机械基础原理范文
时间：2023-10-12 10:58:27
机械基础原理范文第1篇
关键词:机械CAD基础; 自主学习系统; 工业设计原理; 人机交互
中图分类号:G434;TP311 文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)10-0069-03
Mechanical CAD Basis Self-learning System Based on Industrial Design Principle
YAN Cheng-xin
(College of Mechanical Engineering,China University of Petroleum, Dongying 257061, China)
Abstract: Because of the less consideration of personalization factors in the past design of mechanical CAD basis self-learning system, a novel thought for mechanical CAD basis self-learning system design based on industrial design principle is presented. The detailed design for the human-machine interface, color design, text design and human-machine interaction was performed in system design, in which more personalization factors were considered. New mechanical CAD basis self-learning system was developed by the aid of the industrial design principles. Students are more willing to learn by the new system. The practical learning results demonstrate that the new system is effective. The new thought is also suitable for the design of other courses′ self-learning systems.
Keywords: mechanical CAD basis; self-learning system; industrial design principle; human-machine interaction
0 引 言
《机械CAD基础》是高等学校机械基础类专业的一门重要技术基础课程,主要讲述CAD原理、数据库结构、二维图形技术、三维造型技术等内容,通过课程的学习,使学生掌握CAD技术的基础知识,为后续的CAD/CAM、机械设计、课程设计等课程学习打下基础[1-2]。
随着计算机技术的发展,越来越多的课程都使用以计算机为手段的电子教学系统。电子教学手段可以激发学生的学习兴趣,提高课程的学习效率[3]。以往的《机械CAD基础》自主学习系统大都由非工业设计专业的任课老师自己制作,较少从工业设计角度考虑人机界面、色彩设计、文字设计及人机交互设计等因素,缺乏人性化设计。本文运用工业设计原理,对原有的自主学习系统进行重新设计,取得了良好的教学效果,并为其他课程的自主学习系统设计提供了良好的思路。
1 系统结构设计
1.1 系统结构
根据课程的知识结构,共分绪论、工程数据结构与数据库、图形处理原理、工程图样的绘制、三维几何造型等内容,因此设计系统结构如图1所示。
图1 自主学习系统结构
1.2 开发工具
以往的学习系统开发使用Authorware+Powerpoint制作模式,文件占用磁盘空间大,不利于网络传输,影响了系统的在线使用。Flash技术现已经广泛用于网页、网站学习系统的制作,用它制作的网页具有如下优点[4]:
(1) 文件占用空间小,便于传输和携带;
(2) 图形、文字处理能力强;
(3) 兼容性好,交互性强。因此本文使用Flash技术作为学习系统制作的主要开发手段。
2 系统的设计原则
从工业设计角度出发,自主学习系统的设计主要应从界面设计、色彩设计、文字设计及人机交互设计等几方面进行考虑。
2.1 界面设计
界面设计是自主学习系统设计的重要部分,是用户在与计算机交互时对所用的沟通符号的设计。界面是用户与系统交互的窗口,用户通过界面向计算机输入信息进行控制、查询和操作,系统则通过界面向用户提供课程信息[5]。好的界面设计,有助于学习者对知识的理解和记忆,方便对系统的使用,激发学习兴趣。
界面设计主要应遵循以下原则:
(1) 一致性。一致性指系统界面整体上的一致感。对于具有同样功能的操作对象,在表现形式上要力求一致,起控制作用的按钮和图标也应一致。
(2) 适应性。由于用户个别差异的存在,系统设计应尽量让不同的用户均可以获得他们所需要的学习方式。对不同认知风格的用户应提供不同的学习与操作方法。
(3) 灵活性。体现灵活性的系统应允许用户能用与他的知识技能和经验相称的方式进行交流,如显示或不显示提示,允许缺省设置,建立用户记忆等。
(4) 易学易用性。一个好的学习系统应该易学易用,便于上手,否则无论采用的技术多先进,设计的功能多复杂,但用户对它都会望而生畏,这样这个系统就没有生命力,学生就不愿意使用。
2.2 色彩设计
学习系统的设计要用到各种各样的颜色,协调搭配的色彩可以吸引用户的视觉感官,从而引起用户的注意[6],只要色彩使用恰当,就能促进用户对屏幕上各部分内容的识别,突出差异,使内容显示更为醒目,更富有趣味性。
色彩的运用应注意如下原则:
(1) 避免同时使用太多颜色;
(2) 用色彩起强调作用;
(3) 视野的中心多选用红、绿色,而边沿则比较适于采用蓝、黄、黑色三种颜色。相对来说,边缘部分的色彩不易引起注意,所以必要时可采用闪烁、动画等其他技巧来配合。
2.3 文字设计
课件的文字设计应考虑以下几点因素:
(1) 文字内容要逐步引入。对于每一屏文字资料,应该随着讲课过程逐步显示,符合学习的认知规律。
(2) 要采用合适的字体、字号与字形。文字的字号要适中,选择的字体要醒目,对于中文一般宜采用宋体、黑体和隶体。对于文字内容中关键性的标题、结论、总结等,要用不同的字体、字号、字形和颜色加以区别。
(3) 文字和背景的颜色搭配要合理。文字和背景颜色的搭配要醒目,易读,长时间阅读不至于疲劳。┮话阄淖盅丈都以亮色为主,背景颜色都以暗色为主。
2.4 人机交互
人机交互指人与计算机之间使用某种对话手段,以一定交互方式,为完成特定任务而进行的人机之间信息交换的过程[7]。人机交互设计主要应遵循的原则有:友好性、灵活性、功能性、明确性、一致性、可靠性、图形化。
该系统的人机交互内容在遵循以上设计原则的基础上,选用“按钮”和“点击对象”的交互方式,支持鼠标和键盘,避免了层次太多的交互菜单,可以方便地在各章节间跳转。
3 系统的详细设计
3.1 片头动画与片尾动画模块
动画在制作过程中主要依靠动作补间技术来完成[8]。在整体的构图上主要由四部分构成。按钮层加入脚本如下:
进入主界面时:
on (press) {loadMovie(“index.swf”,0);
}
退出时:
fscommand(“quit”);
3.2 主交换模块
主交换子模块是学习系统的核心,它控制了5个学习内容的调用。根据图1的系统结构制作了7个按钮,分别是绪论、工程数据结构与数据库、图形处理原理、工程图样的绘制、三维几何造型、实例演示及退出系统。每个按钮中都写入相应的调用语句,以进入相应章节。
