机械基础原理范文

时间:2023-10-12 10:58:27

机械基础原理

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]机械原理 卓越工程师计划 教学内容与课程体系 CDIO 教学方法改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)01-0132-03

机械原理是机械类和近机类专业十分重要的主干技术基础课程,是理论课程向工程实践课程转换的过渡性环节,具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用,在机械类高级工程技术人才培养的基础系列课程中是不可替代的。[1]但是,传统机械原理教学存在目标单一、内容陈旧、方法死板、考核简单片面等不足,与理论力学、机械设计等相关课程间存在教学内容重复或脱节、整体协调性不足等问题[2] [3],导致教师讲课费力,学生听课乏力,教与学的效果不理想,甚至造成对立的师生关系。

学校针对机械设计制造及其自动化专业国家级“卓越工程师教育培养计划”项目的实施需要,进行了基于项目的CDIO教学模式、基于网络资源和创意兴趣的自主学习模式等教学方法改革探索与实践。本文从机械原理的课程体系、教学方法等角度进行全面介绍。

一、面向卓越工程师教育培养计划的教学内容体系构建

处理好机械原理与理论力学、机械设计等专业基础课间分工和衔接,不同于机械制图与建模、刚体运动与力分析、零部件强度计算与校核、材料成型与加工等专一知识和能力的培养[4],机械原理以培养学生面向机械系统的机构设计与分析能力为主,在机构学、机器动力学和常用机构等基本知识学习基础上,更加注重机械系统的设计和综合创新能力培养。[5]处理好机械原理课程内部各章节间内在关系,机械原理教学内容可划分为机械系统、基本原理和常用机构三大模块,构建各教学模块间有机联系,课程体系与教学模块关系如图1所示。

机械系统模块是培养学生系统观念的重要途径,利用完整的机械系统实例把课程知识点串联,贯穿绪论、机器人机构及其设计、机械系统方案设计等章节的教学全过程,形成闭环。

基本原理模块包括结构分析、运动分析、力分析、效率与自锁、机械平衡、机械运转速度波动调节等章节,重点讲授:1.机构结构分析中机构组成、自由度计算、组成原理和型综合等知识点;2.机构运动分析中解析法;3.平面机构力分析中运动副总反力和机构受力分析;4.机械自锁和速度波动调节。而与理论力学等前期基础课联系紧密的运动分析图解法采用实例化教学,在学生自学、练习、讨论基础上,点明速度影像和加速度影像等知识点;实践性较强的机构运动简图、机械平衡以实验教学为主线。

常用机构模块包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系和其他常用机构等章节,重点讲授:1.连杆机构中平面四杆机构设计的图解法和解析法;2.凸轮机构中轮廓曲线设计解析法;3.齿轮机构中渐开线直齿圆柱齿轮啮合定律、啮合传动、变位齿轮和斜齿圆柱齿轮;4.齿轮系的传动比和效率计算。而常见多杆机构、凸轮基本尺寸确定、渐开线特性、其他常用机构等知识点以自学、调研等自主学习方式为主。

二、基于认知规律的“以生为本”教学方法改革与实践

国内众多高校长期开展机械原理精品课程建设,使教学理论、课程体系、教学内容、教学方法与手段等研究工作不断深入,在教材、电子教案、电子教具、教辅参考资料、教学视频和网络平台等教学资源建设方面进展显著,为机械原理课程教学方法改革奠定基础。

(一)基于慧鱼组合模型的机械系统概念强化与贯穿

课程学习前,利用工程训练中心慧鱼创意组合模型,让学生按照已有拼装路线亲手搭建典型的机械系统模型,如各种类型机器人,使课程教学从“积木游戏”场景中开始,逐步了解机械原理所学的连杆、凸轮、齿轮及齿轮系等机构;课程教学结束前,要求学生根据学习内容,自主搭建一个新型的综合型机械系统。学生能够全程深度参与课程教学,实现寓教于乐,激发学生学习兴趣和热情。

以学生自主搭建典型机械系统模型为课程学习对象,贯穿机构结构分析、运动分析和连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系等教学全过程。引导学生发现并解决其隐藏的科学问题,包括概念理解、问题分析、问题求解等主要的学习环节,教师承担定义阐述、提出问题、思路引导、方法总结和疑难解答等辅工作,激发学生主观能动性,真正实现学生自主学习、教师辅助指导的教学模式。

(二)基于网络教学资源的自主学习模式实践

随着互联网技术的发展,大学校园内学生上网便捷快速,机械原理课程的网络教学资源十分丰富,如国家精品课程资源网[6]、江苏科技大学课程建设与辅助教学平台[7]、第一视频教程网[8]等,为机械原理课程的自主学习模式探索奠定基础。同时,在学校课程建设与辅助教学平台上开设相应的同步网络教学班级,实现课上课下同步进行。随着基于网络教学资源的自主学习模式推广,学生对机械原理课程的学习主动性和积极性逐步得到加强。

