導(dǎo)語：如何才能寫好一篇機械原理的課程設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：UG 機械原理 課程設(shè)計 新模式

機械原理課程是車輛工程專業(yè)的主要技術(shù)基礎(chǔ)課程之一，在專業(yè)課程體系中處于承上啟下的重要地位，機械原理課程設(shè)計是課程教學的重要實踐環(huán)節(jié)，其目標是提高學生基礎(chǔ)知識運用能力并增強機械設(shè)計創(chuàng)新意識[1]。隨著時代的進步，賦予傳統(tǒng)實踐教學新教學手段的教學改革勢在必行，作為目前流行的集成化系統(tǒng)軟件UG，憑借其卓越的設(shè)計分析應(yīng)用功能，可為課程設(shè)計教學提供十分強大的支持。針對我院車輛工程專業(yè)機械原理課程設(shè)計存在的瓶頸，基于專業(yè)特點，提出了基于UG平臺的課程設(shè)計新模式，并通過實例分析探討了具體實施方法，為機械原理課程設(shè)計的教學改革提供了新思路。

1 當前課程設(shè)計在教學中面臨的瓶頸

1.1 設(shè)計思路單一，技術(shù)手段滯后

設(shè)計思路以參照機械原理課程教學中機械系統(tǒng)方案設(shè)計的知識體系進行，每名學生針對所選機械系統(tǒng)提出設(shè)計方案，通過對比方案選出最優(yōu)設(shè)計，最終通過二維設(shè)計軟件AutoCAD將設(shè)計構(gòu)思表達出來。顯然，這種基于傳統(tǒng)圖解法的二維設(shè)計已無法有效激發(fā)學生的設(shè)計熱情，使本應(yīng)生動的實踐過程變得枯燥。

1.2 專業(yè)特色不突出，難以調(diào)動學生積極性

課程設(shè)計選題仍以通用機械為主，且學院各專業(yè)選題內(nèi)容沒有區(qū)別，車輛工程專業(yè)學生在設(shè)計中很難將本課程與車輛工程聯(lián)系起來，這種有效關(guān)聯(lián)學生難以構(gòu)建，因而難以有效調(diào)動學生的積極性。

1.3 缺乏現(xiàn)代工程軟件應(yīng)用能力

我院隸屬于農(nóng)科院校，先進設(shè)計手段在教學中的應(yīng)用還較為滯后，尤其是在現(xiàn)代工程軟件的應(yīng)用方面，至今學生還未系統(tǒng)地學習一款三維設(shè)計軟件。先進的設(shè)計工具凝聚著先進的設(shè)計思想，如何借助現(xiàn)代工程軟件平臺，最大化地將現(xiàn)代設(shè)計思想灌輸給學生，是我院亟待解決的問題。

1.4 缺乏設(shè)計分析一體化的整體思維能力

由于缺乏現(xiàn)代工程軟件的應(yīng)用支撐，學生在課程設(shè)計中往往只是一些機構(gòu)的簡易拼湊，對方案的可行性、合理性、工作是否會相互干涉等問題無法進行深入思考與切實驗證，從而無法有效獲得機械系統(tǒng)整體思維能力。

2 課程設(shè)計新模式

為了改變目前我院車輛工程專業(yè)機械原理課程設(shè)計的現(xiàn)狀，提出了基于UG平臺的課程設(shè)計實施新模式，通過將現(xiàn)代工程軟件融入課程設(shè)計中，提高學生的設(shè)計能力。

2.1 工程設(shè)計軟件平臺的選擇

針對機械原理課程設(shè)計特點，選擇的軟件平臺應(yīng)具有三維建模、機構(gòu)仿真、運動及動力學分析功能，另外，考慮到本科階段學生能力和精力有限的特點，不宜涉及多款專業(yè)軟件，盡量以學習一款能解決設(shè)計中諸多問題的集成化軟件為佳， UG正是集CAD/CAE/CAM一體化的大型系統(tǒng)軟件，而且實用性好，越來越受到中國高校及企業(yè)用戶的青睞，而且UG每個版本的更新都能同步反映當代最新的設(shè)計方法和理念，為學生今后的知識更新與擴容奠定基礎(chǔ)。

2.2 具有專業(yè)特色的課題選擇

在課程設(shè)計題目的選擇上，緊緊圍繞車輛機械這條主線，針對車輛工程領(lǐng)域常見的機械結(jié)構(gòu)進行傳動方案設(shè)計、運動仿真以及動力分析。選題基本方針是將各種車輛機械中相應(yīng)的常見機構(gòu)作為優(yōu)選課題，并且為避免課題單一，必須在題目設(shè)計上實現(xiàn)多樣化、個性化。例如同一機構(gòu)類型在不同車輛類別、不同型號車輛、不同設(shè)計參數(shù)下進行設(shè)計，這樣既能保證學生設(shè)計不重題，又能有效促進學生之間的討論與交流。以專業(yè)特點為導(dǎo)向的課題選擇，不僅實現(xiàn)了課程學習與專業(yè)學習的融合，達到了學以致用的效果，而且也很好地激發(fā)了學生的學習動力。

2.3 分層次的設(shè)計與指導(dǎo)

分層設(shè)計與指導(dǎo)從兩個層面展開，其一，擴大選題范圍并增加選題層次；其二，基于因材施教的原則，將3～6人作為一個小組，新模式下的分層設(shè)計是將一個大課題細化為若干層次的小課題，組員根據(jù)自身能力和興趣選擇一個，小課題難度分層次且關(guān)聯(lián)遞進，整個大課題只有在每個小課題都完成的情況下才能完成。這種模式不僅便于指導(dǎo)教師的分類指導(dǎo)，也有利于學生獨立思考與團隊合作。

2.4 新模式的實施框架與目標

通過框架圖可以看出，新模式的技術(shù)載體是UG軟件，UG軟件工具運用的熟練程度直接決定了整個課程設(shè)計的進展情況。因此，新模式的前期準備階段至關(guān)重要，為了在課程設(shè)計正式開始之前使學生對軟件有一定的了解，需要教師將工程軟件有效引入整個機械原理課程教學中，這方面已有許多教學工作者將之引入機械原理課程教學中，并在提高教學效果的同時就如何提高學生軟件運用能力方面作了有益的研究和實踐[2，3]，值得借鑒。教師指導(dǎo)重點是把握課題的分層次布置、設(shè)計方法的引導(dǎo)以及軟件使用技巧的點撥。在整個設(shè)計過程中，小組成員共同討論方案的擬訂，然后根據(jù)能力層次分工完成機構(gòu)建模、運動分析、動力分析、設(shè)計優(yōu)化等環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)在獨立設(shè)計的基礎(chǔ)上又離不開團隊合作，在設(shè)計完成后以期每名學生既能對所選課題建立起系統(tǒng)的認識，又能熟練掌握相應(yīng)設(shè)計環(huán)節(jié)的軟件運用。

通過這種新模式的實施，所要達到的實踐教學目標如圖2所示。借助UG平臺進行的課程設(shè)計，基本目標是使學生同時獲取綜合運用基礎(chǔ)知識和軟件應(yīng)用能力，理想目標是學生完成課程設(shè)計后能形成系統(tǒng)的設(shè)計思維，創(chuàng)新能力有所提高。

3 新模式實施案例

以具有車輛工程專業(yè)特點的典型汽車發(fā)動機機械系統(tǒng)為例說明，新模式的實施。三維虛擬設(shè)計模型框圖如圖3所示。

3.1 針對專業(yè)特點挖掘設(shè)計課題

挖掘具有專業(yè)特點的設(shè)計題目，發(fā)動機是車輛的心臟，透徹了解它的結(jié)構(gòu)是車輛工程專業(yè)相關(guān)課程教學的一個重點。如圖3所示，將發(fā)動機整個機械系統(tǒng)作為一個大課題，以發(fā)動機活塞運動仿真與分析a、發(fā)動機氣門運動仿真與分析b、發(fā)動機氣閥聯(lián)動運動仿真與分析c為子課題，其中a對應(yīng)于曲柄滑塊機構(gòu)，b對應(yīng)于凸輪機構(gòu)，c對應(yīng)于齒輪機構(gòu)，這些常用機構(gòu)建模、裝配及仿真，教師在前期準備環(huán)節(jié)中，都應(yīng)通過UG軟件平臺將其融入機械原理課程教學中。類似的課題還可以從車輛傳動機械系統(tǒng)轉(zhuǎn)向機械系統(tǒng)、制動機械系統(tǒng)等中挖掘，車輛類別可從普通汽車擴展到農(nóng)用車輛、鐵路車輛等。

3.2 分層次地設(shè)計指導(dǎo)

本課題可根據(jù)學生能力和成績，按分層教學思想和模式分配給3～6名學生共同完成。其中對于成績差的學生，指導(dǎo)重心應(yīng)放在運用基礎(chǔ)知識創(chuàng)建典型機構(gòu)的運動方案上，如活塞運動、氣門運動、氣閥聯(lián)動的工作原理擬定及運動尺寸的確定，并學會運用UG創(chuàng)建單個零件的三維模型；對于成績較好的學生，指導(dǎo)重心應(yīng)是學會運用UG進行單一機構(gòu)的裝配設(shè)計和干涉檢查；對于成績好、能力強的學生，指導(dǎo)側(cè)重點放在整機的運動仿真及方案優(yōu)化上。在整個設(shè)計過程中，每個層次的指導(dǎo)又不是割裂的，每個子課題相互關(guān)聯(lián)遞進，強調(diào)每名學生在有所側(cè)重的基礎(chǔ)上共同參與，實現(xiàn)系統(tǒng)思維的構(gòu)建、綜合能力的培養(yǎng)。

3.3 基于UG的設(shè)計過程

在機械原理課程設(shè)計中，UG軟件平臺主要借助建模、裝配和運動仿真三大模塊功能。首先，學生要對UG建模模塊中的常見操作命令熟練掌握，領(lǐng)會三維建模思想，這是每一名學生在課程設(shè)計開始之前必須達到的要求；其次，學生進入UG裝配模塊進行機構(gòu)的裝配設(shè)計并進行干涉檢查，這一環(huán)節(jié)需要教師進行示范演示并穿插上機強化；最后，在機構(gòu)裝配完成后進入UG運動仿真模塊，學生通過仿真結(jié)果，給出方案評價或方案優(yōu)化。

4 結(jié)束語

UG軟件平臺背后的CAD/CAE技術(shù)已逐步成為現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計的主流技術(shù)，我們必須樹立新的教育質(zhì)量觀念，調(diào)整和改進機械原理課程設(shè)計的內(nèi)容和手段，提高課程設(shè)計的技術(shù)含量和設(shè)計質(zhì)量。如何更有效地發(fā)揮諸如UG這一類現(xiàn)代工程軟件在工科教學中的作用，是我們教學工作者面臨的一個重要課題。

參考文獻

[1] 王濤，張艷華.機械原理課程設(shè)計新模式的探索與實踐[J].中國電力教育，2010（1）：155-156.

[2] 陳奇，朱家誠，公彥軍.將計算機軟件引入機械原理教學的探索與研究[J].合肥工業(yè)大學學報：社會科學版，2011（1）：145-148.

[3] 華劍，晏亮.工程軟件在機械原理教學中的應(yīng)用 [J].長江大學學報：自然科學版，2008（3）：363-365.

