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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機械設計課程,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
機械原理與機械設計課程開設歷史悠久,兩門課程始終作為全國各工科院校機械類專業主干技術基礎課程。近年來,隨著機械學科的飛速發展、我國高等學校機械類專業人才培養實施寬口徑化、21 世紀人才綜合能力培養的需求,再次審視兩門課程的教學體系、課程內容和教學方法,認為依舊存在問題需要探究與改革。
一、存在的問題
(一)內容有交叉與重復現象。機械原理和機械設計兩門課程的教學內容基本變化不大,課程內容自成體系,相互之間缺少銜接,存在內容交叉和重復的問題。
(二)缺少系統性。兩門課程缺少對機械系統的介紹,學生學完了兩門課程,仍對機械沒有整體的認識,對機械的設計過程缺少了解,兩門課程的總體效能未能充分顯現。
(三)實踐環節不足。兩門課程的實踐環節難以適應對學生工程意識和實踐能力培養的需求,缺少主動性實踐的環境。
二、理論教學體系的整合與優化
機械產品的設計一般要經過產品的規劃、方案設計、技術設計等環節,通過機械原理和機械設計課程的學習,學生不僅應掌握一般機械產品設計所需的基本理論知識,還應對機械系統有一個整體的認識,并應了解機械產品設計的基本過程。為此筆者嘗試突破“機械原理”和“機械設計”兩課程的界線,將教學內容和教學環節進行了重組、融合及整體優化,合并為“機械設計課程。
(一)課程目標。通過本課程理論教學、實驗及課程設計等環節,實現總體教學目標:培養學生的工程意識和創新精神;使學生對機械產品具有整體的概念和正確的設計思想;掌握機械系統設計的基礎知識,初步具備一般機械方案設計和分析的能力;掌握常用機構及其傳動的運動學設計和工作能力設計的基本知識,掌握通用零部件設計計算和選用的基本知識,初步具備一般通用機械的設計能力;培養學生查閱和運用機械設計相關標準、手冊及網絡息等技術資料的能力。
(二)理論教學體系。在有限的學時內,合理取舍課堂教學內容,是關系到能否真正實現課程目標的關鍵。經過多年的仔細斟酌、反復探究,提出精、寬、新的授課原則:精——精選重點和難點的內容進行詳解與指點,避免煩瑣公式的推導和易于自學的內容占用過多的學時;寬——拓寬學生的知識面,注重工程應用,啟發學生舉一反三;新——注重機械學科發展、將機械學科的科研成果融入教學,讓學生了解機械學科的新技術、新方法。
三、實踐教學體系的構建
實踐教學體系由實驗教學、機械實例分析與設計(大作業)、典型機械設計(課程設計)三部分組成。三個模塊均以加強自學能力、研究能力、動手能力及工程意識與創新精神為培養目標。
(一)實驗教學。在實驗教學中將計算機技術和網絡技術與現代實技術相結合,加強實驗內容的綜合性與設計性,如增開了典型機器與機構分析、機構系統創意組合、機械系統創意組合等綜合性實驗,對啟迪學生的創新意識和培養學生的設計能力起到非常積極的作用。
(二)機械實例分析與設計。本課程傳統的課外作業內容雖然對一些基本概念、定義的理解起到一定的作用,但是由于各章相對獨立、就題論題、解題方法千人一面等問題,讓學生感到枯燥無味,抄襲現象嚴重。為了解決此問題,將“書本習題”大大減少,增加數個綜合性、實踐性很強的機械實例分析大作業。
(三)課程設計。課程設計是很重要的一個教學環節,課程設計的性質決定了它在對學生進行素質教育,培養學生工程意識和設計能力等方面具有獨特的優勢。原來的機械原理和機械設計的課程設計是分開的,相互之間沒有聯系,機械原理的課程設計是以機構的分析為主,機械設計是以零件的強度分析和繪制圖紙為主,教師不僅限定了設計題目和方案,還給學生提供了非常齊全的參考資料,學生的創新意識得不到發揮。將兩門課程的課程設計進行了優化整合,從題目的選擇到實施過程,更加符合現代機械的設計思路,即把過去僅進行機構和零部件的尺度綜合、運動分析和動力分析,改變為進行機械系統的綜合設計。使學生的創新潛能得到了發揮,提高了設計的能力、計算機運用能力、形象思維的能力。
四、教學方法與手段的改革
近年來,隨著兩門課程體系的改革和深化,課程內容不斷更新和增加,但教學學時相對減少,學時與內容成了突出矛盾。如何激發學生興趣、啟迪學生的潛能, 提高學習的自主性和能動性,使學生在較短的時間內掌握機械設計的基本理論與方法;如何培養學生的工程意識、創新精神和設計能力,是教學方法和教學手段研究的重要課題。
(一)從培養興趣入手。興趣是成才的起點,是成就事業的沃土。學習興趣能激勵學生充分發揮學習潛能,提高學習效率和質量。
(二)開放式教學。開放式的教學方法,一是要打破傳統的“一本書”,大力提倡課外閱讀,讓學生了解教科書之外相關領域的知識,更要讓學生了解新理論、新方法和新技術。二是打破“一言堂”,給學生適當的“自由”,鼓勵學生向老師提出問題,幫助學生樹立“不唯書、不唯師、只唯實”的實事求是精神;三是教師不要把所有的知識點得“完美無缺”,要給學生的自學留有余地和空間。
(三)倡導主動實踐。被動實踐是指實踐的對象、方法、程序等關鍵要素都是由老師制定的, 學生在老師規定的框架中, 沿著老師制定的路線去完成實踐任務。
參考文獻:
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分析當前《機械設計》課程設計教學中存在的問題,從提高學生興趣,課程設計前的準備、設計過程以及答辯總結等方面提出了相應對策,以切實提高課程設計教學效果。
關鍵詞:機械設計;課程設計;問題;對策
引言
課程設計是機械類專業在完成機械設計或機械設計基礎課程后進行的一項重要的實踐教學環節,是學生首次接受較全面的工程設計訓練。該課程要求學生綜合運用已學過的多門基礎課程來解決工程問題,對學生樹立正確的設計思想、提高綜合分析能力、培養良好的工程素質具有重要作用,學生在課程設計中的收獲會直接影響到后續專業課程的學習,甚至對以后的畢業設計和實際工作都有著重要的影響。
1. 當前課程設計中存在的問題
1.1 對課程設計興趣不高,不能積極地投入課程設計工作
部分學生認為課程設計就是畫圖,對課程設計認識不足,加之課程設計長期沿用減速器設計作為設計對象,使設計內容陳舊、單一,設計過程太枯燥,學生興趣不高。
1.2 時間短,任務重;學生多,教師少
我校《機械設計》課程設計分三類:(1)一周,學生需要完成螺旋起重器設計和繪制螺旋起重器裝配圖一張(2 號圖),設計說明書計算說明書一份;(2)二周,學生需要完成減速器設計(單級)和繪制減速器裝配圖一張(1號圖)和零件圖二張,設計說明書計算說明書一份。(3)三周,學生需要完成減速器設計(雙級)和繪制減速器裝配圖一張(0號或1號圖)和零件圖二至三張,設計說明書計算說明書一份。課程設計的期間,學生每天要工作十個多小時,有時個別學生還需要熬夜加班。常有學生在完成課程設計后感嘆,這門課程是上大學以來學的最累的一門。由于繪圖工作量較大,繪圖占據了學生大部分的時間和精力,學生對設計理念、過程和方法的體會與思考相對較少,削弱了課程設計的教學效果。
另外,隨著招生規模的增大,教師數量相對偏少,經常是一名教師指導一個班,甚至兩到三個班,教師很難在指導課程設計時照顧到每一個學生。
1.3 學生工程意識不強,對機械設計的過程和一般規律認識不足
在開始階段,學生面對課程設計題目往往心中一片茫然,不知道從何處入手;在課設中,少數學生對教師指導過于依賴,自主性差,遇到問題,即使對一些很容易就可以從設計指導書或手冊中直接查到的問題,也不能主動地通過查找手冊資料和獨立思考來尋求解決方案,而是一味地詢問指導教師,或互相抄襲。
1.4 相關課程基礎不夠扎實,直接影響了課程設計的效果和進度
課程設計要應用機械設計課程知識,還要用到工程圖學、理論力學、材料力學、工程材料、加工工藝以及公差和互換性等多門課程的知識,這些課程中任何一門基礎不牢固,都會在課程設計中表現出來,影響課程設計的教學效果。在這些先修課程中,工程圖學對設計的影響尤為突出。比如,課程設計時有相當一部分學生視圖投影概念不清,對螺紋連接、齒輪以及軸承等標準件的表達方法不能熟練運用,出現大量的制圖錯誤。另外,現行機械設計或機械設計基礎教材有關零件設計的內容主要是圍繞零件的強度設計展開,對零件的結構設計言之甚少,造成學生的結構設計能力較弱, 而實際機械設計中結構設計的工作量要遠大于強度設計的。
2. 提高課程設計教學效果采取的對策
2.1 做好學生的思想工作,提高學生對課程設計的興趣,充分調動其積極性
部分學生對課程設計興趣不高,在課程設計中不能積極主動地投入,最根本的原因是對課程設計的重要性和必要性認識不足,不清楚課程設計的作用、地位,以及對后續課程的影響,這就需要教師在布置任務時進行充分的說明和正確的引導, 使學生提高認識,端正態度,自覺地投入到課程設計工作中去。
在機械設計或機械設計基礎課程中,介紹各種常用機構及通用零部件的設計方法,這些內容一般自成章節,具有一定的相對獨立性,學生對各章節之間的聯系認識不夠明確。在此之前,學生已完成了基礎課程一系列先修基礎課程,如工程圖學、理論力學、材力力學、工程材料、加工工藝學等,但由于沒有進行綜合性的訓練,還不能熟練地應用這些知識解決工程問題。
2.2 強調對機械設計過程的理解與認識,培養學生的工程意識
