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1、高职机械设计基础课程教学改革探讨 摘要:机械设计基础是机械类各专业的一门重要的主干技术基础课程,驾驭机械设计的基本原理和最新方法是机械类专业学生应具备的实力,针对新疆交通职业技术学院汽车制造与装配技术专业的机械设计基础课程,就如何培育高职学生职业技能,从课程体系的重构、教学内容、教学方法、教学手段和实践环节等方面提出了一些改革措施与设想。 关键词:机械设计基础;课程体系;课程教学 机械设计基础是新疆交通职业技术学院汽车制造与装配技术专业的一门介于基础课和专业课之间的重要的设计性技术基础课程,通过本课程的学习,可为学生学习后续专业课程供应必要的基础学问;为学生将来从事产品设计、开发供应必要的理论
2、基础;为将来从事工艺、运行、管理工作时,能对所运用机械传动原理有正确的了解,获得对设备正确运用、维护和故障分析的实力;使学生具有运用标准、规范、手册和图册查阅有关技术资料及编写说明书的实力。机械设计基础是理论学问和实践学问综合运用的课程,在整个课程体系中从理论性课程过渡到结合工程实际的设计课程,起到桥梁作用。该课程体系目前仍持续过去的模式,新体系尚处于探究之中。为了突出高职高专的教学特点,提高教学质量,本文就该课程在课程体系、教学内容、教学方法和教学手段、实践环节等方面的问题,提出一些探讨看法。 一、机械设计基础传统教学模式存在的突出问题 (一)教学方法单一落后 机械设计基础是机械原理和机械零
3、件的综合,主要探讨机械设计的常用方法和一般过程。传统教学方法,授课内容多,而实际教学课时支配不足;讲解并描述原理多,结合实际偏少;纵向论述多,横向比较较少;讲解并描述常规原理多,介绍行业最新技术成果不够;课堂讲授多,课堂课外探讨少。实践教学,仍以劳动性操作为主,对学生独立获得学问实力和自主学习、创新思维实力培育不够。教学手段也不尽如人意,课堂教学仍沿袭粉笔板书、挂图和简洁的教具,很难取得好的教学效果。 (二)课程没有针对专业要求合理设置 机械设计基础课的学问点特别丰富、繁杂,如不细心组织、把握重点,全部灌输给学生,将适得其反。因此,教学前,老师要对所教的内容加以精选与提炼,把握教学重点,丰富教
4、学内容,以激发学生的学习爱好。例如,在组织齿轮传动教学时,并不是把教材上全部内容都教给学生,而是依据高职学生的特点和各专业不同的要求,选择不同的侧重点进行教学。工程机械运用与维护专业的学生,就业岗位是销售及修理,因而对他们的教学注意的是应用方面,如齿轮传动的原理、分类、特点、失效形式、齿轮参数的测量及齿轮传动的润滑、密封等;而对于机电一体化专业和汽车制造与装配技术专业的学生,就业岗位主要是机械加工操作、机械加工工艺编制及机床设备的维护等工作,因而对他们的教学重点,除了齿轮传动的原理、分类、特点、失效形式、齿轮参数的测量及齿轮传动的润滑、密封外,还要把齿轮的切齿原理作为重点,同时应了解变位齿轮的
5、基本概念。只有针对不同专业组织教学内容,才能有的放矢,取得好的教学效果。 (三)试验教学比重偏低,学生动手实力的培育欠缺 试验及实践教学是帮助高职学生理解课堂理论教学内容的必要手段,也是提高他们动手实力的重要途径。传统的试验课在试验室中进行,由于试验器材陈旧、缺少,不能保证每位学生的动手操作机会,为此,可将试验与生产实践结合起来。在课余时间可至校办工厂和校外实习基地进行有关实践,如参加修理设备、加工简洁的零件等。 二、机械设计基础课程体系的设计 (一)改革内容 1.改革思路 本课程组以企业需求为基本依据,根据生产一线实际须要,结合高职教化的特点,强调基本学问,注意实际应用,从机械的组成及特性动
6、身,形成工程力学材料及热处理公差与协作常用机构联接机械传动支承零部件机械系统设计综述这一新课程体系。该体系将以往的理论力学、材料力学、公差与协作、机械原理和机械零件几门单列的技术基础课程有机地融为一体,理论分析以适度够用为限,突出了针对性和好用性。 2.整合教学内容 在教学内容整合上,删除繁琐的公式推导、理论证明,注意如何运用这些公式、定理、方法等来解决实际设计问题。例如将齿轮、轴、滚动轴承等工程实践性很强、并对工程设计与应用实力有很大帮助的章节作为教学重点内容;将润滑与磨损、螺纹连接、弹簧等章节支配作为学生自学的内容,通过答疑的方式对学生进行辅导;将教材中介绍很简略,但与生产第一线联系很紧密
