时间:2022-05-10 05:01:06
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇现代机械设计论文,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。
1.1现代化机械生产模式更加符合市场的需求,符合批量生产的规模
现代化生产模式由于受到诸多的市场刚需影响,机械产品的需求量不断增大,而生产周期不断缩减。这在很大程度上刺激了机械生产模式,对于传统的机械生产更是一种挑战。因此,在外界的压力之下,机械生产方式以及机械的设计理念都进行了较大程度的修改,以满足日益增加的市场需求。那么,在生产方式方面,机械生产采用了自动化远程控制生产技术,并结合计算机数据处理技术,来实现一种现代化的机械生产模式。
1.2现代化机械生产模式引入新技术,从而实现全新的机械制造业
单一的技术发展完全无法满足市场需求,各个领域的技术进行结合发展,才能够实现对一个产业的变革与市场顺应度。机械制造业领域,要想实现一定的市场竞争力,就必须实现产业的整合与技术的结合应用。从传统的机械生产模式,就可以发现传统机械模式存在的问题。其具体表现在:大量的人工操作,不仅效率低,而且容易出现错误,产品质量不合格的现象时有发生。车间是传统的机械产品的主要生产基地,生产车间的人工操作太多。一般的工件都需要进行反复打磨,才能够符合产品需求。由于避免不了人工的主观误差,在生产的过程中经常会出现工件报废的现象。不仅造成了原料的浪费,又增加了生产成本与时间成本。车间的安全问题非常重要,经常性安全问题无法避免。传统的生产车间都是人工对着一台机床进行操作,一旦操作不当,就会出现一些危险问题,从而影响其生产质量。在进行工件加工的过程中,人员受伤的现象一直无法真正避免,对于人身安全是一种伤害,而对于生产流程,也常常会出现脱节和拖工的现象,造成整体的产品质量下降。机械产品的检测流程不科学,常常出现漏检问题。传统的机械产品同样需要质量检测,检测合格之后的产品才能投放市场。但是由于机械的检测一般都是人工进行的,不仅检测结果没有科学性,检测的流程也较慢,容易造成漏检的现象。因此,对于机械检测而言,传统的检测方法也存在较大的问题。那么,在原有的生产模式的基础上,机械生产模式开始了全新的改革,在人工操作上,现代化的机械生产采用全自动的流水线式生产模式,并且引人了大量的现代化远程控制生产设备,从而最大化的减少了人工操作的部分,精简了工作人员。这样做不仅减少了机械生产的成本,也在一定程度上避免了错误和安全等问题。此外,在检测方面,现代化机械生产模式引人了计算机技术,从而让检测技术更加科学有效,最为重要的是检测效率大幅度增加,并且能够达到检测的科学性,保证检测结果的真实有效,提高市场的用户信誉度。
2现代化机械生产模式下机械设计的合理性分析
针对上文中,对于现代化机械生产模式的分析,可以在一定程度上了解机械设计的刚需。在机械制造业领域中,都比较认可机械设计的重要地位。但是,在现代化机械生产模式下,机械设计是否更加重要呢?所谓的机械设计的合理性又可以通过怎样的方式来实现呢?
2.1现代化机械生产的机械设计理念分析
与传统的机械生产模式相比,现代化机械生产的机械设计相对更加重要,并且其准确性和完善性要求更高。之所以这样进行分析,原因在于现代化机械生产的效率很高。但是,生产的效率只是体现在制造的效率上,在设计方面虽然有了提高,但是一旦设计出现问题,那么造成的返工以及损失就会非常巨大。实际上,通过与传统的机械生产模式相对比,就可以非常明显的显示出其明显性。传统机械生产由于产量较低,而且生产的流程化不足,会有生产滞缓的现象出现。但是,如果机械设计出现问题,却可以在第一时间发现,并且进行相应的调整。但是,现代化的机械生产模式由于生产效率较高,容易出现高效生产的技术脱节。因此,现代化的机械生产模式反而对机械设计提出了更高的要求。不过,在生产模式进行改良的情况下,机械设计当然也会随之进行改变,并且实现一定的技术对接。目前,机械设计通过了很多现代化手段,从而在技术层面有了非常大的改革与更新。尤其是计算机技术的应用,一定意义上强化了机械设计的功能与效率,从而实现了高效的设计方式,以适应现代化的机械生产模式。
2.2现代化机械设计的合理性分析
如何能够保证在高速率的生产环境下,实现机械设计的合理性呢?实际上,机械设计是两个部分的衔接部分。通过市场调研,分析用户的需求之后,进行机械产品的初期设计。设计方案通过后,开始进行批量生产。因此,机械设计的合理性就在于如何能将两点进行有效衔接。那么,通过衔接的切合方式,就可以体现出机械设计的合理性。首先,保证机械设计理念的合理性。机械设计的理念必须是合理的,正确的,需要满足在不同条件下的机械产品的适应性,满足市场的需求,满足客户的用户体验。其次,保证机械设计方案的合理性。机械设计不只是一种对机械产品的设计,实际上在生产期间的工期以及检测标准等,都是通过机械设计的方案来完成的。因此,机械设计一定还要同时满足方案的合理性。最后,保证机械设计实现利益最大化。实际上利益最大化才是现代化机械生产模式下的机械设计的合理性所在。任何一个行业或者是产业,都是需要保证产品的合理性为前提的,而机械设计就做到了这一点。
科学技术进步、生产建设的需求,为工程机械的应用提供了广阔的空间,也对设备管理的提出了更高的要求。做好机械设备的合理配置、科学使用、及时保养、适时维修,降低设备故障发生,提高机械设备的有效利用率,是对工程设备管理工作的主要要求,下面我就当前矿山企业在工程机械设备管理方面存在的问题和提高工程机械管理的方法谈谈自己的看法。
一、当前工程机械设备管理中存在的问题及原因
1、管理机构不健全,管理制度不完善
相当一部分施工企业仍缺乏完整、严格的工程机械设备管理制度,对工程机械设备的台账、技术资料档案的建立等工作尚未完善,管理工作无章可循、管理无序,有的企业甚至在购买了新设备后,没有及时或根本不入账,造成管理工作相当被动,设备糊涂使用,不能明确工程机械管理和使用的责任主体。
2、舍不得智力投资
(1)虽然目前大部分施工企业都根据自己企业的实际情况,设立了机务管理部门,但由于机构、人员更迭较为频繁,设备管理及维修人员接受专业教育时间短,管理人员对设备管理的整体认识尚较模糊,技术管理水平参差不齐。
(2)而有些企业只是片面注重眼前利益,宁愿花耗大量资金用于购买先进设备,但在管理人才培训等智力投资方面却显得过分吝惜,舍不得花钱。这样,就算有再先进的设备,但管理跟不上、人员素质低劣,是很难适应机械自动化、机电一体化程度高的设备管理的需要。
3、工程机械设备的使用与保养相互脱节
(1)目前大多数施工企业虽然都实行定人定机制度,即每个操作人员固定使用一台机械设备,但却忽略了定人保养制度,没有把机械设备维修保养的各项规章制度明确落实到个人。正因为如此,操作人员往往只是“包用不包修”,维修人员也是马虎应付了事,每当机械设备出现故障,操作人员与维修人员往往互相推卸责任。这样,不但影响了产量、质量,也增加了维修费用、运转费用以及降低了设备的使用寿命。
