创新设计,将一些实验对学生开放,让他们对试验内容进行自主选择,并安排好设计步骤,通过老师的指导下,发挥自己的创造性思维和动手能力独立完成设计。通过这种实验设计,来提高学生的创造能力和实践能力。
4 总结
通过对机械基础课程教学的改革,不断加强实践环节教学,激发学生对学习的兴趣,调动他们对学习的积极性和主动性,这样提高了教学质量,同时也让学生得到了各种机械工程的实践训练,从而有利于培养和提高学生的工程实践能力、动手能力及创新能力等综合素质。
参考文献
[1] 徐建生,吕亚清,张志.基于项目制的《机械基础》课程创新模式[J].教育教学论坛,2013.27:46-48.
0引言
机械设计是机械类专业的一门主干课程,该课程在学生综合能力培养中起着重要作用。为此,许多学校都在机械设计教学中下足了功夫,但是整体来看,我国机械设计教学中始终存在内容单一、创新性差等问题,这不得不引起我们的重视。
1机械设计课程设计教学存在的问题
1.1内容陈旧
长期以来,机械设计课程设计的题目都以减速器设计为主,课程设计题目可谓是千年不变。多年不变的题目,只能导致抄袭现象越来越严重。一些学校为了避免学生抄袭虽然会在减速器设计中更改一些数据,但是许多学生在减速器设计中,都是直接从网上下载设计说明书,对数据尤其是图纸标注数据稍加修改,就不再理会其他东西。这种机械式的模仿设计,必然会影响学生的学习主动性和思考积极性,这对学生长远发展极其不利。
1.2学时少,教学压力大
近年来,随着新型机械、技术工艺的兴起,一些新的课程也逐渐进入到机械类课程体系中来,机械设计课程设计教学课时也随之被压缩。而另一方面,机械设计课程设计教学内容却没有任何变化,教师要在更少的科室内完成教学任务,学生在较少的课时内仍要学到同样多的东西,这对他们来说是一个不小的挑战,机械设计课程设计教学质量也可能会因此而大打折扣。
1.3教学手法单一
机械设计基础课程教学内容不仅包括常用机械机构、通用零件的工作原理、结构特点和机械设计理论和计算方法等内容,还涉及高等数学、工程制图、工程力学、金属材料及加工等方面的知识。整体来说,机械设计课程设计教学内容具有概念多、公式多、图表多、内容枯燥等特点,这给教师的教学能力和教学技巧都提出了较高的要求。但是,许多教师在教学中都存在照本宣科的思想,除了必要的教辅工具,他们很少会借助其他工具、资料来教学。有的教师因为教学经验不足,难以设计一些全局问题来引导学生进行问题讨论和研究,导致机械设计课程设计教学目标难以实现。
2提高机械设计课程设计教学质量的策略
2.1全面进行课程设计
系统论告诉我们,所有的课程及课程教学都是一个系统的工程,机械设计课程设计教学也不例外,并且,机械设计课程设计教学对课程教学设计的系统性要求更高。因此,在机械设计课程设计教学中,学校要遵循系统论原则,做好课程整体设计,明确机械设计课程设计教学目标,细分机械设计课程设计教学能力目标、认知目标。然后,将理论教学与课程设计教学结合起来,做好课程全面、系统的设计,立足于课程设计任务之上提升设计教学的高度,要求学生不仅要根据设计题目分析参考材料,深入进行设计研究,还要进行设计比较和创新,设计出多种可行性方案并从中筛选出最优方案。如在平面连杆机构类型和应用教学中,教师可以舍弃教材所用的演化法,借助多种演变途径将各种平面连杆机构演变出来,并本着创造性设计理念,分组合利用多媒体课件或者模型演示平面连杆机构,对两连架杆的类型进行归纳总结。这样不仅消除了学生的理解障碍,还能提高教学质量。
2.2合理安排课时,科学选择教学内容
机械设计基础课程知识点繁多,内容琐碎,机械设计课程设计教学目标的实现,要以一定的课时、科学完善的教学内容为基础。因此,在机械设计课程体系建设中,学校既要多开设一些自然工程课程,还要建立健全机械设计课程设计教学管理机制、保障机制、监督考核机制,明确机械设计课程设计教学目标和教学任务,保障机械设计课程设计课时,为机械设计课程设计教学打好基础。与此同时,做好课程内容选择和组织工作,设计理念和思维迁移到生产、生活的各个领域,启发人们的创造性思维和创造性活动。比如,将机械设计课程设计理念向服装造型设计领域渗透,采用衣片组合方式、变异法进行机械设计。在高校机械设计课程设计基础教学中,教师还要科学进行课程设计教学时间管理,如提前下发课程设计要求,将课程设计过程和机械设计课程同步进行,以确保课堂教学有序进行。在学生完成课堂课程设计的条件下,教师还要鼓励学生根据自已的需要选择课程设计题目,选取机械设计大赛中的工程对象为设计题目,引导学生积极参与社会实践和自主学习,争取使学生在开放性的设计中锻炼和提高自身的创新设计能力。
2.3创新教学手法,提高教学质量
新颖有趣的教学手法,是提高教学质量的关键。这就要求机械设计课程设计指导教师应积极参加工程设计、研究工程课题,努力学习机械设计课程设计教学手法和技巧,不断丰富自己的工程设计知识,提高自己的教学能力,以满足机械设计课程设计教学需求。在机械设计课程设计教学中,教师既要注意机械设计细节知识和知识的连贯性,做好教学设计,巧妙导入新知识。还要引入多种教学方法,并使多种方法相互渗透,如教师可将传统的讲授法与目标教学法、探讨互动式教学法与多媒体教学法、情境教学法结合起来,针对不同内容采用不同方式进行教学,使学生愉快地投入到学习中去。如讲述与数据推理、运算有关的知识时,教师要利用板书来演示整个推理的过程。而在讲述与齿轮受力分析有关的知识时,教师可以将分析讨论法与多媒体教学法结合起来,先讲述齿轮受力和运动情况,再用多媒体演示相关内容,让学生对所讲的知识有一个全面、感性的认识。在此基础上,教师还可以借助课程设计总结和讨论,让学生提出自己不懂或感觉含糊的问题,然后借助生生讨论、师生交流等帮学生释疑解惑,以使学生有更大的收获。
关键词:化工设备机械基础;课程设计;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)52-0113-02