由于网络资源自主学习的时间、地点具有很大程度的自由,且学生对自主学习的效率存在差异,教师需做好前期引导和后期考核工作:每次课结束前,应明确下次课教学内容和对应的网络资源材料;每次课开始时,需通过提问、课堂练习等方法检查学生课后自主学习效果,对共同存在的疑难问题要及时解释,强化理解。基于网络教学资源的自主学习模式,不但调动了学生的主动性和积极性,而且自主学习环节实际上是一次学习阶段,课堂提问与检测环节则是二次学习阶段,课后作业、答疑等环节则是三次学习阶段,三者具有一定的时间差,对课程知识点的理论和吸收具有良好效果,尤其是课程教学。

(三)基于计算机和编程技术的项目式教学模式改革

项目式教学分为科技论文写作与课外大作业两类。在机械原理学科发展方向调研和文献查阅基础上,每位学生选择一个自己感兴趣的方向,如机械发展史、医疗机器人、生物机械、仿生机构、微小机械等,严格按照国家科技论文写作要求和规范撰写报告,包含题目、中英文摘要、中英文关键词、引言、正文、结论和参考文献等部分。

课外大作业是项目式教学的重点,引入计算机技术和Matlab软件进行机械原理课程课外大作业的解析法分析。课外大作业包括运动分析、力分析、连杆机构设计、凸轮轮廓曲线设计、齿轮轮廓曲线设计和速度波动调节这六种类型,要求全体学生自行分成3-4人一组,从六类大作业题目中分别选择三项,共同完成分析建模、编程求解、报告撰写、演示答辩等环节,各团队成员必须有明确的分工与协作,禁止以逸待劳现象。完成后要求提交大作业实践报告、Matlab程序源文件及分析建模的关键草稿纸等材料,实践报告应达到内容完整全面、字迹图标工整清晰、格式符合国家科技论文规范等要求,Matlab程序源文件应达到运行流畅、注释合理充分、格式整齐美观等要求。

项目式教学实施过程中,以学生为主体,教师起引导答疑作用,实现科研基本思路和规范的训练,培养学生运用计算机和编程技术进行学习、研究的能力,为学生后继其他课程的学习、课程设计、毕业设计以至毕业后科研创新打下良好的基础,培养学生进行科学研究或工程设计的良好习惯。

三、课程综合改革实践效果与注意事项

通过机械原理课程教学改革与实践,在掌握课程基本理论、基本知识和基本技能基础上,学生的机构设计、综合、创新等专业能力和系统性工程意识、基本的科研素养得到显著提高,在后续的专业课程、第二课堂(如课外科技制作、机械创新设计大赛等)、毕业设计等学习环节中充分发挥作用,尤其是第二课堂,机械类专业学生兴趣浓厚,积极主动,上手快,创意多,动手实践能力强。

由于机械原理课程教学改革涉及内容体系、课堂教学、课内实验、课外大作业和期末考试以及相应的考核方法,存在面广、点多、工作量大等问题。为保证课程教学与考核方法综合改革实践的效果,应注意以下几个事项:

(一)学生的兴趣与投入。课程学时不断压缩,课堂教学时间越来越短,但教学内容与要求反而提高,而课余活动(尤其是网络普及带来的网络活动)不断丰富,导致学习时间减少。针对现状,必须全面激发学生的学习兴趣,自主投入一定的课外时间用于课外学习,包括项目驱动式课外大作业、课外科技创新与制作等内容。

(二)教师的钻研与投入。目前高校普遍存在“重科研、轻教学”的问题,使职称评审、考核奖励等活动的科研成果要求不断提高,导致教师对教学的专研精神和精力投入不足,需从学校制度上做适当引导,如我校职称评审中的教学绿色通道和重金奖励的教学模范奖,将教学成绩、学生评价作为考核指标。

(三)课外学习资源的建设与应用。课外学习的硬件资源包括场地(如开放教室、实验室、机房等)和慧鱼组合模型、常用工具、常规机床等设备设施;软件资源包括课外大作业的项目和本科生创新计划、机械设计创新大赛等活动。

四、结束语

为从知识、能力和素质三个层次上提高机械原理课程教学质量,进行了课程体系梳理、教学方法改革与实践,构建有机统一的课程教学模块,实践基于慧鱼组合模型、网络教学资源、计算机和编程技术的新型教学方法,有效提高了学生知识水平、专业能力、工程意识和科研素养。

[ 注 释 ]

[1] 孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理(第八版)[M].北京:高等教育出版社,2013.

