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1.專業(yè)認(rèn)知學(xué)習(xí)階段
在第一學(xué)年第一學(xué)期開(kāi)設(shè)的“機(jī)械專業(yè)導(dǎo)論”為所有機(jī)械專業(yè)本科生的必修課(32學(xué)時(shí))。該課程保證有8學(xué)時(shí)的關(guān)于紡織機(jī)械的授課內(nèi)容,重點(diǎn)介紹紡織機(jī)械行業(yè)的情況、紡織機(jī)械的分類、紡織機(jī)械的主要設(shè)備,使學(xué)生對(duì)紡織機(jī)械有初步的感性認(rèn)識(shí)。
2.專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)階段
紡織機(jī)械門類繁多、性能各異,有紡紗機(jī)械、織造機(jī)械、化纖機(jī)械、針織機(jī)械、非織造機(jī)械、染整機(jī)械、服裝機(jī)械、紡織器材與儀器8大類,分別對(duì)應(yīng)8個(gè)紡織機(jī)械子行業(yè),僅紡織機(jī)械的主流機(jī)型就超過(guò)200種。這些門類繁多的紡織機(jī)械幾乎涵蓋了所有的機(jī)械結(jié)構(gòu)、光機(jī)電控制系統(tǒng)及工程材料。因此,在通用機(jī)械類課程教學(xué)中,以紡織機(jī)械為載體,將紡織機(jī)械的案例融入到如“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“機(jī)械工程材料”“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”“微機(jī)原理及應(yīng)用”“測(cè)試技術(shù)”“液壓氣動(dòng)技術(shù)”等相關(guān)課程中,盡可能以紡織機(jī)械為案例進(jìn)行授課。
3.專業(yè)課學(xué)習(xí)階段
對(duì)于實(shí)行學(xué)分制的高校來(lái)說(shuō),學(xué)生有一定的選課自由,但由于專業(yè)課的學(xué)時(shí)有限,因此,紡織機(jī)械類選修課不宜開(kāi)設(shè)太多,以免因選課人數(shù)太少而導(dǎo)致課程設(shè)置流產(chǎn)。我校(東華大學(xué))機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)設(shè)有4個(gè)專業(yè)方向:機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、機(jī)械制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、幕墻工程與機(jī)械。在機(jī)械設(shè)計(jì)及理論專業(yè)方向開(kāi)設(shè)3門紡織機(jī)械類課程:(1)“紡織機(jī)械概論”,64學(xué)時(shí),基于大紡織范疇,涉及紡紗機(jī)械、織造機(jī)械、針織機(jī)械、化纖機(jī)械、染整機(jī)械、非織造機(jī)械等內(nèi)容,使學(xué)生了解紡織機(jī)械的工作原理、基本構(gòu)成。(2)“紡織機(jī)械設(shè)計(jì)(1)”,48學(xué)時(shí),使學(xué)生掌握紡紗機(jī)械、織造機(jī)械、針織機(jī)械的共性關(guān)鍵機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和方法。(3)“紡織機(jī)械設(shè)計(jì)(2)”,48學(xué)時(shí),使學(xué)生掌握化纖機(jī)械、染整機(jī)械、非織造機(jī)械的共性關(guān)鍵機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和方法。機(jī)械設(shè)計(jì)及理論專業(yè)方向的選修課設(shè)置如表1所示。要求學(xué)生至少選修12學(xué)分。選課組合方案如下:(1)偏“通用機(jī)械”的選課方案:紡織機(jī)械概論、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、機(jī)械噪聲控制。(2)偏“紡織機(jī)械”的選課方案:紡織機(jī)械概論、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、紡織機(jī)械設(shè)計(jì)(1)、紡織機(jī)械設(shè)計(jì)(2)。(3)“通用機(jī)械+經(jīng)典紡織機(jī)械”的選課方案:紡織機(jī)械概論、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、紡織機(jī)械設(shè)計(jì)(1)、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)(或機(jī)械噪聲控制)。(4)“通用機(jī)械+新型紡織機(jī)械”的選課方案:紡織機(jī)械概論、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、紡織機(jī)械設(shè)計(jì)(2)、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)(或機(jī)械噪聲控制)。
4.實(shí)踐教學(xué)
在機(jī)械類實(shí)驗(yàn)教學(xué)、工程實(shí)踐教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中,以紡織機(jī)械為載體,設(shè)計(jì)相關(guān)題目或課題;在專業(yè)實(shí)習(xí)(實(shí)驗(yàn))階段,確保有4個(gè)學(xué)時(shí)的參觀實(shí)習(xí),要求撰寫(xiě)參觀實(shí)習(xí)報(bào)告。
二、編寫(xiě)適應(yīng)新形勢(shì)的紡織機(jī)械類教材
(1)首次出版“十二五”省部級(jí)規(guī)劃教材《紡織機(jī)械概論》(陳革、楊建成主編,中國(guó)紡織出版社,2011年5月出版)。該教材基于“大紡織”的概念,介紹紡織機(jī)械的分類,分析紡紗機(jī)械、織造機(jī)械、針織機(jī)械、化纖機(jī)械、染整機(jī)械、非織造機(jī)械的基本工藝原理、核心技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備、產(chǎn)品分類等;還簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外紡織機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)狀、光機(jī)電一體化技術(shù)在各類紡織機(jī)械上的應(yīng)用情況及現(xiàn)代紡織機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。
(2)出版“十二五”省部級(jí)規(guī)劃教材《織造機(jī)械》(陳革主編,中國(guó)紡織出版社),獲2011年中國(guó)紡織服裝教育學(xué)會(huì)優(yōu)秀教材獎(jiǎng)、2012年中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
(3)出版“十二五”省部級(jí)規(guī)劃教材《紡紗機(jī)械》(毛立民、裴澤光主編,中國(guó)紡織出版社)。教材介紹了紡紗機(jī)械的分類、機(jī)構(gòu)組成、工藝過(guò)程和工作原理,以及近年來(lái)紡紗機(jī)械的新裝備和新技術(shù),特別是機(jī)電一體化技術(shù)在紡紗機(jī)械上的應(yīng)用。
(4)正在編寫(xiě)“十二五”部委級(jí)規(guī)劃教材《機(jī)械專業(yè)導(dǎo)論》。該書(shū)為面向紡織特色高校機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)的概論性教材,其中包含紡織機(jī)械概論的相關(guān)內(nèi)容。主要內(nèi)容有:機(jī)械工程概述、機(jī)械工程中的力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)電一體化技術(shù)、新材料及其工程應(yīng)用、紡織機(jī)械導(dǎo)論。
(5)正在編寫(xiě)“十二五”部委級(jí)規(guī)劃教材《紡織機(jī)械設(shè)計(jì)》。教材從各類紡織機(jī)械中提煉出關(guān)鍵共性機(jī)構(gòu)(裝置或系統(tǒng)),強(qiáng)調(diào)對(duì)機(jī)構(gòu)(裝置或系統(tǒng))的綜合設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容有:梳理機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、牽伸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、卷繞機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、烘干裝置的設(shè)計(jì)、紡絲成型裝置的設(shè)計(jì)、自調(diào)勻整系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、針織成圈機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、立體織物編織機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
三、編寫(xiě)《機(jī)械類課程的紡織機(jī)械案例集》
《機(jī)械類課程的紡織機(jī)械案例集》擬收集各類紡織機(jī)械的典型機(jī)構(gòu)(裝置或系統(tǒng))案例,可用于“機(jī)械原理”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”“液壓與氣動(dòng)技術(shù)”“測(cè)試技術(shù)”“機(jī)電控制系統(tǒng)”“機(jī)械工程材料”等機(jī)械類課程的教材編寫(xiě)、課件制作、授課舉例等,從而將紡織機(jī)械的案例融入到相關(guān)課程中。表2為機(jī)械類課程的知識(shí)點(diǎn)與紡織機(jī)械典型機(jī)構(gòu)(裝置或系統(tǒng))的對(duì)照表。
四、編寫(xiě)《紡織機(jī)械課程設(shè)計(jì)(畢業(yè)設(shè)計(jì))選題集》
從以往的畢業(yè)設(shè)計(jì)或課程設(shè)計(jì)題目中,精選出包括各類紡織機(jī)械典型機(jī)構(gòu)、典型系統(tǒng)的題目,在此基礎(chǔ)上修改、擴(kuò)展,設(shè)計(jì)新的課程設(shè)計(jì)或畢業(yè)設(shè)計(jì)題目;從所承擔(dān)的紡織機(jī)械類科研項(xiàng)目中,提煉出一些典型機(jī)構(gòu)或共性技術(shù),設(shè)計(jì)出適合本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)或課程設(shè)計(jì)的選題,同時(shí)編寫(xiě)《紡織機(jī)械課程設(shè)計(jì)(畢業(yè)設(shè)計(jì))選題集》。
五、結(jié)語(yǔ)
數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代制造技術(shù)中的應(yīng)用,最具代表性的是數(shù)控機(jī)床,所以數(shù)控機(jī)床的實(shí)訓(xùn)應(yīng)是整個(gè)機(jī)械工程實(shí)訓(xùn)的重點(diǎn)內(nèi)容之一,數(shù)控機(jī)床的實(shí)訓(xùn)時(shí)間占訓(xùn)練時(shí)間的比例應(yīng)大一些。常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床和數(shù)控加工中心,這3種機(jī)床的數(shù)量多,具有代表性。對(duì)于一臺(tái)數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō),包括4方面的內(nèi)容:制造、操作、編程和維修。實(shí)訓(xùn)的主要內(nèi)容以操作、編程和加工簡(jiǎn)單的零件為主,增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)為主要目的。
1.1合理安排數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)的時(shí)間由于機(jī)械工程實(shí)訓(xùn)總學(xué)時(shí)的限制,青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械專業(yè)學(xué)生共實(shí)習(xí)4周。數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容較多,在訓(xùn)練時(shí)間的安排上,數(shù)控車床2天、數(shù)控銑床和加工中心2天、其他數(shù)控機(jī)床1天,這樣既重點(diǎn)突出又全面。數(shù)控機(jī)床應(yīng)用了先進(jìn)的數(shù)控技術(shù),和普通機(jī)床的實(shí)訓(xùn)相比,講解的時(shí)間會(huì)多一些。一般操作講解、黑板上指令講解的時(shí)間約占1/2,讓學(xué)生能較深刻地理解數(shù)控機(jī)床是如何加工零件的;學(xué)生操作機(jī)床加工零件的時(shí)間約占1/2,使學(xué)生有較充足的時(shí)間增強(qiáng)對(duì)數(shù)控機(jī)床加工零件的感性認(rèn)識(shí)??傊?,實(shí)訓(xùn)的重點(diǎn)雖為實(shí)踐,數(shù)控機(jī)床訓(xùn)練的特點(diǎn)又決定了講解占了約一半的時(shí)間。