課程設計的過程比結果更重要。課程設計最根本的目的是培養學生綜合運用所學知識解決工程問題的能力,使其初步掌握解決工程問題的一般過程和方法。強調機械設計過程主要有幾個方面:
一是了解完成一項機械設計項目要經過哪幾個階段,每個階段需要考慮哪些問題。學生在課程設計過程中之所以感到時間緊張,不完全是因為計算和繪圖的工作量太大,而在很大程度上是因為對機械設計的工作過程和一般規律理解不夠深刻,在拿到題目時一片茫然,不知道從何處著手,漫無目的的翻閱資料,或等待觀望,無謂地浪費時間;再者由于設計時考慮問題不全面,導致返工而浪費時間。學生若知道了機械設計的過程,也就明確了前進的方向,知道什么時候該干什么,每一步的前后有何關聯,做某項工作必須具備哪些條件,哪些是已知的,哪些是可以查到的,哪些是必須經過必要的預先計算得到,這樣就可以有條不紊地展開設計工作,不會顧此失彼,避免無謂的返工,也就不會感到時間緊張。
二是要學會面對工程問題時的解決思路和方法。課程設計的一個重要目的,就是培養學生設計機械產品時對創意的實現能力,雖然課程設計一般僅設計傳動系統,但其內容包含了機械設計過程的最關鍵部分:制定方案、工作能力設計計算、結構設計和各部分的協調等。理論課程與實際工程中所要解決的問題的區別在于, 前者是要求明確、規范化了的,而后者往往是籠統、模糊的。如何將敘述模糊、概括的設計要求進行明確、細化,從而將一個復雜的工程問題分解為一系列條件明確易于求解的簡單問題,然后將這些問題逐個解決,最后再綜合起來,通過統一協調,得到一個系統完整的解決方案,并形成規范的圖紙和計算說明書等工程文件,學生必須在課程設計過程中認真實踐、體會,才能學到手,而掌握了這些思路和方法,對畢業設計和將來的實際工作都是非常有益的。
三是養成嚴謹細致、認真負責的工作作風。設計時要重視培養學生養成嚴謹細致、認真負責的良好工作作風,這也是工程技術人員的基本素質。要求學生在課程設計過程中,每一個數據,每一條線都要有所依據,不能想當然地隨意定,或者盲目地照搬手冊或圖例中的數據和結構。要讓學生意識到,在自己完成的說明書和圖紙上簽下自己的名字,就代表要為所提交的材料負責。
2.3 進行課程設計前做好充分的技術準備工作
課程設計之前,指導教師應與學生互相配合,做好充分的準備工作,主要包括以下幾個方面:
(1)講課時復習和補充必要的相關知識,如機械制圖、公差與互換性、工程材料與機械加工工藝等。學生所提交的設計說明書和圖紙存在的問題主要包括兩類,一類是純粹的繪圖錯誤,另一類是由于對公差與互換性、加工工藝等課程相關知識理解不夠而導致的制圖錯誤,主要是標注錯誤,比如形位公差、精度等級、粗糙度的選擇與標注錯誤以及尺寸鏈閉合等。有的課程,比如機械制圖,一般在大一完成,由于在后續課程中應用較少,到課程設計時很多知識已經淡忘,致使課程設計中出現過多的繪圖問題,即使一些最基本的標準件畫法(例如螺紋連接、齒輪、軸承等),都有不少同學畫錯。在機械設計課程中講到相關章節時, 附帶將一些課程設計中容易出現錯誤的問題回顧一下,這樣可以使學生加深印象,從而在課程設計中少犯繪圖錯誤,以便將主要精力放在設計上。比如講到螺紋聯接的類型時,結合每種聯接型式的特點回顧螺紋聯接的畫法,指出容易出現的錯誤;介紹齒輪結構設計時,復習齒輪嚙合位置的表達方法和齒輪零件工作圖的內容及常見問題;講解軸承類型時,結合軸承結構特點,回顧各種軸承的規定畫法以及特征畫法等。
(2)對課程設計中的關鍵問題,通過作業和討論課的形式,加深學生的理解和認識。比如軸系結構設計,是課設中學生感到的難點,教學中,可通過分析減速器各種軸系結構設計,比較軸上零件的布置,固定與定位、裝拆、軸承的類型和安裝,與密封形式等,分析比較軸系結構設計的正誤,引導學生通過討論來糾正設計中存在的問題,幫助其加深理解,提高認識,增進學生結構設計的能力。
(3)熟練運用技術標準、規范、設計手冊等有關設計資料,是機械設計人員的一項基本技能。在平時的作業中應該注意加入這方面的訓練內容,以提高學生查找設計資料的能力。
2.4 重視答辯與總結
答辯與總結是課程設計的最后一個重要環節。答辯是對學生設計成果的一種肯定,也是學生間、師生間相互交流的重要方式,是教師檢查設計質量高低的有效手段,也是對暴露出來的共性問題進行的一次集中指正,答辯方式可以是單個學生或分小組答辯,由于教師時間緊,指導的人數多,采用小組答辯學生之間可以通過相互討論,培養學生的團隊精神,提高答辯效果。答辯時通過提問和質疑可以引發學生思考,幫助學生提高對機械設計過程的理解和認識水平。
總結包括學生在完成設計后的個人總結和指導教師在答辯后所作的集體總結與點評。學生通過認真總結,剖析自己設計中的得失、成敗,有助于進一步掌握設計方法和步驟,找出今后設計中應注意的問題。教師也要認真地對學生整體設計情況有一個針對性的總結,指出設計的不足,要肯定成績并給予鼓勵。通過系統總結和答辯,可使學生進一步發現設計計算和設計中存在的問題,進一步搞清不甚理解的或未曾考慮到的問題,從而使學生有更大的收獲,圓滿地達到課程設計的目的與要求。需要特別說明的是,答辯之后教師的總結點評非常必要,學生經過課程設計的實踐之后,對教師的點評會有更深的體會。對機械設計中有些問題的認識,學生在課程設計過程中感覺到了,但限于實踐經驗和知識面,不能很清楚地歸納表達出來,這時教師進行總結和點評,常使學生有醍醐灌頂之感。
3. 結束語
課程設計在工科課程體系中承上啟下的特殊地位,決定了該課程對培養學生的工程意識、創新意識、使其形成初步機械設計能力和獨立處理工程問題的能力方面具有不可代替的作用。培養學生對機械設計的興趣是課程設計順利開展的前提,對機械設計過程的深刻理解與認識是學會解決工程問題的思路和方法的關鍵,充分的準備工作是基礎。只有這些工作都做好了,才能保證課程設計的教學效果。
[參考文獻]
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關鍵詞:課程設計;機械設計基礎;教學
課程設計是工科學生從學習書本知識向模擬工程設計過渡的重要訓練環節,對訓練學生初步熟悉工程設計的基本方法和步驟,正確使用工具書,以及培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力等,都具有顯著的效果,在教學中一直受到高度重視。《機械設計基礎》課程設計在該課程理論教學結束時進行,時間一般為兩周。近幾年來,我在指導學生進行《機械設計基礎》課程設計時,遇到了一些困難,設計進行得并不順利。主要原因有兩點:一是學生的水平參差不齊,對理論知識理解掌握的差異較大,尤其是綜合應用所學知識解決問題的能力普遍較差;二是鉆研精神不夠,主動性差,過于依賴教師的輔導。為了改變這種狀況,我對課程設計的選題、組織實施以及成績評定等環節做了一些積極的探索,收到了良好的效果。
根據學生不同水平,設計課題分為不同層次“齒輪減速器”是《機械設計基礎》課程設計長期采用的典型課題,它具有以下諸多優點:一是齒輪減速器是機械傳動中常用的傳動裝置,也是各種機械中通用的傳動裝置,與課程性質相一致;二是通過這類課題的設計實踐,能夠使學生得到較全面的訓練,較好地達到設計教學目的;三是在難易程度和設計工作量方面應變性較強,便于根據需要靈活掌握。所以,我仍然選擇“齒輪減速器”作為設計課題。考慮到學生水平參差不齊,同一班級中的學生之間存在較大差距,為了使設計課題的難易程度和工作量大小與學生的水平和能力相適應,既讓每個學生都能順利地完成設計任務,又能充分發揮優秀學生的潛能,我確定了復雜程度不同、工作量不同的三類設計課題,供不同層次的學生完成。學習成績一般或較差的學生,所要完成的設計課題是“一級直齒圓柱齒輪減速器”,其難度不大,設計工作量適中;難度和設計工作量都較大的“一級斜齒圓柱齒輪減速器”和“二級直齒圓柱齒輪減速器”兩個設計課題,供學習成績好、能力強、肯鉆研的優秀學生選擇。
提前布置設計任務,把課程設計融合到理論教學之中課程設計是緊接在理論教學結束后進行的。通常的做法是在課程設計開始時布置設計任務。我在輔導學生設計時發現,有不少學生對設計時所要用到的理論知識和基本方法,雖然在前面理論教學中已經學過,但此時卻不會應用,有的甚至已經忘記了,輔導時很費力氣,影響課程設計的順利進行。為了改變這種狀況,我采取了提前布置設計任務的做法,把課程設計融合到課程的理論教學之中。在開學初把課程設計的任務書與課程的授課計劃一起發給學生(學生暫不分組),讓學生從學習本課程開始,就接觸設計課題,在學習理論知識的過程中逐步熟悉設計課題。把設計課題分解成帶傳動、齒輪傳動、軸傳動和軸承等四個設計模塊,融入有關章節的理論教學中去,把設計課題中的理論計算,如帶傳動設計、齒輪傳動設計計算、軸的設計等,與教材中相應的練習題結合起來,作為課外練習布置給學生課后完成。由于這些課外作業與課程設計聯系緊密,學生大多十分重視,積極性很高。到進行課程設計時,設計課題中的理論計算部分已經經過了一次演練,大多數學生對設計計算的方法和步驟已經不再陌生,只需用分組后各自的原始設計數據代替前面練習時的數據,將所作過的資料(計算)進行修改、連接整理,便可以較順利地完成設計計算說明書的編寫,把主要精力和時間用于結構設計和繪圖,從而使絕大多數學生都能夠順利地按時完成設計任務。