篇2

摘要：本文以六桿機構(gòu)牛頭刨床為例，在運動學分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Matlab軟件編程實現(xiàn)了牛頭刨床的位移、速度和加速度的變化曲線，完成了對牛頭刨床的運動仿真，通過使用Matlab，為機械原理課程設(shè)計的改進提供了一個新的思路。

關(guān)鍵詞：Matlab；機械原理；課程設(shè)計；六桿機構(gòu)；運動仿真

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）52-0077-02

機械原理課程設(shè)計是機械原理課程重要的實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計的初步能力。目前機械原理課程設(shè)計的方法有圖解法和解析法兩種，圖解法需要學生列出矢量方程式，作圖求解，其優(yōu)點是幾何概念清晰、形象，缺點是作圖比較煩瑣、精度不高[1]。解析法需要學生針對給定機構(gòu)建立運動學模型，求解出位移方程、速度方程和加速度方程、編程求解，根據(jù)求解結(jié)果繪制相應(yīng)曲線。解析法需要學生具有一定的編程能力，其優(yōu)點是求解精度高，培養(yǎng)了學生運用現(xiàn)代化的手段解決設(shè)計問題的能力。

Matlab是美國Mathworks公司開發(fā)的大型科學計算軟件，本文以機械原理課程設(shè)計中常見的牛頭刨床為例，首先利用矩陣法對機構(gòu)進行運動學分析，然后利用Matlab編程求解，繪制仿真曲線，直觀再現(xiàn)牛頭刨床從動件的運動規(guī)律。

一、牛頭刨床工作原理概述

牛^刨床是一種用于平面切削加工的機床，圖1所示為牛頭刨床主運動機構(gòu)的運動簡圖，由導(dǎo)桿機構(gòu)1-2-3-4-5帶動刨頭5及其上的刨刀作往復(fù)切削運動。刨頭右行時，刨刀速度較低，刨刀進行切削，為工作行程。刨頭左行時，刨刀快速退回，刨刀不切削，有急回特性，為空回行程。設(shè)計數(shù)據(jù)如表1所示。在工作行程中，牛頭刨床受到很大的切削阻力（在切削前后各有一段約0.05H的空刀距離，H為行程距離），而空回行程中則沒有切削阻力[2]。

二、Matlab仿真分析及參數(shù)測量

當牛頭刨床六桿機構(gòu)中導(dǎo)桿CD處于左極限位置時，曲柄與x軸夾角為194.84度，刨頭上E點坐標為（796.52，-495.5），為便于分析，以此位置作為曲柄順時針旋轉(zhuǎn)和刨頭位移的起始位置，在Matlab中編寫程序，首先定義各桿長度及曲柄旋轉(zhuǎn)角速度，然后根據(jù)先前推導(dǎo)的運動學方程編程實現(xiàn)[3]，其源代碼如下：

n1=72；w1=2*pi*n1/60；Lac=430；

Lcg=796.52；Lab=110；Lcd=810；Lde=291.6；

dy1=[]；ddy1=[]；Pos=[]；

for theta1=（194.82/180*pi）：-pi/100：

（194.82/180*pi-2*pi）

S3=sqrt（（Lab*cos（theta1））^2+（Lac+Lab*sin（theta1））^2）；

theta3=acos（Lab*cos（theta1）/S3）；

theta4=pi-asin（（Lcg-Lcd*sin（theta3））/Lde）；

Se=Lcd*cos（theta3）+Lde*cos（theta4）；

SS=[theta1，theta3，theta4，S3，Se]'；

Pos=[Pos，SS]；

A=[cos（theta3），-S3*sin（theta3），0，0；

sin（theta3），S3*cos（theta3），0，0；

0，-Lcd*sin（theta3），-Lde*sin（theta4），-1；

0，Lcd*cos（theta3），Lde*cos（theta4），0]；

B=[-Lab*sin（theta1）*w1，Lab*cos（theta1）*w1，0，0]'；

dy=A＼B；

dy1=[dy1，dy]；

dA=[-dy（2）*sin（theta3），

-dy（1）*sin（theta3）-S3*dy（2）*cos（theta3），0，0；

dy（2）*cos（theta3），

dy（1）*cos（theta3）-S3*dy（2）*sin（theta3），0，0；

0，-Lcd*dy（2）*cos（theta3），-Lde*dy（3）*cos（theta4），0；

0，-Lcd*dy（2）*sin（theta3），-Lde*dy（3）*sin（theta4），0]；

dB=[-Lab*cos（theta1）*w1^2，-Lab*sin（theta1）*w1^2，0，0]'；

ddy=A＼（dB-dA*dy）；

ddy1=[ddy1，ddy]；

end

theta1=-1*（Pos（1，：）*180/pi-194.82）；

theta3=Pos（2，：）*180/pi；

theta4=Pos（3，：）*180/pi；

S3=Pos（4，：）；

Se=Pos（5，：）+495.5；

Ve=-1*dy1（4，：）；

Acc=ddy1（4，：）；

plot（theta1，Se），grid on

xlabel（'曲柄轉(zhuǎn)角（^o）'）；

ylabel（'刨刀位移（mm）'）；

axis（[0，360，0，450]）；

title（'位移曲線'）

plot（theta1，Ve（1，：）），grid on

xlabel（'曲柄轉(zhuǎn)角（^o）'）；

ylabel（'刨刀速度（mm/s）'）；

axis（[0，360，-2250，1500]）；

title（'速度曲線'）

plot（theta1，Acc（1，：）），grid on

xlabel（'曲柄轉(zhuǎn)角（^o）'）；

ylabel（'刨刀加速度（mm/s^2）'）；

axis（[0，360，-20000，20000]）；

title（'加速度曲線'）

編好程序后，可調(diào)用繪圖函數(shù)繪制相應(yīng)的位移、速度和加速度曲線。

三、結(jié)束語

將Matlab引入機械原理課程設(shè)計的教學中，能夠使學生掌握利用解析法計算公式設(shè)計機構(gòu)的實際技能，提高學生利用計算機進行機械設(shè)計的能力，激發(fā)學生的學習興趣，使其動手能力和創(chuàng)新能力均得到提高。

參考文獻：

[1]孫恒，作模.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2012.

篇3

Abstract： The mechanical design is based on practice and application of a highly basic course. On the one hand, this paper proposed to develop and apply a set of courseware system with modern teaching methods to improve teaching effectiveness, on the other hand, to enhance four abilities of students in basic courses of mechanical design.

關(guān)鍵詞： 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程；能力；培養(yǎng)

Key words： the basic course of mechanical design; ability; training

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2010）35-0282-01

1加強機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學優(yōu)化

1.1 改善現(xiàn)有的教學手段，研究開發(fā)出一套新型適應(yīng)現(xiàn)代化教學的課教系統(tǒng)，提高機械設(shè)計基礎(chǔ)及其相關(guān)課程的教學效果電化教育是現(xiàn)代社會經(jīng)濟，科學技術(shù)與教育發(fā)展的產(chǎn)物，是實施教改和開展課題研究的需要，是提高教師自身業(yè)務(wù)素質(zhì)的需要，是加強教師備課程度，優(yōu)化課堂教學過程的需要。使用電化教學要注意以下幾個要點：①要有利于創(chuàng)造生動和諧的教學情境；②要有利于發(fā)揮學生學習的主動性；③要有利于學生智力發(fā)展和能力培養(yǎng)。而不論是傳統(tǒng)教學方法還是現(xiàn)代電化教學方法，都應(yīng)堅持“學生為主體，教師為主導(dǎo)”，要有效地發(fā)揮學生的主體作用，真正突出學生的主體地位，防止電教為“電灌”。因此，在教學設(shè)計上，預(yù)先估計學生在學習過程中心理上會發(fā)生變化，適時合理運用電教媒體，實現(xiàn)教學過程的優(yōu)化。媒體使用的最佳時機，主要有以下幾種情況：重點內(nèi)容尚未引起學生注意時，學生思維展開尚缺少形象材料時，復(fù)雜機械動作的運行方式難以想象時。投影片的使用方式，可以是老師先演講，后播放，再概括；也可是先設(shè)疑，后播放，再演講；還可以邊播放邊講解等。為獲得課堂電化教學的最佳效果，必須先進行教學設(shè)計，然后再動手制作教學課件。

1.2 利用新型的動態(tài)模型展示，提高學生實踐感受力華裔諾貝爾獎得主楊振寧等人也多次對我國教育不重視培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性提出批評。提倡死記硬背，實行題海戰(zhàn)術(shù)，使用標準答案，壓制學生的個性發(fā)展，把教學過程單純理解為對現(xiàn)有知識傳透和積累，在教學方法和考試制度上也是重繼承輕創(chuàng)新、重灌輸輕發(fā)現(xiàn)等等，這是當前我國教育包括高等教育普遍存在的流弊。

2提高教師自身實踐創(chuàng)新素質(zhì)

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程是一門創(chuàng)新實踐性很強的課程，年輕一代的創(chuàng)新能力要靠教師的創(chuàng)造力去培養(yǎng)。而教師要想勝任自己的教學工作，不僅要善于不斷地更新和擴充自己的知識，還要能交給學生獲取新知識的方法；而這些不斷更迭的新知識、新技能，又難有召之即來的現(xiàn)成的教科書提供答疑和咨詢；只能靠教師本人在豐富多彩的實踐中去摸索、去探討、去學習、去掌握。當前部分教師在認識上有“重理論、輕實踐”、“重課堂、輕課外”的思想，有些人片面的認為只有增加投入才能提高實踐教育能力；另外，在教師能力方面，存在部分教師專業(yè)實踐能力不足，不能積極主動地參與實踐教育活動，一些從校門到校門的青年教師扎在的小圈子里，缺乏從事專業(yè)實踐教育的底氣。通過探討機械設(shè)計基礎(chǔ)課程理論教學與增強實踐相結(jié)合的過程中，促進教師對自身實踐創(chuàng)新素質(zhì)提高的思考。這就要求教師必須具有相應(yīng)的獨立思考、自主意識和懷疑精神，具有學習能力、實踐能力和創(chuàng)造能力；要注重自身的知識積累；要樂于參加實踐活動，教師的教學實踐能力不僅表現(xiàn)在對學生的方面，而且更體現(xiàn)在對自己教學活動的反思上。這種反思是教師教學實踐的重要內(nèi)涵。不能及時反思自己的教師不是好教師，而這種反思是教師不斷提高自身素質(zhì)的一個重要途徑。

3在機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學中加強培養(yǎng)高職學生的四種能力

3.1 將四種能力的培養(yǎng)貫穿課程教學過程中高職高專教育是培養(yǎng)面向生產(chǎn)第一線的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。從職業(yè)教育、專業(yè)、職業(yè)的關(guān)系來看，職業(yè)教育課程應(yīng)以工作過程為導(dǎo)向。既工作過程導(dǎo)向課程的名稱和內(nèi)容不是指向科學學科的子區(qū)域，而是來自職業(yè)行動領(lǐng)域的工作過程，且以項目、任務(wù)、工藝、范例、案例、設(shè)備、產(chǎn)品、實驗、廠家等作為課程的實踐形式。傳統(tǒng)的機械設(shè)計基礎(chǔ)課程內(nèi)容包括機械原理和機械零件兩大部分，理論性強、概念抽象，涉及的基礎(chǔ)理論和知識面廣、系統(tǒng)性強，各自成體系。這種學術(shù)型的教學模式顯然不能適應(yīng)高職高專教育對應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標的要求。根絕從職業(yè)群眾歸納整合出的典型的職業(yè)工作過程。結(jié)合歷屆畢業(yè)生的調(diào)查反饋信息及用人單位對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學的要求，可對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程進行全面改革，將原機械原理、機械設(shè)計的教學內(nèi)容按一般通用機械的設(shè)計過程來安排。

3.2 加強教學方法和教學手段的創(chuàng)新研究在教學過程中，堅持教學方法與教學手段的改革，施行“精講多練”及啟發(fā)式教學、討論式教學、案例教學等等，突出學生四種能力的培養(yǎng)/如對于機械創(chuàng)新設(shè)計方面的內(nèi)容采用討論式教學，將工程案例引入課堂中，由教師提出案例問題，學生分組討論，激發(fā)學生自主學習的積極性，提高學生的創(chuàng)新能力。采用理論教學、現(xiàn)場教學、實驗教學等教學手段相結(jié)合，形象直觀，用大量的應(yīng)用實例讓學生對生產(chǎn)和生活中的機械裝置和機構(gòu)有更廣泛的了解，開闊了眼界。

3.3 大力開展第二課堂圍繞課程教學內(nèi)容的改革，大力開展第二課堂活動，如舉辦科技文化藝術(shù)節(jié)、科技人文講座等，同時積極組織學生參加全國性競賽活動，如全國大學生數(shù)學建模競賽、大學生"挑戰(zhàn)杯"創(chuàng)業(yè)大賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽等，培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)造能力和就業(yè)能力、創(chuàng)業(yè)能力。如機械創(chuàng)新設(shè)計大賽，學生可自由報名、自選課題參加比賽，在此過程中教師僅起到拋磚引玉的作用，組后學生將自己完成的作品在大賽演示并參加評獎，充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造能力。此外，還可積極引導(dǎo)學生參與教師承擔的部分科研或科研項目，學生能夠從中或得許多創(chuàng)新設(shè)計的感性認識和理論知識，學到許多書本中沒有的東西，并可以綜合運用到已學過的知識，解決實際問題，從而提高學生的實踐能力和創(chuàng)造能力。

篇4

關(guān)鍵詞：機械原理 教學質(zhì)量 CAD 人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642

文獻標識碼：C

1 前言

機械原理一向是機械類專業(yè)以及近機械類專業(yè)學生的必修專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時其往往是機械類專業(yè)學生最先接觸的專業(yè)基礎(chǔ)課程，通過此課程的學習，使學生對機器的工作原理得以了解，同時具有初步的機構(gòu)設(shè)計能力，課程本身對于將學生引入機械領(lǐng)域，培養(yǎng)學生進行機器創(chuàng)新設(shè)計能力具有重要的意義。

