本文作者：姜韶华 吴宇 杨俊燕 单位：潍坊职业学院
《机械设计基础》是一门专业基础课,本课程的教学目标不仅在于传授常用机械和通用零部件的基本知识、基本理论和设计方法,更重要的是培养学生设计实际机械的能力。高等职业教育是以培养高素质技能型专门人才为目标,为此,我们结合《机械设计基础》的教学实际,对传统的教学进行改革,以培养学生的实际机械设计能力为出发点,加强学生的动手能力、独立分析问题和解决问题的能力,从而提高其创新设计能力,确保高等技术应用型人才培养目标的实现。
1改革《机械设计基础》教学内容
《机械设计基础》课程包括了机械原理和机械零件两门课的内容,它涵盖了从机械方案设计(原理设计)、参数设计到结构设计的所有内容。过去的《机械设计基础》教学,过分强调学科本身的系统性和完整性,注重单个机械及机械零部件的介绍,而对实用性的机械设计方法介绍不多,忽视对学生进行机械综合能力的培养。学生对单个机械和零部件的分析能力尚可,但没有形成一个完整的机械产品形象,不利于学生创新能力的培养。因此,根据新的课程体系,进行必要的教学内容改革。
1.1充实教学内容,突出创新设计能力的培养
教学过程中注重激发学生的创新欲望,培养其创新设计能力。为此,在教学内容上适当补充一些创新设计的方法,并结合课程的有关内容,营造创新环境,培养学生的创新意识、思维方法和技能。第一,机械原理部分除介绍平面连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇运动机构等各机构的组成、原理、结构特点及设计方法外,适当补充一些创新设计的方法。机器的创新在很大程度上取决于机构的创新,大多数的机构都可以认为是由基本机构或这些机构通过构件尺寸、形状及运动副形状的变化,经过倒置,或增加辅助构件等手段而得到的新的变异机构,或者是由上述这些机构用一定方式组合而成的新机构。例如,在平面四杆机构的设计中,不仅介绍平面四杆机构的基本形式,还要充实机构演化部分的内容,适当补充一些创新设计的方法,有助于培养学生的创造性思维能力。在讲授这些机构的特点及演化方式时,要借助多媒体辅助教学手段,演示各机构的运动过程,增加学生的感性认识,启发和引导学生积极思维,激发学习兴趣,增强教学效果。第二,机械零件部分的主要内容是通用零部件的设计及选用,包括联接零件、传动零件、支承零部件等。在掌握了通用零部件的基础上,增加机械系统的方案设计。主要内容包括:执行系统的方案设计;原动机类型的选择;传动系统的方案设计等。在进行传动系统的方案设计时,涉及到带传动、齿轮传动、链传动、蜗杆传动等相关知识,学生在设计过程中,加深对上述知识的理解,同时为课程设计做准备。
1.2加强教学内容与工程实际的联系,培养学生的工程意识
由于大多数的学生缺乏工程实践,对机械的感性认识也十分匮乏。因此,学生普遍反映《机械设计基础》课程难学,不能将所学知识应用于工程实际中。因此,在教学过程,应从工程实际出发进行知识的传授,加强学生的工程意识。如滚动轴承部分,由于滚动轴承为标准件,在教学内容安排上,首先介绍滚动轴承的标准,然后是轴承的选择与寿命计算,最后是轴承的组合设计。在教学中,由于轴承的组合设计(包括轴承的固定、安装、配合、调整、润滑和密封等)是生产一线技术人员接触最为广泛的实际问题,因此可以把这部分内容进行重新整合,以实际机器为例,介绍轴承的固定、安装、配合、调整、润滑和密封等实践性很强的技术问题。通过这样的整合,使学生既学会了轴承的基本知识,又明确了轴承在工程实际中的重要地位。此外,广泛挖掘《机械设计基础》在工程实际中的应用实例,充实和丰富教材中的例题和习题。
