时间:2023-02-21 21:34:51
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇机械课程设计总结,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
机械零件课程设计是工科类中等专业学校学生第一次比较全面地运用所学的专业理论知识和生产实践知识,并借助设计资料、标准、规范和一些经验数据进行的综合设计训练。机械零件课程设计是一门实践教学课,其目的是培养学生理论联系实际的设计思想,让学生掌握机械设计的一般方法,能利用所学知识解决工程实际问题。通过学习,最终让学生掌握一般机械传动装置、机械零件的设计方法及设计步骤,同时对学生进行基本技能训练,例如计算、绘图、熟悉和运用设计资料(手册、标准、图册和规范等),让学生了解、掌握常用机械零件、机械制图、机械传动装置、简单机械的设计过程和实施步骤。
机械零件课程设计的课题很多,而选择带式运输机的设计计算为零件课程设计的典型题目,其难易程度符合工科类中等专业学校教学大纲的要求。内容包括电动机功率及类型的选择、带传动和齿轮传动的设计计算、轴和键的设计计算、轴承的选择和轴承寿命的计算以及减速箱的结构和附件的设计等。就课题的工作量来说,除上述内容外,学生还需完成减速箱的装配图和部分零件工作图。对于理论知识与实践经验均不足的中专学生来说,要在规定的时间内圆满完成以上任务不是一件容易的事情。
采用什么样的教学方法来指导学生,以较高的效率完成这一设计工作呢?笔者认为,采用“分步教学法”(即一看、二讲、三讨论、四总结、五答辩),指导学生进行机械零件课程设计,可以较好地达到预期目的。
一、看
要进行机械零件设计,必须认识设计对象。鉴于机械零件设计一般安排在下厂实习以前,学生现有的实践经验不足,因此必须由指导老师带学生到实习工厂进行一次减速箱的现场拆装,使学生对减速箱的组成、类型、结构、附件和作用以及机械传动装置有一个完整的感性认识。若条件许可,教师最好一并介绍几种外形各异、采用不同类型传动方式的减速箱,以开阔学生视野。
二、讲
指导老师的讲授包括平时的机械零件理论课程讲授和进行零件课程设计时的讲授两部分。首先,对于教材的讲授,要有的放矢地提出理论课结束后将要进行的机械零件课程设计任务。如带式运输机,教师要概略地阐述在带式运输机的设计过程中将要遇到哪些问题,用哪些知识去解决,把机械零件的各章内容用一个实际问题有机地联系起来。这样,学生学习时就可以不断地体会教材本身的完整性和各章之间的相对独立性,从而带着带式运输机这个待解决的实际问题积累知识,为机械零件课程设计打下坚实的基础。其次,在讲授机械零件课程设计初期,学生已经掌握了一定的设计知识,但接到具体的设计任务时却往往感到不知从何下手,即对机械零件课程设计的程序缺乏全面了解。在这个阶段,教师讲授的重点则要结合课题讲清设计程序、步骤以及在设计过程中应正确对待的一些问题,如查阅已有资料与创新的关系,正确使用标准和规范,零件强度、刚度的计算与结构和工艺要求的关系,以及如何处理计算与图幅的比例关系等。在讲授传动装置的总体设计时,教师要求学生按照规定的传动方案选定电动机的功率、型号,合理分配传动比以及计算传动装置的运动和动力参数等,具体的运算过程留给学生自己完成。
三、讨论
经过减速机实地拆装和教师的讲授,学生们对带式运输机的整体设计过程已经比较清楚,即可按照“三边设计法”(即边画图、边计算、边修改)进行设计计算。在这一阶段,教师工作的重点应转到观察发现学生们在设计过程中出现的错误上来,特别是一些共性错误,进行归纳分类,为机械零件课程设计答辩收集资料。在适当的时候,教师可组织讨论,让学生自己提出纠正错误的办法。在讨论中,教师只作启发性的引导,经过讨论待问题已基本清楚时,再由教师作总结性发言。这种讨论大致要经过两轮,第一轮要解决传动装置的总体设计和传动零件设计计算中出现的问题,第二轮要解决减速箱的结构、附件及在工作过程中可能出现的问题。
四、总结
总结,即整理编写设计计算说明书。设计计算说明书是图纸设计的理论依据,又是设计计算过程的整理和总结,它是设计工作的一个重要组成部分。毫无疑问,学生自我总结、编写设计计算说明书的过程是独立获取知识的过程。通过总结,学生回过头来系统地分析整个设计过程中存在的问题,进行必要的更正和修改。同时还可以通过这一典型的课题设计,从中悟出一般机械设计所遵循的普通规律,举一反三。在这一阶段,教师要提出统一要求。
五、答辩
(1. Mechanical Engineering College, Henan Engineering College, Zhengzhou 451191, China.
2. Mechanical Engineering College, Henan Mechanical and Electrical Career College, Zhengzhou 451191, China;)
Abstract: mechanical design foundation course design is an important practice training for the students in engineering and technology institute, its position cannot be ignored. according to the present series problems existing in the course design, some teaching reform thought have been proposed, in order to improve the teaching efficiency.
Keywords:course design, engineering student, teching reform
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2017)06-0168-01
一、引言
《机械设计基础》是非机械类工科学生的必修课程,该课程之后往往还伴随着两周的课程设计。机械设计基础课程设计是工科院校学生较为完整规范完成机械设计的重要实践实训环节,可以培养学生分析问题和解决问题的能力,提升学生的工程设计能力,因此对于非机械类工科学生具有较强的学习指导S意义,其地位不容忽视。
然而目前非机械类工科学生往往觉得该课程设计并不是自己的专业方向,得不到应有的重视。而且该课程设计题目比较老套,往往还是以单级或两级减速器为设计对象,不能根据学生的专业特点,灵活变动。考核标准以设计说明书、图纸和答辩质量为标准,不能体现学生设计过程的创新和协作能力,因此对该课程进行必要的教学改革势在必行。本文针对这一系列问题,提出了一些教学改革措施,以期提高机械设计基础课程设计对于提高学生设计能力的作用。
二、改革思路
1.课程设计题目和内容应结合本专业特点