基于機械原理對學生進行創(chuàng)新設(shè)計能力和實踐能力培養(yǎng)的需要，機械原理教學體系往往由三大環(huán)節(jié)組成，即機械原理理論教學、實驗教學以及課程設(shè)計，這三個環(huán)節(jié)分別對學生進行理論知識教學、應(yīng)用能力培養(yǎng)以及綜合運用及創(chuàng)新能力培養(yǎng)。此課程教學體系在長期的本科教學實踐中獲得了認可。

但是，隨著科技的發(fā)展、本科教學培養(yǎng)目標的轉(zhuǎn)變以及社會需求的改變，傳統(tǒng)的機械原理課程教學受到了挑戰(zhàn)，出現(xiàn)了學生厭學、教學質(zhì)量下滑等等現(xiàn)象。如何改變當前的現(xiàn)狀，使機械原理課程教學的人才培養(yǎng)功能充分發(fā)揮，成為必須面對和研究的重要課題。

2 存在問題分析與解決方案

目前機械原理課程體系教學出現(xiàn)前述問題的基本原因在于一下幾個方面：首先課堂教學方面教學內(nèi)容變更少，教學思想更新不夠，課堂所授解決問題的手段落后，如不論是連桿機構(gòu)設(shè)計，機構(gòu)分析等，目前很多院校仍然以圖解法為主，而在歷史上圖解法占據(jù)教學重要地位的原因之一是其使用工具簡單、便于操作、便于考核，但是隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，解析法本應(yīng)成為機構(gòu)設(shè)計以及機構(gòu)分析的主要方法，但由于解析法考核不便，因此課堂教學雖然有所提及，單往往也只是作為了解內(nèi)容進行教學，這導(dǎo)致學生在學習中懶得動腦；實驗方面，為滿足人才培養(yǎng)要求，目前各院校均開設(shè)機械原理創(chuàng)新型實驗，但目前機械原理的創(chuàng)新實驗平臺均受到可用構(gòu)件的種類、數(shù)量以及固定機架的固定方式限制，拼裝困難且限制較多，導(dǎo)致學生在實驗中難于動手；課程設(shè)計環(huán)節(jié)，則由于機械原理教學內(nèi)容無法跟上時代，使得機械原理課程設(shè)計質(zhì)量難以得到保證，另外受到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用普及的沖擊，導(dǎo)致抄襲嚴重，導(dǎo)致此環(huán)節(jié)學生更是既不積極動腦也不積極動手。

針對以上分析，提高機械原理教學質(zhì)量，關(guān)鍵在于調(diào)動學生，讓其在教學的各個環(huán)節(jié)中能夠“動”起來，這就需要在機械原理課程體系中加入一些學生必須且有興趣掌握的“現(xiàn)代”的元素，利用這些元素為機械原理課程體系注入新的活力，同時將課程教學體系各個環(huán)節(jié)相互聯(lián)系，從而形成一個更能充分發(fā)揮人才培養(yǎng)作用的教學體系。

基于以上考慮，商業(yè)CAD軟件，如Creo，Solidworks、UG等，就成為理想的元素，首先商業(yè)CAD軟件隨著科技發(fā)展而不斷進步，其往往代表了先進的科技發(fā)展水平；其次商業(yè)CAD軟件本身是用于解決問題的先進手段；對其掌握也是機械類和近機械類專業(yè)學生在本科學習階段所必須擁有的能力；最后，由于計算機在學生中的普及以及計算機軟硬件能力的提高，使得商業(yè)CAD軟件在機械原理教學中推廣應(yīng)用具有了可能。

3 引入商業(yè)CAD軟件的作用和意義

商業(yè)CAD軟件，以PTC公司的Creo軟件包中Parametric軟件（或Pro/E）為例，其兼具有建模、裝配、機構(gòu)仿真、運動分析和動力分析以及簡單的有限元分析功能，是目前應(yīng)用非常廣泛的CAD軟件。

圖1為機械原理理論教學內(nèi)容與Creo Parameteric軟件功能及相互對應(yīng)關(guān)系，顯然，Creo Parametric軟件的相關(guān)功能正好可以與機械原理課程理論教學知識體系相對應(yīng)，這使得機械原理與該軟件可以實現(xiàn)結(jié)合，通過結(jié)合，可以讓學生通過機械原理課程的理論教學學習到基礎(chǔ)理論知識，促進學生學習和掌握現(xiàn)代商業(yè)CAD軟件的操作，并鍛煉通過現(xiàn)代工具軟件解決問題的能力。

另外，除了在理論教學外，在實驗中，尤其是創(chuàng)新實驗中引入Creo軟件，則可以打破實驗平臺限制，有利于調(diào)動學生充分發(fā)揮創(chuàng)造力，從而更好地實現(xiàn)對學生應(yīng)用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

而對于課程設(shè)計環(huán)節(jié)，引入Creo軟件，由于學生課程設(shè)計的目的不僅是在圖紙上展現(xiàn)機器工作原理，更要讓其在屏幕中實現(xiàn)虛擬裝配和虛擬檢驗、并進行相關(guān)分析，這從某種程度上加大了學生進行課程設(shè)計的難度，但也使得學生學習了更多的內(nèi)容，更重要的是引導(dǎo)學生必須自動起來進行課程設(shè)計，這樣抑制了抄襲行為，從而使得課程設(shè)計充分發(fā)揮人才培養(yǎng)作用。

基于以上原因，將商業(yè)CAD軟件Creo引入機械原理課程教學，對于提高教學質(zhì)量可以起到催化作用。

4 實施方案及效果

將商業(yè)CAD軟件與機械原理課程教學體系相結(jié)合，需考慮兩關(guān)鍵點，一是教學過程與商業(yè)軟件的學習流程應(yīng)盡量一致，二是在引入商業(yè)軟件的同時不可偏廢基礎(chǔ)理論知識的學習和應(yīng)用能力訓練?；谝陨蟽牲c，提出以下的實施方案：

首先調(diào)整理論課教學順序，目前，機械原理的教學實施方案一般依據(jù)教材而定，而目前全國應(yīng)用率最高的機械原理教材在教學內(nèi)容安排上有兩種方式，其一為機構(gòu)組成原理機構(gòu)運動分析常用機構(gòu)分析與設(shè)計機械系統(tǒng)設(shè)計機器與機構(gòu)動力學；其二為機構(gòu)組成原理機構(gòu)運動分析機構(gòu)與機器動力學常用機構(gòu)分析與設(shè)計機器系統(tǒng)設(shè)計。這兩種教學方案從順序上與商業(yè)CAD軟件學習流程不一致，因此，當引入商業(yè)CAD軟件后，教學順序應(yīng)與建模、機構(gòu)仿真、運動分析、動力分析這個軟件學習路徑盡量保持一致，因此，可將教學順序調(diào)整為機構(gòu)組成原理常用機構(gòu)分析及設(shè)計機構(gòu)運動分析機械與機構(gòu)動力學機械系統(tǒng)設(shè)計。軟件與理論課程教學相結(jié)合依靠定期大作業(yè)實現(xiàn)。大作業(yè)的布置一方面遵循軟件學習流程、另一方面也要考慮實驗可課程設(shè)計實施需要。表1所示為理論教學與商業(yè)CAD軟件結(jié)合大作業(yè)布置方案。

在機械原理實驗教學，一般包含機構(gòu)運動簡圖測繪、齒輪范成實驗、剛性轉(zhuǎn)子動平衡實驗以及機構(gòu)拼接組裝創(chuàng)新型實驗，這些實驗中可將機構(gòu)運動簡圖的測繪實驗時間適當后移，然后加入部分機構(gòu)仿真內(nèi)容，如對實驗機構(gòu)擇其一完成機構(gòu)建模與仿真，仿真文件作為附件隨實驗報告一起提交，這樣要求有利于提高機構(gòu)運動簡圖測繪質(zhì)量，另外，如果時間合適，可以在機構(gòu)拼接組裝創(chuàng)新實驗中加入機構(gòu)仿真內(nèi)容，這可以打破實際試驗平臺的局限性，有利于充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新能力。

關(guān)于機械原理課程設(shè)計與商業(yè)CAD軟件結(jié)合，則需從選題、任務(wù)量、考核方式等多方面進行考慮，選題方面，由于本文中所提到的軟件在機構(gòu)仿真方面或多或少具有一定的局限性，比如雙凸輪機構(gòu)的仿真就不能很好的實現(xiàn)，有的凸輪機構(gòu)則建模難度較大，還有如圓錐齒輪，目前常用的建模方法都是簡化建模，正因為如此，教師需對課程設(shè)計題目的可能實現(xiàn)方案和難度進行把握；其次，盡管引入的商業(yè)CAD軟件不僅具備了機構(gòu)運動分析和動力分析的功能，但課程設(shè)計的重要目的之一是鍛煉學生理論知識的應(yīng)用能力，因此不應(yīng)以商業(yè)CAD軟件的應(yīng)用完全取論教學所教授運動及動力分析方法，因此，可規(guī)定如機構(gòu)進行運動分析和動力分析，則需要采用教材提供的理論分析方法，包括圖解法和解析法，對機構(gòu)的某一位置進行分析，并將分析結(jié)果與軟件分析結(jié)果對比，通過這個過程鍛煉學生運用理論知識應(yīng)用能力，同時對軟件分析和理論分析結(jié)果是否正確進行相互檢驗；最后，考核方式方面，仍然采用答辯方式，并在其中加入機構(gòu)建模和機構(gòu)組裝考核內(nèi)容，因為學生中電腦普及率很高，同時機械原理中構(gòu)件的建模相對簡單，因此以上考核內(nèi)容的加入，并不會給驗收考核工作量帶來過大的負擔。筆者就機械原理課程設(shè)計中加入引入工程CAD軟件的問題曾在文獻中有較詳細的論述。

篇5

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計教學；機械設(shè)計全過程訓練；人才能力培養(yǎng)

大家都知道，機器是各部分之間具有確定相對運動的人為的實物組合，它能代替或減輕人類勞動來完成有用的機械功或轉(zhuǎn)換機械能。所以，機器的設(shè)計過程基本上應(yīng)包含兩個階段，即運動設(shè)計和構(gòu)形及工作能力設(shè)計兩個階段。前者是根據(jù)機器的預(yù)定動作要求，保證機器具有所需的確定的相對運動，其設(shè)計結(jié)果是機器運動原理圖和各組成機構(gòu)的運動簡圖，它好像動物的“骨骼”，這是機械原理課程所承擔的內(nèi)容。后者是在運動設(shè)計的基礎(chǔ)上，將抽象的運動簡圖轉(zhuǎn)換成具體的工程（結(jié)構(gòu)）圖，這猶如動物的“肢體”，并能按照各種設(shè)計理論，保證機器在一定的工況條件下和規(guī)定的運轉(zhuǎn)時間內(nèi)，具有正常的工作能力。其設(shè)計結(jié)果是制造單位所必需的工程圖和技術(shù)文件，這是機械設(shè)計課程所承擔的內(nèi)容。只有將兩者有機地結(jié)合起來，才是一個完整的機械設(shè)計過程。只有完成這兩個過程的訓練，才能說完成了機械設(shè)計全過程的訓練。這是機械專業(yè)人才具有創(chuàng)新能力的最基本的條件，也是我們培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的最低要求，否則他們將要在今后工作中經(jīng)過較長時期的磨礪、摸索，甚至以半個人生為代價，才能具有這種能力，這將大大延緩人才的成長過程。

一、我國機械設(shè)計教學現(xiàn)狀和存在的問題

（1）過去“機械原理”課程中存在著“重分析、輕綜合，重理論、輕實踐”的現(xiàn)象，課程設(shè)計為運動分析和力分析（這不能稱為設(shè)計），甚至在教材中提出機器運動方案設(shè)計無規(guī)律可循。隨著教改的不斷深入，機械原理新教材已編入機器運動設(shè)計。機械原理課程設(shè)計已開展了不同類型和題目的整機運動設(shè)計，而且與計算機輔助設(shè)計結(jié)合起來，適應(yīng)了創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求和現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展。由于有些教師（尤其是老教師）沒有學習（或?qū)嵺`）過機器全過程設(shè)計，因此各校發(fā)展不一，有的只做機構(gòu)設(shè)計，不做整機運動設(shè)計，有的甚至至今仍只做運動及動力分析。但總的形勢是機械原理加強整機機構(gòu)設(shè)計并開展計算機應(yīng)用已成大勢所趨。

