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机械来源于生活,应用于生活。一台自行车生活中随处可见,学生可能自己就有一辆,熟悉得只能把它当成一件生活用品,无法与机械挂钩,可它就是实实在在的机械:轴、轴承、棘轮间歇机构、链轮,学生日常用的修正带清晰可见是齿轮机构,缝纫机上面的圆带,风扇摇头机构,螺钉等,这些机械简单易懂,又给我们的生活带来便利,我们应该好好地学习它,并在今后很好地利用它。
2增强感性认识,注重教具的作用
学生往往觉得不喜欢工科,不喜欢机械,究其原因可能在一部分同学的脑海中根本没有机械的概念。确实,看不见摸不着的东西谁也喜欢不起来,提不起兴致。本科在校学生对各种实际机械结构了解甚少,缺乏感性认识,尽管教师花费不少时间进行详细地讲解,但学生理解仍然有困难,效果不理想。教具起到了重要的教学辅助作用,最主要的是学生在课堂上看到这些教具,便对机械零件或机械结构有了感性认识,机械也就不再是看不见摸不着的东西,而是可以感知、可以认识、可以应用、甚至可以成为信手拈来的玩具。
3拓宽视野,了解科学发展新动向
现在的大学生往往存在这种情况,只重视所学的课程,而不关注专业的发展,更不会关注科技的发展,对该专业不感兴趣的同学更是如此。基于此种情况,将与该专业相关的前沿科技以及新奇的科技产品介绍给学生,不仅会激发他们对该专业的学习兴趣,还会引导他们去学习交叉学科的相关知识并且会有极大地兴趣进行更广阔更深入的学习和研究。
4掌控全局,高瞻远瞩
《机械设计》内容比较丰富,学生在初学时感觉知识繁杂,摸不着头脑,提不起兴致。其实,《机械设计》在内容上可以说“形散而神不散”,它主要研究常用及通用机械零部件设计计算。零件失效形式及设计准则为:失效形式—强度计算—结构设计,即由失效形式确定强度设计方法从而得到相应的尺寸,再由所得尺寸确定相应的结构。其中,失效形式取决于零件的工作原理、零件使用环境,强度计算涉及到零件的材料和受力分析。中国有句老话:站得高看得远。掌握了机械设计课程这条设计准则的主线就可以使学生的学习由被动变主动,使自己处于良好的学习状态,优化学习过程,增强学习动力,提高学习效率。
5查缺补漏,信心满满
机械设计离不开材料、受力……自然就离不开高等数学、机械制图、金属工艺学、理论力学、材料力学和机械零件等课程的知识,这些知识零散地分布在各个章节中,学生如果过去所学知识不是特别扎实,在学习机械设计的过程中就会遇到绊脚石。青春期少年心高气傲,容易受挫,一两次之后可能就不再感兴趣了。基于上述情况,可以在每次课结束之前将下一次课所涉及的旧知识提示给学生,提醒他们课后复习,并在课上涉及到有关内容时解释一下。事实证明,学生不仅该次课的内容接受效果极佳,而且还有一种意外收获的喜悦,确实事半功倍。
6理论和课程设计并行进行,提升实际能力
传统的《机械设计》课程教学安排是一种串联式的教学方式,即课堂理论课程结束后安排3周的课程设计综合训练,按照这种方式组织教学,学生只是在机械地、被动地接受知识,既不利于激发学生的学习兴趣,也不利于培养学生对理论知识的灵活应用。目前提出了并行式的教学方式,即在理论学习的同时进行课程设计,学生在学习过程中解决课程设计的实际问题,这样不仅能充分调动学生的学习积极性,还有利于学生对基础理论的理解和掌握,更可以对机械设计有系统的认识,有利于培养设计能力。
7讨论式教学,效果最佳
传统的“机械设计”课程教学基本上是教师一言堂,课堂是一种以老师为中心、书本为中心和课堂为中心的教学模式。课堂教学往往形成了老师单向灌输、学生被动接受的局面。学生作为认知主体在整个教学过程中始终处于被动地接受知识的地位,学生学习的主动性被忽视,甚至被压抑,学生不可能发展个性,不可能有学习的自主性。讨论式教学体现“教师为主导,学生为主体”的教学思想:教师对学生的思维加以引导和启发,学生则是在教师指导下进行有意识的思维探索活动,学生的学习始终处于积极状态。由于讨论式教学法改变了学生在课堂教学中的地位,他们既是信息的接受者,更是信息的发出者,他们的兴趣和积极性会驱使他们为了证明自己的观点,主动地、积极地去准备材料,搜集论据,进行思考,由此使机械设计课程的学习效果达到最佳。
8参加大学生科技创新大赛
大学生科技创新大赛以科技竞赛为抓手,培养大学生科技创新与创业意识。大学生科技创新大赛不仅是高校开展创新创业教育的立足点,更是培养大学生在校期间对专业产生兴趣的有效途径。就学生而言,首先自己拟定创新题目就是大学生走入社会、投入社会、开动脑筋的第一步。大学生科技创新大赛使学生从自己的身边入手,迫不及待的想投入到从未有过的体验中,使理论与实践相结合,从而极大地激发学生的创新创业热情,充分调动学生学习理论的积极性,有效地提高学生的实践能力和科技素质,为他们将来有效创新创业打下坚实的基础。
9结语
培养学生对《机械设计》课程产生兴趣除了上述方法,还可以通过开设专业导论课程,带领学生到工厂参观实习,请专家学者讲学等方式引导学生,使学生对这门课产生浓厚的兴趣。爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师。”浓厚的兴趣会指导人们主动去求知、去探索、去实践,并从中获得快乐。学生对这门课有了兴趣,就一定会把这门课程学好,为今后专业课的学习打下良好基础。
作者:任韶萱 单位:沈阳理工大学机械工程学院
参考文献
[1]濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2013.
机械设计制造及自动化专业主要课程有哪些
主要课程:工程力学、机械设计基础、电工与电子技术、微型计算机原理应用、机械工程材料、制造技术基础。主要实践性教学环节:包括军训,金工、电工、电子实习,认识实习,生产实习,社会实践,课程设计,毕业设计(论文)等,一般应安排40周以上。
主要专业实验:现代制造技术综合实验、测试与信息处理实验。
专业选修课:机械动力学、软件工程、网络技术、多媒体技术及应用、数据库原理及应用、机械创新设计、工业机器人基础、机械故障诊断学、文献检索、专业外语、有限元方法、机械优化设计、工艺过程自动化、先进制造技术、特种加工、成组技术与CAPP、智能机械概论、微小机械概论、虚拟样机技术、市场营销学、在线检测与控制、实用控制系统设计、数控机床与编程。
机械设计制造及自动化专业就业前景如何
机械设计制造及其自动化专业的学生们将来可以从事科技研发、运行管理、应用研究、销售等机械制造领域的一些职位。该专业的学生们需要具备机械制造方面的一些基础知识,学会运用专业知识解决实际工作中的一些相关问题。毕业生们可以参加到机械制造以及设计、机械、电气、气压、液压等控制设备的维修维护的一些工作中去,为我们国家的机械工程作出自己的贡献。
关键词:机械设计基础;学习兴趣;互动教学;多媒体教学;课程设计
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2011) 18-0000-02
Methods to Improve Mechanical Design Basis Teaching
Yang Yang
(Pizhou Campus Xuzhou Radio and TV University,Pizhou 221300,China)
Abstract:The mechanical design is based on a very important professional courses,with a strong theoretical,comprehensive and practical.Teachers should be based on the characteristics and requirements of the course,carefully study the materials,we must change the traditional teaching methods,teachers can not rely solely on the teaching,and allow students to participate in the process of teaching and design practice,innovative teaching methods for teaching practice.Use of appropriate teaching methods to stimulate student interest in learning,improve teaching standards.