[2] 于晓红,王小群,邱丽芳.机械原理与机械设计课程体系的优化整合[J].中国大学教学,2008(7):34-36.

[3] 赵京,赖德华,门淑贵.以认知学习理论指导机械原理和机械设计课程的教学改革[J].大学教育科学,2004(2):50-52.

[4] 陈文华,陈秀宁.“机械原理”课程改革的实践与探索[J].机械工业高教研究,2001(1):71-74.

[5] 于晓红,韩建友,邱丽芳,等.深化机械原理课程教学改革[J].中国大学教学,2005(4):25-26.

[6] http:// / details?uuid=8a833996-18ac928d-0118-ac9291e8-0636 / 2014-02-20.

[7] http:// / sc8 / 2014-02-20.

机械基础原理范文第4篇

【关键词】机械设计基础 教学 改革

机械设计基础包含机械原理和机械设计两门课程,是机械类各专业重要的技术基础课,起着从基础课过渡到专业课的桥梁作用。机械设计基础是对学生进行设计能力、创新能力、工程意识训练的主要课程。因此,课程教学内容和体系改革的基本思想是既要让学生能够较扎实地掌握从事工程技术常规工作所需要的基本理论、基本技能,还要让学生了解新知识及本学科的新发展,拓宽知识面,开阔学生的思路,从而更有利于学生工程实践能力和创新能力的培养。

1 理论教学环节

理论教学环节是机械设计基础教学改革的一个重要方面,我们主要从教学内容、教学方法及教学手段三方面进行了新的尝试。

1.1 教学内容

目前高校都提出了“厚基础、宽口径、重能力”的人才培养模式,因此,理论课程的课时压缩严重。而《机械设计基础》由于融合了《机械原理》和《机械设计》两门课程,故涉及的内容多,理论性、实践性都比较强,如果面面俱到,老师讲解起来感觉力不从心,学生听课时如听天书。因此,为了适应新的人才培养模式,必须对教学内容做相应的调整。

1.1.1 对与先修课程重复的内容进行必要的精简。比如在平面机构的运动分析和力分析这两章中,很多知识都是理论力学中的重点内容。以往在讲授图解法分析机构的运动时,会花费大量学时讲有关理论力学的知识,严重影响了其他内容的讲解。可以考虑先让学生预习有关理论力学的知识,然后着重对方法进行介绍和讲解,既节约了学时,也收到了预期的教学效果。

1.1.2 在机构分析中,增加了解析法内容。以往在机构分析和设计中,因图解法形象、直观,有利于学生对问题的理解,有助于数学模型的建立,同时对某些简单的问题比解析法更有效,因此在学时安排上占有较大的比重。为了适应人才培养的需要,增加了解析法讲解的力度。

1.2 教学方法

《机械设计基础》课程主要研究常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法,由于大多数学生缺乏实践知识,他们在学习过程中普遍感到抽象、枯燥、难学,尤其是机械原理这部分知识,认为机构运动简图与实际机器相差甚远,很难将两者统一起来。因此有必要对教学方法进行改革。

1.2.1 采用启发式教学,培养创新意识,提高教学质量。如在讲授“铰链四杆机构的演化”内容时,我们就地取材,用雨伞作教具。采用学生熟悉的生活工具模拟学习内容,不仅取材简单,而且生动形象,容易与实际的机器相结合,克服结构运动简图抽象的特点。

1.2.2 采用师生互动、类比等教学方式,激发学生创造性思维。教师可将自己的工作实践及创新经历介绍给学生,这对培养学生的创新意识、提高综合素质有很大作用。并且鼓励学生自由选题开展小发明制作、软件开发和教学论文撰写等多种形式的创新活动。这种创新环境和氛围几乎能够适应每一名同学,因而有利于学生脱颖而出,做出较好的创新业绩。

1.3 教学手段

传统的教学系统是由老师、学生和教材这三个要素构成的,以教师为中心的传统教学模式,它的特点就是由教师通过讲授、板书,把教学内容传递给学生。随着机械原理教学改革地深入,教学手段也必须进行改革,否则难以完成相应的教学内容,也达不到相应的教学效果。机械原理部分有一些机构的原理比较抽象,无法用语言形象地表达清晰,学生认知困难,很难在学生中形成深刻的印象。运用计算机的动画制作技术,可将一些难以想象和无法用语言表达的机械运动过程和工作原理制成多媒体课件,在讲授相关内容时巧妙的将现有教具与多媒体课件结合使用,将那些难以想象的机械运动过程和工作原理演示出来。