設計任務分解到人,保證每個學生都能認真投入到課程設計中去每個學生都能積極參與并有所收獲,是我組織實施課程設計的指導思想。為了實現這個目標,使每個學生都能認真地投入到課程設計中去,防止少數學生偷懶,我采取了以下措施:一是分組小、任務足,每個設計小組一般為兩人。小組之間的原始設計數據各不相同,并且在小組內把設計任務分解到人,小組成員之間既相互合作,又都有自己的任務,人人都必須自己動手、抓緊時間才能按時完成。二是在設計過程中,強化平時考核,每天檢查各小組的設計進度,記錄每個學生的出勤情況,作為評定學生設計成績的一個方面。三是準確把握設計工作量,在給每個學生分配設計任務時,根據能力不同區別對待,既做到任務充足,又保證每個學生只要抓緊時間都能按時完成。四是指導注重培養能力,對于大多數學生,指導的重點是設計的基本方法和步驟以及如何查閱設計資料和工具書;對較差的學生則以答疑的形式進行個別輔導。
圖紙必須上機繪制,進一步提高學生計算機繪圖能力計算機繪圖是工科學生的一項必備技能,早已納入《機械制圖》課程的教學之中。在進行《機械設計基礎》課程設計時,學生已經初步掌握了計算機繪圖的基本技能。因此,在課程設計期間,我將CAD/CAM機房向學生開放,要求學生所有圖紙必須用AutoCAD繪制。通過實踐,我覺得這樣做有三點益處:一是滿足了學生上機操作的愿望,有利于調動學生的積極性;二是在計算機上繪出的圖紙干凈整齊,避免了過去用圖版繪圖存在線條粗細不勻、圖面難以保持干凈等問題,學生把自己繪制的圖紙打印出來,容易產生成就感,有利于增強學生的自信心;三是給學生提供了一次把所學的CAD繪圖技能應用于設計的機會,對進一步提高學生的計算機繪圖技能大有益處。
充分重視答辯環節,促進學生反思和提高學生在完成設計后,把設計資料交給教師評閱,往往只關心成績,而不關心自己的設計存在哪些問題,應當如何改進。因而,教師的評閱環節對學生的進步沒有多大幫助。為了最大限度地提高課程設計的效果,盡可能使學生多受益,我在評閱設計資料時強化了答辯環節,通常安排一個下午進行答辯,答辯時請相關教師參與,把每班分為四個答辯組,每組兩位教師,負責4~5個設計小組。學生的設計成績由兩部分組成:一是答辯教師在仔細審閱學生的設計資料的基礎上,結合學生的答辯情況和設計課題的難易程度給出成績,此成績占設計成績的70%;另一部分是平時考核成績,由指導教師根據學生在設計過程中的表現,如遵守作息時間情況、是否按時獨立完成等評定,占設計成績的30%。
實踐表明,以上做法能夠較好地適應當前絕大多數學生的實際情況,充分調動學生的積極性,設計教學的整體質量有了明顯的提高。效果最為顯著的有兩點:一是針對每個學生的實際水平分配不同的設計任務,使每個學生都必須認真去做,避免了過去按“優帶差”分組常常演變成“優代差”的弊端。學習較差的學生不得不自己去完成設計任務,也和其他學生一樣得到了鍛煉,看到了自己的成績,感受到成功的快樂,有利于增強他們的自信,對他們以后的進步大有益處。二是把課程設計貫穿到課程理論教學中,體現了理論聯系實際的教學原則。不僅有效地提高了課程設計的效率,而且大大激發了學生的學習熱情,使學生在學習有關章節時有了明確的針對性,看到了理論的應用性,學習的積極性明顯增強,真正實現了課程設計與理論教學的互相促進,有利于該課程整體教學質量的提高。
參考文獻
[1]陳立德.機械設計基礎[M].北京:高等教育出版社,2000.
1.機械設計制造及其自動化課程體系設置
機械設計制造及其自動化專業課程一般分為兩大部分——理論教學和動手實踐。理論教學中,學生必修的課程有公共基礎課、學科基礎課(如數學、物理的理論力學、材料力學、機械設計等)、專業必修課(如機械制造及其自動化技術、機械設計制造及其自動化設備等)、專業選修課(根據學生實際情況,由學生自由選修專業領域內課程如機械工程計算機)。在實踐教學方面,這部分課程體現在實驗、設計和畢業設計三個模塊,課程實驗而言,實踐性、操作性較弱,難以真正達到鍛煉學生實踐動手能力的效果。盡管三大部分在教學中所占的時間不少,但實效不強,實驗課和畢業設計往往是學生按照老師的要求按部就班完成任務,不能激發學生的創造力。
2.日本機械設計制造及其自動化專業的教學經驗
以日本鹿兒島大學為例,其機械設計制造及其自動化專業教學計劃分為同時教育、基礎教育和專業教育三大部分。就專業教育課程而言,機械設計制造及其自動化專業包括必修、。專業選修A類和專業選修B類,前者大部分是機械工程類別,后者為工程學類別。學生修滿學分方可畢業。與我國不同,日本機械設計制造及其自動化專業課程設置十分明確,實用性強。學校高度重視專業教育,提供良好的理論培訓和實踐支持,學校幫助學生完成大量的實踐課程并提供實習資源,在幫助、鍛煉學生的同時培養學生的自主性和創造性。
二、機械設計制造及其自動化課程設置的改進
通過分析現狀和學習別國經驗,我們可以從以下幾個方面進行改進:
1.提高對實踐性教育的改革。保證通識教育完成的前提下,減少公共課程、專業必修課程,把更多的精力用于專業選修課程。重點培育實驗性教育,建立設備良好的綜合性實驗室,學以致用,將實踐能力作為考核學生的重要指標,強化實踐意識。在具體的課程設置上,將原來較為籠統的實踐性教學進行改進,充實教學系統。首先,在課程實驗階段,提高實驗測試在課程教育中的比重,提高學生的應用能力。其次,進行實習培訓。校方盡量提供資源,鼓勵學生進行實習,建立企業溝通平臺和實習聯盟,促進人才的培訓和輸出。再次,增加畢業設計教學課程,既鞏固既有知識,又針對性對學生的畢業設計進行指導,提早確定選題、工作、研究方式和計劃。
2.調整課程設置,以機械零件、工藝為主,擴大專業方向平臺。教師下達任務,學生可從機械傳動裝置領域進行題目設計。機械設計制造及其自動化專業設計許多知識領域,學校可開設專業方向的選修課,擴大學生專業方向課程的選擇范圍。促進學生在機械設計制造及其自動化專業領域能積累更多的理論知識,并尋找興趣點進行深度研究。例如:計算機、成形加工技術、機電等領域都可開設專業方向課程。
三、總結
卓越工程師教育培養計劃是落實我國教育改革和人才發展規劃的重要舉措,其目的在于為創新型國家建設和人才強國戰略提供高質量的工程技術人才保障。高等學校作為工程教育的高地,在培養具有扎實基礎理論知識的高素質人才方面發揮了極大作用。但我國高等教育體系長期以來存在重理論輕實踐、重模仿輕創新的弊端,在面臨工程實際問題的時候,學生思考問題、解決問題的能力明顯不足,難以適應現代社會的發展需求。因此,目前高教界正在積極探討培養學生創新意識、創新能力的方法和途徑。
2機械設計基礎課程教學現狀
機械設計基礎課程具有涉及知識面廣、理論聯系實踐的特點,主要由理論教學、實驗教學和課程設計三個環節組成。以我校機械設計基礎課程教學為例,理論教學依然以教師多媒體講授為主,主要原因:①多媒體圖文并茂,動畫、視頻豐富;②教師備課相對容易,但這也忽視了多媒體重難點不突出的弊端,學生短時無法接受大量的信息。在教學方法上忽視案例教學、問題導向式教學等方式的運用,影響教學質量和學生能力培養。機械設計基礎課程設計以帶式輸送機傳動裝置設計為任務,其設計對象仍為一級圓柱齒輪減速器,概因減速器設計理論成熟,可以做到有章可循,而且減速器中齒輪、軸、軸承等零件的設計恰是機械設計基礎課程研究的主要內容之一。但從課程設計教學效果看,還存在以下不足:①學生缺乏工程實踐,對減速器認識也僅是“聽說”,特別是結構設計時完全依靠指導書中例圖,沒有自己設計思路;②學生對力學、圖學等先修課程知識綜合運用能力較差,特別是繪圖質量不高;③教學模式單一,設計任務相同僅設計數據不同。學生在設計過程中缺少交流與協作,個別學生抄襲別人資料,學生分析問題和解決問題的能力得不到鍛煉。
3機械設計基礎課程教學改革思路
3.1融合實驗實踐內容于理論教學、引入工程實例
機械設計基礎課程主要內容包括兩部分:①研究常用機構的機構組成、運動特點、設計方法等;②研究一般條件下通用零部件的類型、作用、設計計算方法。實際教學中對第一部分內容注重于機構結構分析內容、圖解法內容和單個機構而不是機械系統的介紹;對第二部分內容仍將機械零件分成:常用傳動(齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動)、機械連接(螺紋連接、鍵連接、銷連接)、機械支承(軸、軸承)、其它零部件(機座、箱體)幾部分,部分和部分之間缺少一定的聯系,知識點比較零散。為此,應融合實驗、實踐內容于理論教學,在課程教學之初就提出機械設計的最終目的是“設計機械”,以兩種典型的機器——四沖程內燃機和機械傳動裝置——減速器為例,介紹內燃機的結構組成、工作原理、運動特點,從而提出內燃機的機構組成包括三大機構:連桿機構、齒輪機構、凸輪機構,它們是機械設計基礎課程的重點內容;從機械制造的角度介紹減速器的零件組成:齒輪、軸、軸承、螺栓、箱體等,從而引出課程的另一部分重要內容——機械零部件的設計計算。對教材的內容根據授課專業的不同進行適當取舍,由于我校的一些近機類專業如材料、安全工程等專業力學、金工實習等先修課程開設的不足,在帶傳動設計、齒輪傳動設計中若一味地講解受力分析,學生勢必難以接受,應拋開推導過程而重點強調應用。將案例作為課堂教學的基本素材,把學生引到工程問題的現場,借助于多媒體的情景再現,首先讓學生用工程語言描述工作過程,其次讓學生提出工程問題并構思解決問題的方案。這不僅有助于學生提高感性認識,更重要的是讓學生體會知識應用的成就感。
3.2重點改革實踐教學環節