(2)此外,不少项目负责人只考虑眼前利益,没有从长远打算,短期行为严重,只注意产值与效益挂钩,在设备管理使用上表现为“重用轻管”,为了赶工期、抢进度,而不惜拼设备,造成机械设备常常处于超负荷状况工作,或带“病”作业,甚至违章操作,其结果是该工程项目完工后,机械设备严重磨损老化,而调运到新工程又需花费大量的精力与费用进行整修,造成施工工期贻误,项目部之间在维修费用上互相推诿,固定资产无形流失。
4、工程机械设备维修“滞后”,浪费严重
(1)由于目前大部分施工企业还未能有效地实行点检制度等保养措施,设备维修管理往往局限于“事后维修”,“预防维修”意识不够重视,对设备的故障及劣化现象也就未能早期发觉、早期预防、早期修理,以致造成人力、物力、财力不必要的浪费。
(2)施工企业机械设备“浪费维修”的现象也十分严重,个别维修人员为了贪图方便,对一些仍有很大修复价值的旧件不加以修复利用,任凭其主观随意地报废,更有甚者,不考虑其它设备的整体性能,采取“拆东墙补西墙”的做法,得过且过,只要机械能动就交差了事,结果也只会是事倍功半。
二、提高机械设备管理工作的方法
1、在使用方面,设备的价值主要体现在使用。任何设备都有规定的使用范围、条件及操作程序,只有正确的使用设备,才能保证安全生产。而设备使用的好坏很大程度上取决于操作人员水平的高低。
所以在使用中,一是教育操作人员正确的使用和操作各种工程机械,不能在超过机械所能承受的最大负荷下进行工作,尽量保证机械负荷的均匀加减,使机械处于较为平缓的负荷变动,具体地说,就是要较为均匀地加减油门,防止发动机、工作装置动作的大起大落。二是加强技术培训,提高操作人员素质,使操作人员做到懂构造、懂原理、懂性能,会使用、会保养、会检查、会排除故障,从源头上减少和防止人为失误引起的机械故障。三是坚持实行包机责任制,责任到人,将个人经济利益与责任机械的维修费、燃油费相结合进行考核,奖罚并举,加强管理设备的责任心,调动爱护设备的积极性。
2、在保养方面,对设备实行定期保养是保持机械良好技术状况的基础。对于工程机械,保养工作中的重中之中就是保证对机械的合理。零件工作面的磨损、零件表面的腐蚀和材料的老化是正常使用条件下的机械零部件的3种主要失效形式,而零件工作面的磨损所引起的失效所占的比例最大。也就是说,机械的磨损是使其各种零部件走向极限技术状态的主要原因之一。那么,解决机械零部件的磨损问题,除了采用优良的材料、选择先进的制造工艺、设计合理的机械结构外,在使用过程中要做的一项重要工作就是保证对机械的合理。
据统计,工程机械的故障有一半以上是由不良引起的。由于工程机械各零部件配合的精密性,良好的可以使其保持正常的工作间隙和合适的工作温度,从而降低零件的磨损程度,减少机械故障。正常合理的是减少机械故障的有效措施之一。为此,一是要合理选用剂,要根据机械的种类和应用结构的不同选用正常的剂类别,根据机械的要求选用合适的质量等级,根据机械的工作环境和不同的季节选择合适的剂牌号。二是经常检查剂的数量和质量。数量不足要及时补充,质量不佳要及时更换。三是根据保养周期、设备技术状况、工作环境等因素,制定强制保养计划,到时间必须停机保养。
3、维修方面
农业发展过程中,农业生产手段在农业生产中处于一个极其重要的地位,生产手段的先进与否、效率高低都影响了生产的生产效率和生产规模,是推动农业和国家经济的最大劳动力。实现农业生产手段生产过程的机械化改善了农业生产条件,促进了农业的丰产丰收,是农业现代化建设中的一个重要条件。随着社会的发展,农业生产中以机械动力代替传统的人力和畜力,使原有的农业生产规模有了巨大的跨越,在提高了农业劳动力生产水平和生产效率的同时,改善了农作物的生长条件,大大推进了新型生产力在农业中的发展。农业机械化的引入是农业生产方式的一次巨大变革,打破了传统生产方式的局限,其大范围的实现使农业生产向着现代化迈进了一大步,并逐步实现了规模化、标准化和产业化,是农业现代化的一个关键的衡量标准。因此要实现农业现代化建设,提高农业生产的效率和技术水平,作为其中基础性设施的农业机械化的实现和广泛应用是关键所在。
1.2农业机械化是先进科学技术的有效应用
在现代农业发展中,农业机械化的实现是首要环节,在农业机械化中大量引进了先进的机械设备和先进的科学技术,使成为重要组成成分和推动力。先进的科学技术的引进在极大程度对农业的生产环节进行了改进,在农业生产全过程中都得到广泛的应用,例如机械化插秧、机械化收割、机械化病虫害防治设备以及洪涝灾害设备等机械化设备都在当今农业生产中得到广泛应用,它们的使用使农业生产过程更加高效、便利,方便和推动农业生产活动的进行。先进的机械设备需和先进的科学技术应用相互配合才能发挥最大的生产能力,近年来我国已大量引进国外先进的科学生产技术,在我国中的农业生产中得到应用和推广,使机械化设备得以有效地在农业生产中实施,两者协调共同作用使农业机械化在农业生产中能发挥更大的作用,使农业先进科学生产技术的高效性在其中得以展现。
1.3农业机械化优化生产绩效
农业生产发展的目标是农业生产绩效的优化,即劳动生产率的提高,而农业机械化的发展对于生产绩效的提高有很强的优化作用。伴随着农业机械化的发展,农业生产过程更加优质和高效,它以机械动力代替人力和畜力作为农业的主要生产力,一方面有效提高了农业生产率,使生产成本大大降低,另一方面使农产品的产量和质量都大大提高,实现农业生产绩效的优化,促进农业生产率和生产效益的提高。
1.4农业机械化提高劳动力的素质水平
“科学技术是第一生产力”,农业机械化在生产环节中以机械动力代替人畜力,运用大量先进的农业机器设备,引入现代先进科学技术,使农业生产过程机械化、智能化,在机械使用过程中对农民的技术水平进行训练,大大提高了农民的科技意识,使其素质在本质上大大提高。这些高科技的新机器和新技术的引进和使用使农民成为高素质的劳动力,成为能够对生产机械进行操作和管理的具有高素质水平的技术掌握者,有能力走在新农村建设的最前线。
1.5农业机械化有利于农业的可持续发展
农业生态环境的保护是维持农业可持续发展的一大重点,然而由于现代社会中的污水排放、农用化学品污染等问题导致农业生态环境遭到严重破坏。农业机械化引进了机械深施化肥技术、机械灌溉技术和机械秸秆粉碎还田技术等高新技术,对生态环境有极大的改善作用。机械深施化肥技术告别以往将化肥撒施或浅施的不合理使用方法,防止作物不能吸收的化肥残留在土地中对土壤的结构产生破坏,导致土壤质量下降,深施化肥有益农作物的吸收并且对土壤的破坏大大减少。机械灌溉技术克服了传统农业灌溉过程中水资源利用率低下并且容易造成土壤的冲刷等缺点,有利于保持、改善生态环境。机械秸秆粉碎还田技术减少以往因多余的秸秆稻草腐烂或燃烧导致的环境污染,将秸秆还田改善土质,提高土壤养分,使秸秆的作用得到充分利用并避免了环境污染。农业机械保护了农业生态环境,有利于农业的可持续发展。
1机械设计标准的内容