化工设备机械基础是我校林产化工专业必修的一门专业基础课程,包括工程力学基础、化工设备设计基础以及机械传动三部分内容[1],各部分相对独立,涉及到力学、材料学、化工生产过程、生产设备和机器、工程制图等内容,具有很强的综合性和实践性。其课程设计是林产化工专业在其理论课结束后以学生为主体进行的第一次实践设计课程,它起到融合几门重要专业基础理论知识、架起理论与工程实际、基础与专业技术之间桥梁的作用,是培养林产品加工工程技术人才、训练林产化工学生设计能力必不可少的环节[2],是提高学生搜集与应用资料、绘图、运算、计算机、独立分析与思维等能力的一次实践训练[3]。目的是使学生从化工设备的理论计算、结构设计、材料及加工工艺选择到设备制造、检验和验收有一个全面的训练[4]。
一、理论教学与课程设计有机结合
按照林产化工专业的教学计划,化工设备机械基础课程理论教学在第十周结束,课程设计一般安排在第18、19周,共两周时间。除了教师集中讲解、辅导、分配设计任务和设计期间学生考核汇报及查找资料等必要的准备工作,要在8―9天时间内完成全部设计,包括总体设计方案确定、设备及附件的强度、刚度、稳定性计算和结构设计,编写设计说明书和绘制设备的零件图、装备图,比较紧张[5]。而且第18、19周又是学校的考试周,林产化工专业这段时间的考试较多,学生根本就不可能把大部分时间和精力放在课程设计上,所以可以在授课过程中就把设计任务书分配下去,让学生根据课堂进度提前按照课程设计的相关参数进行设计计算。例如,讲压力容器时,就可以让学生根据自己的设计参数确定容器内径和筒体壁厚;讲完容器封头设计就可以确定封头形式和尺寸;讲完容器零部件,就要求学生们为他们设计的容器正确选择法兰类型和具体尺寸、确定容器支座及其他容器附件;讲完带传动后,就可以确定减速器V带的截型、根数及带轮的结构尺寸;讲完齿轮传动,就可以选择齿轮材料、进行齿轮结构设计,等等。教学实践表明,把课堂授课与课程设计有机结合在一起,不仅能加强课堂讲授内容的侧重点,激发学生的学习热诚,同时学生也能有时间、有目的性地复习回顾其他先修课程和查找设计资料,为课程设计做好前期准备工作。
二、结合工程实际,建立设计题目库
以前林产化工专业的化工设备机械基础课程设计基本上是压力容器或减速器的设计。设计题目单比较单一,而且现有这两个方面的设计资料很多,学生大多按着资料上的步骤进行计算、设计及绘图就能轻而易举地完成设计任务。在整个课程设计过程中,学生独立运用所学先修课程知识、设计理论并结合生产实际的知识,综合地分析和解决生产实际问题的能力得不到提高。课程设计的选题应紧密结合工程实际,选用生产实际中的典型题目,搜集了生产实践中的各类设计参数,建立塔器、容器、换热器、反应釜、减速器等几组设计题目的题目库。另外,课程设计选题也可以与合作的化工企业的相关设计任务相结合,根据企业需求和实际参数进行选题,直接贴近生产实际,企业可能更加注重设计方案的工艺可行性和经济效益,能提供许多计算相应生产成本的原始性资料,这样学生也能获得好的实战设计训练,使工程意识和工程设计能力得到提升[6]。同时,为照顾到学生设计计算能力以及理论知识水平的差别,设计题目又要成组具有相近性,以便学生间相互学习和帮助,提高课程设计的效率。题目设计好后,引导学生根据自己的兴趣分组、分类进行合理选题,保证一人一题,题目各不相同。确保设计只能在独立的基础上完成,初步培养学生的独立设计能力,树立正确的设计思想,掌握化工设备机械设计的基本方法和步骤,为今后从事工程设计打下良好的基础。
三、加强与生产过程的结合,提高学生的工程意识和工程设计能力
林产化工专业教学要以实际生产过程需要为总体目标,不但强调对所学专业知识的熟练掌握和应用,更加强调与生产过程的结合,强调课程教学与生产实际相结合[7]。本课程设计与工业生产设备、机器、材料及加工工艺等密切相关,因此在课程进行的第七周穿插了一周针对化工设备机械基础课程和化工仪表及自动化的工厂认识参观实习。在此实习过程中,指导教师要现场结合实际生产工艺,分析某些关键性设备在流程中的作用和具体结构,介绍这些化工设备的设计原则及注意事项,使学生了解设计与制造工艺是紧密结合不可分割的,获得设备的有关制造工艺知识,加深同学们对所学知识的理解,以便在设计过程中能灵活应用。例如,在杨凌馥稷生物科技有限公司实习时就重点为学生介绍反应釜、干燥器、再沸器、冷凝器、精馏塔、液体贮槽、气体储罐和减速器等的作用和结构,加深学生对这些设备和机器的感性认识。指导教师在指导中强化对学生工程意识的影响,使学生能够熟悉和运用设计资料,如有关国家标准、手册、图册、规范等,以完成作为工程技术人员在设计方面所必备的基本训练。
四、改革考核方式,激发学生学习热诚
考核是课程教学中重要的内容,公正合理的考核方式是提高课程设计水平直接有效的措施。为了真实、合理地反映实际设计水平,一方面要力求设计题目、设计参数多样化,另一方面就需要加强现场答疑,增加阶段性的学生汇报和抽查考核。并建立课程设计QQ群,学生有问题可以随时讨论,老师也可在群里对一些带普遍性的问题进行指导解答,并可随时随机检查学生的设计情况和设计进度,这样学生在课程设计中出现的问题就能及时的得到指正和总结。将学生在设计过程中汇报、抽查成绩、设计说明书质量、零件图和装配图质量、答辩情况等作为主要的考核依据。另外,要求学生尽可能地使用AutoCAD绘图,强化学生计算机绘图能力。而设计说明书要求手工书写,这样可以有效避免课程设计中出现抄袭现象。这些考核方式可以在一定程度上激发学生的学习热诚,提高实践教学效果。
作为实践性和综合性非常强的化工设备机械基础课程设计是培养学生工程意识和工程设计能力的重要实践性教学环节,是林产化工专业必不可少的专业教学内容。本文提出从理论教学与课程设计的有机结合、题目库建立、加强实习实践环节和改革考核方式等几个方面来进行课程设计教学改革探索,以期达到课程设计训练的目的。实践表明,通过化工设备机械基础课程设计,初步树立了学生正确的设计思想,培养了积极主动的学习态度和严肃负责的工作作风,为后继工程设计的学习奠定了基础,为培养工程类应用型人才发挥了积极的作用。
参考文献:
[1]赵军,张有忱,段成红.化工设备机械基础(第二版)[M].化学工业出版社,北京,2007.
[2]李红,孙虹雁,刘利国,马方伟.化工设备机械基础课程设计改革的研究与实践[J].黑龙江教育,2008,(10):41-42.