7、的一些工程学问比如轴承的安装、拆卸、润滑、组合设计以及失效形式、齿轮加工、蜗轮蜗杆加工等学问内容进行补充。 3.结合专业培育目标取舍教学内容 由于各专业的培育目标不同,所支配的课程和教学要求也不同。因此机械设计基础课应依据工程机械运用与维护专业、机电一体化专业和汽车制造与装配技术专业课的学习要求,对各专业毕业生就业岗位的要求选取适合的教学内容,使学生能把有限的时间和精力花在学习驾驭有用的学问上。 4.增加创新设计内容 机械设计基础课程需适应现代科技发展的要求,牢牢把握住本学科的发展脉络,刚好补充新型机构、传动零件学问,介绍新的设计理论、方法、技术、计算机协助设计等内容,以拓宽视野,培育创新设计
8、的思路和方法。在课程设计实训中加强对学生在课程中应用计算机CAD/CAM主流软件(如MATLAB、AutocAD、UG和PrEngineer)的工程实训。专周设计实训的课题主要包括从动件、轴、滚动轴承和联接件等的设计计算、三维造型装配、二维工程图和设计说明书等内容,使学生能够综合运用多门专业课程的学问和技能,在计算机协助下完成,提高了专业素养和工程应用实力。 5.通过设计培育学生的自学实力和独立工作实力 机械设计基础教学中常用机构的设计、通用零件的选择和设计是教学中的重要内容。在教学中可以通过设计作业,如“凸轮机构设计”、“齿轮机构设计”及“轴系部件设计”等,使学生对常用机构和通用零件设计获得
9、必要的工程实战训练,培育学生严谨的学习看法。“机械零件课程设计”是机械设计基础课程教学的重要环节。课程设计要让学生一方面加深对已学学问的驾驭,培育自身综合运用所学学问和技能独立、敏捷地分析问题和解决问题的实力,另一方面,课程设计也要让学生驾驭运用工具书的方法和运用技术资料的技能,培育自身的设计实力和独立工作实力。此外,课程设计还要有利于学生形成良好读书习惯和自学实力,以满意自身的终身教化的须要。 (二)课程体系设计思路 1.整体教学设计 根据典型减速器设计的流程所必需的学问和实力结构,归纳机械设计基础课程学习领域的主要工作任务,选择一级直齿圆柱齿轮减速器设计作为载体,构建主体学习单元(学习情境
10、),根据资讯、决策、安排、实施、检查与评估六步法,工学交替、任务驱动、项目导向,将真实生产过程和产品融入教学全过程,设计学习情境。并依据行业、企业标准建立机械设计基础课程教学体系,选定合适的载体,设计教学单元,完成教学设计。 本课程遵循学生职业实力培育的基本规律,以真实工作任务及其工作过程为依据整合、序化教学内容,设计了4个学习主情境,分别以减速器机械联结的设计、减速器机械传动的设计、减速器轴系的设计和减速器的润滑与密封为载体。4个学习情境包含17个学习性工作任务,把理论学习和实践训练贯穿其中。 2.单元教学设计 学习情境1:减速器机械联结的设计通过螺纹联结、键联接、销联结的设计计算,让学生熟
11、识机械零件的受力分析,熟识杆件拉压变形、剪切变形、挤压变形的强度计算,熟识螺纹联结、键联接、销联结的选用方法和工作原理,并驾驭相应联结的设计与安装方法和工艺要求。 学习情境2:减速器机械传动的设计通过圆柱齿轮的设计计算,让学生熟识齿轮失效形式、材料选择、热处理方法、各类齿轮受力分析和设计准则,并驾驭相应的齿轮的选用方法。通过带传动的设计计算,让学生熟识带传动的组成、工作原理、特点、类型和应用;V带传动;V带轮的常用材料和结构;带传动的安装、张紧和维护;了解同步齿形带传动简介。 学习情境3:减速器轴系的设计计算通过减速器轴的设计计算,让学生熟识轴的材料及选择;轴的结构设计;轴强度的粗略计算;按扭
12、转强度计算;按弯扭合成强度计算。通过减速器轴承的设计选择,让学生熟识轴承功用、类型;滑动轴承类型、结构;轴瓦的结构及材料;液体与非液体摩擦轴承简介;滚动轴承类型、特点、精度及代号;滚动轴承失效形式;滚动轴承组合设计。通过减速器输出端的联轴器的设计选择,让学生熟识联轴器的功用,类型、结构、特点和选择;离合器主要类型及其结构。 学习情境4:减速器的润滑与密封通过减速器的润滑与密封的设计,了解机械中有关润滑与密封的基本学问。 减速器专用周:通过对减速器整体的设计,让学生驾驭整个机械设计过程。教、学、做有机融合,把理论学习和实践训练贯穿其中。 三、教学方法和教学手段的改革 (一)启发引导式 机械设计基