工科院校专业分工较细,不同专业学习的侧重点不同。减速器虽然应用比较广泛,但大多数学生在专业体系上可能只是知道其作用,在专业需求上只涉及到如何选型就可以了,对于其结构并不清楚,因此非机械类专业学生,他们的机械设计优势并不在减速器上,机械设计基础课程设计题目和内容可以不必拘泥于减速器设计,要结合学生的专业特点,侧重于专业工程机械的设计。比如纺织工程专业可以改变为织袜机传动装置的机械设计,采矿工程专业题目可以改变为采矿机械提升机构的设计,材料工程专业的题目可以改为曲柄压力机的机械设计等等。通过这样的改变,就把课程设计与专业工程挂钩,引起学生的学习设计兴趣,同时又没有脱离机械设计基础课程体系的要求,一举两得。
2.改革设计思路,引进现代设计方法
原本的课程设计内容大都有现成的设计指导书指导,很多学生都是照搬指导书中设计方法,基本上没有什么思考设计。因此在课程设计内容改变以后,教师要先抛开课程设计指导书,鼓励学生自己提前去查资料,翻手册,总结归纳整理,从无到有的学会设计。当然在学生设计的过程中,教师要多引导和鼓励,避免学生在设计中走弯路。
此外在设计中,积极引进现代设计方法,成果形式也可以不必拘泥于手工绘图,可以利用现代先进的计算机CAD/CAM/CAE应用技术,淘汰过去那些半理论半经验的设计方法,取而代之的是虚拟,动态的现代机械设计方法。例如运用三维设计软件对机械机构和零件进行三维结构设计,并运用运动仿真模块,对其进行动态演示,同时又可以使用CAE分析技术,对关键零部件进行力学和结构性能的分析和设计,这样结果即保证准确,同时又比较形象生动,避免过去很多粗燥无味的经验公式。
3.加强学生协作和创新能力
以往的课程设计多是一题多人,设计形式和内容单一,课程设计本身工作量相对较重,但每位同学又要完成相同的工作量,相互之间没有协作,这样完成的设计质量可想而知。因此要加强学生的协作能力,由教师组织,根据学生设计选题的内容,灵活安排学生人数,由学生上下衔接,分头完成各个机构的设计任务,这样学生在完成课程设计任务的同时,相互合作,数据共享,既能保证课程设计的质量,又锻炼了学生的团队协作能力。
此外在设计中要加强创新能力的培养,鼓励学生对机构和零件进行创新设计,对于提出创新思路和方案的同学,课程设计可以适当降低难度和简化,但要保证课程设计创新内容的可行性。
为了保证学生加强协作和创新能力培养,在最后的成绩考核上,要以学生为中心,考虑整个设计过程学生的表现,突出协作和创新在成绩中的分值,来激发学生协作和创新的积极性。
4.课程设计内容可与课堂教学同步
一、机械设计课程设计存在的问题
目前,我国大多数高校机械类学生通常在第5学期进行机械设计课程设计,该设计是学生学完工程制图、工程力学、机械原理、机械设计课程后完成的一门较为综合的课程设计,同时,这也是为学生毕业设计和今后工作后机械设计能力培养奠定一定基础。但是长期一成不变的课程设计时间和题目,以及传统的教学模式,早已不能满足现代信息快速发展的今天。
1.传统的课程设计时间短。机械设计课程设计通常是在《机械设计》课程结束以后的3周内进行,在期末的这3周中学生考试科目较多,很难集中精力集中时间做好课程设计。由于目前招生人数的增加,而指导老师的数量并没有增加,这就造成了老师精力不足,最终导致课程设计的质量越来越低。学生没有足够的时间保证,导致学生思考问题不认真、不周全,照搬照抄,计算绘图盲目仓促,难以达到课程设计所设置的目的要求。课程设计由于时间紧张,工作量大,老师不能及时地鼓励学生的创新设计,从而限制了学生创新能力的培养。而对于学生单一的、不协作的课程设计,时间紧张,思维狭窄而受限就更难以充分发挥学生的创新才能。虽然有一些学生有好的想法,但是没有充足的时间考虑,加上老师对学生的监管不到位,没有老师的认真点拨和指导导致学生的创新能力受到限制。
2.课程设计题目陈旧、缺乏创新。机械设计课程设计通常选择一般用途的机械传动装置或简单机械。通常以齿轮减速器或蜗杆减速器为主体的机械传动装置作为设计课题。因为减速器包括了机械设计课程的大部分零件,具有典型的代表性。传统的课程设计重点是巩固和加强所学的理论知识,设计题目和给定数据多年不变,只需要按设计任务中给定的数据、方案及规定的设计方法完成一定的工作量即可,这就导致了相互抄袭的后果。学生缺乏主动性、积极性,教师缺乏新思维,师生同受其害。同时,传统课程设计题目与专业、毕业设计相关度不大,使得学生所学专业课程无用武之地,缺乏学习兴趣,设计与专业课程学习不同步达不到学以致用的目的和充分培养学生理论联系实际的能力。
3.考核方式较为传统死板,没有调动学生的积极性。教师对课程设计的考核方式也过于简单,学生最后提交的是图纸说明书等纸质材料,由于学生考试的穿插,加上期末老师的年终总结任务较多,用于集中指导的时间少,教师只凭印象批阅说明书和图纸,自行决断,确定最终得分。整个课程设计过程前期组织动员工作准备不充分,缺乏师生的交流与互动,对学生的监督与管理不严,部分学生的抄袭很难评判。考核缺乏标准性和透明度,助长了懒惰学生抄袭的不良风气,影响了勤奋好学学生的积极性,严重违背了课程设计教学的初衷。
二、改革手段和方法
针对目前课程设计学生态度不积极、时间较短、流于形式等现象,我们就本科生专业实习提出“长时间课程设计”的概念,即在机械设计课程初进行持续近一个学期的时间,以加强学生创新能力训练,锻炼学生在工作中解决实际问题的能力。这一概念通过近几年的实施取得了一定的成果,但有些方式仍需继续探讨。
1.采用“化整为零”法。通过将课程设计融入平时课程作业中,学生在进行课程学习时,有的放矢,应用所学知识完成课程设计计算工作;课程设计中先进设计方法和手段的训练,使学生在实践中应用设计软件,掌握三维建模知识,了解虚拟装配过程。在平时上课时完成课程设计的计算部分,课程设计节省的计算时间用于对学生的应用现代设计软件,开展先进设计方法训练及应用;增强实践性环节教学,建议实验室允许学生借出减速器模型,在课程设计室内使用,从而通过先进设计方法训练和增强实践能力,提高学生设计能力和综合素质。“化整为零”法推动课程设计的改革。根据教学大纲的要求,在不减少学生的设计工作量的前提下,采用“化整为零”法来完成课程设计任务,就是在开始讲述机械设计部分的时候就把课程设计任务书发给学生,将课程设计的部分计算内容(如带传动设计、齿轮传动的设计)放在机械设计课程教学时,作为课外作业布置给学生,这样可以发挥学生学习的主动性和积极性,同时老师在日常教学期间通过批改课程设计作业,及时地发现学生的计算错误或不合理的设计,督促学生及时改正。
2.在课程设计中引入现代设计软件,提高学生的兴趣。学生在机械制图课程教学中已经学习了Auto-CAD,但是没有把它与具体的工程设计结合起来。我们根据学生的具体情况,在课程设计中以不同的方式把计算机CAD技术应用到设计中,鼓励一般的学生能够进行零件的平面CAD绘图,对于基础好的学生鼓励他们对零件进行三维CAD绘图或者运用UG、Pro/E、SolidWorks软件绘图,也可以在电脑上完成装配图的绘制。机械设计基础的课程设计并不是孤立的,它不仅是与任课指导教师有关的教学活动,也是在先修的相关课程基础上的实践教学环节。因此,可在设计中聘请制图、公差、力学等相关课程的教师,从各个不同的角度加强业务指导,进一步提高学生的工程素养和素质。