[3]李政x,李庆生,姚忠.化工设备机械基础课程设计教学中存在的问题与改革[J].2012,1(123):47-50.
[4]董俊华,赵斌,张及瑞.化工设备机械基础课程设计教学改革探讨[J].化工高等教育,2011,3(119):17-19.
2改革内容与举措
针对机械制造技术基础课程的上述特点,为达到创新能力培养的预期目标,本文从以下几方面进行了课程教学的改革。
2.1加强金工实习教学
金工实习是机械类专业学生学习机械制造技术基础及工程材料等课程必不可少的实践基础课,是机类与非机类有关专业教学计划中重要的实践教学环节。机械金工实习包括车工,铣工,特殊加工(线切割,激光加工),钳工,砂型铸造等实践环节,它对于培养学生的动手能力有很大的意义,同时可以使学生了解传统的机械制造工艺和现代机械制造技术。按照本校本专业学生的教学计划,金工实习在前,机械制造技术基础理论教学在后,由于没有针对性地建立两者的有机联系,导致学生们的学习是孤立、片面的进行,无法真正达到金工实习的教学效果。本文将机械制造课程的教学任务提前,在进行金工实习时,安排专业教师详细讲述金工实习与机械制造技术基础课程的内在联系,并向学生介绍课程的主要内容,在金工实习的整个过程中,指定专业教师对学生进行理论讲解、辅导和答疑,深化实习内涵,使学生清楚地认识到金工实习并不是孤立的,提高实习的积极性和主动性,从而为将来的理论课程学习打下良好的基础。
2.2优化改革课堂教学体系
为实现学生创新能力的提高,首先要让学生深入、扎实地掌握理论知识,考虑到该课程知识面广、信息量大、理论性强的特点,本文运用先进的计算机技术,建立机械制造技术基础课程的电子教案、多媒体课件等教学素材,在保持原有核心教学内容的基础上,辅助以大量的图片、三维动画与实际加工影像等,丰富形象教学内容,增强学生学习的积极性;同时进行创新性教学模式的探讨,变单一教学模式为多样化教学模式,提高学生学习的主动性,达到较好的课堂教学效果。
2.3构建实验教学新模式
目前本课程的实验内容包括:刀具几何角度测量、工艺系统静刚度测定、机床主轴箱拆装实验等,多半是传统的验证性实验。通常是由专门的实验员教师进行题目的下达、内容的指导和成绩的评定,实验员教师无法了解课堂教学的进度和深度,专业课教师不能真正掌握学生实验操作情况,同时验证性实验的目的是使学生掌握课程基本原理,通过亲自动手操作验证并加深学生对理论的认识,但没有设计性实验相辅助,就会欠缺了对学生研究创新能力的培养。针对本课程的实验教学进行以下改革:
(1)对传统的验证性实验(如刀具角度测量等)进行方法和手段的改进,让专业课教师参与到学生的实验过程中,结合课堂的讲解情况与实验员教师进行内容的协调与安排,由实验员教师提前下达任务,学生在动手操作验证后讲解自己的实验过程和结果,并给出必要的理论支持,变被动学习为主动学习,大大提高了实验教学的效果。
(2)增设创新性实验环节,根据课堂所学知识和实验室现有设备设计实验,由学生自主搭建实验平台,在实验中发现问题和寻找解决问题的方法等等,激发学生的创造性思维,提高学生的创新能力。
2.4改革生产实习和课程设计
机械制造技术基础生产实习和课程设计是对该课程进行实践教学的两个重要环节,通过这两个实践环节,将学生们的课堂理论在实践中加深理解和进一步验证,可更好培养学生实践创新能力。在生产实习过程中,学生可以进一步接触到真正的企业生产,将对零件、刀具、夹具、机床等装备的认识实现从理论到实物的转换,借助课程设计中进行的机械制造技术基础课程的总结与应用,实现对学生理论知识的考查、巩固和加深。本文针对机械制造技术基础课程设计进行题目选编、时间进度改革、典型零件和夹具的建模与仿真等多项内容改革,并将课程设计融合到机械制造技术基础理论课程的教学和生产实习中,提前下达设计题目,让学生在课程学习和生产实习的过程中熟悉设计任务,引导其积极、主动地学习相关知识。
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2017)07-0086-01
当前,高职高专教育主要是以一线就业为直接导向的专业技术教育,这就要求专业基础课教学中需要更加系统的介绍专业知识,并引导学生学会利用基础知识综合应用分析实际生产问题,从而提高其综合素质。[1]《食品机械与设备》是食品类专业与生产实际联系紧密的一门专业基础课程,其教学活动直接影响到学生的专业知识面和综合运用能力。目前,该课程主要沿用传统教学方法,学生往往是考前突击,应付考试,教学效果一般;而一些学者对该课程进行教学改革研究,利用多媒体技术丰富课堂,可以有效提高教学质量[2],但学生综合能力的培养仍然存在空缺。
一、课程设计概述
课程设计是指课程内容完成后,集中一段时间,以单独或分工合作的形式,绕某一设计课题,通过查阅资料、确定方案、设计计算、绘图等步骤[3],完成既定任务的专业实践活动,是实践教学的重要环节。
1.课程设计的目的和作用
课程设计作为实践教学的重要组成部分,其目的在于巩固基础知识、提高学生综合分析运用能力,具体作用如下。
首先,课程设计是学生对所学知识的巩固理解、融会贯通的过程;其次,培养学生对文献材料的收集、整理、再加工能力;再次,课程设计是理论知识与工程实践的有效结合,可以提升学生综合分析问题、处理问题的能力;此外,课程设计还可以提高学生整体思维和创新能力[4]。
2.课程设计流程
课程设计主要由选题、指导与管理、考核三个环节组成。其中,选题是关键,指导和管理是过程控制,考核是最终的检验。
二、食品机械与设备课程设计实施
1.课程设计的内容及要求
课程设计题目为《**生产线设计》,拟从焙烤、饮料等常见食品中选择一个或一类产品,结合其生产工艺特点,制订生产方案,选择、装配生产设备,完成生产线设计示意图,形成设计报告书及答辩PPT。