基于減速器應用的廣泛性、教學示范效果的典型性、設計方法的成熟性,減速器設計仍是檢驗學生理論知識掌握和運用熟練程度的最好的載體。但應該改變以往在給學生布置設計任務時就給出設計方案的作法,而是僅給出工作機的工作要求和工作參數,對原動機、傳動裝置由學生自己選定。由于學生對機械的感性認識和工程實踐知識十分缺乏,不能將所學的知識與實際聯系起來,更不會應用于工程實際,因此將減速器拆裝測繪綜合實驗安排在課程設計任務下達之后進行。通過實驗讓學生對減速的功用、結構組成有一個直觀的認識,對提高課程設計質量有直接的幫助。實驗結束之后,在組織學生討論之前提出的幾種不同設計方案,比較各方案中各傳動裝置的形式及布置的先后順序并確定出最優方案。這樣每一位同學都有提出自己設計思路的機會,通過交流發言使每一位學生認識到自身學習的主體地位,在課程設計之初就積極參與到解決工程實際問題的過程中來。在以往指導教師分配給學生的數據不同,可以避免學生抄襲。但由于現代信息的發達,網絡上只要提供數據就可以提供設計過程,這就造成了部分學生的“信手拈來”。可以根據班級學生數量將其分成5~6個設計小組,每個小組一組數據所算得的傳動裝置運動和動力參數應該是一致的,而在傳動比分配時各級傳動比又可以是不同的。學生一邊計算一邊交流,不僅了解了其他人的設計思路,發現自身問題也可隨時解決。
3.3機械設計基礎課程考核方式改革
學生最關心的必然是課程考核成績,因此機械設計基礎課程的改革與探索必須得到學生的配合與支持。如果課程考核方式不能客觀地反映出學生的學習狀態,優秀學生的學習積極性必將受挫。隨著社會對人才能力需求的提升,機械設計基礎課程內容的廣泛性、能力要求的全面性與有限的學時之間的矛盾就日漸顯現出來,一方面教師教學中要保證課程內容的系統性、全面性;另一方面學生學習時又感到時間緊、任務重,因此傳統的教學模式及考核評價方法與機械類卓越工程師能力要求已不相適應。在我校,機械設計基礎的總評成績由兩部分組成,其中考試成績占70%,平時成績(包括出勤和課堂表現、作業、實驗)占30%。近年來針對課程考核方式也進行了改革。但平時成績在總評成績中占的比重仍較小,且平時成績的組成仍比較簡單,缺少行之有效的評價內容體系。應以機械類卓越工程師培養對機械設計基礎課程教學的能力培養目標為依據,適當增大平時成績的比例,并尋求可以定量化考核的評價內容。因此可以提高平時成績的比例到40%,增加課堂討論發言、創新機構設計、大作業等環節,其占總成績比例為10%,通過這種形式提高學生學習的主動性和參與性,提高學生的動手創新設計能力,達到課程教學目的。
4結束語
機械設計基礎課程教學是培養具有創新意識和實踐能力的機械類卓越工程師的重要環節。隨著社會對機械類人才綜合素質要求的逐步提高,各高校對機械設計基礎課程相繼進行了改革,但無論如何都是基于創新能力培養的核心。在機械設計基礎課程教學中對課程內容體系、課程設計和課程考核評價方法等方面都進行了積極的探索,這些措施的實施收到了大量有益的效果。將繼續按照制定的基于卓越工程師培養對機械設計基礎課程教學的知識和能力目標要求,完善機械設計基礎課程的教學方法和體系。
作者:陳國輝 楊松華 宋勝偉 單位:黑龍江科技大學機械工程學院
參考文獻:
[1]曾敏.基于項目驅動法的機械設計基礎課程教學改革探索[J].當代職業教育,2015(1):20-22+42.
一、互聯網基礎下機械設計教學方式
1.互聯網在機械設計課堂中的應用
“互聯網+教學”改變了原來單一的教學環境,使得傳統的教育展現出新的生機;從原來的課堂時間地點方式固定、一名教師多多個學生的狀態轉變為隨時隨地、教師和學生多對多交流的新形態。針對學生喜歡上網這一現象,上課之前列出專題,讓學生根據自己的興趣查閱資料,在上課時可用根據自己的問題和老師一起探討。教師不僅把書本知識傳授給學生,而且將自己的研究成果融會貫通于課堂教學中,充分調動學生的學習積極性,激發學生的求知欲望。適時地將新知識、新技術、新理論以專題的形式引入課程教學內容,如結合教師產學研過程中與機械制造相關的典型實例開發的專題之一工廠里的創新。一方面拓寬了學生的知識面,另一方面加深了學生對理論結合實際的理解。機械設計教學中,在齒輪傳動一章講解時,首先讓學生在上課之前在網上或是實例中看到的有齒輪傳動的機器介紹一下,介紹齒輪傳動的應用和原理,教師根據學生的講解補充齒輪傳動的原理及特點、分類時用講授法,講解具體時利用觀察啟發式;分析結構上的特點件時利用和其他傳動機構對比討論法等。
2.互聯網在機械設計課程中課后的應用
“互聯網+”時代的到來為突破名師資源不足,又快又好地全面提高高等教育質量提供了新的思路,帶來了新的機遇。多年來課后學生對機械設計的學習僅限于課后作業題,這樣極大的限制了學生創新能力的培養。互聯網教學從課堂教學、答疑、習題課、審批作業、討論互動課、小測驗、期中測驗到期末考試等,都在網上進行。這種“互聯網+機械設計”教育模式使得機械設計課程在課后教學中吸取這種網絡教學的方式,極大的提高學生學習的主動性。
3.互聯網在機械設計創新能力培養中的應用
機械設計課程的主旨是培養學生創新設計能力,機械設計本身就是一種創新性的工作,我們的目標是使學生在校期間就應具備初步的創新設計能力及動手能力,為此我們在教學過程中注重啟發學生的創新思維,課下積極指導學生參加多項機械設計創新大賽。提高了學生的積極性,也激發了學生的創新能力。網絡中機械創新實例很多,學生可以自己上網查閱相關資料,并根據自己的理解和同學老師分析討論。教師在課堂上對學生分析的實例點評,主要讓學生發言討論。并對學生發言的表達能力、對問題的理解能力等記作平時分作為考核的一部分。同時老師可以帶領學生實地調研,根據調研的情況,對目前看到的機械存在的問題做設計分析。
二、網絡教學中存在的負面影響及解決措施
一些大學生由于缺乏自制力,迷戀網絡世界,擠占了正常的學習時間。提倡網絡教學的同時跟隨著也出現了一些負面影響,比如“網絡上癮癥”、“網絡孤獨癥”等對青少年的身心健康構成危害與威脅。對網絡產生心理依賴,一旦無法上網,就焦躁不安;極個別的學生沉迷網絡,逃課,不交作業,不參加考試,走路吃飯都在玩手機APP、游戲或者閱讀小說和各種信息。網絡帶來了很大的方便同時也給一些自制力不高的學生帶來了負面的影響,這就需要教師正確的引導,老師一定要分析學生上網的根源,適當將學生對上網游戲的熱情引導到學習上來,通過網絡查閱資料和創新設計的案例,吸引學生對機械設計興趣,并且要采取適當的措施,限制學生對網絡游戲等的迷戀。將網絡上好的信息及時傳達給學生,讓同學們意思到,不急游戲有趣,學習中也有很多有趣的設計,讓同學們樹立好學習的態度和意思,最終實現網絡教學的目的。
三、結論
“互聯網+機械設計教學”使傳統的教育煥發出新的活力;從原來的學習時間地點固定、教師學生一對多的狀態轉變為隨時隨地、移動網絡、教師學生多對多的新形態。改變填鴨式的教學擬制了學生的學習興趣,將學生的精力不是放在考上而是放在學上。教學資源能實現國內外資料的共享,學生通過網絡可以了解學習國內外著名高校教學資源,能及時更新教學內容。豐富的網絡教學資源為學生提供了課外學習環境,激發了學生自主學習的興趣,也促進了教學質量的提高。
作者:李霞 陳建萍 魏敏 葛云 曾海峰 單位:石河子大學 新疆交通職業技術學院
參考文獻:
考試改革是高等學校教育教學改革的重要組成部分。鑒于現行高校考試制度存在考試目的重評價輕反饋、考試重知識考核輕能力考查、考試形式比較單一等弊端,以機械設計基礎課程為依托,建立多元考試模式,并提出將理論設計轉化為實物設計,進而轉化為產品的設計理念,做到學以致用。通過實踐,該考試模式激發了學生學習興趣,培養了學生的設計能力和將理論應用于實踐的能力,達到了通過考試反饋和指導教學的目的。
關鍵詞:
機械設計基礎;考試目的;考試形式;階段考試;機械實物設計
考試是教育教學過程中不可缺少的環節。通過考試能夠監測教學效果、調節教學過程、掌握教學平衡,衡量是否實現預定的教育目標、教學目標、學習目標等。考試已成為高等學校深化教學改革、推進素質教育、提高教學質量、培養應用型人才的重要任務之一。李麗等人探討了機械類專業課程考試改革,提出專業基礎課程的考核要與生產實際相結合,可以運用“考試”+“實驗”+“項目設計”的方式[1]。張忠福討論了高等學校以能力為中心的考試改革,提出了考試工作應做好3個轉變,即由注重書本知識考核到注重能力考核的轉變,由閉卷考試向靈活多樣的考試方法轉變,由注重期末一次性考試向注重全過程考核的轉變[2]。本文以機械設計基礎課程為依托,延續了李麗、張忠福等人的改革思路,建立多元考試模式,并提出不僅要進行機構設計,還要將機構設計轉化為實物,轉化為產品,進而轉化為生產力的新理念。
一、存在問題
(一)重評價、輕反饋
考試作為教學過程中的一個重要環節,具有導向、診斷、反饋、評價、區分、預測、激勵等功能[3]。機械設計基礎課程的現行考試模式突出了期末試卷成績的價值功能,部分教師將期末考試成績作為評價學生學習狀況的唯一標準。期末試卷考試內容往往重理論、輕實踐,缺少對學生創新能力、設計能力和應用能力的考核。有些教師不能領會考試的導向、診斷和反饋功能。很少有人通過考試對教學質量和效果進行重新評估、重新認識,也很少有人通過考試改進教學方法、優化教學內容,進而提高教學質量。
(二)重知識、輕能力