3.结合机械创新设计第二课堂,提高学生创新能力。为避免设计的雷同,采用多题目、多数据,将全班分成若干小组,每组3~5人,经小组成员民主选出组长全面负责设计工作,小组各成员按照自己的学习优势进行合理分工:数据计算与整理、查阅手册资料、绘制图样、三维造型与装配等,每人各负其责,独立完成,但要数据共享,步调一致。由于学生缺乏实际经验,往往需要对某些结构不够合理的地方进行多次修改,采用软件只需修改零件某个参数的数值即可完成整体修改,方便省时,且整个设计过程符合学生的认知规律,使学生能够更加深入地理解设计的内涵,并可以直观地看到自己的设计成果,增强学生的成就感。采取灵活多样的教学方法,根据设计对象的不同和设计过程中随时出现的具体问题,针对年轻人思想活跃的特点,鼓励学生在总结前人经验的基础上有所创新,引导学生获取知识与方法。此外,在设计节点组织学生相互间互查,以提高其对技术文件的审核、鉴定的能力,以及对工作精益求精的态度和责任感。采用第二课堂和课程设计想结合的方式,设立专项基金,针对学有余力的学生,激励其进行创新性实验研究。根据所申请项目的内容及课题完成情况进行审批,给予一定额度的资金支持并配备专门教师给予指导。对于特色较为鲜明、成果比较出众的项目资助其申报发明专利、撰写论文和参与学术交流,并优先推荐评选“国家大学生创新性实验计划”。同时,积极创造条件、出台措施,鼓励学生参加教师的科研项目,给学生提供广阔的自由发展平台与空间。
4.结合科研项目提高教师的积极性。这虽然加大了教学的难度,要求教师具备扎实的工程功底,但既满足理论联系实际的要求,又可达到综合训练的目的,让学生体会到机械设计中既要参考原有样机,又要积极思考,有所创新,对提高学生的设计水平和促进教师教学水平的提高都非常有益。需要注意的是选题的适当和题目的相对稳定,并设立合适的考核节点,对课程设计的全过程进行约束和监督,以利完成课程设计的教学要求。在《机械设计基础》课程伊始,即下达设计任务,通过系统的设计任务将原教学内容中相互独立且略显繁杂的知识点联系起来,置学生于实际的工作情境之中,使其切身去解读一个机械装置的实际设计过程,并掌握由此所涉及到的原理、知识以及问题解决思路和方法。带着问题来学习课程,设计中每一步结果的取得,无论是数据还是结构,都与教学的各章节密切相关。在教学中进行实际工作的演练,是抽象知识与具体行动的有机融合,能够极大地激发学生的学习兴趣和学习潜力,锻炼学生的实战设计能力,培养全面的设计素质,为课程设计的顺利完成奠定良好基础。
三、结论
经过几轮的课程设计实践,本项目取得如下成果:
1.针对学生能力,开展分层次教学,让学有余力的同学利用课程设计的平台锻炼三维建模能力,二维绘图能力,并起到辐射带动作用;
2.以“做中学”的模式让学生自主自发学习应用先进的设计软件,一方面提高了他们软件水平,另一方面,提高了他们的自信心和主动性,促使他们掌握了一种有别于死记硬背的新的学习方法。
作者:李霞 陈建萍 魏敏 葛云 单位:石河子大学机械电气工程学院 新疆交通职业技术学院汽车与机电工程学院
参考文献:
[1]郝秀红,邱雪松,王琼,等.机械设计课程设计教学改革初探[J].教学研究,2011,(03):51-54.
[2]易传佩.机械设计课程设计融入课堂教学的探索[J].职业技术教育,2007,(14):20-21.
中图分类号:H191
近几年来,随着高考生源减少和本科院校的扩招,低分生源进入高职院校已是不争的事实。他们文化基础知识薄弱、学习能力偏低,抽象的机械类专业的学科知识让他们感到很难学懂,传统的教学方法不能激发出他们的学习兴趣。机械设计基础,是各个专业中学时最多,任务最重的一门课程,在人才培养计划中起着举足轻重的作用。它既具有很强的工程应用价值,也为后续相关专业课的学习奠定了基础。因此,如何上好这门课,使学生在有限的教学时间里,既能掌握课程的基本内容,又具备一定的基本技能训练和工程实践的能力,成为教师教学方法研究的重要课题。为了客观真实反映教学现状,我们在7个高职院校进行了为期6个月的调查研究。
一 问卷调查的主要内容
我们于2012年3月至2012年9月开展调查,本次调查问卷主要涉及《机械设计》的课堂教学、实验、课程设计,考试安排,任务驱动法的学生反馈五个方面,共40个问题。调查学生包括不同职业院校,不同专业学生共计1200人左右,题型以选择为主,选作安排学生对课程讲解的建议和意见。发放试卷采用任课老师安排作业的方式,这样可以避免学生敷衍了事,反映真实的教学现状。
二 调查结果反映的问题
调查共收到有效答卷960份。问题集中反映在以下几个方面
(一) 学生学习时目的性不强。课程的教学和实践活动没有结合学生所学专业的特点,使学生感觉这门课程与今后所学专业没有太大关系。
(二) 课程设计质量下降。
(三) 学生工程意识薄弱,学习方法不适应课程要求。
(四) 考试方式陈旧单一,过程不透明,没有新颖性。
三 基于任务驱动的教改方案的实施
一、教学内容模块化,增强立体感
高等职业教育重视技能训练和综合素质培养的要求,机械设计基础课程教学应减少原理阐述,把重点放在与生产一线紧密结合的机械零件部分,在教学中将课程内容分为必修、选修和自修三种,另外,针对我校数控、模具和机电专业的特点,涉及到的机械设备都是高速回转机械,回转件的平衡和滑动轴承中的静压轴承在本专业中有很重要的地位,也作为必修内容,将教学内容分成牛头刨床刨刀驱动机构的传动分析、缝纫机踏板机构的运动分析、单缸四冲程内燃机的传动结构分析、圆柱齿轮减速器的传动分析四个情景。每个情景安排学习目标,内容,方式方法建议。根据教学内容下发若干任务,每个任务中具体化知识点、能力点、教学形式、方法、环境要求。以牛头刨床刨刀的教学情景示例如下表一。
5.材料与工具 实验实训指导书,教学模型机构
6.教学重点 自由度的概念和运动副对自由度的限制,机构具有确定相对运动的条件,机构自由度的计算。
二、突出课程的工程性和实践性,提高创新积极性
应用型高职教学不仅要重视常用机构和通用零件工作原理和设计理论,而且要将与工程实际紧密联系的部分作为教学重点,才能使理论教学与实际紧密联系起来。例如,在绪论中研究机械的组成和功用,以汽轮机和内燃机为例子讲授,这两个例子中,包括连杆机构、凸轮机构、连接件、传动件、轴系件以及弹簧等。这两个典型例子的选取,既满足了教学要求,便于学生理解,又突出了课程的实用性和我校的专业特色。课程设计题目的搜集有多种途径,例如:结合教师的科研项目拟定合适的课程设计题目;建立学校与企业的合作关系,了解企业的需求,将企业一线急需解决的设计问题引入到课程设计中;从往届毕业设计的题目中截选出合适的传动装置设计部分作为题目;允许并鼓励学生根据经验和兴趣自己拟题;结合国家、省和市机械创新大赛主题寻找一些题目作为课程设计题目。在此类题目的课程设计中,由于有明确的设计目标,学生投入精力很大,兴致也很高,课程设计效果较明显。
三、使用现代工程设计方法和手段,