1.2合理安排數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容和方法在數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)中,操作、編程和加工零件是主要內(nèi)容。首先對(duì)照機(jī)床講解基本的操作;然后學(xué)習(xí)數(shù)控的編程知識(shí);最后加工出零件。編程方法的講解,只能在黑板上講解組成程序的指令字、程序的格式等,然后編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序。數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系是主要內(nèi)容之一,機(jī)械坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系(編程坐標(biāo)系)的概念,它們的作用是什么,必須結(jié)合編程才能講清楚。數(shù)控機(jī)床是按程序自動(dòng)加工零件的,刀具沿程序指令的刀路運(yùn)動(dòng)切削工件,刀路的位置必須使用坐標(biāo)系描述。所以,首先講清各種坐標(biāo)系的概念,進(jìn)而才能講清對(duì)刀等關(guān)鍵的概念,才能理解為什么在編程坐標(biāo)系下編寫(xiě)的程序可以在機(jī)床上加工出零件等問(wèn)題。數(shù)控機(jī)床的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)與數(shù)控機(jī)床理論課的內(nèi)容相輔相成,各有側(cè)重,通過(guò)數(shù)控機(jī)床的實(shí)訓(xùn)為下一步學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床理論課打下良好的基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)應(yīng)以機(jī)床操作、編程、日常保養(yǎng)和安全使用為基本內(nèi)容,重點(diǎn)應(yīng)放在編程和操作上。通過(guò)基本編程知識(shí)和操作的學(xué)習(xí),學(xué)生可具備基本的編程和操作能力,為了提高學(xué)生的實(shí)訓(xùn)興趣和創(chuàng)新意識(shí),可以讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的零件,自己編程,經(jīng)指導(dǎo)教師檢查無(wú)誤后上機(jī)加工;或者編程加工一些有趣的零件。如:數(shù)控車床上可以加工仿真子彈、仿真酒瓶等;數(shù)控銑床上可以加工一些漢字,如“歡迎實(shí)習(xí)”等。
1.3手工編程和自動(dòng)編程數(shù)控編程分手工編程和自動(dòng)編程,形狀復(fù)雜的零件加工程序只能由計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程來(lái)完成。在實(shí)訓(xùn)內(nèi)容上,應(yīng)手工編程和計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程并重。手工編程是數(shù)控車床實(shí)習(xí)的基本內(nèi)容,通過(guò)手工編程加工簡(jiǎn)單的小零件,是普遍采用的訓(xùn)練方法。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,CAD/CAM在機(jī)械加工中的廣泛應(yīng)用,計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程也應(yīng)是數(shù)控機(jī)床特別是數(shù)控銑床實(shí)習(xí)必講內(nèi)容之一。由于實(shí)訓(xùn)時(shí)間的限制,這部分的內(nèi)容較多。所以,可以精簡(jiǎn)為由實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師通過(guò)一個(gè)例子演示給學(xué)生看,邊演示邊講解,講明形狀復(fù)雜及包含曲面的零件或模具的加工必須用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程的方法編程,然后加工成所需的零件或模具。自動(dòng)編程是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件完成的,常用的具有計(jì)算機(jī)編程功能的軟件有:CAXA、UG、Cimatron、Pro/E等。
1.4數(shù)控機(jī)床仿真軟件的應(yīng)用機(jī)械工程實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地往往有限,數(shù)控機(jī)床價(jià)格較貴,配備的數(shù)控機(jī)床的種類和數(shù)量有限,平均到每一名學(xué)生的上機(jī)操作時(shí)間較少。為了解決這個(gè)矛盾,可以安排一定的時(shí)間,讓學(xué)生在機(jī)房使用數(shù)控機(jī)床仿真軟件練習(xí)數(shù)控機(jī)床的操作、編程和加工仿真。也可以不做統(tǒng)一安排,讓學(xué)生課后根據(jù)自己的情況自由上機(jī)練習(xí)。數(shù)控機(jī)床實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容多,時(shí)間相對(duì)較少,一定要制訂詳細(xì)可行的實(shí)訓(xùn)計(jì)劃,明確每天的訓(xùn)練任務(wù)、訓(xùn)練目的、訓(xùn)練方法和訓(xùn)練設(shè)備。這樣學(xué)生面對(duì)從未見(jiàn)過(guò)的設(shè)備就不會(huì)感到茫然,教師指導(dǎo)學(xué)生也會(huì)有條不紊,順利完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)。
2演示教學(xué)法的應(yīng)用
2.1什么是演示教學(xué)法由于機(jī)械工程實(shí)訓(xùn)總學(xué)時(shí)的限制,學(xué)生不可能自己動(dòng)手操作每一種機(jī)床,特別是一些比較危險(xiǎn)、貴重和精密的設(shè)備,比如高壓水切割機(jī)床、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)以及電火花線切割、電火花成型等機(jī)床。為了解決這個(gè)矛盾,基于學(xué)校的實(shí)際情況,采用了演示教學(xué)的實(shí)訓(xùn)方法。所謂演示教學(xué)法即指導(dǎo)教師講解機(jī)床的加工原理、操作方法、編程方法,然后自己操作機(jī)床加工一個(gè)零件演示給學(xué)生看。通過(guò)演示教學(xué)的實(shí)訓(xùn)方法,解決了實(shí)訓(xùn)內(nèi)容多時(shí)間少、機(jī)床有限及教師有限的矛盾,還可以給學(xué)生打下進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究的基礎(chǔ)。
2.2以電火花線切割為例電火花線切割屬于特種加工,特種加工是利用電能、化學(xué)能、光能或聲能等能量對(duì)工程材料進(jìn)行加工的工藝方法。在特種加工中,加工工具(廣義的刀具)、加工工件與傳統(tǒng)的機(jī)加工不同,一般不是采用機(jī)械力加工,在實(shí)習(xí)時(shí)學(xué)生首先會(huì)想到加工工具是怎樣加工工件的。所以實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師在實(shí)習(xí)的開(kāi)始,應(yīng)首先講明電火花線切割的加工原理。實(shí)習(xí)步驟如下:(1)指導(dǎo)教師啟動(dòng)機(jī)床,用薄鋼板切割一個(gè)小五角星演示給學(xué)生看。學(xué)生發(fā)現(xiàn)一根很長(zhǎng)的光滑的金屬鉬絲可以切割鋼板時(shí),一定感到吃驚,想知道它的加工原理是什么。(2)在切割小五角星的過(guò)程中指導(dǎo)教師講解加工的原理,舉一個(gè)日常生活中簡(jiǎn)單的電火花放電的例子:我們平時(shí)開(kāi)關(guān)電器或插拔插頭時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)有時(shí)有電火花放電,嚴(yán)重時(shí)開(kāi)關(guān)或插頭的導(dǎo)電部位有被燒的痕跡,甚至掉渣。電火花線切割的加工原理就是利用電火花放電產(chǎn)生的熱量使金屬被燒腐蝕而起到切割的作用。講完這個(gè)常見(jiàn)的現(xiàn)象后,再講電火花線切割的加工原理,學(xué)生就感到易于理解了。(3)指導(dǎo)教師再講解機(jī)床的操作方法。(4)簡(jiǎn)單講解編程的方法,整個(gè)過(guò)程大約45min。
3多媒體技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)的多媒體技術(shù)和仿真技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各行各業(yè)。機(jī)械工程實(shí)訓(xùn)是一種實(shí)踐教學(xué)活動(dòng),但是計(jì)算機(jī)的多媒體技術(shù)和仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)訓(xùn)中也能發(fā)揮重要的作用。由于實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容不可能面面俱到,在學(xué)生實(shí)習(xí)完基本的內(nèi)容后,可利用多媒體技術(shù)補(bǔ)充和總結(jié),會(huì)起到良好的教學(xué)效果。
4結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞:機(jī)械原理;教學(xué)模式;研究型教學(xué);教學(xué)改革
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)20-0077-02
一、機(jī)械原理課程教學(xué)模式改革背景
《機(jī)械原理》是機(jī)械工程類本科專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課,有著極為廣泛的工程應(yīng)用背景。它在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維以及機(jī)械工程實(shí)踐能力訓(xùn)練等方面發(fā)揮著重要作用[1]。如何在《機(jī)械原理》課程的教學(xué)過(guò)程中,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練,提高學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力,開(kāi)拓學(xué)生的思維空間,提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力,是培養(yǎng)機(jī)械專業(yè)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵[2]。
傳統(tǒng)的機(jī)械原理教學(xué)模式主要存在如下幾個(gè)問(wèn)題:(1)一直以成熟、單一的理論知識(shí)傳授為中心,缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維啟發(fā)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效途徑,學(xué)生被動(dòng)地接受,限制了其主觀能動(dòng)性的調(diào)動(dòng)和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。(2)理論教學(xué)之后的實(shí)踐環(huán)節(jié)通常按照規(guī)定的課程設(shè)計(jì)題目開(kāi)展,這種理論與實(shí)踐相互分離的教學(xué)模式,導(dǎo)致學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏漸進(jìn)式的設(shè)計(jì)訓(xùn)練,在之后面對(duì)課程設(shè)計(jì)時(shí)普遍感覺(jué)無(wú)從下手,簡(jiǎn)單模仿、甚至照搬照抄,在提高知識(shí)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力方面的效果不夠理想。
二、機(jī)械原理課程教學(xué)模式改革的理論基礎(chǔ)及改革思路
建構(gòu)主義的認(rèn)知論認(rèn)為:人的認(rèn)識(shí)不是被動(dòng)接受的,而是通過(guò)個(gè)體的經(jīng)驗(yàn)建構(gòu)起來(lái)的[3-5]。近年來(lái),由MIT、瑞典皇家工程學(xué)院等發(fā)起并得到工程教育界及產(chǎn)業(yè)界積極肯定的CDIO工程教育模式,它是基于產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行全生命周期的教學(xué),讓學(xué)生以主動(dòng)的,實(shí)踐的和聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程,培養(yǎng)學(xué)生的四大能力(即工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力)[6]。實(shí)踐證明,CDIO“做中學(xué)”的理念和方法是先進(jìn)可行的?!稒C(jī)械原理》是一門技術(shù)基礎(chǔ)課程,其最顯著的特點(diǎn)是基礎(chǔ)理論與工程實(shí)際的結(jié)合。顯然,CDIO“做中學(xué)”的理念和方法值得機(jī)械原理課程教學(xué)借鑒。
在機(jī)械原理課程改革過(guò)程中,我們提出從更新教學(xué)理念入手,變“師教生學(xué)、學(xué)生被動(dòng)接受”的教學(xué)模式為“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”的教學(xué)模式。淡化技術(shù)細(xì)節(jié),注重知識(shí)的系統(tǒng)性和應(yīng)用性。以知識(shí)傳授為基礎(chǔ),以能力培養(yǎng)為目標(biāo),建立“研究型”教學(xué)模式――把學(xué)習(xí)、研究、實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合,使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體。學(xué)生在研究中積累知識(shí)、培養(yǎng)能力和鍛煉思維,同時(shí)養(yǎng)成科學(xué)研究的精神和科學(xué)態(tài)度,在研究中完成課程學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)知識(shí)與能力的建構(gòu)。具體實(shí)踐過(guò)程中,我們探索和建立了基于設(shè)計(jì)專題的研究型“教”、“學(xué)”模式,即在理論教學(xué)過(guò)程的不同階段,穿插基于實(shí)際工程問(wèn)題的設(shè)計(jì)專題,建立面向教師的“研究性”教學(xué)模式和面向?qū)W生的“研究性”學(xué)習(xí)模式;最后,改革實(shí)踐環(huán)節(jié),即改變傳統(tǒng)單純按照既定題目開(kāi)展課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)模式,提倡因材施教,規(guī)定題目和自選開(kāi)放性題目并重,促使優(yōu)秀學(xué)生脫穎而出。自選的開(kāi)放性題目可以是理論教學(xué)過(guò)程中設(shè)計(jì)專題的延伸和拓展,也可以來(lái)自學(xué)生的課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。