3.3 绪论模块
这一模块的二级制作内容包括CAD技术概论、CAD系统组成、CAD技术的应用及CAD发展趋势。
根据这部分知识的特点,采用了二层导航的方式进行动画演示。
3.4 工程数据结构与数据库模块
这一模块的二级制作内容包括工程数据概述、图形数据结构及工程数据库。
在本模块的制作方法上,主要是采用Flash本身提供的幻灯片功能加上加钮导航的方式制作的。
3.5 图形处理原理模块
这一模块的二级制作内容包括图形变换、图形的裁剪、消除隐藏线和实体的表现。
这一章在制作上主要是通过按钮的导航方式来完成的。每个知识点均放在不同的场景中,以方便修改。在这一章中使用了大量的视频文件,根据视频文件的大小,采用了直接导入视频文件的方法,使视频文件在库中以一个文件的形式存在,随时可以调用。
3.6 工程图样的绘制模块
该模块的二级制作内容包括工作界面、绘图准备、图形绘制、图形编辑、图案填充、文字处理、图形复用、尺寸标注、辅助绘图及绘图举例。
该模块中主要采用逐帧动画的方式进行演示。将演示的内容分别放置在不同的关键帧中,通过按钮来完成帧间跳转,其控制流程见图2。
图2 逐帧动画制作截图
3.7 三维几何造型模块
该模块的二级制作内容包括造型环境、三维面创建、三维实体创建、三维实体编辑、效果图的表现及特征造型法。该模块同样也采用逐帧动画的方式进行演示。
3.8 实例演示模块
实例演示模块是通过调用多个视频来完成对二维动画、三维动画的演示。在制作过程中这部分采用逐帧动画的形式来完成。
3.9 脚本语言ActionScript
ActionScript是Flash的脚本语言。正是由于Flash中增加了ActionScript语言,才使用户创作出来的动画具有很强的交互性[9]。它是从类似JavaScript,面向对象的语言扩展和重建而来的,同样需要具有事件、数据类型、对象和语法等。
ActionScript具有标准的实施方案以及灵活的图形和音频功能,该课件开发中章节的跳转,影片的调用和控制都使用到了脚本语言。使用ActionScript调用影片的程序段如下:
on (press)
{
// loadmovie("1.swf",2)
unloadMovie("mc1");
1oadMovie("1.swf","mc1");
root.mcl.x=0;
root.mcl.y=0;
root.mc1.xscale=90
root.mc1.yscale=90
// root.mc1.width=800
// root.mc1.height=600
}
4 结 语
课程的自主学习系统设计除了包含基本教学内容外,还应当考虑到人机界面、色彩设计及人机交互等技术性问题。本文基于工业设计原理对课程组原来设计的机械CAD基础自主学习系统进行了重新设计,制作了新的自主学习系统。新系统已在教学中使用了三届,学生普遍反映界面更加简洁清新,内容跳转更加容易,课件整体更加人性化,更加符合自主学习的学习规律,因此取得了良好的教学效果,深受学生的欢迎。
参考文献
[1]江帆,周漪清.机械CAD基础教学探索[J].广西广播电视大学学报,2007,18(2):4043.
[2]刘衍聪.CAD技术基础[M].北京:石油大学出版社,2001.
[3]师德明.体育课程CAI教学的应用研究[J].电化教育研究,2008(6):94-96.
[4]周曲珠,芮延年,赵俊涛.组合机床动力滑台液压系统Flas的设计与制作[J].苏州大学学报:工科版,2008,28(4):68-70.
[5]戴俊凯.网络多媒体课件界面设计经验点滴[J].中国电化教育,2002(3):54-55.
[6]王令中.视觉艺术心理[M].北京:人民美术出版社,2005.
[7]刘蓓蓓.浅析教学中多媒体课件的设计原则及要点[J].成人教育,2008(4):40-41.
[8]梁燕.应用动作补间制作Flas的特殊效果[J].中国现代教育装备,2008(8):137-139.
[9]刘志广,杨二霞,刘素花.基于外部数据传递构建综合化学实验网络虚拟实验室[J].计算机与应用化学,2008,25(1):115-119.
机械基础原理范文第2篇
关键词：多媒体 自主学习 机械基础 液压传动
传统的机械基础教学模式已经难以满足当代的教学要求，填鸭式的教学难以培养出现代化的人才，因此现代化的教学模式正在得到积极的推广。现代化的教学模式更加注重学生自主学习能力的培养，自主学习能力是现代教育模式的核心，是培养创造性人才的必然需求。液压传动是机械基础教学的一个重要章节，在这个章节的学习过程中，合理地使用多媒体来提高学生的兴趣，帮助学生对这个章节的内容有一个实际的印象，对于提高学生的学习效果是十分必要的。
一、通过多媒体进行情景教学
在机械基础液压传动的教学过程中，教师的工作不能只是片面地对课本进行讲解，这样不利于学生对知识的理解，也很难培养学生自主的学习能力。要想提高学生自主学习的能力，非常有效的一个措施就是开展情景教学。多媒体教学是进行情景教学非常有效的一种方式，教师通过多媒体教学，可以很好地联系实际，采用逼真的立体图形使学生认识实物的形象，并且多媒体的图像可以和学习的问题密切联系，这样就可以让学生有效地参与进来。在情境设置方面，教师应该注意由易到难，层层深入，要有主次之分，同时不能忽视在多媒体使用过程中图像的内在联系。在设置相关液压问题的图像时，更要注意过程，要使学生了解问题的来龙去脉，了解问题中所包含的知识，同时提高他们分析问题、解决问题的能力。在“液压传动的原理”教学引入部分中，教师首先应该通过一个图片的引入将学生导入液压传动原理的学习过程中，让学生看到一个非常直观的影像，创设教学环境；然后再进一步通过 Flash 动画，展示杠杆带动小活塞的运动，从而提升重物的情景。之后，教师对这一现象进行归纳总结，首先把液压传动的原理（“以油液为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液的内部压力来传递力”）教授给学生；最后通过液压千斤顶的演示图片，帮助学生巩固液压传动原理的知识。
二、通过多媒体改善授课气氛
一些学生比较腼腆，在学习中不善于表达自己的想法，因此在机械基础液压传动原理的教学课堂上，教师要想让学生成为主人，开展自主的学习，就必须改变课堂的学习气氛。只有改变了学习气氛，为学生创造一个良好的自主学习环境，学生才能展现出自主学习的能力。结合多媒体进行教学与简单的照本宣科相比有着非常大的区别，老师在讲台上授课会与学生产生距离感，但是多媒体教学却有着更强烈的现实感，相关的视频和图像可以让学生有一种身临其境的感觉。技校学生对实践知识的渴求度比较高，在课堂教学的过程中，老师应该尊重学生的这种求知欲，通过视频和图像引导他们学习液压传动的原理，培养学生自主学习能力。通过研究发现，图像和视频等视觉刺激的程度，远远强于听觉的刺激，通过多媒体可以有效地提高吸收知识的质量。在使用多媒体进行教学的过程中，要做到师生平等、民主，切实消除学生的紧张情绪，让学生在一个宽松的环境下，进行自主学习。在课堂教学中，在学生通过多媒体对液压原理有了一定了解之后，教师要鼓励学生说出自己的想法，提出自己的建议，鼓励学生用自己独特的视角去看待问题，不应该用成年人的框框去限制他们的创造力。对于学生在自主学习当中出现的问题，老师不应该加以言辞批评，也不宜直接进行讲解或者告知答案，而应该进行引导，让学生用自己的努力去解决出现的问题。
三、结语
随着时代的发展，机械基础作为一个重要的科目，需要更加有效的教育手段。多媒体技术作为现代化的教学手段，可以非常有效地把液压传动的原理通过生动、形象的图片和视频进行阐述，从而提高学生学习知识的兴趣和效果。
参考文献：
[1]范鑫.浅析多媒体技术在机械基础教学中的应用[J].新课程学习（下），2013（3）.