（2）“機械設(shè)計”課程以前被稱為“機械零件”課程，一直被公認為對學生設(shè)計能力的培養(yǎng)和提升具有很大的作用，尤其是減速器設(shè)計作為學生的第一個課程設(shè)計幾乎是不可取代的。在“機械零件”改名為“機械設(shè)計”的時候，曾有些學校認為機械設(shè)計若不包含機器的運動設(shè)計是片面的、不科學的。之后有些教師就把機械原理內(nèi)容加了進來，統(tǒng)稱為“機械設(shè)計”。在極個別教材中還加進了凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度計算，連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計等。但在大多數(shù)“機械設(shè)計”課程中，仍堅持原來“機械零件”課程的教學內(nèi)容和課程設(shè)計，即只講通用零件設(shè)計和進行減速器課程設(shè)計，而機械原理中的三大常用機構(gòu)在“機械設(shè)計”課程中只有傳動機構(gòu)了，其他兩大機構(gòu)（即連桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)）無影消失。學生不知道怎樣去進行這些機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算，也就是說在機械原理中學的連桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)學生無法應(yīng)用，致使機械原理與“機械設(shè)計”課程內(nèi)容脫節(jié)。這兩門課程的課程設(shè)計分別為機器方案設(shè)計和減速器設(shè)計，致使兩個課程設(shè)計脫節(jié)。使學生摸不著頭腦，搞不清兩者之間的聯(lián)系。

（3）教會學生從運動原理圖繪制工程裝配圖及其零件圖，這在我國機械設(shè)計教學中還是空白。因此畢業(yè)設(shè)計離不開參考圖，甚至提出沒有參考圖就不能搞設(shè)計。如果按此邏輯，就無法實現(xiàn)原創(chuàng)性設(shè)計。學生畢業(yè)實習時到處搜集參考圖，畢業(yè)設(shè)計基本不搞方案及其運動設(shè)計，多為抄圖加校核，而且這種畢業(yè)設(shè)計方式也為大多數(shù)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師所認可，認為只要抄圖抄懂即可。這樣的畢業(yè)設(shè)計怎能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力呢？

（4）我國機械設(shè)計教學沒有給學生提供一個動手實踐的機會。設(shè)計結(jié)果往往停留在圖紙或虛擬階段，無法檢驗正確與否，雖然舉辦了機械設(shè)計競賽和挑戰(zhàn)杯競賽，但參與的學生只占少數(shù)。

（5）我國機械專業(yè)教學改革思路有待深入探討，很多學校不知道從哪里著手，往往出去調(diào)研一遍，將收集的教學資料綜合起來取平均值即可，打不破舊的傳統(tǒng)，提不出新的方案?，F(xiàn)在各門課程幾乎都在爭學時，都在進行教改，都在加強實踐環(huán)節(jié)，都在搞創(chuàng)新，舊的去不掉，新的要加進來，只好搞平均壓縮，缺乏整體觀念和權(quán)威，缺乏創(chuàng)新思維和人文素質(zhì)教育。

綜上所述，我國機械設(shè)計教學現(xiàn)狀令人堪憂，機械類畢業(yè)生基本上不會搞創(chuàng)新設(shè)計（或新產(chǎn)品開發(fā)），只有在工作崗位上經(jīng)過長時間的摸索才能具有這種能力。教育部于2010年啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”。提出了教育界與工業(yè)界聯(lián)合制訂人才培養(yǎng)標準；創(chuàng)立高校與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機制；設(shè)立“工程實踐教育中心”，學生在企業(yè)學習一年，“真刀真槍”做畢業(yè)設(shè)計；改革完善工程教師職務(wù)聘任、考核制度等措施。我們認為，若要完成上述一系列人才培養(yǎng)計劃，就必須重視對教學計劃及課程內(nèi)容的全面分析和適當調(diào)整，否則是很難培養(yǎng)出具有原創(chuàng)性設(shè)計能力的卓越人才的。

二、機械設(shè)計教學改革的思路與建議

篇6

化工機械基礎(chǔ)課程設(shè)計是化工專業(yè)重要的實踐教學環(huán)節(jié)，對于提高學生的裝置設(shè)計水平，增強工程意識具有重要的意義。隨著高等教育改革的深入，原有教學方法的弊端逐漸顯現(xiàn)，課程設(shè)計急需改革。本文分析了課程設(shè)計面臨的問題，以課程的教學目的為依據(jù)，提出在設(shè)計時間、設(shè)計題型、學科交叉、設(shè)計規(guī)范、成績考核等方面的改革方案。通過教學改革，激發(fā)了學生的學習興趣，提高了機械設(shè)計水平，起到了良好的教學效果。

關(guān)鍵詞：

化工機械基礎(chǔ)；課程設(shè)計；教學改革；工程意識

化工機械基礎(chǔ)課程是化學工程與工藝專業(yè)的必修課程，涉及化學、化工、機械、材料、物理、力學、數(shù)學等學科知識[1]，具有學科交叉復(fù)雜、內(nèi)容豐富、理論聯(lián)系實際緊密、工程實踐性強等特點[2]。通過課程學習，學生可以掌握基礎(chǔ)的工程力學知識，熟悉材料特性，學會常用化工裝置的設(shè)計方法，了解化工機械安全使用的檢驗原理[3-5]，對于提高化工專業(yè)學生設(shè)計水平，增強工程意識，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力具有重要的意義[6]?；C械基礎(chǔ)課程設(shè)計是繼該理論課程之后的一次集中實踐教學環(huán)節(jié)[7]，能夠起到將機械設(shè)計知識融會貫通，發(fā)揮理論與工程實際、基礎(chǔ)知識與專業(yè)技術(shù)之間的橋梁作用[8]。學生在設(shè)計化工裝置時，既要基于學科理論，又要遵循國家標準和行業(yè)規(guī)定；既要裝置結(jié)構(gòu)合理，又要保證安全經(jīng)濟，是多門學科知識綜合運用，多種專業(yè)技能強化鍛煉的重要過程，為化工類學生更好地服務(wù)化工行業(yè)奠定良好的專業(yè)基礎(chǔ)，因此，應(yīng)予以足夠的重視。

一、課程設(shè)計面臨的問題

針對化工專業(yè)學生開設(shè)的化工機械基礎(chǔ)課程設(shè)計開課于大三，這個階段，學生剛接觸專業(yè)課學習，對本專業(yè)知識體系還不熟悉，對專業(yè)設(shè)計更是知之甚少，急需專業(yè)教師悉心指導(dǎo)，同時，一直沿用的課程設(shè)計內(nèi)容、課程安排及考核形式等都無法與高等教育改革的新形勢相適應(yīng)，課程設(shè)計急需改革。1.課程設(shè)計時間短，與理論課銜接不合理一般化工機械基礎(chǔ)課程設(shè)計安排在理論課結(jié)束后一周內(nèi)完成。要做好課程設(shè)計，學生要查閱相關(guān)裝置的設(shè)計資料，熟悉涉及物料的性質(zhì)，了解國家設(shè)計規(guī)范，選擇合適的設(shè)備材料，合理設(shè)計裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)，完成設(shè)計尺寸計算及強度、剛度、穩(wěn)定性校核，繪制裝置設(shè)備條件圖，編制設(shè)計說明書[9]，設(shè)計工作量大，專業(yè)知識要求高，學生很難在一周時間內(nèi)完成。而此時段，學生已完成理論課的學習，對于設(shè)計中用到的知識已經(jīng)淡忘，需要重新查找復(fù)習，不利于理論知識的學以致用。同時課程設(shè)計處于期末考試階段，考試壓力較大，學生忙于準備考試，很容易出現(xiàn)應(yīng)付或抄襲現(xiàn)象，無法真正起到增強學生工程意識、提高裝置設(shè)計水平的作用。

2.課程設(shè)計題型少，裝置結(jié)構(gòu)簡單以往的化工設(shè)備設(shè)計題型比較單一，只做一些壓力容器設(shè)計，課本中有該類裝置的設(shè)計例題，學生只需將設(shè)計條件帶入，參考例題，按部就班地計算就可以完成，學生學習興趣不大，完成質(zhì)量也不高。設(shè)備一般不進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，只進行外部殼體計算，設(shè)計難度較小，無法激發(fā)學生的探索欲望，學習主動性較差[10]。

3.不同學科間知識交叉少，裝置設(shè)計不完整化工裝置的設(shè)計包括工藝設(shè)計和機械設(shè)計兩部分[11]。工藝設(shè)計是根據(jù)設(shè)計任務(wù)提供的原始數(shù)據(jù)和生產(chǎn)工藝要求確定設(shè)備的主要尺寸；機械設(shè)計是根據(jù)工藝尺寸設(shè)計設(shè)備的結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)材料及進行強度、剛度和穩(wěn)定性計算，給出設(shè)備與零部件的條件圖。對于化工專業(yè)的學生來說，化工原理課程設(shè)計做的是工藝設(shè)計，化工機械基礎(chǔ)課程設(shè)計做的是機械設(shè)計。教改之前，這兩個設(shè)計沒有交叉點，學生每門課程只做一部分設(shè)計，而沒有化工裝置設(shè)計的完整訓練，不利于學生設(shè)計能力的提高[12]。學生提交的設(shè)備條件圖，大多采用手畫的形式，而不采用現(xiàn)行各設(shè)計院普遍采用的AutoCAD繪圖軟件，無法鍛煉學生機械制圖的能力。設(shè)備條件圖繪制簡單，各物料進出管口、自動控制方案都無法體現(xiàn)，化工設(shè)計及化工自動控制課程所學知識不能應(yīng)用到化工機械基礎(chǔ)課程設(shè)計中，學生綜合運用所學知識的能力無法得到鍛煉。

4.學生工程意識不強，設(shè)計不規(guī)范生產(chǎn)中使用的任何機器或設(shè)備的構(gòu)件都應(yīng)滿足適用、安全和經(jīng)濟三個基本要求，其中，安全是核心。為了保證裝置安全可靠運行，降低生產(chǎn)成本，提高勞動生產(chǎn)率，便于構(gòu)件互換，國家和有關(guān)部門制定了各類化工裝置設(shè)計的標準和規(guī)范[13]。學生對相關(guān)的標準與規(guī)范不熟悉，容易造成其無法將標準和規(guī)范應(yīng)用到化工裝置的設(shè)計中，與生產(chǎn)實踐脫離。比如，計算容器的物料接口尺寸，很多學生計算出結(jié)果后沒有規(guī)整，即使規(guī)整了，也沒有查閱國家制定的各種鋼管公稱直徑的規(guī)范，采用標準尺寸。在選擇設(shè)備材料時，一般選擇適用范圍廣，性能優(yōu)異的材料，沒有考慮會使設(shè)備成本大大提高的風險。在設(shè)計壓力容器時，計算出的容器殼體壁厚與封頭壁厚不一致，很多學生本著經(jīng)濟的原則，沒有設(shè)計為相同尺寸，影響容器的焊接和安全。這些都是理論設(shè)計與生產(chǎn)實際偏離、工程意識不強的體現(xiàn)，沒有達到強化工程概念的教學目的[14]。5.考核方式不合理，無法體現(xiàn)設(shè)計水平以往的課程設(shè)計是根據(jù)學生提交的設(shè)計報告給成績，對學生的平時表現(xiàn)，設(shè)計的合理性、規(guī)范性及嚴謹程度沒有體現(xiàn)[15]。設(shè)計報告抄襲或模仿現(xiàn)象嚴重，單純憑借設(shè)計報告無法反映學生真實的設(shè)計水平，不能體現(xiàn)公平、公正、合理的考核原則。針對化工機械基礎(chǔ)課程設(shè)計存在的這些問題，按照高等教育改革的要求，我們對課程設(shè)計進行了改革。

二、課程設(shè)計改革措施

1.提早布置課題，合理銜接理論教學針對課程設(shè)計時間短，與理論教學脫鉤的問題，我們對課程設(shè)計時間安排進行改革。在完成第一章工程力學和第二章化工設(shè)備材料教學之后，我們便將每位學生的設(shè)計課題布置下去，理論課程結(jié)束后兩周上交相關(guān)設(shè)計文件，進行考核。在布置課題時，利用兩節(jié)課的時間，介紹各類裝置設(shè)計的流程，每個環(huán)節(jié)用到的理論知識也事先向?qū)W生明確，使學生對課程設(shè)計有大致的了解，并對今后會對用到的知識引起重視。同時，理論課授課教師在今后介紹各類化工裝置機械設(shè)計時也要對重點知識的應(yīng)用加以說明，并結(jié)合課程設(shè)計詳細講解。學生了解設(shè)計課題之后即可隨著理論課的講解開始設(shè)計，學到的設(shè)計知識即刻能夠應(yīng)用到設(shè)計中，真正起到了學以致用的效果。在設(shè)計過程中，遇到困難，學生可以在理論課堂上提出，經(jīng)過老師講解得到解決，提高了設(shè)計效率，也方便指導(dǎo)教師掌握學生設(shè)計情況。由于設(shè)計時間由原來的一周延長為多半個學期，學生在理論課結(jié)束時便完成了大部分的設(shè)計計算及校核，利用兩周時間整理數(shù)據(jù)，繪制裝置圖，撰寫說明書，不會耽誤期末考試復(fù)習，避免了應(yīng)付抄襲現(xiàn)象的發(fā)生，真正鍛煉了學生的機械設(shè)計能力，達到了課程設(shè)計的教學目的。2.增加設(shè)計題型，重視設(shè)備內(nèi)件設(shè)計課程設(shè)計題型的選擇關(guān)系著化工實踐教學的效果。為了使學生熟悉各類化工裝置，激發(fā)學生學習的主動性，鍛煉化工設(shè)計能力，我們編制了多種化工裝置的設(shè)計題型，包括壓力容器設(shè)計、板式塔設(shè)計、填料塔設(shè)計、管殼式換熱器設(shè)計和攪拌反應(yīng)釜設(shè)計，共計五個設(shè)計題型。這些裝置是化工生產(chǎn)中最常用的，體現(xiàn)了理論設(shè)計與生產(chǎn)實踐的結(jié)合，同時，理論教學講授的設(shè)計知識在這些裝置的設(shè)計中能得到充分的應(yīng)用，加深了學生對理論知識的理解，保障了裝置設(shè)計的質(zhì)量。對于裝置的主要部件，比如板式塔的塔板、填料塔的填料層、反應(yīng)釜的攪拌器等，也要求學生詳細設(shè)計，并且給出部件的條件圖。通過內(nèi)部構(gòu)件的選擇、設(shè)計和校核，加深學生對化工裝置的認識。