三、機(jī)械原理課程研究型教學(xué)模式的主要內(nèi)容和實(shí)施方法
機(jī)械原理課程“研究型”教學(xué)模式的主要內(nèi)容是將理論教學(xué)與歷年機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的主題內(nèi)容相結(jié)合,將工程實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行提煉、分解,結(jié)合理論知識(shí)點(diǎn)確立設(shè)計(jì)專題。
1.以教師為主導(dǎo)的研究型“教學(xué)”模式中,主要由課堂理論授課和組織學(xué)生針對(duì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的主題展開(kāi)調(diào)研兩個(gè)部分組成。理論授課采用“啟發(fā)式”教學(xué),針對(duì)學(xué)生的調(diào)研結(jié)果,通過(guò)分析實(shí)際工程應(yīng)用問(wèn)題,引出相關(guān)的理論知識(shí)點(diǎn)。在組織學(xué)生調(diào)研過(guò)程中,指導(dǎo)學(xué)生按照不同的機(jī)械類型將調(diào)研結(jié)果進(jìn)行整理分類。通過(guò)分類引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)不同機(jī)械類型中存在的問(wèn)題,繼而有目的地針對(duì)不同問(wèn)題設(shè)定相應(yīng)的設(shè)計(jì)專題。比如,功能原理設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)、系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)等。同時(shí)結(jié)合理論教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)講授,以及后期學(xué)生的課堂討論,設(shè)計(jì)作品的課堂點(diǎn)評(píng)等手段充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,使其主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)的進(jìn)程中,啟發(fā)其創(chuàng)新思維,改變傳統(tǒng)教師理論授課的“我要教”為學(xué)生的“我要學(xué)”。
2.以學(xué)生為主體的研究型“學(xué)習(xí)”模式中,學(xué)生通過(guò)實(shí)地考察、網(wǎng)絡(luò)搜索等手段進(jìn)行調(diào)研、結(jié)果整理分類以及根據(jù)調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的過(guò)程中,可以充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮其自身主觀能動(dòng)性,激發(fā)其對(duì)于課程的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí),教師要適時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考,大膽質(zhì)疑,引導(dǎo)其多方位、多角度地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,繼而針對(duì)設(shè)定的設(shè)計(jì)專題運(yùn)用理論知識(shí)進(jìn)行解決問(wèn)題的多方案創(chuàng)新構(gòu)思、展示和討論,找出存在的問(wèn)題并加以改進(jìn);掌握設(shè)計(jì)專題中蘊(yùn)含的基本概念,擴(kuò)展課堂所學(xué)知識(shí),學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)原理的靈活運(yùn)用,在這一自身逐步探索的研究型學(xué)習(xí)模式中,學(xué)生的積極性得以全面調(diào)動(dòng),創(chuàng)造性思維得以進(jìn)一步訓(xùn)練和拓展。
3.完成了基于設(shè)計(jì)專題的理論教學(xué)過(guò)程之后,學(xué)生的創(chuàng)新思維、實(shí)際設(shè)計(jì)能力和綜合能力均得到了一定程度上的訓(xùn)練,改變了傳統(tǒng)的到了課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)沒(méi)有頭緒,無(wú)從下手的狀況。此時(shí),針對(duì)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié),可以靈活把握。即課程設(shè)計(jì)的題目可以來(lái)自教師規(guī)定的題目,但更加鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)綜合、修改和完善理論教學(xué)過(guò)程中基于設(shè)計(jì)專題的設(shè)計(jì)成果,進(jìn)而從中篩選出優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作品,并進(jìn)一步進(jìn)行后期的改進(jìn)、制作及創(chuàng)新性試驗(yàn)等工程實(shí)踐活動(dòng),為參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽做準(zhǔn)備。在這一實(shí)踐過(guò)程中,學(xué)生的工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)得以鍛煉和提高。
四、結(jié)語(yǔ)
1.研究是一種實(shí)踐活動(dòng),實(shí)踐是實(shí)現(xiàn)知識(shí)向能力轉(zhuǎn)化的主要途徑。知識(shí)的建構(gòu)不僅僅是對(duì)單個(gè)知識(shí)的掌握,更主要的是要將所學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來(lái)加以系統(tǒng)化,并最終形成能力。傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的較大問(wèn)題就是給學(xué)生灌輸了一大堆缺乏聯(lián)系的知識(shí),導(dǎo)致知識(shí)的碎片化,而往往又缺乏將這些碎片化的知識(shí)系統(tǒng)化的手段。《機(jī)械原理》課程研究型教學(xué)模式的核心是學(xué)生通過(guò)自己的努力完成知識(shí)和能力的建構(gòu),這種建構(gòu)是在教師指導(dǎo)下,學(xué)生針對(duì)特定課程內(nèi)容的研究中完成的,是典型的“做中學(xué)”模式。
2.《機(jī)械原理》課程“研究型”的教、學(xué)相輔模式,促使學(xué)生將理論知識(shí)與工程實(shí)踐有機(jī)結(jié)合,大大激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣,使其能夠主動(dòng)探索、思考問(wèn)題。同時(shí)便于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,提高了他們的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。在這一過(guò)程中,學(xué)生成為教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中的主導(dǎo)者,而教師則成為引導(dǎo)者、咨詢者和評(píng)價(jià)者。學(xué)生不再是被動(dòng)地接受知識(shí),而是主動(dòng)獲取知識(shí),主動(dòng)完成知識(shí)和能力的自我建構(gòu)。
總之,希望本次對(duì)于《機(jī)械原理》課程”研究型“教學(xué)模式的改革,能探索出一條以能力培養(yǎng)為核心的新的課程教學(xué)模式,并且通過(guò)今后實(shí)際教學(xué)過(guò)程中的實(shí)踐,“研究型”教學(xué)模式不斷獲得完善,以此來(lái)更好地完成教學(xué)目標(biāo)。
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1.1合理規(guī)劃理論教學(xué),精選教學(xué)內(nèi)容根據(jù)山西師范大學(xué)的“3.5+0.5”的培養(yǎng)模式和食品科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo),教師在掌握機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)大綱的前提下,明確教學(xué)目的、任務(wù)和要求,結(jié)合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)和生產(chǎn)實(shí)際,精選教材。教材選用魏兵主編的“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《機(jī)械基礎(chǔ)》。該課程教學(xué)計(jì)劃安排51課時(shí),課時(shí)少,內(nèi)容廣,必須對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。合理選擇教學(xué)內(nèi)容,以“必需、夠用”為原則。精講基礎(chǔ)知識(shí)和基本設(shè)計(jì)方法,強(qiáng)化公式應(yīng)用,弱化公式推導(dǎo)。工程力學(xué)主要講解理論力學(xué)和材料力學(xué)的基本概念、機(jī)械零件基本變形形式和強(qiáng)度計(jì)算,熟悉構(gòu)件的受力分析和計(jì)算方法;互換性與技術(shù)測(cè)量重點(diǎn)講授極限與配合,緊密聯(lián)系實(shí)際;工程材料主要講解工程材料的種類、牌號(hào)、性能和應(yīng)用,以金屬材料和塑料為主,結(jié)合食品行業(yè)的發(fā)展,增加食品行業(yè)當(dāng)前采用的新材料、新技術(shù)和新工藝;機(jī)械設(shè)計(jì)部分包括常用機(jī)構(gòu)、連接、機(jī)械傳動(dòng)、軸系,這部分內(nèi)容和后續(xù)課程及生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系密切,工程應(yīng)用多,屬于課程的核心內(nèi)容,機(jī)械傳動(dòng)中的帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)突出基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)方法,強(qiáng)化設(shè)計(jì)方法和公式應(yīng)用;機(jī)械加工基礎(chǔ)以毛坯的制造工藝和切削加工方法為主要內(nèi)容;液壓與氣壓傳動(dòng)重點(diǎn)是液壓傳動(dòng)的原理、組成和特點(diǎn),常用液壓元件的功用及常用的液壓回路。介于課程學(xué)時(shí)少,結(jié)合課程的特點(diǎn),部分教學(xué)內(nèi)容采用自學(xué)加輔導(dǎo)或講座的方式,引導(dǎo)學(xué)生多途徑學(xué)習(xí)。
1.2多種教學(xué)方法結(jié)合機(jī)械基礎(chǔ)課程實(shí)踐性強(qiáng),傳統(tǒng)的理論教學(xué)采用“填鴨式”的教學(xué)方法,教學(xué)過(guò)程中教師和學(xué)生之間缺乏互動(dòng),學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí),學(xué)生感到枯燥乏味,不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。采用多種教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。對(duì)于工程力學(xué)基礎(chǔ)、工程材料基礎(chǔ)知識(shí)、基本概念等采用講授式教學(xué)法。教學(xué)過(guò)程中教師要注意和學(xué)生的良好互動(dòng),避免注入式教學(xué)。機(jī)械設(shè)計(jì)中的常用機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)、軸系難度大和實(shí)際聯(lián)系密切,采用討論式教學(xué)。理論知識(shí)講解前,選擇和生產(chǎn)實(shí)際常見(jiàn)的議題,在學(xué)生充分討論后,教師再講解,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,避免了“教師教、學(xué)生被動(dòng)學(xué)”的單一教學(xué)模式,達(dá)到事半功倍的效果。采用典型案例教學(xué)法,如以齒輪軸為典型案例,通過(guò)材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核、公差與配合的選擇、機(jī)械加工工藝制定等環(huán)節(jié),可以把工程力學(xué)、工程材料、互換性與技術(shù)測(cè)量、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械加工的相關(guān)知識(shí)聯(lián)系在一起,架起了課程的橋梁,知識(shí)結(jié)構(gòu)相互銜接,課程體系更加完善。
