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《機械設計基礎》課程設計是高職機械類專業學生的一項重要的實訓環節,是針對《機械設計基礎》所學專業內容進行的一項實訓環節,目的是讓學生了解和掌握常用機械零件、傳動裝置、簡單機械的設計方法和步驟,是培養學生機械設計能力的一次較全面的設計訓練,它對學生將來從事工程技術工作具有極其重要的意義和深遠的影響。基于實訓環節在高職教育中的重要地位和現行的教學方法的一些不足,我提出一些改革措施,旨在改進《機械設計基礎》課程設計的教學方法,提高《機械設計基礎》課程設計的教學地位,進一步提高學生進行機械設計的獨立工作能力和創新能力。
1.加強思想教育和引導,引起學生重視
以往的教學過程中存在一些問題,如有些學生對課程設計重視度不夠,在實訓的過程中往往依賴性較重,沒有充分意識到《機械設計基礎》課程設計對提高學生專業技術能力的重要性。因此,在課程設計一開始,教師就應當指出該課程設計的重要性,引導學生獨立完成設計任務。另外,《機械設計基礎》課程內容在教材中是各自獨立成章的,缺乏整機設計思想。課程設計為將這些知識有機串聯,創建整機設計理念提供了一個良好的平臺,將課程設計看成是學生解決實際工程問題的初始訓練。因此,《機械設計基礎》課程設計對學生將來進行畢業設計乃至工作實踐,都會產生重大影響,可見該課程設計是機械類專業學生解決工程實際問題的第一步實踐。
2.改變傳統的選題方式,注重選題意義
課程設計傳統的題目是減速器的設計,這是因為減速器作為機器中一個獨立部件,它的設計內容很具代表性,覆蓋了機械設計課程中的絕大部分內容,便于鞏固所學理論知識。然而,由于減速器畢竟只是一個部件,每屆學生都重復同樣的設計內容,缺乏創新精神,也不具備整機設計思想。因此,我認為應該將灌輸式布置任務的方式改為開放引導的方式。具體做法是:教師在課程設計任務書中只給出工作機的工作要求,而實現工作機功能的方案則由學生自己確定。教師引導學生在方案的實施過程中盡量采用課程學過的知識。課程設計選題十分重要,所選題目要注意以下幾點。
1)有可行性,學生能夠利用所學知識完成設計任務。
2)有一定的典型性和知識覆蓋面,能夠將理論學習的大部分重要知識應用在課程設計中。
3)有工程背景,能夠解決一些工程實際問題。
4)有創新空間,能夠調動學生的創造性。
5)有一定的趣味性,能夠調動學生的積極性。
3.強化整機設計思想,提高整機設計能力
各種機械設備都是由各種傳動裝置和各種零件組成,在理論知識學習中是在“化整為零”,在課程設計的學習中恰恰相反,是要把“零散”的知識通過一部完整的機器把它們串連起來。所以,在課程設計中,我們需要強化學生的整機設計思想,將機械傳動設計和機械零件設計有機結合起來,從原動機的選擇到中間傳動系統的設計,再到執行系統的分析設計,形成一個完整的機械概念。解決這一問題的關鍵還是選題,教師要根據學生的總體情況,深入實際,搜集與學生所學專業相關機械的原始數據,經過反復論證,編寫出課程設計指導書,經過兩到三屆的學生試用后,逐步修改定稿。
4.注重計算機繪圖,加強計算機技術應用
當下計算機繪圖已經十分普及,企業對這方面的人才需求也與日俱增,目前在機械領域經常用到的繪圖軟件有AUTOCAD、CAXA、PRO/E、UG等。我校《機械設計基礎》課程設計推薦使用AUTOCAD和UG軟件,平面的圖形可以用AUTOCAD繪制,立體的圖形可以用UG繪制。將繪圖軟件引入《機械設計基礎》課程設計,學生通過作零件圖和裝配圖,強化AUTOCAD和UG的使用能力,強化讀圖識圖的能力,也可以直接觀察到機構處于不同位置時構件的運動和動力學情況。用UG建立零部件的三維立體圖及零件裝配過程圖,這樣的訓練效果是其他方法難以達到的。
5.加強實訓管理,重視答辯環節
《機械設計基礎》課程設計一般為1―2周時間,需要完成機器的運動和動力分析,查找相關資料進行機器的傳動系統設計,確定傳動路線和方案,然后劃分各種傳動部分進行獨立設計,再進行各個零件的結構設計或選擇,最后要完成機器的總裝圖和各主要傳動零件的零件圖。整個過程設計內容多,時間緊,因此加強課程設計期間的管理顯得十分必要。從課程設計開始就應當嚴格做好考勤工作,對不認真和有疑問的學生應當給予及時提醒,認真輔導,幫助他們解決設計中遇到的問題,為了提高學生獨立設計能力,應當在課題布置上盡量做到“一人一題”,即使任務中要求機器完成的功能一樣,也要在初始數據上加以區別,或要求學生以不同的方案來設計一樣功能的機器設備。
答辯是課程設計的最后一個環節,也是課程設計中重要的考核階段。為了避免盲目抄襲,考查學生的設計思想和對設計的各個環節的認識程度,在答辯過程中需要嚴格把關。首先要對確認有抄襲行為的學生予以嚴肅處理,對每個學生的設計說明書、圖紙等認真考查后制作答辯提綱,做到對每位學生認真負責,在答辯過程中對每位學生作有針對性的提問和討論,了解學生的想法和對相關知識的了解程度,對不正確的予以糾正,令其及時修改。因此答辯也是一個質疑和答疑的過程。同時在答辯中能發現設計的不足,作為今后改進課程設計教學的借鑒,從這個意義上說答辯又是一個總結提高的過程。認真做好答辯工作意義重大,直接影響最終課程設計的總體質量,做好這一點關鍵需要指導老師本著嚴謹的教學態度,嚴格要求學生,認真把好教學質量關。
總之,高職《機械設計基礎》課程設計無論是對學生理論課程學習還是專業技能的提高都大有裨益,是機械類專業學生十分重要的實訓環節,做好這個環節的工作是我們專業課教師的職責,以上一些改革措施對提高課程設計的教學效果有很大幫助,值得借鑒。
參考文獻:
[1]胡家秀.機械設計基礎.機械工業出版社,2001.