随着计算机科学技术的迅速发展,世界机械制造业已进入数字化设计、分析与制造的新时代,先进的三维设计及其制造方式正在全面展开。所以在"机械设计课程设计"中,将三维数字化设计代替传统的二维制图是课程改革的一个重点,并对二维设计的机械课程进行整体优化。现在领先的三维设计软件有Pro/E 和UG 等。现阶段许多学生选用传统二维设计软件AutoCAD 绘制工程图,对于缺乏感性知识的学生来说有一定困难,有碍于学生设计能力和创新意识的培养。应当鼓励学生采用三维设计软件进行三维实体设计,使设计手段与现代企业要求接轨,完成零件与系统的设计,先建立三维模型,再形成二维投影,符合一般人的思维习惯,有利于学生创新形象思维。三维图形模型可直接调入有限元软件,进行CAE 分析。这样可拓宽学生创造设计能力的培养,也是软件发展多样化的需要。随着机械制造企业信息化工程的进展,广大工程技术人员使用计算机进行数据处理和设计计算工作,对机械设计制造中通用基础信息资源也提出了新的需求。在使用CAD/CAM/CAPP/CAE/PDM 等软件工具进行产品设计制造过程中,经常涉及各种标准规范、常用基础数据、曲线图表等信息资源的查询和选用,也涉及常用机械零部件、标准件校核计算和设计分析等专业应用问题,设计手册的查询是设计时遇到的一件非常繁琐的事情。我们推荐使用《机械设计手册(软件版)》,实践表明,学生应用该软件进行传动部件相关零件计算和数据查询所花时间只有以前的一半,不但可以留下更多时间去进行传动机构的三维造型,而且也通过传动部件设计实践,掌握了有别于手工计算、人工查询手册的软件版手册用法,为今后更有效地工作,打下了坚实的基础。
四、坚持并加强课程设计的总结和答辩,培养学生团队意识
答辩是对学生设计成果的一种肯定,也是学生间、师生间相互交流的重要方式;是教师检查设计质量高低的有效手段,也是对暴露出来的共性问题进行的一次集中答疑。以往的答辩方式是单个学生逐一答辩,由于时间紧,提出问题的覆盖面小,难以真正反映学生对课程设计知识的掌握程度。采用分小组答辩的方式,学生之间可以通过相互的讨论,培养学生的团队精神,这样可以获得一次学习提高的机会,提高答辩效果。同时要重视课程设计总结。学生通过认真总结,剖析自己设计中的得失、成败,有助于进一步掌握设计方法和步骤,找出今后设计中应注意的问题。教师也要认真对整体设计情况有一个针对性的总结,指出设计的不足,要肯定成绩并给予鼓励。通过系统总结和答辩,可使学生进一步发现设计计算和设计中存在的问题,进一步搞清不甚理解的或未曾考虑到的问题,从而取得更大的收获,圆满地达到课程设计的目的与要求。
五项目化教学的考核评价方法
基于项目驱动教学的考核强调以人为本的整体性评价观,重视对学生能力高低认定具体手段和实用方法。根据《机械设计基础》课程特点及教学目标, 结合职业岗位能力的需求, 该课程学生学习成绩由学习过程态度考核、学习过程知识技能考核、综合能力考核及理论知识考核四个部分组成。具体考核评定标准如下。
准时提交作业、实验报告且内容基本正确和符合要求可得满分;迟于规定时间上交作业者每次扣1分;不交作业者每次扣2分;作业内容有明显抄袭痕迹或完全不符合要求者每次扣1分。
实验、设计课遵守纪律。不大声喧哗。实验操作规范得满分。明显扰乱课堂秩序,影响他人的扣2分,扣完为止。
全部按时交作业准确率80%以上得15分;准确率(70-80)%得12分;(60-70)%得10分。不交作业一次扣一分,扣完为止。
客观题部分,主要用来考查学生必须掌握的基础知识; 主观题部分,考查学生对知识的应用能力。
四、结束语
教学实践表明,本次在机械设计基础课程中采用任务驱动和模块化教学模式的改革是成功的。教育模式是能力本位的培养模式,是对传统教育模式的颠覆性改革。其优势体现在:第一,构建以培养学生具备在现代工程环境下赖以生存和成长的团队协作精神、交流沟通能力,对新产品、新流程、新系统的掌控意识和能力为核心的教学目标。第二,将教学内容与工程实践紧密联系在一起,顺应先进制造技术发展的需求,适应日益扩大的国际经济交流,以及日益增加的工程全球化竞争环境。第三,营造有利于创新人才培养的环境,激励学生的创新精神、创新能力,以满足社会对工程人才知识结构和素质能力的要求。第四,在理论课堂教学中强化实践教学,提高学生的工程意识和工程素养。以适应信息时代对工程技术人才的需求,适应高职院校对高技能高素质人才培养的要求。但是,这种教育模式的实施,对教学环境,对教师的素质都提出了新的挑战。我们应该共同努力使中国的工科教育能够走在世界前列。
参考文献
[1] 濮良贵, 纪名刚. 机械设计[M]北京: 高等教育出版社,2001.
[2]秦剑英.项目教学法在《机械设计基础》课程中的应用[J].中国科技信息,2009,(2):219-220.
[3]沈晓玲,平学成.机械设计课程设计的教改探索[J].华东交通大学学报,2007,(12):132-133
[4]朱玉.CDIO工程教育模式下"机械设计课程设计"教改的探讨[J].中国电力教育,2010,(19):98-99.
1.概述
课程设计是非常重要的教学实践环节,通过课程设计的锻炼,学生可以综合运用专业课知识。通过课程设计培养学生机械综合设计能力、创新能力和工程意识,是启迪学生创新思维、开发学生创新潜能的重要手段,并为以后专业课程设计和毕业设计奠定基础,在教学计划中具有承上启下的作用[1]。
根据学校机械专业的培养方案,可将专业课课程设计分为机械类课程设计和电类课程设计,机械类包括:机械原理课程设计,机械设计课程设计,夹具设计课程设计等;电类的包括:PLC原理与应用课程设计,控制工程基础课程设计等。然而,对于机械类课程设计来讲,主要是对机构的原理设计、结构设计和工艺卡片设计等。然而不管是哪一个机械类的课程设计,都离不开三维模型的建立。本文主要针对机械类课程设计中的三维软件的应用做探讨和研究。
2.目前课程设计中存在的问题
目前几个机械类课程设计都还是在采用传统手工绘图或者二维CAD绘图的方式进行设计[2],老师在前期讲解的时候,也是用一些已经做好的设计的动画和基本原理讲解的方式给学生讲解。具体问题如下:
(1)《机械原理课程设计》基本都是采用手工原理图的形式进行设计,学生从手册或课本中了解每种机构的工作原理,然后根据老师布置的课题要求进行原理设计,通过手工绘图方式,绘出机构原理图。
(2)对于《机械设计课程设计》来讲,我们的题目还是使用传统课题,设计一级或者二级减速器。设计步骤基本跟传统设计步骤一样,学生先观察实际减速器模型的结构,然后进行拆装,详细了解减速器的结构。在了解了减速器结构后,学生再一步步进行轴的设计、齿轮设计、轴肩、箱体等零件的设计。这种设计步骤看似非常合理,但是学生是观察成品减速器,很难理解每个零件在整个产品中的作用。如果能将减速器是如何设计出来的,让学生直接参与设计过程中,学生就会更有兴趣,理解更容易。
(3)《机械设计课程设计》是已知产品的结构,然后进行设计,然而《夹具设计课程设计》只知道功能和设计要求,需要学生将所学《夹具设计》知识进行综合运用,设计一套完整的夹具。传统设计步骤是学生通过实习,参观实际的夹具结构,然后老师给出跟参观相似的课题,学生进行设计。在设计过程中,主要采用手工或者二维CAD软件进行结构设计。
以上几种设计都采用二维设计,学生直观上不便于掌握和理解。而且二维设计的后期修改工作非常繁琐。
3.三维软件Solidworks在课程设计中的应用
(1)三维造型技术的优点