当前我国机械制造企业的发展势头迅猛,引入了很多全新的技术手段,现代化的机械制造企业已经不能采用传统的机械设计标准进行设计,需要在传统机械设计标准的基础上不断改进和完善,这也是当前机械制造企业发展的关键。由于我国的生产方式正由粗犷型逐渐转向集约型,因此对机械设计制造的要求也越来越高。机械设计企业要在保证地区环境的基础上发展自身经济,因此要求机械生产企业在运营过程中要始终坚持环境保护的理念。机械的设计标准主要从以下两方面入手:第一,在保证机械设计的安全标准基础上,技术人员要不断树立机械设计的安全理念,保障设备安全及技术手段的先进性。运用符合国家标准的机械设备,引入科学合理的方式和方法对其进行维护,确保机械设备的正常运行。此外,还要求机械设备的设计生产原材料坚固可靠,这样能在设备运行中有效防止对工作人员产生的伤害,提高机械设备的安全性。技术人员还要做好对机械设备安全事故的评估工作,对已经发生的事故要及时做好备案,将其作为实例对技术人员进行培训,这样能对操作人员进行安全性的提示。最后,在进行机械设计时技术人员要坚持以人为本的原则,不断提高标准的智能化,这样可有效避免工作人员在实际操作中出现使用疲劳的现象,提升工作人员的工作积极性和主动性,对提升机械制造的整体效率十分有益。
第二,机械企业在进行机械设计时,要在绿色设计的标准上,遵循环境保护理念,否则企业无法实现长期发展。很多企业因为没有遵循环境保护理念而被当地政府取缔,因此坚持环境保护理念也是当前我国现代化市场竞争机制及资源整合的实际需求。坚持环境保护理念也是现代化机械制造企业必须要落实的机械设计标准,当前环境保护设计在机械产品中的分类有以下三方面:其一是资源属性绿色设计,其二是生态环境属性绿色设计,其三是对人身心健康影响的基本属性。绿色设计理念始终贯穿于机械设计中,并在不同阶段呈现出不同的设计标准。在结构设计阶段,技术人员须在保证设计产品质量的前提下,细化机械设计产品所使用的原材料,降低物料成本,遇到具体的机械设计问题时,技术人员要明确设计产品的质量和体积,保障机械设计成本策略的实现,促进结构设计可以在绿色环保理念下进行。在物料准备阶段,机械设计人员在设计初期就要体现出绿色保护这一理念,尤其是在选材环节,应尽量选择环境优良、污染少、能循环使用的材料,不要因价格问题而选择存在高污染等质量问题的原材料。在机械制造阶段,技术人员要保证减少废水、废气及废物的排放,降低工作人员的操作难度,这是提高资源利用率的有效表现形式。在产品使用时,还要对消费情况进行监督和控制,体现绿色设计的理念。消费者也应树立环境保护意识,共同推进环境保护理念的形成。
2机械制造质量控制
2.1质量控制概念
机械制造企业在社会各个领域的发展下得到了极大提升,机械制造所面临的选择也是多方面的,不管机械制造的种类有多少,永远是用产品的质量说话,也就是说产品的质量才是影响消费者选择的首要因素。产品的质量控制一般都是通过机械制造的质量控制实现的,单从这个层面来说,机械制造的质量控制在整个机械制造中所起的作用是非常关键的。
2.2质量控制的影响因素分析
第一,精度影响。机械产品对精度的要求是非常高的,而精度是对所加工产品质量的一种直接体现,一般来说产品的精度与生产成本是成正比的,精度越高就说明生产成本越高,但是产品的精度与生产效率之间存在反比关系,也就是说生产产品的精度越高,其生产效率就会越低。设计人员一定要根据产品的实际使用需求,制定出合理的精度,只要达到生产需求即可,过高的精度不仅不会对需求产生变化,而且还会影响施工的生产效率。因此只有制定科学合理的精度标准,才能保证较高的生产率。第二,生产工艺。在机械加工过程中,由于生产产品不同,因此所使用的生产工艺系统也存在很大差别。一般来说,须按照一定标准进行工艺系统流程的调节,这样能有效避免系统出现生产误差,对机械生产过程影响深远。第三,外部因素。在机械生产过程中,机械设备的零部件可能会因为一些外部因素而导致变形,无法正常工作,再加上受生产过程中加工部件自身惯力以及重力的影响,使得最终的加工精度也会出现一定的误差。
2.3质量控制方法
第一,测算。这一控制方法主要针对的是已经加工完成的零部件成品的精度测算,主要是对成品的位置、尺寸以及形状进行对比和分析,通过一系列的测算程序来达到提高机械精度的目的。我们的技术人员主要是通过对尺寸精度的把握来提高形状和位置的精度。第二,抵消外界因素。我们的技术人员要在制造产品的过程中,针对机械设计中可能会出现的问题,认真落实工序检测系统,及时调整问题,将出现的和可能出现的问题都了解清楚,及时处理这些问题,尽可能的避免外界因素对机械设计产生的影响。第三,工艺整合。要求设计人员对设计工艺进行分析和管理,制定出科学合理的工艺生产路线,有效减少系统出现的误差。
3结语
本文主要对机械行业的发展及技术手段进行简要分析,指出机械设计及机械制造质量控制在机械制造中的重要地位,在此基础上提出了机械设计标准和绿色设计两种设计体系,希望能为我国机械行业的发展提供相应的理论指导。
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综合素质教育和创新能力的培养是新世纪高等学校人才培养和教学改革的主要目标,机械类专业人才培养和就业是直接面向机械工程的主战场,显然具有强烈的工程背景和鲜明的机械特色,随着科学技术的迅猛发展和知识更新的快速变化,原有传统的教学模式已不能适应当今社会对高素质、创新型人才培养的需求,所暴露出来的缺陷也非常明显,特别是重理论、轻实践,工程意识淡薄,导致创新动力不足。为此,探讨、研究如何围绕和重视工程意识下创新能力培养,进行课程改革,以适应时代的需要,为社会输送合格人才,显得十分重要和迫切。近几年来,为了培养同学们的创新意识和能力,我们已在相关方面做了大量的卓有成效的尝试和改革。
一、探索创新考核模式,并在教学过程中实施
从2011年起,我们就以机械设计及理论平台课程群为切入点,包括《机械原理》、《机械设计》、《机械设计基础》、《精密机械设计》等课程,对工科课程考核方式的改革做以探索,使之克服现有考核方式的缺欠,形成一套切实可行的、与用人单位的要求接轨的、以考察能力而不是考察知识为主的考核系统。这个考核系统包含的题目没有唯一正确的标准答案,也不是客观的标准化考试。教师根据具体需要选择闭卷、开卷、闭卷和开卷混合、小论文、小设计、口试、实验、参与科研、实地调查等多种方式。像实验、论文、设计、口试、参与科研实地调查等,均可适当采用等级制;增加平时考试的次数和在总成绩中所占的比例;改变一门课程结束时进行一次考试的习惯做法。教师在课堂教学的过程中有意识地随时观察和记录学生的学习表现,通过面谈、正式作业、项目调查、书面报告、讨论问题、写论文等方式对学生的学习进行即时的和全面的评价。
通过详实的企业调研,编制了包括《机械原理》、《机械设计》、《机械设计基础》、《精密机械设计》各20套考题的试卷库;选定各课程中近10种小论文的题目;选定近100道来自生产实际的口试题。并把这种考核内容和考试模式在教学中试点应用,学生普遍反应这种考核模式摈弃了单纯的死记硬背,对学生的理解能力、创新能力的培养起到积极作用,使得“校园人”和“社会人”自然衔接,缩短“断乳期”。
二、更新传统课程设计模式