[2]倪燕萍.试析机械基础教学中存在的问题及其对策[J].时代教育，2013（14）.
[3]丁丽萍.浅谈机械基础教学中多媒体课件的应用[J].科技资讯，2011（23）.
机械基础原理范文第3篇
关键词：机械工程基础；实验教学；教学质量
中图分类号：G648.4 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2015）21-0057-01
21世纪要求高等工科院校培养更多高素质、高能力、有开拓进取精神的创新型人才，而实验教学是不可或缺的重要手段之一。实验教学不仅仅是学生获得知识的重要途径，而且对培养学生的学风、实际工作能力、科学研究能力和创新能力及工程师应具备的基本素质都具有十分重要的作用。
一、机械工程基础课程特点及内容
机械工程基础是普及机械和机械工程的基本知识、基本概念和基本内容的课程。对文科类、管理类、计算机类、艺术设计类等专业具有开拓学生的视野、增加知识面、拓宽专业、提高学生的工程能力的作用；其任务是培养学生认识机械和机械工程的能力，是工科类非机械类专业具有工程特色，适应高新科学技术社会发展的需要。机械工程基础的内容选择是根据机械工程的基本内容确定的。主要讲授机械发展与人类社会进步的关系及机械工程发展的趋势，介绍工程力学、工程材料、工程制图的基本知识，简述机械的组成原理与工作原理、常用机械零件强度、刚度的概念、机械产品的制造技术、液压传动和气动技术的概念、现代设计方法等等内容。学生通过对各部分内容的学习，了解机械及其产品从设计、制造到使用过程中需要哪些知识及其在机械产品中的地位和作用。
二、机械工程基础实验内容分析
机械工程基础实验按照实验课教学体系分为设计与制造工艺、检测与分析、材料与性能三个部分。机械工程基础实验是一门独立的实验课程，所有实验都在机械基础课实验教学示范中心进行。本实验课与工程力学、工程制图、机械原理、机械设计、工程材料及成型技术基础、互换性与技术测量基础等课程的理论教学相衔接。
1. 实验理论
（1）韧、脆性材料在受拉、受压和扭转时力学性能测试的原理和方法；电测法基本原理，单向、平面应力状态的静态应变测量与应力计算的原理和方法；冲击动荷系数测定的原理和方法；现代光弹测量的基本概念。（2）组合体模型的测量和组合体视图及剖视图的绘制方法和尺寸标注方法，机械零件功能和结构分析方法以及机械零件测绘方法和步骤，部件功能和结构分析方法以及部件测绘方法和步骤。（3）机构运动简图测绘与结构分析，机械运动分析方法，渐开线齿轮范成加工原理，刚性转子的动平衡原理，机械动力学，典型机械零件状态测试，滑动轴承性能测试与分析的原理和方法，减速器结构分析方法和步骤，各种典型机构及典型机械的综合分析方法。（4）金相显微分析的原理和方法；试样制备方法，Fe-C状态图、C-曲线；表面强化原理和方法；焊接接头显微组织分析的原理和方法；力学性能（布氏硬度、洛氏硬度、显微硬度、摩擦性能）测试的原理和方法。（5）机械加工完成后零件的尺寸误差、形位误差、表面粗糙度、螺纹几何参数误差的基本原理和方法；零件互换性所进行的必要的精密技术测量的原理和方法；测量数据的处理技术的原理和方法。
2. 实验教学
着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证；如何组织实验、处理数据和分析实验现象；介绍常用设备和仪器的原理、构造和使用维护方法以及综合实验内容的思路和方案设计等。
3. 对学生能力培养的要求
（1）培养学生运用实验原理和方法进行科学实验的能力，即如何从实验目的出发，根据什么原理，选择何种实验方案，配套哪些仪器设备，确定实验程序从而获得准确的数据并得出正确的结论。（2）通过实验熟悉常用仪器、设备的基本原理、结构、性能；学会调试仪器和排除故障。同时，要培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生的实验技能进一步得到训练和提高。（3）通过本课程的学习，加深对相关理论课程教学内容的理解，加固理论知识。（4）通过实验过程以及完成实验报告，培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和一丝不苟的工作作风。
三、实验项目的设置
1. 机构运动参数测定与分析实验
基本教学要求：初步了解电测机构运动参数的基本原理，利用计算机对平面机构动态参数进行采集、处理、实测、仿真比较优化设计，分析机构参数对机构动态参数的影响。
2. 机构运动简图测绘与分析实验
基本教学要求：掌握根据机械实物模型绘制机构运动简图的技能；计算自由度、验证机构运动确定性；了解正确选择长度比例尺方法。
3. 轴系结构设计实验
基本教学要求：熟悉和掌握轴的结构与设计，轴上零件的常用定位与固定的技术方法，轴系结构设计的要求与常用轴系结构，为后续机械设计打下良好的基础。
4. 金相显微分析法实验（铁碳合金平衡组织显微分析）
基本教学要求：研究和了解铁碳合金在平衡状态下的显微组织；分析含碳量对组织和性能的影响，初步掌握用组织相对量来估计碳钢的大致含碳量；进一步熟悉显微镜的使用方法及组织示意图的描绘技能。
通过对机械工程基础实验实验项目的分析和开发，有利于促进学生的思考能力、动手能力、创新能力等各方面能力提高，提高了教学质量，调动了学生的学习积极性和求知欲望，达到本课程的实验教学目的。
参考文献：
[1]郭跃周.面向知识经济改革实验教学[J].实验室研究与探索，2000（03）.