考試內容多教材化,考試題型標準化,導致學生機械地記筆記、背筆記,即使試卷成績較高,實際上并沒有理解和掌握所學的內容,只不過是死記硬背而已。因此,這種考試只能考查學生對理論知識的短時記憶能力,不能夠考查學生對知識的理解和掌握程度,更不能考查學生的設計能力、應用能力和創新能力,并且會誤導學生只重分數,不重能力和綜合素質的提高[4-5]。
(三)形式單一,缺少靈活性
機械設計基礎課程多采用閉卷考試的形式,考試形式比較單一,缺乏彈性。機械設計基礎包括機械原理和機械設計兩部分內容,課程內容較多,需要考查的知識點量大。期末試卷多分為A、B卷,A、B卷試題不能有相同的題目,加之考試時間有限,一套試卷無法囊括該課程教學大綱所有的知識點,試題覆蓋面窄,并且多注重理論知識,很難通過一套試卷實現對學生全面合理的評價。機械設計基礎涉及大量的機構設計內容,但在有限的考試時間里很難完成完整的機構設計題目。因此,通過單一的試卷考試無法考查學生的綜合機構設計能力和分析問題、解決問題能力。另外,課程各章節的考試題型大多模式化,缺少靈活性。每個學生作為個體是有差異的,他們的興趣點各有不同,同一套試卷不利于學生個性的發揮和發展。
二、改革方案
建立了“平時”+“階段考試”+“期末考試”+“機械實物設計”+“答辯”的考試新模式。平時成績占20%,階段考試成績占10%,機械實物設計成績占20%,答辯成績占10%,期末考試成績占40%。
(一)加強對平時學習的激勵與考核
平時成績綜合考慮學生的課堂表現、出勤、作業完成情況等。平時成績占總成績的20%,其中作業占5分,課堂表現占10分,出勤占5分。根據學生作業完成情況,獨立完成、準確率高、格式規范的學生成績高,獨立完成但準確率稍差的學生成績較高,抄襲、作業不規范的學生成績低,鼓勵學生獨立完成作業,避免抄襲現象;課堂表現分則根據學生表現給予加分和減分。為了引導學生思考、活躍課堂氣氛,在課堂教學過程中教師會設置一些問題[6],學生主動要求回答,并且回答正確,每次加1分。曠課、遲到、上課睡覺、玩手機等,每次扣0.5~1分。遲到現象,每次扣0.5分。綜上,平時總成績不超過20分。通過加強對學生平時學習的激勵與考核,能夠培養學生良好的學習習慣,激發學生的學習興趣。
(二)通過“階段考試”加大過程考核力度
無論哪門課程,各章節之間都存在一定聯系,同時都有各自的獨立性。通過單個章節的階段考試可以考察學生對本章內容的理解和掌握情況,及時解決學習過程中出現的問題。考試結果又可以引導教師對教學內容有所調整和側重,對教學方法有所改進,從而對教師教學具有反饋和促進作用。同時,學生也可以從中查找出自己的薄弱環節和差距,比較全面客觀地評價自己,有針對性地調整自己的學習策略,不把考試作為學習的終點,而是把考試作為再學習的起點,進而達到較好的學習效果。
(三)擴大期末試題覆蓋面,實現合理評價
期末考試安排在課程結束之后,考試形式為閉卷筆試,分值為100分,最后匯總成績時,期末考試成績乘以40%。為公平起見,提出擴大試題覆蓋面、增加題量的想法,為避免與有限的考試時間相沖突,提出在試卷中給出部分選作的題目,學生可以自主選擇感興趣的題目。另外,命題要突出能力的考核,學生可以發表自己的見解,鼓勵學生主動思考。與此相應的評分標準要更為人性化,改變以往的評分標準的單一性。
(四)通過機械實物設計環節,培養綜合設計、實踐動手能力
機械設計基礎課程涉及各種類型機構的設計,如凸輪機構設計,齒輪機構設計等。在考核內容中設置了機械實物設計環節,旨在培養學生運用所學知識進行機構設計的能力和實際動手能力。由教師給出所設計機械需要完成的動作及執行動作構件的運動規律,學生自主選擇機構的類型和材料,做出符合要求的實物。根據完成情況,教師給出機械實物設計成績。挑選完成較好的作品,對結構進行完善和優化,聯系感興趣的企業,做成產品,進而可以轉化成生產力。該環節既能尊重學生作為個體的興趣,考查學生綜合機構設計的能力,又能培養學生的動手能力以及解決實際問題的能力,同時又將理論轉化成實物,由抽象轉變為直觀,真正做到學以致用。
(五)通過答辯培養語言表達、反應能力
在教學過程結束后安排一次答辯,隨機提出與課程相關的至少3個題目,根據學生回答情況給出答辯的分數。答辯能真實地反映學生對本門課程的理解和掌握程度,對學生的評價更公平合理,同時鍛煉培養了學生的表達能力和反應能力。
三、實踐效果
在機械設計基礎課程的教學過程中,實施了多元考試模式,取得了一定的成效。平時考核的環節激發了學生平時學習的積極性,使學生作為教學主體真正地融入課堂教學,與教師間形成互動,活躍了課堂氣氛,同時約束了學生的不文明行為。階段考試環節,使學生及時找到了自己的薄弱環節和差距,有針對性的進行學習,學習效果大有改善。教師也能夠根據階段考試成績及時調整授課內容,改進授課方法,將知識更為有效地傳遞給學生。通過考試內容的改革,豐富了考查的內容,尊重了學生個性的發展。學生對機械實物設計環節比較感興趣,設計出的實物機構形式各異,大多實現了預期的功能要求,學生對自己的作品都很滿意,很有成就感。實物設計環節激發了學生的學習興趣,培養了機構設計能力和動手能力。多元考試模式的實施,既考查了對理論知識的掌握,又考查了對基礎知識運用,實現了對學生綜合水平的合理評價。
四、結語
考試改革實現了考核形式多元化、考試內容豐富化、考試過程階段化、考試題目可選化,考查內容能力化、理論設計實物化,達到了對學生合理評價、以考試反饋和促進教學、以考試指導學生再學習,提高課程教學質量的目的。
作者:孫巖 單位:遼寧科技大學機械工程與自動化學院
參考文獻:
[1]李麗,王國勛,宋小艷.機械類專業課程考試改革與創新能力培養[J].實驗科學與技術,2014,12(3):149-152.
[2]張忠福.試論高等學校以能力為中心的考試改革[J].天津電大學報,2010,14(3):43-47.
[3]葉志軍.提升高校課程考試管理水平的探索[J].當代教育論壇,2011(1):27-28.
[4]王曉嵐,劉恩權.高校考試改革的原則與策略[J].繼續教育研究,2014(5):131-132.
(一)教學目的針對性不強
電子封裝技術專業機械設計基礎課程的目的是為學習半導體制造工藝設備、電子封裝與組裝設備和片式元件制造工藝及設備等專業機械設備打基礎,強調的是其基礎性和應用性,而不是像機械設計專業學生以能夠設計機器為目標。因此,學生不需要對復雜的設計計算公式和方法理解得完全透徹明白,而主要是能夠運用這些公式、定理來解決專業機械設備學習過程中的疑問,能夠在將來的工作和學習中解決在購置、管理、使用及維護專業設備中遇到的一些機械方面的問題。
(二)學生重視程度不夠,學習興趣不高
有學生片面地認為,電子封裝技術專業主要是學習電子封裝制造方面的知識,不設計機械,機械設計基礎課程不用好好學,用處不大,在思想上沒有正視課程的重要性。另外,學生感到課程內容抽象、枯燥、雜亂無章,學習困難,產生厭學情緒,消極應付,直接影響學習效果。
(三)教學方法單一,過分依賴多媒體
課程中的理論設計計算可以說貫穿整本教材,容易采用單一的教學方法;且理論性強,知識點眾多,初學者容易混淆遺忘,理解掌握困難。再者,教學大都采用多媒體,雖然節省了板書時間,但由于信息量大,教學進度變快,學生的思路跟不上教師的講解進度,使學生連思考的時間都沒有,對需要掌握的知識點感到無所適從。
(四)實驗室建設滯后
由于場地、經費等現實條件的限制,場地有限,實驗設備不能及時更新,開出的實驗項目受限;教學方式以教師講解、學生觀摩為主,學生不能親自操作、感受實驗的整個過程,好奇心不能得到滿足,想法不能得到驗證,對學生的實踐能力提高不大,實驗效果不佳。
二、教學改進途徑
(一)轉變觀念
重視課程在電子封裝技術專業課程體系中及在教學中的重要性介紹,上好第一堂課,讓學生清楚了解該課程的紐帶作用。在條件允許的情況下,增加參觀實驗室環節,通過介紹實驗設備特別是本專業的教學科研儀器設備,使學生了解課程在機械設備中的重要地位。在此基礎上,始終保持學習興趣是激發學生學習動機的有效方法。這就需要采用靈活的授課方式(例如實物教學、設問式教學、專題討論等)、多樣的教學內容表現形式(例如動畫演示、模擬仿真、圖表比較等),充分發揮學生的主體能動性,激發學生的求知欲和學習興趣,提高教學效果。
(二)優化整合教學內容
從機械設計角度講,電子封裝技術專業培養目標是使學生掌握封裝設備運行與維護的專業知識和技能,畢業后成為在通信設備、軍事電子設備相關廠家及科研機構從事生產及經營管理等方面工作的工程應用型高素質復合人才。根據此目標,課程內容應選擇與本專業結合緊密的教學內容,特別是與專業設備密切相關的內容,主要包括各類機構和傳動、連接和軸承等,使學生在有限的時間和精力上,掌握與本學科專業知識相聯系的機構和零部件的工作原理及設計方法等基礎內容,為后面的專業課學習打下堅實的基礎。
(三)用好多媒體,板書輔助
多媒體教學是一種正在蓬勃發展的現代化教學手段,具有直觀性、圖文聲像并茂、交互性、動態性、可重復性等諸多優點,可以生動形象地展示教學內容,充分調動學生的視覺、聽覺系統,使學生在開闊視野的同時,調動學習積極性和能動性,但要避免多媒體教學的弊端,把握好教學節奏。當然,多媒體教學并不能完全取代傳統的板書。板書教學更能適應學生的思維方式,更有利于學生記筆記和互動。教師能夠隨時通過觀察學生的表情和積極性,而及時放慢或加快講授速度,充分合理地利用時間。作為當前最為普遍使用的兩大教學手段,采用以多媒體教學為主、板書教學為輔的聯合教學方式,合理運用,無疑可以提高教學效果。
