“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)優(yōu)化改革

王紅閣 饒培軍

摘要：針對(duì)目前應(yīng)用型本科“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題進(jìn)行分析，提出為適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)復(fù)合型、應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的需求，必須對(duì)“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化改革，作者結(jié)合實(shí)際教學(xué)條件，進(jìn)行了改革性教學(xué)嘗試，實(shí)踐證明，優(yōu)化改革后的實(shí)踐教學(xué)體系，可以顯著提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

Abstract： The paper analyzes the problems existing in the practical teaching of "the fundamentals of mechanical design" for application-oriented undergraduate， In order to meet the needs of modern society for compound， application-oriented and innovative talents， it is necessary to optimize and reform the experimental and design practice teaching links of "the fundamentals of mechanical design". Combining with the actual teaching conditions， the author has carried out a reform teaching attempt. The practice has proved that the optimized practice teaching system can significantly improve students' practical ability and innovative design Ability.

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型;機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ);實(shí)踐教學(xué);優(yōu)化改革

Key words： aplication-oriented;the fundamentals of mechanical design;practical teaching;optimizing reform

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）20-0235-02

0? 引言

“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程是工科院校中理論性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，在教學(xué)過程中起著承前啟后的作用。所以優(yōu)化改革、完善實(shí)踐教學(xué)體系，加強(qiáng)實(shí)踐能力培養(yǎng)，是應(yīng)用型本科院校面臨的一大現(xiàn)實(shí)問題?！皺C(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等。以往的“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程理論內(nèi)容與實(shí)踐環(huán)節(jié)之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系不夠突出，沒有形成一個(gè)完整的以應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)體系，不能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性、創(chuàng)造性。為適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的需求，當(dāng)前的任務(wù)是：必須對(duì)“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化改革。

1? 實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題及其優(yōu)化改革措施

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的鞏固、總結(jié)和應(yīng)用，是學(xué)生們對(duì)理論與實(shí)踐相結(jié)合的一個(gè)能力鍛煉，是啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的重要手段，當(dāng)前大多數(shù)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，已不能適應(yīng)當(dāng)今應(yīng)用型高水平本科教育需求。以往的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，只是理論教學(xué)的輔助手段，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相對(duì)固定、功能單一。80%以上都是“驗(yàn)證性、演示性”實(shí)驗(yàn)，幾乎沒有“設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性”實(shí)驗(yàn)。不僅制約了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。理論與實(shí)踐不能有機(jī)結(jié)合，更是體現(xiàn)不出應(yīng)用型本科的培養(yǎng)目標(biāo)，要想使實(shí)驗(yàn)教學(xué)取得大的進(jìn)步，就必須對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ郊右詢?yōu)化和創(chuàng)新。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化改革

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們淘汰了一些陳舊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，保留機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪、軸系結(jié)構(gòu)測(cè)繪和減速器結(jié)構(gòu)裝拆這些傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生打好理論基礎(chǔ)，對(duì)于綜合素質(zhì)的形成也是至關(guān)重要的。為培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作了優(yōu)化改革，減少常規(guī)性驗(yàn)證性內(nèi)容，增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，根據(jù)專業(yè)需要并把實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為必選和自選。淘汰老式的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，改用計(jì)算機(jī)仿真，數(shù)據(jù)軟件處理等，不僅縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高效率，同時(shí)提高實(shí)驗(yàn)精確度。

增設(shè)的綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新組合實(shí)驗(yàn)、平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合測(cè)試分析實(shí)驗(yàn)、機(jī)械速度波動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)、齒輪傳動(dòng)效率測(cè)試實(shí)驗(yàn)、機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合設(shè)計(jì)搭接實(shí)驗(yàn)等。比如：在機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)要求，學(xué)生自行設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)方案，根據(jù)實(shí)驗(yàn)零件庫(kù)中的儲(chǔ)備的零件，自行挑選出需要的零部件，再逐個(gè)進(jìn)行組裝。在這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行中，充分發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、自主設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式優(yōu)化

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在實(shí)教學(xué)中得到應(yīng)用，主要是利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)過程。學(xué)生還可以通過傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较嘟Y(jié)合，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降膭?chuàng)新。通過用不同的運(yùn)動(dòng)副把零件的和構(gòu)件組合連接起來，搭建各種新型機(jī)構(gòu)，或通過各種傳動(dòng)組件組合成不同的傳動(dòng)系統(tǒng)，然后經(jīng)性能測(cè)試、傳動(dòng)系統(tǒng)比較，最終選擇出最佳的機(jī)構(gòu)和機(jī)械傳動(dòng)方案，從而加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。比如：COJP-D機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)仿真試驗(yàn)臺(tái)（圖1搭建架），該實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭載了一套計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，在這套軟件里，能夠方便的學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)的搭建方法，而且對(duì)設(shè)計(jì)好的機(jī)構(gòu)進(jìn)行模擬搭建和仿真運(yùn)動(dòng)（圖2為搭建的槽輪機(jī)構(gòu)，圖3槽輪零件頁(yè)面，圖4裝配訓(xùn)練頁(yè)面）。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生還可通過交互控制演示實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程，對(duì)整個(gè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的理論或操作方法透徹理解與創(chuàng)新思維。

相較于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)成本低，直觀性強(qiáng)，優(yōu)勢(shì)更為突出。實(shí)踐證明，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)手能力，教學(xué)效果有了明顯提高。