13、础是一门理论性和实践性很强的课程,我们在讲授理论学问的同时特别重视联系工程实际,重结论,重应用。例如在讲解并描述摩擦的自锁概念时,列举大量常见的实例,启发学生去思索,并同时从反面提出问题,请学生回答并说明,以此来培育和提高学生独立思索的实力。 (二)多种教学方法进行组合 采纳理论教学、多媒体教学、现场教学、试验教学、课堂探讨、做学合一及综合实力训练等教学手段相结合,常用机构讲解变更过去排列式的教法,从创新的角度用大量的应用实例让学生对生产和生活中的机械装置有更广泛的了解,开阔眼界,学以致用。 机械设计基础课程试验是高职学生职业技能培育的重要环节,学生通过试验,可干脆接触到生产一线的技术问题和操
14、作技能问题。因此,该课程试验具有很强的针对性。如通过渐开线直齿圆柱齿轮参数测定试验和减速器的结构分析和装配试验等,使学生学习和驾驭详细的测试技术,测量方法,从而接触和熟识测量工具与设备。 采纳课堂探讨方法调动学生的主观能动性,教与学融为一体,使学生成为课堂的主体。例如在讲授轴的设计时,先给出各种轴的结构,由学生从加工、装配、承载上探讨分析轴的特点,给出条件然后组织学生探讨,在老师的引导下,得出正确、合理的结论。使学生真正参加到教学中来,课堂气氛活跃,教学效果明显。 机械设计基础是与工程实际联系紧密的课程,在教学过程中应特殊注意理论联系实际。例如,在讲解机构时,列举了实际机器(汽车、内燃机等)和
15、日常生活中(客车上的折叠椅、缝纫机的踏板机构等)的应用实例,又特殊介绍了与专业有关的金属切削机床(车床、铣床、牛头刨床等)应用实例,因而增加了基础课与专业课之间的联系。 (三)利用现代教学手段,激发学生学习爱好 将多媒体教学手段引进课堂教学。在遵循教学基本规律和学生相识规律的基础上,恰当地制作CAI课件可以将传统教学手段难以表现的内容、教材中的重点和难点表达清晰。 利用生产现场拍摄的录像,再现范成法加工齿轮的过程及根切现象;利用多媒体动画片呈现带传动中的弹性滑动现象、呈现四杆机构的演化、呈现各种间歇运动机构的原理、展示行星轮系与差动轮系的区分、齿轮的失效机理等等。通过多媒体课件直观而形象的展示
16、出来。 如在齿轮一章授课过程中,学生对渐开线的形成等内容的理解较困难,若利用相关软件,编制并演示渐开线的形成过程,然后对渐开线上各点进行齿形角和受力分析,学生很快就理解了什么是渐开线,为什么通常采纳基圆旁边的一段渐开线作为齿廓。同样通过两齿廓的啮合、啮合线和啮合角的动态显示、中心距的改变等又能使学生对渐开线齿轮的啮合特性有更深刻的理解,从而大大提高了课堂教学的效率和效果。 四、搞好课程设计,培育学生的综合技能 机械设计基础课程设计是综合本课程以及相关课程的理论学问、基本技能,独立完成机械传动装置或简洁机械设计任务的一种途径,具有较强的实践性、综合性,是一次提升和整合学问的过程。通过课程设计培育
17、学生分析问题和解决机械设计问题的实力,同时教会学生查阅和运用各种资料和手册,熟识国家有关标准和规范,驾驭常用的设计方法和手段(如计算机绘图和计算机协助设计等)。在选题上,仍以单级或两级直(斜)齿圆柱齿轮减速器设计为主。在课程后期,组织学生对该传动装置进行拆卸、安装和到减速器生产厂家现场参观,提前下发设计任务书,让学生进行一些前期的计算工作,最终通过编写设计计算说明书和答辩,提高学生对设计的论证实力和可行性分析实力。 课程结构确定课程功能。课程能否体现出它的创新价值,在肯定程度上取决于课程结构是否有利于师生创建性的发挥和培育,能否为学生的创新供应宽松相宜的时空条件和环境,使学生主动、主动地创建性
18、地学习和发展。老师应在教学中注意提高学生处理实践中详细问题的实力,形成课程学问与实践的连贯沟通,使学生逐步具备适应社会的实力,尽快成为国家须要的高技能应用型专业人才。 参考文献: 1 史新民,高飞.高职机械设计基础课程教改与探讨J.常州信息职业技术学院学报,2022,(3). 2 程帆,王洪飞.机械设计教学中的改革与实践J.杭州电子工业学院学报,2003,(5). 3 王世辉,韦林.高职机械设计基础课程教学改革J.高教论坛,2022,(3): 4 陈立德.机械设计基础课程设计指导书M.北京:高等教化出版社,2004. 5 姜大源.当代德国职业教化主流教学思想探讨M.北京:清华高校出版社,2022. 6 江凌云.机电一体化专业机械设计基础课程教学改革初探J.职业教化探讨,2022,(6). 7 林承全.机械设计基础教学改革浅谈J.职教论坛,2022,(8). 第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页