中圖分類號:G712文獻標識碼:A文章編號:1005-1422(2013)11-0103-03
一、引言
根據全國高職院校的教學改革經驗,工學結合、教學做一體化是目前高職院校廣泛推崇的一種教學模式。但是,這一教學模式的實施必須具備一定的師資力量、物質設備、實習場地等條件。要做到每一個專業、每一門課程都全面實行一體化教學模式,實施起來難度較大,這就需要有一個循序漸進的過程,即一個過渡期。在這一過渡期,我們該如何做?就目前大部分高職院校的現狀來看,課堂教學仍然占了較大的比重,在這種情況下,如何設計教學內容和教學模式,是每一位教育工作者值得深思和探討的問題。
二、從實際出發,積極推進課程教學的單元、整體設計(一)課程教學的整體規劃與設計
機械設計基礎不僅是一門技術基礎課,而且也是一門能直接用于生產的設計性課程。本課程的教學目標不僅在于傳授常用機構和通用零件的基本知識、基本理論和基本設計方法,更重要的是培養學生的實際機械設計能力。高等職業教育要辦出特色,就應按職業崗位所需的知識結構和能力結構以及生產實際需要來構建以職業技術能力為主的課程體系。據此,應將機械設計基礎以章節劃分的課程內容設計成為若干個教學單元:機械的組成及特性、聯接、機械傳動、支承零部件、機械設計綜述等。本課程新的課程結構,首先從機械的整體出發,從宏觀上使學生了解機械整體的基本知識和要求,把握每個模塊和整體的關系,從簡易的聯接入手,到各種機械傳動、支承結構;以機械傳動為課程重點,把握各種機械傳動的特點,為培養學生機械安裝和調試能力奠定良好基礎。
(二)教學單元內容設計
高職教育教學內容及課程體系強調理論知識的應用,要求按照一線生產實際需要授課,其課程體系突出能力與素質的培養,教學內容應擺脫學科系統性、完整性的束縛。按照這一思路,需對教學內容進行調整:(1)機械設計都是以機構運動簡圖為研究模型的,建立機械運動簡圖是機械設計的基礎,因此,應把機構的結構分析,機構運動簡圖的定義、性質和常用運動副的代號,機構運動簡圖的建立作為重點講授內容。(2)對機構設計部分的內容,過去是以講授圖解法為主,隨著計算機輔助機械設計的廣泛應用,其教學內容應該逐漸轉換為以講授解析法為主。(3)對于機械傳動和零件設計部分,應減少計算公式的推導過程,增加零部結構設計的內容和一些設計參數的選取原則,并加強對機械運行的介紹,比如多種傳動方式的組合、原理、特點以及工程實際中的應用、維護等,多向學生介紹機械方面的新發展、新思路,以開闊學生的眼界。
在過去的教學中,通常只重視設計計算,認為學生只要會計算就達到要求了,而輕視結構設計,以及結構設計與工程實際技術問題緊密結合的部分,導致教學與實際脫節。如滾動軸承這一章,軸承裝置設計在教學中往往不作為重點,但卻是生產一線技術人員接觸最為廣泛的內容。因此,可以把這章內容進行重新整合,把軸承裝置設計作為重點,要求學生重點掌握軸承的安裝、配合、緊固、調節、、密封等實踐性很強的技術問題。在學習了這些基本知識的基礎上,再舉一些工程實例,如CA6140車床主軸支撐的例子,通過這個實例,使學生重點掌握軸承的組合結構、軸承的調整以及軸承的精度對機床主軸傳動的影響。通過整合,使學生既學會了軸承的基本知識,又掌握了軸承的應用技術,同時使學生明確了軸承在工程實際中的重要地位。
1對課程單元、整體設計及一體化教學的思考
(三)單元設計要堅持“必須夠用”原則
進行單元教學設計時,需堅持“必須夠用”原則,刪除不必要的理論推導和證明。高等職業教育培養目標強調的是人才的應用性,畢業生所從業的崗位決定了他們沒有必要對計算公式、定理、方法等的來龍去脈像研究型人才那樣了解得清清楚楚,而應注重于如何運用這些公式、定理、方法等來解決實際問題。
如機械設計基礎中凸輪機構從動件運動規律中的速度、加速度方程的推導過程;帶傳動即將打滑時緊邊拉力與松邊拉力之間的關系式的推導過程等都應刪除或略講。與先前所學課程重復的內容、偏深偏難而又不實用的內容、因科學技術發展進步而落后的內容也應刪除。
(四)單元設計需不斷完善
進行單元教學設計時,不斷完善必要的基本知識和理論,增加基本設計方法和實踐性內容。機械設計所需的基本知識和基本理論、緊密結合工程實際且多樣化的設計方法,是培養學生機械設計能力的根本保證。而以往的教材對此注意不夠,具體表現為:(1)基本設計計算原理和設計方法介紹得較少,致使學生解決實際問題的思路少、方法少。例如:平面四桿機構的設計,一般教材只介紹按給定連桿的2個(或3個)位置設計,以及按行程速比系數設計等兩三種方法;軸上零件的定位固定,一般也只介紹軸肩、軸環、套筒等幾種方法。(2)對設計方法和步驟缺少分析、總結和歸納,不利于學生整體設計思想方法的形成。(3)實用性、實踐性內容少,不利于學生應用所學理論知識和方法解決工程實際問題能力的培養。
(五)單元設計的評價
一堂職業教育的好課既要看教師是否認真進行了突出職業能力培養的單元教學設計,又要看是否圓滿地按照設計進行了實施,取得預定的教學效果。綜合起來,主要應從以下幾個方面進行評價。
1.單元目標的評價。單元目標包括職業能力目標和知識目標。單元目標一經設定,應當嚴格遵照執行,不能隨意更改。但可以將其進一步分解細化,確定重點、難點及解決辦法,使之更加明確、具體,更具可檢驗性。另外,還可結合課程教學內容的實際,適當添加德育或人文目標,但不能盲目拔高或擴張。
職業能力目標同知識目標一樣,不能隨意更改。必須對訓練項目實施步驟、方式、訓練素材、所需場地器材及工具、安全事項、考核方法等做出規劃與安排。
2.單元教學過程的評價。單元教學過程的設計與實施是實現培養目標的途徑,是提高課堂教學效果和效率的重要環節,也是單元教學設計和現場實施中最重要、最難、最能體現教師教學能力的環節,因此,這是單元教學評價的重要方面。應重點考核職業能力訓練過程、步驟、方法、手段的設計與實施是否符合學生職業能力提高和知識認知的規律,是否能夠激發學生的學習興趣和內在動力,重點是否突出,難點是否得到有效化解,實訓條件是否準備充分,教師操作是否熟練,指導學生是否得法,各步驟時間分配是否合理等等。
三、推進“教、學、做”一體化模式,提高教學效率和質量針對機械設計基礎課程的特點,真正實現“教、學、做”一體化教學模式,提高教學效率和質量,需做好以下幾方面的工作:
(一)理論聯系實際,激發學習動力
機械設計基礎是與工程實際聯系緊密的課程,教學過程中應特別注重理論聯系實際。如講解平面機構時,可列舉實際機器(內燃機、汽車等)和日常生活中(縫紉機的踏板機構、農用水井壓水機構等)的應用實例,并介紹與專業有關的金屬切削機床――牛頭刨床的應用實例,增強基礎課與專業課之間的聯系,使理論知識和實際應用有機地結合起來,激發學生學習的動力。
(二)講練結合,精講多練
對機械設計基礎基本概念的講解要強調聯系實際,講練結合,即在各章節安排相應的練習,還安排一些階段性的綜合練習,提高練習的綜合程度,注重方法的運用和掌握,注意對各種理論、方法的綜合應用進行總結。使學生學牢學活知識,并具有應用知識解決問題的能力。
分析討論是開發學生智能,鍛煉學生膽量,培養學生科學思維能力的有效教學方法。討論的內容可以是概念題討論、綜合題討論、自選題討論。例如,經常布置一些較重要的概念性思考題,讓學生課外思考,下一次上課進行提問。適當討論,這樣可以促進學生課外自學,加深對基本概念的理解。
(三)建立必備的實驗、實訓條件