机械基础原理范文第4篇
一、机械工程基础课程特点及内容
机械工程基础是普及机械和机械工程的基本知识、基本概念和基本内容的课程。对文科类、管理类、计算机类、艺术设计类等专业具有开拓学生的视野、增加知识面、拓宽专业、提高学生的工程能力的作用;其任务是培养学生认识机械和机械工程的能力,是工科类非机械类专业具有工程特色,适应高新科学技术社会发展的需要。机械工程基础的内容选择是根据机械工程的基本内容确定的。主要讲授机械发展与人类社会进步的关系及机械工程发展的趋势,介绍工程力学、工程材料、工程制图的基本知识,简述机械的组成原理与工作原理、常用机械零件强度、刚度的概念、机械产品的制造技术、液压传动和气动技术的概念、现代设计方法等等内容。学生通过对各部分内容的学习,了解机械及其产品从设计、制造到使用过程中需要哪些知识及其在机械产品中的地位和作用。
二、机械工程基础实验内容分析
机械工程基础实验按照实验课教学体系分为设计与制造工艺、检测与分析、材料与性能三个部分。机械工程基础实验是一门独立的实验课程,所有实验都在机械基础课实验教学示范中心进行。本实验课与工程力学、工程制图、机械原理、机械设计、工程材料及成型技术基础、互换性与技术测量基础等课程的理论教学相衔接。
1. 实验理论
(1)韧、脆性材料在受拉、受压和扭转时力学性能测试的原理和方法;电测法基本原理,单向、平面应力状态的静态应变测量与应力计算的原理和方法;冲击动荷系数测定的原理和方法;现代光弹测量的基本概念。(2)组合体模型的测量和组合体视图及剖视图的绘制方法和尺寸标注方法,机械零件功能和结构分析方法以及机械零件测绘方法和步骤,部件功能和结构分析方法以及部件测绘方法和步骤。(3)机构运动简图测绘与结构分析,机械运动分析方法,渐开线齿轮范成加工原理,刚性转子的动平衡原理,机械动力学,典型机械零件状态测试,滑动轴承性能测试与分析的原理和方法,减速器结构分析方法和步骤,各种典型机构及典型机械的综合分析方法。(4)金相显微分析的原理和方法;试样制备方法,Fe-C状态图、C-曲线;表面强化原理和方法;焊接接头显微组织分析的原理和方法;力学性能(布氏硬度、洛氏硬度、显微硬度、摩擦性能)测试的原理和方法。(5)机械加工完成后零件的尺寸误差、形位误差、表面粗糙度、螺纹几何参数误差的基本原理和方法;零件互换性所进行的必要的精密技术测量的原理和方法;测量数据的处理技术的原理和方法。
2. 实验教学
着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证;如何组织实验、处理数据和分析实验现象;介绍常用设备和仪器的原理、构造和使用维护方法以及综合实验内容的思路和方案设计等。
3. 对学生能力培养的要求
(1)培养学生运用实验原理和方法进行科学实验的能力,即如何从实验目的出发,根据什么原理,选择何种实验方案,配套哪些仪器设备,确定实验程序从而获得准确的数据并得出正确的结论。(2)通过实验熟悉常用仪器、设备的基本原理、结构、性能;学会调试仪器和排除故障。同时,要培养学生分析问题和解决问题的能力,使学生的实验技能进一步得到训练和提高。(3)通过本课程的学习,加深对相关理论课程教学内容的理解,加固理论知识。(4)通过实验过程以及完成实验报告,培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和一丝不苟的工作作风。
三、实验项目的设置
1. 机构运动参数测定与分析实验
基本教学要求:初步了解电测机构运动参数的基本原理,利用计算机对平面机构动态参数进行采集、处理、实测、仿真比较优化设计,分析机构参数对机构动态参数的影响。
2. 机构运动简图测绘与分析实验
基本教学要求:掌握根据机械实物模型绘制机构运动简图的技能;计算自由度、验证机构运动确定性;了解正确选择长度比例尺方法。
3. 轴系结构设计实验
基本教学要求:熟悉和掌握轴的结构与设计,轴上零件的常用定位与固定的技术方法,轴系结构设计的要求与常用轴系结构,为后续机械设计打下良好的基础。
4. 金相显微分析法实验(铁碳合金平衡组织显微分析)
基本教学要求:研究和了解铁碳合金在平衡状态下的显微组织;分析含碳量对组织和性能的影响,初步掌握用组织相对量来估计碳钢的大致含碳量;进一步熟悉显微镜的使用方法及组织示意图的描绘技能。
机械基础原理范文第5篇
关键词 机械原理 科技创新活动 创新设计能力
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.10.054
The Exploration of Mechanical Principle Course Teaching Based on
Extracurricular Technological Innovation Ability
WEI Junying， WANG Jidai
（College of Mechanical and Electronic Engineering， Shandong University of Science and Technology， Qingdao 266590）
Abstract Aimed at the mechanical principle course teaching situation and existing problem， extracurricular technological innovation ability should be paid attention such as taking part in teacher's scientific research projects and technological innovation competition to combining mechanical principle knowledge with technological innovation. In this way teaching activities are implemented which has obtained good effect and improved students' ability in innovation design.