Keywords:Mechanical Design;Learning interesting;Interactive teaching;Multimedia teaching;Curriculum design
机械设计基础是一门非常重要的专业课,本课程的目的是使学生掌握机械设计的基本理论知识,同时通过生产实习、课程设计等实践环节使学生具备分析和解决机械设计问题的能力,学习机械制造的新工艺、新技术及发展方向,为学生走向工作岗位、从事生产设计实践打下坚实的基础。教师应认真研究教材,积极研究教学理论和教学方法,努力提高教学水平。
一、抓住学生的好奇心,培养学习兴趣
爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师。”当人们对某一事物产生兴趣,就会激感、意志去追求和探索这一事物。教学也是这样,一旦学生对某门学科感兴趣,他们就会深入地、兴致勃勃地学习这门课。因此,机械设计基础课的第一节课――绪论课就显得尤为重要。在绪论课的教学中要告诉学生这门课在今后的学习甚至工作中的作用,以及学好这门课将会提高很大的竞争优势,以激发学生的求知欲。讲课时,采用实物与设计过程方法对照讲的方法,使学生从感性上认识到机械设计课的目的。从而使学生觉得既熟悉又新奇,于是追求新知识的愿望油然而生。
二、加强师生互动教学
机械设计基础教师应在专业课上有着丰富的经验和知识,可以通过灵活多样的教学方法,将机械设计基础课程内容生动地传授给学生。对于每节课程教师都应结合内容和设计实践经验进行认真地备课,将教学内容的重点和难点,通过生活和工作中的实际案例进行分析,这样可以化解学生对抽象概念和复杂设计公式和过程的畏难情绪。教师应对学生学习中存在的难点问题进行互动讨论,以降低课程难度。教师应尽量避免抽象的机械概念和公式,而采用直观的教具和生动的比喻加深理解,化难为易。教师还应通过课程作业与学生进行互动,对在作业中存在的问题,在课堂上进行详细的讲解。在课堂进行辅导,能够加深学生对所学知识的理解,从而成为机械设计基础教学的重要组成部分。教师应指导学生从多个角度分析问题,并且应强调对机械结构实物观察的重要性,鼓励学生多查找参考资料,这样就可以拓展解题思路和专业视野。
教学中还可采用头脑风暴式教学方法,即学生按照教师布置的思考题在课前进行准备。课堂上学生各抒己见,相互批判评价,充分地讨论之后,教师做总结,指出要点。例如在学习曲轴设计的内容时,曲轴与一般的轴不同,它由主轴轴颈、连杆轴颈和连接板组成,结构细长,多曲拐,刚性差,其制造过程很有特点。组织学生参观曲轴加工现场并翻阅技术资料,自己根据零件加工特点,提出设计的方法并相互讨论,在此基础上,教师总结曲轴设计的工艺难点和解决方案。这样以学生主动思考、积极讨论为主,教师提示、答疑为辅,能够充分调动和发挥学生的主观能动性,将被动学习变为主动学习,可以收到很好的教学效果,便于培养学生自学能力,促使学生动脑筋想问题,使其思维能力和表达能力都得到锻炼,提高他们分析和解决问题的能力,有利于培养创造性人才。
三、培养学生发现问题和解决问题的兴趣
在机械设计基础课程的教学中,教师提出与课程重点内容相关的问题,激发学生的思考,开展探究性教学。教师设置思考情境,通过学生的思考分析加深对知识的理解。例如,教师讲解传动机构时,可以让学生思考生活中骑自行车,脚踩自行车的反转踏板时,自行车却不能倒车的原因。再如,让学生思考蜗杆传动在实际生活有那些应用。
四、注重各门课程、学科之间、理论与实践的内在联系
机械设计基础课程的目的是要使学生全面掌握机械设计知识和具备一定的机械设计能力,具有较强的理论性、综合性。要注重本课程与其他课程的关系,机械制造技术与其他学科之间的联系,理论与实践的联系。全面了解和掌握专业知识和技能。
机械制造专业的各门课程是一个有机的整体,密不可分。机械设计基础与“机械制图”、“机械原理与设计”、“数控加工与编程”等其它专业课和基础科有密切的内在联系。例如在介绍机床夹具的内容时,夹紧力可以由机械、液压或气动装置提供,夹具的结构就有变化。教学中,要把机械原理、机械零件、气动和液压传动等课程的知识联系起来,使学生全面掌握要点,提高机械设计水平。
机械设计基础和电机与电气控制技术、PLC、单片机及计算机辅助设计与制造等其他学科也有着密切的联系。例如机械装置采用不同的控制方式,导致机械内部结构有很大差异。普通机械有复杂的机械传动和变速机构,而数控机械采用CNC、伺服电机、滚珠丝杠等部件,机械机构大大简化。在教学中,应引导学生了解并掌握不同学科领域的知识,使他们深刻认识现代机械制造技术的飞速发展,从而不断完善知识结构。
理论与实践更是紧密联系密不可分。机械设计技术的实践性很强,在课堂教学时一定要理论联系生产实际,而在实习时要联系理论知识,这不仅有利于知识的传授和能力的培养,还能带出理论联系实际的良好学风。
五、采用多媒体教学方法、实物直观教学方法
当前,由于信息技术的迅速发展,多媒体技术已经广泛应用于学校的教学中。特别是机械类课程,通过多媒体的教学能够改善教学环境,提高以学生为主体的教学实践,通过直观、形象的教学图片等,增强学生的理解力。机械设计基础课程中的机械机构教学内容,客观上应有动态的演示。例如教学平面连杆机构、凸轮机构时,最佳的教学就是应用多媒体教学课件,把曲柄摇杆机构的急回特性、死点位置,在凸轮机构中从动件的运动规律进行直观、生动的演示。教师应选取具体案例并接近生活进行讲授,如缝纫机、内燃机、摇头风扇、汽车雨刷、饮水机等案例,促进学生对平面连杆机构、凸轮机构应用到机器上的理解。因此,教师应采用多媒体案例教学方法扩大学生的空间想象和抽象思维。
另外也可以利用各种教具、挂图、实物、模型、录像等直观教学手段增强学生的感性认识。例如在介绍零件的制造过程时,可通过观看录像让学生直观了解工厂生产的过程,包括生产技术准备、毛坯制造、零件的各种加工过程等。必要时还可以带学生到工厂参观,进行现场教学。对于工步、走刀、工序等较难掌握且容易混淆的概念,可以组织学生观看车削、铣削的加工录像,有针对性地讲解和区分。讲解数控加工机床时,可利用数控加工仿真软件介绍数控车、铣和加工中心的对刀、设置刀具补偿、工件的定位和装夹、刀具运动轨迹等内容,带领学生深入工厂观看数控机床加工现场,都可收到很好的效果。
六、认真搞好课程设计工作
机械设计基础课程设计是学生对理论知识的综合应用,对绘图、制图、加工方法、刀具应用、材料选择、夹具设计和工艺实施等各方面知识和能力的训练,是学生独立思考、翻阅技术资料、完成设计的一个实践过程。设计的课题应选择有一定难度和代表性的零件,要求学生完成工艺设计、专用夹具设计、编写工艺规程等,学生要深入工厂,研究技术资料、夹具、刀具和量具,独立完成课程设计。有生产条件的学校可以组织生产并验证工艺的可行性。
总之,机械设计基础是一门综合性、实践性都很强的课程。任课教师认真研究教学方法,不断提高知识水平,真正做到理论联系实践,必然能教好这门课,取得理想的效果。
参考文献:
[1]罗小霞.浅谈机械基础教学应用探究性学习模式[J].职业,2010,9
[2]韦竞章.谈如何提高中职学校机械基础教学的实效性[J].中等职业教育:理论版,2010,3:30-31
关键词:机械设计基础;“1+N”评价体系;教学改革
中图分类号:G624.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)36-0039-02
“机械设计基础”是根据教育部颁发的《高等学校机械设计基础课程教学基本要求》,并适应当前模块化教学改革的需要而开设的,目的是为了培养厚基础、强能力、高素质、宽口径应用型人才,是机械类专业的一门非常重要的专业基础课程。“机械设计基础”课程主要包括工程力学基本知识,常用的平面机构基本概念、工作原理和常用的设计方法,各种机械传动和轴系零部件的设计计算方法等。“机械设计基础”课程是从理论性、系统性很强的基础课向实践性较强的专业课过渡的一个重要的环节,对学生学习专业课程起着承上启下的桥梁作用,着重培养学生分析选用和设计常用机构、机械传动装置和简单机械的能力,为学生从事机械的研究开发和设计打下必要的基础。
一、“机械设计基础”课程现阶段的教学现状
1.教学内容的繁多、知识点专业性强。“机械设计基础”课程主要介绍工程力学、机械原理、机械设计的各种机械基本概念、基本知识点,这些机械知识点不仅涉及的内容多,涉及面广,并且在知识结构体系上,是相互独立、内容零散、孤立的进行介绍。由于课时所限,只能是对于基本知识点以及简单的实际运用的介绍,缺乏对于机械系统和机器、机构各部分的内部联系的整体认识,更不用说工程实例的实际应用,这就导致学生对“机械设计基础”课程内容掌握不够充分,不利于培养学生对于机械总体设计以及分析的能力。
2.教学模式单一、学习兴趣不高。在先修课程的不足之下,用传统的教学模式已经不能满足需求了,现在的“机械设计基础”课程虽然在课堂上加入了多媒体演示教学,但它的知识结构烦琐复杂,基础理论内容较多,多图表、多公式、多原理,内容单调枯燥,信息量大,学生没有实际的运用和接触,只会觉得学的吃力,学到的知识没有及时思考和总结,难以消化。并且课程中的实验课程开设较少,让学生联系课程中的知识点,自己动手做实验的内容也不多,学生的学习兴趣就会下降。
3.考核方式单一、综合能力评估不足。在“机械设计基础”课程考核过程中,学生成绩的考核评定通常都是采用期末考试成绩(70%)、实验成绩(10%)、平时成绩(20%)三个部分组成在一起,作为最终的综合成绩。但由于“机械设计基础”课程是学生接触到的第一个专业基础课程,它所培养的是将机械基本理论、基本知识、基本技能和创新思维综合的多种能力,注重理论联系实际,体现应用特色,最终使学生成为具有机械综合设计及分析能力的人才。那么这种简单评定标准就无法全面反映学生的综合能力的水平,也不能激发学生学习的积极性。
4.与工程实践结合少,实际技能得不到综合运用。“机械设计基础”的课程其教学目的是培养学生具有分析常用机构的工作原理,能够进行简单的机械结构设计,选择常用零件并对其进行强度计算的能力。这些能力在“机械设计基础”的课程设计中也有所运用,但现代企业中实际产品、实际案例结合的较少,学生在学习运用中没有实际的运用和联想带入,在以后走向工作岗位时,就会出现学得多、用得少,学得广、用得不精的情况。
二、“机械设计基础”的教学改革
针对人才培养对“机械设计基础”课程的要求,在教学观念上,将先进性与实用性有机结合,注重“理论联系实际”;在教学的内容上,以“必需”、“够用”为度,淡化公式推导,注重强调理论联系实际,以机械系统结构为中心,内容上相互联系,结合机械工程实例,加以实际运用;在教学模式上,以学生为中心,辅助利用现代的多媒体教学,联系实际运用的实验课程和课程设计,改进教学手段;通过新型“1+N”的考核方式,建立新机制下的“机械设计基础”课堂教学和实践教学模式,全面提高“机械设计基础”课程的教学质量。
1.教学内容改革。面向企业需求的“机械设计基础”课程教学内容分为两个部分:(1)知识理论部分。由于“机械设计基础”课程是从理论性、系统性很强的基础课向实践性较强的专业课过渡的一个重要的环节,主要介绍工程力学的基本知识,常用平面机构的基本概念、工作原理和常用的设计方法,各种机械传动和轴系零部件的设计计算方法;在这些原有的理论基础上,优化整合理论教学内容,对于基础的机械系统整体认识,在讲解过程中辅助运用现在企业的工程实例进行教学,将理论与实际结合,拓宽学生的知识面和眼界。(2)实践部分由基本的教学实验、结合企业案例的培训、针对机械创新设计类大赛进行设计与制作三部分组成。针对不同类型学生而设,从教学实验、课程设计开始,锻炼学生运用所学的知识完成设计方案,再针对企业的实例对机构设计和机械设计进行强化和有针对的练习,培养学生独立思考、学习的能力,以及培养学生的创新精神和创新能力,为参加机械创新设计类大赛奠定基础。
2.教学模式建设。现代在教学课堂上,教学过程以学生为中心,辅助利用现代的多媒体教学,但是运用多媒体教学的缺点就是信息量大,学生在课前若没有预习,课堂上就无法消化完。这就需要将教学模式进行改革,提高学生的自主学习能力,使之能够对知识点进行系统地把握,增强学生的学习兴趣。
新型的教学模式的内容分为四个模块,不仅满足教学大纲对于教学的基本要求,也能让学生可以系统的学习“机械设计基础”课程的知识。模块一,主要还是以老师的教学为主,在教学课堂上,以学生为中心,辅助利用现代的多媒体教学,多用机械动画演示,联系实际运用,让学生对复杂的机械机构可以直观的看到动态演示,并进行记忆,这个是对传统课堂教学的一种改进。模块二,主要针对“机械设计基础”课程中基本知识点散乱,学生课堂上难消化,需要提前预习的问题,在教学模式中设计小型课堂教学,针对于课程中的知识点进行提前预习,由学生自发的组织学习,以及准备上课教案、PPT。由一名代表上台进行讲课,将课堂交给学生,结束后,由学生提问,老师点评,进行辅助的补充。模块三,基于“机械设计基础”课程中知识结构的复杂性,需要做到及时的复习,在教学模式中设计出随堂测试。针对教学中的重难点部分,在老师讲课结束后,给出复习时间,在一章结束后,出1~2个练习题,在课堂上,用10~15分钟让学生当堂解答。这样既可以巩固知识点,也可以让学生有学习的紧迫感,起到及时复习消化知识点的作用。模块四,实验课程和课程设计。在后期的课程设计中,课程设计的内容广泛,而且所涉及问题的答案不是唯一的,可能有多种方案可供选择和判断。所以结合课程设计和具有企业特色的案例就可以更深入的掌握和运用所学的知识。
改革教学模式,增加教学手段,通过新型“1+N”的考核方式,综合培养学生的应用能力,以此探索与研究应用性人才培养相适应的教学方法与手段,整理并总结出具有专业特色的一流教学内容和方法,将课程的理论和实践在内容上统一规划。