1.1设计报告书应涵盖以下内容:(1)产品方案,包含产品名称、配方、工艺参数等;(2)生产方案,计划年度或月度产量,班组生产产量及人员需求;(3)生产线设备,包含设备选型,拟定选用厂家报价等;(4)生产线示意图;(5)物料衡算;(6)投资估算与利润预测等。
1.2课程设计要求:(1)设计报告内容要求:产品方案应符合食品加工科学要求;生产方案和设备应科学合理;物料衡算可只考虑生产消耗;投资估算和利润应符合基本财务准则;(2)设计报告格式要求:设计报告最终形成word文档,按毕业论文格式整理;(3)设计报告不得出现雷同卷,否则不计成绩;(4)时间要求:答辩前一天提交电子版和纸质版设计报告书,以及答辩PPT文档。
2.课程设计的过程和管理
课程设计时间为两周。首先,下发设计任务及要求,组织学生选题,拟定设计方案和工作计划;之后,学生查阅资料并进行生产线设计;然后,撰写设计报告,制作汇报PPT;最后,举行答辩,评委评比。
设计过程中的教师指导采用现场答疑和在线答疑相结合的方法。首先,安排老师在固定时间在教室针对高难度及公共问题进行集中答疑;同时通过微信和QQ群等网络工具构建学生自我讨论和教师点评指导的在线答疑平台,随时为学生答疑,解决学生在课程设计中遇到的问题。
设计过程中指导老师对学生进行管理,记录学生出勤情况,并最终根据出勤情况给出平时成绩。
3.课程设计的考核
课程设计考核从平时表现、设计报告、答辩成绩等三个方面分别计分,满分100分,其中平时表现占10%,设计报告50%,答辩成绩40%。最终课程设计成绩以40%权重计入课程考核。
3.1平时表现是根据学生在课程设计过程中的出勤情况综合给分,由指导老师给出。
3.2设计报告成绩按内容、格式、科学性等三个方面分别给出成绩,且以给定权重合计得到报告成绩,评分要求如表1所示,该部分成绩由指导老师给出。
3.3答辩成绩于答辩结束后由三位评委老师按照PPT制作、问题回答、个人仪表、语言表达等四个部分分别给出,各项之和为该评委总分,最后取平均值即为该生答辩成绩。
三、食品机械与设备课程设计实施中的问题与讨论
1.专业课程体系的系统化和匹配性问题
《食品机械与设备》作为食品类的专业基础课一般在第三学期开设,此时食品专业课程学习并不充分,只有《食品工艺学》作为专业基础课同步开设,这使得食品机械课程设计的开展出现系列问题,影响了课程设计的最终效果。课程设计规划时可整体考虑专业课程先后顺序与衔接,知识点的融会贯通,达到更好的实践教学效果。
2.学生材料收集整理能力亟待提高
实践表明,课程设计过程中,学生对资料收集整理能力欠缺,特别是对学术文献资料的查阅、收集、整理能力,部分学生在设计开展前从未了解过文献资料。通过课程设计的开展,普及了文献资料的查阅、收集方法,为学生以后求知发展奠定一定基础。
3.课程设计中的职业道德教育
课程设计之初,学生普遍表现态度不端正,出勤情况差,缺乏必须的职业素养。课程设计中通过企业生产流程的模拟、工作态度的培养,将职业道德教育融入到课程设计中,可以有效的提升学生的职业素质,培养学生的职业道德。
四、总结
综上所述,通过多次实践证明,食品机械课程设计深化了课程体系的改革,作为一种实践教学模式,课程设计可以更好地实现实践教学环节,拓展学生的知识面宽度,提升学生分析综合能力,培养学生全面思考,促进学生综合素质的提升,增强了学生就业中的竞争力。课程设计的教学模式可以为大专院校其他专业课程的教学提供一定借鉴作用。
参考文献
[1]朱亚珠.调整高职《食品机械与设备》课程结构[J].科技信息,2012(35):301.
机械设计基础课程包括机械原理、机械设计、实验及课程设计,机械设计基础是工科院校中机械类、近机类专业的重要技术基础课,在本科教学工作中占据相当重要的地位。通过学习这些课程,培养学生的“工程综合”和“工程应用实践”能力[1,2]。近年来,随着普通高校的扩招,学生的个性差异较大,许多高校本科生为多批次录取,虽为本科,但学生的学习水平参差不齐。在社会培养应用型人才的方针指导下,以学生为本,进一步推进教学改革,把教学资源进行整合优化,借助多媒体网络平台的实用性和时效性等特点实现资源共享。
1.课程教学资源的优化与共享
机械原理、机械设计为技术基础课程,属于本科生的必修课程,该课程与工程应用联系紧密,具有公式多、图表多、图形多等特点,由于学生学习能力差异的存在,过去单一的教学方法已无法满足培养需求[3],因此,机械基础课程教学方式应由过去以教师和教材为中心向以教师为主导、学生为主体,课堂为主导、学生自主学习为中心,教材为主导、课程资源为中心转变。新时期的大学生应在教师的指导下,充分利用课程资源实现自主、自助学习。为此,课程组充分利用网络资源及兄弟院校的优良经验,从教学方法、教材建设、课件设计等方面进行资源的优化整合。
随着多媒体技术的深入发展,教学方法要改革,要综合分析运用。传统教学中教师与学生心与心的碰撞与情感交流,是任何媒体不及的;借助多媒体,可以节省时间,信息量大,利用动画功能,形象、直观地反映机构的运动关系,较静态图片易于理解,使不便于描述的难点有所突破。为此,课程组进行大量调研,借助课程研讨会与兄弟院校交流经验,合理制定教学大纲,编写教学要求,制作多媒体课件,为适应不同专业、不同层次学生的要求,同时考虑不同教师的教学特点,教学课件以求大同存小异为原则。同时,在课件的制作过程中,让不同层次的学生参与,使学生在学习中便于理解和掌握,制作满足不同层次和不同教学需要的教学课件,提高资源共享率。
多媒体技术的运用可以刺激学生的感官,动画部分可以激发学生的好奇心,进一步调动学生学习的积极性,尤其突出的是连杆机构和凸轮机构和轮系等。如果整个授课过程全部采用多媒体课件,时间长了,学生容易产生视觉疲劳,产生教学形式过于单一的感觉,可采取例题用黑板讲述,或讲课过程中增加实例讨论,实践证明多种教学方法的综合应用会产生良好的效果。总之,在课堂教学过程中,教师将多媒体课件与板书有机的结合运用,将增进师生间的情感交流和良好互动,使得学习气氛和谐,达到比较理想的教学效果。
