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一、引言
機械設計基礎一大任務即為培養(yǎng)學生自主分析及解決工程實際問題的能力。因而在機械設計基礎課程教學過程中,一方面應要求學生掌握基本的理論知識,一方面更應注重對學生動手設計能力及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。機械設計基礎作為機械類、近機類相關專業(yè)必修的專業(yè)基礎課,該課程的建設是專業(yè)建設中至關重要的一環(huán)。由此可見,對機械設計基礎課程建設的實踐與探索開展研究,有著十分重要的現(xiàn)實意義。
二、機械設計基礎課程建設中存在的主要問題
1.設計題目大同小異課程設計對象大多以減速器為主,各屆學生均被要求開展減速器設計,除去參數(shù)存在一定差異外,其他工作原理、設計步驟則大都如出一轍。長此以往,新鮮感必然會不斷喪失,一方面使得教師產生一定的疲倦感,一方面使得教師在教學上缺乏創(chuàng)新,進而對學生創(chuàng)造性思維培養(yǎng)造成負面影響。除此之外,因設計題目大同小異,多個學生面對同一項目,進而引發(fā)嚴重的抄襲現(xiàn)象。2.學生自主設計能力不足在設計期間,學生僅需依據(jù)教材相關要求開展操作即可,教材中對各項設計步驟均有明確介紹。如此一來,極易使得學生產生固定思維,設計內容缺乏創(chuàng)新,操作趨向于模式化。學生個性化特性未能得到有效凸顯,學生特長難以得到有效發(fā)揮,進而對學生創(chuàng)造能力發(fā)展造成極大制約。除此之外,因設計時間有限,教師教學任務繁重,為了完成課程,教師面對學生的求助往往是有問必答。長此以往,必然會對學生獨立思考能力培養(yǎng)造成不利影響。3.學生對課程設計缺乏有效認識一些學生片面認為機械設計基礎只不過是一門考察課程,只是對各項專業(yè)知識開展串聯(lián),學習意義不大。為了完成教師布置的設計項目,東拼西湊、上網(wǎng)抄襲,學習態(tài)度不端正,缺乏對課程設計的有效認識。
三、機械設計基礎課程建設的實踐與探索
高校在時展新形勢下,要緊跟社會發(fā)展腳步,不斷開展改革創(chuàng)新,在先進教學理念、成功發(fā)展經驗的支持下,逐步推進機械設計基礎課程建設的實踐與探索。如何進一步促進機械設計基礎課程建設有序開展,可以將下述內容作為切入點:1.構建課程新體系,優(yōu)化課程內容首先,高校應結合結合機械設計基礎課程特征,對該課程教學改革思路予以有效明確,即為革新教育教學思想觀念,緊緊圍繞技術人才培養(yǎng)目標,推進課程體系優(yōu)化調整,構建機械設計基礎課程全新教學體系;注重對學生工程實踐能力、設計創(chuàng)新能力及綜合設計能力的培養(yǎng),構建集課程教學、設計訓練、實驗教學等于一體的教學體系。基于此,通過對機械設計基礎課程的學習,使學生切實掌握機械設計的基本知識、基本理論及基本技能能力,提高學生的機械設計能力,并為后續(xù)專業(yè)課程學習奠定良好基礎。2.優(yōu)化教學方法優(yōu)化教學方法是提高機械設計基礎課程教學質量的重要一環(huán)。首先,應轉變教學觀念,提高對以學生為中心教育思想的有效認識,在教學過程中真正意義上做到以學生為主體、以教師主導,盡可能調動起學生學習主觀能動性。在教學期間,推進基礎理論與設計實踐、生產實際的有機相融,結合技術人才培養(yǎng)需求,有序引入前沿技術、前沿成果,拓寬學生設計視野。在教學期間,結合機械設計基礎課程不同章節(jié)實際特征,可逐一引入小組討論式教學、項目任務教學、工程案例教學等教學方式。與此同時,還可運用工學結合教學、課外競賽激勵等教學方法,以調動起學習主觀能動性,并推動學生自主學習能力的有效發(fā)展。3.強化實踐教學活動創(chuàng)新機械設計基礎課程實踐教學環(huán)節(jié)由實驗教學、課程設計、設計訓練等內容組成。在實驗教學過程中,應當注重對學生動手操作能力的培養(yǎng),借助機械設計基礎實驗室、機械零件陳列室等教學環(huán)境,依托課內外有效結合的教學體系及分項目、分模塊的實驗教學內容,有效培養(yǎng)學生理論結合實際的動手操作能力、問題分析解決能力,促進收獲良好的教學成效。在課程設計教學過程中,應對課程設計內容予以有效深化,提高設計題目的多樣性。依托設計主線,既涵蓋傳動裝置設計的傳統(tǒng)題目,有引入生產實踐中最新開發(fā)的新題目;對制作完畢設計圖紙,既可通過手工繪圖方式完成,又可通過計算機輔助繪圖方式完成,經由一些設計實踐,提高學生設計實踐能力,培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、問題分析解決能力。在設計訓練過程中,為了推進基礎理論與設計實踐的有效相融,可引導學生開展“軸系零件”測繪、上機開展計算機輔助設計等設計訓練,進而提高學生計算機輔助設計能力、機械結構設計能力,為接下來的專業(yè)課程學習奠定堅實基礎。
四、結束語
總而言之,要想收獲良好的機械設計基礎教學成效,培養(yǎng)學生動手實踐能力,就要不斷推進課程設計模型改革,并科學設置課程設計實踐,逐步調動起學生對課程設計的主觀能動性,培養(yǎng)學生動手、動腦能力。鑒于此,相關人員務必要不斷鉆研研究、總結經驗,清楚認識機械設計基礎課程建設內涵,全面分析機械設計基礎課程建設中存在的主要問題,“構建課程新體系,優(yōu)化課程內容”、“優(yōu)化教學方法”、“強化實踐教學活動創(chuàng)新”等,積極促進機械設計基礎課程建設有序開展。
參考文獻:
[1]張鄂.“機械設計基礎”省級精品課程建設的實踐與探索[J].教育教學論壇,2015,12(11):148-150.
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
Reform Experiments and Design Training and Promote Innovative
Teaching of Machinery Basic Courses
HAN Shangyun
(Guangzhou Public Utility Technician College, Guangzhou, Guangdong 510100)
Abstract Machinery foundation course as a professional basic course of machinery professional, has a strong theoretical and practical, is the successor of students studying professional courses necessary theoretical foundation courses, mechanical foundation courses on innovative teaching mechanical engineering training innovative talents with important effect. Based on the mechanical basis for curriculum reform experiment with design, develop and improve students' innovative design and practical ability, so as to promote innovative teaching mechanical foundation courses.