1.3采用多種教學(xué)手段提高教學(xué)效率機(jī)械基礎(chǔ)課程的研究?jī)?nèi)容比較抽象,相當(dāng)一部分學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)因缺乏空間想象力和工程設(shè)計(jì)而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。課程學(xué)時(shí)少,內(nèi)容多,采用現(xiàn)代教育技術(shù)方法,通過(guò)運(yùn)用多種媒體,提高課堂效率,有效提高教學(xué)效果。講解平面連桿機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)、金屬切削機(jī)床、輪系、液壓系統(tǒng)原理時(shí),由于學(xué)生沒(méi)有實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)歷,缺乏相應(yīng)的想象能力,采用動(dòng)畫(huà)技術(shù),生動(dòng)形象,讓零部件運(yùn)動(dòng)起來(lái),使抽象理論直觀化;講解連接、軸系、切削加工方法、液壓元件時(shí),采用實(shí)物、幻燈片、圖片展示教學(xué)內(nèi)容,生動(dòng)形象,增加學(xué)生感性認(rèn)識(shí),拉近書(shū)本知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際的距離,加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解,更好地突出教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。
1.4增加綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容課程的實(shí)驗(yàn)課時(shí)為4學(xué)時(shí),傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)為認(rèn)知實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)設(shè)備是機(jī)械基礎(chǔ)陳列柜和模型,以演示講解為主,時(shí)間多集中安排在課程中期。改革后,開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生自主實(shí)驗(yàn),不占實(shí)驗(yàn)課時(shí),時(shí)間安排每個(gè)模塊的理論課講授之前,學(xué)生遞交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過(guò)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)使學(xué)生建立機(jī)械零配件的結(jié)構(gòu)、機(jī)械加工、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí),對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)有一個(gè)初步了解。增加綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。①軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。軸系結(jié)構(gòu)是回轉(zhuǎn)機(jī)械的重要組成部分,軸系結(jié)構(gòu)的性能決定機(jī)械的性能和壽命。軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐性強(qiáng),涉及內(nèi)容多,靈活性大,是課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。通過(guò)拆卸、結(jié)構(gòu)分析、裝配、調(diào)整、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過(guò)程,學(xué)生掌握軸系設(shè)計(jì)的步驟和方法,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。②機(jī)械傳動(dòng)方案的創(chuàng)新組合設(shè)計(jì)、分析實(shí)驗(yàn)。傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)是創(chuàng)新設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容,學(xué)生根據(jù)教師的要求,選擇傳動(dòng)類型、自行設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案,根據(jù)設(shè)計(jì)方案自行組裝,以培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力。通過(guò)開(kāi)設(shè)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)中,學(xué)生通過(guò)方案構(gòu)思和改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)操作和觀察,達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。
1.5增加具有食品工程教育特色的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)增加工程訓(xùn)練,訓(xùn)練時(shí)間安排在理論課開(kāi)課后第6周。工程的本質(zhì)是一種社會(huì)實(shí)踐,在科學(xué)的基礎(chǔ)上增加工程訓(xùn)練的內(nèi)容。學(xué)生知識(shí)面窄、面向工程實(shí)際不足,沒(méi)有足夠的工程訓(xùn)練,現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)思想、方法和綜合應(yīng)用多方面的知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力不足。工程訓(xùn)練中,學(xué)生學(xué)習(xí)金屬加工工藝知識(shí),自己動(dòng)手操作各種設(shè)備,使用多種量器具,增強(qiáng)動(dòng)手能力,激發(fā)創(chuàng)新欲望,培養(yǎng)創(chuàng)新能力。增加課程設(shè)計(jì),時(shí)間安排在理論課結(jié)束后進(jìn)行。課程設(shè)計(jì)是實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析和解決問(wèn)題及獨(dú)立思考的能力。課程設(shè)計(jì)時(shí)間1周,工作量大、時(shí)間緊。采用接近工程實(shí)際的題目:一級(jí)減速器設(shè)計(jì)或小型食品加工機(jī)械等。每個(gè)學(xué)生的任務(wù)書(shū)各不相同,設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)思路完全由學(xué)生組織設(shè)計(jì),充分發(fā)揮以學(xué)生為主的教學(xué)理念。學(xué)生基本具備機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、材料的選擇、會(huì)查閱資料,能夠正確使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),繪制工程圖的能力。通過(guò)課程設(shè)計(jì)鞏固所學(xué)知識(shí),掌握機(jī)械方面的設(shè)計(jì)方法和步驟,培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的綜合能力。
1.6考核方式改革課程考核方式,實(shí)行教學(xué)全過(guò)程多次考核和考查,提高平時(shí)成績(jī)?cè)诳偝煽?jī)中的比例。理論考核采用閉卷考試,成績(jī)占課程成績(jī)的70%;實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)占課程成績(jī)的30%。細(xì)化實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容,從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)效果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告多方面考核,注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程和創(chuàng)新能力的考核;工程訓(xùn)練、課程設(shè)計(jì)單獨(dú)考核。
2結(jié)論
關(guān)鍵詞:教學(xué)改革與實(shí)踐 機(jī)械原理 創(chuàng)新能力培養(yǎng)
1 概述
《機(jī)械原理》是機(jī)械類學(xué)生必修的一門重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程,在培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力所需的知識(shí)、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)中,占有十分重要的地位[1]。近年來(lái),隨著機(jī)械原理課程體系的改革與深化,課程內(nèi)容不斷更新和增加,教學(xué)學(xué)時(shí)相對(duì)減少,教學(xué)目標(biāo)不但沒(méi)有降低,反而有所提高[2]。因此,如何緊扣學(xué)科發(fā)展脈搏,切實(shí)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和能動(dòng)性,使學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)既能掌握主要內(nèi)容,又有一定的基本技能訓(xùn)練,培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力,成了教學(xué)改革的重要課題[3]。
2 我?!稒C(jī)械原理》教改的實(shí)踐措施
我校機(jī)械專業(yè)在辦學(xué)伊始就參照教育部機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)頒布的最新《機(jī)械原理課程教學(xué)基本要求》[1],密切跟蹤國(guó)內(nèi)先進(jìn)的教學(xué)理念,進(jìn)行了相應(yīng)的改革和實(shí)踐,取得了較好地教學(xué)效果。
2.1 構(gòu)建合理的課程理論教學(xué)內(nèi)容體系 通過(guò)對(duì)相關(guān)高校、企事業(yè)單位的對(duì)人才的實(shí)際需求以及對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力方面的調(diào)研,深入探討了本課程同其先修課程和后續(xù)課程之間的內(nèi)在聯(lián)系,進(jìn)一步細(xì)化本課程各內(nèi)容所應(yīng)體現(xiàn)的基本應(yīng)用技能,力求將機(jī)械原理的基本知識(shí)、專業(yè)理論知識(shí)和實(shí)際操作技能有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合最新《基本要求》的指導(dǎo)原則修訂編寫(xiě)原有教學(xué)大綱,圍繞培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)能力這個(gè)中心構(gòu)建合理實(shí)用的課程內(nèi)容體系,將理論教學(xué)的內(nèi)容分為五大專題:機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和力分析、常用機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)。將某些應(yīng)用理論力學(xué)知識(shí)就應(yīng)該能解決的內(nèi)容或某些難度較大的內(nèi)容不再列入本課程的基本要求中,并且增加了一些適合于學(xué)科發(fā)展和人才培養(yǎng)的新內(nèi)容,刪除了一些過(guò)時(shí)陳舊的內(nèi)容;另一方面,在要求的層次上對(duì)某些內(nèi)容也進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。
實(shí)踐證明,這種教學(xué)內(nèi)容體系使得本課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)層次上顯得更為清晰和規(guī)范,更符合機(jī)構(gòu)學(xué)及機(jī)器動(dòng)力學(xué)自身的發(fā)展規(guī)律。
2.2 精選授課教材,編寫(xiě)配套講義 目前市面比較有代表性的本課程參考教材有西北工業(yè)大學(xué)孫恒主編的《機(jī)械原理》、東南大學(xué)鄭文偉主編的《機(jī)械原理》、清華大學(xué)申永勝主編的《機(jī)械原理教程》以及上海交通大學(xué)鄒慧君主編的《機(jī)械原理》等。這些教材各有其特點(diǎn),但都是按照《基本要求》的教學(xué)內(nèi)容編寫(xiě)的。我校根據(jù)自身的特點(diǎn)以及教學(xué)的便利性選擇了國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材—孫恒主編的《機(jī)械原理》[4],并根據(jù)授課的基本內(nèi)容并結(jié)合我校的近年教學(xué)實(shí)際情況,借鑒兄弟院校的經(jīng)驗(yàn),從培養(yǎng)生的工程創(chuàng)新思維能力的角度出發(fā),從2006年下半年起開(kāi)始陸續(xù)編寫(xiě)了《機(jī)械原理習(xí)題練習(xí)冊(cè)》、《機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》以及《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》等講義,作為我校機(jī)械專業(yè)學(xué)生的教學(xué)輔導(dǎo)用書(shū),使用效果良好。
