机械设计能力（共12篇）
机械设计能力 篇1
引言
机械原理课程是机械类专业的一门重要技术基础课程。它承担着培养学生创新设计、系统设计和概念设计的能力[1]。传统的机械原理教学体系以机构分析为主, 但随着国民经济的迅速发展, 产品更新换代周期的明显加快, 对工程技术人员的综合设计开发能力提出了新要求, 继续沿用传统的机械原理教学体系, 已经难以适应21世纪人才培养的需求。因此, 机械原理课程的改革势在必行。对梧州学院机械类专业机械原理课程教学进行了教改, 取得了一定经验。
1 教学内容的改革
1.1 对运动副中的摩擦和机械效率, 因在工程力学中已涉及, 不再重复。
重点放在对连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等一些常用机构的设计理论与设计方法上。例如凸轮机构设计中的一些关键问题:如何选择基圆半径、滚子半径、如何正确确定从动件的偏置方向、出现运动失真时应采取什么措施等一系列设计性的问题要做重点讲授。而对力的分析和机械的平衡中所用的基本理论在工程力学都已学过, 重点介绍如何用已掌握的知识解决实际问题。
1.2 应用实例, 启发学生思考, 以提高其学习兴趣。
目前所使用的教材由于篇幅所限, 除了齿轮以外, 都没有介绍材料及其加工的方法本人及时介绍给学生, 开阔学生的视野和增加学生的知识面。以凸轮机构为例。在选配凸轮副材料时, 应从实际工作条件出发, 参照以下原则处理[2]:1) 、接触应力高、相对滚动严重的场合, 主要失效形式是点蚀, 要求材料具有良好的接触强度, 一般可选用淬硬钢和淬硬工具钢的组合。2) 、相对滑动严重的场合, 主要失效形式是擦伤, 要求材料具有良好的抗磨损能力, 一般可采用铸钢和淬硬钢的组合。3) 、工作负荷低和平稳性要求较高的场合, 可采用青铜或合成树脂与淬硬钢的组合。这种组合材料具有较强的减振降噪和抗磨损能力。
1.3 对机构设计的新理论、新方法以及学科发展的前沿的内容及时介绍给学生。
培养学生的创新意识和应用新方法解决问题的能力。对机构设计的方法有三大类。1) 、图解法:运用某些几何关系式或已知条件等, 通过几何作图求得结果, 所需尺寸可直接从图上量取。其优点是可以将分析或设计结果清晰地表现在图样上, 直观形象, 便于检查结果正确与否。其缺点是作图繁琐, 精度不高, 不适用要求比较高或较复杂的问题。2) 、解析法:以机构参数来表达各构件间的函数关系, 建立机构的位置方程或机构的封闭环路方程, 建立求解未知量的解析式, 并借助计算机迅速获得计算结果。这种方法计算精度较高, 能解决复杂的问题。3) 、实验法:通过搭建模型、计算机动态演示与仿真、CAD/CAM等, 使设计的机械产品、机构、零件得以实现, 不仅验证设计的效果, 还培养学生的创新意识和实践动手能力。机械原理课程要求学生熟练地掌握这些方法。
2 教学方法的改革
我校将培养学生基本设计能力和应用计算机进行工程设计能力作为机械原理课程设计教学方法改革的宗旨。随着教学内容的改革, 教学方法和教学手段都必须进行改革。首先在教学方法上, 教师不应仅是传授知识和技能, 更重要的是教会学生主动学习和掌握知识的能力和方法。例如在齿轮机构及其设计一章, 我重点讲直齿轮, 加强变位齿轮传动的应用与设计。在轮系及其设计一章, 我重点讲轮系的判断和周转轮系传动比计算。“反转法”的实质是机构倒置原理, 它在轮系、凸轮机构、平面四杆机构等章中均有应用, 我在学生第一次碰到这个概念时, 就将这个原理讲透彻, 以后在应用“反转法”时又适当重复, 以加深学生对这一方法的理解应用。随着机械原理课程改革的深入, 教学手段也必须进行改革, 而计算机技术的发展和网络的普及, 使机械原理多媒体教学成为现实。目前, 我校配备有多媒体教学仪器设备, 本人利用这些教学资源进行教学, 边讲授边演示, 学生就能直接、直观地接受所学知识, 也能提高学生的学习兴趣, 加快理解所学内容。通过制作电子教案, 采用这种多媒体教学手段, 提高学生对基本原理、基本设计方法等知识的理解和接受能力, 提高了教学质量。
3 实践性教学环节的改革
机械原理课程在教学上都有实践环节它就是机械原理课程设计。课程设计为学生提供了利用所学的知识结合具体实践进行锻炼的场所, 也为学生提供了初次学习、熟练运用尽可能多的工具书并结合自己的课程设计题目进行训练的机会, 因此课程设计既是教学的重要环节, 也是教改关注的问题。机械原理课程中机械运动总体方案设计是整个机构设计中最重要的阶段。方案设计是否合理, 对机械的使用性能有密切关系。如何在机械原理课程设计中培养创新能力, 我们在教学过程中进行了一些探索。首先从功能分解、机构组合、方案评价等方面都做了许多改革和尝试。
3.1 从运动方案构思入手, 培养学生创新
思维能力机械原理课程设计中, 典型机械的分析与学生独立创新机械的设计, 对于学生来说都是不能缺少的。我们结合现有实际条件, 交给学生的课程设计内容是先进行典型的机械分析, 然后进行创新机械设计。我们选择半自动钻床作为课程设计题目。
3.1.1 设计题目:
设计加工如图1所示工件的半自动钻床。进刀机构负责动力头的升降, 送料机构将被加工工件推入加工位置, 并由定位机构使被加工工件可靠固定。
(1) 总功能要求:在工件上钻孔, 间断输送待钻孔的圆盘状工件至指定位置, 夹紧钻孔后将工件推走。[3] (2) 工作原理及工艺动作分解:该系统由电机驱动, 通过带传动将运动传给控制各分功能的传动轴, 与传动轴相连的各机构控制送料、定位、夹紧和进刀等工艺动作, 最后由动力头控制的钻头完成钻孔。�
3.1.2 原始数据及设计要求;
(1) 被钻工件的外形如上图所示, 要求加工生产率为2件/分钟。机床的外形尺寸:长×宽×高为1000×600×800mm。 (2) 各工艺动作的位移距离为:送料:35mm, 定位:25mm, 钻头快速趋近:15mm, 钻头切削工作行程:18mm。
3.1.3 设计任务:
(1) 半自动钻床至少包括凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。 (2) 设计传动系统并确定其传动比分配。 (3) 图纸上画出半自动钻床的机构运动方案简图和运动循环图。 (4) 凸轮机构的设计计算。按各凸轮机构的工作要求, 自选从动件的运动规律, 确定基圆半径, 校核最大压力角与最小曲率半径。对盘状凸轮要用解析法计算出理论廓线、实际廓线值, 画出从动件规律线图及凸轮轮廓线图。 (5) 设计计算其它机构。 (6) 编写设计计算说明书4.设计指导: (1) 首先把系统功能分解, 按工艺动作可分解为四个功能机构: (1) 送料功能机构 (2) 定位功能机构 (3) 夹紧功能机构 (4) 进刀功能机构 (2) .各机构的执行构件和运动形式: (1) 送料功能机构的执行构件是曲柄滑块机构, 作横向连续往复直线移动。 (2) 定位功能机构的执行构件是连接定位销的推杆, 作间歇往复直线移动。 (3) 夹紧功能机构的执行构件是连接V形块的推杆, 作间歇往复直线移动。 (4) 进刀功能机构的执行构件是安装钻头的动力头, 作上下间歇往复移动. (2) .然后根据执行构件的运动形式选择机构: (1) 送料推杆的往复移动:可选曲柄滑块机构、连杆机构、凸轮机构、组合机构。 (2) 定位销的间歇往复移动:可选连杆机构、凸轮机构、组合机构。 (3) 夹紧V形块的间歇往复移动:可选连杆机构、凸轮机构、组合机构。 (4) 动力头的间歇往复移动:可选连杆机构、凸轮机构、组合机构。 (3) 最后根据工作要求画出运动循环图, 它是描述各执行机构之间有序的, 既相互制约又相互协调配合的运动关系的示意图。绘制机器运动循环图时应尽量使执行机构的动作重合, 以便缩短机器的工作循环周期, 提高生产效率。同学们提出了很多方案, 最后经过归纳得出四种方案。方案一:送料机构采用圆柱凸轮, 夹紧和定位通过两个凸轮实现, 钻头上下移动通过凸轮转动和弹簧推动推杆实现。定位机构和夹紧机构采用双联盘形凸轮机构, 其一是移动从动件盘形凸轮, 移动从动件控制定位挡块伸缩, 实现定位功能。其二为移动从动件盘形凸轮, 从动件未端与移动V形块相连, V形块控制夹具夹紧和松开, 实现夹紧功能。进刀机构采用盘形凸轮连接连杆机构。方案二:送料机构采用的是曲柄滑块机构。定位机构和夹紧机构与方案一相同。进刀机构采用的是摆动滚子从动件盘形凸轮连接扇齿齿轮齿条机构。摆动凸轮推动滚子带动连杆摆动, 再经过齿轮最后带动齿条的上下移动。方案三:送料机构为移动从动杆圆柱凸轮机构、定位机构为移动从动杆圆盘凸轮机构、夹紧机构为摆动从动杆圆盘凸轮机构、进刀机构为齿轮齿条机构。方案四:送料机构为固定移动凸轮移动从动件机构、定位机构为偏置曲柄滑块机构、夹紧机构为滑块往复运动机构、进刀机构为齿轮式往复运动机构。
3.2 通过对方案的评价, 培养学生设计思维和设计能力。
如何在众多方案中选择一个较好的方案, 就要对这些方案进行评价, 以选出符合设计要求的最佳方案。[4]
4 结束语
机械原理课程改革对学生设计思维和创新设计能力的培养有重要的意义。机械类专业机械原理课程的改革, 不仅对课堂的教学内容进行了改革, 还对教学手段、教学方法、实践性环节进行了改革。通过改革, 学生的设计思维和设计创新能力有了较大的提高。取得了一定成效。我们将继续深入研究与探索, 使其不断适应21世纪发展的要求。
摘要：本文以《机械原理》课程教学为例, 对我校机械类学生的机械原理课程进行教学改革。提高机械类专业人才的工程素质。实践表明, 机械原理课程教学改革对培养机械类专业学生的设计能力有重要的作用。
关键词：工程素质,设计能力
参考文献
[1]邹慧君.机械原理[M].北京:高等教育出版社, 2006.
[2]杨黎明.机械原理[M].北京:高等教育出版社, 2008.
[3]裘建新.机械原理课程设计指导书[M].北京:高等教育出版社, 2008.
[4]何国旗.机械原理课程设计中培养学生创新能力的探索[J].株洲工学院学报, 第20卷第6期, 2006 (11)
机械设计能力 篇2
基础的一门课程，同时也是作为学生在机械设计方面的综合能力，在设计和创新能力以及训练工程意识时都具有非常关键的作用。在进行实践教学的过程当中它对于培养学生的思维，创新意识以及达到怎样的教学目标都起到了非常重要的意义。在当前形势下，实践教学环节是广泛应用的，但是由于落后的测试设备，落后的师资队伍，陈旧的教学方法等方面都影响了实践的发展，学生更不能有效的进行动手和创新，所以，必须要提高教学的实践性，从而才能加强对学生专业的培养，实践能力的提高，开辟出一条新的途径和有效应用。
一、机械设计教学的创新和实践
通过在教学当中，我们可以选用一些以往的学生作品当成教学演示，再应用多媒体教学作为课堂的技术方法，把这些好的作品带进课堂当中，让学生可以更为直观的参观欣赏，让他们不再有一些畏难的心理负担，从而也可以增强他们的积极性，开创性。最后让学生通过这些作品进行分析讨论，分享体会，从而来引导他们可以更为细致的对这些作品进行深入研究，找到创新立意，进而来提高学生的综合能力。
(一)机械设计作为实践综合性非常很强的一门主要课程，在实验教学过程当中则是非常关键的一个环节了，实现教学目标是有着重要意义的。我们在培养学生机械设计课程时，实践则是一条不可小视的途径，同时也是培养学生分析能力，解决问题，理论实践和创新能力的一种重要途径。学生在掌握机械原理的程度会影响到具体的实践能力。我们都知道，在机械产品当中，主要是由运动机械以及多个零部件组成的，它们都具有不同的应用功能，并且所适用的场合也是不同的，所以必须要充分的了解机械产品的设计以及各个原理才可以更好的运用它的工程实践。此外，由于机械设计一般包括的体系是非常宽泛的，不仅有理论知识，计算推导，也需要一些图表与公式的配合，才能发挥出它的作用。在这门课程当中，教学的主要目的是让学生可以在短时间内学习有效的知识，但是在现阶段而言，由于学校在多方面都受到了一些限制，不利于学生的.全面学习，从客观角度来讲对实践是不利的，所以我们必须要探索出一条更适合的方法，可以在短时间内让学生学到具有创新意义的实践技能，更为科学的与理论相结合。
(二)由于课程设计具有一定的复杂性，也具有一定的重要性，所以我们必须要改革以往的课程目标，重新设计课程内容。学校一般会安排几名老师作为技术指导，但在新的课程安排当中减少了老师的比例，这样不仅可以减轻老师的负担，也可以让学生在自己动手的过程当中找到创新的能力。在机械类的学科当中，一般包括机械方案的设计以及制作，在这个过程当中一般是为了培养学生的综合知识运用以及培养他们的能力实践创新，从而来提高他们的思维意识，在部分学校当中还会应用团队合作来完成设计实验教学，通过让学生自己做相关的课程设计，这样不仅可以提高了学生的收益，也降低了敷衍设计的比例。此外，在机械设计课程的学习过程当中，我们也可以让学生应用一些相关的软件作为辅助作图设计，可以更好的构建三维模型，达到传真的效果。我们清楚的可以看到三维软件具有非常强大的一些应用功能，所以在零件的设计上是非常明显直观的，而它的参数多功能也是非常强大的，所以极易修改零件图以及装配图当中错误的特征。而我们在建立整机装配模型时，应进一步的分析设计产品所具有的运动仿真以及干涉检验等问题，对于所发现的问题可以及时的解决，来加强学生在机械设计学习中的创新能力，全面培养他们的创新思维性。
(三)在机械设计课程的试验中，我们所要达到的目的就
是为了让学生可以在短时间内学到最有效的知识，但是在现阶段的学校当中，在很多方面都受到了一些客观限制，这对于学生获取知识是非常不利的，所以，在一些高校当中为了让学生可以学到丰富的知识，便探索出创新的实验教学应用，理论结合于实践，作用比较明显。在很多高校当中都会应用这种方法，一些老师也对这种方法提出了不错的评价，当教师传授机械理论知识时，可以不受课本当中一些内容的束缚，并且让学生置身在具体的实验操作当中，其目的就是把实验的过程变成学习的过程，从而可以加深对理论知识的掌握，在学生提出疑问时也可以找到更好的方法进行解答，理论实践应用在创新当中，所得到的效果则是非常明显的，而吸收也是较为快速的，在短时间内学到丰富的理论知识，也提高学生的创新能力，通过设计实验不仅巩固了知识也增加了思维的创新意识。
二、结论
机械设计能力 篇3
1创设问题情境，培养创新意识
为学生创新意识的培养创设一个适宜的情境，是课堂教学中要注意解决好的一个问题。学生充分发挥自己的想象力和创造力，养成创新的习惯与胆识，是培养创新意识和创新能力的基础。我们通常说"兴趣是最好的老师"，学生只有对机械设计基础有强烈的探索欲望和准备运用机械知识造福人类的良好动机，才可能激发创新潜能，从而产生创新欲望。教师可以用色、态、形、光于一体的专业实验给学生强烈的视觉刺激来吸引学生的兴趣，激发学生的求知欲，讲述机械设备的合成时，理论联系实际，激发学生为祖国富强而发奋学习的动机。另外,教师良好的形象，生动、准确的语言，热情真诚的关心鼓励，在培养学习兴趣和动机方面也起着重要的作用。
2积极鼓励，培养学生敢于创新的精神
培养创新能力的关键是培养创造性思维，在教学中培养学生创造性思维能力特别是要培养学生敢于提出问题，敢于阐述自己的观点，不盲从教师、书本，不迷信权威的思维品质。例如学习机械设计基础时，教材上用实验来说明知识、结构及应用是必要的，但教师应深入挖掘教材的内涵，积极引进先进的科学技术和机械设计、机械设备以及应用的实例，激励学生大胆创新，积极创新。多做一部分实验，多带领学生参观工厂，多提出一些带有思考性质的问题，鼓励学生掌握创新的方法，树立创新的思想，增强创新的意识。通过实验，引导学生从反应的过程去讨论，自己得出答案。通过讨论使学生明白教材结论的局限性，逐步培养学生敢于提出问题，敢于表达自己的观点。
3设计、探索实验，培养创新思维
机械设计基础是一门实验科学。在高职教育中，机械设计基础实验对于学生掌握知识、形成能力具有特别重要的意义。设计性或探索性实验不仅要求学生掌握一定的机械设计基础知识和实验技能，还要求他们灵活地、创造性地综合运用这些知识和技能。设计性或探索性实验在激发学生的创新欲望、培养他们的创新意识等方面所具有的作用是其它常规实验所无法比拟的。如学习合金钢的性质和特点之后，可以要求学生根据合金钢形成的原理、反应条件和特点，自己设计一套制取某一钢的实验装置。可以参考教材的设计，但不能与教材完全相同。学生完成后，组织学生一起分析、讨论、比较设计方案的可行性和优缺点等。对有独创性的方案，进行表扬和奖励，从而调动学生的创新积极性和主动性。
4开展科技活动，展现创新能力
创新活动的基础是科技活动，科技活动的开展状况深刻地影响着创新活动，因此在教学工作中必须深入开展科技活动。从课外兴趣小组开始，建立初步的创新活动基础。通过教师的指导，充分发挥学生的创新能力，利用现有条件，想方设法开展课外科技活动。比如：可以先让学生完成课本上的家庭小实验，再结合课本，适当补充学习一些课外知识，拓宽知识面，进行一些趣味性而有意义的实验，或者引导学生撰写科技小论文等等，充分展示学生的创新才华。在培养学生的创新活动中，也要注意联系社会实际。可以让学生进行社会调查，到工厂、农村、商场等地进行参观、访问、调查，写出专题调查报告。联系社会实际，提出改进意见和措施，也可设计研究方案，帮助实施。
谈机械设计能力实验改革 篇4
关键词：机械设计基础,机械设计能力,数字化设计,实验教学改革
《机械设计基础》是上海电机学院技术本科教育人才培养模式创新实验区“机械设计制造及其自动化专业 (数字化方向) ”培养计划中的重要教学环节。包括:理论教学、实验教学和机械设计课程设计和项目综合训练等教学环节, 各环节的教学组织和教学效果将直接影响后续课程的学习和学生工程意识及机械设计能力的培养。实验教学是高等教育的重要组成部分, 是培养学生工程实践能力和创新能力、提高学生综合素质的重要教学环节[1]。机械设计基础课程的实验教学是培养学生包括机械设计能力在内的工程实践能力的重要环节, 在学生综合素质和实践技能培养方面, 具有其他环节不可替代的作用。改革前, 机械设计基础课程的大部分实验为验证性实验, 通过实验验证了课程理论的正确性, 同时还学习了仪器设备的使用技能和实验数据的处理方法。然而, 学生机械设计的系统性思想尚未建立, 面对一种机械设计课题时显得茫然。结合实验区的专业培养计划、学校实验条件和学生的实际, 以培养学生机械设计能力为主线, 以数字化设计手段为特色, 科学合理地安排实验教学, 加强实验条件建设和实验教学过程组织, 优化实验教学内容, 构建两个层次的实验教学体系。通过该体系的建设与实施, 学生进行机械系统的设计能力得到了提高, 同时, 利用数字化手段也提高了学生的设计效率。
1 传统的机械设计基础课程实验教学中存在的问题
机械设计基础课程的传统实验教学内容包括:机构运动简图的测绘与分析、范成法加工齿轮和齿轮参数测定、机械动平衡实验、带传动实验、齿轮传动实验和轴系结构分析实验等。根据实验指导书的要求, 学生了解实验目的、实验原理、实验步骤等, 然后在教师指导下由学生动手进行实验。应该来说, 学生完成实验对于理论课程的知识的验证是重要的。这种实验教学方式, 学生是处在一种被动地位, 不能充分调动学生的主动性, 学生的自主学习能力、观察问题、提出问题和解决问题能力的培养效果不够理想。用人单位的意见很明确, 高校“应注意理论和生产实际密切结合, 应注重培养学生解决实际问题的能力”。结合专业培养目标和课程教学目标对学生能力的要求, 改革实验教学内容和教学方法, 完善实验条件, 以机械系统的分析能力为基础, 机械设计能力为主线, 结构方案设计能力为重点, 机械构型为核心重构课程的实验教学体系, 培养学生主动学习、探究式学习的学习习惯, 激发学生思考新问题、培养创新欲望, 掌握用系统性思想分析、综合运用多个学科的知识去解决机械产品设计的实际问题。
实验教学改革必须站在专业人才培养目标和就业岗位对学生能力的需要上来制订方案, 要对学生的可持续发展和提升就业竞争力负责, 同时, 还要考虑学校的实验条件等。考虑到学生无生产实践经验, 对机器的结构及各种机构如何用于机器, 实现机器功能不是很清楚的实际, 机械设计基础课程的实验教学改革选择一种真实机器作为实验对象, 开展该机器的运动方案及结构分析、主要零件检测、系统安装调试和方案的创新设计等实验项目。
2 改革实验教学内容, 开设工程型实验项目
课程实验教学内容设置是否科学合理, 会直接影响实验教学效果。传统的机械设计基础课程教学内容针对课程的一个章节或一个知识点开展, 用来验证课堂讲授的理论, 内容是理论教学的延伸和继续, 缺乏研究性、设计性, 影响学生的实验兴趣, 进而影响实验教学质量。如:带传动效率测试, 就是完成V带传动输入、输出运动和动力参数的测试, 进而分析出传动的效率和滑动率。学生所完成的实验准备、实验过程和实验数据的处理是被动完成的, 这样的实验无法满足学生对机械系统核心知识点的准确把握和应用, 无法提高学生的工程实践能力和综合能力。为此, 根据专业培养方案、学生未来工作岗位对知识、能力及素质的基本要求和课程教学目标的要求以及实验条件, 在不改变实验学时的条件下, 本着“基本理论与工程实践相结合”、“设计与工艺相结合”的原则, 重新设计了课程实验教学的内容, 提出了由基础性实验和工程型实验构成的两个层次的实验课程体系, 删减了机构运动简图的测绘与分析、范成法加工齿轮和齿轮参数测定、机械动平衡和齿轮传动实验, 新增了机械系统运动方案及结构分析、机械系统的主要零件检测、机械系统的安装调试和机械系统的运动方案创新设计等四个实验。新增实验均采用真实的机械系统, 包括:冲压机及送料装置、提斗上料装置、冲压及间歇送料装置、转位及输送装置和步进输送机等五种机器。这些机械系统真实再现了机械设计基础课程主要机构的生产应用, 学生可以很直观观察到组成完整机械装置的主要机构和运动情况以及机械结构, 这些内容对于培养学生的分析能力、工程实践能力和创新能力, 掌握现代机械设计、测试技术和实验研究方法有重要的意义。学生通过实验剖析现代典型机械系统功能原理、设计构思及结构实现与对比分析, 有利于学生深入了解典型机构及传动装置的运动、动力学特性, 建立改善和提高机械性能的概念;通过实验掌握现代机械参量的测试方法和手段, 掌握测量仪器、工具的使用方法, 零部件的测绘方法及零件尺寸测量方法。重要的是学生能够正确的把握和理解机械系统的原理方案构型和结构方案的设计方法和设计过程, 提高机械设计能力。同时, 通过实验学生也可以初步掌握了机械创新的技法, 提高创新意识, 培养机械创新能力。
3 改革实验教学方法, 注重学生自主开展实验
改革目前学生被动完成实验内容的学习局面, 强化学生在机械设计基础课程实验教学中的主体地位, 提高学习兴趣和机械产品的设计能力是实验教学改革的出发点和落脚点。为此, 对于课程的基础性实验, 采取学生结合实验内容和实验设备、装置, 预习实验指导书, 让学生通过学习和思考, 明确实验目的、实验原理、实验步骤和需要测得的实验数据等内容, 实验教师对学生的预习效果进行考核, 合格者有资格参加实验。学生动手实验前, 指导教师对学生的预习情况作简短的总结和对实验应注意的事项提出要求。由学生自主地围绕确定的实验目标, 独立地进行实验过程的设计与操作, 独立地进行实验结果的记录与分析, 完成实验报告。对于工程型实验, 指导教师只提出实验的目的和需要完成的实验项目, 让学生根据现有的实验设备和仪器, 让学生自己查阅技术资料、设计实验方案和实验步骤, 待指导教师审查批准后由学生自主完成实验的全过程, 完成机器的结构分析、零件参数测量、装配分析和新机器的构型设计等实验内容的记录、分析和创新设计, 最后提交实验报告。对于实验中学生难以理解的问题, 教师应及时的予以解决。选用工程实际机器开展实验教学, 把课堂上抽象的原理、概念等具体化, 促进从理论到实践的转移。这种教学方式, 发挥了学生的主体作用。学生独立的实验探索提高了学习兴趣, 加深了对机械系统的认识, 促进学生对所学知识的融会贯通, 是完成发现问题、分析问题和解决问题能力的全程训练, 提高了学生机械设计能力和实验教学效果。
4 重视实验的过程管理和成绩考核, 培养学生的机械素养
课程的实验教学要注重突出工程观念培养和工程实践训练的培养, 考核要注重过程的考核。传统的课程实验成绩评价不够严谨, 存在重考勤和实验报告, 轻过程的问题。为此, 在经过调研、分析的基础上, 对学生实验成绩的考核进行了过程量化, 将实验过程划分为实验前的预习、实验的操作和实验后的数据处理等三部分。每一项考核内容都提出百分制的量化评分标准, 分别占30%、40%和30%。对预习考核不及格的同学必须重新认真准备待考核合格后方可实验, 预习考核可以采用试卷、提问和实验前所进行的实验设备预操作等形式。实验成绩的考核方法极大地促进了学生对实验过程的各教学环节的重视, 实验教学质量得到了提高, 同时实验指导教师的责任心也得到了加强。尤其是新增的4个工程实验项目, 是以具有工程应用背景的真实机器为实验对象, 使学生真正地接触工程实际, 综合运用所学的多门课程知识, 进行机器的机械系统运动方案及结构分析、主要零件检测、安装调试和运动方案创新设计等四方面的实验, 加强了学生机械设计能力和创新能力的培养, 使学生的机械素养和科学素养得到提高。
5 加强实验条件建设, 满足开设课程实验要求
实验室是学校培养学生科研素质、工程实践能力和创新精神的重要平台。机械设计基础课程实验设计时应注意基础性实验与工程型实验的结合, 既需要开展课程主要知识点验证的基础性实验, 还要开设综合运用多个学科或一个学科多个知识点解决实际问题的工程型实验, 这样, 才能将知识转化为解决工程实际问题的能力。实验环境和实验设备是决定实验能否开出的前提条件。为保证新增设的工程型实验的按时、成功开出, 学校投资20万元完成了实验设备的购置, 实验室完成了实验环境的整治、实验设备的安装, 并购置了相关的测试仪器和工具, 实验指导教师结合实验设备的性能和专业培养目标对本门课程的实验教学要求, 完成了实验设备的调试和实验教学资料的编写工作。上述各项工作的成功完成, 为以机械设计能力培养为主线的实验教学的改革奠定了基础。
6 加强实验指导教师队伍建设, 提升课程实验开设质量
人才的培养质量取决于教师队伍。实验指导教师团队素质的高低和稳定与否, 会直接影响实验教学质量和对技术应用型人才的培养。实验教学既是实验教师的工作, 也是任课教师的份内职责。学校重视实验教师的整体素质和业务能力的提高。机械设计基础课程的实验教学由是实验教师和任课教师共同承担, 包括1名教授、1名副教授和1名工程师, 并由教授主导的一项教学工作, 因为任课教师对课程主要知识点及其应用的把握更为全面。同时, 为提高实验指导教师业务能力和实验指导水平, 承担本门课程的任课教师与实验教师围绕提高实验教学质量, 改善实验教学条件提出研究课题, 进行诸如:实验教学内容、教学方法、教学手段和实验考核改革、学生实践能力培养等方面的教学研究和实验项目开发等。通过实验教学研究, 改变学生被动学习局面, 充分调动学生做实验的兴趣, 努力提高学生学习的内动力。开展实验教学研究, 还要吸收部分学生参加, 这对于锻炼学生, 培养学生的机械设计及创新能力, 以及检验实验教学改革是否成功具有重要的意义。
7 实验改革效果
在实施实验教学改革过程中, 首先要处理好课程的实验教学与理论教学的关系, 实验教学是理论教学的必要补充和延伸, 也是课程教学的重要环节, 同时, 它还是工程实践教学体系中的重要组成部分, 应把实验教学和理论教学放在同等地位去对待;第二, 要处理好课程的实验教学与后续的机械设计基础课程设计以及项目综合训练等实践环节之间的关系, 实验教学是基础, 对于看得见, 能拆装的真实机器, 学生通过实验环节的实践和探索, 能够提高学习兴趣和对机械的认识程度, 有助于后续实践教学环节的顺利开展。实验、课程设计和项目综合训练一体化的实践教学体系, 会对学生的机械创新能力的培养产生促进作用。
机械设计基础课程的实验教学改革已在实验区的试点班已连续开展了两届, 其中08级的一个班已毕业, 09级的一个班也将在明年毕业。在数字化手段的掌握和应用、申报及承担上海市大学生创新活动计划项目数、申报专利数、考取研究生人数、三维设计大赛获奖、毕业设计质量及在工作岗位上的表现等各个方面, 他们较同级同学有明显的优势。
参考文献
机械设计能力 篇5
优化《机械制图》课堂教学,培养学生创新能力
本文结合<机械制图>课的教学实际,从培养学生的`创新思维、营造创新的课堂环境、采用有利于学生创新的教学手段三方面着手,谈谈在<机械制图>教学中如何培养学生的创新能力.
作 者：周慧霞 作者单位：灵宝市技工学校,河南,灵宝,472500刊 名：科技信息英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(7)分类号：G71关键词：《机械制图》教学 创新思维 创新环境 创新教学方法
机械设计能力 篇6
摘要：本文围绕大学生创新能力培养的途径，探索了机械创新设计开放平台这一实验基地建制新模式，提出实践是创新之源的观点，阐述了在实验基地建制新模式下适宜于机械类创新人才培养的机械基础创新课程和创新实验得以实现的可行机制，并通过实践取得了成果。
关键词：模式；开放平台；四模块三层次；竞赛
对于工科专业人才培养而言，除了要使学生掌握本专业的基本理论、方法以外，还应具备开拓创新的思维、建立创新意识的能力。专业知识的传授是教育的主要内容之一，而创新意识、思维和能力的开发、培养则是教育更本质、更核心的内容。创新意识、思维与能力的培养是提高人才培养质量工作中不可回避的问题，也是对教学改革的深层次研究与探索。
近十余年来，包括计算机信息科技在内的高新科技与传统机械科技的融合，形成了新的概念与思想、新的结构与功能。机械工业的进步促进了机械工程学科的创新与发展，同时对机械工程教育提出严峻的挑战。为适应机械工程类应用型专门人才培养目标和培养学生的创新精神和实践能力的需要，我校开展了对机械类专业创新人才培养教学改革实践的研究，进行了一系列理论与实践课程体系的改革和探讨，有力地推动了学校的机械工程教学改革，提高了教学质量，进一步深化了实践教学改革。
一、创新能力培养分析
1树立创新教育的理念。创新教育是全面素质教育的具体化和深入化，是以加强学生的创新精神、创新能力、创新人格的培养为基本价值取向的教育。作为培养创新人才的重要力量——教师，要以树立创新教育观念为先导，以加强学生的创新精神和实践能力培养为重点，以培养创新人才为核心目标，改变过去传授知识为主的教育模式，将创新教育贯穿于人才培养全过程，落实到每个教学环节。为此，教师在教育理念上要实现三个转变：一是从传授知识为主转向培养学生会学习会创造为主的教育方式；二是从以教师为中心转变为以学生为中心，在教学中要充分发挥学生的主体地位与作用，使学生积极主动地参与教学，培养其创新心理素质；三是教师必须具有创新思想和创新意识。
2创新之基在于实践。实践是创新之源，工程实践是创新的基础，创新作品的实现必须有适宜于工程训练的实验实践基地。近几年，我们在实验实践教学方面改革的思路是：依托高等学校本科教学质量与教学改革工程大环境，以河南省机械工程实验示范中心建设为契机，构建创新人才培养开放实验实践教学体系，突出创新教育，建设省内一流机械创新实践基地。
从工程实际应用出发，进一步注重工程基础知识和实践能力的培养，并充分利用近年来实践性教学环节硬件建设成果，改造、加强实践环节，尽可能利用现代技术改造课程实验、创新设计训练以及制造技术实训，使学生通过实践培养提高综合素质。通过大量考察与论证，构建了机械创新设计开放平台主基地，该主基地由机械创新设计实验中心、现代机械制造实验室、CAD／CAM教学与培训中心、工程实验实训中心、机械制造工程实验室和学生创新活动指导中心组成。学生的第二课堂活动以基地和机械基础创新开放平台为支撑，开展课外学分活动和学科竞赛活动。
二、构建创新设计开放平台，着力理论与实践教学“三改”
机械基础实验室建设与教学质量历来都是本科教学评估重点考核内容之一。依托本科教学评估大环境，2007年我校成为河南省机械工程实验示范中心建设单位，以此为契机，在探索与实践中，改革传统实验课程教学模式，以培养具有创新意识的专业人才为核心，构建了创新人才培养开放实验实践教学平台。三年来，经过对机械设计基础、机械原理、机械设计课程实验体系内容与教学方法的改革，初步形成了面向机械类专业的宽口径开放实验教学体系。为制订创新人才培养的课程体系研究与探索提供了理论与实践基础。在实践中提出创新人才培养的总体指导思想：降低重心、注重基础与专业实验的交叉：创建工程化实验环境、建设创新基地，强化实践环节；压缩课内学时，抓紧“三改”(改革教学内容、改革教学方法、改革教学手段)，培育优秀学生。
1架构适宜的创新理论课程模块。创新理论课程旨在给予学生科学的熏陶和基本的创新理论与方法，启迪学生的创新意识与思维，发掘学生的创新潜力。学生创新能力的造就、高素质的形成，学习是基础、思考是关键、实践是根本，同时，需要构建一个创新型的理论教学体系。在规划课程体系时，结合创新设计理论与方法的学术研究，结合学科发展的新方向、新内容，从整个机械系统着眼，构建了包括“机械原理、机械设计、设计方法学、机械系统创新设计、机械电子系统创新设计、数字化产品信息建模、CAD技术、智能设计概论、优化设计与有限元分析”9门课程的创新理论课程模块。
创新人才培养必须贯彻科学教育人文教育与因材施教的原则。创新理论课程模块的建立，做到有意识地培养学生，以发展的观点看待客观物质世界，引导他们去探索新的知识。在三年来的教学实践中已得到了充分的体现，并为开展创新人才的培养打下了良好的基础。
2构建创新能力培养实验平台。两年来，我校机械基础实验室的建设取得了很大的成果，以机械创新设计开放实验室建制为主线，构建了机械创新设计(机械基础)开放平台和机械创新设计(专业实训)开放平台新模式，(专业实训开放平台正在构建中)。以机械创新设计(机械基础)开放平台为支撑，改革了教学的方法和教学的手段，在研究中形成了实践教学体系及课外学分活动等一套较为科学的教学体系，并通过实践取得了成功，成绩显著。开放平台给学生的实践提供了一个崭新的环境，为实施创新人才培养提供重要活动场所。机械创新设计(机械基础)开放平台构建框架如图1所示。
3构建“四模块三层次”机械基础实验教学体系。机械创新设计开放平台的构建为创新能力的培养提供硬件支撑。依托主基地，在实验实践课程体系设置和教学内容改革中，由实践得出改革的思路是：提高起点，注重基础与专业实验交叉，加强通识教育，强化开放实验实训环节。围绕思路，在机械基础开放实验课程建设中，我们进一步改革实验教学内容；减少验证性实验，增设设计性、综合性实验；不仅安排有单独的机械设计基础实验课程、加大课程实验分量，还安排了大型实践、实训环节和大量的机械创新开放实验项目。所有开放实验纳入学校公选课体系，面向全校学生开放。
依据学生创新能力的差异，从创新能力培养的规律出发，实验教学中为不同能力的学生设置了分层次的实验教学体系。我们在改造传统实验的基础上增设了一批新的实验项目，形成了4个模块3个层次(基础层次、创新层次和提高层次)的创新基础实验教学体系，共17个实验项目，以适宜实践教学的规模效应和特优培养(如图2所示)。其中模块三和模块四是近两年新增的。通过分层次的实验教学，2007下半年有196名学生参加开放
实验，2008上半年有473名学生参加，大大激发了学生的学习兴趣和创新热情，使学生的实践动手能力、分析问题解决问题能力、创新能力等得到了培养和提高，为创新设计竞赛打下了坚实的基础。
三、依托实验基地，开展学科竞赛
实验室的开放在激发学生创新意识、深化课程体系和教学内容改革方面发挥了积极的作用，也改变了学生科技创新活动单独进行的局面，为善于思考、勤于实践的学生提供了交流平台。机械创新设计开放平台自构建、实施大面积开放实验以来，在培养学生的自主创新能力方面取得了一系列成果。
“挑战杯”课外学术作品竞赛：围绕全国大学生竞赛项目主题，依托开放基地与平台，学校进行多次的校内外参赛作品制作和选拔赛。2007年第十届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中，我院同学研制的“多功能风动式动力头”获得二等奖。
机械创新设计大赛；2007年机电工程学院成立学生机械创新科技兴趣小组。在参赛作品的研制中，机械创新科技兴趣小组的会员和电气工程学院电子科技兴趣小组的会员，正是由于实验室的开放，在第三届“全国大学生机械创新设计大赛”三件作品的研制过程中，进行了相互交流、探讨，使得学生的科技创新作品克服一道道技术问题，攻克一些关键电子方面难题，作品研制才顺利进行。最终于2008年9月在山东威海举办的第三届全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组竞赛中，我院学生设计的“全自动植树车”获一等奖，“路面自适应智能除雪车”、“全自动盘类清洁机”获得二等奖。2008年10月在武汉举办的第三届全国大学生机械创新设计大赛决赛中，我院同学设计的“全自动植树车”获二等奖。这是河南省高校首次在此类全国大赛中获奖，在学生中起到了显著示范作用。
四、建立适宜于创新人才培养的激励机制
开放实验、第二课堂创新活动和科技创新竞赛都给予学生相应的学分。其中，实训型创新实验训练、暑期机械创新设计培训和学生社会实践与调查，所给学分算公选课学分，获奖作品还给予不同级别的经济奖励。这样，学生的积极性显著提高，主动参与科技创新竞赛活动的学生不断增多。学校还配套相关文件：《河南工业大学实验室开放管理办法》、《河南工业大学学生科技创新与社会实践活动实施办法》、《河南工业大学关于成立校内大学生创新实践基地的通知》，这样，机械创新设计开放平台实验实践就有了适宜于进行创新人才培养的科技环境和激励机制。
机械设计能力 篇7
1 传统教学存在的问题
目前高校的机械设计教学普遍存在以下问题:
(1) 学生兴趣不足, 积极性、主动性不强。由于机械设计课程综合性很强, 并且与实践联系紧密, 对于从基础课刚转入到专业基础课学习的学生来说, 这门课程内容相对复杂、抽象, 再加上学生实践经验缺乏, 对知识点很难理解到位。这些问题导致学生对机械设计课程的兴趣缺乏, 学习积极性、主动性很难调动起来。
(2) 学生的实际动手能力不强。相对于枯燥的课堂理论学习, 学生对动手做实验比较感兴趣, 但由于有限的实验条件以及安全等因素的考虑, 实验教学单位往往只能安排学生开展几个有限的实验项目, 并且多是在现成的模型上观察机构的运动情况或者测绘, 学生的实际参与度其实并不高, 更谈不上让学生参与设计或改进实验, 对学生的动手能力提高不大。
(3) 难以提高学生的创造能力。多年来, 机械设计课程设计题目一直局限在二级圆柱、斜齿齿轮减速器的总体设计上, 这个设计对象能够把机械设计课本中的带传动、齿轮传动、轴、轴承等大部分内容都应用进去, 可以说是对机械设计课程内容的一次完整回顾与运用。但人人都是一样的题目, 仅具体参数略有不同, 设计思路与步骤都已成固定模式, 严重影响学生的创造性, 可想而知, 课程设计的效果堪忧。
(4) 考核形式单一。机械设计考试一般采用闭卷形式, 注重考查学生对通用零件的基本理论知识的掌握程度, 而对工程实践问题的设计与分析能力考核较少, 无法反映学生的创新能力。课程设计虽然采用了一对一答辩的形式, 但考核重点在图纸上的错误之处及对设计内容的认知程度上, 而没有对学生在设计中的创新给予更多有针对性的指导, 无法起到启迪学生创新思维的作用。
因此, 传统的教学内容和方法已经无法完全满足新时代下培养优秀技术人才的教学需求, 充分发挥高校的人才培养、知识传承与创新和服务社会的职能。那么就需要教师改革现有教学方式和方法, 严格掌控教学和实践环节的质量, 不仅使学生掌握通用零件设计的基础理论知识, 更是要重点培养其创新和实践能力。
2 教学内容与方式的改革创新
(1) 课堂教学创新。
课堂教学是学生进行实验和实践的基础, 首先要从课堂教学入手引起学生学习的兴趣, 调动其学习积极性, 那么就必须将创新意识融入课堂教学。