大学生的学习不仅仅局限于课堂学习,尤其是每年有许多学生要参加研究生入学考试,机械基础课程作为专业技术基础课是所考科目之一,学生需要课下学习和巩固所学知识。为此,课程组编写了相应的教材,有《机械原理》、《机械设计》和《机械设计基础》,教材中增加了实践环节的内容,即在每章后附加实践环节练习,此练习通过学生动手、动脑熟悉和应用所学知识的一个过程练习,比如在学完“链传动”一章之后,设计的一个实践环节为:“观察一辆变速自行车的滚子链传动,分析有几种传动比,松紧边的位置,链接头形式,并观察张紧轮的位置,如何调整链条的松紧程度。”这个环节可以由老师带着做,也可以由学生课下自己做。同时,为方便学生自学,课程组专门为学生制作多媒体课件,该课件模拟教师课堂教学流程,深入浅出地详细讲解,例题量大且题型多,并附加基础知识测试,重点、难点明确,放置于我校网络平台上“机械原理”、“机械设计”精品课中,学生可以借助网络平台的辅助学习功用实现自主、自助学习。
“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”,通过教学资源的优化与共享,学生方便灵活地广泛涉猎知识,提高能力,激发学习兴趣,为应用型人才的培养打下良好的理论基础,以便更好地服务社会。
2.改革工程实践教学体系,实现资源的优化与共享
实践教学是高等学校实现培养人才目标的重要环节,知识来源于实践,能力来自于实践,各种实践教学环节对培养学生的实践能力和创新能力尤其重要。我国的某些理工科重点高等院校如清华大学、华中科技大学、武汉大学、武汉理工大学,针对“重实践”提出的教学理念、教学方式和方法及教学内容的改革已经全面展开。因此,应针对我校特点对实践教学资源进行优化整合,实现共享,为应用型人才的培养打下良好的基础。
2.1对实验资源整合优化,加快实验室建设。
我校是由几所学校合并而成的,许多实验资源重复,如机构动态演示台就有多套、同类减速器若干台、动平衡机多台、齿轮范成仪多台等,并且多而杂的教学模型占据大量的实验室空间,为此,对实验室进行整合,淘汰落后和多余的模型和仪器,改进现有设备,对“机器与机构陈列柜”研发配置声控装置,并与机构的测绘实验实现互补,使实验内容更翔实、有趣。为丰富实验内容,加强实践训练,购置一些新型的实践教学设备,更新实验教学内容,完善实践教学体系,开设出能够培养工程意识和综合能力的实验。购置了QM-ZXI型组合式轴系结构设计与分析实验箱,通过此套设备学生可以自主设计拆装轴系。通过购进HK2B-Ⅱ型机构组合创新实验台,开设了“机构系统创新综合实验”,利用此平台,学生可以进行创新设计,再到实验平台上搭接组装,然后对机构进行分析改进,加深对所学理论知识的理解和运用。实验课程增强了自选性、综合性、设计性实验,增强了学生的想象力、创造力,充分调动了学生学习的积极性和创造性,提高了学生独立开展科学研究工作的素质。
实验室向全校师生开放,鼓励学生学而优则创,在教师的指导下由学生自主研发设计的“高压电线除冰装置”获得2010年河北省首届大学生机械创新设计大赛河北省一等奖,“火灾逃生地震避险多用桌”、“救援千金顶”获得2010年河北省首届大学生机械创新设计大赛河北省三等奖,“社区太阳能路灯电池板清洁装置”获得2012年河北省大学生机械设计创新大赛三等奖;“自行车一体化链式充气筒”获得2012年河北省大学生机械设计创新大赛二等奖。
2.2建立网络实践教学系统。
多媒体技术的发展,为网络实践教学提供了便利条件。利用计算机技术、三维造型技术,虚拟现实技术、仿真技术等创建虚拟实验室,进一步丰富精品课网络实践教学的内容。如“杆机构动态分析”可以改变构件尺寸观察运动轨迹变化,“轴系装配工艺”可以清楚说明零件间的相互位置关系、零件装配工艺等,“轴系结构改错”指出尺寸的合理性及如何修正错误结构。将大量的实例分门别类,不但在不增加教学设备的情况下加大了实践教学比重,而且实现了学习环境的灵活性,激发了学生的学习兴趣。
2.3完善课程设计实践教学内容。
课程设计是非常重要的实践环节,能够培养学生的工程意识。以往课程设计安排在课程教学结束后进行,现在将课程设计任务安排在相应课程的教学过程中,将任务书下发给每一位学生,教师以课程设计为主线组织教学,让学生在学习的同时利用课外时间收集资料和考虑各种复杂问题,充分发挥学生的主观能动性进行创新思维。学生在学习的过程中设计方案,利用实验室资源,不断完善自己的设计方案,通过课程设计主线,使学生感受到本课程各部分内容的有机联系。同时,将学生合理的设计方案补充到实践教学中,使课堂教学不再停留在课本上。根据我校的实践教学特点,结合国内外高校应用型人才培养战略,编写《机械原理课程设计》、《机械设计课程设计》、《机械设计基础课程设计》教材,并将有关内容置于网络平台上,方便学生自主学习,也为毕业设计提供有益的帮助,深受学生的好评。
3.结语
通过对机械设计基础课程资源优化与共享的研究,提高教学信息资源收藏质量,对现有资源进行整合和深加工,丰富教学内容,完成网络平台建设,多手段、多方法地调动学生的学习积极性和创造性,最终达到实现教学信息资源的共建、共知与共享的目的。今后将不断地总结经验,对教学内容进行补充和完善,为人才的培养提供更优质的资源,进行交流与共享。
参考文献:
[1]于雷.面向应用型人才培养的机械类实践教学体系的构建[J].制造业自动化,2010,32(3):90-92.
[2]高慧琴.机械原理[M].北京:国防工业出版社,2009.
[3]濮良贵,纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2006.
[4]毛平淮.互换性与测量技术基础[M].北京:机械工业出版社,2011.