3.评价体系建设。改革考核方法,实际上就是针对新型的教学模式,在课堂上,以学生为主体,进行多样的评价、考核。考核的内容:考勤占5%、平时作业占10%。针对“机械设计基础”课程中,基本知识点散乱,学生课堂上难消化,需要提前预习的问题,在教学模式中设计小型课堂教学,考核占15%,以及在课程中知识结构的复杂性,需要做到及时的复习,在教学模式中设计出随堂测试。也就是说考核占10%、实验占10%、课堂主动回答问题加分、期末考试成绩占50%。
这种新型的“1+N”考核模式,加大了行程性考核,需要完善各项目的考核办法,设计各环节的考核标准和相应的考核表格,形成对基本知识的掌握、实践技能、团队合作能力等综合评价体系。以利于突出应用型、创新性人才的培养,与新型教学模式,相互补充,形成一个有机的整体,完成课程的教学改革。
三、结语
由于“机械设计基础”涉及的知识点内容多,并且在知识结构体系上,是相互独立、零散的,缺乏对于机械系统的整体认识以及工程实例的实际应用。针对这些问题通过对于“机械设计基础”课程的教学内容、教学模式、评价体系的改革,得到改善。
在“机械设计基础”课程教学改革过程中,还有可以继续补充和深化的内容。例如,课程设计的题目内容可以进行细化的分类,有针对机械机构的设计以及机械零件的设计;结合具有企业特点的案例,例如走访芜湖奇瑞的模具厂,设计院等,对于车身结构、悬架进行设计和分析,以及湖北中航对于汽车内部的座椅进行设计和调试等。结合企业的具体案例,在课堂上进行分析讲解,丰富教学改革的内容,在今后的教学过程中不断改进,以期培养学生自主学习的兴趣,增加学生对于机械机构的触感,培养学生对于机械总体设计以及分析能力,最终达到全面提高学生综合素质的目的,建立以综合、设计、创新能力培养为中心的教学新体系。
参考文献:
[1]王继焕.机械设计基础[M].武汉:华中科技大学,2011.
[2]陆萍,宋可总,栾莹,孟剑锋.机械设计基础课程教学改革研究与实践[J].高等理科教育机械,2006,(1).
论文关键词:机械设计,实训,教学改革
1机械设计实训过程中存在的问题
1.1教学与实训脱节
以往机械设计实训是在将机械设计课程完全授完之后再进行实训。一方面这样使得学生对某些知识点的理解、记忆产生了断续;另一方面,实训开始阶段,需要学生根据自己的题目又要进行重复式的机械设计基本计算。加上事先对设计题目没有一个大致的认识和思考,学生自身又有一定的惰性,乱抄乱设计。这都使得设计问题层出不穷。
1.2设计题目单一化
传统的实训设计题目和给定数据多年不变,只需要按设计任务中的步骤完成一定的工作量即可,形成相互抄袭的后果。学生缺乏主动性、积极性。同时,传统实训题目与专业、毕业设计相关度不大,使得设计与专业课程学习不同步,达不到学以致用的目的。
1.3计算机绘图欠普及
传统机械实训,手工绘图贯穿始终,工作强度大、效率低。加上空间想象力不足,学生面对二维设计图纸难以想象出机器的整体结构,导致学生对设计缺乏全面认识,极大地影响了设计的积极性。
1.4协作与团队意识差,缺乏创新意识
以往的机械设计实训,虽说每组学生一个题目,题目类似而参数不同。但学生在设计过程中互不往来,缺乏沟通与交流,难以充分发挥学生的协作团队精神。而现实生产中,任何一个机械设备不可能单靠一个人就设计完成,必须集思广益、广泛讨论。
1.5考核制度不完善
在几周的实训过程中,大多数同学都很认真,因此对自己最后辛苦所得的成绩也比较在意。而机械设计实训的考核主要包含了三个部分:图面成绩50%、平时成绩30%和答辩成绩20%。但图面成绩实际上是一个比较笼统的成绩,老师们各凭印象标准,自行决断,并不能像正式考试那样给出一个让学生一目了然、欣然接受的成绩。这既有可能造成学生成绩评定的不公挫伤学生的积极性。即便是答辩成绩学生相对心里有数,但倘若老师们在答辩过程中所问问题难易有所偏颇,也极易造成学生心理上的不平衡。
2机械设计实训教学模式改革措施
2.1实训与理论教学过程相融合
改变实训与教学脱节的问题,就必须在机械设计课程开始阶段将实训任务布置给学生,使实训与教学相同步,使学生分步完成实训的基本内容。带着设计任务听课,既有利于学生充分理解课程内容,又有利于培养学生理论联系实际的能力。给出时间逐步培养学生发现问题、解决问题的能力。
在最近两年的机械设计课程中,将实训与教学相融合,学生对课程的学习有了更大的积极性和更好的课堂效果,而实训过程中又减少了很多不必要的重复工作。由于课堂讲授与实训同步进行,实训中的常见问题、难点、重点大部分学生已经心中有数,遇到问题大都能自己解决,节省了时间,使老师有充分的时间和精力解答设计中个别的疑难问题。
2.2题目的多样化和实用性
兴趣是最好的老师,挑战是最好的催化剂。选择一些多样化、具有实用性和挑战性的题目,加强专业特色,让学生自行组队选题,锻炼学生的实践能力,调动学生的积极性、主动性。并参考其他院校引入一些新的题目,从题目的质量和数量上提高设计的质量。
2.3改革设计手段,加强计算机的运用能力
机械设计实训多在二年级进行,学生已经学完了计算机绘图课程,对CAD有了一定程度的掌握和了解。同时,由于在机械设计课程开课的同时,己经布置了设计任务,可以要求学生用AutoCAD软件二维功能绘图,也可针对自己的兴趣学习某一种设计软件。Solidwork和UG是参数化的三维CAD/CAM软件包,具有零件三维造型功能。学习和掌握某一种或多种设计软件对于提高学生的学习兴趣和设计能力、设计效果是一个全方位的尝试。
2.4分组设计、分组考核,加强团队意识
实训任务布置过程中,让学生自行选题组队。设计过程中要求学生分任务进行,及时了解同组其他同学的设计思路和进度。同时要求学生积极为其他同学在设计过程中存在的问题出谋划策、指出问题,督促学生培养团队协作精神。
以往老师们要逐一检查每个学生的设计计算、结构方案和设计进度,需要花费老师大量的时间去纠正和讲解。分组设计可以指定小组长定期集体收集设计过程中存在的基本问题,将大多数问题查阅资料后自己解决,部分疑难问题讨论后不能解决的,等待和老师讨论。这既有利于锻炼学生自身发现问题、解决问题的能力,又有利于加强沟通,培养团队协作和团队创新的能力,同时还节省了老师和同学的时间。
2.5 加强实训过程的监督,考核制度透明化
可以在设计伊始就向学生公布考核过程中老师主要的考核标准,评分依据,同时接受同学的监督,鼓励同学提出好的意见、建议。这将使得学生心中有数,做到心态平和地将所有精力放在设计任务上。
以往实训的考核与答辩是单个学生逐一进行,既浪费时间,又不能充分体现学生掌握知识的全面性。学生分组设计之后,将考核与答辩均分组进行。考核过程中注重小组的整体进度与表现,同时兼顾个人。这有利于督促小组成员之间互相激励,共同进步。
3结束语
多元化的教学手段、多样化和实用性的设计题目为提高学生的学习兴趣、效果提供前提。改革设计手段,把学生作为设计的主体,为其提供广阔的学习环境,自由的讨论空间,相互协作的友好模式,合理、完善的考核制度,积极引导其创新思维,激发其创新潜能,必将逐步推进教学质量的稳步提高和学生综合素质的加强。
参考文献]
[1]唐锐.机械设计课程设计的教改探索[J].攀枝花学院学报,2004,(12).