機械設計實驗、實訓是學生職業技能培養的重要環節,因為實驗項目是以機械工程技術為背景的,如通過漸開線直齒圓柱齒輪參數測定和減速器的結構分析、裝配實驗等,使學生學習和掌握具體的測試技術、測量方法,熟悉測量工具與設備。教師在指導過程中還可進行一些創新,設計并提出一些新的實驗內容,如可選用一些磨損過的齒輪和使用過的減速器,通過分析,提出一些具體的修理、調整、改進的意見和解決問題的方案。這樣,既鞏固和加深了理論知識,又使理論知識與實踐能力培養有機結合起來,同時使學生覺得學有所用。
(四)搞好課程設計,培養學生綜合技能
機械設計基礎的課程設計是把學生學過的各學科知識較全面地綜合應用到實際工程中去,力求從課程內容上、從分析問題和解決問題的方法上,從設計思想上培養學生的工程設計能力。首先,在選題上要考慮培養目標,有針對性,有側重面:可選二級減速傳動裝置作為設計題目,其中,一級為v帶傳動,另一級為單級斜齒圓柱齒輪傳動。這樣的選題,既包括本課程的主要內容,又使學生得到較為全面的訓練。在設計之前,應先組織學生對該傳動裝置進行拆卸、安裝,使學生熟悉裝置的基本構造,整體組成結構及各部分結構、功能、裝置和調整;各個零件之間的連接關系與特點,然后找出標準件與非標準件,明確傳動裝置布置形式與空間位置的關系,建起一個立體的概念,避免出現閉門造車和照抄照搬式的設計,與生產實際相脫節。在設計過程中,許多參數不可能完全由計算決定,需要借助畫圖、初選或初估等手段,并且通過畫圖、計算、修改交叉進行,同時要求學生認真閱讀參考資料,學會查閱相關手冊等。
關鍵詞: 機械設計基礎;課程改革;能力培養
Key words: mechanical design basis;curriculum reform;ability training
中圖分類號:G712文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2012)09-0199-01
0引言
機械設計基礎課程是機械類各專業的一門重要的技術基礎課程。通過該課程的學習,要求學生掌握各種常用機構及通用零部件的工作原理、特點和應用的基本知識,使學生初步學會根據具體條件及與本課程有關的標準、規范,選用機構及零件類型,并能對機構的運動、零件工作能力進行簡單的校核,從而具有設計簡單機械傳動裝置的能力。由于本課程的特點,不僅為后續的專業課程,也為課程設計、畢業設計和解決生產實際問題建立基礎。近幾年來,隨著教學改革的深入,學科建設的進行和課程體系的調整,我們圍繞培養復合型人才的培養目標,結合學校的學科建設和實驗室建設對機械設計課程建設采取了一系列改革,且取得一定成效。
在機械設計基礎課程教學改革中,我們堅持以人才培養目標為依據,不斷更新教學內容,優化課程體系,確保課程內容的前瞻性、課程結構的科學性和合理性,實現教學內容和課程體系的整體優化。
1教學內容更新
隨著教學改革的深入,我們將工程力學和以前的機械設計基礎兩門課程整合為一門機械設計基礎課程,課時大幅減少,因此必須對教學內容進行精選。課程內容的選取本著基礎知識夠用,主要從理論知識和操作技能兩個方面,選擇課程的內容,滿足職業崗位的需求。機械設計基礎課程教學任務的設計以工業產品和常用機構為載體的分析與設計為載體,將課程內容進行解構和重構,序化教學內容,設計學習模塊6個,每個模塊進一步分解為若干個任務。教學過程中以學生為主體,以實施完成工作任務為途徑,培養學生正確選擇通用零件及傳動裝置的能力,掌握重要機構、零部件的設計方法,具有使用設計手冊查閱參數的能力,重點培養分析和解決問題的綜合能力,最終達到本課程的培養目標要求。
2采用先進的教學方法和手段
在教學過程中以激發興趣、培養能力為主導,根據教學內容表現的需要,我們采用任務驅動、實例貫穿、課堂與實習地點一體化相結合的教學模式。
任務驅動教學模式:以減速器設計等典型任務為導向,將齒輪的設計、軸的設計、軸承的選擇、聯軸器的選用、V帶的設計等作為主要教學模塊,每個教學模塊由若干個教學任務組成。
“實例貫穿式”教學模式:以典型機構設計為“案例”,提出解決方法,注重教學過程,將課件、錄像和現場教學融為一體。
課堂與實習地點一體化:為了全面提高學生的綜合素質和動手能力,培養符合企業崗位技能要求的技術人才,把一部分教學的課堂搬到實訓室進行,讓學生更直觀、準確地認識機械設備工作原理,加深對理論知識的理解和掌握。在這種教學模式下,講述理論部分時,通過CAI課件、錄像、動畫等現代教育技術的運用以及現場相關機織設備的運轉演示與指導教師的動手操作,讓學生更直觀、準確地認識機械設備工作原理與操作方法,加深了對理論知識的理解和掌握。在理論部分講完后可立即安排相應的動手實驗,使學生在理論的指導下獨立動手操作,并通過實驗驗證所學的理論知識,這樣使理論教學和實驗教學的銜接更緊密,時間的安排上也較靈活。通過實踐,學生的學習興趣普遍提高,而且獨立思考和分析問題的能力提高,同時對機器設備原理與工藝調整以及操作技能都掌握得較好。這些技能對他們成為能力較強的應用型人才有很大幫助。
3實踐性教學環節的改革
培養學生的實踐和創新能力目前已經成為高職教育的一項重要教學改革內容。在實踐性教學環節的改革中,我們堅持理論教學和實踐教學并重,注意提高學生的實踐動手能力,啟迪創新思維,培養學生分析和綜合運用現代技術手段,解決工程實際問題的能力。
機械設計基礎課程實踐環節包括實驗和課程設計。我們有機械設計陳列室和機電一體化創新實訓室,每學期我們安排一定的課時在這些實訓室進行現場講解。在創新實驗室,學生可以自己動手做各種實驗,有的內容在課堂上不能完全理解,就到實驗室通過相關機構或各種零部件的組裝加深理解。
在課程設計改革中,我們改變了以往的僅單純按理論知識設計一級圓柱直齒輪,現在我們以各種類型的減速器為課題,先對減速器進行拆裝和測繪,然后設計出符合工廠實際需要的各種類型的減速器。同時為調動學生的積極性,我們允許自由選題。在教師的指導下,學生可根據自己的想法對現有機械進行改進設計。在完成本課程的學習后,我們推薦學生參加大學生創新設計比賽。
4考核方式的改革
在考核方法上,注重全面考察學生的學習狀況,通過參與課堂討論的質量、分析能力、對新知識的接受和消化能力、學習遷移能力等多方面的評價,與基礎理論知識考核結合評價學生的學習效果。形成了過程性評價70%與成果性評價30%相結合的評價體系,其中過程性評價綜合考慮小組成員互評和教師評價。這種考核方式充分關注學生的個性差異,發揮評價的啟發激勵作用,增強學生的自信心,教師還可以利用評價所提供的大量信息,適時調整和改善教學過程。
5結束語
通過改革和實踐,學生的學習積極性、主動性和學習興趣普遍有所提高。特別是在動手能力,工程實踐能力,綜合素質,創新設計能力等方面的提高更為顯著。
雖然我們在機械設計基礎教學內容、教學方法和手段等的改革方面做了一些嘗試,并取得了一定的成績,但仍存在一些問題和不足之處,有待今后的教學改革實踐中不斷地改進和完善。
參考文獻:
[1]張慶玲.機械設計技術.北京:清華大學出版社,2009.
[2]張曉桂.機械設計基礎課程的教學改革與探討.全國機械設計教學研討會議,2007.
[3]楊枚.《機械設計基礎》課程教學內容改革總結.科技信息,2010(36).
[4]劉碧俊.高職《機械設計基礎》課程改革與實踐.《教育研究》2010年1月.