將每個班的學生分成5組，每組負責一類裝置的設(shè)計，并且同組學生的設(shè)計條件各不相同。學生要完成自己裝置的設(shè)計，要查閱大量的文獻資料，搜集各種物料性質(zhì)，學會各類裝置的機械設(shè)計方法，參考化工容器設(shè)計的國家標準，這種形式徹底改變了課程設(shè)計形同虛設(shè)的尷尬局面，鍛煉了學生查找科研資料，積極探索未知領(lǐng)域，不斷補充新知識，獨立完成科研任務(wù)的能力，激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識，真正提高了化工裝置的設(shè)計水平。3.加強學科交叉訓練，完善裝置設(shè)計流程化工裝置的工藝設(shè)計與機械設(shè)計是互相影響、密不可分的，工藝設(shè)計為機械設(shè)計提供工藝條件及設(shè)備主要尺寸，而機械設(shè)計的結(jié)果又反過來影響工藝設(shè)計。為了使學生對化工裝置設(shè)計有完整的設(shè)計體驗，我們聯(lián)合化工原理課程設(shè)計，將這兩個設(shè)計有機結(jié)合，學生在做完化工裝置的工藝設(shè)計之后，根據(jù)工藝條件及計算出的裝置尺寸，接著進行化工裝置的機械設(shè)計，使學生知道裝置的設(shè)計流程，為學生將來從事化工設(shè)計工作奠定了良好的基礎(chǔ)。對于學生提交的設(shè)備條件圖及主要內(nèi)件結(jié)構(gòu)圖，嚴格要求用AutoCAD繪制，并且標出各接管及自動控制儀表的安裝方位，在設(shè)備條件圖的右側(cè)表明工藝要求、安裝要求、各接管尺寸、材質(zhì)、采用的國家標準等。

通過這些方式，學生熟悉了化工裝置的設(shè)計流程，將化工原理、化工機械基礎(chǔ)、化工制圖、化工設(shè)計、化工自動控制等專業(yè)課所學知識融會貫通，綜合運用，提高了學生學習的積極性和主動性，有利于設(shè)計能力的提升。4.嚴格規(guī)范設(shè)計，強化工程意識作為一名合格的化工專業(yè)學生，必須了解國家制定的有關(guān)化工設(shè)計的各種行業(yè)規(guī)范和國家標準。在做任何裝置設(shè)計之前，都要先查找有關(guān)規(guī)范和標準，絕不能閉門造車，無據(jù)可依。與化工機械基礎(chǔ)課程設(shè)計相關(guān)的標準有《鋼制壓力容器》《管殼式換熱器》《鋼制塔式容器》《塔器設(shè)計技術(shù)規(guī)定》《石油化工鋼制壓力容器》《石油化工自動化儀表選型設(shè)計規(guī)范》等。學生在做課程設(shè)計時，遇到有關(guān)尺寸的確定、內(nèi)件的選擇等有疑問的地方，一定要查閱相關(guān)標準，養(yǎng)成良好的設(shè)計習慣和嚴謹?shù)墓こ虘B(tài)度，做一個敢于擔當、認真負責的設(shè)計者。同時，要注意適用、安全、經(jīng)濟相協(xié)調(diào)的原則，密切聯(lián)系工程實際，強化工程意識。5.完善考核體系，激發(fā)設(shè)計熱情考核對于課程設(shè)計的質(zhì)量有著重要的導(dǎo)向作用，公平、公正、合理地對課程設(shè)計做出考核，對學生有著監(jiān)督、鼓勵和引導(dǎo)作用。實踐類課程的成績考核不同于理論課，決不能單純依據(jù)提交的設(shè)計報告定成績?；C械基礎(chǔ)課程設(shè)計的考核分為平時成績、設(shè)計報告質(zhì)量和答辯三部分，分別占總成績的10%、70%和20%比例。其中，平時成績包括出勤率、學習態(tài)度及團隊協(xié)作能力。設(shè)計報告質(zhì)量包括報告的完整性、設(shè)計的合理性、計算的準確性、圖紙繪制的規(guī)范性等。答辯環(huán)節(jié)要求每位學生將設(shè)計內(nèi)容做成幻燈片，利用3分鐘的時間陳述工作內(nèi)容，然后由考核教師提問有關(guān)問題，學生作答。這種考核形式督促學生實實在在地做設(shè)計，認認真真地抓質(zhì)量，只有付出努力，才能取得好成績，激發(fā)了學生的設(shè)計熱情，杜絕了抄襲應(yīng)付現(xiàn)象，達到了教學目的。

三、總結(jié)

化工機械基礎(chǔ)課程設(shè)計是化工專業(yè)學生重要的實踐教學環(huán)節(jié)，隨著高等教育改革的深入，原有教學方法的弊端日趨顯現(xiàn)，課程設(shè)計急需改革。針對設(shè)計時間短的問題，我們提早布置課題，與理論教學合理銜接，避免了抄襲應(yīng)付現(xiàn)象。增加設(shè)計題型，由原來的單一裝置設(shè)計增加為五種裝置設(shè)計題型，并且對裝置的主要部件也要進行設(shè)計。加強與化工原理、機械制圖、化工設(shè)計等交叉學科的聯(lián)系，完善裝置設(shè)計流程。裝置設(shè)計要嚴格遵守國家規(guī)范和行業(yè)規(guī)定，注重適用、安全、經(jīng)濟相協(xié)調(diào)的原則，增強學生的工程意識。完善考核體系，公平、公正、合理的對課程設(shè)計進行評價。通過教學改革，激發(fā)了學生學習的積極性，課程設(shè)計質(zhì)量得到提高，杜絕了抄襲應(yīng)付現(xiàn)象。學生在課程設(shè)計過程中，自覺依據(jù)國家設(shè)計標準，將理論設(shè)計與生產(chǎn)實際相結(jié)合，增強了工程意識，提高了機械設(shè)計水平，起到良好的教學效果。

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篇7

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；教學；實驗；課程設(shè)計

中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1671―1580（2014）02―0055―02

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是近機械類專業(yè)的一門主要技術(shù)基礎(chǔ)必修課程。在南京農(nóng)業(yè)大學，修讀該門課程的主要有材料成型及控制工程、工業(yè)設(shè)計、工程管理等不同專業(yè)的學生。由于授課對象不同，教學計劃安排的課時也比機械類專業(yè)的學生要少一些，因此該課程的教學與機械類專業(yè)的課程教學有不同的特點。下面分幾個方面談?wù)勛髡叩慕虒W體會。

一、要在課堂上激發(fā)學生的學習興趣

學習這門課程的學生都是非機械類專業(yè)的學生，其中工業(yè)設(shè)計的學生在大二的時候?qū)W習這門課程，材料成型及控制工程、工程管理的學生在大三的時候?qū)W習這門課程。盡管這門課程是必修課，但是學生對這門課程并不非常了解，學習興趣并不高。尤其是工業(yè)設(shè)計的很多學生，高中都是學美術(shù)的，基礎(chǔ)非常差。因此，最重要的是去提高學生學習該課程的主動性與積極性。

一般而言，緒論是第一次課，對吸引學生的學習興趣非常有用。任何一門課程的“緒論”，都要談到“為什么學”、“學到什么”以及“如何學”的問題。作者在講授這一章時，結(jié)合農(nóng)業(yè)機械發(fā)展的特點，從傳統(tǒng)的“牛拉耕田”、“拖拉機耕田”到“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械”，從古代的“馬車”、“普通汽車”到“現(xiàn)代汽車”，以及現(xiàn)代汽車的主要組成，內(nèi)燃機、牛頭刨床的主要組成及工作原理等，通過這些簡單易懂的例子，使學生了解到現(xiàn)代機械仍然以機械工程為基礎(chǔ)，以激發(fā)學生的學習興趣。作為工科學生必須具備機械設(shè)計基礎(chǔ)知識，才能為后繼專業(yè)課程的學習及日后技術(shù)革新打好基礎(chǔ)。

同時，在授課過程中，筆者準備了非常多的案例、動畫和錄像，以理論結(jié)合實際進行教學。比如在講“平面連桿機構(gòu)”時，準備了“契貝謝夫四足步行機”的錄像，非常的形象和生動。講死點時，有飛機起落架、夾具等的動畫，同時結(jié)合講解，學生就非常容易接受和掌握，有比較深刻的感受。

二、注意內(nèi)容的整體性和連貫性

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》 的前半部分主要是機械原理的內(nèi)容，內(nèi)容從高低副與自由度、平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)到輪系，這是一個整理的學習過程。尤其是高低副與自由度，需要學生有一定的想象能力，如何把復(fù)雜機械的機構(gòu)運動簡圖畫出來，這部分掌握好了，對后面的幾種機構(gòu)的學習很有幫助。此外，速度瞬心是一個非常重要的概念。學生在《理論力學》的時候就學過速度瞬心，這與《機械設(shè)計基礎(chǔ)》的速度瞬心有何區(qū)別？這一點要介紹透。同時，結(jié)構(gòu)的壓力角、傳動角如何畫出，等等，這幾章有很大的連貫性，在講解過程中切忌過快，要學生掌握好才行，多讓學生做一些習題，否則影響后續(xù)章節(jié)的學習。

三、提煉關(guān)鍵內(nèi)容，有重點地授課

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是兩門課的綜合，前半學期主要是高低副、自由度和一些常用機構(gòu)，后半學期主要介紹通用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、設(shè)計與計算等。前半學期機構(gòu)的學習比較系統(tǒng)，基本上是在介紹了自由度、速度瞬心、壓力角和傳動角的知識以后，一個機構(gòu)一個機構(gòu)地學習。后半部分的內(nèi)容非常繁多且零散，學生在學習的時候普遍反映不太好學，缺乏頭緒。因此，這門課程的學習一定要有一條主線。筆者認為，本課程教學時，要結(jié)合課程設(shè)計的內(nèi)容，進行有重點的學習。

以“齒輪機構(gòu)”為例，這一章的內(nèi)容非常多，也是這門課最重要的內(nèi)容之一。這一章的學習，一般需要五六個課時的學習。筆者在這門課程的學習時，主要是抓住“漸開線的性質(zhì)與特點”和“一對齒輪嚙合過程”等主線開展教學。其中漸開線是這章學習的基礎(chǔ)，所有牽涉到齒輪參數(shù)計算和嚙合的知識的，都牽涉到漸開線。在教學的過程中，教師要抓住主線，逐步開展教學。

四、結(jié)合課程設(shè)計和實踐進行授課

南京農(nóng)業(yè)大學開設(shè)的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課程有課程設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計。一般課程設(shè)計有兩到三周的時間，是設(shè)計單級圓柱斜齒輪。一個學生一個設(shè)計題目，給出的斜齒圓柱齒輪各種傳遞的功率、輸入轉(zhuǎn)速、傳動比等參數(shù)不同，要求學生通過查手冊，獨立設(shè)計出該對斜齒圓柱齒輪和減速箱系統(tǒng)。這個比較重要的是齒輪傳動、帶傳動、連接、軸、滾動軸 承等幾章的內(nèi)容。在講授這幾章的內(nèi)容時，都要結(jié)合課程設(shè)計進行授課，比如齒輪材料的選擇及其熱處理方法、齒輪設(shè)計時參數(shù)的選擇、齒輪受到的軸向力切向力和徑向力的計算等。通過結(jié)合課程設(shè)計的內(nèi)容進行教學，可以加深學生的感性認識，提高學生的學習興趣。同時可以讓學生更好地進行課程設(shè)計，提高課程設(shè)計的質(zhì)量。