三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础。它是建立在平面和二维设计的基础上,让设计目标更立体化、更形象化的一种新兴设计方法。三维CAD系统有较好的造型工具,能应用“自顶向下”和“自底向上”等设计方法,实现装配等复杂设计的难度远比用二维图形系统增加得快。
(2)三维软件Solidworks在课程设计中的应用实例
为了适应现代工业4.0人才培养需要,学生应该首先能使用现代化技术手段进行产品设计,然后具备能出一套标准的符合机械设计规范的工程图的能力。学生需要掌握至少一款三维软件的使用,并能熟练使用三维软件进行产品设计和出工程图。然而,将三维软件应用于课程设计中,一方面使学生充分理解所做课题的具体情况,另一方面学生的三维设计过程是对软件使用的锻炼。
2014年在修订机械设计制造及自动化培养方案中,考虑到三维软件在机械专业课中的重要地位,将三维软件课程设置在第三学期,也就是在所有课程设计开设之前就已经开设了三维软件课程。
下面以Solidworks软件在《夹具设计课程设计》中的使用为例,在基本确定定位元件和夹紧机构以后,结构设计步骤如下:
(1)夹具的三维结构设计
夹具由定位元件、夹紧机构和夹具体等一些辅助元件组成。Solidworks在装配体设计中有一种自上而下的设计方法,这种方法可以在设计过程中,一边设计一边建模。只需要画好第一个基础零件,其他零件可以根据需要直接在装配体中建模,可以非常方便地确定设计的零件的位置和大小。本实例就是采用这种自上而下的方式进行装配体的设计。现将拨叉零件钻孔专用夹具体三维结构设计出来,然后设计心轴并将被加工零件拨叉装配进来,依此方法,将需要的零件都一一设计出来,最后成为一个完整的夹具。
老师在讲解完理论知识以后,再以一个实例为例,一边设计一边绘图,这样学生对整个设计步骤就非常清楚,也容易理解。
(2)由三维结构图出工程图
对于机械专业学生来讲,出一套标准的工程图是最基本的要求。很多学生做设计时更重视方案设计,不重视出图。而且课程设计老师进行课程设计指导时,主要对学生的设计方案进行指导。然而,课程设计一方面是对专业课知识的综合运用,设计正确的方案,另一方面是对学生出图能力的加强和锻炼。
三维Solidworks软件具备零件和装配体出工程图的功能,学生可以利用Solidworks软件进行三维结构设计,在结构设计方案最终确定以后,先用Solidworks软件输出工程图,再到CAD中进行修改。
4.总结和展望
课程设计是使学生具备综合运用专业知识能力,学生通过课程设计,了解实际产品的设计过程,达到理论联系实际的效果。
参考文献:
[作者简介] 梁永江,柳州职业技术学院机电工程讲师,工学硕士,研究方向:机械设计与制造教学和设计,广西 柳州,545006
[中图分类号] G42 [文献标识码] A [文章编号] 1007-7723(2013)03-0079-0002
《机械设计基础课程设计》是高职院校机械专业设置的一项实训环节,是学生首次运用机械设计基础及其他先修课程的理论知识解决工程实际问题的实践。通过课程设计,学生可初步掌握简单机械装置的设计方法和步骤,可以了解机械设计的一般程序,熟悉和掌握机械设计的基本方法及步骤,学会查找和运用有关技术信息及资料,逐步培养创造性思维能力和增强独立、全面、科学的工程设计能力。
一、高职高专机械设计课程设计的现状
目前,高职院校机械类及近机械类专业课程设计一般采用减速器为设计对象,设计题目一般为单级直齿圆柱齿轮减速器。设计内容包括电动机选型、传动方案选择、v带传动设计、传动零件设计、强度校核、减速器箱体设计、螺栓连接选型、键连接选型、方式设计、附件设计等。设计的工作量为减速器装配图一张、齿轮和轴类零件工作图各一张、设计计算说明书一份。以往的教学方式也一直沿用传统的机械设计方法:计算、查资料、图板或Autocad绘图。整个过程要求学生思路清晰,基础知识尤其是二维制图读图基本功扎实,但由于高职高专的学生理论基础与综合能力相对较薄弱,设计计算、分析、绘图能力相对较差,很多学生在绘图的过程当中对基本的三视图关系解读困难,在工程制图时对设计中零部件内容,装配关系不了解,导致信心不足及后面的胡编乱造、抄袭、敷衍了事,达不到课程设计的最终目的。
二、在课程设计中使用三维设计软件的可行性和必要性
随着CAD/CAM 技术的飞速发展和日益普及,基于三维模型的设计已日益发展和成熟,高职高专近机类的专业,在开设机械设计课程及计算机辅助绘图的同时,也开设了三维软件如Pro/E、UG、Catia等课程。笔者多年来从事机械设计基础及三维设计软件教学,从多年的教学反馈来看,由于基于三维模型的设计相对直观,解决了令很大一部分学生读图识图的困难,学生学习的兴趣很高。从教学的效果来看,学生用三维软件进行课程设计是完全可行的。但由于课程设置和学时编排困难等原因造成机械设计与三维设计软件课程的教学始终没有有效地结合起来。一方面,学生在做课程设计时普遍感觉抽象,很多学生感觉困难甚至放弃,从而出现设计抄袭现象严重,教学效果甚微的情况。另一方面,学生学完三维软件后也没有有效地加以实践。因此,应将三维软件应用于机械设计的课程设计甚至是后期的毕业设计,可以在很大程度上提高高职高专学生对课程设计的积极性,实现课程设计的最终目的,也能将三维设计软件有效应用于机械设计,培养出能适应CAD/CAM 技术的飞速发展、适应企业新技术快速发展的高技能人才。
三、UG软件为机械设计基础课程设计提供的功能
(一)三维实体建模与修改
机械设计基础课程设计强调边计算、边修改、边画图的三边设计过程,画图与计算修改是互相补充,交叉进行的,一些零件的尺寸可以通过经验公式获得,但有一些零件的尺寸则需要通过画图、即装配后根据结构才能确定。如减速器箱体的结构设计中,因为箱体中大部分尺寸的确定都是和其他零件尤其是轴系零件安装定位的整体设计要求相关联的,很容易出现严重的设计错误却难以发现的情况,发现后修改也相当困难,有时甚至需要重新画图。
UG软件的装配建模是用于产品的模拟装配,支持“由底向上”和“由顶向下”的装配方法。即在装配过程中可以直接建立和编缉组件,一边装配一边建立组件,可以及时发现设计中的问题并进行修改,所有修改直接反映到组件部件文件;也可以独立创建单个组件部件,然后添加到装配体中,一旦对组件部件进行了修改,所有引用该组件的装配体自动更新。这就为机械设计的边画图边修改的交叉进行提供了技术便利。
(二)装配与拆装动画
UG软件的装配爆炸图能将装配体中的组件沿指定的方向和距离偏离原来的实际装配位置,用来表达装配体中各组件的装配关系。此外,UG软件提供的装配序列可以使用户控制一个装配体的装配和拆卸顺序,并可以创建动画模拟组件的安装和拆卸过程。教师可以在指导设计过程当中应用装配爆炸图对减速器箱体中的零件装配关系进行很轻松的讲解,学生做完设计后也可以对成果进行装配演示,极大程度改变了传统的二维设计中学生不理解,教师不知如何教的现状。
(三)出具装配及零件的二维工程图
课程设计的难点是在装配图的绘制上,学生由于空间与平面的思维转换能力不足,不管是手工绘图还是Autocad绘图,常出现读图制图困难的情况。而UG软件的二维工程图纸可以由三维模型自动生成,且图纸严格地与三维模型相关,设计的三维模型有修改会及时反映到二维工程图中,辅助学生进行三维与二维之间的转换,从而也巩固和提高了学生的二维平面图的读图制图能力。