2 实践教学环节

《机械设计基础课程》教学的另一重要部分是实践性教学环节,它包括实验教学和课程设计。

2.1 实验教学

实验教学也是机械设计基础课程的一个重要的实践性环节,是培养学生动手能力和工程意识、检验知识的重要手段。对机械设计基础课程实验教学的改革,应从以下几个方面进行:一是将某些验证性的实验通过电教片播放,为学生增加一些感性认识即可。二是新增设设计型机构方案构思组装实验,要求学生自己设计实验,自己动手完成,不再依赖于教师。三是设计综合性的实验,通过对实际机器的综合研究,培养学生的整体意识和工程意识。

2.2 课程设计

机械设计基础课程设计是机械设计基础课程教学的最后一个环节,其目的是培养学生综合运用基础理论知识的能力、工程分析能力和运用资料等基本设计能力。对于学生中普遍存在的工艺知识和公差知识的不足,应在设计中逐步给予讲解和补充,使学生通过设计全面掌握和巩固机械设计的相关知识。

3 结束语

总之,机械设计基础课堂教学的改革是一个系统工程,涉及课程教学的各个环节,全面推进教学改革措施,才能取得良好的效果。必须删掉陈旧或重复的教学内容,增加新发展的内容,拓宽学生的知识面;在教学方法上,充分利用计算机的辅助教学作用,使计算机贯穿于整个教学环节,使教学方法上一个台阶,为学生学习专业课和走向工作岗位打下坚实的机械设计基础。

【参考文献】

[1]范林.机械设计基础教学改革探讨[J].天津职业院校联合学报,2008(3).

机械基础原理范文第5篇

【关键词】多媒体技术 机械基础 教学效果

兴趣是最好的老师。对该门课程的教学效果有着至关重要的作用。机械基础这门课程是以机械学为基础,包含了理论力学、材料力学、金属材料等多种内容。这些内容概念性的词汇较多,原理抽象,学生很难学懂。而这门课又是中等职业学校石油专业类的学生必须要掌握的一门基础课。教学中充分利用多媒体技术,把难以想象的机械原理用电脑动画直观地展示出来,收到了很好的教学效果。

一、运用多媒体能提高学生学习机械基础的兴趣

多媒体技术的优势就在于它能把图、文、声像、动画、视频有机地结合,它表达出传统教学方法所不能表现出来的内容,展示现声不易观察清楚的画面,使课堂教学更直观、易懂,学生更有兴趣学习和接受。

中原油田职业中等专业学校采油班的学生,到采油田厂去现场实习。为了增加他们学习机械基础课程的兴趣和激情,实习的过程中,我们机械基础教师不仅录下了他们在采油站巡井时的身影,我还重点录下了抽油机工作时的视频。回到学校后,在讲到平面连杆机构的曲柄摇杆机构时,我们首先用动画演示了什么是曲柄摇杆机构,在讲到应用实例时,我就利用多媒体先播放了他们在采油厂实习时的画面,然后接着放出了抽油机工作的视频。在我用电脑放他们在抽油机旁工作的身影时,学生全都目不转睛地看着那些画面,精力特集中。这个时候出示抽油机工作视频,再出示其工作原理的动画,收到了意想不到的效果。为了更好地增加学生的兴趣,我还制作了汽车雨刷器的动画、家用缝纫机的动画,这些都是曲柄摇杆机构的应用实例,学生通过这种教学,很快就掌握了曲柄摇机构的应用实例和原理。

二、运用多媒体技术能加快突破机械基础教学的重难点

机械基础课程对于中等职业学校的学生来说,难度是可想而知的。如何把枯燥的机械原理活灵活现地展现于课堂,突破教学重难点,让学生轻松学习,只有兴趣也是不够的,还要运用多媒体技术的辅助。运用多媒体动画的演示,我们可以边讲解边演示动画,让学生直观地观察机械原理的动画工作过程,就能达到很好的教学效果。

三、运用多媒体技术教学能提升教师的综合素质

机械基础原理范文第6篇

关键词 机械原理 实例教学 课程改革

中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2016.03.047

Abstract "Principle of Mechanical" is an important professional basic course in teaching plan of mechanical professional in higher industrial school, occupying the trunk status in the entire mechanical professional curriculum system, playing an important role in cultivating students' ability to analyze and solve problems and improve their innovation . In this paper, we combine and summary the preliminary work we have done in the content of the mechanical principle course reform and teaching methods in the North China University of Technology in recent years, mainly introducing "driven by instance teaching", which aims to arouse the students' learning positivity and closely combines the principle with engineering practice to make students have a better understanding of the course, exercising the ability to apply the theory to solve practical engineering problems.