五、培養(yǎng)學生的動手能力和工程意識

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課主要有三個實驗：機構(gòu)運動簡圖與自由度、范成法加工漸開線齒輪、帶傳動系統(tǒng)綜合實驗。在這三個實驗中，都注重學生的動手能力。尤其是第一個實驗，一般在第二次或者第三次課程的時候做，有非常多的簡單機構(gòu)，讓學生去繪制機構(gòu)運動簡圖。在這些實驗中，指導(dǎo)老師大概介紹了一下之后，就讓學生自己動手去做，指導(dǎo)老師在一旁講解與指導(dǎo)。通過實驗，不僅可以鍛煉學生的動手能力，還可以讓學生獨立地去思考。

筆者認為，《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課的設(shè)計過程，最重要的是讓學生有工程意識。因為不管設(shè)計和制造任何機械，一般性能越好，功能越復(fù)雜，成本就越高。在設(shè)計過程中，要讓學生結(jié)合實際和性能要求，去查各種手冊和圖冊。手冊和圖冊里面的推薦值一般都是一個范圍，學生要結(jié)合經(jīng)濟性和實際要求去選取。要教導(dǎo)學生去參考前人的經(jīng)驗，但是又不要照搬前人的經(jīng)驗，要鼓勵學生去積極創(chuàng)新。

總之，《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。在本課程的教學實踐中，要結(jié)合所教授學生的特點，去吸引學生學習的興趣，有重點地進行講授，以讓學生能學好這門課程。同時要培養(yǎng)學生的工程和經(jīng)濟意識，鼓勵學生不斷進行創(chuàng)新。

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篇8

關(guān)鍵詞：機械原理課程；創(chuàng)新能力；實踐環(huán)節(jié)；項目化教學

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1002-2589（2012）33-0254-02

《機械原理》是高職院校機械設(shè)計與制造專業(yè)學生必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是機械類專業(yè)中研究機械共性問題的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課。它在機械工程人員的培養(yǎng)過程中起著承上啟下的關(guān)鍵作用，是學生牢固掌握專業(yè)技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。在基礎(chǔ)課到專業(yè)課之間起著無可替代的橋梁作用。

一、機械原理課程的學科現(xiàn)狀

目前的機械原理課程目標具有一定局限性，主要表現(xiàn)在三個方面：第一，在課程內(nèi)容上，強調(diào)學科知識體系的系統(tǒng)性、完整性，造成理論知識偏多偏深，實踐技能不足，理論與實踐脫節(jié)。第二，在課程結(jié)構(gòu)上，學習內(nèi)容受到限制而產(chǎn)生狹隘和滯后的弊端，不利于培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在制造業(yè)的發(fā)展急需具有創(chuàng)新能力人才的今天，學科現(xiàn)狀不能滿足需要。第三，在課程實施上，課程教學基本是一個封閉的過程，最大的弊端是使學生缺乏學習的主動性和對教學質(zhì)量檢驗的滯后性。

傳統(tǒng)機械原理的教學特點是：教學理論性強、概念抽象，與實際應(yīng)用有一定距離。授課方式上以教師講授為主，由概念引入知識，以邏輯推理為中心。教學過程中基本沒有學生能力培訓的環(huán)節(jié)，這對培養(yǎng)學生的實踐、創(chuàng)新能力很不利。同時，傳統(tǒng)的教學模式中，總是先理論后實踐，容易產(chǎn)生實踐與理論分離的現(xiàn)象，教學很難適應(yīng)職業(yè)教育培養(yǎng)的需要。為此，進行教學改革，開展項目教學，按照學生認知規(guī)律與實際工作項目的順序來優(yōu)化教學內(nèi)容勢在必行。

二、以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的《機械原理》課程改革方案

（一）改革教學內(nèi)容

課程內(nèi)容的改革不是簡單意義上的增加或刪除，而是在專業(yè)化的前提下，優(yōu)化組合了相關(guān)內(nèi)容的課程；在促進學生全面發(fā)展的基礎(chǔ)上，更加注重學生思維整體性的構(gòu)建。教學內(nèi)容的改革突出綜合應(yīng)用知識能力的培養(yǎng)，在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)創(chuàng)新能力。圍繞教學內(nèi)容方面主要做了以下方面的調(diào)整。

1.理論課與實驗、實踐課學時的調(diào)整

多年來，機械原理課程存在著理論課課時過多，實驗和實踐課課時偏少的現(xiàn)象。我院自機制專業(yè)成立以來，每學期理論課和實踐課學時分別為：理論課為70學時，實踐課4學時。近一年，增加一周課程設(shè)計時間，但試驗課受條件限制，很少開展。針對這一現(xiàn)狀，在課改方案中制定了新的教學計劃，理論課課時針對模塊化教學的需要，設(shè)計為55學時；單獨開設(shè)試驗與實踐課程，課內(nèi)試驗為12學時，此外進行為時2周的課程設(shè)計（課外進行）。加強了實踐課時量，強化了學生的動手能力和創(chuàng)新設(shè)計的能力，同時，理論課教學也基本滿足學生對理論知識的掌握要求。

2.理論課教學內(nèi)容的大幅度調(diào)整

以前的機械原理教學側(cè)重于基本知識點的分析方面。內(nèi)容上包括：機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運動分析、力的分析、常用機構(gòu)的設(shè)計等方面；機械運轉(zhuǎn)及速度波動調(diào)節(jié)和機構(gòu)的平衡等方面很少涉及?，F(xiàn)在，隨著機器向著高速、自動化、精密化方向的發(fā)展，機構(gòu)如何在高速下具有較好的動力性能顯得尤為重要；機構(gòu)的多樣性創(chuàng)新需要各種機構(gòu)合理綜合與合理選型。因而，教學內(nèi)容方面要適當調(diào)整。在總的理論課課時減少的情況下，調(diào)整的教學內(nèi)容更接近于工程實際，更具體化。教學內(nèi)容的安排做到“寬而精”。“寬”就是知識面廣，涵蓋的內(nèi)容廣；使學生在設(shè)計時能做到思路開闊，激發(fā)出潛在的創(chuàng)造性?！熬本褪菍C構(gòu)設(shè)計的基本思路及方法做詳細的闡述，使學生在面對復(fù)雜的未知機械產(chǎn)品時，能夠做到觸類旁通。

本著這些原則，課程內(nèi)容上壓縮了機構(gòu)的運動分析和力的分析的課時，機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析保留原有的內(nèi)容，因為桿組分析法對機構(gòu)的多樣性設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計方面，有重要的啟發(fā)作用。常用機構(gòu)的學習中，減少推導(dǎo)性內(nèi)容，重點介紹機構(gòu)設(shè)計的方法，增加了機構(gòu)的組合設(shè)計、轉(zhuǎn)子動平衡和機械調(diào)速等內(nèi)容。使整個課程體系更加完整，更加系統(tǒng)，更符合現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計對學生總體知識掌握水平的要求。

3.加強實踐教學，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力

實踐教學包括課程實驗和課程設(shè)計。實踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神，增長創(chuàng)造才干，鍛煉動手能力的有效途徑。在試驗與實踐教學中，始終以基本能力訓練為基礎(chǔ)，以綜合素質(zhì)培養(yǎng)為核心，以創(chuàng)新精神教育為主線，明確試驗教學任務(wù)，更新試驗教學內(nèi)容，改革試驗教學方法和手段，強化試驗教學考核，提高試驗教學質(zhì)量。

在試驗教學方面，以往實驗課內(nèi)容偏少，非常不利于培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力。且實驗內(nèi)容多以驗證性實驗為主，學生完全按照指導(dǎo)書提供的步驟進行，缺少主動參與的意識，不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，在試驗內(nèi)容上增加了《機構(gòu)認知實驗》和《轉(zhuǎn)子動平衡》等實驗。這些實驗密切聯(lián)系實際，既有驗證性實驗，又有創(chuàng)新設(shè)計實驗，大大豐富了實驗課的內(nèi)容。課程設(shè)計方面，嘗試增加《械原理課程設(shè)計》的內(nèi)容。通過這一環(huán)節(jié)，使學生感受到理論與實踐的第一次融合，提高學習興趣。

此外，實踐教學涉及的實驗及課程設(shè)計要合理安排，循序漸進地進行。為此，將機械原理中涉及的實驗與實踐分為三個階段，貫穿于教學過程中。各階段的基本內(nèi)容為：第一階段，機械認知實踐階段，學生通過參觀實訓車間的設(shè)備、動手拆裝減速器裝置，了解軸、齒輪、軸承等常用機構(gòu)與零件，加深對機構(gòu)的感性認識。第二階段，機械基礎(chǔ)實踐階段，讓學生利用學期內(nèi)安排的鉗工、車工、機械設(shè)計課程設(shè)計等環(huán)節(jié)了解與機械原理相關(guān)的內(nèi)容。這樣，學生一方面能充分利用實習時間，掌握更多知識，又在不占用理論課時的基礎(chǔ)上，加強了實驗、實踐教學效果。第三階段，機械綜合實踐階段，這一階段建立在前面環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上。例如，機械原理實驗中，前面分別學習了常用機構(gòu)的設(shè)計，也進行了相關(guān)的認知實驗，此時可布置一個綜合性的課程設(shè)計：用圖解法對牛頭刨床機構(gòu)進行運動分析、構(gòu)件受力分析，確定最小傳動角出現(xiàn)的位置，確定原動件的平衡力矩。通過這一階段的實驗設(shè)計，使學生綜合解決工程實際問題的能力得到系統(tǒng)的培養(yǎng)與鍛煉。

此外，可以采用靈活方式設(shè)計一些綜合實驗，只布置實驗任務(wù)與最后要求，而完成實驗任務(wù)的過程則由學生自己確定。例如，布置一個能實現(xiàn)將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)運動的設(shè)計，方案可以有很多種，讓學生自己設(shè)計，并通過實驗驗證其正確性。這樣，學生完成實驗有較大的靈活性，從而為學生的個性發(fā)展與創(chuàng)造性的發(fā)揮創(chuàng)建一個適宜的環(huán)境。

（二）改變傳統(tǒng)教學模式，進行教學方法的改革

課程改革必然導(dǎo)致教學方法的不斷革新。教師在教授基本知識的同時，更應(yīng)注重培養(yǎng)學生獲取新知識的能力；引導(dǎo)學生自主學習，充分調(diào)動學生的主觀能動性，激發(fā)創(chuàng)造性思維。教學方法多種多樣，但總的目的只有一個：改善教學效果，提高教學質(zhì)量?！稒C械原理》的教學中，對于理論性較強的內(nèi)容，可以帶著學生層層推進，逐步引導(dǎo)學生領(lǐng)會相關(guān)內(nèi)容。例如矢量圖解法分析速度和加速度的內(nèi)容，可以改變教學順序，先講相對容易些的速度分析；在熟悉矢量多邊形應(yīng)用的基礎(chǔ)上再講解復(fù)雜的加速度分析，學生就能容易掌握所學知識。對于簡單的概念性較強的內(nèi)容，要以學生自學為主，輔助以課堂提問，加深學生印象。例如學習四桿機構(gòu)的演化這部分內(nèi)容時，可以先介紹曲柄搖桿機構(gòu)演化成曲柄滑塊機構(gòu)的方法；再介紹機構(gòu)演化的基本途徑，接著讓學生自己觀察教材中幾種導(dǎo)桿機構(gòu)和曲柄滑塊機構(gòu)的區(qū)別，總結(jié)這幾種機構(gòu)是如何由曲柄滑塊機構(gòu)演變來的。學生在自主學習中很容易發(fā)現(xiàn)規(guī)律，不僅深刻領(lǐng)會了學習的內(nèi)容，還對機構(gòu)的多樣性演變方法有所啟發(fā)。

（三）教學手段的多樣化，積極采用項目化教學模式

教學手段方面，開設(shè)參與式、啟發(fā)式、討論式和研究式教學體系，不斷完善以學生為中心的教學新模式。鼓勵學生探究式學習，基于研究和開發(fā)的學習，積極探索利用網(wǎng)絡(luò)和多媒體課件的開放性教學新模式，進一步激發(fā)學生學習熱情，調(diào)動學生學習的主動性和積極性。

教學過程結(jié)合教材內(nèi)容，并根據(jù)我院現(xiàn)有的設(shè)備，采用基于工作過程的任務(wù)驅(qū)動模式進行教學。對機械原理中部分知識內(nèi)容劃分為多個學習子情境，在各個學習情境的教學過程中，真正體現(xiàn)學生的主體地位。學生帶著任務(wù)有目的地去學習，查閱資料，聽取教師的理論講解，在交流的過程中獲取資訊；在教師的幫助下進行決策；在計劃、實施的過程中教師給予學生適當?shù)妮o導(dǎo)，最后教師參與學生工作成果的檢查與評估。學生在教學過程中，始終處于主體地位，通過真實的工作成果激發(fā)學生的創(chuàng)新能力，改善教學效果。