《机械设计课程设计》是机械设计课程的后续必修课,对多门课程起到融会贯通的作用。传统的课程设计模式是老师指定题目,学生按步骤计算,最后成图。由于设计时间短,学生对方案的修改很排斥,更无法做到多种方案比较。我们采用的方法是:让一部分学生从学期初就开始用C、VB等计算机语言,进行参数化设计,把课程设计中耗时多的模块譬如:带传动设计、齿轮设计、轴的设计编成参数化设计程序,学生利用编制的程序输入原始参数,原来齿轮设计需要两天的计算量,现在则需要十几分钟,这样就使改变参数带来的重复计算工作量大大降低,学生可以做出多种设计方案,实现方案的优化。
三、基于CDIO理念的课程教学体系
为了加强学生的学习技能、沟通技巧、管理能力、领导才能、实际应用能力和团队合作能力,我们在《机械原理》课程教学中引入了CDIO(构思、设计、实现和运作)工程教育模式,在课堂教学中增加了基于功能原理方法论的机械系统设计知识点;随课堂教学的进展,同步了22个设计题目,每4或5个人组成一个设计组,组内按设计任务进行合理分工,课程结束时,提交了设计结果(包括设计的三维数字模型、仿真模型、设计报告)。通过基于项目的学习方法,同学们一方面掌握了理论知识,同时也锻炼了解决实际工程问题的能力和团队合作的能力,取得了良好的教学效果。
四、指导学生参加各种创新大赛,取得丰硕成果
机电学院的学生参加大赛由来已久,继山东省机电产品设计大赛之后,从2011年,我们又牵头组织学生参加全国信息技术应用水平大赛,此项赛事是教育部主办,每年参赛规模大,参加学校多,对学生的创新能力培养有很大好处。2011年,我们获得最佳指导教师奖3项,优秀指导教师奖2项,全国二等奖3项,全国三等奖5项,全国优秀奖9项;2012年,获得最佳指导教师奖5项,优秀指导教师奖5项,全国二等奖4项,全国三等奖7项,全国优秀奖5项。烟台大学连续两届获得优秀组织奖。对此项比赛,学校给予了充分的肯定。
综上所述,我们针对学生学业能力的评价,创建了一种多层次多视角的以能力为主和知识为辅的综合考核系统,对学生的理解能力、创新能力的培养起到积极作用;我们在传统的机械设计课程设计中引入计算机辅助技术,培养了同学们在传统机械设计中应用现代信息技术的能力,加强了与工程实践的接轨;2006--2012年学科组指导学生参加全国机械创新设计大赛和山东省机电产品创新设计大赛,获得诸多奖项;2011-2012年组织学生参加全国信息技术应用水平大赛,获得多项优秀指导教师奖和学生国家级奖、省级奖,我们通过把大学生机电产品创新设计大赛、信息技术大赛等各种创新设计竞赛作为检验教学效果和学生能力培训的一个平台引入教学过程中,从而加强了学生基础知识和实践能力的培养;在课程教学中引入基于项目的学习理念,加强学生的学习技能、沟通技巧、管理能力、领导才能、实际应用能力和团队合作能力的培养。总之,成果所解决的问题正是当前高等教育面临的应试教育与素质教育之间转变的重要问题,我们通过创新性教育和教学不仅提高了学生的动手实践能力和创新的积极性,而且对于进一步深化机械本科教学改革、加快创新型人才的培养步伐、全面推进创新教育理念都是具有深远意义的。
[参考文献]
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机械设计课程是一门老课程,人们已经积累了丰富的教学经验,但也存在传统的习惯和间题。机械设计及制造专业(简称机械设计专业)是一个新专业,人们具有许多教学创新的机会,却也存在不同的看法和做法。这种情况促使作者在教学研究中注从理论上探索设计教育与设计教学的规律,三年连续写出数篇论文。从局部的、具体的教学问题开始做深入的理论分析到从总体的教育规律和策略方法出发做系统的理论研究,取得了认识上和观念上的飞跃。
综合设计教育理论研究的内容有:
(1)运用拓扑理论的基本概念,构筑人类设计思维的拓扑模型,从而得出培养设计人才的实质内容和必由之路,使之成为教学改革的理论依据。
(2)运用系统理论的基本方法,建立高校设计教育的策略进程,从而澄清了各门课程的分工联系,确定了机械设计专业的教学进程和机械设计课程的边界、联系及教学秩序。
(3)运用信息理论的主要论述,分析教学过程中信息传递的本质、质量、数量、通道和空间,进行教学方法的改革和课程教学的荃本建设。
(4)运用耗散、突变与协同理论的基本观点,分析创造性设计思维的内部因素、外部条件、观念更新和行动指南,作为教师对学生进行创新思维能力培养的指导思想。根据设计教育理论确定的设计教学规范.大大地提高了教学改革的目的性和自觉性,必然引导教学水平的大幅度的提高。这种以科学理论为依据,以大量生产实践为基础的教学研究取得了预期效果。根据“实体概念集合是设计思维空间的支柱”这一原理,坚定地在机械设计课程中引进认识实习。进行实习基地课程建设和组织教学,这样从根本上解除了长期存在的由于学生缺乏感性认识和实体概念所带来的一系列的教学间超,并使学生提离觉悟,开始树立工穆愈识和生产观念,参加这一教学活动的青年教师也得到锻炼和培养。同理,在机械设计专业生产实习中,作者着重地进行实习基地选择和课程建设,针对所选的现代大工业厂矿的特点,不断地改革传统的实习内容和指导方法,大大提高了机械设计专业生产实习的教学质量。
在实习教学的基础上,作者担任一系列课程的教学任务,其中有机械设计、机械概论、现代设计方法学和机械设计学等裸程。在系列课程的讲授方面具有以下共同特点:
(l)口绷粉设什知识传授,培养设计能力,
(2)充实大t设计实例,达到理论联系实际,实际提高到理论的认识;
(3)调整完善讲授的系统,使之规范,消除内容零徽、多杂的现象;
(4)用现代设计的概念和方法有效绝更新教学内容,
(5)总结出“讲授法十则”进行课程内容的讲授,并在机械设计课程中采用课内系统讲授与课外集体质疑讨论(每周1次)的方式文替进行教学,取得极好的教学效果。
作者研究了设计方法学、机杖零件学习指导和自学笔记、现代设计方法学简明教程等5种文字教材和齿轮传动电视教材。这些教材在内容、形式和编制技法上都有所创新,进一步提高了教学质量。在教学中,作者肩挑起培养学生创新设计思维的重担,加强创新设计思维的教育。为此,除编写讲义、教材外,还设计了概念设计表格图册,用来系统地培养学生的设计思维能力,组织和进行机械设计课程教学的专用教室的建设,这样解除了长期教学环节多、教具重和电化教室分徽带来的困难。这种专用教室因其功能多、占地少、经费投入低、效益面宽、利用率离等特点,收到很好的教学效果。经过以上综合地进行教学改革和课程建设工作,使得课堂教学的质量得到进一步的提高。
为了对设计作业做系统的组织和指导,把学生的设计能力一步一步地提高到不同层次的高度,作者多年来做了大量的设计教学改革的试点.在机械设计课程教学中,做了习题的改革、作业的改革和课程设计的改革,形成新的作业的系统,并开拓了20个新课题,真正地培养学生的设计能力;在机械设计学和设计方法学课程中,指导学生做概念性设计作业;在专业课程设计中指导学生做结合生产实际的技术性设计;在毕业设计中指导学生做较大系统的全程设计及单项优化设计等公学生最终达到的设计水平,无论在难易程度、熟练程度、图面质量、思维能力以及知识的全面应用等方面都能达到优良的水平。