Key words principle of mechanical; instance teaching; curriculum reform

0 引言

“机械原理”是一门专业基础课,主要研究内容包括机器与机构的分析与设计的原理,机构与机器的运动与动力学分析,对机械系统运动方案给出初步的设计。通过“机械原理”的学习,使学生掌握、了解机器与机构分析与设计的基本原理与方法,锻炼学生运用所学基本原理与方法分析、解决工程实际问题的初步能力。①

机械原理以往的课程体系主要体现的是一种学科体系,该体系对系统掌握机械原理的理论与方法是有益的,但这对初学者是有一定学习要求的,具体来说只对部分学习能力强的学生适用,而对部分学习能力较弱的学生将存在一定的难度,对该部分学生来说若不付出较大的努力,则机械原理课程的内容难以完全掌握。这种情况对于普通高校的机械专业学生具有一定的普遍性,针对这种情况需要在教学内容的安排与教学方法进行改变;而实例教学就是针对工程中的设计问题与工程案例而组织的一种教学方法,这种教学方法的实施也可以达到机械原理课程教学的基本要求。

1目前机械原理教学存在的主要问题

1.1 学生的课堂参与度不高

机械原理的知识体系是建立在高等数学、普通物理、机械制图和理论力学等先修课程的理论基础之上,而且本课程的许多理论知识又直接为学习机械设计及相关专业课等后续课程建立理论基础,②虽然本课程的教学具有专业基础课的性质,但同时在一定程度上又具有专业课的性质。

对于普通高等院校而言,部分学生的理论学习能力相对下降,再加上总体课业存在较重的情况,学生很难预先进行课程内容的预习,随着课程内容的增加与深入,与要达到的课程教学目标也渐远,造成进一步的学习困难,主动参与课程学习的积极性更低,如若授课人数过多,客观上也不利于学生主动参与课堂教学,再加上移动网络的广泛应用,吸引了部分同学的注意力。课堂教学如何最大程度地吸引学生,提高学生的参与度与积极性是一个现实的问题。

1.2 工程背景薄弱

一般机械基础研究除了具备基础性、科学性和创新性以外,也应具有应用型的本质特征,③而对于本科学生来讲,由于大多数学生缺乏工程实践知识和经验,对所讲的机构结构学、运动学和机器动力学等内容缺乏必要的感性认识,在一定程度上感到抽象、难学,实际机器与表达其运动特征的机构运动简图之间存在较大差距,很难将两者有机地联系起来,对于现实生活的机械产品也难有较好的感性认识,这就致使学生在机械系统运动方案创新设计环节中和完成习题时经常出现和所学理论脱节,甚至感到无从下手的状况。所提出的运动机构设计方案过于简单,或者作业完成耗时过长,教学效果不够理想。

因此,在讲授课程原理与方法时,应着力加强讲清相关的工程实例或工程应用背景,明确设计要求与具体的设计任务,这样有助于提高学生的注意力与兴趣。在教学过程中以学生为中心,结合工程实例与应用背景,不但可以丰富课堂教学内容,对提高学生学习的积极性,也具有积极的意义。

2实例教学在机械原理教学中应用

以实例教学为驱动的教学方法是一种将具体工程实例应用于教学,在此过程中能够提高学生理论水平和实践能力的教学方法,能够较有针对性地运用理论知识去分析问题,从而可以加深对课堂教学内容的理解。

2.1合理设计教学实例

机械原理课程不仅表现专业基础课的性质,而且会更多地表现专业课的性质,无论是概念设计还是方案设计,机械原理课程都起重要作用,对于创新设计机械原理的作用更加突出。从实际问题中提取出课程的教学实例,对于实现课程的教学目的,将起到支撑的作用。教学实例可来自工程案例、工程的设计问题、科研的实践过程中,该教学实例应尽可能涵盖机械原理课程多个教学知识点,应具有一定的综合性,不脱离现有的教学内容体系,而是将其融入其中。实际工程问题往往是复杂的,进行教学实例设计时,应在不失真的前提下,进而合理简化,形成规范的机构运动简图,明确已知条件和分析、设计任务,解决该任务所涉及的理论与方法,由于这种实际分析与设计任务的驱动,从而带动机械原理课程的教学。

在设计教学实例中应注重与其他机械基础学科的联系,要从机械系统的角度去分析机构的工作原理、特点及其在系统中的作用,确定机构设计的要求,要将整个机械课程为基础来研究机械问题。因此对工程实例的选择要尽量选择围绕本专业知识、技能与技能培养方向的实例,围绕该实例中所涉及的知识、能力、技能培养等重点;再有就是要选择贴合工程实际的实例,选择在生产生活中比较容易接受的、学生认可并容易理解的实例,最后就是工程实例的内容要对课程教学重点、难点有所侧重,利于学生快速把握关键问题,能够提出自己的见解。