(合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽 合肥 230009)
【摘 要】根据工程类卓越工程师教育培养计划的要求,结合目前的教学现状,探究探索机械设计基础课程的教学改革的必要性及方法,通过优化教学内容、面向卓越工程师培养目标为导向的课堂教学方法、实验教学与课堂教学有机衔接方法以、课程考核方式及项目化机械设计题库设计五个方面的研究探索,提出了面向卓越工程师培养模式的机械设计基础教学方法,并取得良好的教学效果。
关键词 机械设计基础;卓越工程师培养计划;课程目标;教学改革
《机械设计基础》是面向机械和近机械类工科学生的一门重要专业基础课程,它是在高等院校课程体系改革中形成的一门集工程力学、工程材料、热处理工艺、机械零件毛坯成形和切削加工技术等内容为一体的综合性课程。它是学生刚从大一学习的纯理论知识如数学、力学、物理等转向实际应用的综合学习及实践的重要课程[1],也是培养学生综合分析能力、解决工程实际问题能力和创新设计能力的主干课程,同时也是学生由理论基础学习通向专业课程学习的桥梁和纽带,了解和掌握工程实际设计计算的开端[2]。高等学校的工科类专业基本都开设此门课,在各个专业的教学大纲中处于“承上启下”的地位,如图1所示。以合肥工业大学为例,学校的材料、生物、热能与动力、土木工程、精密仪器、真空、过程装备等绝大多数近机械类工科专业都开设《机械设计基础》课程。
《机械设计基础》课程本身所涉及的知识面广,理论性强,与实践结合紧密,它不但要求综合运用材料力学、理论理学、工程材料、机械制图、机械原理及机械设计等相关知识来进行产品设计,更为重要的是要具有产品设计创新和解决工程实践问题的能力[3]。
1 基于卓越工程师培养模式的教学改革研究的必要性
随着我国现代化经济建设的发展,不但要求学生具有较好的理论基础知识,而且更为重要的是要求他们具有较好的实践和创新能力,能够设计出符合社会需求和具有国际竞争力的好产品[4]。针对目前我国高校的学生培养模式与社会需求之间不协调的现状,2009年10月开始,教育部先后召开了3 次研讨会,并确定实施 “卓越工程师教育培养计划”,试点开展工程师培养模式改革。卓越工程师应该具备以下基本九项品质:(1)超强的工程分析能力;(2)较好的动手能力;(3)较好的创新意识和设计能力;(4)较高的伦理道德标准以及职业素养;(5)较好的应用和更新知识的能力;(6)持之以恒的学习能力;(7)较好的商务与管理技能;(8)一定的领导才能;(9)良好的沟通能力。同时,还应该兼具以下四个特质:(1)正确理念的坚持或自我否定的勇气;(2)对局部或整体工程价值的科学判断力;(3)对权威工程学术或工程技术独到的批判力;(4)优秀民族工程文化传承与世界先进工程文化吸收的责任感。只有具备了以上九项目品质和四项特质的工程师,才能称得上是真正的卓越工程师。
2 机械设计基础课程教学现状
《机械设计基础》课程本身所涉及的知识面广,理论性强,与实践结合紧密,它不但要求综合运用材料力学、理论理学、工程材料、机械制图、机械原理及机械设计等相关知识来进行产品设计,更为重要的是要具有产品设计创新和解决工程实践问题的能力。目前,各高校的《机械设计基础》教学主要由实验教学、理论教学和课程设计三个环节组成。大部分院校的《机械设计基础》课程教学主要是依靠教师的讲解,尽管大多已采用了多媒体辅助教学,在课程开设初期,多媒体丰富的画面确实可以调动学生对本课程的学习兴趣,但是随着教学过程的进行,学生便会感觉课程内容的枯燥零碎而失去学习的兴趣,从而影响教学质量和学生能力培养。
随着高等学校各专业招生人数的增长,导致很多高校的基础硬件教学设施不能充分地满足学生实验要求,影响了学生的机械实验认知教学效果,进而导致学生在理论课堂教学中不能很好地理解课程教学内容,使学生失去课程学习的兴趣。作为《机械设计基础》三个环节中最重要的课堂教学,随着多媒体应用于教学以及课时精简,导致更多时候教师采用“填鸭式”满堂灌的教学方法。
3 基于卓越工程师培养模式的机械设计基础课程教学实施方法
2010年合肥工业大学成为全国61所高校首批实施“卓越工程师教育培养计划”的试点高校。为了配合实施“卓越工程师培养计划”,学校针对相应课程的教学方法进行了改革和创新,“基于卓越工程师培养目标的机械设计基础教学改革与方法研究”项目纳入学校的2013年度教学研究项目,项目主要研究解决如何针对卓越工程师的培养计划实施机械设计基础教学方法改革与创新。本次教学改革项目负责人,根据教学的安排,首先在合肥工业大学2012级生物和力学两个专业进行教学改革试点。针对这两个专业的学生机械基础知识比较薄弱,首先进行课程教学方式、手段及考核等调研,发放了80份调研表,收回有效调研表62份,调研的结果如下图2所示。
从以上调研统计结果表明,学生对此门课程的初始学习兴趣及期望值都保持较高的期望,但也存在担心因为基础学不好的因素。针对情况,作者从以下五个方面进行了教学改革尝试。
3.1 优化教学内容
“机械设计基础”包含了机械原理和机械设计的两部分内容,主要内容是研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。现有的教材,为了追求理论知识的系统性和完整性,致使该课程内容多,知识点散,且大多数偏重于理论分析,未考虑到近机类专业学生的先修课程开设不足的实际情况。例如带传动受力分析或齿轮传动设计的推导公式过于冗长,对于近机类专业学生不易理解和掌握,因此对教学内容进行优化,对一些复杂的的理论推导及证明予以删除,重点强调公式的实际应用。增加工程实例的讲解,同时把课程设计相关内容分解成若干任务融入课堂教学,使学生在学习“机械设计基础”课程内容的同时,能够将所学知识应用到实际设计中。