Key words mechanical principle; technological innovation ability; innovative design ability
指出“谋创新就是谋未来”，“科技发展的方向就是创新、创新、再创新”。面对复杂的国内外形势以及我国的改革环境和发展任务，“创新”已经成为21世纪产品的重要“代言人”。作为培养人才的高等教育领域，高度重视学生的创新设计与实践能力培养，努力培养出高等创造型人才是高校教师责无旁贷的责任。①
机械原理主要研究机构组成原理、常用机构的特点及应用与设计、机构运动学及机构动力学、机械系统的方案设计等问题，②是学生掌握设计能力、提高创新思维的重要知识基础，因此，有着其他课程不可代替的作用。③
1 机械原理教学现状
机械原理是高等院校机械类专业的一门十分重要的主干技术基础课程，这门课程的主要目的是让学生认识和了解机械、为机械类有关专业课程学习打好理论基础，更重要的是为机械产品的创新设计、现有机械的合理使用和革新改造打下良好基础。
目前，在机械原理的教学过程中，教师一般较为注重于去“教”机构原理、运动学及动力学分析这些基本知识。通常老师讲解得仔细透彻，但学生往往自主学习能力不强、不够积极，且机械原理有些知识比较抽象，很多学生头脑中对一些机构没有感性认识，因此往往不能很快掌握、进而问题遗留拖延，导致积累更多问题，课堂效率低下。④
1.1 课堂理论教学与工程实践脱节
目前，我校机械原理的教学模式仍然偏重于理论知识的教学，且学生对课程中涉及到的常用机构普遍缺少直观认识，因此对一些内容不能做到很好理解。机械原理是机械类专业一门重要的专业基础课，由于不能将课堂上学到的原理知识与实践相结合，因此很多学生对老师讲解的知识难以理解，很难打好机械入门的基础。尽管机械原理课程也有相应的实验环节安排，例如认识机构、机构运动简图绘制等，但多数学生基本上走马观花，对机构认识很肤浅，仍然不能与课堂上学过的机构、原理联系起来，故实验效果很差。
机械原理目前多采用多媒体教学辅助教学，在课件中也有大量机构及其原理的应用实例，但由于课堂教学学时有限，有些学生没有生活、生产中机构的实际应用概念，故不能很好地将这些实例与理论知识联系起来，这些都造成了理论教学与工程实践的脱节。
1.2 机械原理知识不能融入到创新设计中
机械原理课程中，有些内容是比较枯燥的，在授课过程中如果不能激发学生的兴趣和能动性，那么学生对课程知识的掌握就更加不理想。机械原理课程是设计道路上的第一道关口，学生创新设计能力是机械原理教学中很重要的环节。很多学生有许多新颖的构思和创新的思想，但教师不能很好地引导他们将机械原理理论知识融入到创新设计中，不能开拓他们的创新思维，因此学生不能充分发挥想象力和创造性思维，不能将课堂上学到的知识灵活应用于实践中。
2 改变教学模式，利用各种课外科技创新设计活动提高创新设计能力
目前，国内外高校都十分重视培养学生的科技创新能力，我校机械原理课程建设结合理论知识与工程实践之间的密切联系，突出了对学生综合设计能力、创造性思维及创新设计能力的培养。在创新设计能力培养方面，特别提出通过参与教师科研项目、科技创新模块等加强对学生能力的培养。⑤
2.1 教学模块突出创新设计能力培养
机械原理课程教学模块分为两大主要模块：课堂理论教学模块与实践教学模块。
在课堂教学模块中，动力设计模块、机构设计模块为机械原理的基础模块，通过其学习使学生掌握机械原理机构分析、机构设计的基本原理和方法。另外，综合设计模块是前两个模块的延伸和提高，主要进行机械系统方案的设计，要求学生在所学机械原理理论知识的基础上，结合各种实践经验，充分发挥个人主观能动性及想象力，灵活运用现代设计理论和方法、技巧，设计出新颖独特、节能高效、紧凑灵巧的机械系统，这些对于培养工科机械类专业学生的综合设计水平、创新设计能力有尤为重要的意义。
在实践教学方面，包含实验教学模块、课程设计模块和科技创新模块。前两个模块注重对学生机械原理基本知识的实践掌握和巩固，科技创新模块则注重于鼓励、支持学生参加政府、教育厅等各部门举办的各类科技创新竞赛活动，将所学理论知识应用到实践中，以提高他们创新设计的能力。
2.2 科研项目多参与
在机械原理课堂教学中，把教师的科研项目、科技创新的理念融入其中，加强对学生创新设计能力的培养。根据自己的科研项目开展相关机构创新的教学内容，例如在学习平行四边形机构时，结合科研项目码垛机器人手臂、钢制容器壁面爬行机器人手臂的研究，使学生加深对平行四边形机构运动特征、应用、设计及其存在问题的深入理解，鼓励学生将所学机械原理理论知识与科研项目中实际设计结合起来，这样既提高了学生学习机械原理的兴趣，掌握、巩固并应用了所学的理论知识，又极大提高了创新设计能力和工程实践能力。
2.3 课外科技创新竞赛活动多参与
为了提高学生的创新设计能力，学校建立了三个层次的大学生课外科技创新活动的组织机构和保障、各种奖励措施对学生的课外科技活动提供制度及物质保障。⑥其中，第一层次为学生科技创新领导小组，由学校领导和有关职能部门牵头，另外由各领域知名专家教授组成，负责课外科技创新活动的发展规划和开展、筹集活动资金、工作协调及评比表彰等;第二层次为教学管理与服务组织，主要由学校教务处、科研处等具体实施、监控部门以及各二级学院的教学管理部门组成，负责课程教学过程的具体设计和组织实施、质量监控等;第三层次为课外科技创新活动组织实施，由共青团、学生会、各类学生社团等组成，负责课外科技创新实践活动的规划与具体实施。学校相关部门制定各类科技活动及竞赛奖励办法，依据参加赛事级别及获得奖项名次等级及时给予相应的表彰与奖励。
通过这些课外科技活动组织、保障措施和激励机制，能持续鼓励、支持保障学生参加各类课外科技创新实践活动，如山东省挑战杯大学生课外学术科技作品竞赛、山东省大学生机电产品创新设计竞赛、山东省大学生科技创新大赛。学生根据竞赛主题与相关要求，结合所学理论知识，充分发挥想象力和创造性思维进行构思设计，构建产品的虚拟样机或实物模型，将理论与实践结合，极大提高了创新设计和工程实践的能力。
3 各类课外科技创新设计实践活动成果
目前，各种科技创新竞赛活动已成为大学生素质教育的重要项目。在课题组相关老师参与及指导下，学生能够在学习机械原理课程过程中或者结束该课程后，积极参加各种创新设计竞赛。在近几年参与大赛中，取得全国大学生机械创新设计大赛中二等奖2项，全国大学生过程装备创新与实践大赛中二等奖1项、三等奖2项;在第十四届山东省挑战杯学生课外学术科技作品竞赛中获得特等奖并推荐进入国赛;山东省大学生机电产品创新大赛中获一等奖9项、山东省大学生首届科技创新大赛一等奖1项、山东省电子产品设计大赛中获得一等奖1项等等。这些荣誉和奖项极大鼓舞了大学生们参加科技创新实践活动的积极性，提高了他们学习机械原理等课程的兴趣，更重要的是提高了将理论知识与实践相结合的能力、创新设计的能力。
4 结语
创新设计能力是工科机械类专业学生培养过程中非常重要的一个环节。本文分析了机械原理课程教学现状及其存在问题，提出在教学过程中融入创新设计，将科技创新实践与教学活动相结合，鼓励支持学生参与教师科研项目、参加各类科技创新竞赛。通过在教学活动中实践，极大提高了学生创新设计与工程实践的能力，取得了预期效果。
注释
① 袁爱霞，高中庸，李宝灵.机械原理与机构创新设计[J].高教论坛，2007（6）：78-79.
② 孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].高等教育出版社，2006.
③ 侯莉侠，侯俊才，郭红利等.在机械原理课程教学中引入创新设计的探讨[J].中国教育技术装备，2014（24）：139-140.
④ 巫海平.机械原理教学与创新设计相结合的实践与探索[J].职业技术，2013（6）：149-150.