几年来,教学研究和教学改革的内容丰富、全面、系统,有所创新,教学实践效果始终保持优良,成效显著.成果的取得是由于党的教育方针正确、组织的领导、行政的支持、群众的帮助和师生共同的努力的结果.其中,作者出于对教育事业的满腔热情和创业精神,把近代数学及现代科学理论引入教学研究,把生产实践与理论教学、科研与教学结合起来,进行系统的教学改革和课程建设,大大地提高了教学研究和教学实践的水平。我校在夯实专业基础课的同时,特别注重应用技术型人才的培养,不断地在提高机械设计课程设计这一实践环节的教学质量上下功夫,经过我几届毕业学生的工作实践,取得了一些成果,愿与同仁共享,文中不妥之处还望指出。
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[2]陆笑容;机械设计课程的教学与能力培养[J];重庆工业高等专科学校学报;1996年01期
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)53-0190-02
目前社会对人才的需求产生了很大的变化,用人单位对高校本科生、研究生的社会适应性提出了越来越高的要求,更加强调学生的实践动手能力和项目研发能力,所以毕业生如何能够在短时间内尽快适应岗位的需要和单位的要求,在一定程度上成为衡量高校人才培养质量的重要指标[1]。2010年6月23日,教育部在天津召开“卓越工程师教育培养计划”启动会,联合有关部门和行业协会,共同实施“卓越工程师教育培养计划”,主要目的就在于培养和造就一大批创新能力强、适应社会发展需要的高质量工程技术人才[2]。对于机械专业的毕业生而言,不仅要培养学生熟练掌握专业基础理论知识的能力,更要注重培养学生的实践应用能力和创新能力,所以将各类科研项目引入课程体系,加深对课程理论的应用和理解,尽快使学生了解科研项目的研发过程,参与项目的具体研究和实施,通过自身的深度参与,将所学的知识学以致用。在机械工程专业的培养计划中,现代机械设计类课程是与工程应用联系最为紧密的课程,也是将来对机械专业学生的工程应用能力和社会适应性影响最大的主干课程,其中的理论力学、材料力学、有限元分析、机械振动、机械设计、优化设计与理论、机械结构测试与分析既有相当的理论深度与价值,又可以独立解决很多的工程问题,这些课程最适合采用教学与科研项目集合教学方式。
一、在理论教学中灌输科研项目研究的前瞻性
对于机械专业的本科生、研究生而言,所有机械设计类课程都具有相当重要的理论价值,可以提高学生的理论素养。但是这类课程在教学和学习过程中往往比较枯燥,且具有一定的难度,如果纯粹按照严谨的理论体系进行教学,学生容易失去学习的兴趣和动力,甚至觉得所学的知识一无所用。所以迫切需要教师在教学过程中,灌输教学内容的理论意义、价值与应用,要做到这一点,最好的也是最自然的方式就是将教师的课题引入到教学过程中来。机械专业教师所研究的课题,无论是纵向或横向课题,在其所用的研究理论、研究方法和研究手段上,必定都存在与机械设计类课程非常贴切的内容,需要应用机械设计系列课程的理论和方法去解决。例如在解决某型号转塔冲床在加工过程中的振动和噪声问题,就要了解机床的结构设计特点及工作原理,需要涉及机械设计与机械原理等课程的内容;要对机床的振动与噪声进行实际测量,需要掌握机械振动、机械测试与分析等课程有关的知识;为了对机床进行减振降噪,可以在有限元分析、优化设计等课程中提出解决这一问题的方法与思路。总体而言,任何一个课题的研究,尤其是横向课题,都有很多可以在教学过程中值得与学生分析与探讨的内容,可以让学生了解所学知识的重要性和工程应用价值。
二、在研究方案制定过程中培养学生的研发能力
目前针对工科专业的研究性教学而言,以“项目和课题研究为导向”的教学方式非常贴切现行教学改革的要求和趋势。该教学模式可以将学习、研究、实践有机地结合起来,充分发挥学生的主体作用,使学生能创造性地运用所学的知识和能力,通过自己的主动探索、主动思考、主动实践,自主地发现问题、研究问题和解决问题。首先,教师在讲课内容中要增加具体的工程实例,同时注重引导学生注意身边的工程问题,鼓励学生参与提炼工程主题,并将工程主题与教学重点内容结合起来。在进行项目研究方案的制订与讨论过程中,可以先介绍课题的来源、背景、研究需求和研究目标,让学生以分组的形式去查资料,阅读查文献,了解目前的研究现状及研究方法,制定课题的研究方案,引导学生展开课堂讨论,并根据所学的知识提出解决问题的方法,这样可以将抽象的理论与具体的工程背景结合,使抽象的工程问题变得丰满有趣,从而强化学生的工程概念与背景。然后,将学生带到企业,进入生产现场和使用现场,获得对所研究课题的感性认识,掌握和了解课题实际存在的问题,形成教学与实际结合起来的课外教学方式,通过学生亲身实践、工程技术人员的介绍以及教师的深入分析,使学生对研究的内容和课题有较为深刻的理解,便于制定更为具体和合理的研究计划。例如在对某型号的路灯灯杆进行强度与可靠性研究时,可以运用力学知识进行理论计算,再进行实际测量,最后进行优化设计,这一过程几乎会涉及到机械设计类的所有课程。
三、在项目实施过程中锻炼学生的实践能力
对于工科的本科生和研究生而言,我们现在的人才培养非常重视专业知识的学习,毕业后学生可以掌握本专业系统的理论知识和一定的实践能力。但很多毕业生在进入工作岗位后,往往还需要2~5年时间的重新学习与培训,才能具备较好的工程素养,也才能独立解决工程实际问题,从而造成企业人力与财力的浪费,使得企业在招聘人才时,首先考虑的不是学生的文凭和学习成绩,而是工作经历和工作经验。近几年本科教学大纲经历了至少两次修订,修订过程中已经注意到这个问题,并且正在进行较大幅度的改革,其主要做法是加大实践性教学环节的比重,实行企业与学校的联合培养模式,其目标就是在工程应用、生产实际中培养学生独立思考与解决问题的能力。如果能够让学生参与到教师与企业合作的课题中来,在项目研究与实施的过程中,让学生将学到的知识应用于解决具体的工程问题,就可以实现新大纲修订的宗旨,满足新大纲的要求。横向课题是企业在生产过程中或客户在使用过程中发现和提出来的技术难题,往往具有一定的难度,课题的研究也是一项系统工程,其研究成果可以直接提升产品质量,产生明显的社会和经济效益。所以首先需要对研究的对象进行全面的了解、分析、调研与查阅资料,包括设备的结构、功能、使用方法、产品质量的评估等,这方面的研究可以培养学生画图、识图、查阅文献的能力。确定了详细的研究方案之后,就要进行课题的研究,该研究过程往往历时几个月,甚至一年以上。在此研究过程中,学生需要参与大量的研究工作,可以在教师的指导下将学到的系统知识应用于理论计算,通过对理论知识的复习和应用,了解理论研究的价值,加深对理论知识的理解;学生还可以从事实验分析和实际测试,不但可以在实验室对试样进行试验,进一步熟悉实验室仪器与设备的使用方法和技巧,还可以到车间进行实际测量,掌握现代测试仪器的操作和使用,并在试验和测试完成后,进行数据的处理工作;在试验研究的基础上,培养学生利用先进的计算机仿真手段进行优化设计,通过学习先进的三维设计软件、有限元计算软件等进行结构的改进设计研究工作,并将计算结果与实验结果进行对比,及时了解优化设计的效果,从而达到研究的目的。让学生深度参与课题的研究过程,一方面可以使学生获得较为全面、系统的学习与训练。对机械专业学生而言,可以对实验应力分析、有限元分析、机械振动、机械结构的测试分析以及优化设计等现代设计类的重要课程和知识点有非常深刻的了解;另一方面还可以对企业的产品、要求、技术、研发甚至市场都有比较全面的接触。这样对毕业生就业而言,所提供的参与这些企业课题研发的经历,对企业来说无疑具有极大的吸引力。最为关键的是,这些学生一旦进入相关行业,马上可以发挥很大的作用,能够独当一面解决企业面临的具体工程问题。