《機械設計基礎》是機械類專業的一門重要的技術基礎課,它是學生在學完基礎課程后必須學習的一門過渡性課程。新形勢下的高職院校人才培養本著“必須、夠用”的原則,強化學生的實踐能力,培養高素質技能型人才。這些實際需求迫切需要先進的教學理念、合理的人才培養模式與之相適應,那么以往的教學內容和教學模式不能適應新的教學要求。因此,我們依據新的人才培養目標,對這門課的課程標準、教學內容和教學方法與手段、實踐教學、考核方法等方面進行了改革研究。
一、重新確立培養目標并修訂課程標準
我院機械類專業的畢業生主要面向工業企業從事機械設備的操作、安裝、調試、維修和更新改造,機械制造工藝規程的編制,產品質量分析與控制,生產技術管理及營銷等工作。根據就業崗位,我院對機械類專業培養目標定位為培養“服務于生產第一線職業崗位群的中、高級技能型人才”。根據培養目標對原有課程標準進行了全面修訂,重新組織和完善了課程教學內容。課程目標定位為“掌握機械中常用機構和通用零件的工作原理、結構特點及基本設計方法,具備通用機械正確使用、維護及分析常見故障的能力”。只有明確了教學目標,教師才能有的放矢地做好教學工作,從而提高教學質量。
二、結合人才培養要求,整合教學內容
授課內容上以“必須、夠用”為度,傳統的機械設計基礎課程由《理論力學》、《機械原理》、《機械零件》三門課程構成,內容體系龐大,本著符合“必須與夠用”的原則,新的課程教學內容,針對人才培養對機械設計基礎課程的要求,按照重在基礎知識,突出動手能力培養及分析能力的培養的原則。篩選了傳統的理論力學、機械原理和機械零件等課程的內容,并將這些內容有機地結合在一起,優化了教學內容,突出了高職的特征。全部教學內容分為兩個教學情境:
情境一:以典型的加工設備牛頭刨床做載體,以分析各種常見機構的工作原理、結構特點、失效形式及使用維護為教學重點。
情境二:以帶式輸送機為載體,介紹常用機械零件及傳動系統的結構特點、失效形式及使用維護為重點,會常用機械零件及傳動系統的基本設計方法;將力學中的扭轉、彎曲強度計算與軸的設計結合,將剪切和擠壓強度計算結合在螺栓聯接、鍵聯接當中,以利于學生將力學的理論知識與實際應用相結合,去掉復雜的公式推導及驗證內容,直接引用結論;把課程設計融合在課后作業中。通過教學內容整合,減輕了學生負擔,避免學生對純理論學習可能產生的厭倦心理,還可以減少理論課授課時數,為實踐能力的培養和強化留出了空間。機器始終貫穿在全部教學過程之中,使學生感到課程內容清晰,且具有較強的系統性和實用性。
三、采用豐富的教學方法和教學手段
《機械設計基礎》課程內容中涉及到大量的機械傳動過程、機械零件構造、機械工作原理等難于用粉筆和語言來描述清楚的內容,由于課時有限,教師一般常采用“滿堂灌”的方法講授學習內容,學生沒有實際工作經歷,缺乏與此有關的感性認識。改革后,教師充分利用多種教學方法和手段,尤其是現代化的教學手段,將課程生動、直觀、輕松地呈現給學生,因而增強了學生學習興趣,提高了教學質量。具體做法如下:
1.教學方法
(1)現場教學。以牛頭刨床這個典型的機械加工設備為載體進行現場教學,介紹機器的組成和工作原理,以此訓練學生分析機械系統的的能力,為學生學習機械設備類專業課程打基礎。
(2)案例教學法
在進行常用機構的教學時,以牛頭刨床的機構分析為總任務,再將其分解為若干個常見機構結構分析的子任務,以此貫穿常用機構部分的內容。每一部分均由教師先從牛頭刨床中引出任務,再介紹相關機構。
(3)任務驅動法
在通用零件部分教學時,以帶式輸送機傳動裝置的設計為總任務,再將其分解為若干子任務,以此貫穿通用零件部分的內容。每一部分教師均先從設計任務中引出問題,再介紹相關零件的基礎知識、選用及基本設計方法,最后舉例討論。設計任務就是學生的作業,學生邊學邊練,課程結束時完成其主要的設計計算。
這樣做,使機構和零件不離開機器,在機器中學機構和零件,使學生對機器形成一個具體的、完整的認識,從而掌握機械系統分析和設計的一般方法。
2.教學手段
(1)采用實驗室一體化教學。將課程安排在機械原理實訓室進行,采取多媒體課件講解、模型演示和實驗操作相結合的方法。在機構陳列室學習,能增強學生對機械、機構、零件、部件的認識,使深奧的知識、難以看懂的圖與圖紙與實物聯系起來變得通俗易懂,又培養了學生的觀察能力、分析問題和解決問題的能力;講授時使用電子教案、演示系統(實物演示、投影儀、CAI課件)相結合,充分利用了教學資源,這種講課模式受到學生好評,收到良好的教學效果。
(2)加強實踐環節。為突出實踐環節,新建兩個機械設計實訓室、一個機械原理實訓室和一個拆裝實驗室。機械原理實訓室和機械設計實訓室主要面向《機械設計基礎》課程教學和實驗實訓任務。
在機械設計基礎實驗這個重要的實踐環節,保留了《軸系結構測繪》和《減速器結構裝拆實驗》,因為這兩個實驗均對學生進一步掌握機械結構及設計知識,了解結構設計的原則,而且還對學生的動手能力進行了鍛煉。增設了《齒輪參數測定》《齒輪范成原理》、《帶傳動實驗》、《軸系結構設計》等實驗,這些重要的實踐環節,加強了學生對常用機構、零件結構知識和對儀器設備的動手操作、機械結構的裝拆等實際動手能力的培養,是對理論課程教學不足很好的補充和完善。
(3)采用靈活多樣的考試方式。采取過程考評(任務考評)和期末考評(課程考評)相結合的方法。強調過程考核的重要性,過程考評占60%,期末考評占40%。在考試方法上采用開卷與閉卷相結合,筆試、口試與討論相結合,以增強考試內容的綜合性與靈活應用性,突出對能力的考核。在考核方法上強調了過程考核,使學生在學習過程中有了緊迫感,注重學習過程,從而提高了教學效果。
綜上所述,根據高職教育的特殊性,機械設計基礎課程的教學應瞄準市場對人才的需求目標,明確方向,不斷地改革教學目標、教學內容、教學方法、教學手段及考核方法等環節,從實用出發,就能調動學生的學習興趣,提高教學質量,需要我們不斷地在實踐中創新、總結和完善。
參考文獻:
1前言
我國社會發展領域中對于高素質技能型人才的大規模需求為我國高校的人才培養和專業建設帶來了新的發展機遇,如何能在專業建設中突出本院校的專業特色,是每一所高校思考的問題。工程技術型人才在我國社會經濟發展中發揮著不可替代的重要作用,因此高校在專業建設的過程中要結合社會需求和人才特點,在明確培養方案的基礎上,制定專業建設目標和規劃,為我國機械設計制造及其自動化專業人才的培養營造良好的環境。
2機械設計制造及其自動化專業的人才培養目標及方案
機械設計制造及其自動化專業的人才培養中應該以市場需求為導向,以就業崗位需求為導向,在以理論知識培養的基礎上兼顧實踐操作技能的培訓,注重學生理論結合實際的能力培養。同時應以中央及地方政府高等院校的教育辦學方針為指導,以培養學生的理論知識和實踐技能為基礎,充分發揮院校專業現有的辦學資源優勢,塑造具有本院校特色的機械設計制造及其自動化專業。本專業的人才培養目標應該體現在人才培養方案和教學計劃當中,實現產學研的有機結合,不斷的培養出理論基礎知識扎實,具有良好實踐技能和創新能力的高素質專業人才[1]。
3機械設計制造及其自動化品牌專業優勢
機械設計制造及其自動化專業由于其專業本身的特殊性,因此使得該專業具有自己獨特的品牌專業優勢,首先該專業的設立能為本地的地方經濟建設提供支持的服務。該專業在設立過程中不僅要不斷的滿足教學、科研以及建設方面的需求,同時還結合了當地地方經濟發展的特點,能夠有針對性、有導向性的為地方的經濟建設事業培養和輸出人才;第二,該專業的建設與發展有利于促進機械創新教育。該專業人才培養的過程中不僅要培養學生的理論運用能力和實踐能力,同時還注重學生創新能力的培養,大部分高校都建立起屬于自己的創新實驗基地,因此為機械創新教育創造了良好的環境。
4機械設計制造及其自動化品牌專業建設方案
4.1明確建設目標,完善建設思路