2.3 優(yōu)化教學(xué)方法,提高教學(xué)質(zhì)量 積極探索靈活多樣的課內(nèi)外、校內(nèi)外以及各種時(shí)間與空間相結(jié)合的機(jī)構(gòu)分析與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新技能訓(xùn)練的教學(xué)新模式,開(kāi)發(fā)完善了立體化教學(xué)資源,包括授課所用的多媒體課件、功能較齊全的課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站等,充分有效地利用網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)將原來(lái)集中統(tǒng)一理論講授、現(xiàn)場(chǎng)參觀的方式改為現(xiàn)在的由教師邊講解、邊動(dòng)畫(huà)演示的方式,使學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)可直接觀察到機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及其產(chǎn)生的現(xiàn)象,激發(fā)起學(xué)生的好奇心,加深對(duì)抽象概念和各種機(jī)構(gòu)的原理、特性的理解,提高了學(xué)習(xí)效率,并培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力、觀察能力、動(dòng)手能力、研究和分析問(wèn)題能力。
2.4 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),突出工程創(chuàng)新特色 通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)這些實(shí)踐環(huán)節(jié),使學(xué)生更好地理解和掌握本課程的基本理論和方法,進(jìn)一步提高學(xué)生查閱技術(shù)資料、繪制工程圖和應(yīng)用計(jì)算機(jī)等能力,特別是加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
因此,我們根據(jù)選定的課程內(nèi)容和必需的應(yīng)用技能要求,征求企業(yè)中專業(yè)人員的意見(jiàn),將來(lái)源于企業(yè)實(shí)際工作實(shí)踐中的項(xiàng)目,進(jìn)一步分解成子項(xiàng)目讓學(xué)生完成,并且內(nèi)容包含激發(fā)學(xué)生興趣的亮點(diǎn),任務(wù)呈現(xiàn)在復(fù)雜背景之中,使學(xué)生在實(shí)現(xiàn)任務(wù)的過(guò)程中,既培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,又能有效地鍛煉創(chuàng)新思維能力。
2.5 積極開(kāi)展第二課堂,提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力 為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《機(jī)械原理》和工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)的興趣,我們?cè)谡n堂以外開(kāi)設(shè)了眾多的“第二課堂”,也即學(xué)習(xí)興趣小組。每一小組有2~3位指導(dǎo)教師,機(jī)械專業(yè)的學(xué)生可以自由隨意加入,定期開(kāi)展知識(shí)講座、學(xué)習(xí)探討、技術(shù)交流、作品展示等。在這些“第二課堂”中我們給學(xué)生講授了Matlab、Adams等虛擬仿真軟件的基本用法及其在《機(jī)械原理》課程學(xué)習(xí)中的應(yīng)用;我們結(jié)合三維設(shè)計(jì)軟件、反求設(shè)備以及逆向造型軟件的使用,向同學(xué)們進(jìn)一步介紹了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理及實(shí)現(xiàn)方法。
通過(guò)這些第二課堂的開(kāi)設(shè),加深了學(xué)生對(duì)《機(jī)械原理》課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解,極大地激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣、提高了他們的工程創(chuàng)新能力。近年來(lái),我校的機(jī)械專業(yè)的學(xué)生在全國(guó)各大賽事中屢屢獲獎(jiǎng)就是我們教學(xué)成果的最好證明:參加“全國(guó)第二、三、四、五屆大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽(安徽賽區(qū))”競(jìng)賽共獲一等獎(jiǎng)4項(xiàng)、二等獎(jiǎng)7項(xiàng)、三等獎(jiǎng)8項(xiàng)、“全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”(安徽賽區(qū))特等獎(jiǎng)等。
2.6 建立多元化的考核評(píng)價(jià)模式 目前《機(jī)械原理》課程的考核評(píng)價(jià)方式一般為平時(shí)成績(jī)加上實(shí)驗(yàn)成績(jī)約占30%,閉卷考試的卷面成績(jī)占70%。這種考核方式不能真實(shí)的反映學(xué)生實(shí)際應(yīng)用技能的掌握,因此,近年來(lái),對(duì)于《機(jī)械原理》課程的考核,我們?cè)谝韵路矫孀隽艘恍┯幸娴膰L試:
2.6.1 增加與實(shí)踐相結(jié)合的內(nèi)容,重點(diǎn)考核實(shí)踐操作技能、解決實(shí)際問(wèn)題的能力以及綜合創(chuàng)新能力,鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及解決問(wèn)題。
2.6.2 摒棄傳統(tǒng)的閉卷考試,采取開(kāi)卷、閉卷、操作、口試、專題報(bào)告以及學(xué)習(xí)成果匯報(bào)等多種考核形式來(lái)展現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程和結(jié)果,同時(shí)在可能的情況下引進(jìn)企業(yè)評(píng)價(jià)作為考核參考。
2.6.3 在開(kāi)課時(shí)就公開(kāi)地告訴學(xué)生課程考核評(píng)價(jià)方案,讓學(xué)生能夠積極主動(dòng)地參與評(píng)價(jià),及時(shí)了解其在學(xué)習(xí)過(guò)程中取得的進(jìn)展和成功,又能真實(shí)知曉其不足,以便找到進(jìn)一步努力的方向,使考核評(píng)價(jià)成為一個(gè)繼續(xù)學(xué)習(xí)的過(guò)程,充分體現(xiàn)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中的主體地位。
3 結(jié)束語(yǔ)
當(dāng)今我國(guó)已納入國(guó)際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)與發(fā)展的大環(huán)境中,這就要求我國(guó)的工業(yè)界必須擁有一大批具有創(chuàng)造性的研究開(kāi)發(fā)型工程師。作為培養(yǎng)機(jī)械工程師設(shè)計(jì)能力主要課程之一的《機(jī)械原理》也應(yīng)該體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。本文主要介紹了我校在《機(jī)械原理》的教學(xué)實(shí)踐中的一些有益的嘗試,實(shí)踐表明,這種基于工程創(chuàng)新理念的教學(xué)改革舉措,大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。然而,作為機(jī)械專業(yè)核心課程《機(jī)械原理》的執(zhí)教教師,我們?nèi)沃囟肋h(yuǎn),在接下來(lái)的教學(xué)工作中還要結(jié)合機(jī)械工程學(xué)科的發(fā)展需要及教學(xué)實(shí)踐的總結(jié),不斷改進(jìn)教學(xué)方法,力求與時(shí)俱進(jìn),進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。
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《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》是高職院校機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)選修課。該課程實(shí)用性非常強(qiáng)[1]。然而,《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》的教學(xué)內(nèi)容一直強(qiáng)調(diào)機(jī)械創(chuàng)新方法理論的教學(xué)。授課方法以講課為主,過(guò)于簡(jiǎn)單、實(shí)踐環(huán)節(jié)少。與高職教育要突出應(yīng)用性和實(shí)踐性的教學(xué)特點(diǎn)相差甚遠(yuǎn),不符合中國(guó)實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造”到“中國(guó)創(chuàng)造”的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型要求[2]。本文探討了CDIO工程教育理念在《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程改革中的使用,研究?jī)?nèi)容涵蓋教材和教學(xué)方法的改革,努力培養(yǎng)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力,以及提高他們?cè)趯?shí)際工作崗位中的創(chuàng)新能力。
1教材改革與創(chuàng)新
1.1基于CDIO理念重新設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)順序
CDIO理念是近幾年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果,由麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院、瑞典查爾默斯技術(shù)大學(xué)和瑞典林雪平大學(xué)共同創(chuàng)立的工程教育改革模式[3]。其愿景是為學(xué)生提供一種強(qiáng)調(diào)工程基礎(chǔ)并且建立在真實(shí)環(huán)境背景下產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思——設(shè)計(jì)——實(shí)施——運(yùn)行的工程教育模式[4]?,F(xiàn)行《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》教材的主要內(nèi)容是機(jī)械創(chuàng)新方法[5]。課程教學(xué)中學(xué)生很難掌握機(jī)械創(chuàng)新方法,更難以將其應(yīng)用于實(shí)際工作,形成創(chuàng)新能力。這樣的教材不利于以學(xué)生為中心的教學(xué)方法應(yīng)用。經(jīng)過(guò)兩年的教學(xué)實(shí)踐,筆者重新設(shè)計(jì)了本課程的主要內(nèi)容和順序。
如圖1所示,第一部分是構(gòu)思,其主要內(nèi)容是獲得創(chuàng)新主題思想。主題可以根據(jù)社會(huì)需求、科技進(jìn)步、生產(chǎn)發(fā)展來(lái)定。為學(xué)生提供一些可供選擇的主題,如歷屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的主題,或其他與學(xué)生緊密相關(guān)的身邊主題。團(tuán)隊(duì)成員可以使用頭腦風(fēng)暴法、提問(wèn)法、集思廣益法、類比發(fā)明法確定一個(gè)新穎的主題。一旦課題確定了,每個(gè)小組都可以使用各種新穎的方法進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)。
第二部分是設(shè)計(jì)。學(xué)生可以運(yùn)用各種新穎的設(shè)計(jì)方法來(lái)進(jìn)行所提出的“構(gòu)思”設(shè)計(jì)。創(chuàng)新技術(shù)有多種,如方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、建模(造型)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和逆向設(shè)計(jì)等。然后每個(gè)小組討論創(chuàng)新活動(dòng)的結(jié)果,并記錄下報(bào)告、修改和完善的結(jié)果。
第三部分是實(shí)施。該方案被細(xì)化,然后產(chǎn)生創(chuàng)新產(chǎn)品、原型或模型。這部分的課程是開(kāi)放式教學(xué),大部分的工作需要課堂后完成,主要依托深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院國(guó)家數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)領(lǐng)域技能型緊缺人才培養(yǎng)培訓(xùn)基地、國(guó)家制造業(yè)信息化中心之三維CAD教育培訓(xùn)基地、廣東省數(shù)控技術(shù)高職教育實(shí)訓(xùn)基地、深圳市高技能人才培訓(xùn)基地、學(xué)校教師工作室和各類開(kāi)放實(shí)訓(xùn)室。這些地方為創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐提供了場(chǎng)所和實(shí)驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)成員協(xié)作完成創(chuàng)新產(chǎn)品的生產(chǎn),每個(gè)人都有自己負(fù)責(zé)的任務(wù),這也是在訓(xùn)練團(tuán)隊(duì)成員的實(shí)際工作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。產(chǎn)品生產(chǎn)完成后,編寫(xiě)說(shuō)明書(shū),必要時(shí)對(duì)部分產(chǎn)品進(jìn)行知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù),撰寫(xiě)實(shí)用新型專利申請(qǐng)書(shū)。