⑤ 魏军英，李学艺，王海霞等.基于创新能力培养的机械原理课程教学改革探索[J].大学教育，2015（4）：160-161.
机械基础原理范文第6篇
【关键词】机械原理课程；科学方法；科学思维
高等学校机械类专业在对学生进行教育时，不仅需要学生掌握基础理论知识，还需要学生具备机械设计创新能力，因此需要加强科学方法及科学思维教育。如何培养学生机械创新设计能力是机械专业教师最为关注的问题。机械原理课程作为机械类专业学生必须要学习的技术基础课程，其包含机构学和机器动力学等基本理论，且需要培养学生具有初步设计能力，使学生在以后深入学习和工作中，具有更好的理论基础和创新能力。
一、机械原理课程教学现状
机械原理课程涉及到机构学、机器动力学、机构设计等，对学生数学、物理、力学等基础知识要求较高，而且机械原理课程具有理论性强、实践性强，涉及内容广泛等特点，因此学生在学习过程中会具有一定的困难，给教师带来一定的教学困扰。
在传统机械原理课程的教学中，教师为了提高教学效率，往往会直接将机械原理课程的问题、内容及结论直接传递给学生，并让学生通过反复应用和死记硬背的方式，强行记住课程内容。然而这种教学方法会让学生无法明白结论的缘由以及课程内容中涉及到的公式从何而来，从而导致学生在学习和应用所学内容时，只懂得生搬硬套，不知道结论和公式的意义，不利于培养学生的主观能动性，并会让学生渐渐失去学习机械原理课程的热情。学生被动接受知识的教学方式，且在学习过程中缺乏主动思考，会影响学生的创新能力，与如今我国机械制造业需要创新性人才的要求不符。如今我国主张素质教育，致力于培养学生的创新意识和创新能力，因此机械原理教师需要加强对课程教学结构和教学方法的改进。
二、机械原理课程科学方法及科学思维教育途径
（一）研究教学法
机械类专业学生在进行机械原理课程的学习时，不仅需要注重掌握课本知识，还需要注重掌握学习过程，从而获得自主学习的能力。研究教学法主要是通过设置问题，并引导学生进行研究和探讨，从而让学生自主掌握相关知识的教学过程。在设置问题时，要注重问题的新颖性，确保可以引起学生的学习兴趣。
如教师在进行机构组成教学时，首先可以引导学生了解机构组成原理，让学生明确基本结构加若干个基本杆组可以组成任何平面机构。随后教师可以通过多媒体播放一张机械机构的结构图，并让学生通过观看该结构图，分析此机构能否完成其工作，符合机械机构设计师的设计要求。这种通过将理论与实际结合起来的教学方法，可以很快提起学生的学习兴趣，让学生利用所学知识及课程知识，对该结构图进行分析和讨论，从而活跃了课堂氛围，并让学生进入主动思考模式中。教师需要引导学生分析该机构图存在哪些问题，如何进行改进，让学生有明确的思考方向，并在该方向中应用发散性思维进行教学内容的思考，并用于在课堂上发表自己对结构图问题的看法，并提出改进措施。学生学过思考和讨论之后，会更加具有学习热情。
另外教师还可以让学生通过参观机构模型，让学生将课本知识与实际机构模型结合在一起，从而将思维中比较模糊和抽象的知识，形成具象、生动的知识。学生在谈论学习和参观学习之后，会逐渐认识到机械原理是从机械应用逐渐发展而来，在提起学生学习兴趣的同时，使学生的思维更加灵活和实际。
（二）理论与实践结合
机械原理课程具有理论性强、实践性强等特征，教师不仅需要让学生掌握理论知识，还需要让学生通过动手实践，在提高动手能力的同时，巩固理论知识。另外学生通过动手实践，可以针对实际工程中存在的问题进行分析，使学生的思维更加灵活。
如教师在进行连杆机构的解析法运动教学时，如果只进行公示推导和求解，往往会让学生不知所云，感到教学的枯燥和乏味。此时教师可以让学生自主进行连杆机构的运动分析，并结合软件编程，让学生自主绘制出运动曲线，从而提高学生的实际应用能力，让学生更加具有学习热情。
（三）机械创新大赛
我国很多地区和学校都有机械创新大赛，教师可以组织学生成立创新设计小组，让学生通过自主创新和实践，设计出具有新颖性和实用价值的机械。为了让设计小组有更加全面的思考方向，可以让不同专业的学生给出设计意见，从而有效培养学生的思维创新能力和动手实践能力。
如2012年曾有学生利用行星齿轮的自传和公转，设计出能够全面无死角清洗鞋面的鞋面清洗机。该机械设计不仅具有创新性，还具有一定的实用价值，并可以让其他学生进行参考和学习。
（四）论文考核
为了培养学生自主思考能力和创新能力，教师可以学生撰写科研报告的形式，作为考核方式。学生可以根据教师提供的方向，自主进行课题的研究，并通过查阅相关资料和自主实验获得数据，从而撰写科研报告。该种考核方式可以有效让学生主动学习和探讨，有效培养学生的创新能力，且学生在撰写科研报告过程中，可以进一步巩固课本知识。
结束语
综上所述，机械原理课程需要学生完善掌握理论知识，具备良好的实践能力和创新能力，因此需要加强科学方法和科学思维教育。通过上述分析可知，机械原理课程教师在教学中需要注重理论与实践的结合，通过让学生自主学习和设计，起到培养学生的创新意识和创新能力的效果。
参考文献
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机械基础原理范文第7篇
【关键词】《机械设计基础》；《汽车构造》；结合教学；教学改革