在機械設計制造及其自動化專業建設的過程中首先應該明確好專業建設目標,在建設的過程中逐漸理順思路,為專業的建設提供理論指導。該專業在建設的過程中首先應該明確人才的培養目標應該是培養可以適應社會主義現代化建設需求的、德智體全方面發展的高素質人才,同時還要以能夠為地方經濟建設服務作為專業建設中的基本定位,逐步建立起以工程機械化中的制造技術開發和應用、數字化技術設計等為特色的專業性學科[2]。確立產學研相結合的專業建設思路,重點強化針對專業學生的CAD和CAM開發應用能力培養,不斷提升專業學生的現代化設計及指導的應用與開發能力。
4.2注重師資隊伍建設,提升學科科研水平
專業的建設與發展離不開高水平的師資隊伍,總結國內外先進的學科專業建設經驗能夠發現,在特色品牌專業樹立的過程中需要強化教師隊伍的建設,同時還需要通過提升專業的設施設備水平等,從根本上提升本專業的教水平和辦學水平。在教師隊伍的建設過程中可以將本院培養與外部進行兩種方式相結合,一方面重點培育本專業中具有能力的教師,并根據本院校的情況制定合理的教師培養方案,鼓勵并支持中青年教師繼續攻讀學位等;另一方面還要通過積極創造良好的條件,不斷的引進具有高素質水平和教育水平的人才,豐富、壯大本專業的教師隊伍[3]。
4.3強化實驗室與實訓基地的建設,提升辦學水準
在專業建設的過程中應該注重實驗室的建設,通過加大實驗室建設經費的投入力度,促進專業實驗室的建設與發展,為學生的學習和實驗提供良好的環境,通過實驗教學提升學生理論聯系實際的能力,同時通過在實驗室的教學培養,不斷提升學生的實踐操作能力,為學生的應用創新提供良好的環境與條件。同時還可以加強與外部相關實訓基地的合作,與當地著名的企業、公司等開展積極的合作,實施人才的定向化培養,逐漸提升本專業的建設水準。
4.4注重專業特色建設,設置專業課程
在專業建設過程中還應該特別注重課程的設置方面,以崗位需求和任務作為課程設置的導向,一方面應該設置相關的理論基礎課程,另一方面還應該設置相應的案例教學課程,在教學過程中選擇比較典型的機械作為案例講解,指導學生順利完成學習任務[4]。除此之外還要設置實踐教學環節,通過該教學環節的設置提升學生的實踐操作能力。
5結語
在機械設計制造及其自動化專業的建設過程中應該以市場需求為導向,根據地方經濟特點,不斷的調整和優化人才培養的模式,逐步形成具有本院校特色的工程技能人才培養體系,在此基礎上還要不斷的開展教學實驗改革,通過完善專業設施建設、提升師資力量、設置特色專業課程等,不斷提升院校的專業辦學水平,培養優秀的適應崗位需求的工程技術人才。
作者:杜偉 單位:湖北工程學院新技術學院
參考文獻:
[1]蔣占四,王衍學,楊連發.結合“卓越工程師教育培養計劃”的國家特色專業建設———以桂林電子科技大學機械設計制造及其自動化專業建設為例[J].高教論壇,2013,01:73~75.
2一體化教學的優勢
2.1一體化教學是對傳統教學模式的改革與創新
傳統的機械設計基礎教學模式比較單一,由于教學內容涉及到的知識面比較廣,教師很容易走上灌輸式教學的道路,使學生感覺到課程過于枯燥,久而久之失去對學習的興趣;課堂理論教學和實踐教學缺乏聯系,教師往往只關注課堂教學,不關注課外輔助教學,在實踐教學中也忽視了知識之間的聯系,使得實踐教學的效率較低。理論是實踐的指導,實踐是檢驗理論的唯一標準,脫離了理論的實踐和脫離了實踐的理論都是不成立的,不能深入教學內容,提高學生能力,一體化教學實現了理論與實踐的完美結合,通過教學情景的模擬,讓學生在案例或者課題中深入情景,利用所學理論知識解決實際問題,全面提高了學生能力。
2.2一體化教學能夠培養學生的職業素質
高職院校培養的是具有實際操作能力的一線人才,比普通高校更注重學生的實踐能力,過硬的職業素質是高職學生面對激烈的人才競爭脫穎而出必須具備的素質。然而實踐要受到理論知識的指導,因此課堂教學也不容忽視。機械設計基礎一體化教學對培養學生的職業素質有很大的幫助,學生在課堂學習中接受到豐富的理論知識,而學生職業技能的培養需要理論與實踐相結合,一體化教學結合了多種教學方法,學生能夠在多種教學方法中尋找到最適合自己的學習方法,鍛煉了學生的學習能力,便于學生對知識的理解和掌握,促進了學生職業素質的提高。
2.3一體化教學能夠培養學生的綜合素質
隨著社會文明的進步和經濟的發展,社會對人才的要求標準已然發生了變化,為了滿足社會對人才的需求,高校也在不斷調整人才培養目標,以適應社會的發展。素質教育提出以來,無論是中學還是大學,學生的綜合素質已經成為學校重視的問題,只有過硬的專業技能,但人際交往能力、創新能力、團隊合作能力都不具備的學生不能稱之為人才,也終究會被社會所淘汰,高職學生在未來的工作崗位上不可能脫離團隊工作,因此,學生的綜合素質是學校培養的關鍵點。一體化教學通過對實踐項目的分析、小組合作等方法,培養了學生的團隊合作能力和創新能力,也有助于培養學生嚴謹的工作態度,使學生的發展更適應社會的需要,為學生在未來的工作崗位上實現自己的價值奠定了基礎[2]。
3一體化教學模式的構建措施
3.1一體化教室的創建
在傳統的機械設計基礎教學中,教學的主要場所是實訓室和多媒體教室,這兩種教室相互交替著進行。教師一般在講授完理論知識之后,再讓學生去多媒體教室或者實訓室進行實踐訓練,理論知識和實踐能力的培養時間上不一致。受客觀條件的限制,很多時候教師講授完理論課都不能緊跟著進行實踐訓練,時間一長,學生學習的理論知識逐漸淡忘,在動手實踐時還要重新復習理論知識,當時學理論時有些內容已經忘了,實驗操作的關鍵點也很難確定,容易導致實踐教學效率低下。因此,高職院校應該創建專門的一體化教室,這是開展一體化教學的物質基礎,一體化教室要把多媒體教室和實訓室結合起來,讓學生在學習完理論知識之后就能趁熱打鐵,直接進行實踐能力的訓練,鍛煉學生的職業能力。
3.2教學項目的設計要符合課程實際
機械設計基礎一體化強調教、學、做的一體化,教師的教學、學生的學習和動手操作要一氣呵成,教學項目的設計要與理論知識緊密結合起來,讓學生置身于生產環節的氛圍中去,在對項目的研究、實施過程中培養職業技能。教學項目的設計一定要符合實際,并具有典型性、趣味性和挑戰性,使學生在激發興趣的同時,培養創新能力。機電一體化專業人才培養的目標是學完機械設計基礎課程后能夠從事機械結構的分析和簡單的設計方面的工作,按照社會對這類人才的需求,教師可以采取項目為主導,任務為驅動的模式,以項目為主線組織課堂教學的內容。機械設計基礎課程主要培養學生對機電設備典型機構的分析和設計能力,因此需要通過對教學任務的分析來設計教學項目,教學項目要涵蓋基本的知識點[3]。
3.3項目的實施注重培養學生的綜合能力
在教學項目制定完成后,就要實施項目。在項目實施的過程中,教師要以培養學生的綜合能力為目標,按照由簡單到復雜的原則,根據任務的引入、計劃的制定、任務的實施、反饋評價四個步驟實施。在實施項目任務時,教師首先要提出學習目標,引導學生對實訓項目進行分解,充分發揮學生的創造性和能動性,發掘出對應的知識點。小組合作教學是有效的教學方法,教師可以根據組間同質、組內異質的分組原則對學生進行分組,提出項目任務后就讓小組通過合作的方式完成任務,在討論過程中學生可以自由發揮自己的觀點。教師應該把學生在實訓過程中容易出現的問題總結出來,如果學生遇到問題可以直接去查找教師總結的經驗資料,對于在實訓中發現的新問題,學生再交由教師和學生共同討論,完成任務,教師要在學生進行合作的過程中觀察學生的思維方式是否正確,引領學生朝著正確的思維方向發展。
3.4項目教學的評價要合理
項目教學的評價是檢測教學效果的重要手段,只有合理的評價方式才能準確反映出項目教學的成效,才能完成教學目標,反映出學生的真實水平。項目教學的評價方式可采用目標評價和過程評價相結合的方式,傳統的評價方式容易忽視過程評價。過程評價是在教學過程和學生學習過程中對學生進行的評價,過程評價對目標評價有重要的參考作用,過程評價是一種動態的評價方式,能夠通過對學生項目實施過程、團隊合作過程、項目操作時間等等方面關注學生在實訓中的進步;目標評價可以通過對學生項目完成時間、完成狀況等方面來確定,合理的評價方式對增強學生自信心,激發學生興趣有重要作用。
(1. Mechanical Engineering College, Henan Engineering College, Zhengzhou 451191, China.