2? 課程設(shè)計(jì)存在的問題及其優(yōu)化改革

2.1 課程設(shè)計(jì)存在的問題

“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的題目是減速器，由于減速器只是一個(gè)部件，有些專業(yè)在“機(jī)械制圖”課的課程設(shè)計(jì)中也常常選擇繪制減速器，這就使得課程設(shè)計(jì)題目有點(diǎn)重復(fù)。一般情況，指導(dǎo)教師指定設(shè)計(jì)題目，這樣使得設(shè)計(jì)內(nèi)容單一、枯燥。另外，傳統(tǒng)的教學(xué)模式一般都是，先理論課的講授，到課程結(jié)束后前兩周，才按部就班的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，我們?cè)谡{(diào)研中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍認(rèn)為在兩周的設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中，掌握的知識(shí)比一個(gè)學(xué)期的理論學(xué)習(xí)還要深刻，這也充分說明前面講授的內(nèi)容沒有及時(shí)得到實(shí)踐應(yīng)用的鍛煉，教學(xué)與課程設(shè)計(jì)不能很好的及時(shí)融為一體，到最后兩周的課程設(shè)計(jì)時(shí)，由于內(nèi)容復(fù)雜，時(shí)間也非常緊張。使得學(xué)生沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

2.2 課程設(shè)計(jì)選題模式優(yōu)化

“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程設(shè)計(jì)是綜合所學(xué)理論知識(shí)和技能，獨(dú)立完成機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)的一種實(shí)踐教學(xué)。首先，在選題上要考慮應(yīng)用型本科的培養(yǎng)目標(biāo)，有針對(duì)性，有側(cè)重面。其次，課程設(shè)計(jì)必須拓寬設(shè)計(jì)項(xiàng)目的選題。同時(shí)還要基本涵蓋該課程的主要理論知識(shí)，使學(xué)生得到較為全面的實(shí)踐訓(xùn)練。題目的選擇不僅具有靈活性，而且近于生產(chǎn)實(shí)際。應(yīng)充分發(fā)揮以學(xué)生為主體的課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式，從以前的教師指定設(shè)計(jì)項(xiàng)目，過渡到現(xiàn)在由學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力、專業(yè)特長(zhǎng)、個(gè)人興趣，自己擬定設(shè)計(jì)方案，教師在設(shè)計(jì)任務(wù)書中主要是給定功能要求，讓學(xué)生從功能分析出發(fā)，自己擬定結(jié)構(gòu)系統(tǒng)方案，然后進(jìn)行比較優(yōu)化，確定參數(shù)，而后進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算、校核，完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容。而后老師負(fù)責(zé)盡可能的為學(xué)生提供科技制作實(shí)踐場(chǎng)所，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到加工裝配的全過程。

課程設(shè)計(jì)一般時(shí)間緊，學(xué)生人數(shù)又比較多，教師為了了解每個(gè)學(xué)生掌握知識(shí)面的情況和實(shí)踐設(shè)計(jì)動(dòng)手能力的強(qiáng)弱，以便合理快速的給出設(shè)計(jì)成績(jī)，我們自己設(shè)計(jì)了一款具有選題、正誤判斷和記分的答辯模塊系統(tǒng)，指導(dǎo)老師可在模塊中點(diǎn)選題目，學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)課題要求選擇答題，學(xué)生上交完課程設(shè)計(jì)任務(wù)，教師就可以快速給出答題分?jǐn)?shù)。

2.3 課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式優(yōu)化

我們打破傳統(tǒng)的先理論后設(shè)計(jì)的教學(xué)模式，將課程設(shè)計(jì)內(nèi)容貫穿于整個(gè)理論教學(xué)過程中，設(shè)計(jì)跟隨理論教學(xué)同步進(jìn)行。使傳統(tǒng)理論教學(xué)與課程設(shè)計(jì)教學(xué)“合二為一”，教師可用“案例教學(xué)”、“演示講授”、“項(xiàng)目引導(dǎo)”啟發(fā)學(xué)生思維，根據(jù)內(nèi)容需要?jiǎng)澐质谡n單元，講授完一個(gè)知識(shí)單元，給學(xué)生設(shè)定1-2個(gè)涵蓋理論知識(shí)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，根據(jù)項(xiàng)目要求布置相應(yīng)知識(shí)模塊的設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)生可以通過分組討論、資料查閱、實(shí)驗(yàn)室觀察、軟件動(dòng)畫演示等，選出多個(gè)與設(shè)計(jì)項(xiàng)目相關(guān)的模塊內(nèi)容，可以貫穿于全部理論課程，最后根據(jù)目標(biāo)總體運(yùn)動(dòng)功能要求，將設(shè)計(jì)項(xiàng)目模塊進(jìn)行匯總裝配，最后得出多個(gè)與目標(biāo)相關(guān)的設(shè)計(jì)方案。再對(duì)各設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析比較，優(yōu)化出最終的確定方案。

實(shí)踐證明課程設(shè)計(jì)的選題和教學(xué)模式優(yōu)化改革可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性，從而培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，開拓創(chuàng)造性的思維模式。最終完成以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)優(yōu)化改革。

3? 結(jié)語(yǔ)

“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”實(shí)踐教學(xué)的優(yōu)化改革是一個(gè)系統(tǒng)工程，隨著該課程實(shí)踐教學(xué)優(yōu)化改革的深入，對(duì)推動(dòng)應(yīng)用型本科教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量，具有深遠(yuǎn)意義。我們及時(shí)轉(zhuǎn)變教育教學(xué)理念，緊密圍繞應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行嘗試性的優(yōu)化改革，在師生的共同參與和努力下，實(shí)踐教學(xué)不斷改進(jìn)和優(yōu)化，取得了良好的教學(xué)效果。

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