這種以“項目”為主線，將教學內(nèi)容有機地貫穿在一起是一種十分有效的教學方式，豐富的項目可以拓展學生的視野，使學生體會到企業(yè)實踐中的眾多實際問題，有效提升學生應(yīng)對實際問題、解決機械工程難題的能力。

三、結(jié)束語

培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新思維能力是高等教育改革的一項重要任務(wù)。傳統(tǒng)教學計劃，教師拘泥于課本的教學，已難以培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的實用型人才。在機械原理課程教學中，有必要探索具有特色的課程教學改革之路，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高技能人才服務(wù)。

參考文獻：

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關(guān)鍵詞：機械工程；機械設(shè)計能力；培養(yǎng)模式；典型案例

機械制造業(yè)不僅是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展建設(shè)的發(fā)動機，更是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。近年來隨著科技的進步，“中國制造2025”正推進制造業(yè)由傳統(tǒng)制造向現(xiàn)代制造與智能制造進行轉(zhuǎn)型與發(fā)展?！翱萍紡妵?，人才興國”，為適應(yīng)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展與轉(zhuǎn)型的需求，社會對具有較強機械工程實踐與創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型高級專業(yè)人才需求量增大。因此，在高校機械專業(yè)人才培養(yǎng)中，亟須強化工程實踐能力與現(xiàn)代機械設(shè)計能力的培養(yǎng)[1]。為提高機械專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，各高校在人才培養(yǎng)體系、核心課程的教學內(nèi)容與教學方法等方面都進行了大量的有益探索[2-3]。但目前，相關(guān)教改研究主要集中在教學內(nèi)容與教學方法的改進與優(yōu)化以及實踐教學改革研究等方面[4]，而對深度融合多課程、多環(huán)節(jié)的全過程專業(yè)能力培養(yǎng)的研究較少。為提高畢業(yè)生的現(xiàn)代機械設(shè)計能力，開展基于典型案例的多課程、多環(huán)節(jié)、深度融合的培養(yǎng)模式研究，符合機械專業(yè)工程教育專業(yè)認證的大潮流，具有重要的意義和推廣價值。

一、現(xiàn)狀及問題

地方院校主要為區(qū)域經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展服務(wù)，承擔著為行業(yè)技術(shù)進步培養(yǎng)卓越工程人才的責任。然而，一直以來部分地方院校沿襲高水平院校機械專業(yè)人才的培養(yǎng)模式，未根據(jù)自身實際情況修改導(dǎo)致所培養(yǎng)的人才與社會需求錯位，社會急需能勝任現(xiàn)代機械制造行業(yè)發(fā)展的研發(fā)、設(shè)計工作的專業(yè)技術(shù)人才。此外，地方院校學科專業(yè)硬件建設(shè)的投入較小，先進儀器設(shè)備與實訓平臺的臺套數(shù)少，實踐教學環(huán)節(jié)較為薄弱。我國已廣泛開展工程教育認證工作，基于工程認證以成果為導(dǎo)向的教育理念，學生畢業(yè)能力是人才培養(yǎng)的核心任務(wù)，而現(xiàn)代機械設(shè)計能力是機械設(shè)計制造及其自動化畢業(yè)生的核心能力。由于機械設(shè)計類課程多、教學內(nèi)容比較抽象、理論深奧且比較枯燥，學生多有畏難、厭學情緒，教師授課比較困難，導(dǎo)致學生機械設(shè)計知識掌握不扎實、機械設(shè)計軟件應(yīng)用不熟練、機械創(chuàng)新設(shè)計與綜合設(shè)計能力較弱等現(xiàn)象，學生的專業(yè)能力與機械工程實際需要存在一定的脫節(jié)，不能滿足機械制造業(yè)發(fā)展的人才培養(yǎng)需求，人才培養(yǎng)效果還需繼續(xù)改善。本文以哈爾濱商業(yè)大學的機械專業(yè)為例，該專業(yè)已開展工程教育認證工作，根據(jù)培養(yǎng)方案要求畢業(yè)生須具備包括機械產(chǎn)品設(shè)計能力、機械零件制造能力、機電系統(tǒng)控制能力、特色食品包裝機械研發(fā)能力的機械工程綜合應(yīng)用能力，其中最基本、最核心的是機械產(chǎn)品設(shè)計能力，專業(yè)能力形成體系如圖1所示。針對培養(yǎng)目標，培養(yǎng)方案中不僅設(shè)置了“機械原理”“機械設(shè)計”“機械系統(tǒng)設(shè)計”等理論課程，也安排了機械設(shè)計課程設(shè)計、專業(yè)綜合課程設(shè)計、專業(yè)生產(chǎn)實習、CAD/CAE實訓及畢業(yè)設(shè)計等實踐教學環(huán)節(jié)，形成了比較完整、規(guī)范的現(xiàn)代機械設(shè)計能力培養(yǎng)體系（如圖2所示）。通過這些教學環(huán)節(jié)的訓練，機械專業(yè)的畢業(yè)生能比較熟練地掌握現(xiàn)代機械設(shè)計方法及手段。但是，由于各門課程、各個實踐環(huán)節(jié)的缺乏交流協(xié)商機制，都按各自的思路與模式開展教學，沒有形成一個統(tǒng)一、有機的全過程培養(yǎng)體系，導(dǎo)致出現(xiàn)部分基礎(chǔ)薄弱的學生工程軟件應(yīng)用不熟練、機械創(chuàng)新設(shè)計與綜合設(shè)計能力較弱等現(xiàn)象，畢業(yè)生的現(xiàn)代機械產(chǎn)品設(shè)計能力還有待提高。

二、培養(yǎng)模式改革的具體方案與措施

在工程教育背景下，哈爾濱商業(yè)大學機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)優(yōu)化人才培養(yǎng)途徑，研究建立了基于典型案例的深度融合的多課程、多環(huán)節(jié)的現(xiàn)代機械設(shè)計能力全過程人才培養(yǎng)模式。

（一）完善機械設(shè)計能力全過程培養(yǎng)體系

為實現(xiàn)符合工程教育專業(yè)認證的畢業(yè)生專業(yè)能力培養(yǎng)要求，機械專業(yè)修訂了人才培養(yǎng)方案和課程教學大綱，并整合、優(yōu)化工程案例，通過齒輪傳動及減速器設(shè)計的典型案例，將現(xiàn)代機械設(shè)計的能力培養(yǎng)貫穿課程教學、生產(chǎn)實習與課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等人才培養(yǎng)的全過程，全面夯實學生的機械設(shè)計能力，提高畢業(yè)生的工程素養(yǎng)與工作適應(yīng)性?；趯W科認知規(guī)律，從機械專業(yè)的初步認識機械→簡單機械產(chǎn)品設(shè)計→現(xiàn)代機械設(shè)計方法設(shè)計→機械產(chǎn)品綜合設(shè)計→復(fù)雜機械產(chǎn)品設(shè)計→復(fù)雜產(chǎn)業(yè)機械設(shè)計及研發(fā)→實際工程應(yīng)用的人才培養(yǎng)規(guī)律，綜合分析機械專業(yè)的師資隊伍、硬件條件以及歷史傳承，建立機械專業(yè)基于典型案例的現(xiàn)代機械設(shè)計能力全過程培養(yǎng)體系，如圖3所示。

（二）充實機械設(shè)計能力培養(yǎng)的教學內(nèi)容

以齒輪傳動及減速器設(shè)計為案例，將機械原理、機械設(shè)計、機制工藝等核心課程與課程設(shè)計、實訓、生產(chǎn)實習、畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)深度融合，經(jīng)過多輪從理論到實際、從實際到理論的循環(huán)培養(yǎng)過程，逐步培養(yǎng)學生運用專業(yè)知識去分析、解決機械工程問題的能力。形成規(guī)范、完整的機械設(shè)計能力培養(yǎng)體系，解決了機械設(shè)計類課程追求理論體系完整、忽視工程實踐的弊端。1.第三學期?！皺C械原理”課程教師可通過學生感興趣的汽車及變速箱動畫，使他們了解汽車變速箱的工作原理及齒輪傳動原理，增加其對傳動機構(gòu)有感性認識，激發(fā)學生的學習熱情，同時，著重講解齒輪傳動的工作原理及輪系設(shè)計，解決由于課程理論深奧且比較枯燥的難題。2.第四學期。首先，可通過“金工實習”讓學生近距離觀察CA6140車床主軸箱，使其對齒輪傳動有更深入的認識和理解。其次，教師可通過“機械設(shè)計”課程教學，重點講述齒輪傳動設(shè)計、齒輪校核等內(nèi)容。最后，通過齒輪減速器課程設(shè)計，讓學生深入理解齒輪傳動設(shè)計過程及設(shè)計要點，使他們初步了解機械產(chǎn)品設(shè)計的基本過程。3.第五學期。教師可通過“機械CAD/CAE/CAM技術(shù)”課程，讓學生掌握三維設(shè)計軟件Solidworks、二維平面設(shè)計軟件AutoCAD的使用，建立軸、齒輪、箱體等典型零件的三維模型，了解ANSYS、COSMOS等先進機械設(shè)計軟件的應(yīng)用；通過機械CAD/CAE實訓，建立圓柱齒輪減速器三維模型，完成齒輪減速器的裝配圖及典型零件圖，使學生真正理解如何運用先進工具完成機械產(chǎn)品的設(shè)計。4.第六學期?？赏ㄟ^大型機械制造企業(yè)生產(chǎn)實習，讓學生理解齒輪、齒輪軸等典型零件的加工工藝；通過“機械制造工藝學”課程，重點理解齒輪加工工藝、設(shè)計計算以及尺寸鏈等內(nèi)容；通過齒輪加工工藝及夾具設(shè)計，使學生深入理解機械產(chǎn)品、機械零件的設(shè)計及加工，形成機械產(chǎn)品設(shè)計過程中要綜合考慮機械零件加工的良好工程設(shè)計習慣。5.第七學期。通過“機械系統(tǒng)設(shè)計”課程教學，重點講述有級變速傳動的設(shè)計；通過車床主軸變速箱課程設(shè)計，讓學生能進行復(fù)雜機械系統(tǒng)整體布局、傳動系統(tǒng)設(shè)計、操縱機構(gòu)設(shè)計等，形成復(fù)雜機械產(chǎn)品設(shè)計的初步能力。6.第八學期。通過畢業(yè)設(shè)計，讓學生運用Solidworks等工程軟件完成一個比較復(fù)雜的機械產(chǎn)品設(shè)計，形成復(fù)雜機械產(chǎn)品設(shè)計能力。通過6個學期全過程機械產(chǎn)品設(shè)計能力的培養(yǎng)，可使學生具備熟練運用機械專業(yè)知識和專業(yè)技能的能力，能夠運用自然科學和工程科學的基本原理，去表述與分析復(fù)雜機械工程問題，提出解決方案，完成比較復(fù)雜的機械產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)，提升專業(yè)能力和工程素養(yǎng)。

（三）改革教學方法，提升教學效果

為提升教學效果，教師要全過程貫徹案例式教學方法，并形成自己的課堂教學、實踐教學及課外科技活動相結(jié)合的立體化教學思路。1.采用案例驅(qū)動教學方法，提高學生的工程設(shè)計能力。通過齒輪傳動及減速器設(shè)計的典型案例，全過程貫徹齒輪傳動及減速器的工作原理、設(shè)計理論及工程實踐，逐步培養(yǎng)學生運用專業(yè)知識去分析、解決機械工程問題的能力，夯實學生的現(xiàn)代機械設(shè)計能力，提升學生的工程素養(yǎng)和工作適應(yīng)性。2.采用系統(tǒng)論方法，完善機械設(shè)計能力培養(yǎng)體系與課程內(nèi)容。采用系統(tǒng)論方法，將機械設(shè)計類各門課程、各個實踐環(huán)節(jié)各自為政開展教學的現(xiàn)狀，通過齒輪傳動及減速器設(shè)計的案例教學，形成一個統(tǒng)一、有機的機械設(shè)計能力全過程培養(yǎng)體系，提升學生的工程素養(yǎng)和工作適應(yīng)性。3.采用重點論方法，提升學生對機械產(chǎn)品設(shè)計的理解。教師要全過程地重點講解齒輪傳動及減速器的設(shè)計、加工、材料選用、總體設(shè)計以及三維建模等，通過課堂討論及習題課，讓學生舉一反三，充分調(diào)動其學習積極性，促進其對課程內(nèi)容的消化和理解。4.采用理論聯(lián)系實際的方法，將教改、科研成果及學科前沿融入教學。教師可采用理論聯(lián)系實際的方法，將教改、科研成果、學科前沿和高新技術(shù)信息有機地融入教學過程，不斷補充、更新教學內(nèi)容，深化學生對機械理論知識的理解和掌握，鍛煉其實際動手能力，并向其傳授更多、更新、更先進的知識，激發(fā)學生的興趣。5.結(jié)合實踐教學與課外科技活動方法，提升教學效果。教師可結(jié)合生產(chǎn)實習、課程設(shè)計與課外科技活動，通過現(xiàn)場實物教學法，提升學生對機械的感性認識，激發(fā)他們主動學習的積極性，提升教學效果。