四、在项目成果的总结中提高学生的综合能力
学生通过参与科研项目的研究过程,可以了解企业的技术改进与研发过程,可以应用到所学的很多知识,也可以掌握很多新的思想、理念、方法和研究手段,可以培养动手能力和创新意识,但更为重要的是还需要通过对项目的总结来进一步提升他们的综合能力和素质。
项目研究过程还包括对研究结果的总结,尤其是需要对照预期的研究指标进行分析与汇总,形成一系列的研究成果。这一过程可以提供学生撰写总结报告、学术论文与专利的机会。相对于知识的学习和动手能力的培养,我们目前对这种能力的要求不是很高,甚至不作要求,一般总是认为本科生没有能力独立撰写和发表学术论文。但实际上对很多学生来说,只要阅读过一定数量的科技文献,再经过一定的指导和锻炼,加上教师的认真修改,本科生完全可以发表学术论文,甚至是质量较高的国际论文。相对于较为专业的学术论文而言,撰写专利,尤其是实用新型专利或外观设计专利,相对来说比较容易,只要鼓励学生善于观察、敢于思考、勇于创新,再加上一定的指导,应该可以完成专利的授权,这一点对将来学生在企业工作非常有利。
目前所有大学都越来越重视大学生的第二课堂,对工科学校来说这是培养“卓越工程师”的主阵地,也是培养大学生创新意识和动手能力的主课堂,对拓展学生的综合素质起到非常重要的作用。学生可以从参与的课题中提炼新的内容,作为大学生课外科技活动项目,也可以将研究成果进行整理,参加各项科技竞赛活动,如“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、机械设计创新大赛等。通过竞赛调动学生的主动性、积极性、创造性,激发学生的潜能,展示学生的才能。
总之,让学生参加教师的项目与课题,提供他们走进企业的机会,参加工程项目的测试、分析与优化等综合性的研究工作,可以增强学生的工程概念与意识,提高与锻炼学生解决工程实际问题的能力,最终提高学生的社会适应性,成为合格的卓越工程师。
2.重视教学改革内容
教学内容直接关系到教学质量和效率,如何根据人才培养方案对学生的综合能力进行提升,增加学生的应用能力及动手能力,对于教学内容进行改革势在必行。由于以往的教材与日新月异涌现的新材料、新工艺、新技术的发展越来越脱节,部分陈旧的课本内容已无法和时代相顺应,所以首先需要对课本内容进行整改。将传统内容和现代内容很好的结合起来,增强教材的实用性,可引入一些较新的与材料类相关教材加以辅助。同时在制定教学改革时,对教学课时也应加以调整。由于主要是针对机械设计专业学生进行讲授。重点应放置在铁碳合金和合金钢章节,其次是钢的热处理,讲授时金属材料部分重点讲解,复合材料部分次重点讲解,合金钢部分可侧重介绍几种典型合金钢的牌号、特点及应用,热处理部分可着重介绍几种常见热处理的方法、特点及应用,铸铁与有色金属部分以介绍相关材料的类型、牌号、特点及应用。
3.改革考核方式
大部分对学生成绩的评定方法方法,主要是采取期末考试这样一锤定音的方式,很显然这是不全面的,如果采用这种方式那么考核的只是学生对内容的记忆,而考核的目的是了解学生对基础知识、概念的掌握以及实践能力、创新能力等综合能力的考查。工程材料概念多,内容繁杂涉及面广,学生在学习的过程中往往感到困难复杂不好学,进而导致厌学的情绪。想要扭转这种不好的局面,让学生对学习的热情变被动为主动,除了从教学方式方法上进行改革,在学生的考核成绩测评上也非常有必要改革。对于考核方法的改革,在这里笔者通过平时成绩(考勤、作业、课上表现等)10﹪,阶段小测试10﹪,实验20﹪,小论文10﹪,期末考试50﹪的方式进行综合评定。与以往的教学相比,实验成绩的比重增加了10﹪,其次新增了小论文撰写测评。工程材料本身是建立在科学及生产实验上的一门科学,坚持理论联系实际,将课堂理论教学、实验教学有机的结合起来,培养学生运用理论知识解决实际问题的能力,实现“知识-能力-方法”的同步提高。在实验教学中,我们安排了“金属材料试样制备及组织分析”、“金相材料热处理”、“硬度计操作培训及材料表面硬度研究”、焊接及砂型铸造。要求学生在做实验前充分预习了解实验,给出实验报告,在实验过程中认真完成实验,将课程理论与实际实验结合起来,在实验完成后总结实验,分析实验过程、数据。而增加论文考核内容,可以提高学生的自学及写作能力,在给出高质量的论文前,学生必须大量阅读文献及查阅相关书籍,并且自行树立论文观点,增加了学生自学的能力和创新精神。
[作者简介]孙芹(1979- ),女,山东威海人,山东英才学院机械学院,讲师,硕士,研究方向为机械制造、数控加工。(山东 济南 250104)
[中图分类号]G712 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2013)29
当今社会机械制造业的发展壮大,得益于日趋激烈的市场竞争。面对机遇与挑战,制造业只有不断吸收机械、电子、信息及现代企业管理等多方面的成果,并应用于产品生命周期的全过程,才能不断推出新品,富有竞争力。集成化、网络化、数字化、虚拟化以及智能化是使传统制造系统成为信息时代、知识经济时代的先进制造系统的最主要内容。目前,在众多企业中广泛应用的CAD/CAM技术是现代先进的计算机技术成功渗入传统制造业的结果。
为使学生进入企业后,能够熟练掌握一门CAD/CAM软件,尽快适应自己的工作岗位,山东英才学院结合机制专业的自身特点,选择NX(UG)作为CAD/CAM教学软件。通过到兄弟院校走访调研发现,在教学过程中,CAD/CAM单独作为一门课程一般开设在第六学期或第七学期,虽然该课程设置的目的是为了起到连接作用,为后续的毕业设计和学生就业提供好的绘图工具。但作为一门课程,学生学完后,很难做到融会贯通,没有达到预期的教学效果。为了提高学生学习的主动性,让枯燥的机械课程变得简单易懂,提高学生学习的兴趣,增强各门课程之间的联系。在机制本科的教学过程中,尝试运用NX的CAD/CAM一体化功能来辅助教学,实践表明,这对学生理解和掌握专业课程有很大的帮助。
一、NX软件在“机械制图”课程中的应用——NX 三维造型模块
“机械制图”是工科重要的主干专业技术基础课程,在机械工程科学人才培养体系中占有重要地位。该课程以形体构造和图形表达为核心,以形象思维为主线,培养学生空间想象能力、形象思维能力、图形表达能力和创新构形能力等工程科学的基本素质,并为进一步学习机械设计类、机械制造类和工程实践类后续课程提供必备的制图基础知识与基本技能。