第四部分是運(yùn)行。這一部分包括報(bào)告、學(xué)生互評(píng)和教師評(píng)價(jià)。團(tuán)隊(duì)成員向同學(xué)們展示創(chuàng)新作品,并匯報(bào)工作計(jì)劃、工作原理、設(shè)計(jì)理念、工作流程等。其他團(tuán)隊(duì)成員可以在報(bào)告過(guò)程中提問(wèn),并表達(dá)他們的意見(jiàn)和問(wèn)題,報(bào)告組成員將解釋這些問(wèn)題。每個(gè)小組選出一名隊(duì)員作為評(píng)委,根據(jù)報(bào)告和問(wèn)題的解釋進(jìn)行評(píng)分。最后,教師評(píng)語(yǔ)。展示創(chuàng)新的作品和報(bào)告,訓(xùn)練學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作技巧、表達(dá)技巧和書(shū)面溝通,并鼓勵(lì)學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技競(jìng)賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽,申請(qǐng)專利。
1.2以全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽作品充實(shí)教材案例
現(xiàn)有的《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》教材中的大多數(shù)教學(xué)案例都是成熟的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品一般都是技術(shù)水平較高,遠(yuǎn)離學(xué)生的生活環(huán)境,這使高職院校的學(xué)生感到恐懼、難以企及,感到很難做這樣的創(chuàng)新。被譽(yù)為TRIZ之父的G.S.Altshuler統(tǒng)計(jì)表明:最小的發(fā)明、小發(fā)明和中型發(fā)明三種發(fā)明占了人類總發(fā)明的95%[6]。這些發(fā)明是利用人類現(xiàn)有的多學(xué)科知識(shí)體系而實(shí)現(xiàn)的。全國(guó)高校大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的一些作品被選為教材案例可以使學(xué)生感到創(chuàng)新并不是遙不可及的,這些案例都是既有創(chuàng)新性又有可行性的;另一方面,它也能使學(xué)生產(chǎn)生一種緊迫感的信心:“其他人可以做的我也能同樣做到,并且我可以再做得好一點(diǎn)”。
另外,還需提高知識(shí)產(chǎn)權(quán)的培訓(xùn)?,F(xiàn)有的《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》教程沒(méi)有介紹知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面的內(nèi)容,但創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要保護(hù)。為了提高學(xué)生的知識(shí)產(chǎn)權(quán)知識(shí)、行使知識(shí)產(chǎn)權(quán)的能力和專利撰寫(xiě)技能,知識(shí)產(chǎn)權(quán)作為補(bǔ)充的知識(shí)在《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》教材中也應(yīng)要有所增加。
2教學(xué)方法改革與創(chuàng)新
傳統(tǒng)的教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)機(jī)械創(chuàng)新方法的教學(xué),主要以課堂講授為主。學(xué)生是被動(dòng)接受的,整個(gè)教學(xué)過(guò)程是以教師為中心的,參與教學(xué)活動(dòng)的學(xué)生較少。這種教學(xué)方法忽視了培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力,不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),阻礙了學(xué)生的創(chuàng)新性創(chuàng)造性的發(fā)揮。即使學(xué)生掌握了創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的理論,也很難轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新創(chuàng)作的能力。這種教學(xué)方法使學(xué)生處于被動(dòng)地位,學(xué)生主動(dòng)性和創(chuàng)造性的發(fā)展是壓抑和有限度的,同時(shí),學(xué)生的學(xué)習(xí)樂(lè)趣也下降了。所有這些都大大降低了教學(xué)效果。本文探討的《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程教學(xué)方法改革,可以改變這種現(xiàn)象。針對(duì)不同內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法。比如在“構(gòu)思”部分,采用以學(xué)生為中心的集思廣益教學(xué)方法,團(tuán)隊(duì)班子成員利用團(tuán)隊(duì)的各種技術(shù)、群策群力來(lái)選擇創(chuàng)新的主題;在“設(shè)計(jì)”部分,可以采用項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)的教學(xué)法;在“運(yùn)行”部分,采用開(kāi)放式教學(xué)法,給學(xué)生更多的主動(dòng)權(quán),學(xué)生可以自主完成自己的項(xiàng)目。
3階段性的實(shí)際成果
本課程教學(xué)改革在深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院兩個(gè)公選課班的《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程上進(jìn)行了測(cè)試體驗(yàn),學(xué)生的創(chuàng)新作品參加了各類各級(jí)比賽。知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和學(xué)生科技項(xiàng)目創(chuàng)新設(shè)計(jì)已初見(jiàn)成效。近一年來(lái)這兩個(gè)班學(xué)生學(xué)習(xí)《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程后的主要成果有:①參賽作品獲獎(jiǎng):1件作品參加“挑戰(zhàn)杯”廣東省創(chuàng)新創(chuàng)效創(chuàng)業(yè)大賽終審決賽榮獲高職組創(chuàng)意設(shè)計(jì)競(jìng)賽一等獎(jiǎng);2件作品參加廣東大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽終審決賽分別榮獲科技發(fā)明制作類一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng);②研究成果和知識(shí)產(chǎn)權(quán):在教師的指導(dǎo)下,3項(xiàng)實(shí)用新型專利得到授權(quán);③項(xiàng)目立項(xiàng)資助:2個(gè)項(xiàng)目在深圳市科創(chuàng)委個(gè)人創(chuàng)客項(xiàng)目申報(bào)中獲得了共計(jì)10萬(wàn)元的立項(xiàng)資助。
4結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:沖壓模具;課程改革;教學(xué)模式
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-0568(2012)29-0022-02
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,企業(yè)對(duì)模具和模具人才需求量不斷增長(zhǎng),同時(shí)對(duì)這類人才提出了更高的要求。因此,應(yīng)用型本科教學(xué)模式也需與時(shí)俱進(jìn),進(jìn)行相應(yīng)的新模式探索。沖壓模具課程是材料成型及控制工程專業(yè)的一門實(shí)踐性和綜合性很強(qiáng)的專業(yè)主干課程。在教學(xué)過(guò)程中,教師和學(xué)生普遍反映本課程教學(xué)難度大,內(nèi)容抽象、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、模具結(jié)構(gòu)圖與實(shí)際工程模具實(shí)物很難聯(lián)系在一起,且模具的工作原理和動(dòng)作很難想象。這些問(wèn)題致使“教與學(xué)”和“理論與工程實(shí)踐”分離,最終導(dǎo)致學(xué)校培養(yǎng)的應(yīng)用型本科學(xué)生畢業(yè)后很難即刻適應(yīng)企事業(yè)單位工作的需要,同時(shí)也沒(méi)用達(dá)到本科院校的培養(yǎng)目標(biāo)。因此,本文結(jié)合“教與學(xué)”和“工程項(xiàng)目”的經(jīng)驗(yàn)對(duì)“核心實(shí)例貫穿式”的沖壓模具課程建設(shè)研究,進(jìn)行了一些改革探索。
一、教學(xué)內(nèi)容和課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新探索
1. 教學(xué)內(nèi)容探索
沖壓模具設(shè)計(jì)涉及模具設(shè)計(jì)、加工制造、安裝試制、維護(hù)及生產(chǎn)操作工藝流程等各環(huán)節(jié),是模具工程師所必備的知識(shí)。在課程設(shè)計(jì)和教學(xué)過(guò)程中,應(yīng)充分體現(xiàn)上述提到的知識(shí),同時(shí)注重學(xué)生的模具設(shè)計(jì)能力、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力及解決實(shí)際問(wèn)題的能力的培養(yǎng)。因此,在人才培養(yǎng)計(jì)劃和教學(xué)課程設(shè)計(jì)時(shí),需要在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)上進(jìn)行改革探索。教學(xué)內(nèi)容主要對(duì)如下四個(gè)模塊進(jìn)行增減探索:
(1)科學(xué)基礎(chǔ)平臺(tái)。主要內(nèi)容包括:模具產(chǎn)品認(rèn)知模塊。讓學(xué)生剛一跨入大學(xué)學(xué)習(xí)的第一、二學(xué)期就讓他們參觀,測(cè)繪塑料、鈑金產(chǎn)品和相應(yīng)的模具,使學(xué)生對(duì)所學(xué)的專業(yè)有一個(gè)感性認(rèn)知。
(2)專業(yè)基礎(chǔ)平臺(tái)。主要內(nèi)容包括:機(jī)械制造、材料力學(xué)、機(jī)械原理,模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等的能力培養(yǎng)。在第二、三,四學(xué)期通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助繪圖設(shè)計(jì),使學(xué)生掌握企業(yè)目前主要的設(shè)計(jì)工具。
(3)專業(yè)方向平臺(tái)。主要內(nèi)容包括:模具的設(shè)計(jì)原理,材料的成型機(jī)理等,同時(shí)開(kāi)設(shè)CAE有限元輔助分析等內(nèi)容,使學(xué)生在原來(lái)感性認(rèn)知的基礎(chǔ)上提升到理性認(rèn)知的高度。
(4)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。內(nèi)容包括:CAD輔助設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)、CAE仿真分析實(shí)訓(xùn)、模具實(shí)踐綜合實(shí)訓(xùn)及畢業(yè)設(shè)計(jì)等內(nèi)容,目的是使學(xué)生把理論的知識(shí)轉(zhuǎn)變成一種設(shè)計(jì)能力,理論與實(shí)踐相結(jié)合。
2. 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容探索
為了使材料成型及控制工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中不產(chǎn)生厭學(xué)的反感情緒,提高并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,課程的設(shè)置應(yīng)該進(jìn)行優(yōu)化和探索。應(yīng)用型大學(xué)本科除了基礎(chǔ)課程和公共課程外,應(yīng)開(kāi)設(shè)與工程項(xiàng)目為指導(dǎo)的模具專業(yè)聯(lián)系密切的課程:模具產(chǎn)品認(rèn)知實(shí)訓(xùn)、機(jī)械制圖及實(shí)訓(xùn)、計(jì)算機(jī)輔助繪圖(二維)及實(shí)訓(xùn)、機(jī)械CAD(三維)及實(shí)訓(xùn)、CAE有限元分析及實(shí)訓(xùn)、工程力學(xué)、逆向工程、冷沖模設(shè)計(jì)及實(shí)訓(xùn)、塑料模設(shè)計(jì)及實(shí)訓(xùn)等專業(yè)骨干課程。與傳統(tǒng)的大學(xué)本科相比,課程設(shè)計(jì)更加突出了學(xué)生的工程項(xiàng)目能力、實(shí)踐實(shí)訓(xùn)和動(dòng)手能力、模具的實(shí)戰(zhàn)設(shè)計(jì)能力及與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合的有限元分析等能力的培養(yǎng)。通過(guò)以上的課程設(shè)計(jì),使學(xué)生在校期間就能培養(yǎng)出具有“卓越工程師”的能力,就能即刻滿足企業(yè)人才的需要,使學(xué)生一畢業(yè)就能勝任相應(yīng)工作崗位。