3.2 面向卓越工程师培养目标为导向的课堂教学方法改革及实施
作为一门机械设计方面的基础课程,课程教学的主要目标应该使学生掌握机械设计与分析的基本能力,在此基础上培养学生的实际动手能力和创新设计能力;为实现卓越工程师培养计划的前四项品质奠定基础。
在传统的课程教学的基础上,引入“小课程设计教学”,根据课程教学的主要章节和教学的先后顺序,针对性的安排多个“小课程设计题目”,利用小课程设计作业将课程教学任务有机组合。
3.3 实验教学与课堂教学有机衔接方法
实验教学对实现课程教学目标起着不可或缺的关键作用,通过试验可以加深学生对于机械设计基础课程的基本概念、基本理论的理解,同时能够使学生对于所学内容获得感性认识,是对课堂学习内容的补充和扩展,有助于提高学生分析和解决问题的能力。
现场实物教学。在教学过程中,安排学生参观机械零部件陈列室或实习中心,结合课程教学内容对照实物进行讲解,学生能够更加直接地感受到所学知识的实际应用,加深对教材内容的理解。对于比较复杂的部分,例如轴系结构的设计,可首先组织学生现场观察后亲自装拆,增加感性认识,然后再进行课堂讲解,使枯燥的教学内容变得生动。
3.4 机械设计基础课程考核方式的改革探索
机械设计基础教学方法的改革与探索,必须以培养学生能力为核心,教学方法的改革必须得到学生的支持,受限于现状,学生在学习期间最为关注的仍是课程的最终考核成绩,如果不研究配套的课程考核方法的改革措施,将导致学生学习的积极性受挫。因此,项目需研究针对教学方法改革涉及到的课程成绩考核方式,改变以往以一张试卷分数决定学生课程学习成绩的考核方法。在原有试卷考核的基础上,研究加大实践能力、创新能力及理论应用能力的考核,适应于课程教学方法的改革和探索。本次授课采用课堂讨论发言、创新机构设计、小作业以及卷面考试构成最终成绩,降低卷面分数的权重比例,使学生能够更注重于知识的学习和掌握,始终保持较强的学习兴趣。
3.5 项目化机械设计题库建立
为配合项目化大作业课堂教学方法的改革与实施,依据机械设计基础教学大纲要求及课时安排,研究设计一个科学合理的项目化机械设计题库对教学方法的改革与实施具有重要的意义。因此,项目需根据各章的教学内容及课时安排,研究设计一个科学的项目化机械设计题库,为实施教学方法改革提供支持。
4 卓越工程师培养模式的教学评价体系构建
随着社会对人才能力需求的变化及机械类课程改革的不断深化,本课程的学时进一步被压缩,《机械设计基础》课程内容的广泛性、传统的教学体系和学时的有限性就产生了矛盾。对于我校的一些非机械类专业的学生,由于有更多专业课需要学习,只能将本课程的学时压缩,使学生普遍感到学习吃力,授课教师也觉得采用传统的教学模式,考核评价方法难以适应社会对人才能力的需求[5]。
目前,本课程考核方式主要以期末考试成绩为主,平时所占比例极小。在我校,《机械设计基础》的考试成绩占70%,平时成绩(包括作业、实验、课堂考勤及课堂表现)占30%。尽管以及逐步趋向于多元化的发展,但是由于平时成绩在教学评价中的比例仍然太小,所以实际上是不足以去反映学生的机械设计能力水平以及实际的学习效果的,而且这种评价方式也不足以去监督学生的学习过程。有效的教学评价考核应该以培养目标为依据,以能力考核为衷心,以知识考核为参考。在其他的国家和地区,《机械设计基础》的考核方式已经呈现出多元化的发展,有很多值得我们去借鉴及学习的地方,例如:台湾成功大学,作业、课堂讨论与小考占27%,期中考试两次(各占23%,共46%),期末考试占27%;美国普渡大学,课后大作业包括2次projects占40%(疲劳强度计算项目作业占20%,机械设计作业占20%),期中测试占20%,2次课堂测试占20%(每次测试占10%),期末考试占20%。
《机械设计基础》对于机械类的学生来说是一门非常主要的课程,应该着重对其的教学评价,应该采用过程性评价和目标评价相结合的多元评价方法,包括课堂表现、作业项目、实验、期中及期末测试等方面。课堂评价(10%)主要考察学生平时课堂表现,主要包括学生出勤率、课堂回答问题的表现及课堂讨论表现等方面;作业评价(20%);由于《机械设计基础》的实践性较强,除了教科书上的习题之外,教师还可以适当增加2-3次课后大作业,大作业可以结合实践性项目的进行布置,提高学生的创新设计能力(20%)。课程考试评价占(50%)。既可以调动学生的学习积极性,也可以提高学生的动手创新设计能力,达到课程教学目的。
5 结论
随着社会对于现代化人才的专业知识结构、综合素质以及实践能力等个方面要求的提高,《机械设计基础》课程的授课方式,学习内容及评价方法也一个发生相应的变化。本文结合卓越工程师的培养目标,从五个方面进行教学尝试,取得了不错的教学效果,使学生的创新设计和动手能力得到了较大的提高。未来将根据前期的教学方法改革的效果评估,完善形成适用于卓越工程师培养目标的课程教学方法和体系。
参考文献
[1]张瑞华.应用型本科院校《机械设计基础》课程深化教学改革探讨[J].中国科技博览,2011,35:469-471.
[2]唐克岩,王振玉,宋黎.机械设计基础实验教学改革与探索[J].中国教育技术装备,2011,27(9):118-120.
[3]杨可桢,程光蕴,李仲生.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社,2007.
[4]田君,韩立发.基于卓越工程师培养目标下机械设计基础课程教学的改革[J].东莞理工学院学报,2013,20(1):100-104.