2.2实例教学的实施

(1)实例1:压力机六杆运动与力分析。压力机六杆机构可用于冲裁成形、剪切成形等成形加工。该机构要求分析其滑块输出的速度、加速度,在受到成形阻力后,作用于曲柄轴上的驱动力矩的大小,为了要得到成形机的运动、受力、运转平稳及效率等性能,要对其进行图解法的运动与受力分析,为了要得到杆的合理尺寸及机械效率,要对整个成形过程进行解析法的运动与力分析,结合压力机六杆机构的设计分析要求,通过图解法与解析法进行运动与受力的分析的讲解,对压力机六杆机构再布置作业,要求学生课下完成。在这种项目驱动下,去分析讨论学习机械的运动分析,机械运动与力分析,会增强真实性与目的性,提高学习效率。

(2)实例2:牛头刨六杆机构的运动与力分析。牛头刨是一种常见的六杆机构形式,对该机构的设计包括有机构的速度、加速度、考虑摩擦与不考虑摩擦的受力分析等。从机构的结构的设计上根据六杆机构的综合方法可以设计出多种的六杆机构类型。对该六杆机构的分析可以分解为两种较简单的机构形式,导杆、连杆与滑枕组成摆杆滑块机构、曲柄、滑块与导杆组成摆动导杆机构,进行机构的运动分析时,对摆杆滑块机构的速度分析是一种典型的基点法,对摆动导杆机构的速度分析是一种典型的复合运动分析方法,这两种方法是图解速度分析的基本方法,同时设计要求给出切削全过程的速度分析,这时候可以采用矢量分析解析法,进行受力分析时,实施采用考虑摩擦的静力分析方法,不考虑摩擦的考虑惯性动态静力方法。同时还可以对机构的机械效率进行分析,对它的传力特性(压力角)进行分析。通过这个教学项目的实施把课程中的运动、力及效率的知识理论方法融在一个实际的问题当中,学生接受起来相对直观一些。

(3)实例3:成形机的动力学分析。成形机是一种由伺服电机驱动,通过减速器,滚珠丝杠带动滑台,滑台上装有辊膜,靠辊模实现对钢板的连续弯曲成形,辊模相当于数控机床的刀具。在成形过程中,辊模带载沿机床横向左右运动,其移动的位置有严格的要求,为此要对其进行运动力学分析,分析其稳态响应时间等,此项目的形成带动了机械运动方程分析的等效动力学方法教学,如何进行等效量的变换,如何建立等效动力学模型,如何对模型进行求解,理论与实践达到了较好的统一,也说明了理论对实践的指导意义。

(4)汽车雨刷器的机构设计:汽车雨刷器的机构设计可简化为根据雨刷的摆角范围进行四杆机构的设计。结合按急回特性要求设计四杆机构的方法,获得曲柄铰链中心的位置,讨论曲柄铰链中心的位置对该四杆机构的传力性能与连续性的影响,结合雨刷器无急回特性的要求,令极位夹角等于零获得曲柄铰链中心的位置。通过这个实例使学生加深了对四杆机构急回特性、传力特性及运动连续性的理解。

2.3实例教学驱动的教学方法的效果与问题

通过这种教学方法,能够使课堂上比较单一的理论、方法与工程实际有机联系起来,吸引了学生的注意力,并且提高了学生的积极性,从而提高了学生对课程教学内容的接受程度,由于工程实例的设计分析大多带有一定的综合性,对于提高学生的分析问题与解决问题的能力有较大帮助作用。实例驱动教学法的实施对工程实例设计还需要更加深入,特别是应带有一定的综合性,与其它课程内容的融合,不一定一次讲完,结合教学内容分次讲解,另外对学生布置作业完成实例的分析设计任务。

3 总结

通过一些工程实例教学,提高了学生的注意力与学习兴趣,调动了学生的学习积极性,使原先课程上较单一的理论、方法有了应用背景,加深了学生对课程理论、方法的理解,同时结合工程实例讲解课程内容,通常还带有一定程度的综合性,这种综合性的教学与实际的工程设计过程更为接近。对工程实例进行更深入的设计和引入更多的工程实例,相信对机械原理课程的教学会提供更大的帮助。

注释

① 孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理[M].北京:高等教育出版社,2006:2-4.

② 潘存云,唐进元.机械原理[M].长沙:中南大学出版社,2011:5-7.