在制图的教学过程中,仍以讲授为主,部分教学环节借助模型和挂图等辅助工具,学生往往是被动学习,建立空间思维相对困难,学生普遍反映课程太难学,从而对课程产生了厌倦,降低了学习积极性。到了高年级,进入专业课程学习、课程设计和毕业设计阶段,学生反而不会画图了。毕业后,进入社会,就业将更加困难。因此,尝试将NX软件引入“机械制图”课程教学环节。建立机械制图虚拟模型库,让学生有整体的概念,通过旋转、剖切三维图形,可以对三维模型进行动态仿真,让学生理解模型各个方向的形状,增加图形的直观性,搭建投影和三维实体之间的桥梁,这样再来学习制图的投影原理及其他表达方式,将变得非常轻松。同时,NX为参数化建模,方便对模型进行修改,可以根据教学大纲的变化,及时修改模型。可将模型库上传到网络课程中,学生自主学习,大大提高了学生学习兴趣,为后续课程的学习奠定了坚实的基础。
二、在“数控机床编程”课程中的应用——NX加工模块
“数控机床编程”课程是机械制造本科专业重要的专业课程。大部分院校数控机床编程主要以手工编程为主,讲授数控车床编程和数控铣床(加工中心)编程。为了提高学生的学习兴趣,手工编程的内容也会借助NX软件,讲授自动编程应如何实现。如在车削的教学过程中,相应会讲解轴类零件、螺纹类零件、综合实例等自动编程过程,通过手工程序和自动生成程序的对比,学生对编程有更深刻的理解,更喜欢数控编程课程,为机床实训打下基础。
手工编程虽然有不少优点,如方便快捷,可以省略很多走空刀的地方,能最大地优化加工路径等。但手工编程无法编制复杂工件,如非常规曲面的程序编制,同时手工编程对编程人员有较高的要求,一个点计算错误,将会造成严重的后果。当手工编程无法完成或是编程比较困难的零件,可以通过自动编程完成,NX软件有强大的数控加工CAM模块,包括平面铣削、型腔铣削和深度铣削、固定轴曲面轮廓铣削、多轴铣削和孔加工等,基本可以加工任意复杂的曲面。NX数控加工的一般流程为零件3D建模—指定工艺方案—进入CAM环境—创建程序节点、创建刀具节点、创建几何节点、创建加工方法节点—设定参数—生成刀轨并验证—机床后置处理—数控程序(NC代码)。
三、在“机械设计基础”课程中的应用——NX仿真、装配和工程图模块
“机械设计基础”课程主要包括机械原理和机械零件设计两部分,以机械原理部分学习过程中的四连杆机构为例,在学习四连杆机构时,如果仅仅通过理论讲解,学生对四连杆的运动特性理解的不够充分,可以利用NX运动仿真模块,首先通过三维建模,虚拟装配,设定连杆,设定驱动,完成平面四连杆机构的三维动画运动仿模拟。
机械设计基础课程学完后,要进行课程设计。以减速器课程设计为例,学生要完成减速器装配图及零件图的绘制。给定参数后,如果学生凭空想象,采用二维软件即使完成了减速器的装配图,并拆画零件图,也不知道所绘制的减速器各零件间是否会产生干涉,能否保证加工后的零件能够安装。因此,可以利用NX的装配模块,将所设计的减速器零部件进行装配,通过仿真建模,查看各个零部件之间是否存在干涉,为后续加工的零件的顺利装配打下基础。并且,NX软件可以将三维模型转换为二维工程图形。如果零部件模型尺寸进行了修改,装配图形也会自动做相应的修改。
四、在本科毕业(论文)设计中的应用——NX 综合运用
毕业(论文)设计是每个本科生毕业前要完成的最重要的一项任务。机械设计制造及其自动化专业的本科毕业生主要从事的工作岗位为:数控机床操作岗位(数控车床、数控铣床、数控线切割机床的机床操作工),数控工艺技术岗位(数控加工工艺设计师、数控工艺文件管理员、数控程序编写技术员、电脑绘图员等),普通机电设备设计师助理等技术工作岗位,这些岗位的共同特点是动起手来能干活,拿起电脑可设计。因此,毕业设计对他们来说尤其重要,毕业论好了,进入企业后,就能更快适应工作岗位。
在教学过程中,为实现应用型本科的人才培养目标,减少理论型、研究型论文,要求毕业论文题目需“来自企业”,即学生的毕业论文内容既要包含设计又要包含制造,而且学生必须在数控机床上至少加工出毕业论文中的一个中等复杂的零件,若能借助NX软件,自动生成数控加工程序,并对刀路和程序进行优化,会起到事半功倍的效果。通过毕业设计,让学生掌握机械零件从设计到制造的全过程,为工作后以最短的时间适应企业要求奠定基础。
五、在机制专业各种大赛中的应用――NX 提升
虽然将NX软件融入多门专业课程的教学过程,使学生学习积极性大大提高了,教学效果明显,但由于课时的限制, NX软件强大的功能模块,教学过程不可能面面俱到,很多模块不能深入讲解,一般是按照一定的讲课模式完成教学任务。
教学过程中理论讲解的思路和方法肯定与实际工作有一定的差距。针对学生的不同要求,鼓励学生参加竞赛来提高自己的能力。主要组织学生参加山东省数控大赛、山东省机电产品设计大赛和全国3D大赛等。在每项技能竞赛中,都要求学生完成真实的产品,大赛的环境更接近于真实的工作环境,通过参加不同类型的大赛,学生会对NX软件更加的熟悉,对自己感兴趣的模块有更深刻的了解。同时,大赛能拓宽学生的视野,提高团队合作精神,提升自身的设计、制造和创新能力,拓宽将来的就业范围,提高了就业机会。教师通过指导大赛,与学生进行沟通,更了解学生的想法。通过参加大赛,与其他院校进行交流,相互借鉴,获得更多的信息,把握更新的教学理念,并不断渗透到自己的教学过程中,使教学更贴近实际,使本来枯燥的课堂变得更加生动。技能大赛可以让学生认识到学习中的不足,明确自己的学习方向。
把NX(UG)软件应用于机制本科“机械制图”“数控机床编程”“机械设计基础”等课程中,使学生感觉枯燥、难懂专业课程变得生动、易懂、易学,学生自主学习能力得到了提升,学习积极性得到了提高,同时,在本科毕业(论文)设计和各种大赛中,充分合理地选用NX软件的相应模块,满足了不同层次、不同要求的学习需求,教师更容易了解学生,可使教学更能满足学生的需求,更能贴近社会实践的要求。学生上学期间打下的坚实基础,也为今后的就业奠定了坚实的基础。
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中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2016)10-0067-02
“中国制造2025”是中国版的“工业4.0”规划,也是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领,实现制造业由大变强的历史跨越[1]。机械制造业是“中国制造2025”的重要支柱和重要组成部分,对机械制造类的人才培养模式和要求带来了新的挑战[2]。基于“大工程教育理念”的本科教学工程系统地分析和研究高素质创新型人才――“现代机械工程师”的基本特征及其评价方法[3],探讨机械工程专业学生创新素质形成原理及其规律。构建融知识、能力和工程素质于一体。集现代管理和先进技术为一体的人才培养新体系[4],对改变传统的人才培养模式,培养具有开拓创新能力的“现代机械工程师”具有重要的理论意义和较大的实用价值。
一、传统机械制造类专业人才培养模式现状
(一)教育教学观念滞后,人才培养目标模糊
目前机械工程专业本科人才培养目标定位为“能在机械工程及其自动化领域从事设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才”,其概念陈旧,涉及面宽泛,含义模糊[5],可以覆盖学生毕业后一生中从事的工作,无法与我国日益迅速发展的工业化进程需要相对接。其结果是导致人才培养方案构建思路不清晰,重点不突出,其目标也比较难以实现。