二、教學(xué)方法探索
由于模具設(shè)計(jì)是理論和工程實(shí)踐結(jié)合嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼n程,抽象難懂,特別是模具結(jié)構(gòu)原理復(fù)雜,概念抽象較難理解。因此,在教學(xué)方法有必要進(jìn)行改革和探索。從桂林電子科技大學(xué)2005級(jí)至2008級(jí)的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上得出:應(yīng)用多媒體技術(shù)教學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、實(shí)物案例講解相結(jié)合的教學(xué)方法,可望取得良好的效果。
第一,針對(duì)一些概念,例如“起皺”一詞,定義是:在拉深時(shí),凸緣材料存在著切向壓應(yīng)力σ3,當(dāng)這個(gè)應(yīng)力大到一定程度時(shí),板料切向?qū)⒁蚴Х€(wěn)而拱起,這種想象稱為“起皺”,講解起來(lái)很費(fèi)勁,但是通過(guò)圖片展示就變得通俗易懂了,也可以采用CAE有限元仿真展示,見(jiàn)圖1、圖2:
圖1 (零件起皺) 圖2 (零件起皺)
第二,對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu),在講解原理和動(dòng)作過(guò)程時(shí),可以結(jié)合動(dòng)畫(huà)仿真演示講解,這樣學(xué)生易于掌握和理解。
第三,牽涉理論公式計(jì)算講解時(shí),可以引進(jìn)案例講解。例如,在講授彎曲,拉深成形、修邊等工藝計(jì)算時(shí),引入案例分析,見(jiàn)圖3所示彎曲零件,圖4所示拉深零件。
圖3 彎曲零件圖 圖4 拉深零件圖
第四,教學(xué)中盡量采用多圖片少文字的教學(xué)模式,例如,采用實(shí)物圖片、三維圖片、二維圖片進(jìn)行授課,使得教學(xué)不再枯燥,抽象化的理論變得更加通俗易懂。
通過(guò)采用上述幾種多樣化的教學(xué)方式,使課堂教學(xué)取得了良好的效果。
“沖壓模具設(shè)計(jì)”是一門多學(xué)科、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,為了使學(xué)生易于學(xué)習(xí)和掌握,需要教師和學(xué)生共同努力,在教學(xué)實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn),不斷完善理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)。同時(shí),要充分利用好軟硬件教學(xué)條件,培養(yǎng)高質(zhì)量的模具設(shè)計(jì)人才,服務(wù)于社會(huì)。
參考文獻(xiàn):
[關(guān)鍵詞]液壓系統(tǒng) 調(diào)試 準(zhǔn)備 檢查 空載 負(fù)載
引言:液壓設(shè)備調(diào)整試車的主要內(nèi)容如下
(1)檢查生產(chǎn)機(jī)械各運(yùn)動(dòng)部件的力(或力矩)、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度、運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)等參數(shù),并將它們調(diào)整到設(shè)計(jì)所規(guī)定數(shù)值。
(2)檢查各運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性和整個(gè)工作循環(huán)時(shí)間,并將它們調(diào)整到符合設(shè)計(jì)要求。
(3)檢查液壓系統(tǒng)的功率損失、油液溫升和噪聲是否符合設(shè)計(jì)要求,達(dá)不到要求的則采取措施予以解決。
(4)檢查液壓系統(tǒng)使用上的穩(wěn)定性和操縱上的可靠性,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)予以糾正。
一、液壓系統(tǒng)調(diào)試分調(diào)試準(zhǔn)備和正式調(diào)試兩步驟。
(一)液壓系統(tǒng)調(diào)試準(zhǔn)備階段
1.熟悉生產(chǎn)設(shè)備,確定調(diào)試內(nèi)容
在進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備液壓系統(tǒng)調(diào)試之前,力求全面地了解被調(diào)試設(shè)備的用途、性能、使用要求和操作方法;掌握液壓系統(tǒng)的工作原理和主要液壓元件的結(jié)構(gòu);明確機(jī)械、液壓和電器三者的關(guān)系及聯(lián)系;仔細(xì)分析液壓系統(tǒng)工作循環(huán)壓力變化、速度變化及功率利用分配情況。在此基礎(chǔ)上確定調(diào)試內(nèi)容、步驟及測(cè)試方法,準(zhǔn)備好測(cè)試用儀表,并考慮到調(diào)試過(guò)程中可能發(fā)生的設(shè)備和人生事故的應(yīng)變措施。
2.調(diào)試前檢查
調(diào)試前的檢查可以避免許多事故和故障的發(fā)生,主要的檢查內(nèi)容有:
1)各個(gè)液壓元件的管道連接是否正確可靠;油泵或馬達(dá)的進(jìn)出油口是否與標(biāo)定的旋轉(zhuǎn)方向一致;各種閥類的進(jìn)出油口和泄漏口的位置是否正確。
2)選用的油液是否符合設(shè)備說(shuō)明書(shū)的要求。
3)油箱中的油液液面是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的高度。
4)防止鐵屑、冷卻液、磨粒、灰塵等臟物進(jìn)入的油箱蓋、防護(hù)罩等裝備安裝是否牢固。
5)人身安全用的防護(hù)裝置是否具備,接地零線是否安裝。
6)各控制手柄是否在關(guān)閉位置、空檔位置和卸荷位置。
3.加油和
根據(jù)說(shuō)明書(shū)的規(guī)定,將指定牌號(hào)的系統(tǒng)用油液注入油箱,并讓油面達(dá)到規(guī)定高度;將指定牌號(hào)的油或脂注入應(yīng)當(dāng)?shù)脑O(shè)備的各個(gè)部位。注油與完成后,還應(yīng)當(dāng)用手轉(zhuǎn)動(dòng)油泵,使油泵吸進(jìn)一些油液,避免油泵起動(dòng)時(shí)因干摩擦燒傷或咬死。
(二)液壓系統(tǒng)的調(diào)試
液壓系統(tǒng)的調(diào)整和試車一般不能截然分開(kāi),往往是試中有調(diào),調(diào)中有試。調(diào)試的主要內(nèi)容有空載調(diào)試和負(fù)載調(diào)試。大部分的生產(chǎn)機(jī)械既要作空載調(diào)試又要作負(fù)載調(diào)試,有部分生產(chǎn)機(jī)械盡作空載調(diào)試如機(jī)床。
1.空載調(diào)試
空載調(diào)試是生產(chǎn)機(jī)械在無(wú)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所作的調(diào)試,調(diào)試步驟如下:
1)首先多次點(diǎn)動(dòng)油泵,使機(jī)械系統(tǒng)中有相對(duì)滑動(dòng)的部位都得到,再使油泵運(yùn)轉(zhuǎn),但整個(gè)系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài),檢查油泵卸荷后系統(tǒng)壓力的大小、系統(tǒng)狀態(tài)是否正常、有無(wú)刺耳噪聲、油面位置是否正常、油面泡沫是否過(guò)多。
2)將液壓系統(tǒng)在無(wú)負(fù)載下運(yùn)轉(zhuǎn),讓液壓缸的活塞頂在缸蓋上或讓運(yùn)動(dòng)部件頂死在擋鐵上,慢慢地將溢流閥調(diào)節(jié)到規(guī)定值(對(duì)著壓力表調(diào)節(jié)),檢查溢流閥在調(diào)節(jié)過(guò)程有無(wú)振動(dòng)、噪聲或其它不正?,F(xiàn)象;讓液壓缸以最大速度和最大行程往復(fù)運(yùn)動(dòng)(對(duì)于液壓馬達(dá)則是轉(zhuǎn)動(dòng)),打開(kāi)系統(tǒng)的排氣閥,將空氣排出,在此基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)安全防護(hù)裝置并檢查它們工作的可靠性;檢查系統(tǒng)及各液壓元件的內(nèi)泄漏和外泄漏情況及其泄漏量;空運(yùn)轉(zhuǎn)30分鐘后檢查油箱油面下降位置,油面低于標(biāo)定位置應(yīng)立即補(bǔ)油。
3)調(diào)整生產(chǎn)機(jī)械作自動(dòng)循環(huán)動(dòng)作或順序動(dòng)作,檢查各動(dòng)作是否協(xié)調(diào)和順序是否正確,同時(shí)檢查起動(dòng)、換向和變速是否平穩(wěn),有無(wú)爬行、抖動(dòng)和沖擊現(xiàn)象。
4)在生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)行一段時(shí)間(一般是30分鐘)后,仔細(xì)測(cè)量油溫是否在規(guī)定范圍之內(nèi)(一般工作油溫限制在35度至60度之內(nèi)為佳)。
2.負(fù)載調(diào)試
負(fù)載調(diào)試是使液壓系統(tǒng)在規(guī)定負(fù)載下的工作過(guò)程中所進(jìn)行的調(diào)試。調(diào)試時(shí)應(yīng)讓系統(tǒng)先在低于最大負(fù)載的情況下調(diào)試,如情況正常才能進(jìn)行最大負(fù)載下的調(diào)試。通過(guò)負(fù)載調(diào)試檢查系統(tǒng)能完成預(yù)定的工作要求(如工作部件運(yùn)動(dòng)的力、力矩或運(yùn)動(dòng)特性方面的要求):檢查噪聲和振動(dòng)是否在允許的范圍內(nèi);檢查各液壓元件和管道的內(nèi)外泄漏情況;檢查工作部件運(yùn)動(dòng)、起動(dòng)、換向和變速的平穩(wěn)性、有無(wú)振動(dòng)、爬行和跳動(dòng)現(xiàn)象;檢查功率損失及油液溫升情況。
結(jié)論:液壓系統(tǒng)作為機(jī)械設(shè)備的重要組成部分,調(diào)試時(shí)要注意調(diào)試部位、調(diào)試內(nèi)容、調(diào)試方法、調(diào)試記錄結(jié)果分析及調(diào)試過(guò)程中的應(yīng)變處理。
[參考文獻(xiàn)]
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[2]《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》王曉方 中國(guó)輕工業(yè)出版社
[3]《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》張利平 化學(xué)工業(yè)出版社
人才培養(yǎng)模式受到本國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展以及歷史文化背景等多種因素的制約和影響。不同的教育理念和培養(yǎng)模式支配著相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整,教學(xué)資源的配備以及教學(xué)方法的改革。專業(yè)知識(shí)的傳授是教育的主要內(nèi)容之一,而創(chuàng)新意識(shí)、思維和能力的開(kāi)發(fā)、培養(yǎng)則是教育更本質(zhì),更核心的內(nèi)容。創(chuàng)新意識(shí)、思維與能力的培養(yǎng)是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量工作中不可回避的問(wèn)題,也是對(duì)教學(xué)改革的深層次研究與探索。因此在教學(xué)中,不應(yīng)出現(xiàn)重書(shū)本輕實(shí)踐、重知識(shí)輕能力、重傳授輕創(chuàng)新的情況,而應(yīng)是“基礎(chǔ)、實(shí)踐、創(chuàng)新”教育的和諧統(tǒng)一。機(jī)械原理課程屬于機(jī)械專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課,通過(guò)對(duì)當(dāng)前社會(huì)的人才需求進(jìn)行分析,結(jié)合其課程以及授課對(duì)象的特點(diǎn),從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等幾個(gè)方面對(duì)機(jī)械原理教學(xué)的創(chuàng)新模式進(jìn)行探討和詮釋。
一、教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新