1.教学内容与知识体系的统筹调整
从知识体系上来说,目前高校机械设计课程的授课内容主要包涵了机械原理和机械零件两大块。传统上,非机械类工程专业的学生只学习机械设计基础,总的学习时间为一个学期。而机械类专业的学生通常在一个学期学习机械原理,随后一个学期学习机械零件。对于实践环节,非机械专业的学生在学完机械设计基础理论课程之后,两周的时间内完成以减速箱为设计对象的课程设计训练;机械专业的学生则在修完机械原理和机械零件之后,三周的时间内完成减速箱课程设计。这种教学计划是根据课程内容特点进行安排,在由教师到学生的知识传递过程中较多的体现出教学内容与知识的系绕陛和连贯性。
按照目前学科大类平台建设的目标,机械学科大类专业建设要求机械专业的学生和近机类工程专业的学生统一学习工程力学、机械设计基础等基础课程和专业基础课程,在完成基础课程内容学习后,学生根据选定专业,进入专业课程的学习阶段。大类专业建设面向学生角度,增加了学生的自主选择权。面向学科大类平台建设,教研团队对机械设计课程进行了一系列教学改革。首先,组织有多年授课经验的教师对延续多年的传统教学计划进行了调整和修订。面向全校学生,包括机械专业、汽车专业、材料工程专业、能源动力专业、环境专业、出版印刷专业、医疗器械专业等多个专业的学生,在大学二年级的下学期统一开设机械设计基础课程,完成大类专业基础教育。而在三年级的上学期,主要面向机械专业学生开设机械设计课程,与机械设计基础课程相比,要求在专业内容理论层次上进行拔高。与此同时,教研团队组织人员编写了一本《机械设计基础》教材,教材从规划到编撰依据机械设计基础课程的教学基本要求,面向高等院校大专业规划,综合考虑了各专业学习的基本要求,2010年9月该书已在化学工业出版社正式出版,在上海理工大学学科大类平台建设的探索中,该教材已经使用两年。从课后学生反馈以及课程设计、毕业设计实践过程,可以看出教材内容体系适合大专业建设要求。
今年,为了满足机械专业或近机专业学生的学习要求,编写了一本《机械零件设计》教材,该教材区别于现有机械设计教材的一个显著特点是,该书以机械系统设计方法为贯穿主线,穿插了机械创新设计方法的内容,加入了近年来的机械设计新理论、新方法、新技术,而且补充了一些常用零部件的设计计算。以往学生在学习基本机构和常用零部件设计方法之后,对知识的掌握仍然是零散的,当设计一台机器或一个机械系统时仍然不能很好地掌握。该书使得学生从一个完整体系角度掌握机械系统的设计。目前该书已经在上海理工大学校内试用一年,反馈良好,目前正联系正式出版。教研团队在机械设计课程改革方面首先从教学内容和体系上进行了改革,面向不同专业的使用要求,重新进行了定位和调整,实现了课程内容的层次划分,满足了各类专业的要求,体现了学科大类平台建设的层次性和优势。
2.教学方法与授课手段的灵活运用
随着课程内容和教学计划的变动,教学容量和对象也发生了变化,要求灵活运用教学方法和手段,提高教学效率和质量。多媒体在高校教学活动中已经越来越普及。相对于传统教学手段,多媒体教学具有下面一些优点:知识容量大;趣味性强,能有效集中学生的注意力;形象具体,使学生的认知过程更为深刻。例如讲述机械传动结构时,其运动特性单凭口头表述比较抽象,而把机构运动过程做成动画在课堂上展示给学生,就会一目了然。但是,多媒体教学也存在一些局限性,节奏较快,学生在课堂上常常处于被动灌输状态。如果老师不能“因课制宜”,灵活控制节奏,就成了照本宣科的解说员,学生课堂上无疑会缺少了主动思索训练。这就要求教师能根据课程内容特点,调整教学方法,灵活使用多种教学手段。例如对于繁琐的理论公式推导,适宜采用教师板书启发式讲授,通过教师的节奏停顿、启发引导、师生之间的课堂互动,达到好的课堂效果。在面向大专业建设的机械设计课程改革中,学校教研团队应用AuthorWare、Flash等工具制作了CAI课件,设计了大量动画,录制了一些典型机械的工作录像。
此外,为了弥补多媒体教学中“听得好,忘得快”的缺陷,借助于网络资源平台,扩充师生互动渠道。通过学校的课程中心网,所有的教学课件、补充习题、动画和视频资料等都挂在网上。通过网上作业、测试检验学生掌握知识的程度;通过在线答疑,及时对知识难点进行疏通。网络课程手段的改进较好地协调了课堂教学授课时间少和授课内容多的矛盾。在机械设计课程教学中,要求教师能够根据内容灵活应用传统教学方式、多媒体教学、网络课堂等多种形式,做到内容与手段的最佳匹配,达到最佳教学效果。
3.实践能力与创新思维的锻炼培养
面向学科大类平台建设的机械设计课程教学改革对学生工程实践能力培养和创新思维培养提出了更高要求。作为理论课程的补充,课程设计的实践训练对于培养学生的工程实践能力,具有不可或缺的地位。近年来,机械设计课程教学出现了知识容量膨胀、质量标准提高但学时压缩的矛盾,课程设计同样也面临着学时压缩的现状,学校机械专业学生的课程设计时间由以往的三个星期缩短为两个星期。为了缓解课程设计学时较少的矛盾,教研团队借鉴案例教学的方法,对机械设计课程的教学活动安排进行了调整。传统上笔者学校对机械设计课程的教学活动安排是在正常学期先进行理论课学习,穿插着进行试验教学或理论课成绩考核之后,然后在学期末或者是短学期再开始布置题目、讲解计算,完成课程设计过程。传统的教学活动安排如图1fa)所示。
重新调整的教学活动安排如图1(b)所示。采用理论授课和课程设计平行进行,即在讲述理论课程的过程中就布置课程设计任务,把课程设计实践作为一个案例贯穿于整个学期的理论学习中。在学期上课之初就把题目布置给学生,讲课过程中每章内容都结合课程设计内容来讲,不但利于学生学习目的更加明确具体,而且解决了学时较少的矛盾。课程设计时计算过程基本完成,主要再讲述工程图和零件图的绘制,说明书的编制内容,结果时间上更加从容,课程设计质量显著提高。这与传统教学安排相比体现出一些优点。首先学生带着实践问题来学习理论知识,增强了学习目的性和学习兴趣,教师在理论讲授过程中也可以针对具体的设计对象,使得理论知识不是泛泛而空洞。重要的是,这样做可以避免理论与实践出现断层,大大加强理论与实践的耦合程度,实践有理论的指导,趁热打铁,教学效果更好。最后,教学环节的调整使得两周的课程设计学时不再显得捉襟见肘。学生在理论知识讲授结束后,就可以完成相关设计计算和校核,课程设计开始有更充分的时间准备工程制图表达,学生课程设计的说明书和图纸质量普遍得到提高。通过课程设计题目可以把机械设计课程中的多个零散的知识点贯穿起来,从而实现教学内容的融汇贯通,使学生达到系统把握知识点的效果,形成一种系统思维和综合思维,避免了知识的零散和片面性。经过两年教学实验,在综合考评以后,学生的反应较好。
实验作为机械设计课程中另一个重要环节,近两年也进行了相应的跟进改革。实验装置由单一性、封闭性向着多样化和开放性发展。建立了开放式的典型零件陈列柜和创新案例展示柜,引入了新型的实验教学,实验方法上开展了虚拟实验教学,鼓励学生学习ADAMS软件和ANSYS软件进行机构和零件仿真分析。创新能力的培养,是我国21世纪人才培养的核心目标,学校教研团队面向大类专业建设的机械设计课程改革非常重视机械创新设计能力的培养。组织教师成立了机械设计创新团队,建立了创新实验室,在该实验室分区展示了历年经典创新实例、仿生机构学创新、新型专利及创新案例,建立了创新设计平台,定期指导学生进行创新思维训练。