Key words machinery basic course; innovative teaching; experiment; design
1 在教學中增加研究性實驗和創(chuàng)新性實驗
我國的機械工程技工教育的教學目標就是為了培養(yǎng)具備工程實踐能力和創(chuàng)新能力的技術人才,根據(jù)這一目標就可以發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的機械基礎教學實驗注重于課程基本原理的演示、理論驗證以及實驗操作技術的掌握方面,而忽視了對學生的實驗設計、實驗技術、創(chuàng)新能力等培養(yǎng),因此在教學中關于工程實踐環(huán)節(jié)方面相對比較薄弱,而要培養(yǎng)和提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力就需要各種試驗進行配合。實驗不僅僅只是對教材知識的驗證和演示,而應該更加關注實驗是否能夠激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和提高學生的動手能力。
因此,就可以在以往的實驗項目基礎上增加一些具有創(chuàng)新性與綜合性的實驗項目,如3DMC機構組合與創(chuàng)新實驗、JPCC平面機構組裝實驗、軸線結構創(chuàng)意設計實驗等。通過這些實驗讓學生親自動手進行組裝、調試、設計、研究,從而培養(yǎng)學生的綜合能力。如在3DMC試驗臺的開發(fā)和研制中,就是按照機構組成原理和創(chuàng)造性思維原理進行設計的,它是具有綜合性較強的智能化實驗測試設備。這個試驗臺可以對學生在機械原理、機械設計學習中所萌發(fā)的各種創(chuàng)新性思維進行實現(xiàn)。試驗臺不僅包括了組成機構的高、低副桿組,組成這些桿組的各種構件、機架以及其它的輔助連接件等,也包括了關于機械轉動方面的內容,有凸輪機構、齒輪機構、帶傳動、蝸輪蝸桿傳動,通過對實驗臺的研究提高學生的機械傳動方案的設計能力。通關試驗臺還可以對執(zhí)行構件和中間任意構件的速度、位移、加速度進行測試通過進行實驗,讓學生將教材中的知識與自身的思維、動手能力相結合,對實驗題目進行分析,對實驗方案進行構思和優(yōu)化,對試驗設備進行拆裝等,從而逐漸培養(yǎng)和提高學生的分析能力和解決問題的能力,將理論與實踐相結合,通過實踐讓理論知識得到驗證、延伸和創(chuàng)新。
2 對課程設計模式進行改革,使設計內容更具創(chuàng)新性
機械基礎設計訓練一般有課程設計和機械設計創(chuàng)新活動。在機械課程體系中,課程實踐是一個非常重要的實踐環(huán)節(jié),傳統(tǒng)的課程設計模式與設計內容已經不符合對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求,因此需要改變課程設計。如在機械原理課程設計中,將原來使用解析法和圖解法在做機構的運動分析改成了機械系統(tǒng)的運動方案設計??梢栽谕瓿衫碚摻虒W后進行課程設計任務,也可以在理論教學完成一定程度就與其同步進行。提前將任務告訴學生,讓學生做好準備,查閱資料。這樣就可以發(fā)現(xiàn)問題,如果遇到不懂的問題就可以自己查閱資料進行解決,或者是教師在進行教學時,就可以針對性地去解決問題,從而提高學生的自學能力以及加深他們對知識的理解。在進行課程設計時,要本著學生是主體,而教師只是輔導的思想進行,提高學生的主觀能動性。同時課程內容的設計要具有靈活性,可以讓教師給出,也可以讓學生自己擬定題目,而學生自定題目就要求他們要進行更多的調研工作,這樣就可以了解更多的設計內容。在進行機械系統(tǒng)運動方案的設計時,可以分小組進行,這樣學生通過交流合作發(fā)揮出集體的力量,同時學生個人也能夠發(fā)揮出自己的獨特見解,這樣有利于學生綜合素質和創(chuàng)新能力的提高。又如在機械設計中改變課程設計模式時,利用CAD編程代替原來的減速器傳統(tǒng)設計模式,這樣不僅可以讓學生熟悉現(xiàn)代設計理論,同時也可以提高他們的計算機編程水平。在課程設計環(huán)節(jié)利用計算機仿真軟件,可以輔助學生制作虛擬樣機操作等。 (下轉第107頁)(上接第103頁)
3 開展創(chuàng)新設計活動與創(chuàng)新型實驗開發(fā)
在課程設計與創(chuàng)新設計中將實驗裝置作為相關載體,是課程改革的一項重要任務。在實驗室中進行課程設計或創(chuàng)新設計,如通過對3DMC試驗臺的開發(fā)和研制中,完成一些學生的課程設計,通過試驗臺將學生在機械原理、機械設計學習中所萌發(fā)的各種創(chuàng)新性思維進行實現(xiàn)。對于各個基本結構,它們的性能是非常有限的,只是針對基本結構進行創(chuàng)新也是不容易的,如果將多個基本結構進行聯(lián)合使其成為一個組合機構再進行利用,這樣就能夠滿足人們對機械性能、運動規(guī)律和形式的需要。通過利用試驗臺提供的組合機構供拼裝置,對組合機構進行創(chuàng)造和研究,從而讓學生認識到各種組合結構的各種性能,為以后的機械創(chuàng)新和工程設計創(chuàng)造良好的條件??梢岳谩昂谙洹钡男问絹眢w現(xiàn)出課程設計內容中對機構的功能要求,在給出的機構創(chuàng)新設計題目中,要求學生對機構的功能要求進行仔細具體的研究,用多個子功能來表現(xiàn)總體功能,并對各個子功能的功能元解進行有效選擇和確定實現(xiàn)對機構的功能設計。運用的方案需要具有靈活性,符合對題目的要求,對各個方案進行對比分析并進行交流,不斷促進學習的提高。同時學生也可以自己給出題目,但關于構件方面做好要求控制在試驗臺配置范圍內。在進行題目的設計時,要不斷地研究,從中找到問題,并從中設計出具有創(chuàng)新性的實驗,實現(xiàn)設計與試驗的有效結合。
同時開展一些形式多樣的機械創(chuàng)新設計活動,來激發(fā)學生對創(chuàng)新設計的積極性和主動性。將一些好的作品設計拿到機械創(chuàng)新設計比賽中進行評比,有利于驗證設計的成果,同時可以加強技術的交流 。創(chuàng)新設計活動的開展為學生提供了一個展示自我、提升自我的良好平臺。在實驗室中也可以進行一些創(chuàng)新設計,將一些實驗對學生開放,讓他們對試驗內容進行自主選擇,并安排好設計步驟,通過老師的指導下,發(fā)揮自己的創(chuàng)造性思維和動手能力獨立完成設計。通過這種實驗設計,來提高學生的創(chuàng)造能力和實踐能力。
4 總結
通過對機械基礎課程教學的改革,不斷加強實踐環(huán)節(jié)教學,激發(fā)學生對學習的興趣,調動他們對學習的積極性和主動性,這樣提高了教學質量,同時也讓學生得到了各種機械工程的實踐訓練,從而有利于培養(yǎng)和提高學生的工程實踐能力、動手能力及創(chuàng)新能力等綜合素質。
參考文獻
[1] 徐建生,呂亞清,張志.基于項目制的《機械基礎》課程創(chuàng)新模式[J].教育教學論壇,2013.27:46-48.
0引言
機械設計是機械類專業(yè)的一門主干課程,該課程在學生綜合能力培養(yǎng)中起著重要作用。為此,許多學校都在機械設計教學中下足了功夫,但是整體來看,我國機械設計教學中始終存在內容單一、創(chuàng)新性差等問題,這不得不引起我們的重視。
1機械設計課程設計教學存在的問題
1.1內容陳舊
長期以來,機械設計課程設計的題目都以減速器設計為主,課程設計題目可謂是千年不變。多年不變的題目,只能導致抄襲現(xiàn)象越來越嚴重。一些學校為了避免學生抄襲雖然會在減速器設計中更改一些數(shù)據(jù),但是許多學生在減速器設計中,都是直接從網(wǎng)上下載設計說明書,對數(shù)據(jù)尤其是圖紙標注數(shù)據(jù)稍加修改,就不再理會其他東西。這種機械式的模仿設計,必然會影響學生的學習主動性和思考積極性,這對學生長遠發(fā)展極其不利。
1.2學時少,教學壓力大
近年來,隨著新型機械、技術工藝的興起,一些新的課程也逐漸進入到機械類課程體系中來,機械設計課程設計教學課時也隨之被壓縮。而另一方面,機械設計課程設計教學內容卻沒有任何變化,教師要在更少的科室內完成教學任務,學生在較少的課時內仍要學到同樣多的東西,這對他們來說是一個不小的挑戰(zhàn),機械設計課程設計教學質量也可能會因此而大打折扣。
1.3教學手法單一
機械設計基礎課程教學內容不僅包括常用機械機構、通用零件的工作原理、結構特點和機械設計理論和計算方法等內容,還涉及高等數(shù)學、工程制圖、工程力學、金屬材料及加工等方面的知識。整體來說,機械設計課程設計教學內容具有概念多、公式多、圖表多、內容枯燥等特點,這給教師的教學能力和教學技巧都提出了較高的要求。但是,許多教師在教學中都存在照本宣科的思想,除了必要的教輔工具,他們很少會借助其他工具、資料來教學。有的教師因為教學經驗不足,難以設計一些全局問題來引導學生進行問題討論和研究,導致機械設計課程設計教學目標難以實現(xiàn)。
2提高機械設計課程設計教學質量的策略
2.1全面進行課程設計
系統(tǒng)論告訴我們,所有的課程及課程教學都是一個系統(tǒng)的工程,機械設計課程設計教學也不例外,并且,機械設計課程設計教學對課程教學設計的系統(tǒng)性要求更高。因此,在機械設計課程設計教學中,學校要遵循系統(tǒng)論原則,做好課程整體設計,明確機械設計課程設計教學目標,細分機械設計課程設計教學能力目標、認知目標。然后,將理論教學與課程設計教學結合起來,做好課程全面、系統(tǒng)的設計,立足于課程設計任務之上提升設計教學的高度,要求學生不僅要根據(jù)設計題目分析參考材料,深入進行設計研究,還要進行設計比較和創(chuàng)新,設計出多種可行性方案并從中篩選出最優(yōu)方案。如在平面連桿機構類型和應用教學中,教師可以舍棄教材所用的演化法,借助多種演變途徑將各種平面連桿機構演變出來,并本著創(chuàng)造性設計理念,分組合利用多媒體課件或者模型演示平面連桿機構,對兩連架桿的類型進行歸納總結。這樣不僅消除了學生的理解障礙,還能提高教學質量。
2.2合理安排課時,科學選擇教學內容
機械設計基礎課程知識點繁多,內容瑣碎,機械設計課程設計教學目標的實現(xiàn),要以一定的課時、科學完善的教學內容為基礎。因此,在機械設計課程體系建設中,學校既要多開設一些自然工程課程,還要建立健全機械設計課程設計教學管理機制、保障機制、監(jiān)督考核機制,明確機械設計課程設計教學目標和教學任務,保障機械設計課程設計課時,為機械設計課程設計教學打好基礎。與此同時,做好課程內容選擇和組織工作,設計理念和思維遷移到生產、生活的各個領域,啟發(fā)人們的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造性活動。比如,將機械設計課程設計理念向服裝造型設計領域滲透,采用衣片組合方式、變異法進行機械設計。在高校機械設計課程設計基礎教學中,教師還要科學進行課程設計教學時間管理,如提前下發(fā)課程設計要求,將課程設計過程和機械設計課程同步進行,以確保課堂教學有序進行。在學生完成課堂課程設計的條件下,教師還要鼓勵學生根據(jù)自已的需要選擇課程設計題目,選取機械設計大賽中的工程對象為設計題目,引導學生積極參與社會實踐和自主學習,爭取使學生在開放性的設計中鍛煉和提高自身的創(chuàng)新設計能力。
2.3創(chuàng)新教學手法,提高教學質量
新穎有趣的教學手法,是提高教學質量的關鍵。這就要求機械設計課程設計指導教師應積極參加工程設計、研究工程課題,努力學習機械設計課程設計教學手法和技巧,不斷豐富自己的工程設計知識,提高自己的教學能力,以滿足機械設計課程設計教學需求。在機械設計課程設計教學中,教師既要注意機械設計細節(jié)知識和知識的連貫性,做好教學設計,巧妙導入新知識。還要引入多種教學方法,并使多種方法相互滲透,如教師可將傳統(tǒng)的講授法與目標教學法、探討互動式教學法與多媒體教學法、情境教學法結合起來,針對不同內容采用不同方式進行教學,使學生愉快地投入到學習中去。如講述與數(shù)據(jù)推理、運算有關的知識時,教師要利用板書來演示整個推理的過程。而在講述與齒輪受力分析有關的知識時,教師可以將分析討論法與多媒體教學法結合起來,先講述齒輪受力和運動情況,再用多媒體演示相關內容,讓學生對所講的知識有一個全面、感性的認識。在此基礎上,教師還可以借助課程設計總結和討論,讓學生提出自己不懂或感覺含糊的問題,然后借助生生討論、師生交流等幫學生釋疑解惑,以使學生有更大的收獲。
關鍵詞:化工設備機械基礎;課程設計;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)52-0113-02
化工設備機械基礎是我校林產化工專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎課程,包括工程力學基礎、化工設備設計基礎以及機械傳動三部分內容[1],各部分相對獨立,涉及到力學、材料學、化工生產過程、生產設備和機器、工程制圖等內容,具有很強的綜合性和實踐性。其課程設計是林產化工專業(yè)在其理論課結束后以學生為主體進行的第一次實踐設計課程,它起到融合幾門重要專業(yè)基礎理論知識、架起理論與工程實際、基礎與專業(yè)技術之間橋梁的作用,是培養(yǎng)林產品加工工程技術人才、訓練林產化工學生設計能力必不可少的環(huán)節(jié)[2],是提高學生搜集與應用資料、繪圖、運算、計算機、獨立分析與思維等能力的一次實踐訓練[3]。目的是使學生從化工設備的理論計算、結構設計、材料及加工工藝選擇到設備制造、檢驗和驗收有一個全面的訓練[4]。
一、理論教學與課程設計有機結合
按照林產化工專業(yè)的教學計劃,化工設備機械基礎課程理論教學在第十周結束,課程設計一般安排在第18、19周,共兩周時間。除了教師集中講解、輔導、分配設計任務和設計期間學生考核匯報及查找資料等必要的準備工作,要在8―9天時間內完成全部設計,包括總體設計方案確定、設備及附件的強度、剛度、穩(wěn)定性計算和結構設計,編寫設計說明書和繪制設備的零件圖、裝備圖,比較緊張[5]。而且第18、19周又是學校的考試周,林產化工專業(yè)這段時間的考試較多,學生根本就不可能把大部分時間和精力放在課程設計上,所以可以在授課過程中就把設計任務書分配下去,讓學生根據(jù)課堂進度提前按照課程設計的相關參數(shù)進行設計計算。例如,講壓力容器時,就可以讓學生根據(jù)自己的設計參數(shù)確定容器內徑和筒體壁厚;講完容器封頭設計就可以確定封頭形式和尺寸;講完容器零部件,就要求學生們?yōu)樗麄冊O計的容器正確選擇法蘭類型和具體尺寸、確定容器支座及其他容器附件;講完帶傳動后,就可以確定減速器V帶的截型、根數(shù)及帶輪的結構尺寸;講完齒輪傳動,就可以選擇齒輪材料、進行齒輪結構設計,等等。教學實踐表明,把課堂授課與課程設計有機結合在一起,不僅能加強課堂講授內容的側重點,激發(fā)學生的學習熱誠,同時學生也能有時間、有目的性地復習回顧其他先修課程和查找設計資料,為課程設計做好前期準備工作。
二、結合工程實際,建立設計題目庫
以前林產化工專業(yè)的化工設備機械基礎課程設計基本上是壓力容器或減速器的設計。設計題目單比較單一,而且現(xiàn)有這兩個方面的設計資料很多,學生大多按著資料上的步驟進行計算、設計及繪圖就能輕而易舉地完成設計任務。在整個課程設計過程中,學生獨立運用所學先修課程知識、設計理論并結合生產實際的知識,綜合地分析和解決生產實際問題的能力得不到提高。課程設計的選題應緊密結合工程實際,選用生產實際中的典型題目,搜集了生產實踐中的各類設計參數(shù),建立塔器、容器、換熱器、反應釜、減速器等幾組設計題目的題目庫。另外,課程設計選題也可以與合作的化工企業(yè)的相關設計任務相結合,根據(jù)企業(yè)需求和實際參數(shù)進行選題,直接貼近生產實際,企業(yè)可能更加注重設計方案的工藝可行性和經濟效益,能提供許多計算相應生產成本的原始性資料,這樣學生也能獲得好的實戰(zhàn)設計訓練,使工程意識和工程設計能力得到提升[6]。同時,為照顧到學生設計計算能力以及理論知識水平的差別,設計題目又要成組具有相近性,以便學生間相互學習和幫助,提高課程設計的效率。題目設計好后,引導學生根據(jù)自己的興趣分組、分類進行合理選題,保證一人一題,題目各不相同。確保設計只能在獨立的基礎上完成,初步培養(yǎng)學生的獨立設計能力,樹立正確的設計思想,掌握化工設備機械設計的基本方法和步驟,為今后從事工程設計打下良好的基礎。
三、加強與生產過程的結合,提高學生的工程意識和工程設計能力
林產化工專業(yè)教學要以實際生產過程需要為總體目標,不但強調對所學專業(yè)知識的熟練掌握和應用,更加強調與生產過程的結合,強調課程教學與生產實際相結合[7]。本課程設計與工業(yè)生產設備、機器、材料及加工工藝等密切相關,因此在課程進行的第七周穿插了一周針對化工設備機械基礎課程和化工儀表及自動化的工廠認識參觀實習。在此實習過程中,指導教師要現(xiàn)場結合實際生產工藝,分析某些關鍵性設備在流程中的作用和具體結構,介紹這些化工設備的設計原則及注意事項,使學生了解設計與制造工藝是緊密結合不可分割的,獲得設備的有關制造工藝知識,加深同學們對所學知識的理解,以便在設計過程中能靈活應用。例如,在楊凌馥稷生物科技有限公司實習時就重點為學生介紹反應釜、干燥器、再沸器、冷凝器、精餾塔、液體貯槽、氣體儲罐和減速器等的作用和結構,加深學生對這些設備和機器的感性認識。指導教師在指導中強化對學生工程意識的影響,使學生能夠熟悉和運用設計資料,如有關國家標準、手冊、圖冊、規(guī)范等,以完成作為工程技術人員在設計方面所必備的基本訓練。
四、改革考核方式,激發(fā)學生學習熱誠
考核是課程教學中重要的內容,公正合理的考核方式是提高課程設計水平直接有效的措施。為了真實、合理地反映實際設計水平,一方面要力求設計題目、設計參數(shù)多樣化,另一方面就需要加強現(xiàn)場答疑,增加階段性的學生匯報和抽查考核。并建立課程設計QQ群,學生有問題可以隨時討論,老師也可在群里對一些帶普遍性的問題進行指導解答,并可隨時隨機檢查學生的設計情況和設計進度,這樣學生在課程設計中出現(xiàn)的問題就能及時的得到指正和總結。將學生在設計過程中匯報、抽查成績、設計說明書質量、零件圖和裝配圖質量、答辯情況等作為主要的考核依據(jù)。另外,要求學生盡可能地使用AutoCAD繪圖,強化學生計算機繪圖能力。而設計說明書要求手工書寫,這樣可以有效避免課程設計中出現(xiàn)抄襲現(xiàn)象。這些考核方式可以在一定程度上激發(fā)學生的學習熱誠,提高實踐教學效果。
作為實踐性和綜合性非常強的化工設備機械基礎課程設計是培養(yǎng)學生工程意識和工程設計能力的重要實踐性教學環(huán)節(jié),是林產化工專業(yè)必不可少的專業(yè)教學內容。本文提出從理論教學與課程設計的有機結合、題目庫建立、加強實習實踐環(huán)節(jié)和改革考核方式等幾個方面來進行課程設計教學改革探索,以期達到課程設計訓練的目的。實踐表明,通過化工設備機械基礎課程設計,初步樹立了學生正確的設計思想,培養(yǎng)了積極主動的學習態(tài)度和嚴肅負責的工作作風,為后繼工程設計的學習奠定了基礎,為培養(yǎng)工程類應用型人才發(fā)揮了積極的作用。
參考文獻:
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2改革內容與舉措
針對機械制造技術基礎課程的上述特點,為達到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的預期目標,本文從以下幾方面進行了課程教學的改革。
2.1加強金工實習教學
金工實習是機械類專業(yè)學生學習機械制造技術基礎及工程材料等課程必不可少的實踐基礎課,是機類與非機類有關專業(yè)教學計劃中重要的實踐教學環(huán)節(jié)。機械金工實習包括車工,銑工,特殊加工(線切割,激光加工),鉗工,砂型鑄造等實踐環(huán)節(jié),它對于培養(yǎng)學生的動手能力有很大的意義,同時可以使學生了解傳統(tǒng)的機械制造工藝和現(xiàn)代機械制造技術。按照本校本專業(yè)學生的教學計劃,金工實習在前,機械制造技術基礎理論教學在后,由于沒有針對性地建立兩者的有機聯(lián)系,導致學生們的學習是孤立、片面的進行,無法真正達到金工實習的教學效果。本文將機械制造課程的教學任務提前,在進行金工實習時,安排專業(yè)教師詳細講述金工實習與機械制造技術基礎課程的內在聯(lián)系,并向學生介紹課程的主要內容,在金工實習的整個過程中,指定專業(yè)教師對學生進行理論講解、輔導和答疑,深化實習內涵,使學生清楚地認識到金工實習并不是孤立的,提高實習的積極性和主動性,從而為將來的理論課程學習打下良好的基礎。
2.2優(yōu)化改革課堂教學體系
為實現(xiàn)學生創(chuàng)新能力的提高,首先要讓學生深入、扎實地掌握理論知識,考慮到該課程知識面廣、信息量大、理論性強的特點,本文運用先進的計算機技術,建立機械制造技術基礎課程的電子教案、多媒體課件等教學素材,在保持原有核心教學內容的基礎上,輔助以大量的圖片、三維動畫與實際加工影像等,豐富形象教學內容,增強學生學習的積極性;同時進行創(chuàng)新性教學模式的探討,變單一教學模式為多樣化教學模式,提高學生學習的主動性,達到較好的課堂教學效果。
2.3構建實驗教學新模式
目前本課程的實驗內容包括:刀具幾何角度測量、工藝系統(tǒng)靜剛度測定、機床主軸箱拆裝實驗等,多半是傳統(tǒng)的驗證性實驗。通常是由專門的實驗員教師進行題目的下達、內容的指導和成績的評定,實驗員教師無法了解課堂教學的進度和深度,專業(yè)課教師不能真正掌握學生實驗操作情況,同時驗證性實驗的目的是使學生掌握課程基本原理,通過親自動手操作驗證并加深學生對理論的認識,但沒有設計性實驗相輔助,就會欠缺了對學生研究創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對本課程的實驗教學進行以下改革:
(1)對傳統(tǒng)的驗證性實驗(如刀具角度測量等)進行方法和手段的改進,讓專業(yè)課教師參與到學生的實驗過程中,結合課堂的講解情況與實驗員教師進行內容的協(xié)調與安排,由實驗員教師提前下達任務,學生在動手操作驗證后講解自己的實驗過程和結果,并給出必要的理論支持,變被動學習為主動學習,大大提高了實驗教學的效果。
(2)增設創(chuàng)新性實驗環(huán)節(jié),根據(jù)課堂所學知識和實驗室現(xiàn)有設備設計實驗,由學生自主搭建實驗平臺,在實驗中發(fā)現(xiàn)問題和尋找解決問題的方法等等,激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維,提高學生的創(chuàng)新能力。
2.4改革生產實習和課程設計
機械制造技術基礎生產實習和課程設計是對該課程進行實踐教學的兩個重要環(huán)節(jié),通過這兩個實踐環(huán)節(jié),將學生們的課堂理論在實踐中加深理解和進一步驗證,可更好培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力。在生產實習過程中,學生可以進一步接觸到真正的企業(yè)生產,將對零件、刀具、夾具、機床等裝備的認識實現(xiàn)從理論到實物的轉換,借助課程設計中進行的機械制造技術基礎課程的總結與應用,實現(xiàn)對學生理論知識的考查、鞏固和加深。本文針對機械制造技術基礎課程設計進行題目選編、時間進度改革、典型零件和夾具的建模與仿真等多項內容改革,并將課程設計融合到機械制造技術基礎理論課程的教學和生產實習中,提前下達設計題目,讓學生在課程學習和生產實習的過程中熟悉設計任務,引導其積極、主動地學習相關知識。
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1003-9082(2017)07-0086-01
當前,高職高專教育主要是以一線就業(yè)為直接導向的專業(yè)技術教育,這就要求專業(yè)基礎課教學中需要更加系統(tǒng)的介紹專業(yè)知識,并引導學生學會利用基礎知識綜合應用分析實際生產問題,從而提高其綜合素質。[1]《食品機械與設備》是食品類專業(yè)與生產實際聯(lián)系緊密的一門專業(yè)基礎課程,其教學活動直接影響到學生的專業(yè)知識面和綜合運用能力。目前,該課程主要沿用傳統(tǒng)教學方法,學生往往是考前突擊,應付考試,教學效果一般;而一些學者對該課程進行教學改革研究,利用多媒體技術豐富課堂,可以有效提高教學質量[2],但學生綜合能力的培養(yǎng)仍然存在空缺。
一、課程設計概述
課程設計是指課程內容完成后,集中一段時間,以單獨或分工合作的形式,繞某一設計課題,通過查閱資料、確定方案、設計計算、繪圖等步驟[3],完成既定任務的專業(yè)實踐活動,是實踐教學的重要環(huán)節(jié)。
1.課程設計的目的和作用
課程設計作為實踐教學的重要組成部分,其目的在于鞏固基礎知識、提高學生綜合分析運用能力,具體作用如下。
首先,課程設計是學生對所學知識的鞏固理解、融會貫通的過程;其次,培養(yǎng)學生對文獻材料的收集、整理、再加工能力;再次,課程設計是理論知識與工程實踐的有效結合,可以提升學生綜合分析問題、處理問題的能力;此外,課程設計還可以提高學生整體思維和創(chuàng)新能力[4]。
2.課程設計流程
課程設計主要由選題、指導與管理、考核三個環(huán)節(jié)組成。其中,選題是關鍵,指導和管理是過程控制,考核是最終的檢驗。
二、食品機械與設備課程設計實施
1.課程設計的內容及要求
課程設計題目為《**生產線設計》,擬從焙烤、飲料等常見食品中選擇一個或一類產品,結合其生產工藝特點,制訂生產方案,選擇、裝配生產設備,完成生產線設計示意圖,形成設計報告書及答辯PPT。
1.1設計報告書應涵蓋以下內容:(1)產品方案,包含產品名稱、配方、工藝參數(shù)等;(2)生產方案,計劃年度或月度產量,班組生產產量及人員需求;(3)生產線設備,包含設備選型,擬定選用廠家報價等;(4)生產線示意圖;(5)物料衡算;(6)投資估算與利潤預測等。
1.2課程設計要求:(1)設計報告內容要求:產品方案應符合食品加工科學要求;生產方案和設備應科學合理;物料衡算可只考慮生產消耗;投資估算和利潤應符合基本財務準則;(2)設計報告格式要求:設計報告最終形成word文檔,按畢業(yè)論文格式整理;(3)設計報告不得出現(xiàn)雷同卷,否則不計成績;(4)時間要求:答辯前一天提交電子版和紙質版設計報告書,以及答辯PPT文檔。
2.課程設計的過程和管理
課程設計時間為兩周。首先,下發(fā)設計任務及要求,組織學生選題,擬定設計方案和工作計劃;之后,學生查閱資料并進行生產線設計;然后,撰寫設計報告,制作匯報PPT;最后,舉行答辯,評委評比。
設計過程中的教師指導采用現(xiàn)場答疑和在線答疑相結合的方法。首先,安排老師在固定時間在教室針對高難度及公共問題進行集中答疑;同時通過微信和QQ群等網(wǎng)絡工具構建學生自我討論和教師點評指導的在線答疑平臺,隨時為學生答疑,解決學生在課程設計中遇到的問題。
設計過程中指導老師對學生進行管理,記錄學生出勤情況,并最終根據(jù)出勤情況給出平時成績。
3.課程設計的考核
課程設計考核從平時表現(xiàn)、設計報告、答辯成績等三個方面分別計分,滿分100分,其中平時表現(xiàn)占10%,設計報告50%,答辯成績40%。最終課程設計成績以40%權重計入課程考核。
3.1平時表現(xiàn)是根據(jù)學生在課程設計過程中的出勤情況綜合給分,由指導老師給出。
3.2設計報告成績按內容、格式、科學性等三個方面分別給出成績,且以給定權重合計得到報告成績,評分要求如表1所示,該部分成績由指導老師給出。
3.3答辯成績于答辯結束后由三位評委老師按照PPT制作、問題回答、個人儀表、語言表達等四個部分分別給出,各項之和為該評委總分,最后取平均值即為該生答辯成績。
三、食品機械與設備課程設計實施中的問題與討論
1.專業(yè)課程體系的系統(tǒng)化和匹配性問題
《食品機械與設備》作為食品類的專業(yè)基礎課一般在第三學期開設,此時食品專業(yè)課程學習并不充分,只有《食品工藝學》作為專業(yè)基礎課同步開設,這使得食品機械課程設計的開展出現(xiàn)系列問題,影響了課程設計的最終效果。課程設計規(guī)劃時可整體考慮專業(yè)課程先后順序與銜接,知識點的融會貫通,達到更好的實踐教學效果。
2.學生材料收集整理能力亟待提高
實踐表明,課程設計過程中,學生對資料收集整理能力欠缺,特別是對學術文獻資料的查閱、收集、整理能力,部分學生在設計開展前從未了解過文獻資料。通過課程設計的開展,普及了文獻資料的查閱、收集方法,為學生以后求知發(fā)展奠定一定基礎。
3.課程設計中的職業(yè)道德教育
課程設計之初,學生普遍表現(xiàn)態(tài)度不端正,出勤情況差,缺乏必須的職業(yè)素養(yǎng)。課程設計中通過企業(yè)生產流程的模擬、工作態(tài)度的培養(yǎng),將職業(yè)道德教育融入到課程設計中,可以有效的提升學生的職業(yè)素質,培養(yǎng)學生的職業(yè)道德。
四、總結
綜上所述,通過多次實踐證明,食品機械課程設計深化了課程體系的改革,作為一種實踐教學模式,課程設計可以更好地實現(xiàn)實踐教學環(huán)節(jié),拓展學生的知識面寬度,提升學生分析綜合能力,培養(yǎng)學生全面思考,促進學生綜合素質的提升,增強了學生就業(yè)中的競爭力。課程設計的教學模式可以為大專院校其他專業(yè)課程的教學提供一定借鑒作用。
參考文獻
[1]朱亞珠.調整高職《食品機械與設備》課程結構[J].科技信息,2012(35):301.
機械設計基礎課程包括機械原理、機械設計、實驗及課程設計,機械設計基礎是工科院校中機械類、近機類專業(yè)的重要技術基礎課,在本科教學工作中占據(jù)相當重要的地位。通過學習這些課程,培養(yǎng)學生的“工程綜合”和“工程應用實踐”能力[1,2]。近年來,隨著普通高校的擴招,學生的個性差異較大,許多高校本科生為多批次錄取,雖為本科,但學生的學習水平參差不齊。在社會培養(yǎng)應用型人才的方針指導下,以學生為本,進一步推進教學改革,把教學資源進行整合優(yōu)化,借助多媒體網(wǎng)絡平臺的實用性和時效性等特點實現(xiàn)資源共享。
1.課程教學資源的優(yōu)化與共享
機械原理、機械設計為技術基礎課程,屬于本科生的必修課程,該課程與工程應用聯(lián)系緊密,具有公式多、圖表多、圖形多等特點,由于學生學習能力差異的存在,過去單一的教學方法已無法滿足培養(yǎng)需求[3],因此,機械基礎課程教學方式應由過去以教師和教材為中心向以教師為主導、學生為主體,課堂為主導、學生自主學習為中心,教材為主導、課程資源為中心轉變。新時期的大學生應在教師的指導下,充分利用課程資源實現(xiàn)自主、自助學習。為此,課程組充分利用網(wǎng)絡資源及兄弟院校的優(yōu)良經驗,從教學方法、教材建設、課件設計等方面進行資源的優(yōu)化整合。
隨著多媒體技術的深入發(fā)展,教學方法要改革,要綜合分析運用。傳統(tǒng)教學中教師與學生心與心的碰撞與情感交流,是任何媒體不及的;借助多媒體,可以節(jié)省時間,信息量大,利用動畫功能,形象、直觀地反映機構的運動關系,較靜態(tài)圖片易于理解,使不便于描述的難點有所突破。為此,課程組進行大量調研,借助課程研討會與兄弟院校交流經驗,合理制定教學大綱,編寫教學要求,制作多媒體課件,為適應不同專業(yè)、不同層次學生的要求,同時考慮不同教師的教學特點,教學課件以求大同存小異為原則。同時,在課件的制作過程中,讓不同層次的學生參與,使學生在學習中便于理解和掌握,制作滿足不同層次和不同教學需要的教學課件,提高資源共享率。
多媒體技術的運用可以刺激學生的感官,動畫部分可以激發(fā)學生的好奇心,進一步調動學生學習的積極性,尤其突出的是連桿機構和凸輪機構和輪系等。如果整個授課過程全部采用多媒體課件,時間長了,學生容易產生視覺疲勞,產生教學形式過于單一的感覺,可采取例題用黑板講述,或講課過程中增加實例討論,實踐證明多種教學方法的綜合應用會產生良好的效果??傊谡n堂教學過程中,教師將多媒體課件與板書有機的結合運用,將增進師生間的情感交流和良好互動,使得學習氣氛和諧,達到比較理想的教學效果。
大學生的學習不僅僅局限于課堂學習,尤其是每年有許多學生要參加研究生入學考試,機械基礎課程作為專業(yè)技術基礎課是所考科目之一,學生需要課下學習和鞏固所學知識。為此,課程組編寫了相應的教材,有《機械原理》、《機械設計》和《機械設計基礎》,教材中增加了實踐環(huán)節(jié)的內容,即在每章后附加實踐環(huán)節(jié)練習,此練習通過學生動手、動腦熟悉和應用所學知識的一個過程練習,比如在學完“鏈傳動”一章之后,設計的一個實踐環(huán)節(jié)為:“觀察一輛變速自行車的滾子鏈傳動,分析有幾種傳動比,松緊邊的位置,鏈接頭形式,并觀察張緊輪的位置,如何調整鏈條的松緊程度。”這個環(huán)節(jié)可以由老師帶著做,也可以由學生課下自己做。同時,為方便學生自學,課程組專門為學生制作多媒體課件,該課件模擬教師課堂教學流程,深入淺出地詳細講解,例題量大且題型多,并附加基礎知識測試,重點、難點明確,放置于我校網(wǎng)絡平臺上“機械原理”、“機械設計”精品課中,學生可以借助網(wǎng)絡平臺的輔助學習功用實現(xiàn)自主、自助學習。
“知之者不如好之者,好之者不如樂之者”,通過教學資源的優(yōu)化與共享,學生方便靈活地廣泛涉獵知識,提高能力,激發(fā)學習興趣,為應用型人才的培養(yǎng)打下良好的理論基礎,以便更好地服務社會。
2.改革工程實踐教學體系,實現(xiàn)資源的優(yōu)化與共享
實踐教學是高等學校實現(xiàn)培養(yǎng)人才目標的重要環(huán)節(jié),知識來源于實踐,能力來自于實踐,各種實踐教學環(huán)節(jié)對培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力尤其重要。我國的某些理工科重點高等院校如清華大學、華中科技大學、武漢大學、武漢理工大學,針對“重實踐”提出的教學理念、教學方式和方法及教學內容的改革已經全面展開。因此,應針對我校特點對實踐教學資源進行優(yōu)化整合,實現(xiàn)共享,為應用型人才的培養(yǎng)打下良好的基礎。
2.1對實驗資源整合優(yōu)化,加快實驗室建設。
我校是由幾所學校合并而成的,許多實驗資源重復,如機構動態(tài)演示臺就有多套、同類減速器若干臺、動平衡機多臺、齒輪范成儀多臺等,并且多而雜的教學模型占據(jù)大量的實驗室空間,為此,對實驗室進行整合,淘汰落后和多余的模型和儀器,改進現(xiàn)有設備,對“機器與機構陳列柜”研發(fā)配置聲控裝置,并與機構的測繪實驗實現(xiàn)互補,使實驗內容更翔實、有趣。為豐富實驗內容,加強實踐訓練,購置一些新型的實踐教學設備,更新實驗教學內容,完善實踐教學體系,開設出能夠培養(yǎng)工程意識和綜合能力的實驗。購置了QM-ZXI型組合式軸系結構設計與分析實驗箱,通過此套設備學生可以自主設計拆裝軸系。通過購進HK2B-Ⅱ型機構組合創(chuàng)新實驗臺,開設了“機構系統(tǒng)創(chuàng)新綜合實驗”,利用此平臺,學生可以進行創(chuàng)新設計,再到實驗平臺上搭接組裝,然后對機構進行分析改進,加深對所學理論知識的理解和運用。實驗課程增強了自選性、綜合性、設計性實驗,增強了學生的想象力、創(chuàng)造力,充分調動了學生學習的積極性和創(chuàng)造性,提高了學生獨立開展科學研究工作的素質。
實驗室向全校師生開放,鼓勵學生學而優(yōu)則創(chuàng),在教師的指導下由學生自主研發(fā)設計的“高壓電線除冰裝置”獲得2010年河北省首屆大學生機械創(chuàng)新設計大賽河北省一等獎,“火災逃生地震避險多用桌”、“救援千金頂”獲得2010年河北省首屆大學生機械創(chuàng)新設計大賽河北省三等獎,“社區(qū)太陽能路燈電池板清潔裝置”獲得2012年河北省大學生機械設計創(chuàng)新大賽三等獎;“自行車一體化鏈式充氣筒”獲得2012年河北省大學生機械設計創(chuàng)新大賽二等獎。
2.2建立網(wǎng)絡實踐教學系統(tǒng)。
多媒體技術的發(fā)展,為網(wǎng)絡實踐教學提供了便利條件。利用計算機技術、三維造型技術,虛擬現(xiàn)實技術、仿真技術等創(chuàng)建虛擬實驗室,進一步豐富精品課網(wǎng)絡實踐教學的內容。如“桿機構動態(tài)分析”可以改變構件尺寸觀察運動軌跡變化,“軸系裝配工藝”可以清楚說明零件間的相互位置關系、零件裝配工藝等,“軸系結構改錯”指出尺寸的合理性及如何修正錯誤結構。將大量的實例分門別類,不但在不增加教學設備的情況下加大了實踐教學比重,而且實現(xiàn)了學習環(huán)境的靈活性,激發(fā)了學生的學習興趣。
2.3完善課程設計實踐教學內容。
課程設計是非常重要的實踐環(huán)節(jié),能夠培養(yǎng)學生的工程意識。以往課程設計安排在課程教學結束后進行,現(xiàn)在將課程設計任務安排在相應課程的教學過程中,將任務書下發(fā)給每一位學生,教師以課程設計為主線組織教學,讓學生在學習的同時利用課外時間收集資料和考慮各種復雜問題,充分發(fā)揮學生的主觀能動性進行創(chuàng)新思維。學生在學習的過程中設計方案,利用實驗室資源,不斷完善自己的設計方案,通過課程設計主線,使學生感受到本課程各部分內容的有機聯(lián)系。同時,將學生合理的設計方案補充到實踐教學中,使課堂教學不再停留在課本上。根據(jù)我校的實踐教學特點,結合國內外高校應用型人才培養(yǎng)戰(zhàn)略,編寫《機械原理課程設計》、《機械設計課程設計》、《機械設計基礎課程設計》教材,并將有關內容置于網(wǎng)絡平臺上,方便學生自主學習,也為畢業(yè)設計提供有益的幫助,深受學生的好評。
3.結語
通過對機械設計基礎課程資源優(yōu)化與共享的研究,提高教學信息資源收藏質量,對現(xiàn)有資源進行整合和深加工,豐富教學內容,完成網(wǎng)絡平臺建設,多手段、多方法地調動學生的學習積極性和創(chuàng)造性,最終達到實現(xiàn)教學信息資源的共建、共知與共享的目的。今后將不斷地總結經驗,對教學內容進行補充和完善,為人才的培養(yǎng)提供更優(yōu)質的資源,進行交流與共享。
參考文獻:
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《機械設計基礎》是工科院校普遍開設的一門重要技術基礎課程。由于各專業(yè)學生的知識基礎差異較大,再加上該課程多年來一直存在著內容多課時少、零件多系統(tǒng)少、分析多綜合少、理論多實踐少等諸多矛盾,給《機械設計基礎》課程的教學帶來許多困難。同時,該課程具有很強的實踐性和應用性,所以教學過程中必須將理論與實踐緊密結合起來,注重對學生解決實際問題能力的培養(yǎng),拓寬學生的知識面,開闊學生的思路,從而更有利于學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
1.理論教學環(huán)節(jié)
理論教學環(huán)節(jié)是《機械設計基礎》教學改革的一個重要方面,經過多次教學實踐嘗試,我們主要從以下幾個方面進行改革嘗試。
1.1教學內容
目前,高職院校提出了“厚基礎、寬口徑、重能力”的人才培養(yǎng)模式,從而使理論課時壓縮嚴重,但《機械設計基礎》課程的內容多,理論性和實踐性都比較強,老師講解力不從心,學生聽課如聽天書,因此必須對教學內容進行相應調整。
1.1.1刪減過深的、不必要的理論推導和證明
高等職業(yè)教育培養(yǎng)目標強調的是人才的應用性,畢業(yè)后從事的崗位決定了沒有必要對計算、公式、定理等的來龍去脈搞的清清楚楚,只注重如何應用這些公式定理等來解決實際問題。因此,可將過深的理論推導、證明刪去,以便學生集中精力掌握這些公式、定理的實際應用,解決實際設計問題。
1.1.2結合專業(yè)培養(yǎng)目標整合教學內容
由于各專業(yè)的培養(yǎng)目標不同,所安排的課程和教學要求也不同,因此《機械設計基礎》課程應根據(jù)本專業(yè)可的要求、本專業(yè)畢業(yè)生從業(yè)崗位要求和本專業(yè)學生終身教育的要求整合教學內容,以達到培養(yǎng)目的。
1.1.3在機構分析中增加解析法內容
在以往的機構分析中,因圖解法形象、直觀,有助于教學模型的建立,同時對某些簡單的問題比解析法更有效。隨著科學技術的計算方法、計算手段的飛速發(fā)展,提高機械設計與分析的精度和效率已成必然趨勢,而解析法更能準確地反映和解決圖解法難以解決甚至不能解決的問題,因此在教學中應增加解析法講解的力度,以適應現(xiàn)代技術的要求。
1.2教學方法
1.2.1現(xiàn)代化教學
本課程實踐性、綜合性較強,個部分教學應注意同生產實際相結合,利用教具、掛圖、多媒體等直觀教學手段教學,做到課上精講精練。同時采用計算機的圖形動畫等功能,向學生展現(xiàn)具體、形象、直觀的視聽材料,充分調動學生的學習積極性,提高課堂效益,增強學生的感性認識。
1.2.2實物教學
有些教學內容離開實物再課堂上不易講解透徹,因此可將機構實物搬進課堂,對照實物進行講解,從而使學生能充分地將機構的運動情況進行分析,例如,講解擺動導桿機構時,再牛頭刨床邊對照機器的結構和運動情況進行講解,則可收到事半功倍的效果。
1.2.3自學式教學
對于簡單的教學內容,可采用自學式教學方法,自學式教學方法是“提出問題+自學+回復問題+總結”。其操作步驟是:第一步,老師指定學習內容,并提出相關問題。第二部,學生圍繞問題進行自學,明確學習目標。第三部,提問學生并對學生的回答進行追問,把問題引向深入。第四部,根據(jù)學生的回答進行總結,使學生形成新的知識。
2.實踐教學環(huán)節(jié)
《機械設計基礎》教學的另一個重要部分是實踐性教學環(huán)節(jié),它包括實驗教學和課程設計兩個方面。
2.1實驗教學
實驗教學是學生學習《機械設計基礎》課程進行工程實踐的重要途徑,是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、分析問題和解決問題的能力以及啟迪學生的創(chuàng)新思維、開拓學生創(chuàng)新潛能的重要手段,也是《機械設計基礎》課程教學的一個重要環(huán)節(jié),其對實現(xiàn)課程教學目標起著不可或缺的關鍵作用。
傳統(tǒng)實驗教學存在著實驗目標單一性、試驗方法陳舊性、實驗內容缺乏系統(tǒng)性、綜合性等不足,不利于培養(yǎng)學生的各種能力,因此,對》機械設計基礎》課程實驗教學改革可從幾方面進行:一是保留傳統(tǒng)的經典驗證性實驗,如《軸系結構測繪》、《減速器結構裝拆實驗》;二是更新和改造相對落后的實驗,如漸開線齒廓范成實驗改用計算機仿真試驗去代替,使實驗內容既形象具體又省事省力;三是新增開設綜合性和設計性試驗,要求學生自己設計實驗,自己動手完成,不依賴于老師;四是建立開放式感性認知實驗,使學生有更多的自由時間來安排學習,以期發(fā)揮學生在實驗教學中的積極性和主動性,從而加強學生對機構、零件結構等工程實踐知識和動手操作的能力培養(yǎng)。
2.2課程設計
綜合考察學生掌握《機械設計基礎》知識程度的重要手段是課程設計。它也是《機械設計基礎》課程實踐教學的最后一個教學環(huán)節(jié)。其目的是培養(yǎng)學生綜合運用基礎理論知識的能力、工程分系的能力和運用資料等基本設計能力。要完成一次課程設計要求學生對總體方案的布局到零部件結構設計一起完成使設計更加系統(tǒng)和完整。為鼓勵學生創(chuàng)新,應要求學生自己設計多套方案,進行比較選擇,充分發(fā)揮學生的想象力和創(chuàng)造性,從而為今后在生產實際中參加設計或技術改造打下良好基礎。課程設計是一項既重要又繁瑣的教學工作,指導老師對學生中普遍存在的不足應在設計中逐步給予講解和補充,使學生通過課程設計全面掌握和鞏固機械設計的相關知識。
3.結束語
總之,《機械設計基礎》課程教學改革是一個系統(tǒng)工程,涉及到課程教學的各個環(huán)節(jié),從各個環(huán)節(jié)入手進行教學改革,才能取得良好效果。同時,還應注意“師教之功,貴在引導”,教師的真正本領除了傳授知識外,更重要還在于激發(fā)學生的學習積極興趣,喚起學生探求知識的欲望,為學生營造一種積極主動、和諧、生動活波的學習氛圍,培養(yǎng)他們主動參與的意識,培育他們的批判性與創(chuàng)造性思維能力,進而全面提高教學效率和質量。
參考文獻:
《機械設計技術基礎》即是一門技術基礎課,也是能直接用于生產設計的課程,教學目標是培養(yǎng)學生運用機械原理、常用機構,通用機械零部件的基本知識,掌握基本的設計計算方法,設計步驟,分析解決機械工程實際問題的能力;通過課程設計和各種實踐教學手段,進行機械工程技術人員基本素質的訓練,培養(yǎng)認真負責,嚴謹細致的工作態(tài)度和工作作風,為學生進入企業(yè)從事機械設計工作打下基礎。
一、機械設計技術基礎教學中存在的問題
1、公式多、圖表多、選擇系數(shù)多、標準規(guī)定多,基本概念和基本理論比較抽象,學生缺乏耐心和學習興趣,使教學中存在著很大的難度。
2、理論性強、系統(tǒng)性強、實踐性強、需要掌握的知識面廣,學習難度大。
3、要成為一個合格的機械工程設計人員要求高。不僅要掌握機械設計的基本知識、基本理論、基本設計方法和步驟,還要了解材料的選擇,毛坯制造,加工設備的選擇,加工工藝的確定,生產組織方式及制造成本等。
4、隨著教學的改革和課程體系的調整,課時越來越少,需要講授的內容越來越多。有的職業(yè)院校把金屬工藝學、理論力學、材料力學、機械原理、機械零件都融匯到機械設計技術基礎一門課,知識點太多,使學生很難聯(lián)系起來融匯貫通。
5、傳統(tǒng)的教學方法,板書加幻燈片,講完布置作業(yè)的教學方法很難適應教學的需要,傳遞的信息量少,學生被動接受,達不到理想的教學效果。
為培養(yǎng)高素質技能型人才,滿足社會不斷發(fā)展的要求,對教學的模式和方法有必要改進行改革。
二、機械設計技術基礎教學方法改革措施
1、調整教學內容
教學內容以適用夠用為原則。重點在機械傳動,常用機構,通用機械零部件的工作原理、結構特點、技術標準、加工工藝、材料選擇、使用維護;掌握基本的設計原理、設計方法、設計步驟。刪減那些過深、過時的理論推導和證明,高職培養(yǎng)的是技能型、適用型人才,沒有必要把理論的推導,公式、定理的證明搞得清清楚楚,明明白白,應重點教會學生怎樣實際運用這些基本理論、公式、定理、設計方法、技術標準、設計手冊、技術資料來計算、查找、選擇、確定所需要的參數(shù);運用機械設計的基本原理和設計方法來進行構思和結構設計,解決工程設計的實際問題,這樣即符合高職教育的培養(yǎng)目標,也能取得較好教學效果。
2、改革傳統(tǒng)的課程設計教學模式
課程設計是重要的實踐教學環(huán)節(jié),通過具體的機械設計,培養(yǎng)學生綜合運用機械設計技術基礎和其他相關課程知識進行機械設計的能力,訓練學生查閱標準、規(guī)范、手冊和相關技術資料的能力。將原來理論教學結束后兩周的課程設計溶入到理論教學的各個模塊中。第一堂課就給學生下達《課程設計任務書》,使學生明白這門課學習后要完成的具體設計任務。以帶式輸送機減速器課程設計為主線,每一個模塊給學生下達一個《學生工作任務書》,使學生知道這個模塊學習后要完成減速器的哪部分的計算和設計,讓學生帶著工作任務去學習,把課程設計大量的設計計算工作分解到整個學期,學了就用,邊學邊用,提高學生學習的積極性,訓練學生綜合應用的能力,課程學習結束的同時完成相應的課程設計任務。
課程設計完成后,讓學生把自己的設計拿來進行分組討論,講述自己的設計思路、設計方法、設計的特點,主要參數(shù)的確定,工程圖的表達,相互之間進行分析比較、歸納總結,找出不足,進行完善,提高學生設計能力和設計水平。
3、采用模塊化教學
打破教材章節(jié)的限制,把培養(yǎng)目標相同的相關的教學內容集中到一個模塊,每一個模塊都有培養(yǎng)的知識目標、能力目標、素質目標,使知識更加系統(tǒng)化,培養(yǎng)目標明確化。每一個模塊配一個《學生工作任務書》使學生知道這個模塊學習后要完成的工作任務,讓學生目標明確,有的放矢的進行學習。例如在學習帶傳動這個模塊時,把電動機的選擇加入進去,因為電機的動力往往是通過皮帶輪和聯(lián)軸器來連接輸出裝置輸出的,《學生工作任務書》要求學生學習這個模塊后,計算帶式輸送機減速器需要的輸入功率,分配各級傳動的傳動比,確定電機轉速,根據(jù)功率和電機轉速選擇電動機,V型帶型號及數(shù)量的確定,帶輪的結構形狀和尺寸的確定,帶輪工程圖的設計。
4、改革教學手段,加強實驗教學
充分利用現(xiàn)代化的教學手段,改善教學效果。把理論和實踐結合起來,進行理實一體化教學。利用各種軟件進行多媒體課件開發(fā),如利用Flash軟件開發(fā)集圖、文、聲、像于一體的高質量課件,模擬演示四桿機構的運動過程,知識容量大,內容充實,生動形象,激發(fā)學生學習興趣,增強教學效果;利用實物、模型進行課堂演示教學,增強學生的感性認識;利用機原機零實驗室和實訓車間讓學生參觀了解各種機構的運動形式和特點及通用機械零件的結構;在齒輪傳動模塊學習時,讓學生進行減速器的拆裝和測繪,使學生對齒輪傳動的特點、標準中心距、齒輪側隙、頂隙更充分的理解;在學習通用機械零部件的過程中,安排學生進行一周的普通機械加工實習,加深學生對機械零件結構和加工工藝的了解;把理論教學和實踐教學有機結合起來,以機械設計為線索,以解決工程實際問題為目標,提高設計的科學性和實用性。
5、注重培養(yǎng)學生的工程意識和敬業(yè)精神
工程設計的目的是生產應用,設計時必須注重實用性和經濟性,設計人員必須有高度的責任心,因此要把培養(yǎng)學生認真負責的敬業(yè)精神,嚴謹細致的工作態(tài)度和工作作風貫穿于整個教學過程中,即注重知識的學習又注重能力和素質的培養(yǎng)。教師要不斷地創(chuàng)新、總結和完善教學方法,才能更好地進行教學,培養(yǎng)出適應社會需要和崗位需要的人才。
參考文獻:
從教學過程和教學效果分析,機械設計基礎課程設計還存在以下一些問題和不足:
(1)部分學生對課程的重要性及意義認識不足,存在應付“差事”的錯誤態(tài)度,缺乏積極性,而且對設計中出現(xiàn)的問題,不能積極主動思考解決方法,反而敷衍了事,導致問題越積越多,設計無法進行。
(2)實驗課時少,學生實踐動手能力缺乏鍛煉所需的時間上的安排和支持。實踐教學條件和內容不完善,學生缺乏參與感,學習興趣不高。受學科發(fā)展和實驗室建設經費制約,學校機械類的實驗室一直缺乏,這也造成了學生實踐條件比較匱乏。實踐教學內容也表現(xiàn)單一,實踐方面沒有包含學生應掌握的基本內容。這導致了學生在聽理論講解的時候,只能憑借抽象概念去理解,尤其對于學生來說理解起來就顯得特別困難,學生學了一段時間后就對課程失去興趣。
(3)學生自身基礎較差,對先修課程的綜合應用能力也較差,前后知識孤立,無法活學活用,進行創(chuàng)新設計,特別是機械制圖課程,由于間隔時間較長,許多學生在看圖、讀圖、繪圖等方面都存在一定困難,繪制的圖紙不規(guī)范、質量不高。
2機械設計基礎課程教學模式
2.1轉變課程教育理念
為適應應用型本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要,我們在本課程的教學過程中進行了如下指導思想上的轉變:首先,轉變教學觀念,樹立以學生為中心的思想,正確認識學生為主體,教師為主導的內涵,充分調動學生的學習主動性、積極性。其次,在課堂教學中,堅持理論聯(lián)系實際的學風,把基礎理論與生產實際、設計實踐緊密結合,根據(jù)應用性技術人才培養(yǎng)的實際需要,對基本理論以“必需”、“夠用”為度,淡化公式推導,不斷將新技術、新成果引入課堂,開闊學生設計視野。
2.2做好課程內容設計
人們常常以為機械設計基礎課程只是涉及一些機械常識,其實機械設計基礎課程主要是讓學生學會設計,掌握創(chuàng)造性設計思維和設計方法?,F(xiàn)在設計的理念已經滲透到各行各業(yè)的領域,學會了機械設計,必然可以舉一反三,將設計理念和思維遷移到各個生產和生活領域,啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造性活動。比如,服裝造型設計,也采用衣片組合方式或各種變異法進行。各種產品設計的設計理念和方法是相通的。聯(lián)系起來,就可以調動學生的學習興趣,提高學習效果。
2.3課程設計題目多樣化
在編寫課程設計教材時,可設計多種典型設計題目,明確設計任務及設計步驟,明確設計思路;此外,還可以只給出設計功能要求,讓學生根據(jù)自己的興趣選題并擬定結構設計方案在老師的指導下完成設計任務。在學生設計過程中,強化學生設計的思維的鍛煉,如何一步步合理安排好自己的設計以達到機械結構設計的要求;要求學生經常自我總結。
2.4優(yōu)化課程教學方法
針對常用機構類型多、運動特點復雜和通用零部件類型多、結構復雜,我們常常將教學安排在“機構、機械零件陳列室”中進行,使學生能面對面觀察實物與結構,直接體會有關機構的組成及其運動特點、有關零部件的組成及結構特點,并可進行實際操作,使學生與教師、學生與學習對象之間進行交互式的教學方式,使得學生的學習變得直觀、易懂、高效。此外,應開發(fā)課程CAI多媒體課件,制作了課程教學圖片庫、常用機構和通用零部件的三維動畫插播片、錄像片和課程測試題庫等。
2.5加強理論與實踐結合
機械設計課程設計是機械類及近機械類各專業(yè)學生必修的實踐性教學環(huán)節(jié)。它是學生首次綜合運用所學的工程制圖、工程力學、機械原理、機械設計等理論知識解決工程實際問題,培養(yǎng)學生基本技能的最重要實踐環(huán)節(jié)之一。它在技術基礎課與專業(yè)課之間起到一個承上啟下的作用。在課程設計中,不僅能使學生得到基本技能的訓練,還能提高他們的工程設計及創(chuàng)新設計的能力。
一、目前存在的問題
機械設計課程設計的傳統(tǒng)教學題目是減速器設計。它涵蓋了機械設計中所有基本通用零件的設計,而且體現(xiàn)了通用典型部件設計計算和機械系統(tǒng)設計概念和方法。課程設計是所學機械基礎系列課程的總結,綜合性很強,設計題目很成熟,與之配套的圖冊、手冊和課程設計指導書也一應俱全,這對于第一次搞綜合設計的學生有很大幫助。它對學生提高自身的系統(tǒng)學習能力,是一次很好的實踐機會。在教學過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題,主要是:
1.學生對課程設計興趣不高,學習態(tài)度不夠端正,不能積極主動地投入課程設計工作。有人認為課程設計就是畫圖,認為課程設計長期沿用減速器設計作為設計對象,內容陳舊、單一,設計過程太枯燥。
2.時間短,任務重;學生多,教師少。機械設計課程設計一般為期三周,學生需要完成二級齒輪減速器裝配草圖和正圖,關鍵傳動零件的零件圖,以及相關的設計計算說明書,時間非常緊張。課程設計期間,學生每天要工作10個小時以上,有時個別學生還需要熬通宵加班。
3.在設計過程中照搬照抄的現(xiàn)象較為突出。部分學生基于完成任務的觀點,設計過程中不注重自我獨立設計能力的培養(yǎng),出現(xiàn)普遍的照抄圖冊中的減速器的結構,而不能綜合考慮零件的強度、剛度、工藝、裝配、調整、和密封等問題。
4.相關課程基礎不夠扎實,直接影響了課程設計的效果和進度。除了機械設計基礎以外,課程設計要用到工程圖學、力學、工程材料、加工工藝以及互換性等多門課程的知識,這些課程中任何一門基礎不牢固,都會在課程設計中表現(xiàn)出來,影響課程設計的教學效果。在這些先修課程中,工程圖學的影響尤為突出。
二、教學內容和方法的改進
1.課程設計題目多樣化和實用性。在進行理論教學時就對學生公布本學院各位老師的科研項目,讓學生們主動去找他們感興趣的內容,鼓勵他們積極參與。組織學生參加大學生機械創(chuàng)新大賽或者由學生聯(lián)系生產實踐自創(chuàng)設計題目,老師提供課程設計指導講義上的若干題目等,實踐證明這種形式大大增強了學生學習的積極性和主動性。
2.相關課程采用以項目為線索的教學方式。機械設計課程設計屬于實踐性教學環(huán)節(jié),理論與實踐相結合的深度決定了本課程的教學質量。由于本課程設計與幾乎所有的基礎課程相關,質量保障必然要求上溯到這些課程。理論與實踐相結合的教學方法方面,要加強先修課程與課程設計的聯(lián)系。例如,在講制圖時,講到零件圖、裝配圖的表達方法、尺寸的標注、技術要求等等,要以課程設計中要涉及到的零部件為例。力學、材料、加工工藝以及互換性等也要以課程設計中涉及到的零部件的要求為例,逐個詳細介紹。
3.引進先進的繪圖工具,如CAD、Solidworks、ProE等。在講解Solidworks中的三維建模時,就以課程設計中常用的箱體、軸或齒輪為例,并且讓學生們在學習、設計完這些課程中相關內容后,不要把這些內容輕易丟掉,要好好保存,以便在課程設計中加以應用,這樣在課程設計時就可以節(jié)省很多時間。應用相關的電腦軟件,可以很方便地觀察出在改變某一設計參數(shù)時,設計結果和承載能力的變化。
4.采用提前預做的辦法,例如在講授機械設計課程時,等到講完齒輪、軸、軸承、聯(lián)軸器等章節(jié)時,可以讓學生們做一個大作業(yè)。大作業(yè)的內容就是軸及軸上零件的設計、定位以及安裝問題,這樣就可以讓學生們提前熟悉課程設計的過程及方法,做完作業(yè)的資料也不要丟棄,等到真正課程設計時可以再用或參考。
5.改進以往的一位教師指導多位學生與一名學生由固定的一位老師去指導的做法。以前,一名教師指導多名學生,這有很多弊端。教師本身的精力有限,再加上專業(yè)與學識的限制, 指導多名學生會感到力不從心,效果不會太好。因此,學生做課程設計時要由與設計內容相關的科研教師的團隊去指導,這樣,可能一個教師指導多個學生,也可能一個學生的課程設計由多名教師去指導。老師與學生應根據(jù)他們的設計內容與擅長專業(yè)自由組合,這樣設計出來的題目就更專業(yè),更符合生產實際。
6.學院可以有計劃地安排教師到相關企業(yè)、廠礦等進行調研和專業(yè)實踐,了解新設備, 學習所教專業(yè)在生產實踐中應用的新知識、 新技能、 新工藝和新方法,以此促使教師加快對現(xiàn)代化設計技術的了解和掌握,促使教師結合企業(yè)的生產實際不斷完善教學內容,深入了解機械創(chuàng)新設計的理念,提高教師的專業(yè)水平和實踐能力。
三、考核及答辯
堅持進行課程設計總結和答辯,在完成課程設計以后,要對課程設計進行總結。要求學生對所進行的設計做一個比較系統(tǒng)、全面的回顧和總結,把還未弄懂或尚未考慮的問題弄懂, 學生將會獲得更大收獲。答辯結束后,學生必須要修改課程設計里面出現(xiàn)的錯誤,尤其是結構錯誤。由于學生的設計成果是以電腦繪圖和word文檔編輯,再打印出來的形式提交,為了真實、合理地反映學生的實際設計水平,指導老師加強設計中的階段性抽查考核,并以此作為評定學生最終設計成績的一個重要依據(jù)。老師想檢查哪個同學的圖,可以隨時讓他發(fā)來。學生在最終提交打印圖紙和文檔的同時也需提交電子稿,這些都有利于督促每個學生都去認真分析研究,積極動手設計,提升實踐教學效果,也有利于教師及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。
四、結束語
機械設計課程設計是一個涉及多方面知識的重要教學環(huán)節(jié),如何抓好這一教學環(huán)節(jié)是一個需要認真探討的問題。企業(yè)需要的是實用型人才,因此我們的教學實踐應以培養(yǎng)學生的工程意識,提高學生的工程素質,增強學生的工程能力為目標。因此,每一個從事機械設計課程設計教學的教師,都要拋棄傳統(tǒng)教學方法中的不合理做法,努力探索課程設計教學改革之路,使學生的知識結構適應社會發(fā)展的需要,培養(yǎng)出符合時代要求的具有創(chuàng)新精神的機械行業(yè)的人才。實踐證明,改革后的機械設計課程設計教學體系調動了學生學習的積極性,學生機械設計的水平明顯提高。
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