
机械设计基础课件篇1
随着信息时代的来临,课堂早已不局限于简单的讲和听,多媒体教学渐渐取代了单一的课堂。如今,基于PowerPoint、Flash、Authorware等软件的多媒体课件被广泛的应用,其中,Authorware虽然相比之下现在的使用者较少,但其独特的流程图编程和强大的互动功能仍受大众所认可,在实际教学应用中受到了学生的一致好评。Authorware是由Macromedia公司开发的一种专用于多媒体制作的软件,它的最早版本出现于1987年。其独特的流程图编程方式、面向对象的开发方法以及基于图标的设计方式使多媒体开发变得不再困难。Authorware就此成为世界公认的领先的开发因特网和教学应用的多媒体创作工具,被誉为“多媒体大师”,且随着之后的版本不断更新,其功能也越来越强大,至今已更新到Authorware7.0。
二、总体框架
《机械设计基础》多媒体课件基本功能模块主要分为其他模块和课程模块两大部分,每个模块由若干子模块所组成,其总体结构如图1所示。课程模块即课件的主体部分,其中包括教师上课要讲的每一条知识点,和相关的图片、动画等元素。课程模块按照章进行分组,每一章又分为若干个小节,每一小节根据具体内容包含若干页。每一页中,用颜色和字号来突出重点知识点和专业名词。本模块通过合理、清晰的布局,帮助学生加深对《机械设计基础》课程内容的理解。其他模块主要包含视频播放器、游戏部分和实验仿真部分。其中,游戏部分可以让师生在学习之余有适当的放松;视频播放器包含本课程所涉及的机械结构的运动动画,有助于学生理解其原理;实验仿真部分通过程序模拟出了齿轮范成实验和减速器拆装实验,令师生可以随时进行实验,加深理解。这三者都是独立的exe文件,靠Authorware自带的计算图标嵌入到多媒体课件之中。
三、多媒体课件的编译过程
下面以《机械设计基础》第一章第一节的第一页(1-1-1)为例,讲述多媒体课件的具体编译过程。(1)插入一个显示图标,命名为“bj”。为这个显示图标插入准备好的背景图片,并其大小适应全屏。这个显示图标在之后的每一页中都要用做背景,直接复制粘贴即可。(2)插入一个显示图标,命名为“1”。插入文本框“§1-1运动副及其分类”并置于页面最上方的中间,设置字体为“宋体”,字号为“36”;插入另一个文本框“一、自由度、约束”.(3)插入一个等待图标,将属性中的“单击鼠标”、“按任意键”选中,将“显示图标”取消选中,这样可以在单击鼠标或者按任意键的时候才继续播放课件。(4)插入一个显示图标,命名为“2”,插入文本框“自由度构件间的独立相对运动”,并将“自由度”三个字的颜色设置为蓝色,以突出专业名词。再插入一张相关图片作为教学辅助,帮助理解。(5)复制步骤(3)中的等待图标(6)同上步骤交替插入显示图标和等待图标,直到当前页面合理的放置了相关的教学内容。(7)插入一个擦除图标,并在属性中设置“被擦除的图标”,将当前页面中除了“bj”以外的所有显示图标都选中,以防止在页面跳转时出现差错。(8)插入一个导航图标,选择属性中的“类型”为“跳到页”,设置“目的地”为“任意位置”,在“页”中选中“1-1-2”。
四、结语
通过实际教学验证,Authorware制作的多媒体课件在机械设计基础中有非常多的优点:Authorware的生动性,可以让很多枯燥乏味的问题变得生动有趣;Authorware;的交互性,可以很好的带动学生的学习兴趣;Authorware多媒体课件的制作过程中,教学者可以充分发挥现代科技的优势,在课件中加入很多课外知识,更好的扩展学生的知识面。Authorware多媒体课件的应用,可以更好的带动学生对于课堂的期待性,变被动学习为主动学习。Authorware可以将抽象的教育内容具象出来,将复杂的编写过程简化起来,它展现在学生眼前的是一套图文并茂的有声教材,这正好符合面向全体、面向未来、面向世界的先进教育理念,在教学中受到了学生的一致好评和高度赞扬。
参考文献:
[1]云红艳,杨厚俊,赵志刚,杜祥军,李琳.基于Authorware实现的计算机网络协议的仿真[J].实验室研究与探索.2016,35(2).
[2]赖育庭,陈涛威,陶雄武,陈鹏杰.基于Authorware的调度员多媒体学习开发平台[J].通信电源技术.2016,33(2):121-122.
机械设计基础课件篇2
1.《机械设计基础》课程项目式教学的探讨
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020 年)》明确提出:“把提高质量作为重点。以服务为宗旨,以就业为导向,推进教育教学改革。实行工学结合、校企合作、顶岗实习的人才培养模式。”作为高职院校,培养优秀的生产、建设、管理和服务第一线的应用人才是当前的核心目标,课程的建设与改革都是为了实现这一目标而服务的。基于这个理念,对于高等职业技术学院来说,要以“工学结合”作为切入点来进行项目式教学的课程改革建设。
《机械设计基础》课程的改革建设也须从培养机械生产一线技术应用型人才的目标入手,要求该课程应该多注重培养学生掌握通用零部件的工作原理和设计准则,熟悉常用机构的结构特点和工作原理,并初步具有分析和设计机械零部件的能力。而《机械设计基础》课程的最大特点就是理论知识含量较大,所以在以往的教学中我们都会采取传统的教学模式“课件+习题”,在授课时运用多媒体课件,有时会借助大量的挂图、模型等进行讲解,帮助学生理解和掌握新知识,然后在课后布置大量的习题,让学生练习巩固。但高深的理论知识对于高等职业院校的学生来说的确过于枯燥,掌握起来难度太大,这样的教学手段对目前的高职教育来说明显力不从心,虽然能让学生从感观上对所学内容有表层的了解,却无法让学生对所学知识进行灵活运用。特别是对于作为专业基础课程的《机械设计基础》,该课程的涉及面较广,应用性较强,各章节的内容彼此独立,于是收效不是很好,学生兴趣不高等诸多问题就暴露了出来。
学校的教学内容落后于企业的生产实际,教材内容滞后于生产发展,这是职业教育面临的有待解决的客观实际问题,无疑项目式教学模式是解决这一问题的突破点。项目式教学模式主要是以实际的工程项目为对象,例如在企业中经常使用的工具、设备中的常用零件和机构,将这些工具和设备作为项目进行分解,并将分解后的部分与所要讲授的机械设计基础理论知识点相链接,在教学中让学生参与项目设计的全过程。对于实际的工程项目则需要教师在企业中作大量调研,从企业的岗位设置和需求出发进行筛选,最重要的是这些项目必须是企业中的一些新工艺、新方法、新产品的典型案例,同时要能够突出教学内容和专业特色。通过这样的教学项目将学校教学与企业生产之间架起了一道桥梁,可以使学生所学的知识真正做到“从企业中来,到企业中去”。
但项目式教学在机械设计基础课程中的运用也会遇到一些阻碍。首先由于学生刚接触机械专业知识,对实际生产中的一些零件及机构都很陌生,其次是从企业引入的项目通常是多个零件及机构的组合,相互之间的联动关系仅凭想象很难理解,而如果通过拆卸工具或设备让学生更加全面地了解熟悉这些内容,不仅成本高,而且执行起来难度也会更大。另外,要想在机械设计基础课程的教学中真正实施项目式教学模式并不是一件容易的事,因为这门课程不仅涉及到理论力学、材料力学、机械原理和机械零件的相关理论知识,而且它的运用随着机械行业现代化的发展也在发生着日新月异的变化,所以教学项目的选择若要适应企业的发展,可能每年都要发生变化,这对要求教师时刻与企业保持联系,并且要提高教师的综合能力。因此,进行机械设计基础课程建设时,我们必须突破传统的教学手段,改变教师传统的教学理念,才能更好地配合项目式教学模式的实施。
2.软件仿真辅助教学的作用
在机械设计基础课程的教学中,我们以前只是从教材提供的教学内容出发来设计教学过程,但在引入项目式教学模式后,教学方法的选择应该考虑企业采用的设计手段,目前借助软件的强大功能进行设计已成为了企业的常用方法,所以,软件的介入可以让学生在校学习期间就能够适应企业的工作模式,毕业后能够直接满足或者较快适应企业相关岗位的需求。
软件仿真辅助教学方法具有很大的优点。首先,可以利用软件三维造型的功能,将所有的零件和机构进行随意的拆装、放大、旋转,能够选取零件的不同部位,改变对模型的观察方向,非常接近现实中的产品零件。以前面对二维图纸学生会很难想象出零件和机构的空间状态,这种方法会有利于让学生对各种零件和机构空间结构及组成有更深的了解。其次,可以利用软件的装配功能,显示各零件之间的相互位置关系,各机构之间的连接关系。以前装配图的学习是学生面临的最大问题,而运用软件进行装配,可以让同学们在学习设计的同时熟悉零件的结构工艺性及零件拆装顺序等相关知识,老师也可以通过动态的演示给学生正确的示范。另外,可以利用软件的运动仿真功能,把各种复杂的机构通过形象生动的动画演示出来,让学生在学习中加深感性认识。
除了运用软件仿真辅助教学外,还应该让学生运用软件仿真进行设计实践。因为这种方法来自于企业的常用设计方法,所以学生要掌握这种方法必须要有实践过程。在这个阶段的学习中,学生为主体,教师只是起到辅导作用。学生可以根据自已的实际情况,自主选择设计命题,可以按自已的想法进行设计,也可以根据企业提供的要求进行题材选定。在设计中根据自已的设计理念随意组合所学的不同机构,根据需要改变参数,并通过软件的仿真辅助验证自己设计的正确性。这种角色的互换,让学生在真实的产品设计过程中,检验自已的综合机械设计职业能力,并将机械设计与加工联系起来,既可以提高学生的学习兴趣,又可以培养学生的创新意识。
采用这样的教学手段并配以相应的实践,不仅可以使学生较好地掌握各种常用机构和通用零件的工作原理、结构特点等,而且可以使一些在普通条件下无法观察的过程生动地显示出来,增强学生对抽象的零件和机构的理解,让学生的学习过程变得更加直观。
3.结论
在机械设计基础课程教学中,采用项目式教学模式能够较好地使理论与实践相结合。为了让学生更好地掌握所学知识,在教学中应用软件仿真进行辅助教学,可以克服以前机械设计基础课程传统教学方法的不足。借助软件的各种功能,通过将复杂的二维图形演变为生动形象的三维造型,同时通过软件的模拟、运动仿真及动画技术的应用,也可以激发学生的学习积极性,提高学习的趣味性。
机械设计基础课件篇3
[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]
机械设计基础课件篇4
机械基础系列课程在机械类专业人才培养中占有极重要的地位,其教学内容和课程体系的建构直接关乎人才培养的质量。所谓机械基础系列课程,主要是指工程图学、机械原理、机械零件、机械设计,金属工艺实践、互换性与测量技术、力学基础等。因此,机械基础系列课程的改革“既是工科各相关专业基础课程改革的重要组成部分,也是机械学科教学改革的重点和难点。围绕机械学科的培养目标和培养模式构建新的系列课程体系,将对我国机械类人才培养乃至机械制造业发展产生重大影响。”[1]
我国大规模的机械基础系列课程体系和教学模式的改革始于20世纪90年代中期。经过了二十年的改革取得了一些可喜的成果,但在一些方面仍有改革的空间。本文通过查阅二十年来国内高校发表的机械基础系列课程教学改革的文献,试图通过陈述、分析和评论,梳理改革的成就和不足,以期今后的教学改革更加具有针对性。改革的具体目标集中于删减课程内容、建立新的课程体系、课程体系模块化以及课程高度综合化等几个方面。
一、机械基础系列课程体系改革的必然性
高校的课程体系是高等学校人才培养目标的主要载体,是高校教育思想和教育观念付诸于实践的桥梁。它体现教育价值理念。如果说大学人才培养目标只是对学生知识、能力和素质方面提出的应然要求,则课程体系在很大程度上决定学生所能呈现的知识、能力和素质结构的教育实然。因此,课程体系的构建和改革问题是大学教育的关键问题,[2]科学合理的课程体系是保障和提高教学质量的重大因素。传统的机械基础系列课程体系形成和成熟于高等工科教育理念以知识传授为目标,和机械加工以机床加工为主要手段的时代。有两个原因说明改革是必然的。
1.随着信息化时代的到来,知识爆炸,任何人都无法获取如此丰富的知识。因此,必须摈弃传统的以知识获取为终结目标的培养体系,重构以培养学生的工程意识和创新设计能力为主线的新体系。
2.现代机械制造已由原来的机床加工转向数控加工。数控加工集机械、控制和计算机信息三位一体,是机、电、液和计算机技术的高度集成。因此,必须以数控加工为龙头,重构新的课程体系,拓宽机械基础,更新机械类专业的教学内容,促进系列课程体系的建设。[1]
因此改革成败的关键是能否建立科学合理的机械基础系列课程体系。
二、机械基础系列课程体系二十年改革举措与内涵
二十年来,机械基础系列课程体系的改革可谓是改革重中之重。目前构建新的体系有如下几种举措。
(一)依据培养目标与现代工程科学技术实际,优化课程体系,整合、重组重点课程。
整合、重组重点课程,即对原来的课程体系进行削枝强干和有机重组的改革措施,重构一门或两门综合性较强的核心课程。精简传统课程的门类,对一些陈旧过时、实用性较差的内容进行删减,对内容重复出现较多的课程进行合并,形成新的课程体系。典型案例如兰州工业高等专科学校,其新的课程体系以工程应用为主线,将理论力学、材料力学、机械原理与机械零件四门课程教学内容有机整合、融揉一体,形成机械力学与机械设计这样一门综合性的技术基础新课程。该新课程体系特点体现为:①将力学中相关摩擦、机构的运动分析等原理渗透到机械设计的全过程,涉及设计环节中的力学问题合并至同一课题中,避免重复。②将动力学部分内容重点置于惯性力、达朗伯原理、刚性转子平衡、机械运动速度波动调节等上。将理论力学中基础理论部分分散至机构运动分析与力分析中,相关机构则突出运动分析与设计,零件设计则注重其失效分析、计算准则及工作能力设计。并简化理论推导与论证,突出“学以致用”,立足基础理论以够用为度。③围绕工程应用实例,跨越原有学科体系,按通用机械的设计过程组织教学内容,梯次引出各种必需概念,重点突出各种概念和公式的物理意义和应用场合,使之相互揉合,有机地融为一体,增强工程氛围。④在保证原课程基本要求条件下,教学课时得以大幅度缩减。将省出的学时用于实践教学和新知识、新技术、新工艺的学习,增强实践能力。⑤强调在机械零件课程设计中采用AutoCAD、KMCAD等软件进行绘图,将计算机技术贯穿于图学教学全过程,增强培养计算机技术应用能力。[3]
重庆大学从工程应用原则出发,取消公差与技术测量课程,将尺寸公差的定义与标注、标准融入机械制图的零件图、装配图中;将表面粗糙度、形位公差的定义及作用融入机械制造基础,结合相应的加工过程与实现方法及成本等内容进行授受。而将公差与配合的正确选用融入机械设计中,结合零件与传动系统的功能结构设计进行授受,以帮助学生进一步理解公差配合的实质和正确选用的原则。[4]
此外,还有如北京科技大学将机械原理、机械零件和机械制图并为机械设计制图[5];佳木斯大学将机械原理和机械零件并为机械设计,机械制图与计算机辅助制图并为现代机械制图[6];天津科技大学将机床概论、金属切削原理和机械制造工艺学合并精简为机械制造技术基础[7];番禺职业技术学院和顺德职业技术学院将原机械制图、机械设计基础和机械制造技术基础三门课整合为机械分析制造技术基础。[8]国防科学技术大学并机械制图与互换性与技术测量为机械制图[9]等,都是通过整合内容达到减少课程名类的。
(二)以设计为主线,理顺、协调、优化组合教学内容,对课程体系进行模块化设计
机械基础系列课程设置模块化是许多高校进行课程体系改革的又一尝试热点。其典型案例如北京理工大学、中南大学、中北大学、山西农业大学、北京工业职业技术学院等院校。
北京理工大学从整体优化的角度对课程内容进行整合,将原来的工程图学、机械原理、机械设计、互换性及测量技术四门机械基础系列课的重组为机械概论、制图设计、精度设计、机构设计、机械设计和综合设计六个模块,体现以综合设计能力培养为主线,创新设计能力培养为核心,现代设计能力培养为关键,把各门课群的各教学环节融入系列课的整体规划中,并进行优化重组,形成了一个完整的新体系。[10]
中南大学则是根据能力培养层次,将课程体系划为机械构形与表达能力、机械设计基础能力、机械制造工艺基础能力和创新能力四大模块。分别以工程制图课程和计算机辅助绘图课程教学为主,培养学生空间构思能力和将设计意图用工程图的表达能力;以机械原理和机械零件课程教学为主,培养学生进行总体方案设计、分析、择优和零件结构设计的能力;以常用制造方法及设备的确定、公差、零件加工工艺规程的编制、质检方法与技术为主,由金工实习完成,培养学生的工程实践能力;以机械产品创新的基本原则、创新思维方式与方法、创新设计实例分析为主,培养学生的创新意识、创新思维和创造设计能力。[11]
河北农业大学将机械基础系列课程划分成绘图、力学、机械制造、气液传动四大模块。其中,绘图模块作为机械设计制造的表达方式,为后续课程学习和设计提供有利的工具;力学模块中,并理论力学和材料力学为工程力学,以建立动、静两者之间的有机联系,便于联合解决工程力学问题;并机械原理和机械设计为机械工程设计原理,简化强度校核,增加利用软件进行强度校核试验内容,用综合实验完成机械原理和机械设计部分实验;机械制造模块由材料成型技术基础、工程材料和机械制造技术基础三部分构成。材料成型技术基础重点介绍后续课程中不涉及的内容。工程材料中,纳米技术及精密加工、超精密加工技术、材料的微观结构、不锈钢材料及热处理作为重点内容。机械制造技术基础部分进行了较大幅度整合。机床、刀具、切削原理部分加入数控机床及刀具;互换性与技术测量部分的尺寸链内容调整到机械制造工艺学部分,配合及项目标注调到绘图模块,只介绍测量及特征,适当增加误差理论与数据处理内容;机械制造工艺学部分加大成组技术内容量;为后续CAD/CAM课程中CAPP内容打下基础。气液传动模块中,把流体力学从力学模块调至气液传动模块,使理论与应用紧密结合。加大电液伺服内容,以便掌握模糊控制和智能控制技术。[12]
此外,山西农业大学则是按照零件的种类划分模块,以“齿轮传动设计”、“轴系结构设计”、“标准件选型设计”等进行模块化教学的设计和实践,形成跨课程甚至跨多学科的课程体系。[13]北京工业职业技术学院则是将课程体系分为总论、机械设计计算、机械常用金属材料及热处理、机械加工及精度、机械设计基础和计算机辅助设计六个模块。其目的是有利于在各专业在制订教学计划时,保证必要的学时数,从而保证正常教学顺序和教学质量,满足不同专业的需求,达到有的放矢、因材施教的目的。[14]
(三)借鉴国外先进经验,推进课程体系高度综合化
20世纪60年代以来,科学知识激增。为解决科学知识的急剧增长与学校教育时间的相对有限这一矛盾,课程综合化是世界各国课程改革的重要发展趋势。目前,美国的著名大学中,课程的综合化程度非常高,例如,MIT的机械系列课程“设计和制造Ⅰ、Ⅱ”就包括设计过程、机械设计、制造过程和系统、质量和过程控制等内容,包含了我国现阶段的若干门课程,甚至是跨学科的交叉的课程[15];密歇根大学的机械工程课程体系是ME250、ME350、ME450课程。其中ME250即固体力学与材料系列,是我国目前理论力学、材料力学和工程材料三门课的综合;ME350即热与流体系列课程,包含工程热力学、传热学和流体力学等课程;而ME450即设计与制造系列课程,包括机械制图、机械原理、机械设计以及有关机械制造的一些知识等[16]。加州大学圣地亚哥分校工程制图与设计引论课程融合了制图、设计、制造、2D和3D CAD、加工知识等内容[17]。
目前,国内率先实施机械基础系列课程高度综合化的高校是上海交通大学。该校的改革始于2000年,依据打破原有课程设置的界限,建立新型的机械基础系列课程体系,实现两个转变,即传统设计向现代设计转变、传授设计知识向培养设计能力转变,为培养具有开拓精神的高级设计人才打下扎实基础的指导思想与目标,借鉴美国密歇根大学的设计与制造系列课程体系,对其原来的机械工程专业课程做出整合和调整,实现课程综合化[16]。改革取得了一定成效,但也遇到一些具体的困难。
(四)紧贴时展需求,依据少而精的原则,精选和适时更新教学内容
知识的爆炸与发展,学科的不断分化与细化,使课程门类不断增多。而学生的学习时间和精力总是有限度,这就要求构成课程体系的课程内容必须去粗取精,却旧迎新。课程体系改革还应考虑如何使课程链中内容的整体优化,追求教学的最佳效果。
清华大学于20世纪90年代初就以优化知识结构,向学生传授有用知识为出发点,对工程制图、机械原理、机械设计基础等课程内容和体系进行了大调整。将机械制图教学重点放在零部件的表达、视图选择及徒手绘制草图的能力上,同时增加创造性构形设计思维的内容;机械原理由过去以机构分析为主的教学体系改为以机构设计为主的教学体系,增加机械方案创造性设计等环节。机械设计基础则按设计过程建立包括机械运动方案设计、机械零部件工作能力设计和机械零部件结构设计三部分内容的新教学体系。教学内容进行精选优化,各门课内容体现传授最有用知识,改革成效明显[18]。
西北工业大学以机械设计为主线,侧重学生工程素质、综合应用和创新设计能力培养建立系列课程新体系,根据新体系进行课程之间教学内容的整合、协调和优化。精选课程内容。工程制图课程加强学生徒手绘草图、仪器绘图及计算机绘图能力的训练;工程材料及机械制造基础课程精选典型材料毛坯成型工艺和传统机械制造工艺等基本内容,充实现代工程新材料、新工艺和现代先进制造技术有关的内容,以加强学生对选材、零件与毛坯形成工艺和机械加工工艺设计能力的培养;机械原理课程加强学生机构综合应用和机械运动方案创新设计能力的培养;机械设计加强机械系统总体设计和结构创新设计能力的培养。[19]
天津科技大学在机械原理、机械设计、材料成型工艺基础和机械制造技术基础等课程中增加计算机应用方面的内容。[20]
三、机械基础系列课程体系改革20年综合评析
我国机械基础系列课程体系的改革起步晚,时间不长,但是有了一个良好的开端,同时还有国外的一些成功经验可资借鉴,可以期望能有一个美好的未来。笔者在以上分析的基础上,梳理我国高校机械基础系列课程体系20年改革的得失,有如下几个特点。
1.改革在全国范围内各高校展开。本研究虽然只是参阅了公开发表的近100所高校的有关机械基础系列课程体系改革的情况,但它们涉及到我国工科高等教育各个层次的方方面面,具有广泛的代表性。一些院校虽没有公开发表有关的举措的文章,但改革已经有了实际的行动。
2.改革在稳妥中进行。教学改革是一项关乎人才培养成功与否、需要极其严肃和认真对待的大事。因此,改革,只能“改良”、“改好”,不能“改劣”、“改坏”。课程的实施最少是5年为一个周期,如果改好,固然收益,如果改坏,则至少影响5届学生,可谓贻害无穷。文献资料显示了大部分院校采取了稳妥的步骤,先提出一些方案,再经过认真讨论和论证,最后稳妥逐步实施。
3.改革总体尚处于初始阶段。我国绝大多数工科高校建校时间不长,而且机械专业均脱胎于苏联模式或深受其影响。改革开放后,几乎都经过了一个较长时期的痛苦抉择和改革设想的酝酿阶段。目前,清华大学、上海交通大学、华中科技大学等名校起步较早,在改革的道路上行进较远,步子也较大。一些高校进行了初步尝试,并取得了一定的成效。但也还有相当多的高校仅仅只是提出了初步的设想。
4.重视学生创新设计能力的培养。各校都把培养学生的机械创新设计能力、创新思维、动手能力、综合设计能力和激发学生创新设计积极性摆在重要的位置。
5.课程门类和课时数略有减少。改革试图减少改革试图减少课程门类,减少课时数,提高教学效率,课程体系的综合化和交叉性有所提高。
6.课程内涵体现了先进性和时代性。随着科学技术的不断向前发展,机械工程的内涵和外延都在不断扩充。主题在变,问题在变,活动在变,要求机械基础系列课程体系内涵紧跟时展的步伐,实时引入了新内容。
然而,正如特点3所说,改革还只停留在初步阶段,其成效非常有限,这种局限性与不足通过国家精品课程建设结果可以得到证实。笔者从国家精品课程建设网上得知,始于2000年前后的国家精品课程建设,固然对提高机械基础系列课程教学质量起到了非常积极的作用。教育部共批准机械工程部级精品课程603门,其中大多数为机械基础系列课程。较多的如“机械设计”课程被评为部级精品课的有46所高校,“机械原理”有51所,“机械设计基础”有28所,“工程制图”或“工程图学”共有60多所,“机械制图”有14所,“画法几何及机械制图”有10所,“画法几何及工程制图”有8所,“机械制造基础”或“机械制造技术基础”共有36所,“工程训练”有9所,“互换性与技术测量”有9所。[21]这些数据一方面说明,我国工科大学的机械基础系列课程的教学条件和质量得到了较大幅度的提升。但从另一个角度来看问题,也可表明,虽然课程的高度综合化和交叉性成为全球大学的共识,但在我国现阶段,真正具有综合性和交叉性的课程和高校还极其少,像清华大学的“设计系列课”综合性精品课程成为凤毛麟角。各校的机械基础系列课程仍是以沿袭传统的课程体系为主的形式,各课程之间的分化和自守,使已形成的自身独立的学科系统难以打破藩篱。二十年来大部分改革仅在本课程系统内进行,始终围绕自成系统、自我完善与发展,追求各自的系统性和完整性而做着不懈努力。课程的综合性和交叉性还远远不够,一些改革仍然还停留在研究和纸上谈兵阶段,离现代大机械背景下的时代需求还有相当的距离。机械基础系列课程体系改革空间仍然很大,任重而道远。
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机械设计基础课件篇5
近年来,西华大学(以下简称“我校”)开设了机电工程、包装工程、工业设计、生物工程、建筑环境与能源应用工程等专业的“机械设计基础”课程,这些专业的学生在其他课程的课程设计、毕业设计乃至到工作岗位后,都会经常接触到各种类型的通用和专用机械,应该具备一定的机械基础知识。因此,“机械设计基础”是工科机械类及机械类专业的一门重要专业基础课。
为了提高教学质量和教学效率,激发学生学习热情和兴趣,在教学过程中我们积极进行教改和探索,特别是在理论教学内容方面做了改革。在适应不同专业设置过程中,“机械设计基础”教学大纲做了相应修改,课程学时也做了相应变动。理论课程学时包括64,56,48学时,下面就我校目前不同学时对应的“机械设计基础”理论教学内容做解析。
1.课时64学时的内容设置
“机械设计基础”上半部分主要讲述各类常用机构的设计和应用,即机械原理部分;下半部分主要讲授通用零件(连接零件-螺纹、键等;传动零件-带、链、齿轮等;轴系零件-轴、轴承等)的设计计算,即机械设计部分[2]。这两部分内容各有特点又相互联系,充分体现了课程内容体系的系统和完整。通过原理部分的学习,学生应掌握机器的工作原理,通过运动分析获得杆长等长度尺寸;通过设计部分的学习,学生应掌握通过计算准则获得零件的主要尺寸,并通过结构设计得以确定零件的其他尺寸,完成设计工作[3]。
课时64学时设置用于机电工程、包装工程、工业设计及机电卓越工程师实验班四年制本科教学[4]。随着知识经济的到来和信息技术的迅速发展,社会对人才的需求产生了很大变化,更强调实践能力和创新能力的培养。面向这些专业学生的培养计划及基于这些专业的学生未来大多数将在第一线从事机械设计、制造、维护等工作,在教学过程中不仅要培养学生熟练掌握专业基础理论知识的能力,而且要注重培养学生的实践应用能力、思维开创性和创新能力。因此要求学生掌握机械运动的基本原理,机械系统及零件设计的一般步骤,为以后机电系统、包装机械等的设计打下必要的理论基础。
由于这部分学生基础知识较为扎实,前续已经完成《工程制图》、《工程力学B》、《热工基础》等课程学习,后续还将进行《智能仪器设计》、《机械CAD/CAM》、《机电一体化系统设计》等课程学习。为适应这一教学要求,在理论教学内容上,加强了对机械相关概念的讲解,对机械的现代设计思想和方法做了较多评述,以使学生了解现代机械设计的发展现状和趋势。由于这些专业的学生在课程设计、毕业设计中可能会应用到机构运动分析、联轴器的选择、滑动轴承的设计这些方面的内容,在理论教学中,平面机构运动分析的图解法、联轴器的类型和选择方法、滑动轴承的结构形式及设计计算这些知识点应加以设置。在讲授过程中,对关键公式进行推导,使学生了解其由来,加深了解。如V带传动中由于楔形增压原理使当量摩擦系数大于平带传动的摩擦系数;对教学知识点进行拓展,如宽V带主要用于调速的原理加以阐述,使学生明白带传动可以用于机械无级调速中,从而开拓其创新思维。
2.课时56学时的内容设置
课时56学时设置用于生物工程四年制本科教学,该专业的学生应该具备灌装、装卸等机械知识,通过“机械设计基础”课程的学习,加强基础课与专业课之间的联系,使学生能够领会各种机构在机器中的应用。
为适应这一目的教学要求,在理论教学内容上,主要讲解常见机构的选型、通用零件的设计计算,让学生对所学知识消化透彻,了解一般机械的设计过程。由于课时较少,课程内容减掉机构运动分析的相对运动图解法,联轴器的选择,以及滑动轴承动压设计。讲授时除了要结合工程实例,还需结合日常生活中的一些现象,适当设疑,让学生课余时间回味与思考。
3.课时48学时的内容设置
课时48学时设置用于建筑环境及能源应用工程四年制本科教学,该专业要求学生具备建筑设备系统设计、调试和运行管理等方面的基本知识和技能,学生毕业后可从事室内环境设备系统和建筑公共设施的设计、安装调试、运行保障等方面的技术工作[2]。
由于该专业的学生对机械方面知识接触较少,对课程中涉及的各种机构、结构难以理解,同时理论课时设置少,为达到教学目的和效果,在教学内容中注意重点和难点内容。相对56学时教学内容,取消了该专业设备上出现很少的轮系教学内容,适当精简齿轮传动、带传动、链传动的部分讲述内容,如对常见的标准直齿圆柱齿轮进行重点讲述,而对斜齿圆柱齿轮和圆锥齿轮的强度计算进行删减。
随着社会和现代科学技术日新月异的发展,当代社会需要不同层次的工程技术人才,“机械设计基础”教学内容必须突破传统的教学理念,加强课程建设,不断改进教学内容,并结合适当的教学方法和手段,不断提高“机械设计基础”教学质量以适应现代工程教育的要求,为学生后续专业课程学习打好基础,使学生到具体工作岗位后能够更快更好地解决实际的工程设计问题。
参考文献:
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机械设计基础课件篇6
一、引言
精品课程建设工作是高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分,也是高等院校教学工作重要的基本建设内容。教育部关于“本科教学工程(原称“质量工程”)”的建设文件指出:“精品课程”是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程。教育部的这一文件精神,为各级精品课程的建设与实践工作指明了方向和课程建设的标准与目标。
西安外事学院的“机械设计基础”课程经过多年建设,于2011年4月被评为校级精品课程,2011年11月被评为陕西省精品课程,2014年7月经省教育厅批准又被升级改造为省级精品资源共享课程。总结几年来的建设工作,我们的工作重点及特色主要在以下几个方面。
二、创建课程新体系,改革课程内容
“机械设计基础”课程是一门综合性、实践性很强的技术基础课程,在高等院校机械类、近机类专业的教学计划中具有承前启后的重要作用,是培养学生创新精神、工业意识和综合机械设计能力的一门主干课程。
西安外事学院作为我国一所走在前沿的应用型本科院校,主要肩负着为国家培养应用型本科技术人才的重任。因此,“机械设计基础”课程内容的改革,必须符合学校的人才培养目标。
针对“机械设计基础”课程的特点,我们确定了本课程的教学改革思路是:更新教育思想和教学观念,以应用型本科技术人才培养为对象,进行课程整体优化组合,建设“机械设计基础”课程新的教学体系;以提高学生的综合设计能力、创新设计能力、工程实践能力为目标,构建课堂教学、计算机辅助教学、设计训练、实验教学与课外科技创新实践活动一体化的教学体系。
为此,构建的“机械设计基础”课程是对原专业教学计划中的机械原理、机械零件两门课程的基本内容进行整合而重组的一门新课程。围绕“常用机构”和“通用零部件”两条主线介绍其有关的工作原理、结构特点、设计方法等。在常用机构内容中,主要安排有平面机构结构分析、平面连杆机构、凸轮机构、轮系和间歇运动机构;在通用零部件内容中,主要介绍常用的机械传动(带传动与链传动、齿轮传动、蜗杆传动)、常用连接(螺纹连接、轴毂连接)、轴系零部件(轴、轴承、联轴器与离合器)等;此外,还安排有机械系统设计、现代设计方法等章的内容。通过本课程的学习(包括理论教学和实践教学环节),使学生着重掌握机械设计的基本知识、基本理论、基本方法和基本技能,培养学生具有一定机械设计能力,并为以后专业课程学习打下必要的基础。
在课程新体系的构建中,始终坚持以应用型本科人才的培养需要为目标,开展对课程内容的改革;对于课程的基本理论以“必需”、“够用”为度,淡化公式推导,注重理论联系实际,体现应用性特色;同时对课程内容组织贯彻“少而精”及“实用性”为原则,例如:在“齿轮传动”一章,打破传统习惯,分别把传统的“齿轮机构”、“齿轮传动”、“蜗杆传动”三章内容合编为新“齿轮传动”一章,把“滑动轴承”、“滚动轴承”两章内容合编为新“轴承”一章,既避免有关内容重复,又达删繁就简自成体系。
三、教师队伍建设
教师队伍建设不仅是高等院校教学建设的重要内容之一,也是学科、专业和课程建设的基础和重要工作。目前,我校课程组已初步建成一支知识结构较为全面、年龄结构适合、学缘结构合理的“机械设计基础”课程教学团队。针对师资队伍建设工作,我们提出课程师资队伍建设要符合学校办学定位的目标,要适应教学需要和学科发展的目标,并以培养青年教师为重点,制定了具体培养计划和措施,现取得较好的效果。关于培养青年教师队伍的措施如下。
1.加强师德师风教育,以先进人物为榜样,树立爱岗敬业,忠于人民教育事业的崇高理想。
2.按照学校的师资队伍建设目标,制定好包括青年教师的师资队伍建设规划,并认真实施。
3.给青年教师压担子,让他们承担起教学和科研任务,在“干”中成长,而且教学和科研互动,协同发展。
4.实现教学岗位责任制,加强教学管理。积极开展教学教改研讨活动,提高教学素养和业务能力。
5.发挥老教师的作用,实行年轻教师导师制。为每位青年教师配备了教学指导教师,加强对青年教师的传、帮、带。
6、创造条件让青年教师走出去,到国外和国内其他大学学习访问,开拓视野。对提高学术及教学水平发挥了重要作用。
7.在实现青年教师全部硕士化的基础上,逐步实施青年教师博士化。
8.建立听课和评课制度,发挥老教师和系主任的教学监督作用,促进青年教师课堂授课质量的提高。
这些措施的实施,取得很好的效果,使青年教师茁壮成长,多名青年教师在学校举办的青年教师讲课竞赛中获得竞赛大奖,每位青年教师均已获得一项以上省级教改研究项目或省级科研项目,并在全国期刊上发表多篇教育教学教改研究论文;本课程的建设成果先后于2011年、2012年获校教学成果奖一等奖、二等奖,课程教学团队于2012年获校级优秀教学团队;已形成了一支学术和教学水平高,综合素质好、结构合理的师资队伍。
四、教学方法与教学手段
改革教学方法、采用先进的教学手段是提高课程教学质量的关键措施,在教学中,我们的做法如下。
(一)在教学方法上
1.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,充分调动学生学习的主动性、积极性。
2.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。
3.在课堂教学中,根据“工学结合”、“教、学、做合一”的原则,“讲-练-实践”相结合,安排设计性大作业,提高学生的动手能力、工程训练与实践能力。
4.在教学中,根据课程各章的不同特点,分别采用工程案例教学、项目任务教学、小组讨论式教学、现场教学和探究式教学等不同教学方法。同时采用工学结合教学法、课外竞赛激励法、小组研讨法等教学方法,调动学生学习的积极性、主动性,并指导和促进学生自主学习能力的发展。
5.搞好课程设计教学,培养学生掌握机械系统方案设计、机械零部件工作能力设计和结构设计的能力。
6.在教学过程中,贯彻因材施教的思想,重视学生的个性发展,鼓励和引导学生积极参加各类课外科技创新竞赛活动,提高学生的动手能力、分析问题解决问题能力、创新实践能力。
7.改变以往以期末考试成绩定课程学习成绩的方法,采用平时考核、作业考核、实验考核和期末考试多项累加的方法确定学生的学习成绩,引导学生自觉的学习,全面、系统的学习。
(二)在教学手段上
1.积极采用现代教育技术,充分利用计算机技术和网络技术等现代信息技术,将多媒体教材引入课堂教学,丰富课程的教学信息量。在本课程教学中,实现了部分网络教学。
2.结合课程特点,制作了课程教学录像片、多媒体课件、常用机构和通用零部件的三维动画插播片、图片库和课程测试题库,开发了课程CAI课件。
3.建成了常用机构和通用零部件陈列室、轴系零件拆装实验室、液压传动陈列室等,供学生参观和认知学习,提供了直观教学环境和开放式的教学环境。
4.开放了机械设计实验室和械计创新活动室,激励学生的学习兴趣,为培养和提高学生的机械设计动手能力、分析问题和解决问题能力以及参与科技创新活动提供了场所和便利。
在上述教学方法及有关措施下,本课程教学得到校内外专家的一致好评,课程组教师教学评价均获得学生“优良”的好评。学生的课程学习效果也取得丰富成果,如在教育部主持举办的“2014年全国大学生机械设计创新大赛”上,学生参赛的7件作品,全部获得陕西赛区省级奖,其中省级一等奖1项、省级二等奖1项、省级三等奖4项;学生在参加2013年“全国大学生工程训练综合能力竞赛”中,获得陕西赛区省级二等奖2项;学生积极参加Solidworks考试认证中心的认证,多名学生获得Solidworks考试认证中心颁发的“机械设计Solidworks证书”。
五、教材建设
教材建设是高等教育课程改革的重要组成部分,也是教学内容和课程体系改革的成果体现。早在1988年国家教委颁发的《高等学校教材工作规程(试行)》中就指出:高等学校教材是体现教学内容和教学方法的知识载体,是进行教学的基本工具,也是深化教学改革,提高教学质量的重要保证。基于高校教材是传授知识、培养技能的重要工具,在人才培养过程中扮演着极其重要的角色,所以,我们在精品课程建设规划中,针对教材建设制订了规划,组织了教材编写力量,先后出版了质量较好的《机械设计基础》、《机械设计基础课程设计》(国防工业出版社出版)两部精品教材。在《机械设计基础》教材编写中,我们坚持以应用型本科技术人才培养的实际需要为宗旨,遵循对机械的认识规律及循序渐进的原则,遵循理论联系实际和注重机械设计能力培养的要求,优化了课程知识体系;以常用机构和通用零部件为对象,以设计为主线,突出了机械系统方案设计、机械零部件的工作能力与结构设计,并吸纳了现代设计方法及技术。
由于“机械设计基础”课程的主、辅教材配套齐全,使用效果好。为培养厚基础、强能力、高素质、宽口径应用型本科技术人才发挥了重要作用。
六、实践教学活动创新
“机械设计基础”课程实践教学环节包括实验教学、课程设计、设计作业训练和课外科技创新实践活动等内容。
1.实验教学。以培养学生动手能力为中心,利用机构和机械零件陈列室、机械设计基础实验室、汽车工程实验实训基地的开放式教学环境和条件,采用课内外相结合的教学体系和分模块、分项目的实验教学内容,全面培养学生理论联系实际的工作作风、动手操作能力、分析解决问题能力,促进学生的个性发展。
2.课程设计教学。“机械设计基础课程设计”是工科院校机械类、近机类学生在学习了机械制图、工程力学、工程材料、公差与配合、机械设计基础、机械制造基础等课程之后首次进行的一次较全面、较系统、较长时间、较贴近工程实际的综合性设计训练,对于培育学生的设计意识,锻炼学生的设计能力,培养学生的创新精神,激发学生的学习兴趣,加深学生对课堂教学内容的理解和掌握都具有十分重要的作用和意义。为了突显上述功能,我们对课程设计教学进行认真改革与建设,丰富和深化课程设计内容,实现设计题目多样化。以设计为主线,既有传动装置设计的传统题目,也有从生产实践中新开发的新题目。对完成的设计图纸,既可采用手工绘图方式完成,也可采用计算机辅助绘图方式完成。在完成的设计项目计算说明书中,必须有设计方案评价、设计工作总结等内容,否则不予通过。通过这些措施的实施,培养的学生设计能力发挥,促进学生分析解决问题能力和创新能力的提高。
3.设计作业训练。机械设计基础课程是一门设计性、实践性、综合性很强的课程,为了实现基础理论与设计实践的有机配合、实现“教、学、做合一”和“讲-练-实践”相结合,我们安排了“轴系零件”测绘、上机进行“计算机辅助设计”等的设计作业训练。通过设计作业训练,培养学生的机械结构设计能力、计算机辅助设计能力和绘图能力,为后续的专业课程学习以及日后从事机械设计工作打下良好的基础。
4、课外科技创新实践活动教学。借助本课程的学习,为了培养学生的创新意识、综合设计能力和团队协作精神,我们借助汽车工程实验实训中心和汽车工程技术创新基地,开展了学生课外科技创新实践及机械创新设计的实践教学环节。几年来,这一课外科技创新实践教学活动取得了丰硕的成果。
七、本课程的建设成果
1.建设出了一支知识结构和年龄结构合理,学术水平和教学水平高的师资队伍。教学与科研互动,共同协调发展,成果显著。几年来,课程组一位教师受到省级教书育人先进个人表彰;课程组先后完成了省级教改研究项目3项、省级科研项目4项、校教改项目5项,获校级教学成果奖4项,并获校级优秀教学团队一支;几年来,教学团队在国内外各类期刊及国际学术会议上发表科研论文40余篇、教改研究论文10余篇,获国家发明专利和新型专利2项。
2.创建了“机械设计基础”课程新体系,面向应用型本科技术人才,以培养学生综合设计能力为主线,以工程应用为目的,以“必须、够用”为度,以讲清概念、强化应用为重点的原则来确定本课程的主要内容和体系结构,对教学内容作了重大的改革,以机械设计为主线,将机械原理、机械零件等课程的主要内容进行精选和融合,优化组合,使其成为一门完整体系的综合化课程,并编写出版了配套教材。
3.适应应用型本科技术人才培养需要,构建了“工学结合”、“教、学、做合一”的课程教学模式,注重实践性教学环节,加强基本设计训练,培养学生的工程意识和综合分析与设计能力,构建了课程的直观教学陈列室和新的实验教学体系,开放了课程实验教学环境,促进了学生的个性化发展。
4.重视教材建设,编写出版了“机械设计基础”课程教材3部,主、辅教材配套齐全,水平高,使用效果好,并将教学改革思路与成果融入到教材中。
5.以理论教材为蓝本,利用现代计算机信息技术和网络技术,建设出本课程的立体化教材系统及其素材库,并实现了网络化教学和精品资源共享。
本课程于2011年评为省级精品课程,2014年经陕西省教育厅批准又被升级改造为省级精品资源共享课程,本教学团队将以此为新起点,继续奋发努力建设好这一省级精品课程。
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机械设计基础课件篇7
Key Words The Pattern of Education Fundermental Theory Elementary Practice
经济增长方式的转变与社会转型,职业教育要实现其服务功能必定面临着重大的转变,在培养模式上,传统的以学校为主,向校企合作培养模式的转变,在教学内容上,从偏重文化教学和理论知识传授向重视就业技能和发展能力的转变,从重视学科研究与专业教学内容转向注重实践,理论与实践相结合的教学内容转型。高职高专院校专业的培养目标是为社会培养高技能应用型人才,高职高专院校在发展的过程中应不断调整专业结构,以适应社会经济发展对高技能应用人才型的需求,同时也促进自身的发展。据此应把拓宽专业口径,课程体系合理、教学内容优化、实践动手能力强,社会适应面宽,作为本专业的教学基本思想,将模具设计理论、实践与及计算机应用融合为一体,加强针对性、突出实践性、强调新技术、培养综合素质进行模具专业的模块式教学的改革中来。模具专业的模块式教学分为三个模块:基础教育模块;专业基础教育模块;专业教育模块。其中专业基础教育模块分为:专业基础理论模块,专业基础实践模块。
一、专业基础理论模块
专业基础理论要以素质为基础,以能力为本位,对专业基础理论应进行系统优化,有机整合,突出职业教育的特色。在课堂教学上应与生产实践和社会环境相结合,理论指导实践,实践促进理论教学。专业基础理论模块包括:电工电子与测量技术基础,机械制图与CAD,机械设计基础,机械制造基础,液压与气压传动。
1、电工电子与测量技术基础。电器设备及控制在各个领域中均扮演着关键角色,发挥着越来越重要的作用,掌握电工电子和测量技术的初步知识成为工科各专业学生的基本要求。必须指出的是,“电工电子与测量技术”是一个理论性、专业性、应用性均较强的课程,所涉及教学内容广,内容本身也较难掌握。如何在规定的学时数内使学生掌握电工电子技术的初步知识,为模具专业的学生在今后的学习和工作中更好地利用和发挥打下坚实的基础成为教学实施的难点。教学应理论与实践相结合,减少繁琐的数学推导,增强物理概念,清晰的图解分析,缩减课时,力求少而精。
电工电子与测量技术基础包括电路基础、直流、交流电路和三相交流电分析、计算。模拟电子技术、数字电子技术基本理论和电工电子测量技术。
2、机械制图与CAD。机械制图与CAD这课程是一门研究用正投影法绘制和阅读机械图样的技术基础课。主要解决机械设计制造中技术信息的图样表达问题,以及与图样绘制有关的机械设计、制造工艺问题。培养学生具有一定程度的识图能力、读图能力、空间想象力和思维能力以及运用CAD软件绘制机械图样的方法和技能。侧重点在视图理论,零件图与装配图制作,熟练运用CAD软件绘制机械图样,授课以课堂为主,运用多媒体教学方法,采用冷冲模和注塑模中零件或装配体实物,提高学生的兴趣和看图、制图能力,使学生具有计算机辅助设计绘图的应用和开发能力,为以后的PRO/E或UG软件的学习打好基础。
机械制图与CAD包括制图基本知识;投影基础;组合体机件的表达方法;标准件与常用件;零件图与装配图、公差与配合。机械CAD基本概念、基本绘图、操作命令、计算机绘图、图形编辑、显示、设置、查询、层、块、形、属性以及尺寸标注、图形输入、输出以及程序设计。
3、机械设计基础。《机械设计基础》主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、机构特点、基本的设计理论和计算方法。它是模具专业一门重要的技术基础课,该将为学习专业课程提供必要的基础。通过本课程的学习和基础实训,可以培养学生初步具备运用相关知识、手册设计简单传动装置的能力。教学要以培养学生综合设计能力为主线,以应用为目的,以“必须、够用”为度,以讲清概念、强化应用为重点的原则来确定本课程的主要内容和体系结构;恰当的处理本课程的基本理论、基本知识、基本设计方法和现代设计理论、设计方法之间的关系;并且注重设计与制造有机结合、机电有机结合、理论与实践有机结合;重视工程综合教育和素质教育,重视课程之间的科学分工和有机联系;在教学内容组织安排上,加强针对性和实用性,重视工程实践和综合教育,克服课程内容陈旧,结构固化,偏重自身完整性,教学内容组织缺乏弹性、轻视实践教学等问题。把基本理论与综合教育、素质教育、能力培养融为一体;教学内容和现代化教学方法融为一体;科研和设计教学融为一体;理论教学和实践教学融为一体;课内教学和课外辅导、课外练习融为一体;常规设计方法和现代设计方法融为一体的新的教学模式。
《机械设计基础》包括工程力学、机械原理、机械零件及课程设计
4、机械制造基础。《机械制造基础》课程是实践性很强的专业基础课。目前许多职业院校都是先安排金工实习,然后安排课程教学。这样学生在金工实习时缺乏必要的理论指导,有一定的盲目性,而在随后的课堂教学中又因实践不足影响了对理论知识的理解。进行《机械制造基础》课程理论教学改革就是要将理论课教学与实践操作有机地结合起来,理论教学促进实习效果,实习效果的提高又反过来促进对理论知识的理解,全面提高理论课和实习的教学质量。实践的结果证明理论与实践结合现场教学改革确实全面提高了理论课和实习的教学质量,提高了学生的综合素质,反映良好。
机械制造基础包括金属材料与热处理、模具材料、制造技术、切削机床、互换性原理与测量(尺寸与尺寸链部分)、金属切削原理与刀具、机械加工工艺及金工实习、机床夹具,机械加工工艺编制。
5、液压与气压传动。液压与气压传动是当代先进科学技术之一,它不但渗透在各种工业设备中,而且是科学实践研究,自动化生产的有机组成部分。对液压、气压元件,应着重于基本原理、结构特点,应用及选择方法。对基本回路和典型系统,则结合在实际中所用回路和系统进行分析,以提高学生分析、解决问题的能力。同时,使学生充分意识到液压传动与气压传动技术是今后从事研究工作、技术工作所必须具备的基本知识。
二、专业基础实践模块
理论与实践有机结合是课程体系建设中的一个老大难问题。课程可以为学生提供学科理论基础,但无法提供最受企业关注的“工作过程知识”和基本工作经验,其提供的职业学习机会与职业实践的关系是间接的,因此从根本上难以满足企业和劳动市场的要求。专业基础实践应从传统的重视理论知识的传授向重视理论实践一体化转化、从校内课程为主,重视学科性与专业性向校内外学习与工作经验的一致性;行动导向重于书本知识转化。
专业基础实践模块包括:机械制图与CAD实训,机械制造基础实训(含金工实习),电工与电子基础实训,机械设计基础实训。
1、机械制图与CAD实训。《机械制图与CAD》实训目的是培养学生有绘图读图能力。在教学过程中,除了必要的理论知识外,还应进行全面的综合应用训练。一是部件测绘。小至修配被损零件或对原有设备进行技术改造;大到对引进产品实施“反求工程”,测绘技术都是一项重要的基本技能。二是软件的综合运用能力。主要掌握计算机辅助绘图的基本命令和基本知识,使学生具有较强的数字化绘图应用能力和实验技能。以机械工程图的二维平面绘图为主,以三维实体设计为辅。整个实训中结合冷冲模和注塑模中零件和装配体的测绘,使学生能按照国家标准正确而快速绘图。并参加Autodesk公司的认证考试,获得全球通用的AutoCAD工程师证书,以适合于企业工厂绘图员岗位的需要。
2、电工与电子基础实训。柔性教学环境,集成化管理,校企共建基础实验是高职电工与电子实践教学的重要组成部分.在培养学生的技术应用能力和职业技能中起着重要的作用。实验教学具有综合性、现场性、开放性和双主体性四个主要特征,最终能实现基本技能、专业技能、技术应用或综合技能三大基础实训教学任务。电工与电子基础实训过程中应根据不同的教学内容采取“先讲后做,边讲边做,或项目导入(先做后讲)”等多种教学方式,在实验项目的设计上,充分考虑到高职学生的知识背景和接受能力,设计基本实验(验证性),提高型实验(综合性实验、应用性实验)和创新型实验等三种类型的实验项目,以全面培养高职学生的技术应用能力和综合职业能力。
3、机械设计基础实训。采用任务驱动型的教学方法,以学生为中心,充分利用现代计算机多媒体技术与传统教学改革相结合,力求适应高职教育的应用性、针对性、岗位性、专业性的特点。将知识性与实用性融为一体, 实验项目中分成基本实验和综合设计性实验两个层次,虚拟实验和工程案例与学生操作有机结合,保证基本实验教学,不断扩大综合设计实验,鼓励学生课外开展科技制作。机械设计基础实验面向实训,符合技能培养为本位的高等职业技术教育目标即培养技术应用型人才,注重职业技术能力和管理素质的培养和学生自我发展、自我提高的能力培养。实验教学中多媒体技术应用与CAD在机械设计中的应用、机械设计基础课程设计的实践性环节相辅相成。
4、机械制造基础实训(含金工实习)。为避免学生在实训时缺乏必要的理论指导和在随后的课堂教学中又因实践不足影响了对《机械制造基础》理论知识的理解,应该将理论课课堂教学与机械制造基础实训同步;基础实训,生产实践和社会环境相结合。无论是《机械制造基础》课程还是基础实训,所有内容都与生产实践关系密切。在进行课堂教学和基础实训时结合实际生产会使得教学和实习内容丰富、生动。学生们在接受理论知识和实践训练的同时还可了解生产现状、了解新技术的应用状况、了解理论知识与生产的相互关系,提高他们的学习积极性并培养他们解决问题的能力。《机械制造基础》基础实训与社会环境的结合,让学生进入了一个更大的课堂,提高学生对社会的关注和对自己社会责任的认识。除了学习工艺技术外,还将注重学生的个人素质的培养,包括纪律、群体相处、活动能力、人际关系、管理意识、工业安全、环保意识及领导才能等。
三、结束语
模具专业的模块式教学改革,课程体系体现了以就业为导向,以能力为本位的人才培养特点,并形成职业能力培养系统化课程,突出了实训,并与理论教学相辅相成,符合技术应用性人才培养规律,针对专业培养目标,以单元课程改革为基础,进行了课程整合和新课程开发,建立了一套科学、规范、稳定的专业培养方案(或专业教学计划),并能够根据产业和经济结构变化适时调整和更新。
参考文献
机械设计基础课件篇8
一、《机械设计基础》传统教学模式存在的突出问题
(一)教学方法单一落后
《机械设计基础》是机械原理和机械零件的综合,主要讨论机械设计的常用方法和一般过程。传统教学方法,授课内容多,而实际教学课时安排不足;讲述原理多,结合实际偏少;纵向论述多,横向比较较少;讲述常规原理多,介绍行业最新技术成果不够;课堂讲授多,课堂课外讨论少。实践教学,仍以劳动性操作为主,对学生独立获取知识能力和自主学习、创新思维能力培养不够。教学手段也不尽如人意,课堂教学仍沿袭粉笔板书、挂图和简单的教具,很难取得好的教学效果。
(二)课程没有针对专业要求合理设置
《机械设计基础》课的知识点非常丰富、繁杂,如不精心组织、把握重点,全部灌输给学生,将适得其反。因此,教学前,教师要对所教的内容加以精选与提炼,把握教学重点,丰富教学内容,以激发学生的学习兴趣。例如,在组织齿轮传动教学时,并不是把教材上所有内容都教给学生,而是根据高职学生的特点和各专业不同的要求,选择不同的侧重点进行教学。工程机械运用与维护专业的学生,就业岗位是销售及维修,因而对他们的教学注重的是应用方面,如齿轮传动的原理、分类、特点、失效形式、齿轮参数的测量及齿轮传动的、密封等;而对于机电一体化专业和汽车制造与装配技术专业的学生,就业岗位主要是机械加工操作、机械加工工艺编制及机床设备的维护等工作,因而对他们的教学重点,除了齿轮传动的原理、分类、特点、失效形式、齿轮参数的测量及齿轮传动的、密封外,还要把齿轮的切齿原理作为重点,同时应了解变位齿轮的基本概念。只有针对不同专业组织教学内容,才能有的放矢,取得好的教学效果。
(三)实验教学比重偏低,学生动手能力的培养欠缺
实验及实践教学是帮助高职学生理解课堂理论教学内容的必要手段,也是提高他们动手能力的重要途径。传统的实验课在实验室中进行,由于实验器材陈旧、缺少,不能保证每位学生的动手操作机会,为此,可将实验与生产实践结合起来。在课余时间可至校办工厂和校外实习基地进行有关实践,如参与维修设备、加工简单的零件等。
二、《机械设计基础》课程体系的设计
(一)改革内容
1.改革思路
本课程组以企业需求为基本依据,按照生产一线实际需要,结合高职教育的特点,强调基本知识,注重实际应用,从机械的组成及特性出发,形成工程力学――材料及热处理――公差与配合――常用机构――联接――机械传动――支承零部件――机械系统设计综述这一新课程体系。该体系将以往的理论力学、材料力学、公差与配合、机械原理和机械零件几门单列的技术基础课程有机地融为一体,理论分析以适度够用为限,突出了针对性和实用性。
2.整合教学内容
在教学内容整合上,删除繁琐的公式推导、理论证明,注重如何运用这些公式、定理、方法等来解决实际设计问题。例如将齿轮、轴、滚动轴承等工程实践性很强、并对工程设计与应用能力有很大帮助的章节作为教学重点内容;将与磨损、螺纹连接、弹簧等章节安排作为学生自学的内容,通过答疑的方式对学生进行辅导;将教材中介绍很简略,但与生产第一线联系很紧密的一些工程知识比如轴承的安装、拆卸、、组合设计以及失效形式、齿轮加工、蜗轮蜗杆加工等知识内容进行补充。
3.结合专业培养目标取舍教学内容
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》课应根据工程机械运用与维护专业、机电一体化专业和汽车制造与装配技术专业课的学习要求,对各专业毕业生就业岗位的要求选取适合的教学内容,使学生能把有限的时间和精力花在学习掌握有用的知识上。
4.增加创新设计内容
《机械设计基础》课程需适应现代科技发展的要求,牢牢把握住本学科的发展脉络,及时补充新型机构、传动零件知识,介绍新的设计理论、方法、技术、计算机辅助设计等内容,以拓宽视野,培养创新设计的思路和方法。在课程设计实训中加强对学生在课程中应用计算机CAD/CAM主流软件(如MATLAB、AutocAD、UG和Pr∥Engineer)的工程实训。专周设计实训的课题主要包括从动件、轴、滚动轴承和联接件等的设计计算、三维造型装配、二维工程图和设计说明书等内容,使学生能够综合运用多门专业课程的知识和技能,在计算机辅助下完成,提高了专业素质和工程应用能力。
5.通过设计培养学生的自学能力和独立工作能力
《机械设计基础》教学中常用机构的设计、通用零件的选择和设计是教学中的重要内容。在教学中可以通过设计作业,如“凸轮机构设计”、“齿轮机构设计”及“轴系部件设计”等,使学生对常用机构和通用零件设计获得必要的工程实战训练,培养学生严谨的学习态度。“机械零件课程设计”是《机械设计基础》课程教学的重要环节。课程设计要让学生一方面加深对已学知识的掌握,培养自身综合运用所学知识和技能独立、灵活地分析问题和解决问题的能力,另一方面,课程设计也要让学生掌握使用工具书的方法和使用技术资料的技能,培养自身的设计能力和独立工作能力。此外,课程设计还要有利于学生形成良好读书习惯和自学能力,以满足自身的终身教育的需要。
(二)课程体系设计思路
1.整体教学设计
按照典型减速器设计的流程所必须的知识和能力结构,归纳《机械设计基础》课程学习领域的主要工作任务,选择一级直齿圆柱齿轮减速器设计作为载体,构建主体学习单元(学习情境),按照资讯、决策、计划、实施、检查与评估六步法,工学交替、任务驱动、项目导向,将真实生产过程和产品融入教学全过程,设计学习情境。并根据行业、企业标准建立《机械设计基础》课程教学体系,选定合适的载体,设计教学单元,完成教学设计。
本课程遵循学生职业能力培养的基本规律,以真实工作任务及其工作过程为依据整合、序化教学内容,设计了4个学习主情境,分别以减速器机械联结的设计、减速器机械传动的设计、减速器轴系的设计和减速器的与密封为载体。4个学习情境包含17个学习性工作任务,把理论学习和实践训练贯穿其中。
2.单元教学设计
学习情境1:减速器机械联结的设计通过螺纹联结、键联接、销联结的设计计算,让学生熟悉机械零件的受力分析,熟悉杆件拉压变形、剪切变形、挤压变形的强度计算,熟悉螺纹联结、键联接、销联结的选用方法和工作原理,并掌握相应联结的设计与安装方法和工艺要求。
学习情境2:减速器机械传动的设计通过圆柱齿轮的设计计算,让学生熟悉齿轮失效形式、材料选择、热处理方法、各类齿轮受力分析和设计准则,并掌握相应的齿轮的选用方法。通过带传动的设计计算,让学生熟悉带传动的组成、工作原理、特点、类型和应用;V带传动;V带轮的常用材料和结构;带传动的安装、张紧和维护;了解同步齿形带传动简介。
学习情境3:减速器轴系的设计计算通过减速器轴的设计计算,让学生熟悉轴的材料及选择;轴的结构设计;轴强度的粗略计算;按扭转强度计算;按弯扭合成强度计算。通过减速器轴承的设计选择,让学生熟悉轴承功用、类型;滑动轴承类型、结构;轴瓦的结构及材料;液体与非液体摩擦轴承简介;滚动轴承类型、特点、精度及代号;滚动轴承失效形式;滚动轴承组合设计。通过减速器输出端的联轴器的设计选择,让学生熟悉联轴器的功用,类型、结构、特点和选择;离合器主要类型及其结构。
学习情境4:减速器的与密封通过减速器的与密封的设计,了解机械中有关与密封的基本知识。
减速器专用周:通过对减速器整体的设计,让学生掌握整个机械设计过程。教、学、做有机融合,把理论学习和实践训练贯穿其中。
三、教学方法和教学手段的改革
(一)启发引导式
机械设计基础是一门理论性和实践性很强的课程,我们在讲授理论知识的同时非常重视联系工程实际,重结论,重应用。例如在讲述摩擦的自锁概念时,列举大量常见的实例,启发学生去思考,并同时从反面提出问题,请学生回答并解释,以此来培养和提高学生独立思考的能力。
(二)多种教学方法进行组合
采用理论教学、多媒体教学、现场教学、实验教学、课堂讨论、做学合一及综合能力训练等教学手段相结合,常用机构讲解改变过去罗列式的教法,从创新的角度用大量的应用实例让学生对生产和生活中的机械装置有更广泛的了解,开阔眼界,学以致用。
《机械设计基础》课程实验是高职学生职业技能培养的重要环节,学生通过实验,可直接接触到生产一线的技术问题和操作技能问题。因此,该课程实验具有很强的针对性。如通过渐开线直齿圆柱齿轮参数测定实验和减速器的结构分析和装配实验等,使学生学习和掌握具体的测试技术,测量方法,从而接触和熟悉测量工具与设备。
采用课堂讨论方法调动学生的主观能动性,教与学融为一体,使学生成为课堂的主体。例如在讲授轴的设计时,先给出各种轴的结构,由学生从加工、装配、承载上讨论分析轴的特点,给出条件然后组织学生讨论,在教师的引导下,得出正确、合理的结论。使学生真正参与到教学中来,课堂气氛活跃,教学效果明显。
《机械设计基础》是与工程实际联系紧密的课程,在教学过程中应特别注重理论联系实际。例如,在讲解机构时,列举了实际机器(汽车、内燃机等)和日常生活中(客车上的折叠椅、缝纫机的踏板机构等)的应用实例,又特别介绍了与专业有关的金属切削机床(车床、铣床、牛头刨床等)应用实例,因而增强了基础课与专业课之间的联系。
(三)利用现代教学手段,激发学生学习兴趣
将多媒体教学手段引进课堂教学。在遵循教学基本规律和学生认识规律的基础上,恰当地制作CAI课件可以将传统教学手段难以表现的内容、教材中的重点和难点表达清楚。
利用生产现场拍摄的录像,再现范成法加工齿轮的过程及根切现象;利用多媒体动画片展现带传动中的弹性滑动现象、展现四杆机构的演化、展现各种间歇运动机构的原理、展示行星轮系与差动轮系的区别、齿轮的失效机理等等。通过多媒体课件直观而形象的展示出来。
如在齿轮一章授课过程中,学生对渐开线的形成等内容的理解较困难,若利用相关软件,编制并演示渐开线的形成过程,然后对渐开线上各点进行齿形角和受力分析,学生很快就理解了什么是渐开线,为什么通常采用基圆附近的一段渐开线作为齿廓。同样通过两齿廓的啮合、啮合线和啮合角的动态显示、中心距的变化等又能使学生对渐开线齿轮的啮合特性有更深刻的理解,从而大大提高了课堂教学的效率和效果。
四、搞好课程设计,培养学生的综合技能
《机械设计基础》课程设计是综合本课程以及相关课程的理论知识、基本技能,独立完成机械传动装置或简单机械设计任务的一种途径,具有较强的实践性、综合性,是一次提升和整合知识的过程。通过课程设计培养学生分析问题和解决机械设计问题的能力,同时教会学生查阅和使用各种资料和手册,熟悉国家有关标准和规范,掌握常用的设计方法和手段(如计算机绘图和计算机辅助设计等)。在选题上,仍以单级或两级直(斜)齿圆柱齿轮减速器设计为主。在课程后期,组织学生对该传动装置进行拆卸、安装和到减速器生产厂家现场参观,提前下发设计任务书,让学生进行一些前期的计算工作,最后通过编写设计计算说明书和答辩,提高学生对设计的论证能力和可行性分析能力。
课程结构决定课程功能。课程能否体现出它的创新价值,在一定程度上取决于课程结构是否有利于师生创造性的发挥和培养,能否为学生的创新提供宽松适宜的时空条件和环境,使学生积极、主动地创造性地学习和发展。教师应在教学中注重提高学生处理实践中具体问题的能力,形成课程知识与实践的连贯沟通,使学生逐步具备适应社会的能力,尽快成为国家需要的高技能应用型专业人才。
参考文献:
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[2] 程帆,王洪飞.机械设计教学中的改革与实践[J].杭州电子工业学院学报,2003,(5).
[3] 王世辉,韦林.高职《机械设计基础》课程教学改革[J].高教论坛,2007,(3):
[4] 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,2004.
机械设计基础课件篇9
安徽科技学院的机械设计专业除开设大学英语、物理、化学、思想与邓小平理论、体育等公共课外,还开设了工程图学、工程力学、工程材料学、机械原理、机械设计、电工电子技术、机械制造基础、机电一体化技术、微机原理与接口技术、机电控制系统和金属切削机床等专业课。
从大学生就业角度,专业课可分为如下几个方向:一是机械设计类,包括工程图学、工程力学、机械原理、机械设计;二是机械制造类,包括工程材料学、金属切削机床、机械制造基础;三是电工类,包括电工电子技术、机电一体化技术;四是电子类,包括微机原理与接口技术、机电控制系统。
1.2各课程的地位与作用
1.2.1机械设计类课程。一是工程图学。工程图学是一门以图形为研究对象,用图形来表达设计思维的学科。在工程技术界中由于“形”信息的重要性,工程技术人员均把工程图学作为其基本素质及基本技能之一来看待。如一位工作了多年的大学毕业生所说的:在工厂企业中如果不懂“图”,就等于人没有了空气和水。二是工程力学。工程力学主要研究物体机械运动和杆件弹性变形的一般规律。通过该课程的学习,可以为后续专业课程的学习和解决工程实际问题提供基本理论和方法,也可直接用于工程实际。三是机械原理与机械设计。机械原理与机械设计是机械设计方向的核心技术课程。
1.2.2机械制造类课程。一是工程材料学。工程材料学的任务是从机械工程的应用角度出发,阐明机械工程材料的基本理论,了解材料的成分、加工工艺、组织、结构与性能之间的关系,介绍常用机械工程材料及其应用等基本知识。工程材料课程的教学目的是使学生具备根据机械零件使用条件和性能要求,对结构零件进行合理选材及制定零件工艺路线的初步能力。二是金属切削机床。金属切削机床概论课程是主要讲授机床结构、性能、传动、调整和使用的基本知识。学生学完本课程后,应能够根据工艺要求并结合工厂具体情况,合理地确定机床的类型和规格;能分析机床常见故障,确定机床影响加工质量的主要因素。三是机械制造基础。机械制造基础主要研究机械零件的制造方法,即研究零件从选择材料、毛坯制造、一直加工至成品的综合性课程。使学生了解和掌握常用机械工程材料的性质和机械零件加工工艺的基础知识,为学习其他相关课程,并为以后从事涉及机械设计和加工制造方面的工作奠定必要的加工工艺基础。
1.2.3电工和电子类课程。该课程的任务是:使非电类学生掌握必备的电工电子技术与技能,具备解决涉及电工电子技术实际问题的能力,增强学生适应职业变化的能力,为学生职业生涯的发展奠定基础。
2学生就业指导
大学生已深刻认识到就业的严峻性,因此有一部分学生利用大量的时间进入企业实习,希望得到锻炼,从而为就业提前做好准备。笔者认为,这是舍本逐末的做法。大学阶段是学生学习专业知识的黄金阶段,而获取实践经验是其工作后的任务。大学阶段,是学生全身心投入学习的大好时机,失不再来。在大学毕业走向社会后,再不会有充足的时间系统地学习专业知识。因此,做好学生就业指导工作非常重要。
2.1主要就业方向及本科阶段学习计划
机械设计专业的本科生主要的就业方向为机械设计类或机械制造类。机械设计方向需要熟练掌握画法几何、工程制图、电脑辅助设计软件、机械原理、机械设计、工程力学课程。机械制造方向需要熟练掌握工程材料学、机械加工、机床等知识。
2.2拓展就业面
机械设计专业学生,如果对电工电子类工作比较感兴趣,也可以选择涉及电工电子的机械类行业,但一般不宜选择以电工电子为主的行业,毕竟机械类学生开设的电工电子类课程较少,且主要以理解为主。本科生应该按照自己的兴趣和就业期望,把主要精力用于该方向专业课的学习,以系统熟练掌握该方向的专业基础知识和专业技术知识[3-4]。
3参考文献
[1] 韩继英,胡芬芬,张涛.农林高校专业课程教材建设问题探讨[J].安徽农业科学,2011(13):8180-8181.
机械设计基础课件篇10
《机械基础》是本专业的主干课程。本课程前面开设了机械制图、金属工艺学、极限配合与技术测量、工程力学等课程,学生在学习本课程之前,具有一定的机械制造的感性认识和实践技能。本课程讲叙中,应当联系机械制图、金属工艺学、极限配合与技术测量、工程力学等课程的的有关内容,进一步掌握、提高这些课程理论与技能。通过《机械基础》课程学习,学生掌握机械的原理、机械零件的分类、结构、用途、几何尺寸计算、材料选择、强度条件的理论知识,学会根据机械设备对零件的具体技术要求,能完成各类机械零件的合理选择。学生基本掌握正确分析、使用和维护机械零件的基本知识、基本理论、基本技能,初步具备运用机械零件设计手册、技术规范、技术标准,正确选择机械零件的能力。为学习及参与技术改造打好必要的基础。本课程的教学还应为今后学生继续学习“金属切削机床”、“机械制造工艺学”、“切削原理与刀具”、“机床夹具设计”等专业课打下知识的基础。职业中专《机械基础》课程的教学达到三个目标:
1.1知识目标
(1)掌握一般机械中标准件、常用件、传动件、常用机构的结构、工作原理、受力分析、材料的选用、安全系数的选择。(2)具有对机械零件和机构的图样表达方法的识别,使用国家标准和技术规范选择机械零件的能力。3、能运用所学知识和技能,把简单零件组装成机械装备的能力。
1.2职业技能目标
(1)掌握《机械基础》课程学习的方法,培养善于观察机械、发现、解决实际问题的能力。(2)培养学生严肃认真、一丝不苟的工作作风。
1.3素质目标
(1)通过了解机械的变化进步,增强学生的竞争意识,增强学生的审美情趣。(2)在以实际操作为主的项目教学过程中,锻炼学生的动手能力和团队合作精神。
2 职业中专《机械基础》课程的项目教学法初探
2.1《机械基础》课程选择项目的指导原则
(1)《机械基础》课程选择的项目涵盖课程讲述的各种机械零件的内容,有利于学生在使用机械零件的过程中加深认识。(2)项目应围绕机械中用到的机械零件的知识,贯彻少而精的原则,讲深、讲透,让学生真正学到手。(3)项目选择要难度适中,项目中所用机械零件、部件都应标准化,通用化、系列化,减少学生安装机构时的麻烦。
2.2《机械基础》课程共选七个教学项目
(1)认识机械教学项目。
讲授内容:绪论,认识机器、机构、构件、零件、运动付。
实践内容:到机械零件与机械传动展示柜现场参观。讨论,对照实物回答问题。
(2)圆柱齿轮减速器教学项目。
讲授内容:①齿轮传动的类型及特点,渐开线形成,齿轮参数,失效形式任务。②蜗杆传动的类型、特点、参数和尺寸任务。③键、销用途,分类,标准和尺寸项目。④轴用途,分类,尺寸,强度计算项目。⑤轴承用途,分类,代号,尺寸,标准,强度计算项目。⑥联轴器、离合器、制动器用途,分类,标准,强度计算项目。⑦轮系应用及分类,传动比计算项目。
实践内容:应用齿轮、轴、键、销、轴承、轴承盖、油封、齿箱体、齿箱盖、窥油窗、油标、油堵等采用能包括课程大部分内容的部件,如减速器或简单机械传动装置,安装一台单级国柱齿轮减速器。通过安装学会选择减速器的结构方案,计算功率选择电动机;确定总传动比和分配各级传动比;计算各轴的转速、转矩和功率;进行箱体及附件的结构设计,应包括窥视窗、油标、排油孔及其螺塞、起吊装置等。
(3)皮带运输机项目。
讲授内容:①带传动类型,特点及应用项目。②链传动类型,特点及应用项目。
实践内容:根据给的三角皮带轮、三角皮带、平皮带、链轮、链条、轴、托轮、轴承、键、销、传送带架,安装一台皮带运输机
(4)螺旋千斤顶项目。
讲授内容:螺纹、螺旋种类,几何参数,标准代号,标注方法项目。
实践内容:根据给的丝杠、螺钉、轴、键、销、顶快头、千斤顶座,扳杠,安装一台螺旋千斤顶。
(5)缝纫机踏板机构项目。
讲授内容:平面机构运动简图,自由度,组成,形式判断项目。
实践内容:根据给的缝纫机机架、踏板、曲柄、摇杆、装配缝纫机踏板机构
(6)汽车发电机气门推杆机构。
讲授内容:凸轮机构类型,应用,从动件运动规律项目。
实践内容:根据给的四缸汽车发电机缸体,气门推杆,弹簧、桃形轴,齿轮、轴承,安装四缸汽车发电机气门推杆控制机构。
(7)教学项目液压传动系统的组装项目
讲授内容:液压传动系统原理,组成。元件,回路项目。
实践内容:根据给的液压传动系统的节流阀,液压传动系统的换向阀,溢流阀,双出杆油缸,油箱,油管,滤清器、单向定量泵,压力表,组装一套液压传动系统。
2.3用项目教学引领《机械基础》课程的教学
机械设计基础课件篇11
一、 合理安排各章顺序开展教学
由于机《械设计基础》所介绍的常用机构及通用零部件众多,为了不使学生感到“繁杂”,合理安排各章顺序是很重要的。
“轴”在机《械设计基础》中是很重要的一章,轴的设计涉及到轴上的所有零部件。如联轴器为标准零部件,在选择时,其轴孔直径影响到轴的最小直径;齿轮的尺寸影响到齿轮所在位置处转子的直径;在进行轴的结构设计时,轴上传动零部件的受力情况,影响到滚动轴承或滑动轴承型式的选择,进而影响支承所在位置处轴的直径及轴的结构。因此笔者在讲授时,将“轴”的内容安排在最后讲。先介绍各种联接、传动及支承零部件的工作原理及其设计,然后通过介绍“轴” 的设计,将各种联接、齿轮传动、蜗杆传动、带传动、滚动轴承及滑动轴承等零部件综合在一起。这样做容易使学生感到系 统性强、条理清晰。
二、围绕一条主线开展教学
任何一门知识都具有系统性,《机械设计基础》亦如此。因此课堂教学应围绕一定的主线展开。
《机械设计基础》上半部分主要介绍了三大类常用机构:平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构,其中各类机构又可划分为很多种类。由于种类众多,容易使学生感到内容繁杂。为了使学生从总体上把握各类常用机构,在讲解时以常见的往 复式四冲程内燃机作为这一部分的教学背景或主线。使学生在学习某种常用机构时,联想到其它常用机构,并进一步引 导学生主动分析各种常用机构的异同点 。
往复式四冲程内燃机利用平面连杆机构变换运动形式(移动形式与转动形式之间的变换),实现可燃气体的进气、 压缩及排放;利用齿轮机构变换运动速度;利用凸轮机构变换运动形式(将转动形式变换为移动形式),实现进气阀与排 气阀的开关;最后通过飞轮实现输出转速波动的调节。内燃机工作过程所涉及的内容包含了《机械设计基础》上半部分 需要讲授的所有主要内容应该在第一章中给学生较详细地介绍内燃机的工作原理,并在以后各章的教学中加以利用。
如在讲解曲柄滑块机构时,讲到该机构有两种类型,即对心曲柄滑块机构及偏置曲柄滑块机构。然后提问:在内燃机 中的曲柄滑块机构究竟采用哪种类型?接下来讲解这两种类型的区别,即对心曲柄滑块机构没有急回运动,而偏置曲柄 滑块机构存在急回运动。然后解释内燃机的输出要求尽可能匀速输出,故选用对心曲柄滑块机构。这样以实际工程机械为例讲解对心曲柄滑块机构及偏置曲柄滑块机构的特点,能使学生印象深刻。
三、紧密联系课程设计内容开展教学