全国大学生创新设计大赛为学生参与创新设计活动提供了一个平台。由创新团队的教师组织学生踊跃参加创新设计大赛,学生学习积极性和兴趣更加浓厚,既实现了理论与实践结合,也增加了创新实践机会。讲课过程中将机械学科领域的最新发展动态以及教师的相关科研成果融人课堂教学,开阔学生的视野,激发和培养学生的创新意识与学习兴趣。对于工程实践能力和创新能力的有目的的训练,提高了学生的动手能力、综合设计能力,更好的发挥了个人创造性。
【关键词】机械设计;CDIO;课程设计
引言
机械设计课程是高等工科院校机械类专业的一门重要技术基础课,对学生实践创造能力的培养,具有十分重要的地位。近年来,很多学校都对机械设计课程进行了的教学改革与研究,本文结合了CDIO工程教育对机械设计课程教学进行了改革研究尝试,让学生以主动的、 实践的、 课程之间有机联系的方式学习课程,取得了一定的教学效果。
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起,麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助,经过四年的探索研究,创立了CDIO工程教育理念;CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它以产品研发到产品运行的生命周期为载体 ,进行工程教育实践。
一、理论教学与课程设计相互融合同步进行的教学模式
传统的机械教学方式通常是课堂理论教学辅之一些实验,然后进行课程设计综合训练,如图1所示,这是一种串联式的教学方式,这种方式是把机械系统设计所需要的知识抽象分割开,经过整理按照机械设计总论,联接零件,传动零件,轴系零件依次学习机械设计的理论基础,课程学习完之后进行课程设计,按照这种方式组织教学,学生只是在机械的、被动接受知识,既不利于激发学生的学习兴趣也不利于培养学生对理论知识的灵活应用,更不符合设计规律,而如图2所示的并行式的教学方式是按照机械设计的实际设计过程如方案设计、动力设计,传动系统设计、轴系结构设计,联接设计同时同步进行课程设计,再学习设计内容之初引导学生带着设计问题,边学边实践,让学生带着目的任务进行学习,这样可充分调动学生的积极性,主动学习,在学习过程中科学地培养学生的设计意识及系统思考问题的能力,也有利于学生对基础理论的理解和掌握。
二、多案例丰富教学内容
目前在机械设计的理论教学中,依然着重于抽象的理论知识讲解,虽然增加了很多实际实例,但是大都限于举例说明如何将工程实际问题归结为设计命题是目前学生解决实际问题时普遍感到的一个难点,如果用新颖生动的真实事例融入到教学之中――由案例组成教学内容,构建教学体系,把真实的典型问题、设计要求展现在学生面前,让他们在真实的设计条建中,设身处地地去思考、去分析、去讨论,这样,在教学过程中,学生不是被动的、消极的接受者,而是主动的、积极的知识探究者,这样会充分激发学生的学习兴趣,调动学生学习的主动性和积极性,对培养学生创造能力及分析、解决实际问题的能力将极有益处。
三、结束语
将CDIO理念引入机械设计基础课程教学,构建多层次的教学体系,使理论教学与项目训练相互融合,让学生始终带着问题边学习边实践,以突破学生在实际问题转化为工程问题时的难点,这不仅激发了学生主动学习的热情,也有利于学生设计和实践能力的培养,提高学生的技术应用能力。
参考文献:
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[2]郑金文,杨强.融合研究性学习与CDIO的机械设计实践教学[J].中国机械,2013.
关键词: 中专学校 机械设计制造与自动化 存在问题 建议
随着社会经济不断发展,人们对于机械产品的需求越来越广泛,因此,很多学生都选择就读机械设计制造专业。机械制造及自动化专业是一门将很多专业结合起来的综合学科,它的基础是机械设计与制造。该专业的发展前景是非常广阔的,它能够教育学生运用比较先进的科学技术及成熟的经验理论解决机械制造当中比较复杂的问题。
1.机械设计制造及自动化专业内涵
机械设计制造及自动化在生产过程中利用多种现代化科学技术,并且不断改进生产过程,最终能够自动化生产产品。机械设计制造及自动化技术的发展和应用能够提高工厂产品的生产效率,大大解放员工的劳动力,并且能够在最大程度上保证产品质量,促进机械设计制造行业快速发展。
2.中专机械设计制造及自动化专业教学相关问题
2.1理论知识相对陈旧。
通过这几年的教学过程我发现,现在使用的机械制造教学大纲内容比较陈旧,跟不上整个机械制造行业的发展步伐,致使学生学习不到比较前沿的有关机械制造的知识,在旧的教学大纲当中没有重点强调实践的重要性,导致学生在学习过程中不能很好地将理论与实践联系起来。
2.2教学方法缺乏创新。
在机械设计制造教学过程当中,很多教师沿用传统教学方式与方法,教学形式比较传统,没有总结出一套真正适合学生的教学方法。只是在课堂上讲授相关理论知识,而没有考虑学生学习能力与实践能力的培养,致使很多学生失去学习机械制造的兴趣,甚至有的学生在整个学习过程当中一无所获。
2.3实践教学相对缺乏。
当前,随着社会经济不断发展,越来越多的学生选择学习机械设计制造,很多学校都出现生源严重超标的现象。导致很多学生没有实习机会,只能观摩,甚至有的学生只学习到了理论知识,不利于培养学生的动手能力,使他们不能将理论与实践很好地结合起来,这样就很难培养出适合企业要求的具有创新能力的高素质人才。
3.中专机械设计制造及自动化实施良好教学的相关建议
3.1优化教学内容,实现基础课程的有效结合。
3.1.1在进行课程教学时,要将其他相关专业的知识融入教学中,但是应该将工程应用作为主要部分。在教学过程中,将理论知识与实践相结合,注重培养学生的创新意识与创新能力。
3.1.2将与该专业相关的基础课程知识与专业方向结合起来。比如,教师教授“机械系统的方案设计”时,可以根据学生的专业方向,培养学生的机械运动方案创新设计能力。针对不同专业方向,讲解不同内容,这样学生能够将这部分知识更好地与自己所学的专业方向结合起来,增强学生学习知识的兴趣及理解知识的能力,使学生更好地学习好本专业知识。在讲解齿轮传动中,结合相关专业特点选择合金钢材料和设计突出硬齿面,这些知识将会普遍运用到以后学习与工作中,为学生学习打下坚实的基础。
3.2积极定位教学目标,实现教学方法多样化。
在机械制造过程当中,教师要及时改变自己的教学观念。在教学过程当中,教师要将以老师为主导的教学模式转变为以学生为主导的教学模式,可以运用多媒体等教学工具,以动画、影片等形式将抽象复杂的理论知识表现出来,以此激发学生学习知识的兴趣,调动学生学习积极性与主动性。增加学生动手实践的时间,在实践过程中传授理论知识,使学生更深入地了解这些理论知识,同时有利于学生创新能力的发展。
3.3有效开展实践性教学。
在机械制造教学过程当中,开展实践性教学是非常重要的部分。机械制造专业本身要求学生有较强的动手能力,所以老师要将理论融入实践。可以让学生到工厂亲身体验实习操作,老师进行现场讲解与示范,并传授理论知识,这样学生不仅能够更好地理解理论知识,还能够增强动手能力。通过实际操作与老师讲解,学生能够更深入地了解机械制造思维,促使学生更快地掌握专业技术知识,培养动手解决实际问题的能力,以及创新意识。
4.结语
教学机械设计制造及自动化专业时,必须跟上整个机械制造行业的发展步伐,将更多前沿知识与技术运用到实际教学过程当中,还要锻炼学生的动手与实践能力。在中专机械制造教学过程当中,教师要创新教学方式方法,总结出一套适合学生发展的教学方法,并且将理论知识与实践过程紧密结合起来,培养学生的动手与实践能力,从而培养出适合行业发展的高素质人才。
参考文献: