高職機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教材建設(shè)的實(shí)踐研究

賀敬宏

摘要:目的:為高職院校課程內(nèi)容體系和教材建設(shè)提供借鑒和幫助。方法:以高職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教材建設(shè)實(shí)踐為基礎(chǔ),從不同的側(cè)面分析了高職院校課程內(nèi)容體系和教材建設(shè)以及教學(xué)質(zhì)量有關(guān)問(wèn)題。結(jié)果:從綜合化、模塊化和優(yōu)化編排等三個(gè)方面介紹了高職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容體系和教材建設(shè)的具體方法。結(jié)論:高職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的全面機(jī)械設(shè)計(jì)素質(zhì)和實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)能力為目標(biāo),對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行精選綜合、模塊化組合和優(yōu)化編排,構(gòu)建以設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)為主線,基本知識(shí)完備、基本理論適當(dāng)、基本方法多樣,應(yīng)用性、實(shí)踐性、職業(yè)性突出,實(shí)用、先進(jìn)、科學(xué)的課程內(nèi)容體系和教材,才能提高完成教學(xué)目標(biāo)的有效性,提高對(duì)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的貢獻(xiàn)度。

關(guān)鍵詞:高職教育;機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ);教材建設(shè);綜合化;模塊化

引言:實(shí)際工程中,機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序?yàn)?首先,將構(gòu)件按照機(jī)械的工作原理要求組成機(jī)構(gòu);其次,分析各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)情況及構(gòu)件在外力作用下的平衡問(wèn)題;第三,分析構(gòu)件在外力作用下的承載能力問(wèn)題,合理地選擇材料、熱處理,確定構(gòu)件(零件)的形狀、具體結(jié)構(gòu)、幾何尺寸;最后,繪制裝配圖及零件工作圖。由機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序可知,從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作必須具備全面的設(shè)計(jì)基本理論知識(shí)和實(shí)際設(shè)計(jì)能力。其中涉及機(jī)械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、互換性與測(cè)量技術(shù)、金屬工藝學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械零件、機(jī)械制造工藝學(xué)等眾多課程的內(nèi)容。即機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程實(shí)際上是綜合運(yùn)用眾多相關(guān)課程的基本理論、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)技能完成設(shè)計(jì)任務(wù)的過(guò)程。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)崗位對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力素質(zhì)的要求,結(jié)合高職教育培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)和管理第一線需要的高技能人才的培養(yǎng)目標(biāo),高職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的全面機(jī)械設(shè)計(jì)素質(zhì)和實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)能力為教學(xué)目標(biāo),并據(jù)此進(jìn)行課程內(nèi)容體系建設(shè)和教材建設(shè)。

一、 綜合化

針對(duì)高職教育教學(xué)內(nèi)容多,專業(yè)技能訓(xùn)練要求高和就業(yè)崗位針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn),根據(jù)本課程技術(shù)基礎(chǔ)性、知識(shí)綜合性、實(shí)際應(yīng)用性強(qiáng)的性質(zhì),結(jié)合高職教育有效教學(xué)時(shí)間短的實(shí)際情況,課程內(nèi)容力求必須性、夠用性、實(shí)用性和先進(jìn)性,不求理論的系統(tǒng)性、完整性,充分體現(xiàn)高職教育特色和專業(yè)特色。以支撐職業(yè)崗位核心能力的知識(shí)、技能課程的需要為原則,從培養(yǎng)全面機(jī)械設(shè)計(jì)素質(zhì)、實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)能力和啟迪創(chuàng)新能力出發(fā),將理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械零件等課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精選和優(yōu)化整合,突出實(shí)用性、知識(shí)的綜合應(yīng)用性和能力素質(zhì)培養(yǎng),通過(guò)典型實(shí)驗(yàn)、機(jī)械拆裝現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、測(cè)繪和設(shè)計(jì)的技能實(shí)訓(xùn)等將課堂教學(xué)與實(shí)踐訓(xùn)練融為一體,以全新的課程內(nèi)容體系和教材為課程改革奠定基礎(chǔ)。

綜合化整合后的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程主要包括以下內(nèi)容:(1)以理論力學(xué)為基礎(chǔ)的“構(gòu)件靜力分析”,(2)以材料力學(xué)為基礎(chǔ)的“構(gòu)件承載能力計(jì)算”,(3)以機(jī)械原理為基礎(chǔ)的“常用機(jī)構(gòu)”,(4)以機(jī)械零件為基礎(chǔ)的“常用機(jī)械傳動(dòng)”,(5)以機(jī)械零件為基礎(chǔ)的“通用機(jī)械零部件”。

為了突出“以全面機(jī)械設(shè)計(jì)素質(zhì)培養(yǎng)為中心、實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)為主線”的課程內(nèi)容體系建設(shè)和教材建設(shè)思想,對(duì)與機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)的機(jī)械制圖、互換性與測(cè)量技術(shù)、金屬工藝學(xué)等諸多內(nèi)容,沒有作集中介紹,但其知識(shí)及其進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)的應(yīng)用方法在相關(guān)內(nèi)容模塊中均有滲透。為了彰顯本課程的設(shè)計(jì)性、實(shí)用性和應(yīng)用性,有效實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo),提高本課程對(duì)實(shí)現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的貢獻(xiàn)度,突出高職人才培養(yǎng)的高技能特色,課程內(nèi)容以“必須、夠用”為原則,突出機(jī)械設(shè)計(jì)主題。即在綜合化整合時(shí),僅僅從原來(lái)課程諸多內(nèi)容中選取符合高職教育培養(yǎng)目標(biāo)的內(nèi)容。(1)刪減過(guò)深的、不必要的理論推導(dǎo)和證明,注重于如何運(yùn)用公式、定理、方法等來(lái)解決實(shí)際設(shè)計(jì)問(wèn)題,保證實(shí)用性;(2)刪減重復(fù)內(nèi)容,提高教學(xué)效率;(3)刪減過(guò)時(shí)內(nèi)容,補(bǔ)充現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)內(nèi)容,牢牢把握住本學(xué)科的發(fā)展脈搏,保證先進(jìn)性,培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思路和方法;(4)完善設(shè)計(jì)所必要的基本知識(shí)和基本理論,增加實(shí)驗(yàn)、測(cè)繪、基本設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技能實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目等實(shí)踐性內(nèi)容。以設(shè)計(jì)為線索,以解決工程實(shí)際設(shè)計(jì)問(wèn)題為目標(biāo),構(gòu)建起設(shè)計(jì)基本知識(shí)和基本理論比較完備,設(shè)計(jì)方法實(shí)用、多樣的基本內(nèi)容體系。(5)特別注意設(shè)計(jì)思路、方法、步驟的總結(jié)歸納,突出應(yīng)用性,將學(xué)生引向?qū)嶋H設(shè)計(jì)。

二、 模塊化

為了增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)的針對(duì)性,將課程內(nèi)容進(jìn)行模塊化處理。即將課程內(nèi)容組合為構(gòu)件靜力分析、構(gòu)件承載能力計(jì)算、常用機(jī)構(gòu)、常用機(jī)械傳動(dòng)、通用機(jī)械零部件、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)綜合訓(xùn)練等六個(gè)模塊。

各個(gè)模塊的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)如下:(1)構(gòu)件靜力分析模塊。主要研究物體在力系作用下平衡的普遍規(guī)律。內(nèi)容包括物體的受力分析、力系的簡(jiǎn)化、物體在力系作用下處于平衡的條件及其在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。重點(diǎn)為構(gòu)件在平面力系作用下的平衡問(wèn)題。教學(xué)目標(biāo)為掌握工程結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)中簡(jiǎn)單構(gòu)件的受力分析方法。即掌握構(gòu)件及構(gòu)件系統(tǒng)受力圖的畫法,力系的簡(jiǎn)化與合成原理,力系的平衡條件及其在工程實(shí)際中的應(yīng)用方法。(2)構(gòu)件承載能力計(jì)算模塊。主要研究保證機(jī)器和工程結(jié)構(gòu)在載荷作用下正常工作時(shí),構(gòu)件應(yīng)具備的承載能力問(wèn)題。內(nèi)容包括構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等設(shè)計(jì)計(jì)算。重點(diǎn)為構(gòu)件在拉、壓、剪、扭、彎等基本變形時(shí)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)問(wèn)題。教學(xué)目標(biāo)為初步具有將工程構(gòu)件抽象為力學(xué)模型的能力,掌握材料在拉、壓、剪、扭、彎等典型變形下的力學(xué)性能、內(nèi)力和應(yīng)力的分析計(jì)算方法及桿件強(qiáng)度計(jì)算方面的基礎(chǔ)知識(shí),能對(duì)桿件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。(3)常用機(jī)構(gòu)模塊。研究對(duì)象為組成機(jī)器的幾種常用機(jī)構(gòu)。內(nèi)容包括機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、常用機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)等。重點(diǎn)為常用機(jī)構(gòu)的工作原理、組成、特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)分析及設(shè)計(jì)的基本方法。教學(xué)目標(biāo)為熟悉平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)的工作原理、特點(diǎn)及應(yīng)用,掌握常用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法和基本技能。(4)常用機(jī)械傳動(dòng)模塊。以常用嚙合傳動(dòng)和常用摩擦傳動(dòng)為研究對(duì)象,從承載能力出發(fā),考慮結(jié)構(gòu)工藝性和維護(hù)等因素,研究這些常用機(jī)械傳動(dòng)的組成、工作原理、運(yùn)動(dòng)特性、零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、受力分析、運(yùn)動(dòng)分析、失效分析及設(shè)計(jì)的基本方法等。教學(xué)目標(biāo)為掌握常用機(jī)械傳動(dòng)的工作原理、特點(diǎn)、選用、維護(hù)以及設(shè)計(jì)計(jì)算方法,初步了解機(jī)械設(shè)計(jì)的一般知識(shí),具有運(yùn)用與常用機(jī)械傳動(dòng)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)等技術(shù)資料的能力。(5)通用機(jī)械零部件模塊。以鍵、螺紋連接、軸、軸承、聯(lián)軸器、離合器等通用機(jī)械零部件為研究對(duì)象,研究一般工作條件下這些通用機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)問(wèn)題,包括其工作原理、類型選擇、外形和尺寸確定、材料選擇、精度等級(jí)選擇、表面質(zhì)量及技術(shù)條件確定,以及基本設(shè)計(jì)方法等。教學(xué)目標(biāo)為掌握一般通用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、選用、維護(hù)和設(shè)計(jì)的基本方法,初步具有與通用零件設(shè)計(jì)相關(guān)的計(jì)算及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)等有關(guān)技術(shù)資料的能力,初步具有設(shè)計(jì)通用零件和簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)裝置的能力,以及相應(yīng)的分析和解決問(wèn)題的能力。(6)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)綜合訓(xùn)練模塊。重點(diǎn)為一般機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、一般方法與步驟。教學(xué)目標(biāo)為:通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的理論和實(shí)踐知識(shí)的綜合運(yùn)用和實(shí)際訓(xùn)練,鞏固、深化、擴(kuò)展所學(xué)知識(shí),培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力;通過(guò)對(duì)通用機(jī)械零件和機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)訓(xùn)練,學(xué)習(xí)、掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法與步驟,培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)能力;通過(guò)選材、計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、繪圖、公差確定、運(yùn)用資料、熟悉規(guī)范等實(shí)踐,培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)綜合訓(xùn)練模塊對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中涉及的設(shè)計(jì)任務(wù)研究和制訂、工作原理的選擇設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)、技術(shù)文件編寫、鑒定與評(píng)價(jià)等設(shè)計(jì)內(nèi)容做相應(yīng)系統(tǒng)訓(xùn)練,并力求接近工程實(shí)際。

三、 優(yōu)化編排

經(jīng)過(guò)綜合化整合后,《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容既多又繁雜,各部分內(nèi)容之間既存在著密切的內(nèi)在聯(lián)系,又有其獨(dú)立性。為了提高教學(xué)效率,有效實(shí)施全面機(jī)械設(shè)計(jì)素質(zhì)和實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)能力培養(yǎng),對(duì)課程內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行有機(jī)整合,優(yōu)化編排。

教材總體內(nèi)容以及每個(gè)模塊內(nèi)容的安排遵循以下原則:(1)由淺入深,從易到難,從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,符合人的認(rèn)知規(guī)律;(2)以基本知識(shí)、基本理論、基本方法為線索,循序漸進(jìn),達(dá)到增長(zhǎng)知識(shí)、啟發(fā)思維、訓(xùn)練技能、提高能力、形成職業(yè)能力的目的;(3)盡可能按照工程上機(jī)械設(shè)計(jì)運(yùn)用知識(shí)的順序編排課程內(nèi)容,針對(duì)教學(xué)目標(biāo),實(shí)施設(shè)計(jì)思路、方法、技巧以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)。教材總體內(nèi)容的編排順序?yàn)?(1)構(gòu)件靜力分析模塊,(2)構(gòu)件承載能力計(jì)算模塊,(3)常用機(jī)構(gòu)模塊,(4)常用機(jī)械傳動(dòng)模塊,(5)通用機(jī)械零部件模塊,(6)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)綜合訓(xùn)練模塊。每個(gè)模塊內(nèi)容的編排順序?yàn)?(1)基本知識(shí),(2)基本理論,(3)設(shè)計(jì)方法,(4)設(shè)計(jì)技能訓(xùn)練。

四、 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)內(nèi)容精選綜合、模塊化組合以及優(yōu)化編排,高職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容體系和教材具有顯著的高職特色。加強(qiáng)了針對(duì)性,即針對(duì)課程教學(xué)目標(biāo)、專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、職業(yè)崗位需要和高職學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)能力,課程內(nèi)容以必須、夠用、實(shí)用為原則,改變了以往重理論輕實(shí)踐、重知識(shí)輕技能的現(xiàn)象。突出實(shí)踐性、應(yīng)用性和職業(yè)性,以培養(yǎng)全面機(jī)械設(shè)計(jì)素質(zhì)和實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)能力為主線,構(gòu)建設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練模塊,注重設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),強(qiáng)化設(shè)計(jì)技能訓(xùn)練以及職業(yè)綜合實(shí)踐能力與綜合技能的培養(yǎng)。實(shí)現(xiàn)了知識(shí)、方法與設(shè)計(jì)技能的統(tǒng)一,也實(shí)現(xiàn)了本課程、后續(xù)課程、職業(yè)崗位與發(fā)展等多種需求的統(tǒng)一,更加符合高職教育的人才培養(yǎng)規(guī)律和教學(xué)需要。提高了完成教學(xué)目標(biāo)的有效性,提高了對(duì)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的貢獻(xiàn)度,取得了良好的教學(xué)效果和社會(huì)效益。

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