(四)實踐環節應強調學以致用
電子封裝技術專業的實踐環節,應從本專業的社會需求出發,培養學生的實踐動手能力,關注知識綜合應用能力,重點解決與電子封裝儀器設備直接相關的機械結構設計,運動學分析和動力學分析三個方面的能力。實驗應體現設計性、綜合性、研究性和系統性,實現實驗教學學以致用的目標。
(五)充分利用網絡資源
關鍵詞:機械設計基礎;課程設計;教學方法;研究
作者簡介:閆存富(1972-),男,河南安陽人,黃河科技學院工學院,副教授,工程師;孔令云(1966-),男,河南安陽人,黃河科技學院工學院,教授。(河南 鄭州 450063)
基金項目:本文系鄭州市重點實驗室建設項目(項目編號:121PYEZX179)、鄭州地方高校新世紀教育教學改革及人才培養工程(項目編號:ZZJG-C6022)、河南省重點學科建設(項目編號:豫教高[2012]186號)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)02-0125-02
機械設計基礎課程是高等學校機械類專業學生的一門很重要的專業基礎課,其課程設計是在學生機械設計基礎課程結束之后,進行的一項綜合性課程設計,是機械類專業學生一個重要的實踐教學環節。
課程設計是使學生根據老師給定的題目和要求,通過自己查閱相關資料,進行結構設計、理論計算、繪制相關圖紙并最后寫出設計說明書。以培養學生機械設計能力、獨立運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力,提高基本技能為目的。在課程設計中,不僅要使學生得到基本技能的訓練,還需提高他們的工程設計及創新設計能力,為后續課程的學習、畢業設計及畢業后從事科學研究奠定基礎。
一、當前課程設計中存在的問題及原因
結合教學經驗,總結當前機械設計基礎課程設計教學中主要存在的幾方面問題。
1.學生先修課程基礎較差,課程設計質量得不到保證
在課程設計中,要涉及到工程力學、工程制圖、互換性與技術測量及機械原理等先修課程的知識,由于這些課程學習時是分開單獨學習的,在設計中則需要綜合應用,此時問題就會暴露出來了。該方面問題在圖紙上表現特別突出,主要表現為制圖時不知道先畫中心線、標題欄位置不對、圖中箭頭畫法和一些零件的簡化畫法錯誤等,其他如正確標注裝配圖和零件圖中的尺寸公差和位置公差錯誤,圖上的技術要求臨時湊上一些內容等問題;工程力學方面的問題主要表現為不能很好地應用工程力學知識去對軸、軸承及其他零件進行強度校核,有些學生在設計計算時不知道什么是截面法等;機械原理方面則主要表現為對有些常用機構的特點不清楚,如有的學生在設計時將蝸輪設計為主動件去帶動蝸桿轉動,根本就不知道蝸輪蝸桿傳動具有自鎖性。另外說明書書寫不規范,有些圖、表和相關符號標注不符合相關規定等問題也是很常見的現象。
上述問題常見的原因主要是學生先修課基礎知識掌握較差。學生反映說是在學習時有些知識點老師沒有講或沒有重點講,再去問老師,老師則說課時太少,沒時間講,此類問題就需要指導老師在設計前給學生補充講解一下。
2.學生在課程設計過程中缺少思考,盲目照抄現象嚴重
目前我校“機械設計課程設計”課題都采用減速器作為設計題目。指導老師給出已知數據,由學生完成擬定傳動方案、選擇電動機、計算相關參數、設計主要零件、繪制裝配圖和主要零件圖及編寫設計說明書。課程設計的題目單一,設計過程大同小異。雖然在課程設計結束時,大部分學生都能完成設計任務,但學生大多是機械式的模仿設計,缺乏主動思考。加上多數學校都是將課程設計集中安排在2~3周內完成,學生又是初次接觸設計,沒有經驗,在時間安排上不重視,到后面真正去做時才發現很多問題。如果老師又催得緊,這時候有些學生就會去拷貝、復制別人的東西。有些學生還會有選擇地作一些輕微改動,而有些學生則干脆完全照搬過來,只改紙上的姓名、學號,其他數據計算和結構設計都相同,抄襲現象特別嚴重。
3.學生對課程設計不重視,學習態度不夠端正
筆者在教學過程中發現,大部分學生都能完成工作任務,但是有一部分學生根本就不重視課程設計。他們認為反正自己將來不從事這個專業,所以就沒必要下功夫去做,只把課程設計看成是一次大作業。而且由于學生是初次接觸這種設計型任務,在剛開始設計時,往往不知如何入手,時間安排上很松散,效率不高。而等學生慢慢入門以后,時間已經所剩無幾,以至于在最后幾天加班加點,隨便抄襲別人或一些書中的現有設計來應付交差。有些老師把關不嚴,使得這種現象更為嚴重,這種做法就會影響到下一屆的學生,造成惡性循環。
4.課程設計學生多,指導教師偏少,影響課程設計質量
隨著招生規模的增大,學生人數比以前增加了許多。而在設計過程中負責指導的專業課教師有限,經常是一名教師指導一個班或兩個班的學生,教師在指導課程設計時很難照顧到每一個學生。教師在設計時也就很難發現學生存在的問題,直到課程設計結束,交圖紙和說明書時才發現問題。而有的學生在設計過程中不懂裝懂,老師不催,他們也懶得做,直到最后老師催繳課程設計時,才匆匆整理一下,湊出一個設計交上來。這樣的課程設計,其質量可想而知,學生的綜合設計能力很難得到提高,課程設計的目的也就難以實現。
二、課程設計教學改進措施
針對課程設計中存在的上述問題,在課程設計教學中提出如下改進措施:
1.加強與前修課任課教師溝通,夯實基礎,保證課程設計質量
通過與前修課的任課教師進行溝通,將課程設計中發現的專業課問題適當提出來,在上課時作為重點來講,提前為課程設計奠定一個扎實的基礎;在課程設計開始前要將設計過程中容易出錯的部分給學生提前強調一下,將錯誤消除在萌芽狀態;在課程設計過程中教師要勤于檢查學生的進度和質量,發現問題及時提出,督促學生改正。
2.課程設計題目多樣化,杜絕抄襲現象
數十年來,課程設計的選題大同小異,都以減速器或皮帶機為設計題目,每屆學生都重復同樣的設計內容,會影響教師的創新精神。而有的學校在制圖課的測繪練習時也選擇減速器,使得課程設計的題目過于重復。所以指導老師最好能深入現場發掘新的題目,給學生提供多個題目,盡量避免設計題目的重復,從源頭上杜絕抄襲。
3.加強師資培訓,提高指導老師專業水平
課程設計實際上是學生第一次獨立的將所學理論知識應用到實際中的一次演練,在此之前學生對實際工程設計了解很少,作為指導老師自身應該具有較高的設計水平和一定的設計經驗,這樣在給學生指導時才能直奔主題,使學生少走彎路。而現實中由于近幾年學校擴招,有工作經驗的老師相對較少,所以有些學校就只有讓一些剛出校門的畢業生去帶學生的課程設計。而這些教師自己就對實踐設計知之甚少,只有跟著前輩們“依葫蘆畫瓢”,可以想象這樣的老師能帶出什么樣的課程設計效果。即便是湊合著帶著學生做出來了,課程設計的質量又如何得到保證。
4.嚴格設計進度,保證設計質量
另外機械設計課程設計是一項較復雜的工作,包括大量的計算、設計、繪圖及編寫說明書等,需要查閱有關設計手冊和資料,并綜合運用多學科的知識。設計進度過快,在設計過程中就會缺乏深入細致的研究工作,出現不求甚解的現象,難以保證設計質量;若設計進度過慢,就會出現前松后緊現象,到后期會出現抄襲現象,同樣也無法保證課程設計質量。所以應由教師提出一個設計進度計劃,明確設計過程中各階段應完成的內容,要求學生基本上按著該進度計劃進行設計。
5.端正學生學習態度,改進考核方式
那些認為反正自己將來不從事這個專業,所以就沒必要下功夫去做,不重視課程設計的學生,可以給他們解釋課程設計不僅僅是讓他們完成一次設計任務,根本目的是培養學生對所學知識的綜合應用能力、創新能力和獨立做事的能力;同時通過獨立完成課程設計,可以培養學生獨擋一面的能力,為學生的將來奠定基礎。由此提醒學生,那種將課程設計僅僅看成是一次大作業的看法是極端錯誤的。
由于各個學校的具體情況不一樣,當前各個學校采取的考核方式也不完全一樣。大部分學校采用指導老師一人說了算的考核方式,而有些老師平時又對各個環節把關不嚴,在最后驗收時又沒有詳細審查設計內容就匆忙給個成績了事。這樣致使比較努力的學生得不到好成績,而有些完全照抄過來的學生卻能得到好的成績,造成部分學生存在僥幸心理,認為即使不認真做最后也能合格。所以筆者建議對課程設計的考核采用分段給分制,即可將總成績分為平時成績、成果的質量和答辯成績三部分。其中平時成績包括平時的考勤及設計過程中與設計的計劃進度的符合程度,成果的質量包括設計說明書和繪圖,答辯成績即最后由答辯評委給出的成績。
三、結束語
機械設計課程設計作為機械類專業學生的重要實踐教學環節之一,具有承上啟下的作用,無論機械設計課程設計采用何種方法和手段,但目標是統一的。學生先修課程基礎差、在課程設計中缺少思考、對課程設計不重視、參與課程設計的學生多、指導教師偏少等是影響課程設計質量的主要因素。采用提高先修課程的上課質量、課程設計題目多樣化、提高指導老師專業水平、嚴格設計進度、端正學生學習態度及改變傳統的考核方式等措施能有效提高教學質量。
參考文獻:
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【關鍵詞】機械設計基礎 項目化設計 教學
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2013)11-0070-01