四、运用UG软件进行机械设计基础课程设计的实施办法和建议
教师在课程设计中所起的作用主要是引导,引导学生综合利用所学知识进行设计,教会学生查资料的方法,培养学生独立解决问题的能力及与其他小组成员协同合作的能力。减速器的零件设计中,很多零件是标准件,教师可以引导学生运用设计软件的外挂建立如螺栓螺母齿轮的三维模型,以减轻学生建立零件的负担,从而将更多的精力放在结构设计上。
机械设计基础课程设计最终要以一定的设计结果表现出来,传统的机械设计课程设计要求学生最终上交的设计结果材料包括设计说明书、一张减速器装配图和若干张零件图,设计成绩的评定多数是以只看图纸的方式,而运用UG软件辅助进行的课程设计最大的弊端与多数应用计算机辅助绘图一样,很容易发生学生之间互相抄袭的现象。所以,在设计时应适当进行分组,每组学生给定不同的数据。此外,设计成绩的评定方式,采用成果汇报及答辩、平时设计表现相结合的方式。答辩过程中师生间的相互交流是教师评定设计质量高低最有效的手段。通过答辩老师能够发现总结设计过程中所存在的问题,同时也是学生自我检验的最有效的方式,通过答辩锻炼了学生的语言组织和表达能力,有利于培养学生宏观地看待问题的能力和总结能力。
五、结 语
在CAD/CAM技术迅猛发展的形势下,高职高专的机械设计教学方式也要相应地进行改革与创新,在课程设计中运用现代设计方法,进一步开阔学生工程设计思路,提高学生工程设计水平与设计创新能力,能够很大程度地激发高职高专学生学习机械设计的兴趣,全方位提高机械设计课程设计的教学质量,培养出真正意义上的高技能技术人才。
[参考文献]
课程设计课程设计的选题单一、内容陈旧,设计过程缺少关于工艺、成本、环保、质量、使用及维护等相关知识应用的锻炼,无法提高学生进行工程实际应用的能力。课程设计的图纸采用手工或CAD二维绘图的设计手段已明显落后于企业产品设计对应用型人才的要求。4.教学方法目前教学方法存在以下问题:授课内容多,教学课时安排少;讲述原理多,结合实际偏少;纵向论述多,横向比较少;讲述常规原理多,介绍行业最新技术成果少;课堂讲授多,课堂课外讨论少。[3]
“机械设计基础”教学改革
对应用型机制本科学生教学的主要目标是在基本教学的基础上加强对学生综合运用知识进行机械设计的能力和创新能力的培养。“机械设计基础”主要分为理论教学、实践教学和课程设计三个教学环节。教学改革也应该在基本教学基础上在教学的三个阶段都进行学生创新能力和综合运用能力的培养。主要改革措施详述如下:
1.精简理论教学环节为了与应用型人才的培养模式相适应,“机械设计基础”教学课时安排上,根据本课程应用性和实践性较强的特点,适当减少理论教学课时。因此授课内容就要有所侧重、有所删减。课程讲授内容遵循“基本、实用”原则,主要培养学生机构的分析能力,使学生掌握机械的基本设计方法。最后使学生从根本上掌握各种常用机构的基本运行原理以及机械中常用的一般通用零件的设计要领。并注重在教学过程中将一些机械发展的最新成果和最新技术介绍给学生,开阔学生们的眼界,提高学习的积极性。
2.加强实验教学实验教学是“机械设计基础”教学体系中不可缺少的一部分,主要培养学生理论联系实际、分析及解决问题的能力,对学生的创新能力和综合素质的培养起着非常重要的作用。实验教学在教学内容安排上,为了提高学生综合认识机械设计及创新能力,应该加强一些综合性和创新性的实验。教学改革后开设的实验主要有:机械零件认知实验、机构运动简图测绘实验、渐开线齿轮参数测量实验、渐开线齿轮范成实验、带传动性能实验、机构创新试验、轴系测绘实验、减速器拆装实验、机构运动方案创新组合实验、平面机构创意组合测试分析实验、机械速度波动调节实验、机械传动综合实验等。通过这些实验可以使学生的机械设计和创新能力得到提高。机械创新设计类实验使学生的学习变被动为主动。通过自主设计实验方式、方法及实验步骤,学生的创新思维和创新技能得到了锻炼,增加了学习的趣味性。
3.提高课程设计质量“机械设计基础”课程最后进行的是课程设计,主要在理论教学中所学的机械零件基本设计知识基础上,综合考虑工程实际,进行实际传动方案设计训练。基于目前课程设计存在的问题,应用型机制本科课程设计的教学过程主要从以下几个方面入手进行改革:
(1)拓宽课程设计题目。目前,各院校课程设计的题目都是减速器,每级学生都做着重复的设计内容。另外,机械制图课程中也选择减速器进行测绘,因此就使得课程设计题目重复。因此,必须要拓宽课程设计选题范围,增加题目的层次。题目的选择应更灵活,更接近于实际,实现设计题目的多样化。鼓励学生自选题目,充分调动学生的积极主动性,更大程度上锻炼学生们的设计及创新能力。
(2)案例设计。结合工程实际,给定功能要求,让学生拟订传动方案。让学生从功能分析出发,自己拟订结构及机械传动方案,进行方案比较优化,确定参数,完成从定性问题转化为定量的设计工作,而后进行相应的计算、校核及完成相当数量的工作图设计。
(3)引入三维软件。为鼓励学生在课程设计中应用3D技术,在开课之初就明确告诉学生,课程结束后要进行为期两周的课程设计。设计内容是机械的传动装置,要求学生必须采用三维软件将所设计的传动装置表达出来,将课程设计提前布置,化整为零,并结合机械设计教学,引导学生应用三维技术。
(4)强化指导过程。在课程设计过程中,教师的指导非常关键。指导教师在课程设计中应该具有强烈的责任心,要对学生的整个设计过程进行检查并及时纠正错误,尤其注意设计理念及三维图形绘制的指导,使学生能真正从设计过程中受益。
(5)重视答辩。课程设计的最后一个环节是答辩,也是对两周课程设计工作的考核。即使设计题目或者设计数据不同,每个学生都在教师的指导下参考手册、教材进行设计。通过答辩可以使学生对设计有进一步的认识并认识设计的不足之处。因此,答辩也是一个答疑、总结提高的过程。
借助“创新大赛”进行知识综合
课程设计是机械设计基础课程重要的教学环节,是培养学生机械设计的重要实践环节。通过课程设计,培养学生分析和解决工程实际问题的能力,使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。提高学生的有关设计能力,如:计算能力,绘图能力,使学生熟悉设计资料(手册、图册等)的使用,掌握经验估算等机械设计的基本技能。通过该课程设计,可以把学生所学的机械制图、公差与配合等几门课程的理论知识加于巩固、扩展,提高了学生的综合能力,为技术应用型人才的培养奠定了基础。随着高职教育的不断扩大,高职生的来源复杂,学生基础参差不齐。近几年的课程设计效果不理想。课程设计对一部分同学来说是很枯燥,学生只是按照设计指导书的各个步骤机械地代数据,并没有真正思考问题,没有达到设计的真正目的。为了让学生更好理解课程设计的内容,到达设计的目的,需要在教学方面做一些改革。笔者本着自己这些年来指导课程设计过程中发现的问题,不断思考,不断探索好的教学方法,从以下几个方面来对课程设计进行教学改革,提高课程设计的水平。
1把设计和教学融合在一起