《机械设计基础》是工科院校普遍开设的一门重要技术基础课程。由于各专业学生的知识基础差异较大,再加上该课程多年来一直存在着内容多课时少、零件多系统少、分析多综合少、理论多实践少等诸多矛盾,给《机械设计基础》课程的教学带来许多困难。同时,该课程具有很强的实践性和应用性,所以教学过程中必须将理论与实践紧密结合起来,注重对学生解决实际问题能力的培养,拓宽学生的知识面,开阔学生的思路,从而更有利于学生工程实践能力和创新能力的培养。
1.理论教学环节
理论教学环节是《机械设计基础》教学改革的一个重要方面,经过多次教学实践尝试,我们主要从以下几个方面进行改革尝试。
1.1教学内容
目前,高职院校提出了“厚基础、宽口径、重能力”的人才培养模式,从而使理论课时压缩严重,但《机械设计基础》课程的内容多,理论性和实践性都比较强,老师讲解力不从心,学生听课如听天书,因此必须对教学内容进行相应调整。
1.1.1删减过深的、不必要的理论推导和证明
高等职业教育培养目标强调的是人才的应用性,毕业后从事的岗位决定了没有必要对计算、公式、定理等的来龙去脉搞的清清楚楚,只注重如何应用这些公式定理等来解决实际问题。因此,可将过深的理论推导、证明删去,以便学生集中精力掌握这些公式、定理的实际应用,解决实际设计问题。
1.1.2结合专业培养目标整合教学内容
由于各专业的培养目标不同,所安排的课程和教学要求也不同,因此《机械设计基础》课程应根据本专业可的要求、本专业毕业生从业岗位要求和本专业学生终身教育的要求整合教学内容,以达到培养目的。
1.1.3在机构分析中增加解析法内容
在以往的机构分析中,因图解法形象、直观,有助于教学模型的建立,同时对某些简单的问题比解析法更有效。随着科学技术的计算方法、计算手段的飞速发展,提高机械设计与分析的精度和效率已成必然趋势,而解析法更能准确地反映和解决图解法难以解决甚至不能解决的问题,因此在教学中应增加解析法讲解的力度,以适应现代技术的要求。
1.2教学方法
1.2.1现代化教学
本课程实践性、综合性较强,个部分教学应注意同生产实际相结合,利用教具、挂图、多媒体等直观教学手段教学,做到课上精讲精练。同时采用计算机的图形动画等功能,向学生展现具体、形象、直观的视听材料,充分调动学生的学习积极性,提高课堂效益,增强学生的感性认识。
1.2.2实物教学
有些教学内容离开实物再课堂上不易讲解透彻,因此可将机构实物搬进课堂,对照实物进行讲解,从而使学生能充分地将机构的运动情况进行分析,例如,讲解摆动导杆机构时,再牛头刨床边对照机器的结构和运动情况进行讲解,则可收到事半功倍的效果。
1.2.3自学式教学
对于简单的教学内容,可采用自学式教学方法,自学式教学方法是“提出问题+自学+回复问题+总结”。其操作步骤是:第一步,老师指定学习内容,并提出相关问题。第二部,学生围绕问题进行自学,明确学习目标。第三部,提问学生并对学生的回答进行追问,把问题引向深入。第四部,根据学生的回答进行总结,使学生形成新的知识。
2.实践教学环节
《机械设计基础》教学的另一个重要部分是实践性教学环节,它包括实验教学和课程设计两个方面。
2.1实验教学
实验教学是学生学习《机械设计基础》课程进行工程实践的重要途径,是培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力以及启迪学生的创新思维、开拓学生创新潜能的重要手段,也是《机械设计基础》课程教学的一个重要环节,其对实现课程教学目标起着不可或缺的关键作用。
传统实验教学存在着实验目标单一性、试验方法陈旧性、实验内容缺乏系统性、综合性等不足,不利于培养学生的各种能力,因此,对》机械设计基础》课程实验教学改革可从几方面进行:一是保留传统的经典验证性实验,如《轴系结构测绘》、《减速器结构装拆实验》;二是更新和改造相对落后的实验,如渐开线齿廓范成实验改用计算机仿真试验去代替,使实验内容既形象具体又省事省力;三是新增开设综合性和设计性试验,要求学生自己设计实验,自己动手完成,不依赖于老师;四是建立开放式感性认知实验,使学生有更多的自由时间来安排学习,以期发挥学生在实验教学中的积极性和主动性,从而加强学生对机构、零件结构等工程实践知识和动手操作的能力培养。
2.2课程设计
综合考察学生掌握《机械设计基础》知识程度的重要手段是课程设计。它也是《机械设计基础》课程实践教学的最后一个教学环节。其目的是培养学生综合运用基础理论知识的能力、工程分系的能力和运用资料等基本设计能力。要完成一次课程设计要求学生对总体方案的布局到零部件结构设计一起完成使设计更加系统和完整。为鼓励学生创新,应要求学生自己设计多套方案,进行比较选择,充分发挥学生的想象力和创造性,从而为今后在生产实际中参加设计或技术改造打下良好基础。课程设计是一项既重要又繁琐的教学工作,指导老师对学生中普遍存在的不足应在设计中逐步给予讲解和补充,使学生通过课程设计全面掌握和巩固机械设计的相关知识。
3.结束语
总之,《机械设计基础》课程教学改革是一个系统工程,涉及到课程教学的各个环节,从各个环节入手进行教学改革,才能取得良好效果。同时,还应注意“师教之功,贵在引导”,教师的真正本领除了传授知识外,更重要还在于激发学生的学习积极兴趣,唤起学生探求知识的欲望,为学生营造一种积极主动、和谐、生动活波的学习氛围,培养他们主动参与的意识,培育他们的批判性与创造性思维能力,进而全面提高教学效率和质量。
参考文献:
《机械设计技术基础》即是一门技术基础课,也是能直接用于生产设计的课程,教学目标是培养学生运用机械原理、常用机构,通用机械零部件的基本知识,掌握基本的设计计算方法,设计步骤,分析解决机械工程实际问题的能力;通过课程设计和各种实践教学手段,进行机械工程技术人员基本素质的训练,培养认真负责,严谨细致的工作态度和工作作风,为学生进入企业从事机械设计工作打下基础。
一、机械设计技术基础教学中存在的问题
1、公式多、图表多、选择系数多、标准规定多,基本概念和基本理论比较抽象,学生缺乏耐心和学习兴趣,使教学中存在着很大的难度。
2、理论性强、系统性强、实践性强、需要掌握的知识面广,学习难度大。
3、要成为一个合格的机械工程设计人员要求高。不仅要掌握机械设计的基本知识、基本理论、基本设计方法和步骤,还要了解材料的选择,毛坯制造,加工设备的选择,加工工艺的确定,生产组织方式及制造成本等。
4、随着教学的改革和课程体系的调整,课时越来越少,需要讲授的内容越来越多。有的职业院校把金属工艺学、理论力学、材料力学、机械原理、机械零件都融汇到机械设计技术基础一门课,知识点太多,使学生很难联系起来融汇贯通。