《機械設計基礎》是高等學校理工科非機械類專業的技術基礎課和必修課程。本課程主要講述一般通用機械的基本理論和設計方法,主要精選工程力學、機械原理、機械零件等課程的內容,并優化組合成為一門綜合化課程。主要內容包括:機械設計概論、常用傳動機構設計基礎、通用機械零件設計基礎、機械傳動系統方案設計與創新設計等。課程注重對學生綜合設計能力的培養,強調學生發現問題、分析問題和解決問題的能力,從而提高學生創造性構思和總體把握設計方案的水平。
一 項目化教學的設計理念與思路
1.設計理念
基于項目的工作驅動法的教學模式,是一種做中學,學中做相互融合滲透的模式,強調操作的實際運用能力,能較好地將教學與實際操作聯系起來,達到“教、學、做”自然結合。項目驅動的教學模式與《機械設計基礎》的課程教學在目標上一致。關鍵要處理好課程的項目化、項目的課程化二者的結合,知識結構的重構,老師課堂角色的轉變等問題,這種教學模式才能被有效實施,實現理論在向實踐轉化過程中的積極作用。
2.設計思路
第一,設計課程時,根據課程內容選取典型性、覆蓋性、可行性、趣味性強的項目。然后,圍繞項目的實施,設置若干任務,對應不同的項目目標,知識點鏈接,在此過程中實現知識的重構。
第二,按照上述方式,課程組經過與專業和企業的研討,設計了以“機械結構測繪與分析”為主線,層層推進,由簡單到綜合,難度逐漸增加的8個實踐項目。不同專業及教學要求的學生可以選擇不同的學習項目。綜合項目選取各專業職業崗位環境實用性強的。
第三,采用靈活的、開放的教學方式。(1)課內教學:學生分組,根據需要各小組完成不同或者相同的學習子任務,組內和組間討論和相互學習,提高課堂學習效率。老師集中點評和講解。(2)課外學習:在課外,學生基于完成項目報告的需要,利用機械實訓室和網絡教學環境進行課前預習與課后復習,以增強學生自主學習的能力,給學生安排課外完成的機械設計創新設計大作業。
3.項目內容選取原則
第一,項目源于機械的實際應用,項目的選取注重典型性、覆蓋性、挑戰性、可行性、趣味性。
第二,項目系統化設計,基于認識規律,從簡單到復雜。本課程的項目從“抽水唧筒的方案設計”入手,項目難度層層推進,項目覆蓋的知識點逐漸增強,有序地實現了教學目標。
第三,項目教學的載體是動態的、開放的。教學載體的選擇體現了與專業緊密結合。
項目作為教學的載體,通過學生的實踐變得具體。根據每組學生或專業的不同設計任務,各組之間互相學習交流設計的過程;在這種動態的任務、開放的設計環境中學生的各項能力得以提高的同時,還會主動、高效的學到相關的理論知識。如在實踐項目“自行車的拆裝與運動分析”中,學生通過完成此項目,逐步具有對機械設備拆裝與維護能力,同時學生還學習了機械系統的組成及其傳動原理,學習到軸、軸承、鏈傳動、平面連桿機構等相關知識。
第四,重視可持續發展能力的培養。選取的項目也要隨著時代科技的發展及時更新,以保持挑戰性、實用性。教學內容注重學生機械方面的創新能力、圖形表達能力的培養,這些能力的逐步增強無疑培養了學生在專業方面的可持續發展能力。
4.項目設計
以“機械結構測繪與分析”為主線,根據教學內容層層推進,由簡單到復雜設置教學項目。在每個項目中,設置了若干任務,并列出知識點和重點教學方法,要求實現的能力目標等。
設置如下情境:(1)簡單機械抽水唧筒;(2)機械手的測繪與分析設計;(3)機械門的開閉機構設計;(4)單級減速器的拆裝與分析;(5)單級減速器的設計;(6)變速自行車變速機構的設計與計算;(7)多級減速器分析與設計;(8)CK 9930數控車床拆裝與維護綜合實訓。
二 《機械設計基礎》課程建設與改革總結
項目化教學被越來越多的院校所采用,它的教學目標明確,與實踐聯系緊密;教學方法科學,更符合人性化教學的要求;教學過程以項目為中心,以就業為指導,突出知識的應用性、實踐性,設計周密。項目教學突出知識的應用性、實踐性,能培養學生應用知識的能力、自主學習的能力和創造性思維的能力。
但是項目驅動教學的實施面臨著一些問題。學生主導作用的實現需要很多條件。比如,學生的學習意愿強烈與否,資訊材料的完備程度,理實一體化的教學環境等。這些問題的解決不僅對辦學條件提出了苛刻的要求,也增加了教師進行教學管理和教學評價的難度。如何控制進度,提供怎樣的資訊材料才恰當,都是在現有條件下實施項目驅動教學面臨的問題,還需進一步研究。
參考文獻
關鍵詞:機械設計;機械傳動;實踐教學;教學方法
高職《機械設計基礎》課程是工科類相關專業的一門重要的專業基礎課,課程闡述了常用機構工作原理和通用零件的設計理論。根據近幾年來對高職機電一體化專業、工程機械專業以及機械設備維修專業的畢業生跟蹤調查,統計畢業生從事的工作崗位,主要是機械設備操作、設備維護保養、設備安裝、調試和售后服務等崗位。這些工作對本課程知識的要求均不涉及機械零件設計方面的內容,而只要求對機械傳動及其零部件熟悉即可。此外,學生缺乏生產實踐經驗,在課程學習中感覺抽象,難以理解,加之目前課時的不斷壓縮,更有必要對該課程的教學內容和教學方法進行改革。
一、課程名稱更改為機械傳動
《機械設計基礎》無論從機械類專業角度和非專業的角度,很容易讓學生產生誤解,以為這門課主要探討的是機械零件設計,好像與畢業后從事的技能型工作關系不大。實際上,《機械設計基礎》主要探討的是機械傳動,零部件設計是次要的。高職機械類專業學生在學校期間要學的課程較多,用于機械設計基礎課程的課時較少,一般在50~60時學時,從高職培養技能型專門人才的目標出發,學生在機械設計基礎這門課程里,只要掌握機械傳動方面的知識就可以了。如果在課程內容上做些調整,減除機械零件設計方面的內容,課程名稱改成機械傳動,使學生在學習這門課一開始就能領會到本課程的學習任務,把任何能從事施工的機械分成三大部分:動力部分(如內燃機、電動機等)、傳動部分(如機械傳動、液壓傳動等)和工作裝置(如裝載機裝料裝置、壓路機的振動行走裝置等)。將課程更名為機械傳動,從課程體系上能體現高職機械類專業培養技能型人才的特點,也避免了非機械類專業人士對機械設計基礎課程產生誤解。
二、課程內容選取機械傳動方面
將《機械設計基礎》的主要內容進行分類,如表1所示
將表1的內容按照絕大多數企業崗位對高職機械類畢業生在《機械設計基礎》課程的要求進行分類,第一部分機械傳動方面,這部分在畢業生就業的工作崗位上應用比較多;第二部分機械零件設計方面,該部分在工作中能用到的很少。根據高職技能型人才培養知識夠用的需求,可將第二部分內容刪減。這樣既保證了機械傳動方面的教學課時,又減輕了高職學生學習機械設計理論計算方面的學習負擔,進而可以提高學生對具體需求知識的學習效果。
三、課程教學方式方法的改革
機械傳動部分的基本概念和基本理論比較抽象,如機構自由度計算中虛約束的判斷、平面連桿機構曲柄存在條件的判定、滾子半徑和基圓半徑對凸輪輪廓的影響、漸開線性質等。這些內容學生在學習時既看不到,又摸不著,在教學中存在著很大的難度。以往我們大多采用多媒體演示教學,雖然也能有動畫演示,但畢竟抽象,學生理解起來還是不夠直觀。采用實踐性較強的教學方法,可以很容易的解決這些教學中的困難。因此在這部分的教學中盡量多采用實踐教學的方法來幫助學習和理解。將讓學生通過看的理解變為直接的體驗或揣摩,例如在認識平面機構的學習中,可以讓學生親自制作一個平面機構,使學生能在制作中揣摩和體會連桿機構的特性及制作要領,這個方法我在模具專業課程的教學中應用過,學生的學習興趣大大提高,知識掌握效果比以往老師講解效果更好。常用的實踐教學法主要有實物教學法和實習教學法,這兩種方法可以在具體的機械傳動教學中靈活使用。
1.實驗教學法。實驗教學法,是指學生在教師的指導下,使用一定的設備和材料,通過控制條件的操作過程,引起實驗對象的某些變化,從觀察這些現象的變化中獲取新知識或驗證知識的教學方法。在機械傳動課程教學中,由任課老師在課堂上做演示實驗,以配合課堂教學。通過實驗教學,可以使學生把一定的直接知識同書本知識聯系起來,以獲得比較完全的知識,又能夠培養他們的獨立探索能力、實驗操作能力和科學研究興趣,同時還可以培養他們的實際動手能力,為此,要盡可能讓每個學生都有機會親手參加實際操作。為積極創造條件做好實驗,任課教師應與試驗人員密切配合,根據實驗指導書的要求認真做好準備、講解、指導及批改實驗報告等工作,提高實驗的質量和效率。
2.實物教學。實物教學法是指在教學過程中,使用大量生活中真實的物體和教具,模擬生活情境來進行輔助教學的一種方法,它是一種既古老又有效的教學方法。在機械傳動課程的教學中,有些教學內容離不開實物。在課堂上不易講解透徹的機構,可以將其實物搬進課堂,對照實物進行講解。再好的修辭,再好的演講,也不如看到實物清楚明白。更好的教學方法,就是組織學生到工廠車間進行動態觀察,從而使學生能充分地對機構的運動情況進行分析,這是課堂教學的延續和補充。例如,講解擺動導桿機構運動簡圖的畫法時,在牛頭刨床邊對照機器的結構和運動情況進行講解,則可收到事半功倍的效果。學生到工廠車間參觀教學時,一定要做基本操作演示,切忌為了“保險、安全”而走馬觀花。在曾教過的工程機械專業的工學結合班上,便嘗試過將學生直接帶到工廠車間進行參觀教學,學生通過眼觀、手觸,更直接更具體地感受到機械傳動構件的應用,觸發了他們極大的學習興趣,在后面的教學中學生的配合性和主動性也顯著增強,教學過程也進行得輕松自如。