創(chuàng)新教育的目的就是培養(yǎng)和提高受教育者的創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)新精神。要實(shí)現(xiàn)此目的,首先從改變教學(xué)內(nèi)容入手,重視介紹學(xué)科發(fā)展的新動(dòng)態(tài)、新方向、新內(nèi)容,注重激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,讓學(xué)生了解更多更新的理論、技術(shù)與方法。例如,在緒論部分的講述中,以往的內(nèi)容主要是針對(duì)本課程的研究對(duì)象、基本概念、課程的地位和作用以及本課程的學(xué)習(xí)方法等展開(kāi)的。但是,為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新積極性,除了經(jīng)典部分的闡述外,還有必要結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,重點(diǎn)闡述機(jī)械原理學(xué)科的發(fā)展動(dòng)向。如在機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)理論發(fā)展發(fā)面,可以讓學(xué)生了解:為了廣泛應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù),當(dāng)今社會(huì)也迫切希望開(kāi)展包括對(duì)液壓、電磁、光電等非機(jī)械傳動(dòng)元件的廣義機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。在對(duì)機(jī)構(gòu)的平衡問(wèn)題進(jìn)行介紹時(shí),引申到機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究,進(jìn)而讓學(xué)生了解到大型機(jī)械設(shè)備的故障診斷和在線監(jiān)測(cè)都是現(xiàn)代研究者關(guān)注的重點(diǎn)。有意識(shí)地將一些機(jī)械原理學(xué)科前沿的研究引入教學(xué)內(nèi)容中,如微型機(jī)械的研究,它不是將傳統(tǒng)的機(jī)械直接微型化,而是已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)機(jī)械的概念和范疇,是涉及多學(xué)科的綜合技術(shù)的應(yīng)用,也推動(dòng)了處于機(jī)械原理學(xué)科前沿的微型機(jī)構(gòu)學(xué)分支的產(chǎn)生。結(jié)合一些相關(guān)視頻資料,學(xué)生在課堂上獲取到這些知識(shí)的同時(shí),興趣也被調(diào)動(dòng)了起來(lái),拓寬了知識(shí)面和視野。讓學(xué)生意識(shí)到“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂,是國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力”,“一個(gè)沒(méi)有創(chuàng)新能力的民族,難以屹立于世界民族之林”[3]。
此外,在教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新改革中,還可以嘗試重心的轉(zhuǎn)移,強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng),突出計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。教師在教學(xué)過(guò)程中逐漸實(shí)現(xiàn)淡化圖解計(jì)算分析,強(qiáng)化解析法內(nèi)容的教學(xué),進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合認(rèn)識(shí)。這種重心轉(zhuǎn)移體現(xiàn)在:由圖解法為主向解析法為主轉(zhuǎn)變,使計(jì)算理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)統(tǒng)一起來(lái),提高機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和正確性;由手動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算向計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算轉(zhuǎn)變,提高學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力;由過(guò)去重機(jī)構(gòu)分析計(jì)算向重機(jī)構(gòu)綜合轉(zhuǎn)變,提高學(xué)生機(jī)構(gòu)方案構(gòu)思與設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在教學(xué)中不斷地營(yíng)造創(chuàng)新環(huán)境,大大提高了學(xué)生的創(chuàng)新積極性。
二、教學(xué)方法的創(chuàng)新
教學(xué)方法應(yīng)該能夠配和教學(xué)內(nèi)容的改革。創(chuàng)新素質(zhì)就是指由知識(shí)結(jié)構(gòu)、智慧品質(zhì)、人格品質(zhì)三種成分有機(jī)結(jié)合構(gòu)成的綜合素質(zhì)。創(chuàng)新教育就是要培養(yǎng)具有這種綜合創(chuàng)新素質(zhì)的學(xué)生。在當(dāng)前課堂教學(xué)中,以知識(shí)傳授為主導(dǎo)的教學(xué)方法并未根本改變,教與學(xué)的關(guān)系是以教師為主導(dǎo)、為中心的,這種方式在某種程度上制約了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性及其創(chuàng)新潛能的發(fā)揮。在機(jī)械原理課程的教學(xué)方法上,應(yīng)加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng),要將以教師為主的“灌輸式”教學(xué)向以啟發(fā)式、問(wèn)題式、討論式教學(xué)為主的新的教學(xué)方法轉(zhuǎn)變,讓學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí),真正成為教學(xué)活動(dòng)的主體。以學(xué)生為本的創(chuàng)新教育教學(xué)方法可以通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn):鼓勵(lì)學(xué)生不迷信書(shū)本知識(shí)、不迷信權(quán)威觀點(diǎn),敢于提出問(wèn)題,無(wú)論課堂內(nèi)外,對(duì)于任何問(wèn)題都應(yīng)多問(wèn)幾個(gè)為什么。如對(duì)“極位夾角”的概念解釋,大部分教材上的定義是“搖桿處于兩極限位置時(shí),相應(yīng)的曲柄位置線所夾的銳角”。在教學(xué)中可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考,對(duì)這個(gè)廣泛應(yīng)用的定義提出質(zhì)疑———是否所有的“極位夾角”都是銳角,是否有鈍角的情況存在,而不是直接給出學(xué)生更完善的定義。在這個(gè)過(guò)程中,學(xué)生開(kāi)始學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,也開(kāi)始嘗試如何自己解決問(wèn)題。
鼓勵(lì)學(xué)生的求異思維和發(fā)散思維,開(kāi)闊學(xué)生的思路。當(dāng)然,創(chuàng)新離不開(kāi)科學(xué)的根基,引導(dǎo)學(xué)生要堅(jiān)持科學(xué)的思維,在提出自己獨(dú)特見(jiàn)解的同時(shí),也應(yīng)該能用科學(xué)的理論對(duì)其進(jìn)行解釋和驗(yàn)證。鼓勵(lì)學(xué)生多參加親身實(shí)踐,只有親自動(dòng)手驗(yàn)證了創(chuàng)新思維的正確性,才能真正達(dá)到創(chuàng)新的目的。機(jī)械原理是一門既有高度的抽象性,又有很強(qiáng)實(shí)踐性的課程。如機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與力分析模型等都是從實(shí)際機(jī)械中抽象出來(lái)的,許多的概念需要通過(guò)動(dòng)態(tài)過(guò)程才能得到準(zhǔn)確描述。原來(lái)的教學(xué)方法大多通過(guò)教師手工繪制或?qū)㈧o態(tài)圖展示給學(xué)生,教學(xué)效果并不理想。因此,現(xiàn)在的教學(xué)方法中采用多媒體手段教學(xué),課件中涵蓋了豐富的三維動(dòng)畫(huà)、趣味的圖片、簡(jiǎn)潔的文字等。通過(guò)教師講解、動(dòng)態(tài)演示與板書(shū)相結(jié)合的方式,使學(xué)生在學(xué)習(xí)中可直觀地了解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及其所具有的特性、產(chǎn)生的各種現(xiàn)象,加快了學(xué)生對(duì)諸如“死點(diǎn)”、“急回特性”等概念、原理的理解速度,激發(fā)起學(xué)生的好奇心,強(qiáng)化了直覺(jué)思維,加深了學(xué)生對(duì)這些概念所表達(dá)物理意義的理解程度。
三、教學(xué)手段的創(chuàng)新
在教學(xué)手段上,著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí),注重學(xué)生的參與,與機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)、機(jī)械原理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)過(guò)的知識(shí),獨(dú)立解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力,使學(xué)生得到一次較完整的設(shè)計(jì)方法的基本訓(xùn)練。在機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中,教師通過(guò)介紹創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方法和展示創(chuàng)造發(fā)明實(shí)例,啟迪學(xué)生創(chuàng)新的思維,讓學(xué)生了解設(shè)計(jì)過(guò)程,掌握設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,能在認(rèn)真思考的基礎(chǔ)上提出自己的見(jiàn)解,充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性,不是簡(jiǎn)單的抄襲或沒(méi)有根據(jù)的臆造。教師僅指明設(shè)計(jì)思路,主要啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考。設(shè)計(jì)方案確定后,安排學(xué)生向小組成員介紹自己的方案,并與其他成員討論,這樣既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)主動(dòng)性,又破除學(xué)生對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的神秘感,有助于讓學(xué)生對(duì)自己的設(shè)計(jì)方案有全面的認(rèn)識(shí),使學(xué)生受益匪淺。
機(jī)械原理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是一個(gè)針對(duì)機(jī)械類或相關(guān)專業(yè)學(xué)生的開(kāi)放性動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。它是一個(gè)很好地培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立工作能力、創(chuàng)造能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的平臺(tái)。學(xué)生自己擬定、設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案,根據(jù)機(jī)構(gòu)組成原理對(duì)桿組進(jìn)行拆分,再將構(gòu)件正確拼裝實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng),這個(gè)過(guò)程就要求學(xué)生必須將所學(xué)的理論知識(shí)充分地運(yùn)用到具體的實(shí)驗(yàn)中去。例如,學(xué)生要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有急回特性的送料機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)就有多種搭建方案,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生首先提交自己根據(jù)要求擬定的設(shè)計(jì)方案,繪制該平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,再計(jì)算所有的桿長(zhǎng)、角度、位移等數(shù)據(jù),然后在此基礎(chǔ)上將運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖搭建為能夠正確運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)生將會(huì)接觸到機(jī)械原理的各大機(jī)構(gòu),也會(huì)進(jìn)一步深入了解各大機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),而搭建過(guò)程又會(huì)涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)及零件的知識(shí)。將學(xué)生分為多組,同組學(xué)生共同擬定實(shí)驗(yàn)方案、協(xié)同完成實(shí)驗(yàn),最后各自撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在設(shè)計(jì)和拼接過(guò)程中學(xué)生會(huì)遇到各種在理論學(xué)習(xí)中很少遇到的問(wèn)題,在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)生各方面的能力也得到了很好的綜合培養(yǎng)。該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)用問(wèn)題法、探究式教育來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研能力,讓學(xué)生學(xué)習(xí)到了許多課本上學(xué)不到或曾經(jīng)被忽略的知識(shí),參加過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的學(xué)生都深有體會(huì)。
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