2. Mechanical Engineering College, Henan Mechanical and Electrical Career College, Zhengzhou 451191, China;)
Abstract: mechanical design foundation course design is an important practice training for the students in engineering and technology institute, its position cannot be ignored. according to the present series problems existing in the course design, some teaching reform thought have been proposed, in order to improve the teaching efficiency.
Keywords:course design, engineering student, teching reform
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1003-9082(2017)06-0168-01
一、引言
《機械設計基礎》是非機械類工科學生的必修課程,該課程之后往往還伴隨著兩周的課程設計。機械設計基礎課程設計是工科院校學生較為完整規范完成機械設計的重要實踐實訓環節,可以培養學生分析問題和解決問題的能力,提升學生的工程設計能力,因此對于非機械類工科學生具有較強的學習指導S意義,其地位不容忽視。
然而目前非機械類工科學生往往覺得該課程設計并不是自己的專業方向,得不到應有的重視。而且該課程設計題目比較老套,往往還是以單級或兩級減速器為設計對象,不能根據學生的專業特點,靈活變動。考核標準以設計說明書、圖紙和答辯質量為標準,不能體現學生設計過程的創新和協作能力,因此對該課程進行必要的教學改革勢在必行。本文針對這一系列問題,提出了一些教學改革措施,以期提高機械設計基礎課程設計對于提高學生設計能力的作用。
二、改革思路
1.課程設計題目和內容應結合本專業特點
工科院校專業分工較細,不同專業學習的側重點不同。減速器雖然應用比較廣泛,但大多數學生在專業體系上可能只是知道其作用,在專業需求上只涉及到如何選型就可以了,對于其結構并不清楚,因此非機械類專業學生,他們的機械設計優勢并不在減速器上,機械設計基礎課程設計題目和內容可以不必拘泥于減速器設計,要結合學生的專業特點,側重于專業工程機械的設計。比如紡織工程專業可以改變為織襪機傳動裝置的機械設計,采礦工程專業題目可以改變為采礦機械提升機構的設計,材料工程專業的題目可以改為曲柄壓力機的機械設計等等。通過這樣的改變,就把課程設計與專業工程掛鉤,引起學生的學習設計興趣,同時又沒有脫離機械設計基礎課程體系的要求,一舉兩得。
2.改革設計思路,引進現代設計方法
原本的課程設計內容大都有現成的設計指導書指導,很多學生都是照搬指導書中設計方法,基本上沒有什么思考設計。因此在課程設計內容改變以后,教師要先拋開課程設計指導書,鼓勵學生自己提前去查資料,翻手冊,總結歸納整理,從無到有的學會設計。當然在學生設計的過程中,教師要多引導和鼓勵,避免學生在設計中走彎路。
此外在設計中,積極引進現代設計方法,成果形式也可以不必拘泥于手工繪圖,可以利用現代先進的計算機CAD/CAM/CAE應用技術,淘汰過去那些半理論半經驗的設計方法,取而代之的是虛擬,動態的現代機械設計方法。例如運用三維設計軟件對機械機構和零件進行三維結構設計,并運用運動仿真模塊,對其進行動態演示,同時又可以使用CAE分析技術,對關鍵零部件進行力學和結構性能的分析和設計,這樣結果即保證準確,同時又比較形象生動,避免過去很多粗燥無味的經驗公式。
3.加強學生協作和創新能力
以往的課程設計多是一題多人,設計形式和內容單一,課程設計本身工作量相對較重,但每位同學又要完成相同的工作量,相互之間沒有協作,這樣完成的設計質量可想而知。因此要加強學生的協作能力,由教師組織,根據學生設計選題的內容,靈活安排學生人數,由學生上下銜接,分頭完成各個機構的設計任務,這樣學生在完成課程設計任務的同時,相互合作,數據共享,既能保證課程設計的質量,又鍛煉了學生的團隊協作能力。
此外在設計中要加強創新能力的培養,鼓勵學生對機構和零件進行創新設計,對于提出創新思路和方案的同學,課程設計可以適當降低難度和簡化,但要保證課程設計創新內容的可行性。
為了保證學生加強協作和創新能力培養,在最后的成績考核上,要以學生為中心,考慮整個設計過程學生的表現,突出協作和創新在成績中的分值,來激發學生協作和創新的積極性。
4.課程設計內容可與課堂教學同步
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)17-0120-02
一、引言
《數控加工工藝與編程》課程是應用型本科機電專業的主干課程,其工藝性和實操性要求極高,因此,一般在理論課程結束后安排有3周的數控實訓環節。數控實訓通常是以編程和實操訓練為主,教學流程一般按照安全教育、仿真教學、數控車床和數控銑床面板操作練習、試切對刀和確定工件坐標系訓練、典型零件的數控加工工藝實訓等步驟來完成。按照這一教學流程,大部分學生可以初步掌握數控加工技術,并提高數控編程能力。從這一教學環節實施結果來看,盡管學生在該實訓之前學習了通識課程及部分專業課程,初步掌握了一定的機電工程實踐技能及計算機應用軟件,但之前課程實踐環節完成的是對應課程的教學任務,鞏固的是知識點,缺乏交叉綜合訓練,因此,學生經過數控實訓后,其能力處在數控操作的層面,其工程意識不強,工程素質培養有限,達不到既定的應用型專業技術人才培養目標。為此,我們對原有的數控實訓教學模式改革進行了有益的探索。
二、實訓規劃
《數控加工工藝與編程》實訓計劃基于項目(校教研課題:“數控實訓教學模式的改革探討”)展開,按照典型零件的實際制造程序規劃實訓流程,在教學內容上改變單純編程和操作訓練,增加學生從理論到實踐的體驗,充分認識到數控技術在生產加工中的作用和地位。為此,將原實訓過程分為二個階段,第一階段:數控實訓,目的是強化數控實訓編程和數控加工工藝訓練,時間占比60%;第二階段:工程訓練,也為機械創新設計環節,學生按班分組,利用各種基本的構件及組合,設計出能夠實現某種運動功能的機械機構或裝置,并在數控設備上完成該設計的實物產品加工制作,時間占比40%。這兩個階段的運作流程見圖1。
三、項目實施
1.數控實訓階段。此環節對于機電專業本科生掌握數控技術至關重要,必須扎實訓練,打好這個基礎。項目按照圖1所示的數控實訓流程進行實施,重點強化數控加工工藝的綜合訓練。學生首先通過仿真軟件學習及車削、銑削加工練習,熟練掌握數控機床的操作,在此基礎上能順利完成典型零件的車削和銑削加工。學生在完成典型零件的數控車削和銑削后,需對實訓效果進行總結,同時做出評價,并把加工精度檢測納入到評價指標中。