2采用灵活多样的教学方法,激发学生对《机械设计基础》的学习兴趣
在课堂教学上,要结合不同的讲授内容采用不同的讲授方法,如启发式、案例式、讨论式、项目引导式教学等。如讲授轮系传动比的计算时,采用直接提问启发法和案例教学法。首先扼要地介绍轮系的有关内容,然后引出案例:分析汽车变速箱输出轴的转速。在学生进行分析时,直接提出问题:汽车变速箱属于哪种轮系,如何实现变速,如何计算输出轴的转速等。在计算输出轴的转速时,启发学生先判断轮系的类型,然后应用相应轮系传动比的计算公式进行计算。再如,在讲授常用机构的设计这部分内容时,结合历年学生参加机电产品创新设计大赛的作品,介绍机构的创新与应用,开展讨论式教学。除了以上方法,还可以在某一阶段将项目引导法应用于教学中。如轴的设计部分,可以把设计加工一减速器中的从动轴作为一个项目。
主要教学过程如下:一步,教师通过任务单的形式让学生明确本项目的主要任务,并以资讯单的形式提出一些与本项目有关的问题,如轴的结构设计应考虑哪些因素?轴上零件常用的固定方法有哪些?轴的加工方法等,学生通过阅读教材、参考书等掌握应具备的知识和技能。二步,学生通过小组讨论,制定工作计划。在该阶段,学生要考虑到轴的材料选择、结构设计、强度计算、加工等,根据讨论结果,填写计划单。三步,以小组形式展开讨论,分析设计方案,教师可参与其中,帮助其分析方案,然后由学生自己做出决策。四步,学生根据所制定的方案独立完成工作任务。在该阶段,学生通过设计加工减速器中的从动轴及进行轴上零件的装拆,进一步验证方案是否合理,若存在不合理之处,要求学生及时修改方案。五步,以小组的形式展示设计加工出的轴,然后由其它小组找出设计中存在的一些问题,如轴的各段直径是否满足定位和固定要求、轴上零件装拆是否方便等。在该阶段,学生不仅了解了自己设计过程中存在的问题,知道了改进的方法,还锻炼了学生的语言表达能力。六步,教师根据学生的作品,结合前几个阶段的完成情况做一个客观公正的评价,让学生清楚在轴的设计加工过程中容易出现的问题以及在今后工作中应注意的问题。学生在完成该项目的过程中,学到了探索知识的方法,让枯燥的知识变成有趣的体验,增强了学习专业知识的兴趣。
3重视实践环节,培养学生机械设计的动手能力
大多数的学生没有社会实践经验,因此要学好这门课,实践环节尤为重要。在课程的前期应组织学生到工厂参观、进行金工实习、参观机械零件陈列室,使学生对常用机构和通用零部件有一个感性认识。课程设计是培养学生综合设计能力的一个有效手段。在课程设计之前,应先通过观看录像、拆装减速器等,使学生熟悉减速器各部分结构及功能、各个零件之间的连接关系与特点等。在设计过程中,学生根据工作要求,利用机械设计基础所学知识,并综合利用所学过的其它知识,如机械制图、金属工艺学、材料力学等,完成各零部件的设计,绘制出减速器的装配图和各零件图。通过设计,使学生不仅巩固了本课程及有关课程的知识,还提高了学生综合运用这些知识和技能去分析和解决技术问题的能力。教师在参与指导的过程中,要鼓励设计结果的多样性,培养学生的创新、创造意识和能力。#p#分页标题#e#
4熟练运用常用设计软件,培养具有较高工程素质的机械设计应用型人才
随着高科技的迅猛发展,机械设计学科不断得到新发展,《机械设计基础》要适应现代科学技术发展的需要,牢牢把握住本学科的发展脉搏。在教学中要求学生学好目前普遍使用的先进设计手段和常用设计软件,如matlab,UG,Pro/E等,并鼓励学生在大作业和课程设计中运用这些设计软件进行设计,使培养出的高职学生与生产实际尽可能地“零距离”接触,并能够很快适应社会生产实践的需要。