3.實習教學。實習教學法是教師在校內外組織學生進行實際操作,將知識、技能運用于實踐的方法。機械傳動課程教學可以結合專業實習來進行,即在專業實習前,任課教師根據教學內容擬出實習思考題,讓學生帶著機械傳動問題去實習,啟發學生自己動腦去發掘尚未掌握的知識,尋找尚未知曉的事物。例如,在齒輪傳動機構拆裝實習時,可通過對傳動齒輪的裝拆和齒輪側隙的測量進一步理解中心距可分性原理;再通過講解啟發學生自己開動腦筋充分分析,熱烈討論,去理解該原理的現實意義,即生產實際中齒輪的裝配雖不按標準中心距安裝,但仍然可使傳動平穩的道理。因此,任課教師應充分利用好專業實習,認真加以引導,提高學生的積極性和思維能力,實習的結果要進行檢查總結,以提高知識技能的運用水平。以上三種都屬于實踐教學法,在機械傳動的教學中,還要根據學校的教學條件,學生的接受能力選擇應用。
《機械設計基礎》教學在整個專業教學計劃中占有相當重要的地位,其課程內容應與生產實踐、技術推廣、社會服務緊密結合,更好地面向社會、面向市場,適應企業崗位需求,與生產實踐緊密結合。而課程教學方法還需要教師在教學實踐中不斷創新、總結和完善,才能更好地推進機械類專業教學做一體化的教學模式的發展。
參考文獻:
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關鍵詞:機械設計;核心課程;路徑
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1002-4107(2017)03-0007-02
現代社會需要的機械類人才,應具備相應的專業能力、較寬的基礎知識、較強的創新設計能力和較高的綜合素質,同時這也是機械學科教學改革所要達到的目的。“機械設計”課程在機械工程技術人員的培養過程中起著承上啟下的關鍵性作用,是學生能否牢固掌握專業技術的一個重要環節,是基礎課階段進入專業課學習階段的一個無可替代的橋梁,對人才的培養質量有著決定性的影響[1]。
“機械設計”是機械類專業的一門主干核心課程,為適應高等院校大專業的要求實施規劃建設,根據教育部有關機械設計課程的教學基本要求,以機械設計核心課程建設為契機,結合專業學習特點和實際需求對原有的教學體系進行改革與創新,經過近年來的教學改革實踐與探索,取得了一定的教學效果。
一、“機械設計”核心課程建設的路徑
“機械設計”核心課程建設是安徽理工大學機械專業教學質量與教學改革工程的重要組成部分。它體現了現代教育教學的思想,符合現代科學技術和社會發展進步的需要,能夠促進學生素質的全面提高,集科學性、先進性、教育性、整體性、有效性和示范性于一身[2]。通過核心課程建設,有望使“機械設計”課程更加符合人才培養的要求,尤其是更能促進專業認證培養要求和目標的達成,成為受學生普遍歡迎的課程。
(一)教材建設與多媒體課件制作
堅持“選為主,編為輔”的方針,選擇國家教育部推薦的精品教材――濮良貴等主編,高教出版社出版的“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材,在滿足教育部關于“機械設計”課程教學基本要求的同時,加強了學生素質教育和能力培養,為適應教學改革要求,組織相關教師對教材編寫工作進行了調研與規劃,先后編寫了《機械設計基礎》、《機械設計實驗指導書》、《機械基礎綜合實驗指導書》、《機械設計基礎課程設計》等教材。
隨著計算機技術的不斷發展,課堂教學中采用多媒體的方式也越來越普遍。利用多媒體課件授課,可以使學生更形象地理解課堂上不宜講清的機械結構、工作原理等內容,使課堂教學更生動、直觀,并且可以大大減少教師的板書時間,使教師可在同樣的時間內向學生傳達更多的知識和信息。為此,我們制作了m合安徽理工大學教學大綱的“機械設計多媒體課件”及“機械設計課外復習CAI軟件”。從使用的情況來看,學生對這種新的教學手段表現出了極大的興趣。由于課件的內容可以拷貝給學生,供其復習,因此在課堂上學生可以集中精力聽講,從而取得了較好的教學效果。
(二)網絡資源開發及網絡教學平臺建設
為方便學生在課堂以外的時間實現自主學習,基于超星泛雅MOOC學習平臺設計開發了“機械設計”課程的網絡自主學習系統,通過學校的教務管理系統可以將學生名單直接添加進入系統,學生可以通過輸入自己的姓名和學號登錄課程門戶網站,瀏覽該門課程的相關內容,目錄包括:課程內容―教師團隊―學習指南―參考教材―實驗教學―實踐教學―課程設計―課程章節―課程評價。進入學習頁面后,學生可自主完成該門課程的PPT課件瀏覽、視頻觀看、資料下載、章節測驗、考試模擬甚至課堂討論,教師可以在后臺查看每位學生的學習進度,實時任務、成績管理,還可私信督促少數進度較慢的學生積極完成自主學習,在瀏覽PPT和觀看視頻時,教師可以設置每頁PPT停留時間,不允許拖拽視頻播放進度條等,杜絕學生為了完成教師布置的任務而應付了事。
這套系統前期建設工作量較大,但建設完成后,可以大大減輕教師的輔導和批作業時間,它雖替代不了傳統的課堂理論教學,但可以使課堂上沒有認真聽或是沒聽懂的學生課下再自己重新學習一遍,培養了學生們的自主學習興趣。
(三)教學方法與手段的創新
以往在教學中“教”往往起主導地位,教師在授課時,將書本知識從頭至尾講全講透,這樣做對于學生加深理解是有用的,但削弱了對學生思考問題、研究問題能力的培養。在目前授課學時減少的情況下,要留下部分章節供學生自學,讓學生通過自學領會知識點,培養其自學的能力。同時倡導“教師精講多引導,學生少記多思考”的教學過程,要求在課堂教學中,盡量多采用研討的方式來進行,即先由教師引出問題,然后引導學生思考如何著手解決問題,并對學生回答的問題加以更正、補充和總結。通過這種方式啟發學生去發現問題,并通過分析問題從而找出解決問題的方法,從中領會課程教學的目的。此外,為了使教與學有機地結合起來,形成互動的氛圍,教師在授課時不時地請學生上講臺現場回答問題,并讓學生對回答的情況進行評判。在“機械設計”課程教學中,機器設計方案的確定、齒輪傳動受力的分析、蝸桿傳動受力的分析、軸系零部件結構的設計等內容,均采取了這種方式。實踐證明:這樣做可以活躍課堂氣氛,有助于吸引學生的注意力,調動學生學習的積極性,并能使學生加深理解所學的內容。
(四)加強實驗與實踐教學
為進一步提高實驗課的教學質量,增強學生動手的能力,我們對機械設計課程的實驗教學、管理模式進行了改革。改變了目前任課教師不帶實驗課,而由專職實驗教師帶實驗課的實驗教學管理模式。由任課教師輪流擔任實驗室管理及實驗教學工作,并采取了開放性的實驗教學模式,融課堂教學與實驗教學為一體。以往學生做實驗時,任課教師不參與,且實驗集中在一個特定的時間內,大多數學生只是應付而已,實行開放性實驗后,教師輪流值班,學生可以在一段時間內自主選擇實驗的時間,并且可以對感興趣的實驗做進一步的研究。將學生只是被動地做實驗,改變為由學生先主動思考,形成方案后再通過自己動手來解決具體問題。這種實驗改革提高了學生的學習興趣和實際動手能力,也提高了實驗的效果。
為提高學生對典型機械的分析能力、測繪能力,以此來提高綜合設計能力和工程實踐能力,安徽理工大學機械工程學院機械設計制造及自動化專業開設了機械基礎綜合實驗這一門獨立的實踐性課程,它有別于一般的實驗課,是一門理論實踐一體化的課程,要求學生在一個時間段內集中、系統地完成數個機械設備的拆裝與測繪, 學生是教學活動的實施者,學生在“做中學”,教師在“做中教”,融“教、學、做”為一體[3]。機械基礎綜合實驗中要拆裝的機械應包含典型的機構和機械結構,如軸、齒輪、帶輪、軸承、各種標準連接件等,其次為便于學生搬運,所選的拆裝機械設備外形尺寸和重量不能太大。目前選擇了QL5型螺旋千斤頂、ZJ系列小型臺式鉆床、B-36E型三缸活塞泵,為了讓學生真正了解工程設備,以上三種機器均是工程實際中使用的設備。
(五)立足學科競賽,構建創新能力培養體系
積極鼓勵和組織學生參加各種學科競賽,尤其是與機械專業密切相關的機械創新設計大賽。為確保大學生課外科技創新活動的順利進行,學院建設了大學生課外科技創新制作中心和成果展覽廳,實驗中心配有小型加工設備和常用的材料,學校每年投入充足的經費,保證了大學生課外科技創新活動的基本條件。近年來,安徽理工大學機械工程學科的科技創新活動取得了豐碩的成果。
創新實踐活動需要堅實的創新理念與設計方法做指導,缺乏新理論指導的創新活動顯然是盲目的,也難以持續和發展。課程建設構建一種“理論+實踐”創新能力培養體系,拓展創新實踐的深度和廣度,進而保證創新活動的健康有序開展[4]。該體系應包括:第一,建立創新設計理論教學環節,制訂創新設計理論教學計劃,將與創新設計有關的設計方法學納入創新設計教學環節,培養學生的創新思維能力,使他們掌握創新思維方式。第二,強設計方法學理論教學與創新實踐融合在創新項目設計中。以教師、學生與企業共同參與的有關產品的機械設計科研項目為案例,結合機械設計課程內容,以項目為抓手,以設計方法學為理論基礎指導創新項目的實踐工作[5]。
二、結論
強調“機械設計”課程的設計(綜合)特性、工程特性與應用特性,準備從教學環境、教育資源、課程內容、教學方法、實踐環節、輔助教學全方位落實應用型人才培養目標,加強學生理論聯系工程實際的能力、創新的能力以及計算機輔助設計與分析問題的能力,對“機械設計”課程進行系列化特色建設。通過核心課程建設繼續提升核心課程負責人及主講教師的教學水平和學術水平,進一步提高課堂教學效果,使學生成為最終的受益者。
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