机械基础原理范文第7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8篇

关键词:机械原理课程;创新能力;实践环节;项目化教学

中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:1002-2589(2012)33-0254-02

《机械原理》是高职院校机械设计与制造专业学生必修的一门重要的专业基础课,是机械类专业中研究机械共性问题的一门主干技术基础课。它在机械工程人员的培养过程中起着承上启下的关键作用,是学生牢固掌握专业技术的重要环节。在基础课到专业课之间起着无可替代的桥梁作用。

一、机械原理课程的学科现状

目前的机械原理课程目标具有一定局限性,主要表现在三个方面:第一,在课程内容上,强调学科知识体系的系统性、完整性,造成理论知识偏多偏深,实践技能不足,理论与实践脱节。第二,在课程结构上,学习内容受到限制而产生狭隘和滞后的弊端,不利于培养创新能力。在制造业的发展急需具有创新能力人才的今天,学科现状不能满足需要。第三,在课程实施上,课程教学基本是一个封闭的过程,最大的弊端是使学生缺乏学习的主动性和对教学质量检验的滞后性。

传统机械原理的教学特点是:教学理论性强、概念抽象,与实际应用有一定距离。授课方式上以教师讲授为主,由概念引入知识,以逻辑推理为中心。教学过程中基本没有学生能力培训的环节,这对培养学生的实践、创新能力很不利。同时,传统的教学模式中,总是先理论后实践,容易产生实践与理论分离的现象,教学很难适应职业教育培养的需要。为此,进行教学改革,开展项目教学,按照学生认知规律与实际工作项目的顺序来优化教学内容势在必行。

二、以创新能力培养为导向的《机械原理》课程改革方案

(一)改革教学内容

课程内容的改革不是简单意义上的增加或删除,而是在专业化的前提下,优化组合了相关内容的课程;在促进学生全面发展的基础上,更加注重学生思维整体性的构建。教学内容的改革突出综合应用知识能力的培养,在此基础上培养创新能力。围绕教学内容方面主要做了以下方面的调整。

1.理论课与实验、实践课学时的调整

多年来,机械原理课程存在着理论课课时过多,实验和实践课课时偏少的现象。我院自机制专业成立以来,每学期理论课和实践课学时分别为:理论课为70学时,实践课4学时。近一年,增加一周课程设计时间,但试验课受条件限制,很少开展。针对这一现状,在课改方案中制定了新的教学计划,理论课课时针对模块化教学的需要,设计为55学时;单独开设试验与实践课程,课内试验为12学时,此外进行为时2周的课程设计(课外进行)。加强了实践课时量,强化了学生的动手能力和创新设计的能力,同时,理论课教学也基本满足学生对理论知识的掌握要求。

2.理论课教学内容的大幅度调整

以前的机械原理教学侧重于基本知识点的分析方面。内容上包括:机构的结构分析、运动分析、力的分析、常用机构的设计等方面;机械运转及速度波动调节和机构的平衡等方面很少涉及。现在,随着机器向着高速、自动化、精密化方向的发展,机构如何在高速下具有较好的动力性能显得尤为重要;机构的多样性创新需要各种机构合理综合与合理选型。因而,教学内容方面要适当调整。在总的理论课课时减少的情况下,调整的教学内容更接近于工程实际,更具体化。教学内容的安排做到“宽而精”。“宽”就是知识面广,涵盖的内容广;使学生在设计时能做到思路开阔,激发出潜在的创造性。“精”就是对机构设计的基本思路及方法做详细的阐述,使学生在面对复杂的未知机械产品时,能够做到触类旁通。

本着这些原则,课程内容上压缩了机构的运动分析和力的分析的课时,机构的结构分析保留原有的内容,因为杆组分析法对机构的多样性设计和创新设计方面,有重要的启发作用。常用机构的学习中,减少推导性内容,重点介绍机构设计的方法,增加了机构的组合设计、转子动平衡和机械调速等内容。使整个课程体系更加完整,更加系统,更符合现代工业设计对学生总体知识掌握水平的要求。

3.加强实践教学,培养学生创新精神和实践能力

实践教学包括课程实验和课程设计。实践环节是培养学生创新精神,增长创造才干,锻炼动手能力的有效途径。在试验与实践教学中,始终以基本能力训练为基础,以综合素质培养为核心,以创新精神教育为主线,明确试验教学任务,更新试验教学内容,改革试验教学方法和手段,强化试验教学考核,提高试验教学质量。

在试验教学方面,以往实验课内容偏少,非常不利于培养学生的动手能力和创新能力。且实验内容多以验证性实验为主,学生完全按照指导书提供的步骤进行,缺少主动参与的意识,不利于创新能力的培养。因此,在试验内容上增加了《机构认知实验》和《转子动平衡》等实验。这些实验密切联系实际,既有验证性实验,又有创新设计实验,大大丰富了实验课的内容。课程设计方面,尝试增加《械原理课程设计》的内容。通过这一环节,使学生感受到理论与实践的第一次融合,提高学习兴趣。