5、传统的教学方法,板书加幻灯片,讲完布置作业的教学方法很难适应教学的需要,传递的信息量少,学生被动接受,达不到理想的教学效果。
为培养高素质技能型人才,满足社会不断发展的要求,对教学的模式和方法有必要改进行改革。
二、机械设计技术基础教学方法改革措施
1、调整教学内容
教学内容以适用够用为原则。重点在机械传动,常用机构,通用机械零部件的工作原理、结构特点、技术标准、加工工艺、材料选择、使用维护;掌握基本的设计原理、设计方法、设计步骤。删减那些过深、过时的理论推导和证明,高职培养的是技能型、适用型人才,没有必要把理论的推导,公式、定理的证明搞得清清楚楚,明明白白,应重点教会学生怎样实际运用这些基本理论、公式、定理、设计方法、技术标准、设计手册、技术资料来计算、查找、选择、确定所需要的参数;运用机械设计的基本原理和设计方法来进行构思和结构设计,解决工程设计的实际问题,这样即符合高职教育的培养目标,也能取得较好教学效果。
2、改革传统的课程设计教学模式
课程设计是重要的实践教学环节,通过具体的机械设计,培养学生综合运用机械设计技术基础和其他相关课程知识进行机械设计的能力,训练学生查阅标准、规范、手册和相关技术资料的能力。将原来理论教学结束后两周的课程设计溶入到理论教学的各个模块中。第一堂课就给学生下达《课程设计任务书》,使学生明白这门课学习后要完成的具体设计任务。以带式输送机减速器课程设计为主线,每一个模块给学生下达一个《学生工作任务书》,使学生知道这个模块学习后要完成减速器的哪部分的计算和设计,让学生带着工作任务去学习,把课程设计大量的设计计算工作分解到整个学期,学了就用,边学边用,提高学生学习的积极性,训练学生综合应用的能力,课程学习结束的同时完成相应的课程设计任务。
课程设计完成后,让学生把自己的设计拿来进行分组讨论,讲述自己的设计思路、设计方法、设计的特点,主要参数的确定,工程图的表达,相互之间进行分析比较、归纳总结,找出不足,进行完善,提高学生设计能力和设计水平。
3、采用模块化教学
打破教材章节的限制,把培养目标相同的相关的教学内容集中到一个模块,每一个模块都有培养的知识目标、能力目标、素质目标,使知识更加系统化,培养目标明确化。每一个模块配一个《学生工作任务书》使学生知道这个模块学习后要完成的工作任务,让学生目标明确,有的放矢的进行学习。例如在学习带传动这个模块时,把电动机的选择加入进去,因为电机的动力往往是通过皮带轮和联轴器来连接输出装置输出的,《学生工作任务书》要求学生学习这个模块后,计算带式输送机减速器需要的输入功率,分配各级传动的传动比,确定电机转速,根据功率和电机转速选择电动机,V型带型号及数量的确定,带轮的结构形状和尺寸的确定,带轮工程图的设计。
4、改革教学手段,加强实验教学
充分利用现代化的教学手段,改善教学效果。把理论和实践结合起来,进行理实一体化教学。利用各种软件进行多媒体课件开发,如利用Flash软件开发集图、文、声、像于一体的高质量课件,模拟演示四杆机构的运动过程,知识容量大,内容充实,生动形象,激发学生学习兴趣,增强教学效果;利用实物、模型进行课堂演示教学,增强学生的感性认识;利用机原机零实验室和实训车间让学生参观了解各种机构的运动形式和特点及通用机械零件的结构;在齿轮传动模块学习时,让学生进行减速器的拆装和测绘,使学生对齿轮传动的特点、标准中心距、齿轮侧隙、顶隙更充分的理解;在学习通用机械零部件的过程中,安排学生进行一周的普通机械加工实习,加深学生对机械零件结构和加工工艺的了解;把理论教学和实践教学有机结合起来,以机械设计为线索,以解决工程实际问题为目标,提高设计的科学性和实用性。
5、注重培养学生的工程意识和敬业精神
工程设计的目的是生产应用,设计时必须注重实用性和经济性,设计人员必须有高度的责任心,因此要把培养学生认真负责的敬业精神,严谨细致的工作态度和工作作风贯穿于整个教学过程中,即注重知识的学习又注重能力和素质的培养。教师要不断地创新、总结和完善教学方法,才能更好地进行教学,培养出适应社会需要和岗位需要的人才。
参考文献:
从教学过程和教学效果分析,机械设计基础课程设计还存在以下一些问题和不足:
(1)部分学生对课程的重要性及意义认识不足,存在应付“差事”的错误态度,缺乏积极性,而且对设计中出现的问题,不能积极主动思考解决方法,反而敷衍了事,导致问题越积越多,设计无法进行。
(2)实验课时少,学生实践动手能力缺乏锻炼所需的时间上的安排和支持。实践教学条件和内容不完善,学生缺乏参与感,学习兴趣不高。受学科发展和实验室建设经费制约,学校机械类的实验室一直缺乏,这也造成了学生实践条件比较匮乏。实践教学内容也表现单一,实践方面没有包含学生应掌握的基本内容。这导致了学生在听理论讲解的时候,只能凭借抽象概念去理解,尤其对于学生来说理解起来就显得特别困难,学生学了一段时间后就对课程失去兴趣。
(3)学生自身基础较差,对先修课程的综合应用能力也较差,前后知识孤立,无法活学活用,进行创新设计,特别是机械制图课程,由于间隔时间较长,许多学生在看图、读图、绘图等方面都存在一定困难,绘制的图纸不规范、质量不高。
2机械设计基础课程教学模式
2.1转变课程教育理念
为适应应用型本科创新人才培养的需要,我们在本课程的教学过程中进行了如下指导思想上的转变:首先,转变教学观念,树立以学生为中心的思想,正确认识学生为主体,教师为主导的内涵,充分调动学生的学习主动性、积极性。其次,在课堂教学中,坚持理论联系实际的学风,把基础理论与生产实际、设计实践紧密结合,根据应用性技术人才培养的实际需要,对基本理论以“必需”、“够用”为度,淡化公式推导,不断将新技术、新成果引入课堂,开阔学生设计视野。
2.2做好课程内容设计
人们常常以为机械设计基础课程只是涉及一些机械常识,其实机械设计基础课程主要是让学生学会设计,掌握创造性设计思维和设计方法。现在设计的理念已经渗透到各行各业的领域,学会了机械设计,必然可以举一反三,将设计理念和思维迁移到各个生产和生活领域,启发人的创造性思维和创造性活动。比如,服装造型设计,也采用衣片组合方式或各种变异法进行。各种产品设计的设计理念和方法是相通的。联系起来,就可以调动学生的学习兴趣,提高学习效果。
2.3课程设计题目多样化
在编写课程设计教材时,可设计多种典型设计题目,明确设计任务及设计步骤,明确设计思路;此外,还可以只给出设计功能要求,让学生根据自己的兴趣选题并拟定结构设计方案在老师的指导下完成设计任务。在学生设计过程中,强化学生设计的思维的锻炼,如何一步步合理安排好自己的设计以达到机械结构设计的要求;要求学生经常自我总结。
2.4优化课程教学方法