本文的研究以高职高专《机械设计基础》教学改革为导向，结合汽车类专业课程《汽车构造》教学过程，在分析汽车类学生实践教学现状的基础上，结合高职高专人才培养目标及实践教学目标、教学要求及教学特点，遵循以职业能力为本位的原则，探讨高职高专《机械设计基础》教学中教学方案的设计、教学方法与手段的创新。积极探索《机械设计基础》和《汽车构造》结合教学的教学新模式。以教学实证研究为基础，探讨如何改革实践教学模式，全面提高学生的理论修养和实践动手能力。
一、教学方法和手段改革
针对高职院校汽车工程专业的培养目标和教学目的是以认知为目标，我们提出两点改革意见：
（1）要轻文字描述，重图片、模型和实物的认识，把机械设计基础课程中大量的概念和工作原理等利用多媒体软件转换成汽车构造中具体的图片演示、生动的三维立体动画演示，以及丰富的视频演示等。例如在讲解轮系原理和结构时，在授课中利用多种汽车变速器的挂图和动漫视频资料。使学生对汽车变速器构造、设计目的、使用效果等产生非常深刻的印象，符合汽车工程专业培养的基本目标。
（2）部分内容采取在专业教室授课的手段，借助教学模具和实物进行结构和原理的讲解。专业教室与普通多媒体教室的主要区别是布置了汽车各部分总成及零部件陈列架。在专业教室授课时，可随时针对具体的实物讲解理论知识，使学习的过程直观和简单，可以很好地提升课堂教学效果。如讲解万向联轴器时，借助万向节实物可以使学生一下认识到十字轴万向节运动的不等式性和准等速、等速万向节的结构特点，使课本中的难点变简单。
二、实践教学环节改革
机械设计基础和汽车构造课程除了设置理论课之外，还有机械原理、汽车构造实训课程，理论和实践分开授课，机械原理和汽车构造实训课程各自为政，非常不利于教学质量的提高。为此针对课程实践教学，提出理论实践一体化授课，机械原理和汽车构造实训交叉结合进行，开放性实验室的实践教学改革思路，为全面提高学生实践效果创造条件。
（1）理论实践一体化授课，机械原理和汽车构造实训交叉结合进行是指机械设计基础和机械原理认知实验，汽车结构拆装实验与理论教学进度同步安排，交叉结合，按各部分结构总成为单元，每完成一个部分的理论授课，就安排一次实验课程。如在讲解完平面连杆机构原理后，先到机械原理认知实验室，认识各种平面连杆机构的原理和结构，再到汽车构造实训室，了解汽车构造中相关的平面连杆机构的实际应用和结构，使得学生认识到枯燥难懂的理论知识的应用价值，提高其学习的积极性和学习效果。
（2）完善实验室开放制度，并切实落实实验室开放。机械原理、汽车结构等实验室除在课内教学时间供学生使用外，更应在学生课余时间定时、定员向本专业的学生开放。并安排专业实验教师定期指导，使学习主动性好的学生有更多时间深入学习，增强实际操作能力。开放实验室可以使学生根据自己的时间自由参观学习，避免不必要的重复学习。在实验课堂上不解的疑难问题，没有掌握的操作要领，都可以利用课后到实验室加深体会，简单的可以对照课本利用实物自学，弄不懂的，每个实验室都有实验教师，可以随时请教。并且不受课堂上单一实验的限制，学生可以自由出入每一个实验教室，把前后章节的知识联系起来。最后学生可以到整车模型实验室把全书内容连贯到一起，对所学知识有一个系统的了解，促使学生对所学知识由感性认知上升到理性认识，培养了学生的自学能力和学习兴趣。学生可以根据自己的特点由浅入深地学习，这种集知识性、趣味性、实用性于一体的学习方式，大大激发了学生学习的积极性，使他们的学习水平很快提高。当然实验室的开放对实验室管理和实验教师安排提出了更高的要求。
三、教学设备和师资队伍建设
（1）教学设备 机械设计基础和汽车构造课程的结合教学，将理论教学引入实验室现场，首先要解决的关键问题就是必须要有与教学内容相配套的结构设备。该问题的解决可以通过整合汽车工程实训中心已有的汽车构造结构设备资源来解决。
（2）师资队伍 机械设计基础和汽车构造课程的结合教学，还需要专业教师具有比较丰富的理论和实践经验（既要熟悉机械设计又要懂汽车构造），较强的实践能力。在本课题的主要成员中，有2位教师曾经在研究所和企业从事过30多年车辆产品研究开发工作，具有比较丰富的工程实践经验；另有1位教师曾经在实验室工作多年，具有很强的实践动手能力。通过课题组成员的优势互补和老教师对青年教师的培训，可以构建一支既有比较深厚的基础理论，又有较强的实践能力的教学团队，解决师资队伍问题。
四、教学改革的成效
（1）学生更具体的理解了各种机械原理极其应用，更加重视了每一个教学环节，提高了学习乐趣。实现了从“要我学”向“我要学”的转变，以端正的态度、良好的学风来配合任课教师，锻炼自身的综合能力，培养了学生的创新精神、创新能力及团队协作意识。
（2）教师更加注重了每一个教学环节的质量标准，提高了教师参与教学改革的积极性与主动性，使《机械设计基础》与《汽车构造》教学相长，实践类课程教学与理论类课程教学活动融为一体，各类教学活动相互促进、相互补充、相得益彰，在学校的整体教育、教学过程中发挥了更大的作用。
（3）有力的促进了理论课教师、实践课教师及实验室人员、学生之间的沟通与交流。
（4）通过对课程教学条件、教学师资、学生状况、教学管理等各方面的考察，及时发现和解决教学过程存在的问题，保证了课程教学各环节处于良性循环状态。
【参考文献】
[1]汤俊玲.加强实践教学质量监控提高教育质量[J].文教资料，2005（30）：40-41.
[2]刘步丰.汽车构造多媒体教学与实践[J].无锡职业技术学院学报，2005（12）：16-17.
[3]彭育辉.汽车构造课程教学改革的探索与实践[J].中国现代教育装备，2012（1）.