课程设计一般都是安排在理论课程讲授完之后进行,时间一般是安排在期末两周时间。设计结束之后面临期末考试,大多数同学把精力都放在考试课程上,对设计不能尽心尽力,有的同学是敷衍了事,机械地参照指导书抄写说明书,里面问题很多。有的同学虽然也发现了问题,但时间紧张,就懒于修改参数,草草了事。最后一周绘制的装配图效果也是不太理想,完全没有达到设计的真正目的。如果能把设计穿插在理论教学中,比如讲完带传动就可以布置设计任务,把设计题目分组给学生,设计要求讲解清楚,把电动机的选择方法给学生讲解清楚,再讲解传动装置运动和动力参数的计算。学生利用课余时间就可以着手设计内容,完成电动机和带轮的设计计算。在课程内容齿轮传动讲解完之后,学生可以接着前面的带传动设计内容进行齿轮的设计。讲解完轴的设计内容之后,学生就可以设计轴的结构尺寸。每上完一部分与设计内容相关的知识点后,就让学生接着进行设计,让学生有足够的时间去考虑,设计的效果才理想,学生才得到真正设计能力的培养。
2设计参数多组化
以往的设计参数虽然也有很多组,但数据相差不大,最开始学生对设计都很感兴趣,随着设计内容的不断增加,有的同学觉得大家做的都差不多,和设计指导书也相差不大,渐渐就会失去兴趣,等着别的同学做完了直接抄写敷衍了事。可以把设计的参数变动大一些,每组的参数选择要求也不一样,这样就可以避免学生互相抄写。比如在带传动的设计中小带轮基准直径的选择,一个组的同学必须选择不一样的数值,带传动设计完了之后,让这组的同学互相对比,启发他们思考参数不一样会有什么影响,最终引导学生找出合理化参数设计。设计重在过程,而不是结果,通过不同的参数比较,让学生更直观理解了设计内容,锻炼了学生发现问题,分析问题和解决问题的能力。同时也激发了学生对设计的兴趣,不是简单的抄写,达到设计的目的。
3注重答辩,启发学生自己发现问题并解决问题
答辩是课程设计的最后一个环节,是检查学生实际掌握知识的情况和设计的成果,评定设计成绩的一个重要方面。虽然设计是提前布置,参数选择让学生选择不一样,但如果不答辩,也难区分是学生自己独立完成的,还是机械地抄写设计指导书。通过答辩,可以发现学生的一些问题,引导他们去解决问题。引导学生对设计过程进行全面分析和总结,弄清楚设计中每一个数据和公式的使用,对图纸上零件的结构有着清楚认识。学生在设计中完成的图纸和说明书还不能完全反映出学生的真实水平。只有通过答辩,才能看出学生的设计能力和综合能力。比如,有的同学设计带传动的时候,只是机械地选择带轮直径,但缺乏整个系统的考虑,有的同学的小带轮半径比电动机的中心大,学生还是没有发现问题,没有及时修改带轮直径,继续按这样的参数进行后面的设计,导致后面很多数据都不合理。设计完成后,答辩就是引导学生对整个系统一个全面的考虑,及时发现问题并解决问题,培养了学生综合分析问题的能力。
4培养学生CAD绘图能力
以往的课程设计要求学生绘制一张装配图和两张零件图,大多数都是手工绘图。由于设计说明书错误多,边绘图边修改说明书,有的尺寸是绘图过程中才能确定的。反复修改数据,部分学生感到烦,设计数据太多,基础差的同学甚至不知道该修改哪个数据。机械地参照指导书绘图,导致设计的尺寸和图纸中的尺寸不吻合,细节地方错误多。如果设计任务及早布置出来,学生做完一个零件的设计就用CAD绘制出零件图,并让老师检查。比如齿轮的零件图,只需要修改轮毂的孔径就可以了。最后集中几天到机房完成装配图的绘制,这样既锻炼了学生的CAD能力,同时又能保证是学生自己设计的尺寸,和说明书也吻合,达到设计的效果。对于成绩好的同学,还可以鼓励他们利用学过的三维软件绘制零件,并进行装配。在二维和三维之间不断转化,学生可以发现问题,并加于修改。总之,通过以上几个方面的改革,能较大程度改变课程设计中的一些问题,把课程设计穿插在理论教学中,针对性强,学生也容易接受。参数选择的多样化,能调动学生的主动性和积极性,激发学生对课程设计的兴趣,提高了设计效果。
作者:王桃芬 张彩芳 单位:重庆工程职业技术学院
参考文献:
[1]陈立德.机械设计基础课程设计指导书[M].北京:高等教育出版社,2009.
随着我国高等教育的改革,课程设计是工程机械体系教学的关键。高校在课程设计时大多数是局限课本上的题,虽然书本上的题是经过严格的逻辑设计的,但是由于学生本身知识量的有限和对专业的认知等因素,出现“一叶障目,不见泰山”的现象,虽然学习很认真,但是不能将课程与整个体系联系起来,使学生不知道这些知识用来干什么,怎么用。为适应科学技术的飞速发展和社会对人才的需求,我们应当进一步完善课堂教学和课程设计,更好地适应世界发展的潮流。当前教学中出现的问题主要是:教学结构单一,教学方法“僵硬”不能激发学生的学习积极性,使学生不能发掘课堂上的知识点。针对学生在教学中对知识点的认识不清,不能将整个课程体系结合起来的问题。首先应当转变教学模式,将以前的照套课本式的教学方法转变为兴趣型的教学方式,在教学中更好地调动学生的兴趣,激发学生的学习积极性。其次就是在课程设计时主要依据学生的实践课程来设定相应的题目,既不脱离教学中的知识点也联系了实践理论,最后在培养目标上我们应当重视复合型人才的培养,在教学体系中对于一些关联性课程的知识点在课堂上应当做简单地阐述,以培养贯通社会科学,技术科学、人文科学的复合型人才为目标。
一、工程机械关联性课程体系现状
工程机械关联性课程体系的类型主要是以理论为主,其中也有的是理论加实践,如表1所示。当前大多数高等院校的工程机械关联性课程没有实践训练,只是依附于课本上的理论知识。对于有实践训练的课程,这些实践缺乏创新性,内容比较简单,甚至与理论知识缺少内在的联系。同时机械类的课程设计主要是以齿轮减速箱为设计的对象,虽然设计所涉及的面广,但是内容缺乏创新性,每年的课程设计大多都是相同的,所以设计的内容老化与社会实际联系较少,从教学效果的角度看,当前的教学与设计并不能构成一个具有逻辑性的体系。不能满足现代社会对人才质量的需求。
二、关联矩阵法建立关联课程模型
目前,为了更好地使关联性课程与教学相融合,在此利用关联矩阵法的原理,建立一种简单的评价体系,使教师能够更好地确定关联性课程的重要性,在设定关联性矩阵时每一门关联性课程对整体教学的影响程度是不同的,这种影响程度可以通过学生对兴趣来确定,这样不同的关联性课程就对应了不同的影响因子,这些影响因子就组成了一个体系,如果关联性课程体系为,那么对应的影响因子就为,通过关联性矩阵原理可知,影响因子体系应当满足:通过关联矩阵的逐项比较原理选出较好的方案。
三、工程机械教学体系与课程设计的建议