(二)教学内容陈旧,工程能力训练不到位
目前机械工程课程及其教学内容比较陈旧,学科前沿课程较少,专业课程体系无法适应学生个性发展的需求,也无法适应新时期经济和社会发展的需要,导致机械工程专业学生实践能力和创新能力培养体系不健全,出现了有环节要求[6],但无法落实而形同虚设的情况,严重影响和制约着人才培养质量。实践教学体系设计的系统性不强,不能完全满足应用型人才培养的需要;实训基地未能充分利用,制约了实习指导工作的开展。
(三)教学方法手段滞后,多元化人才培养模式缺失
教学方法单一,现代教育技术手段的应用水平也并不高,影响了学生工程实践能力的培养,无法满足高等教育大众化条件下多元化人才培养的需求[7]。在人才培养的关键问题上,深层次改革有一定难度,如产学研合作等。合作教育渠道、层次有待拓宽和提高。
二、机械制造类专业人才培养模式的构建
(一)创设“模块化、组合式、开放型”的课程体系
以“大工程教育理念”为指导,以机械工程专业为研究试点,提出机械工程专业人才培养目标为具有高素质创新型能力的“现代机械工程师”,优化机械工程专业课程体系和实践教学体系。以高等数学、大学物理、机械制图、工程力学、机械原理、机械设计、电工与电子技术、工程材料、微型计算机原理为基础理论知识;以公差技术、控制工程、测试技术、材料成型技术、机械制造技术基础、液压与气动等为专业理论基础;以制造装备设计、机电一体化技术、机电传动控制、数控技术、自动化制造系统等为相关和拓宽知识,构成毕业生的知识结构。
(二)优化教学资源
将课程建设、专业建设、学科建设和实验室建设融为一体,实现教学与科研、学科与实验、课程与设计的系统协调和有机统一,通过实施“青年教师工程能力培养计划”和“青年教师创新能力培养计划”,实现教学资源的优化配置,主要表现在:1.鼓励教师利用科研成果更新教学内容,设立教案评估制度,并与教学考核相结合。2.探索建立科研成果转化为课程的工作机制,鼓励教师科研成果融入教材,并辅之以相应的考核、评估和奖励。3.开设反映学术前沿的选修课,并结合教师承担的科研课题来指导本科生毕业设计(论文)。
(三)完善创新型人才培养机制
推进教师工程能力提升及实践教学基地建设,对新引进人才全部进行严格的岗前培训;采用师徒结对的形式,由教学科研经验丰富的老教师指导新教师的教学工作。学院组织新教师职工的听讲评活动,对青年教师的教学工作进行点评和指导,确保青年教师的教学质量。完善机械工程专业学生工程能力、创新意识和创新能力的实践教学体系,在培养环节上,课堂教学、实践环节、第二课堂整体优化设计;在教学方式上,必修课、选修课相结合;在教学内容上,自然科学、工程技术、人文知识相互兼顾,同时体现现代科技中学科交叉的特点,特别注重机械工程与信息化、自动化技术相结合。建立四段式教学体系:理论教学体系、实验教学体系、课程设计体系、参观实习教学体系。在教学中落实“产学研结合”、“理论教学与科研实践案例教学相结合”、“课内教学与课外辅导素质拓展相结合”的教学改革,强化“课程设计与实习”两个教学环节。
1.培养方案与培养目标的定位一致,改革培养模
式,改革教学方法,切实体现工程应用型人才培养特色。完善和修订教学大纲,做好专业主干课程内容更新,知识体系优化。
2.强化实践环节,加大实验教学比例,改进实验内容,减少验证性实验,增加设计性和综合性实验,课程设计和毕业设计环节从选题到具体指导注重工程实践能力的培养。
3.完善实验室设备,保证实验项目开出率达到
100%,创建实习基地,校企合作承担专业认识、生产实习、毕业实习的主要实践教学任务。
(四)规范毕业设计(论文)过程
毕业设计(论文)是在学生完成全部大学课程后,走向工作岗位前的一次综合训练教学环节,是对学生在大学阶段所学知识与能力的全面检查与考核,对于培养学生的创新精神、协作精神,提高他们的实践能力和综合素质起着重要的作用。对毕业设计字数、参考文献和图纸等进行量化处理,主要分为五类:1.理论研究型;2.工程设计型;3.工程技术实验研究型;4.计算机软件型;5.综合型。从毕业设计(论文)的全过程看,学生的机械设计制造的实践能力及水平得到了提高,工程意识和素养增强,独立分析和解决问题的能力进一步加强,尤其是毕业论文质量较往届有了较大幅度的提高,全部顺利通过院和小组答辩,成绩优秀率达到14%,获得校优秀毕业生标兵称号的8人,占常州大学总数的8.2%,取得了令人满意的成果,达到了预期的目标。
(五)健全教学质量保障机制
在教学实践中,坚持以学生和教师双主体与以学生为本的核心理念,激发学生学习的主人翁意识。实施“本科创新能力培养激励机制”,提高教师和本科生参加科研创新活动的积极性。制定教学督导组和学生评议教学效果机制,每学期将评议结果公开,向各个教师反馈评议意见。由专业教师负责成立课程评估小组对专业课程进行自我评估,采取“主讲教师负责、逐课评估、达标验收”的办法实施,采用计算机以及网络手段对规章制度进行科学、规范管理与实施。完善教学质量评价机制,组织学生评教活动,促进学生对教师主要教学环节教学质量进行监控与评价,注重同行评教和领导评教,强化教学督导。
三、机械制造类专业人才培养模式的实践
常州大学机械设计制造及自动化专业是在1984年原江苏化工学院机械制造工艺及设备专业的基础上建设和发展起来的,近几年,本专业一直是常州大学招生人数最多的专业之一,在长三角人才市场上就业形势一直处在前4位。装备制造业是江苏省重点发展的支柱产业之一,常州市已成为中国先进制造技术发源地,初步形成了较为完整的制造业体系,主要包括轨道交通设备制造业、工程机械制造业、农业装备制造业、数控机床和基础装备制造业等。装备制造业的快速发展必将扩大对应用型工程技术人才的需求,为长三角地区及全国装备制造行业提供大量工程技术人才是本专业建设的方向。根据社会经济发展需要和技术发展趋势,结合常州大学发展目标和本专业现状,培养的人才类型为:工程应用型。以上海为龙头的长江三角洲经济区机械制造业十分发达,对本专业毕业生的需求量很大。在长三角地区和常州先进制造技术基地对专业人才的技术需求基础上,形成了本专业以先进制造技术为线的人才培养目标。
本专业坚持优化课程、提高质量、注重实效、形成特色的方针,及时修订本专业培养计划和教学大纲,从课程体系的学习方面衡量本专业培养目标是否体现了学生在知识、素质方面的协调发展。在生产实习、课程设计、各级科技竞赛、毕业实习、毕业设计等环节考查学生能否从全局的观点看问题,能否从市场研究、设计构思、生产制造中分析思考,以此判断培养目标是否实现及实现的程度。近几年来,学生的四级通过率在95%以上、考研录取率在30%以上,就业率为100%,这些数据反映了培养目标的实现情况。
面向“中国制造2025”,以创新人才培养为主线,构建了机械制造类人才培养模式,并进行了有益的实践。改革传统的教学模式,将理论教学与实践教学有机地结合,探索了一种适应“中国制造2025”的机械制造类人才培养的模式,逐渐培养了学生自主学习与探索求知的精神,使其创新能力得到提升,工程实践能力更加突出,为今后的职业发展奠定坚实的基础。
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