2.工程訓練階段。工程訓練的重心是培養學生的工程意識。這一階段的目標是:學生能設計出能夠實現某種運動功能的機械機構或裝置,并通過數控加工,把構思變成實物,實現數控技術的應用和升華。其實施過程如圖1所示。(1)學生按小組提出構思,經分析和討論,確定機械機構設計方案;(2)按目標進行機構的分析與計算,驗證可行性;(3)繪制工作圖,并仿真,進一步確認機構的可行性;(4)制定各構件加工的工藝路線,并編制數控程序,為零件加工做準備;(5)零件加工及檢驗,進一步鞏固數控實訓的操作技能;(6)組裝及功能測試,完成實物制作;(7)撰寫說明書。通過工程訓練過程,使學生對以前學習過的機械設計理論課程有了更深刻的認識。如連桿機構、曲柄滑塊機構、凸輪機構、齒輪機構、間歇運動機構(槽輪機構和棘輪機構等)、螺旋機構及其組合機構等。通過設計和制作,學生們懂得了專業理論是創新的基礎,工程應用是創新的目的,構想和實現融為一體則是創新的保障,同時也是本項目所追求的目標。在工程訓練階段所分配的時間雖然不是很長,但學生的積極性非常高,他們充分利用時間,甚至加班自發延長實訓時間,確保機構的設計和制作完成。圖2、圖3為學生在工程訓練階段完成的作品。當他們看到裝配好的機構,經測試運轉順暢,達到了設計要求后,臉上洋溢著成功的喜悅,實實在在有了獲得感,也切身體會到只有付出才有收獲。答辯是這個階段的最后一個環節,在答辯現場,學生詳細介紹了從方案的擬定到制作出實物等各個技術環節,并與現場的老師和同學做了比較深度的技術交流。答辯現場生動活潑,在交流中互受啟發。在輕松的互動環境中,學生的工程意識和工程素質得到了鍛煉提高。同時,學生的嚴謹態度從側面上反映出本項目的實施――改革教學模式也取得了很好的效果。
四、結論
在數控實訓教學中引入工程訓練內容,并做合理地延伸,實踐證明實訓效果明顯優于原來的教學方式。最為突出的是把學生被動接受訓練變為學生積極主動參與,把原來只是為了掌握工具,變為使用工具去實現自己的設計。盡管拓展了實訓內容,增加了實訓難度,但是學生獨立操作的空間更大了。學生通過應用機械原理和機械設計理論,大膽創新,擬定機械機構方案、生產工藝設計、繪制工程圖、編制數控加工程序、操作數控機床加工機械零件、參與精度檢測、按設計要求組裝和調試機構、撰寫技術說明書等環節的訓練,培養了學生的創新設計意識、綜合工程應用能力、團隊協作精神,促進了學生專業基礎理論知識的鞏固和應用與綜合能力的培養,養成理論與實踐的有機結合和良好的學風。在實踐中我們深感數控實訓教學改革還有很大的提升空間,作為指導教師只要本著對學生的強烈責任感,實事求是,腳踏實地,不斷追求,一定能夠培養出大批優秀的工程技術人才。
關鍵詞: 機械基礎;項目教學;多媒體技術應用;實習教學
Key words: mechanical basis;project teaching;multimedia technology application;practice teaching
中圖分類號:G718.3 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)34-0230-02
0 引言
機械基礎課是中職學校機械類相關專業的一門基礎課程。它的教學內容由三部分組成,分別是基礎模塊、綜合實踐模塊和選學模塊。其中學生必修的基礎性內容和應該達到的基本要求的是基礎模塊,以典型機械拆裝、調試和分析為主的綜合性實踐教學內容的是綜合實踐模塊,而選學模塊是由學校根據專業培養的實際需要自主確定的選擇性內容。該課程既有一定的基礎理論,又有很強實踐性,它能為學習和工作中的許多問題提供理論基礎知識,比如維護機械設備、進行技術革新等方面。該課程涉及面廣,知識點較多,概念抽象,理論性較強,學生由于缺乏感性認識,普遍感到此課程難學。因此,在教學過程中,要想讓學生能夠主動學習,需要教師深入思考和挖掘教材中的章節內容,必須突破傳統的教學模式,積極探索,改革創新教學方法,培養學生綜合技能,拓展學生的思維空間。因此,采用先進的教學方法,調動學生的學習積極性,是這門課教學的關鍵。
1 項目教學能夠充分發揮學生團隊合作精神
項目教學法,是將學科中的知識內容按教學要求分成若干個教學項目,由師生共同實施,并圍繞著項目進行組織和開展教學活動的教學方法。在鉸鏈四桿機構教學過程中,通過師生共同對平面連桿機構中的教學項目的確定,學生通過填寫教師事先發放的學習資料,從中抽取若干個任務,然后確定項目的工作計劃,來設計構件的尺寸,并繪制構件圖樣,進行討論設計制作方案。根據項目制定的任務,讓學生組成任務小組,進行分工,保證讓每一名學生都有自已的工作。教師引導學生在完成項目過程中去理解知識、掌握知識和運用知識。每個人都要對自己工作中遇到的問題和解決方案進行總結,使項目實踐過程成為一個人人參與的實踐活動,此時重要的不是最終的結果,而是完成項目的這個過程。在項目實踐的過程中,學生不僅能夠理解和把握課程要求的知識和技能,體驗創新的艱辛與樂趣,還能培養團隊的合作精神,提高自己的分析問題和解決問題的能力,能向社會成功的推銷自己,邁出堅實的一步。
2 實訓和實習教學是培養學生動手能力的主要手段
在《機械基礎》課教學過程中,重視實訓和實習教學環節,堅持“做中學、做中教”,是完成好綜合實踐模塊課程的重要的教學環節。因此,要完成好這門課的教學任務,除理論教學外,主要還需完成相應實訓內容,如車裝機床齒輪箱,了解齒輪的傳動方式和特點;對渦輪蝸桿減速器的拆裝,了解傳動規律和特點;拆卸觀察刨床的傳動裝置,了解曲柄滑塊機構的傳動原理和急回特性原理;制作將旋轉運動變為直線運動的機構;這些都能培養學生的動手能力。通過這些實訓可以提高學生的綜合能力和操作技能,提升學生的專業技能和專業素質,將在書本上學到的知識,運用到實際工作中,真正做到學以致用。
對學生進行機械基礎綜合能力訓練的一個重要環節就是階段性實訓和實習。教學中可以根據自己的專業背景,選擇適合自己的實踐課題,制作綜合實踐任務書,并且要求學生完成綜合實踐報告,以此來強化綜合能力的培養。
通過構建先進的實訓實習教學體系,把學生培養成為符合企業生產一線技術工人,是關系到學生能否順利就業的問題。在此時,應建立以基本技能、專業技能、綜合技能三大訓練模塊為主的實訓實習教學體系。
3 多媒體技術改變傳統式教學方法的途徑
多媒體課件在《機械基礎》課中的應用,改變了以往傳統的黑板教學,對只具備初中文化程度的中職學生,其教學效果極為突出,它不僅能創造出一個圖文并茂、生動逼真的教學環境,可以幫助學生提高空間想象力和思維能力,學生可以更直接的觀察各機械裝置的基本結構和運動狀態,掌握各零件之間的位置關系和運動關系,從而增強學生學習的興趣與積極性。