此外,实践教学涉及的实验及课程设计要合理安排,循序渐进地进行。为此,将机械原理中涉及的实验与实践分为三个阶段,贯穿于教学过程中。各阶段的基本内容为:第一阶段,机械认知实践阶段,学生通过参观实训车间的设备、动手拆装减速器装置,了解轴、齿轮、轴承等常用机构与零件,加深对机构的感性认识。第二阶段,机械基础实践阶段,让学生利用学期内安排的钳工、车工、机械设计课程设计等环节了解与机械原理相关的内容。这样,学生一方面能充分利用实习时间,掌握更多知识,又在不占用理论课时的基础上,加强了实验、实践教学效果。第三阶段,机械综合实践阶段,这一阶段建立在前面环节的基础上。例如,机械原理实验中,前面分别学习了常用机构的设计,也进行了相关的认知实验,此时可布置一个综合性的课程设计:用图解法对牛头刨床机构进行运动分析、构件受力分析,确定最小传动角出现的位置,确定原动件的平衡力矩。通过这一阶段的实验设计,使学生综合解决工程实际问题的能力得到系统的培养与锻炼。

此外,可以采用灵活方式设计一些综合实验,只布置实验任务与最后要求,而完成实验任务的过程则由学生自己确定。例如,布置一个能实现将回转运动转变为往复运动的设计,方案可以有很多种,让学生自己设计,并通过实验验证其正确性。这样,学生完成实验有较大的灵活性,从而为学生的个性发展与创造性的发挥创建一个适宜的环境。

(二)改变传统教学模式,进行教学方法的改革

课程改革必然导致教学方法的不断革新。教师在教授基本知识的同时,更应注重培养学生获取新知识的能力;引导学生自主学习,充分调动学生的主观能动性,激发创造性思维。教学方法多种多样,但总的目的只有一个:改善教学效果,提高教学质量。《机械原理》的教学中,对于理论性较强的内容,可以带着学生层层推进,逐步引导学生领会相关内容。例如矢量图解法分析速度和加速度的内容,可以改变教学顺序,先讲相对容易些的速度分析;在熟悉矢量多边形应用的基础上再讲解复杂的加速度分析,学生就能容易掌握所学知识。对于简单的概念性较强的内容,要以学生自学为主,辅助以课堂提问,加深学生印象。例如学习四杆机构的演化这部分内容时,可以先介绍曲柄摇杆机构演化成曲柄滑块机构的方法;再介绍机构演化的基本途径,接着让学生自己观察教材中几种导杆机构和曲柄滑块机构的区别,总结这几种机构是如何由曲柄滑块机构演变来的。学生在自主学习中很容易发现规律,不仅深刻领会了学习的内容,还对机构的多样性演变方法有所启发。

(三)教学手段的多样化,积极采用项目化教学模式

教学手段方面,开设参与式、启发式、讨论式和研究式教学体系,不断完善以学生为中心的教学新模式。鼓励学生探究式学习,基于研究和开发的学习,积极探索利用网络和多媒体课件的开放性教学新模式,进一步激发学生学习热情,调动学生学习的主动性和积极性。

教学过程结合教材内容,并根据我院现有的设备,采用基于工作过程的任务驱动模式进行教学。对机械原理中部分知识内容划分为多个学习子情境,在各个学习情境的教学过程中,真正体现学生的主体地位。学生带着任务有目的地去学习,查阅资料,听取教师的理论讲解,在交流的过程中获取资讯;在教师的帮助下进行决策;在计划、实施的过程中教师给予学生适当的辅导,最后教师参与学生工作成果的检查与评估。学生在教学过程中,始终处于主体地位,通过真实的工作成果激发学生的创新能力,改善教学效果。

这种以“项目”为主线,将教学内容有机地贯穿在一起是一种十分有效的教学方式,丰富的项目可以拓展学生的视野,使学生体会到企业实践中的众多实际问题,有效提升学生应对实际问题、解决机械工程难题的能力。

三、结束语

培养和提高学生的创新思维能力是高等教育改革的一项重要任务。传统教学计划,教师拘泥于课本的教学,已难以培养出具有创新能力的实用型人才。在机械原理课程教学中,有必要探索具有特色的课程教学改革之路,为培养具有创新能力的高技能人才服务。

参考文献:

[1]马永林.机械原理[M].北京:高等教育出版社,2009.

[2]薛铜龙.机械设计基础实验教程[M].北京:中国电力出版社,2009.

[3]张晓玲.机械原理课程设计指导[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.

[4]符炜.机械创新设计构思方法[M].长沙:湖南科学技术出版社,2006.

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