工程机械教学体系与课程设计必须要以现代工程教育的实际背景为前提,根据学科的特点在结合学校现有资源,在传统的教学内容的基础上进行创新,通过现有的实验室和企业实习的经验对教学体系进行整合。(1)提高学生学习积极性:所有的实践要根据学生的兴趣来设定,在实践过程中首先需要学生对整个实践的理论知识掌握,在自己动手去做去分析,并在做完后提出自己观点和建议,培养锻炼学生发现问题,解决问题的能力。(2)培养学生的创新能力:在学生进行实验室操作的过程中,需要教师继承并更新以往的设计题目,通过学生们自主提出问题来发掘新的思路,可以通过一个实践引出多个题目,分层次的进行。这样能有效的提高学生的创新能力,更好的适应21世纪对创新人才的需求。(3)开展仿真实验:目前对于计算机的运用已经无处不在,它具有进行大量数据的运算、三维物体的动态模拟等功能,能够高效的解决实际运算中的繁琐问题,在实践教学前先通过计算机对整个实践过程进行动态模拟,对于在计算过程中出现的问题提出较好的解决方案,避免在实践过程中出现相应的问题。(4)课程设计联系工程实际:为了增强学生解决实际工程问题的能力,在选择课程设计的题目时,我们可以从在工厂参观学习的车间中选出一些覆盖面广且具有一定创新性的零件作为设计的对象。为了使学生更好地对实际工程问题有叫清晰的认识,我们可以邀请工厂里的工程师走进教室,对学生的设计提出实际性的问题及触发学生的灵感。
四、总结
课程设计与教学体系的设定是高校工程机械体系教学中的一个重要环节中,教学体系的设定直接影响人才的培养。因此,以工程机械教学体系为前提,加强教学和课程设计与工程实际相结合,探索新的教学思路,激发学生学习积极性,确保学生的创新实践能力,提高毕业人才质量。
参考文献:
[1]朱高峰.工程教育的几个问题探讨[J].中国高等教育,2010
申明:本网站内容仅用于学术交流,如有侵犯您的权益,请及时告知我们,本站将立即删除有关内容。 摘要:课程设计是工科专业实践教学的重要环节。以动力机械及工程专业课程设计为例,分析了改进前课程设计和存在的问题,并结合指导课程的实践经历,分析了课程设计的改革思路和实施方法,经过实践探索证明了其是行之有效的教改方式。 关键词:课程设计;动力机械及工程;实践教学
前言:
在全国开设动力机械及工程专业方向的学校中,很多都安排“内燃机课程设计”这一教学环节,旨在通过课程设计使学生应用、巩固、丰富、提高所学内燃机专业知识,加深对所学理论知识的理解,获得与专业有关的实践经验,培养学生的实践能力和专业技能以及综合运用理论知识分析和解决实际问题的方法与能力。因此,课程设计是对前期理论与实践教学效果的检验,也是对学生综合分析能力与独立工作能力的培养与检查过程。
一、原课程设计内容安排存在的问题
1.存在的问题
(1)原课程设计内容安排中绘图工作量大,在两周左右时间内要求每个学生在认识、消化和整理原图的基础上,完成两张四缸发动机的横向和纵向图,这对于大部分学生来说是一件很难完成的事情。所以,到最后造成的结果就是大部分学生无法达到课程设计基本要求,即学生并不能通过课程设计掌握发动机的工作特点和设计要点,掌握基本尺寸和结构的确定原则以及计算方法,更谈不上在设计中发现问题,进行创新设计。
(2)课程设计答辩是以教师提问为主的“问、答”方式,不能全面地考核学生们对课程设计的掌握程度。更重要的是,学生们对自己的设计过程及结果并没有系统地总结,对自己的成功与不足之处没有一个明确的认识,使他们在今后的学习中没有明确的努力方向,这并不是一个好的学习习惯。
(3)课程设计的组织形式单一。课程设计的目的之一就是要培养学生分析和解决问题的能力。从人才培养的过程来看,在一个人的经验还很不丰富的情况下,团队合作是迅速提升其分析问题和解决问题能力的最好途径之一,也是知识共享、成长最快的方式。然而,原课程设计还只是处于单打独斗、一人一题的局面。
二、课程设计的改革探索
1.改进课程设计内容
内容安排中减少机械重复的画图工作量,将四缸发动机设计改成二缸机设计,并强调团队合作设计理念,安排2人一组,每个学生只要求手画一张纵向图或横向图,另加两张用绘图软件绘制的零件图,由此一方面补充了现代设计方法在内燃机辅助设计中应用的培训,也使得学生有时间对设计进行全面思考,保证了对设计计算过程的理解。
2.加强现代设计方法在内燃机辅助设计中应用的培训
分别以动力机械及工程专业的两大主干课程“内燃机原理”和“内燃机设计”为基础,将学生分为内燃机工作过程热力学计算和内燃机运动学和动力学计算两大组,加强了现代设计方法在课程设计中的应用。要求进行内燃机工作过程热力学计算的学生根据热力计算公式,对内燃机各热力参数、指示参数进行计算,并绘制示功图,它对内燃机的设计有一定的指导意义。要求进行内燃机运动学和动力学计算的学生以发动机运动学与动力学仿真分析为目标,掌握发动机运动学与动力学分析问题的思路与方法,并能将思路与方法付诸于程序语言进行仿真,通过仿真结果进一步加深对发动机发火顺序、转矩波动和轴承负荷图的理解。
3.设计过程进度安排阶段化
第一阶段:大约1―2天时间,进行内燃机总体设计和方案选择,在产品总体设计中要选择和确定内燃机的主要设计参数,在进总第250期 专业教学行热计算和外特性计算及主要零部件设计前,首先要选择零部件的类型、布局方式,如:气缸的布局方式、燃烧室的选择等。
第二阶段:大约2~3天时间,进行内燃机工作过程热力学计算和内燃机运动学和动力学计算,学生依据分组睛况分别按要求进行具体的计算。
第三阶段:大约8―9天时间,进行绘图工作,每个学生手画一张纵向图或横向图,另加一张用绘图软件绘制的零件图。
第四阶段:大约2~3天时间,整理并编写课程设计说明书。
4.细化课程设计成绩的评定方式,鼓励创新意识,加强平时考核监督
课程设计改革要做到成绩评定严肃、认真、科学、公正,只有制定合理的成绩评定标准才能取得学生对成绩的认同感。改进后的课程设计从一开始就明确给出评定的办法以及细则,并严格加以实施。最后的总成绩是将设计说明书质量、创新意识、图纸质量、答辩以及平时成绩进行加权综合计算得出。其中说明书质量包括方案说明、设计计算过程,以及学生对课程设计的理解、认识和收获等,要求报告思路清晰、文字通顺,书写规范,符合技术要求与撰写规范。总成绩别考虑了创新意识的成绩点,只要学生在教师给的简单的原设计模板上有所创新的都予以成绩上的鼓励。此外,加强平时成绩的考核,主要参照出勤、提问和平时阶段性任务的抽查情况等方面给出成绩。出勤情况除了教师抽查记录,还委任几个组长进行记录。四个设计阶段完成情况均分别记人平时成绩。
5.改进课程设计答辩方式
答辩时除了采用教师提问的“问、答”方式外,还要求学生能指出自己在图纸方面和报告方面的问题,注意引入学生自我的认识,允许学生参与对成绩的评定。或者要求学生指出别人图纸问题,以考查学生对实际问题的处理能力和对基础知识掌握的程度,侧面也反映该学生是否亲自完成了课程设计任务。此外,答辩时还现场抽查某些学生对绘图软件的使用情况。对于不合要求的学生,必须要求在规定时间内重新完成,否则不予通过。
三、总结
动力机械及工程专业改革后的课程设计注重了对知识运用、能力训练和素质培养的要求,在课题的深广度与分量上进行了调整,保证了90%以上的学生能够按照设计与进度完成设计工作。本次课程设计改革探索反映出来的正面效果比较明显,锻炼了学生的团队合作和创新意识,提高了学生分析问题和解决问题的能力,对该专业的课程设计具有较好的参考价值和示范作用。
参考文献:
[1]石彪,周鲜成,刘利枚.提高工科课程设计质量的思考[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2006,(3):58―59.
[2]朱克敌.应用型本科计算机专业课程设计教学模式研究[J].沈阳工程学院学报(社会科学版),2010,6(3):407―408.