在學習凸輪時,通過FLASH動畫展示了幾個運動凸輪機構,經過簡單的分析,讓學生在看動畫的過程中總結運動規律,再進一步說明凸輪是具有控制從件運動規律的曲線輪廓的構件,提出在已知從動件運動規律的條件下,凸輪輪廓曲線是如何求作的。又如在講解平面連桿機構時采用CAI課件教學,將所講的曲柄搖桿機構,曲柄滑塊機構,齒輪機構,螺旋傳動等的工作過程制成動畫,加入到用power point做成的課件中,在演示時非常方便,可以停留在任何位置。死點、極位夾角等抽象概念也有明確的理解。通過錄像、三維動畫的演示,把這些自動機械展現在學生面前,使學生猶如走進了生產現場,拉近了課堂與生產實際的距離,多媒體課件不僅是教學的表達工具和改變教學方法的途徑,也是提高學生學習興趣的有效方式,運用多媒體技術模擬演示能把實際的東西有效地展示在學生面前,起到了意想不到的教學效果。
為了突出中等職業的教學特點,教師應針對《機械基礎》課程的特點,將其課程體系調整為:機械的組成及特性—聯接—機械傳動—支承零部件—液壓傳動—機械設計綜述,對機械基礎課的一些共性問題進行綜合闡述。鉆研教材內容,合理安排教學,信息化的快速發展為這種教學方法提供了可能,多媒體網絡的建立為這提供了技術支持,傳統的教學方法與現代化的教學手段相結合。使得學生自主學習,掌握學習的主動權。從教學內容、教學方法、教學手段和實訓實習環節等方面進行機械基礎課程的教學,必須將理論和實踐緊密結合起來,注重對學生解決實際問題能力的培養,教學方法是為教學目的服務的,該課程應使學生掌握應有的實踐技能,為了提高學生的學習積極性,努力鉆研教學方法。
參考文獻:
1 引言
CAD/CAM技術即計算機輔助設計(Computer Aided Design)和計算機輔助制造(Computer Aided Manufacturing),是將計算機科學和工程科學相互結合、相互滲透,是現代數字化制造的關鍵技術之一。它的出現和應用使傳統的設計和制造方法以及組織生產的模式發生了深刻的變化。其應用已經遍及機械、模具、汽車、家用電器、航空航天等領域。CAD/CAM課程已經成為工科高校機械專業的一門專業必修課,著重培養學生的邏輯思維能力、計算機應用及軟件開發能力等。
為了培養具有創新能力的應用型人才,CAD/CAM課程體系中的實踐教學環節的建設逐漸引起了各類工科院校的重視,他們相繼開設了AutoCAD、UG、Pro/E、Catia、Solidworks等軟件課程。其中,UG是目前主流三維 CAD/CAE/CAM設計軟件,它提供集成、全面的產品工程解決方案,眾多世界一流的制造商用它來進行概念設計、工業設計及詳細的機械設計、工程仿真等。
天津大學仁愛學院機制專業設置了為期2.5周的UG實訓,完善了機械CAD/CAM課程體系的構建,取得了良好的教學效果。筆者根據自身教學經驗,對UG實訓教學進行了以下探討。
2 UG實訓在機械CAD/CAM教學中的地位
目前,大多數院校機械CAD/CAM課程教學情況主要分兩種類型:一種側重理論知識講授,另一種講授如何使用某種應用軟件。前者理論性強,主要講授CAD/CAM原理,包括工程數據管理、計算機圖形處理技術、建模技術原理、數控加工、CAE理論、CAPP理論、CAM理論等。
教學內容相對枯燥,學生接受起來很困難,學習效果差,并且學生普遍認為會用軟件就行,理論知識作用不大。后者表面看起來學生學會了使用某種應用軟件,但是由于CAD/CAM知識不成體系,不能培養學生解決問題的能力,更談不到應用型創新人才的培養。
CAD/CAM技術特別要求理論與實踐緊密結合,既要重視理論對實踐的指導,又要重視實踐操作能力的培養。鑒于機械CAD/CAM課程的特殊性以及獨立學院應用型人才培養的目標,在保證CAD/CAM理論知識課時的基礎上,我們加大了實踐、實訓環節建設,學生適當掌握系統的CAD/CAM理論知識之后,學透一種應用軟件,對其它應用軟件自然能“駕輕就熟”。在機械CAD/CAM教學過程中,UG實訓實現了理論和實踐知識的有機統一,是理論與實踐之間的重要紐帶。
3 UG實訓的教學探討
3.1選擇合適的教學內容
UG軟件將CAD/CAM/CAE三大系統緊密集成,功能強大而且操作復雜。在有限的學時內,讓學生精通每一個UG命令,熟悉每一個UG參數的意義,全面掌握UG輔助設計技術是不現實的。這就要求教師必須根據CAD/CAM課程體系的需要對教學內容進行選擇,挑出實用性強的部分作為教學重點。CAD模塊是UG中最重要的組成部分,結合我校學生實際接受情況,我校UG實訓教學內容的重點即為CAD模塊中實體造型、曲面造型、虛擬裝配、創建工程圖等功能的講授。同時,為了加深學生對數控加工技術與裝備這門課程的理解,教學內容還包括CAM模塊中簡單零件的數控加工代碼生成。
3.2改革教學方法與手段
實踐實訓類課程與理論課程的教學方法與手段有很大的區別,筆者結合實際教學情況,總結出下述一些經驗。
3.2.1演示導入,激發興趣
要學生學好一門課,必須要使學生對這門課產生興趣,激發他們強烈的求知欲。俗話說,好的開始是成功的一般,因此在UG實訓的第一次課上,首先給同學們展示某款轎車的整車三維造型,使他們從視覺上感受到UG軟件的魅力,進而感嘆其功能的強大。再通過一些簡單的演示,使他們認識到UG軟件在機械行業生產中的優越性,從而對本門課程的學習產生濃厚的興趣。
3.2.2模塊教學,增強記憶
如果按照教材內容安排授課,內容散亂不系統,不利于學生掌握。因此,在教學中按照UG軟件的功能,將其分解成幾個應用模塊,并注意應用多媒體教學,對各項功能進行詳細的講解和示范。在同學腦海中有了初步認識之后,采用由簡入繁的實例,使得學生在操作過程中逐步熟練掌握各個模塊的各種指令。
3.2.3精心設計,創新思維
教學內容模塊化后,還要精心設計課堂教學,有意識地突出重點難點。在軟件實訓類課程教學中,尤其要注意講練結合,要堅持做到講清多練,引導啟發學生的創造性思維。要強調建模思想的培養,而不是讓學生機械地學習軟件指令操作。對于模型的建立,要做到舉一反三,具有相同類型特點的零件可采用相同的建模方式。教學還要注意學生練習過程中的集中問題,及時加以點撥。
3.2.4加強練習,重視反饋
鑒于軟件實訓課程的獨特性,就要求教師特別注重作業環節。首先,需要每堂課布置當堂作業,可以將作業分為必做題和選做題兩部分,以滿足不同層次學生的求知需求差異。可以鼓勵優秀學生主動發現、歸納和總結UG軟件的繪圖技巧,并且上講臺做演示。其次,尤其要關注那些當堂不能完成作業的同學,即時與之溝通,幫助他們找尋原因,從而有利于發現教學中的薄弱環節。
3.3改革教學考核及成績評定
鑒于實踐實訓類課程更重視實踐操作能力,因此其課程成績由兩部分組成:一是最終的考核成績;二是各個應用模塊教學過程中的綜合案例完成情況。這就要求教師在教學過程中有意識的穿插綜合案例考核學習情況,并且對每堂課的課堂練習隨時做好總結和評價。
4 小結
天津大學仁愛學院機械專業的教學實踐證明,UG實訓確實起到了理論與實踐之間的紐帶作用,是機械CAD/CAM課程體系的建設中不可缺少的一部分,在教學過程中取得了良好的教學效果。2010年教育部CAXC CAD認證通過率達到88.89%,教育部CAXC UG認證通過率達到90.24%,見習機械設計工程師認證通過率達到79.41%。在今后的教學過程中,應該繼續堅持優選教學內容,用心設計教學過程,充分調動的學生學習興趣,著重培養學生創新能力。