针对常用机构类型多、运动特点复杂和通用零部件类型多、结构复杂,我们常常将教学安排在“机构、机械零件陈列室”中进行,使学生能面对面观察实物与结构,直接体会有关机构的组成及其运动特点、有关零部件的组成及结构特点,并可进行实际操作,使学生与教师、学生与学习对象之间进行交互式的教学方式,使得学生的学习变得直观、易懂、高效。此外,应开发课程CAI多媒体课件,制作了课程教学图片库、常用机构和通用零部件的三维动画插播片、录像片和课程测试题库等。
2.5加强理论与实践结合
机械设计课程设计是机械类及近机械类各专业学生必修的实践性教学环节。它是学生首次综合运用所学的工程制图、工程力学、机械原理、机械设计等理论知识解决工程实际问题,培养学生基本技能的最重要实践环节之一。它在技术基础课与专业课之间起到一个承上启下的作用。在课程设计中,不仅能使学生得到基本技能的训练,还能提高他们的工程设计及创新设计的能力。
一、目前存在的问题
机械设计课程设计的传统教学题目是减速器设计。它涵盖了机械设计中所有基本通用零件的设计,而且体现了通用典型部件设计计算和机械系统设计概念和方法。课程设计是所学机械基础系列课程的总结,综合性很强,设计题目很成熟,与之配套的图册、手册和课程设计指导书也一应俱全,这对于第一次搞综合设计的学生有很大帮助。它对学生提高自身的系统学习能力,是一次很好的实践机会。在教学过程中也发现了一些问题,主要是:
1.学生对课程设计兴趣不高,学习态度不够端正,不能积极主动地投入课程设计工作。有人认为课程设计就是画图,认为课程设计长期沿用减速器设计作为设计对象,内容陈旧、单一,设计过程太枯燥。
2.时间短,任务重;学生多,教师少。机械设计课程设计一般为期三周,学生需要完成二级齿轮减速器装配草图和正图,关键传动零件的零件图,以及相关的设计计算说明书,时间非常紧张。课程设计期间,学生每天要工作10个小时以上,有时个别学生还需要熬通宵加班。
3.在设计过程中照搬照抄的现象较为突出。部分学生基于完成任务的观点,设计过程中不注重自我独立设计能力的培养,出现普遍的照抄图册中的减速器的结构,而不能综合考虑零件的强度、刚度、工艺、装配、调整、和密封等问题。
4.相关课程基础不够扎实,直接影响了课程设计的效果和进度。除了机械设计基础以外,课程设计要用到工程图学、力学、工程材料、加工工艺以及互换性等多门课程的知识,这些课程中任何一门基础不牢固,都会在课程设计中表现出来,影响课程设计的教学效果。在这些先修课程中,工程图学的影响尤为突出。
二、教学内容和方法的改进
1.课程设计题目多样化和实用性。在进行理论教学时就对学生公布本学院各位老师的科研项目,让学生们主动去找他们感兴趣的内容,鼓励他们积极参与。组织学生参加大学生机械创新大赛或者由学生联系生产实践自创设计题目,老师提供课程设计指导讲义上的若干题目等,实践证明这种形式大大增强了学生学习的积极性和主动性。
2.相关课程采用以项目为线索的教学方式。机械设计课程设计属于实践性教学环节,理论与实践相结合的深度决定了本课程的教学质量。由于本课程设计与几乎所有的基础课程相关,质量保障必然要求上溯到这些课程。理论与实践相结合的教学方法方面,要加强先修课程与课程设计的联系。例如,在讲制图时,讲到零件图、装配图的表达方法、尺寸的标注、技术要求等等,要以课程设计中要涉及到的零部件为例。力学、材料、加工工艺以及互换性等也要以课程设计中涉及到的零部件的要求为例,逐个详细介绍。
3.引进先进的绘图工具,如CAD、Solidworks、ProE等。在讲解Solidworks中的三维建模时,就以课程设计中常用的箱体、轴或齿轮为例,并且让学生们在学习、设计完这些课程中相关内容后,不要把这些内容轻易丢掉,要好好保存,以便在课程设计中加以应用,这样在课程设计时就可以节省很多时间。应用相关的电脑软件,可以很方便地观察出在改变某一设计参数时,设计结果和承载能力的变化。
4.采用提前预做的办法,例如在讲授机械设计课程时,等到讲完齿轮、轴、轴承、联轴器等章节时,可以让学生们做一个大作业。大作业的内容就是轴及轴上零件的设计、定位以及安装问题,这样就可以让学生们提前熟悉课程设计的过程及方法,做完作业的资料也不要丢弃,等到真正课程设计时可以再用或参考。
5.改进以往的一位教师指导多位学生与一名学生由固定的一位老师去指导的做法。以前,一名教师指导多名学生,这有很多弊端。教师本身的精力有限,再加上专业与学识的限制, 指导多名学生会感到力不从心,效果不会太好。因此,学生做课程设计时要由与设计内容相关的科研教师的团队去指导,这样,可能一个教师指导多个学生,也可能一个学生的课程设计由多名教师去指导。老师与学生应根据他们的设计内容与擅长专业自由组合,这样设计出来的题目就更专业,更符合生产实际。
6.学院可以有计划地安排教师到相关企业、厂矿等进行调研和专业实践,了解新设备, 学习所教专业在生产实践中应用的新知识、 新技能、 新工艺和新方法,以此促使教师加快对现代化设计技术的了解和掌握,促使教师结合企业的生产实际不断完善教学内容,深入了解机械创新设计的理念,提高教师的专业水平和实践能力。
三、考核及答辩
坚持进行课程设计总结和答辩,在完成课程设计以后,要对课程设计进行总结。要求学生对所进行的设计做一个比较系统、全面的回顾和总结,把还未弄懂或尚未考虑的问题弄懂, 学生将会获得更大收获。答辩结束后,学生必须要修改课程设计里面出现的错误,尤其是结构错误。由于学生的设计成果是以电脑绘图和word文档编辑,再打印出来的形式提交,为了真实、合理地反映学生的实际设计水平,指导老师加强设计中的阶段性抽查考核,并以此作为评定学生最终设计成绩的一个重要依据。老师想检查哪个同学的图,可以随时让他发来。学生在最终提交打印图纸和文档的同时也需提交电子稿,这些都有利于督促每个学生都去认真分析研究,积极动手设计,提升实践教学效果,也有利于教师及时发现问题、解决问题。
四、结束语
机械设计课程设计是一个涉及多方面知识的重要教学环节,如何抓好这一教学环节是一个需要认真探讨的问题。企业需要的是实用型人才,因此我们的教学实践应以培养学生的工程意识,提高学生的工程素质,增强学生的工程能力为目标。因此,每一个从事机械设计课程设计教学的教师,都要抛弃传统教学方法中的不合理做法,努力探索课程设计教学改革之路,使学生的知识结构适应社会发展的需要,培养出符合时代要求的具有创新精神的机械行业的人才。实践证明,改革后的机械设计课程设计教学体系调动了学生学习的积极性,学生机械设计的水平明显提高。
参考文献:
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