《机械设计基础》下半部分是关于通用零部件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。通用零部件种类 较多,如有螺纹联接、键联接、销联接、齿轮传动、蜗杆传动、带传动、轴、滑动轴承、滚动轴承、联轴器等,学生对这部分内 容普遍感到“繁杂”。在介绍这部分内容时可考虑与对应的课程设计内容相联系,如与带式输送传动装置(减速器)的设 计相联系。
众所周知,课程设计是高等工科院校相关专业学生运用所学相关理论知识解决工程实际问题的第一次较全面的设 计训练,是机械设计课程的一个重要教学环节l21。因此笔者在《机械设计基础》下半部分教学中以工程设计为目标,以减速器为主线。使学生在学习各种通用零部件时能够密切联系实际,同时能从全局高度理解各零部件间的关系。
如齿轮传动设计,通常已知传动方案、转速比、传递功率及输入轴转速。笔者在讲解时告诉学生,传动方案是根据使用情况及各种传动方式的特点首先确定的。传动方案可以包括齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链传动或它们的组合。而在齿轮传动部分,转速比的选择一方面与齿轮传动类型、齿轮精度、方式有关,另外也与整个系统各部分传动比的分配有关。传动比的不同分配,决定了齿轮所受到的力的大小和齿轮的尺寸,同时对齿轮所在主轴的结构尺寸和滚动轴承的选择产生影响。因此齿轮传动设计不是孤立的,它对整个系统各零部件的设计都有影响,设计时应综合考虑。
四、 在教学中引入现代机械教学内容
传统机械主要由原动机、传动部分及执行部分3部分构成,这也是机《械设计基础》这门课所要讲述的对象。但随着科学技术的发展,现代机械的应用范围不断扩大。所谓现代机械是在传统机械上集成了控制系统、测试系统及其它辅助系统(如故障诊断、显示等),以提高生产自动化水平、延长设备使用寿命、保护环境等。
目前大多数《机械设计基础》教科书没有“现代机械”这一方面的内容介绍。笔者认为,一方面,教师应该强调现代机械仍然是以机械工程为基础的,工科学生必须具备机械设计基础知识,为后继专业课程的学习及日后从事技术革新创造条件;另一方面,教师在讲课时也应适当介绍一点现代机械特别是机电一体化机械方面的知识。这不但不会削弱所应讲授的传统机械方面的内容,反而会加深学生对机械的发展及整个机械大系统的理解,增强学习机械设计基础知识的积极性,消除“机械过时论”或“机械无用论”的错误思想。
五、 结 论
《机械设计基础》是一门非常重要的技术基础课,内容较多,但课时相对较少。研究如何在教学中培养学生机械大系统的观念、工程意识、机械设计能力、创新意识是非常重要的。而教学内容、教学方法的不断改进,有助于提高学生的学习兴趣,增强他们学习的主动性,为今后进行相关机械设计工作打下良好的基础。
参考文献:
[1]杨可桢,程光蕴。机械设计基础[M]。北京:高等教育出版社,1999。
[2]朱如鹏,郭学陶。机械设计课程设计[M]。北京:航空工业出版社,1995。
[3]徐龙祥,欧阳祖行。机械设计[M]。北京:航空工业出版社,1999。
机械设计基础课件篇12
【文章编号】0450-9889(2012)01C-0027-02
“以工作过程为导向”的职业教育理论是德国20世纪90年代以来针对传统职业教育与真实工作世界相脱离的弊端而提出的。“以工作过程为导向”的职业教育不是以传授学科知识为目的,其宗旨是向学生传授工作过程知识,促进学生职业能力的形成。目前,基于工作过程而重构学习领域、整合知识模块是高职教育的主流思想。
在机械类专业人才培养中,机械基础系列课程(包括机械制图、互换性与技术测量、机械制造基础、工程力学、机械设计基础、金工实习、机械零部件测绘等)在培养学生职业能力和可持续发展能力方面起着至关重要的作用,它的教学内容和课程体系的改革占有极重要的地位,是机械学科教学改革的重点。而目前大多数高职院校仍然沿用传统的学科体系,主要表现在各门课程强调自身的科学体系,过于强调自身的系统性与完整性;缺乏与相关课程的总体联系与配合,出现内容重复、孤立和割裂等现象。在高职高专培养周期短、实践要求高、学生基础相对薄弱的现实环境下,应深入开展对机械基础类课程的教学内容和体系改革,构建“以工作过程为导向”的机械基础系列课程新体系。
一、机械基础类课程及其相关性
机械制图、互换性与技术测量、机械制造基础、金工实习、机械零部件测绘这几门课程之间互相联系,互相渗透。例如,机械制图中零件图的内容牵涉互换性与技术测量课程的公差知识与机械制造基础课程的加工方法和加工工艺、材料等内容;机械制造基础课程中工艺过程的制定离不了互换性与技术测量课程的知识;而机械制造基础课程的学习是以金工实习课程作为基础的。另外,工程力学课程中的大部分工程实例,主要来自机械设计基础课程中的各类零部件,而机械设计基础课程中的教学,则主要是具体应用力学的知识进行机械零件的选用与设计。
二、典型机械行业工作过程分析与构建新体系的思路
重构学习领域是基于工作过程系统开发职业教育课程的主流思想,即根据职业工作内容,分析典型职业工作任务,确定由能力描述的学习目标和任务陈述的学习内容,进而重构课程体系、重组教学内容、转变实施方式、改造教学情境。
机械类专业毕业生大多从事与机械有关的设计、制造、管理、开发等的工作,我们选择机械零件加工人员作为调查对象,对其工作过程进行调查,整理其工作过程及所应具备的能力如下:其一,读图分析:包括识读形体和尺寸分析,准确识别尺寸基准,从功能上对全部尺寸进行分类,分辨哪些是本工序加工尺寸、哪些是非加工尺寸。其二,公差分析:分析图样上的尺寸公差、形状公差、位置公差。其三,技术条件分析:确定加工件的表面加工要求和其他技术、工艺要求。其四,确定加工工艺:按照图样表达的工件特征,确定本岗位加工的任务范围,编制合理的加工程序。其五,确定设备工具:按照图样表达的工件特征和加工位置及加工尺寸等要求,正确分析选择加工设备和相关的工具。其六,定位装夹分析:按照图样表达的工件特征,选定合理的定位形式和装夹方法。其七,技术测量分析:根据尺寸及公差的特点,正确分析和选择量具及测量方法。
可见,机械制图、互换性与技术测量、机械制造基础三门课程的学习内容是贯穿于加工过程当中的。通过与企业兼职教师、企业行业专家、毕业后从事机械工程工作的历届校友的研讨,对职业岗位群所需的能力体系和知识结构进行深入调研,考虑到课程之间的联系,确定了机械基础类课程改革的基本思路,即将机械基础类课程及实训划分为加工基础和设计基础两个方向,以模块、任务驱动的方式重新对机械制图及CAD、公差配合与技术测-量、机械制造基础、工程力学、机械设计基础五门课程和金工实训、模具测绘实训、机械创新设计三个实训进行了整合优化,规划一个新的机械基础课程体系。
三、机械基础系列课程新体系的总体规划
(一)机械加工基础方向
表1为机械加工基础方向的课程体系及其内容安排。针对零件特点,把整个课程体系划分为轴套类、类、叉架类、箱体类及其他典型零件等若干课题,每类典型零件解决其图纸和加工工艺和加工操作三个核心任务。每种零件选用具有代表性的典型零件,制定相应的工艺路线,教学过程以“生产过程”为导向,以“典型零件加工工艺过程和零件图绘制”为培养模式,突出“工学结合”思想,并结合动画模拟、现场加工视频对学生进行逐步深入讲解,解决机械制造基础课程中教师“凭空讲解”和学生无法想象的困境;在实训中也解决了公差与互换性课程的实验问题;更通过测绘实训解决了机械制图课程中零件图这一章节的难点。
(二)机械设计基础方向
机械设计基础课件篇13
1.理论知识要与实际应用相结合
“机械设计基础”课程综合应用“机械制图及CAD”“公差与配合”“金属材料”“工程力学”等课程理论知识解决常用机构及通用零部件的分析和设计工作,使学生掌握常用机构及通用零部件的工作原理、类型、特点及应用,了解常用机构的基本理论和设计方法,让学生拥有机械设计能力,能独立设计简单机械及传动装置,让他们掌握系统的理论知识。由于该课程教学内容理论性强,内容抽象、知识繁杂、逻辑性差,内容枯燥、乏味,学生在学习本课程时,总是有些不力不从心,因此,教师在教学过程中要注意将理论知识与实际联系起来讲解。
2.课堂教学导入应该形象、生动、直观
一堂课中有效的教学导入不但能使学生积极地接受教师所授新知识,而且还可以控制学生的非智力因素,让学生快速将把注意力集中到学习任务上,起到事半功倍的效果。中职学生好奇心极强,做事凭兴趣,且自我约束能力差。因此,在讲授每个新的机构或零件时,教师应该要让学生对其有良好的感性认识,让学生通过有声、有色、直观的教学模型学习信息。这样能将学生的多种感官调动起来,参与教学活动中来,利用知觉规律组织教学,从而提高教学效率。
3.多媒体教学与传统教学模式有机结合
随着科技的飞速发展,教学手段越来越丰富,也越来越先进。在本课程各个教学环节中有机地运用多媒体教学,以克服传统教学模式的时间和空间限制,具有非常显著的效果。具体地讲,这门课程主要涉及常用机构与通用机械零部件,教师除了可以利用大量的实物模型进行讲授外,还应该结合学生学习情况制作多媒体课件,以此增强学生的感性认识,使教学活动变得生动、形象,教学内容更加丰富。
4.及时进行阶段总结、考核
这门课对中职学生来讲,还有一个学习特点,就是老师讲解时明白,看书一看也懂些,但就是不会应用相关知识解决实际问题。总而言之,学生对该课的学习还只是停留在表面的形式上,对课程的实质、其中的奥秘还没有真正领悟。当然,这需要从量变到质变的漫长过程。因此,教师要及时进行教学阶段总结,并分析它们之间的关系和注意事项,从而逐渐提高学生综合分析和解决问题的能力。
5.搞好系统总结与复习
课程结束后,老师要进行一次全面、系统的总结与复习,使学生对课程有较全面、深入的理解。复习时教师只需概括性地总结,没必要详细讲解,可针对学生情况编写复习材料。在复习材料中,教师应对各教学难点从不同深度进行全面、系统的总结和分析,使学生从复习资料中能一目了然地检阅自己的学习,老师再通过答疑、做示范答案等形式使问题得到及时有效的解决。这样,可以保证每位学生在复习过程中内最大限度地弥补学习的薄弱之处,收到最佳的学习效果。
“机械设计基础”课是中职学校机械类专业一门重要的技术基础课,是连接专业基础课和机械专业课的桥梁,在学生的知识结构中处于关键位置。这门课的学习为学生学习后续专业课及毕业后从事各种机械的维修和开发设计打下坚实的基础。因此,“机械设计基础”课程进行教学改革改进势在必行,提高教学质量是从事机械专业教学的每一位教师永恒的追求,也是一项长期而艰巨的任务。改良教学方法,对于该课程的教师而言任重道远,教师需要不断地探索和实践新的教学方法、不断地总结经验,才能适应当前社会对高技能人才的需求。
参考文献:
[1]陈立德.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社,2007.
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