三、結(jié)論

本文在對機械制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及需求的大量調(diào)研基礎(chǔ)上，分析地方商科院校的現(xiàn)實困境及現(xiàn)狀，并以哈爾濱商業(yè)大學機械專業(yè)為例，建立了基于典型案例的現(xiàn)代機械設(shè)計能力的全過程培養(yǎng)體系。通過齒輪傳動及減速器設(shè)計的典型案例，將現(xiàn)代機械設(shè)計能力的培養(yǎng)貫穿課程教學、實踐教學等人才培養(yǎng)全過程，全面夯實機械專業(yè)畢業(yè)生的機械設(shè)計能力，提高畢業(yè)生的工程素養(yǎng)與工作適應(yīng)性。通過對機械專業(yè)培養(yǎng)模式的改革，將會使培養(yǎng)出的機械專業(yè)人才更符合國家發(fā)展戰(zhàn)略以及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型需要。通過該項目的研究，也可為其他地方院校在進行機械專業(yè)培養(yǎng)模式的教育改革與實踐中提供有效的經(jīng)驗借鑒與參考。

參考文獻：

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關(guān)鍵詞：機械原理；教學改革；課程特點

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）39-0054-03

一、引言

十多年來，機械原理課程教學改革在教學內(nèi)容的拓展、綜合型實驗項目的設(shè)計、課外科技創(chuàng)新活動的參與等方面已取得了豐碩的成果。然而該課程目前仍然存在著諸如理論教學內(nèi)容以傳統(tǒng)內(nèi)容為主，鮮有新技術(shù)、新理論的注入；實踐教學內(nèi)容改革滯后于理論教學內(nèi)容改革，并孤立于本知識點或本課程之內(nèi)，不具有系統(tǒng)性和延續(xù)性；教學手段以多媒體課件為主，鮮有創(chuàng)新；教學方式以教師的教為主導(dǎo)，難以調(diào)動學生學習積極性等問題。因此，機械原理課程改革不能止步于此，必須不斷深化。探討課程改革的深化方向，以期實現(xiàn)培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強的高級工程技術(shù)人才的目標，是非常值得探究的問題。

二、教學內(nèi)容改革

在培養(yǎng)學生機械產(chǎn)品綜合設(shè)計能力的全局中，機械原理課程承擔著培養(yǎng)學生機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計的重要任務(wù)。因此課程的教學內(nèi)容在強調(diào)典型機構(gòu)基本知識掌握的同時，還應(yīng)注重知識的系統(tǒng)性和完整性，并應(yīng)考慮本課程內(nèi)容與機械基礎(chǔ)其他系列課程內(nèi)容的有機銜接，使學生在剛剛接觸專業(yè)基礎(chǔ)課時就能從機械產(chǎn)品綜合設(shè)計的全局角度理解、掌握和創(chuàng)新本課程所涉獵的知識。為此，課程可以考慮在如下方面進行深入改革。

1.課堂教學內(nèi)容。傳統(tǒng)課堂教學中，單一機構(gòu)的設(shè)計、分析要貫穿課程教學始終。這樣的教學內(nèi)容設(shè)置不利于學生養(yǎng)成完整性、系統(tǒng)性思維習慣，不利于學生掌握機械產(chǎn)品整體方案設(shè)計技能和增強方案創(chuàng)新設(shè)計能力。因此，機械系統(tǒng)整體方案設(shè)計應(yīng)是教學的重點。課堂教學中應(yīng)逐步滲入機構(gòu)選型、機構(gòu)組合和變異、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計和評價方面的內(nèi)容，并使其逐步成為課堂教學的主導(dǎo)內(nèi)容。此外，還應(yīng)適度增加學科前沿中重要的新成果和新方法。凝練、精簡傳統(tǒng)內(nèi)容，增加學科前沿內(nèi)容，緊跟科技發(fā)展動態(tài)，不斷推陳出新，才能培養(yǎng)出創(chuàng)新意識強、創(chuàng)新思維活躍的創(chuàng)新型人才。

2.實踐教學內(nèi)容。（1）課程設(shè)計：伴隨著強調(diào)機械系統(tǒng)方案設(shè)計的課程內(nèi)容改革的實施，作為實踐環(huán)節(jié)之一的課程設(shè)計，必須將以機構(gòu)運動學和動力學分析為主轉(zhuǎn)成以機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計為主。課程設(shè)計的任務(wù)不能僅局限于對牛頭刨床、插床等機械系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)進行運動學和動力學分析，而應(yīng)對有特定功能要求的機械系統(tǒng)進行整體運動方案設(shè)計。當然設(shè)計任務(wù)也要對典型機構(gòu)設(shè)計、運動特性分析等內(nèi)容進行強化，不過不應(yīng)過分強調(diào)利用圖解法設(shè)計機構(gòu)和對機構(gòu)進行運動分析，應(yīng)鼓勵學生利用工程軟件如ADAMS、Matlab等完成相應(yīng)設(shè)計任務(wù)[1]。這樣既訓練了學生使用工程設(shè)計、分析軟件的能力，又使學生掌握在機構(gòu)設(shè)計和分析方面更為精確、使用更廣泛的解析法。（2）實驗教學內(nèi)容：為增強學生的綜合設(shè)計能力和提高學生的創(chuàng)新意識，實驗教學內(nèi)容需在傳統(tǒng)驗證型實驗的基礎(chǔ)上增添綜合型和創(chuàng)新型實驗。這兩類實驗要以機械系統(tǒng)整體運動方案設(shè)計為訓練核心，拓展驗證型實驗的廣度、深度和難度，更具有應(yīng)用性、系統(tǒng)性和綜合性。實驗內(nèi)容的設(shè)計應(yīng)以強化學生形成機械系統(tǒng)的整體觀念，使學生能夠感知包括機械原理在內(nèi)的機械基礎(chǔ)系列課程，如機械設(shè)計、機械制造、幾何精度和互換性、機-電一體化等的基礎(chǔ)理論知識在機械系統(tǒng)設(shè)計中的綜合運用，并向?qū)W生展示機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計在產(chǎn)品設(shè)計中的突出地位。

三、教學手段改革

教學手段是“教”與“學”之間的媒介，直接影響教學效率、教學效果和教學質(zhì)量。

1.課堂教學手段。歷經(jīng)十多年的教學手段改革，電子教案、多媒體課件和多媒體動畫已經(jīng)廣泛應(yīng)用于課堂教學中，這些多媒體教學手段在節(jié)省板書時間、提高教學效率、緩解學時縮短壓力、調(diào)動學生的學習興趣等方面優(yōu)點突出。不過，要講解如此之多典型機構(gòu)的機械原理課堂上卻從未見教師使用過任何典型機構(gòu)教具給同學現(xiàn)場演示機構(gòu)的演化過程或運動特性等知識要點。學過化學的人一定會記得化學課上教師當場演示化學試劑在化學器皿內(nèi)熱烈的化學反應(yīng)，這種現(xiàn)場的視覺沖擊，使學生對現(xiàn)象產(chǎn)生深刻的印象和對現(xiàn)象本質(zhì)產(chǎn)生強烈的探究欲望。與此類似，如果在機械原理課堂上，教師能夠通過機構(gòu)教具現(xiàn)場演示鉸鏈四桿機構(gòu)的運動過程，演示利用鉸鏈四桿機構(gòu)演化出曲柄滑塊機構(gòu)，并且繼續(xù)演化出導(dǎo)桿機構(gòu)、搖塊機構(gòu)、定塊機構(gòu)等其他類型四桿機構(gòu)的過程，一定能夠輕松觸發(fā)學生的學習熱情，幫助學生深刻理解、掌握所學知識點，還能夠激發(fā)出學生創(chuàng)新設(shè)計的激情。

2.實踐教學手段。（1）開發(fā)虛擬實驗：在計算機技術(shù)高度發(fā)達的今天，在制造出實體機械產(chǎn)品之前，完全可以對產(chǎn)品的設(shè)計、制造、測試等過程在計算機構(gòu)造的虛擬開發(fā)環(huán)境中進行數(shù)字化模擬，即所謂的虛擬設(shè)計、虛擬制造。與此相仿，虛擬實驗就是在計算機構(gòu)造的虛擬環(huán)境中進行實驗[2]。相比傳統(tǒng)實驗，虛擬實驗具有實驗范圍大，實驗方法、過程多樣化，安全性高，場地、設(shè)備投入小，容易調(diào)動實驗者興趣等優(yōu)點。加上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的參與，虛擬實驗可以突破時間、空間和地域的限制，只要手邊有一臺可以聯(lián)網(wǎng)的電腦，實驗者即可進入實驗系統(tǒng)。將信息技術(shù)與專業(yè)知識相結(jié)合開發(fā)的虛擬實驗變革了傳統(tǒng)實驗?zāi)Ｊ剑鋵嶒瀮?nèi)容的設(shè)計及實驗開設(shè)方式值得探討。（2）工程設(shè)計類軟件應(yīng)用于課程設(shè)計中：商業(yè)軟件已廣泛用于產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計的各個環(huán)節(jié)是毋庸置疑的事實。然而，因害怕學生對課程中的基本理論和基本方法缺少足夠的應(yīng)用訓練，在課程設(shè)計中阻止學生使用商業(yè)軟件也是事實。這樣做不僅扼殺了學生的創(chuàng)造性，而且不利于培養(yǎng)學生對未來工作的適應(yīng)性。適當提倡學生利用工程設(shè)計類軟件輔助完成課程設(shè)計任務(wù)，例如：利用AutoCAD進行圖解法的機構(gòu)尺寸設(shè)計；利用ADAMS進行機構(gòu)運動學、動力學分析和機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計；利用C語言等計算機語言或Matlab等工程計算軟件進行諸如凸輪基圓半徑選取等理論計算，既可以磨煉學生的軟件操作技能，又可以使學生有更多的時間、精力用于方案設(shè)計訓練。（3）教學方式和方法改革。多少年來，機械原理課程教學一直采用說教式“教”和接受式“學”的教學方式。教學過程以教師為主，教師主動灌輸，學生被動接受。這種教學方式扼殺了學生的學習興趣和積極性，泯滅了學生的創(chuàng)新意識[3]。因此將教學方式轉(zhuǎn)變成“以學生為主體、以教師為主導(dǎo)”的互動式研究型教學方式是教學改革的又一重要任務(wù)。在教學活動中，教師為主導(dǎo)，作精講引導(dǎo)，開展啟發(fā)式教學；學生為主體，自主學習、研究探索和進行個性化的實踐活動。整個教學過程是師生交往、共同發(fā)展的互動過程。這種教學方式能夠培養(yǎng)學生良好的自學能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，提高學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。將教學過程設(shè)計成一個個任務(wù)的完成過程，學生在完成任務(wù)的過程中探求知識，培養(yǎng)技能，發(fā)展個性。為此，在課堂教學中可以開展有工程背景的案例教學或討論式教學；實踐教學中，探索由有能力的學生自主設(shè)計實驗項目、自主提出課程設(shè)計題目；課外適度增加需要學生自主研究的大作業(yè)和開展有主題的科技訓練和創(chuàng)新項目。教學方式、方法改革強調(diào)在教學的各個環(huán)節(jié)努力給學生營造一個自主學習、合作探討、積極探索、開放、有活力的培養(yǎng)環(huán)境。這種環(huán)境必須能夠提供給學生足夠多的學習資源，支持學生主動探索。蓬勃發(fā)展的信息技術(shù)，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為環(huán)境的營造提供了保障。通過網(wǎng)絡(luò)，學生便可輕松地獲取各類信息、學習資源，選擇性地用于各種問題的研究中。

經(jīng)過十多年的探索和實踐，機械原理課程教學改革積累了許多寶貴的經(jīng)驗，但深化改革的任務(wù)仍然十分艱巨。我們必須以培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強的21世紀工程技術(shù)人才為目標指引，充分融合飛速發(fā)展的信息技術(shù)，跟蹤學科前沿，與時俱進，拓寬步伐，深化教學內(nèi)容、教學手段和教學方式、方法改革。

參考文獻：

[1]華劍，晏亮.工程類軟件在機械原理教學中的應(yīng)用[J].長江大學學報，2008，5：（3）：363-365.

[2]高江紅.《機械原理》課程虛擬實驗子系統(tǒng)的研發(fā)[J].南京工程學院學報，2003，3（1）：52-58.