机械基础原理范文第8篇
【关键词】机械设计;高职教育;教学资源;教学法
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)10―0076―03
引言
高等职业教育是高等教育的重要组成部分,是以培养具有一定理论知识和较强实践能力,面向基层、生产、服务和管理第一线岗位的实用型、技能型人才为目的的教育[1]。机械设计基础是高职教育机械系列课程中的一门主干课程,对于培养学生机械设计和解决工程实际问题的能力发挥着重要的作用[2]。同时,它也是一门综合性很强的课程,涉及到力学、机械原理和机械设计等多门课程的知识,是这些基础知识的综合体现和运用。目前,机械设计教学方法的研究已经得到了广泛的关注,见参考文献[3-9]。传统的教学方法是将工程力学、机械原理和机械设计等课程分开来讲,忽视了彼此之间的联系,学生学完后难以将所学知识融合起来应用于机械设计。高职机械设计基础课程的特点是重视应用性教学,强调知识的运用,降低理论的深度,对于公式、公理等推导、证明的理解、认知不重要。教学内容以“必须够用”为原则,在不影响知识理解连贯性的前提下可以减略,以便学生集中精力掌握实用的结论,以解决实际设计问题[10]。针对传统教学存在的问题,结合高职教育的特点,提出了基于知识融合的机械设计教学法。以应用为目的,本着优化、适用、适度的原则,将工程力学、常用机构、通用机械等教学内容有机的融合,并开发了相应的教学资源,运用后取得了良好的效果。
一 教学目标
从高等职业教育培养应用型、技术型人才的总目标出发,遵循“以应用为目的”,“以必需、够用为度”,“以掌握概念、强化应用、培养技能为教学重点”的原则,提出了基于知识融合的机械设计教学法。传统的教学目标只是针对某一课程基础知识的掌握,忽视了课程之间的交叉与联系。不同的老师担任不同的课程,学生可能在学习某一门课程时掌握得很好,但是在机械设计真正的应用时,会感觉很迷茫,不知从哪里入手,所学的知识不能得以应用。原因在于学生没有从整体上把握机械设计的过程,所学的知识没有融合在一块,各自是孤立的。
机械产品的设计一般要经过产品的规划、方案设计、技术设计、施工设计等环节。通过学习,学生不仅应掌握一般机械产品设计所需的基本理论知识,还应对机械系统有一个整体的认识,并应掌握机械产品设计的基本过程。基于知识融合的机械设计教学法打破传统的工程力学、机械原理和机械设计基础等课程的界限。将理论力学、材料力学、常用机构和通用机械的知识相互融合,使力学的内容渗透到常用机构和通用机械以及与之相关的内容中,理论与实践紧密结合。不但使学生掌握机械设计所必需的基础知识,包括常用机构的结构、运动特性和工程力学方面的基本理论。更为重要的是使学生将所学的知识融汇贯通,对机械设计形成一个整体的认识。超越各门课程之间界限,随时能够灵活熟练地运用所学的知识进行机械产品的设计,具备一般通用机械的设计能力。培养学生建立初步的工程概念,对机械产品具有整体的概念和正确的设计思想,为解决实际问题打好基础。
二 基于知识融合的机械设计教学法
在有限的学时内,合理取舍课堂教学内容,是关系到能否真正实现课程目标的关键。高职院校的机械设计课程应遵循以下的原则:精选重点和难点的内容进行详解与指点,避免烦琐公式的推导和易于自学的内容占用过多的学时;拓宽学生的知识面,注重工程应用,启发学生举一反三;注重机械学科发展,将机械学科的科研成果融入教学,让学生了解机械学科的新技术、新方法[3]。
以机械系统分析和综合设计能力的培养为主线,突出工程意识和创新精神的培养,并将这一思想贯穿课程始终。从整体设计思想出发,精简烦琐的公式推导及过时的工程方法,删减各门课程重复交叉的内容,实现教学内容的整体优化。多年来机械原理和机械设计两门课程的教学内容基本变化不大,课程内容自成体系,相互之间缺少衔接,存在内容交叉和重复的问题。如齿轮传动设计,历来是机械原理和机械设计课程的重点内容,由两门课程分别讲授,不但部分内容重复,且从设计的思维过程来看,有些内容本来是紧密联系的,却被两门课程所分割。基于知识融合的机械设计教学法打破传统的工程力学、机械原理和机械设计基础等课程的界限,将这些课程有机地融为一体,如图1所示。
常用机构及其传动设计一般包括工作原理、运动设计、承载能力设计和结构设计四个方面的内容,将这些内容所涉及的基本理论进行融合。首先学习工程实际中常用机构和机械的有关力学方面的必要知识。包括力学模型的概念,对力学模型的受力分析方法,力、力矩、力偶的概念及其基本性质,平面一般力系平衡问题的解法。四种基本变形的内力和应力分析、强度计算,减速器轴的弯扭组合变形分析及强度计算等。在讲授力学方面的知识时,将一些机械设计中的常用的机构融汇进来,对后面的机构学习可以起到抛砖引玉的作用。同时,也让学生学会了如何将力学知识应用到机械设计中。再接着学习机械中常用机构及通用零部件的类型、特点、工作原理、运动特性、工作能力设计、结构设计、组合设计以及标准零部件的选用等。在讲授具体机构及零部件设计计算时,针对具体机械的工况与技术要求,进行力学性能的强度校核。又可以回顾以前所学的力学知识,真正做到知识的前后呼应,融会贯通。与目前的基于项目的教学法有异曲同工之妙。而原来的工程力学、机械原理和机械设计的课程是分开的,工程力学以受力分析为主,机械原理是以机构的分析为主,机械设计是以零件的强度分析和绘制图纸为主。各自独立的课程配置使学生学习起来难以真正体会它们之间的联系,相互之间的应用就更无从谈起。而机械产品的设计正是融合了多学科的知识,相互之间应用起来更是融为一体,难以分割。
三 教学资源的开发
根据基于知识融合的机械设计教学法,编写了机械设计基础教材,制作了相应的教学资源,如图2所示。教材包括物体受力分析基础、常用机构、联接、传动件及传动装置、支承零部件五部分。物体受力分析基础对物体所受力进行了分析,介绍了平面力系和空间力系;常用机构介绍了机构运动简图和自由度、平面连杆机构、凸轮机构和其他常见机构;联接主要介绍了联接件的变形、螺纹连接、轴毂联接、轴间连接和弹性联接;传动件及传动装置对齿轮传动、蜗杆传动、轮系、带传动和链传动等传动装置的结构、特点、应用范围及设计计算进行阐述;支承零部件介绍了常用的支承零部件轴和轴承。
多媒体教学因其具有直观性、动态性、可重复性、针对性、图文并茂等优点,为课堂教学打开了一幅别开生面的画卷,日益受到广大教师和学生的青睐。机械设计基础课程要求学生对机械传动有较强的感官认识,懂得各种机构运动的原理和动作的顺序,而这些单凭黑板上讲解是掌握不了的,必须通过实物演示或实验操作才能获得。以螺栓联接的结构和受力分析为例。如图3所示为螺栓联接的结构和受力分析,包含了预紧前、预紧和受载三个状态。上面有正常加载、超常加载、加载和卸载四个按钮,当点击其中的任一按钮时,在右边力的坐标系中可以显示力的变化情况,同时受载状态结构图中也可模拟结构实际的变化情况。如图4所示,即为点击超常加载按钮的模拟情况,不但在力的坐标系中显示了此时力的大小,而且可以在螺栓联接的结构中呈现出结构的实际变化情况。其图文声像并茂等优势能将教学中抽象、陌生的知识直观化、形象化,创建出生动的表象,增大课堂信息量,活跃气氛,有效激发学生学习的兴趣,调动其学习的积极性,获得较好的教学效果。
四 结论
机械设计课程有着其他课程不能替代的作用,这是由课程的性质、任务、地位和内容决定的。针对传统教学存在的问题,结合高等职业技术教育的特点,提出了基于知识融合的机械设计教学法,以应用为目的,本着优化、适用、适度的原则,将多科目基础课程内容融合。完善整个机械设计过程所必要的基本知识和基本理论,增加基本设计方法和实践性内容。着力体现了高等职业教育的特色,有利于提高学生认识问题和解决问题的能力。编写了机械设计基础教材,制作了相应的多媒体教学资源,在教学中进行了实际应用,取得了良好的效果,具有重要的实际应用和广阔的推广价值。
参考文献
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