第一, 教师需要改变以往采取的“满堂灌”的教学方式, 为了激发学生的活跃思维, 应当采取灵活的讲课方式与方法, 能够启发学生的思想, 特别是要给学生创造思考和学术讨论的机会。比如, 当讲授“齿轮传动”这一章内容时, 需要在上一节内容快结束时, 引出齿轮传动相关的实际问题, 简单地介绍该齿轮传动的载荷及工况要求后, 要求学生课后自行分析思考:宜选用何种齿轮传动形式, 如何设计齿轮的具体参数等等。到下一节课, 就先由几个学生提出各自的设计方案, 其他学生对他们的方案进行评价, 给出意见和建议, 对方案进行改进和完善。集思广益, 在讨论的基础上确定出最为合适的设计方案。最后, 由教师进行归纳和总结。通过这种形式, 可以活跃课堂氛围, 促使学生积极思考, 课外也能自觉去查找资料、数据;此外, 通过这种思考和讨论, 学生也能把之前所学的知识进行应用和巩固, 提高了其分析问题、解决问题的能力。
第二、课堂的讲课内容需要做调整, 由于教材编写、出版需要较长的周期, 导致教材内容跟学科发展前沿的理论、技术存在滞后性。因此, 为了开拓学生的视野, 了解学科当前的发展现状, 教师上课应当结合自己的科研课题或者查阅最新文献作一定的选取和补充。实践证明, 这种启发式创新教学, 以教师为主导, 学生为主体的形式能够实现师生的良好互动, 达到思维上的“共振”, 进而提高课堂教学质量。
(2) 实验教学创新。
实验教学是对课堂教学的必要补充, 不仅对理论知识起到验证作用, 而且能够提高学生的动手能力。但长期以来, 机械设计有限的几个实验也只停留在演示、验证的阶段, 对学生创新能力的培养无太多益处。实验课中, 往往是几个学生一组围着一台设备按着既定的步骤进行实验, 对于实验中的一些现象和结果, 学生很少会去思考为什么, 这种被动接受的情况显然不利于开阔学生的创新思维。因此, 有必要加大投入, 增加实验设备台套数, 争取让每个学生都能亲自动手实验。另外, 可以对实验室采取开放管理的形式, 比如对传动系统创意组合实验, 可采用阶段式全天开放, 方便学生在规定时段内随时观察、自学和实验。
至于实验模式方面, 可以采用传统实验模式同虚拟实验相结合进行改革。传统实验模式是学生通过操作实验设备、仪器来完成规定的实验项目。在此过程中, 学生往往对实验设备缺乏感性认识, 实际操作起来也往往诸多困难, 以至于在有限的实验课时内无法很好的观察实验结果。而虚拟实验是在计算机上对实验项目及其过程进行模拟, 在实验过程中, 学生是通过控制特定的课件来演示实验过程, 可以帮助学生更好的理解实验原理和概念。并且, 学生不仅可以在实验室进行虚拟实验, 还可以通过拷贝软件到个人电脑上实验或者联网进行在线实验, 这就使得实验不受时间和空间的限制, 不仅可以提高教学效果, 也有利于培养学生的实践能力和学习能力。
(3) 课程设计创新。
对课程设计进行创新改革, 首先, 设计题目要多样, 采用基本指定和学生自主选题相结合的方式。鼓励学生选取与工程实践联系紧密, 并且自身对其已有一些感性认识的系统或机构进行设计。在具体设计过程中, 可以应用变异设计和适应设计的原理参照设计样本进行设计。其次, 改革设计方法和手段。在设计中要融入现代设计理念与方法, 比如可靠性设计、优化设计, 还要引入计算机技术手段[3]。目前, 企业普遍采用辅助设计软件Pro/E, UG, Ansys等[4], 比如采用UG对机构进行三维建模, 接着采用ANSYS对建好的虚拟模型进行CAE分析, 然后根据分析结果不断改进模型, 最后得到一个符合创新设计要求的虚拟模型。因此, 研究者也鼓励学生利用这些辅助设计、分析软件进行课程设计。
(4) 课程考核创新。
考试是教学评价的重要手段, 也是对学生学习的一次综合检验, 不管是对教师还是学生都具有非常重要的导向作用。研究者将考核分作考勤、作业、笔试和实验四部分, 每个部分根据实际情况设定所占比重。考勤采用不定期的形式。作业分课内作业和课外作业。课内作业由教师随堂布置, 马上上交, 以避免学生抄袭, 这样可以更好的反映学生的课堂学习情况。课外作业题目应偏向设计型, 一题多解, 鼓励学生自己去查阅资料、上网检索、综合运用所学知识来解决问题, 如此可以培养他们收集信息、整理归纳资料及分析处理信息的能力。笔试还是采取以往闭卷形式, 笔试成绩所占比重要缩小。实验成绩则有实验教师根据学生实验的具体情况来定。通过这样一个综合的考核方式, 能够给予学生一个比较公平、科学、客观的成绩。
3 结语
实践证明, 通过对机械设计教学改革和学生创新能力的培养与实践, 教学效果得到明显的提升, 极大地调动了学生的学习兴趣与学习积极性, 提高了学生综合运用各类相关知识、信息去分析和解决工程实践问题的能力, 同时学生的创新能力明显增强。教学的改进与创新能够为培养综合型、创新型的机械设计人才打下坚实的基础。随着教育改革的不断深化, 围绕国家和社会对新时代科技人才培养的要求, 今后还将进一步改革该课程的教学、考核方式, 不断提高教学质量和教学效果。
参考文献
[1]李阳星, 李光煜, 刘元林, 等.机械设计基础课程体系改革与学生创新能力培养的研究与实践[J].黑龙江教育 (高教研究与评估) , 2007 (7) :86-87.
[2]张永安.我国机械设计教学现状的思考及建议[J].中国大学教学, 2013 (6) .35-36.
[3]张超.计算机辅助设计在机械设计教学中应用的探究[J].课程教育研究, 2013 (14) :250.
机械设计能力 篇8
针对以上弊端, 在《机械设计基础》教学中从以下几方面进行了改革:
一、形成“以机械设计为主线、以实际应用为目的”课程内容体系
教育必须适应社会经济发展对人才的要求。社会对高职人才的要求是:他们必须具有一定的理论基础、较高的综合素质和很强的实践应用能力, 即高职教育的目标是培养面向生产第一线的应用型工程技术人才。课程内容体系结构要与人才培养目标相适应, 基于高等职业教育的特点, 强调科学原理向实用技术转化, 着眼于应用性及实用化, 以机械设计为主线, 按一般通用机械的设计过程安排, 将有关工程问题的理论与应用结合起来学习, 以掌握概念、强化应用、培养技能作为教学重点, 把传统的学科型教学模式变为应用型教学模式, 以从简单到复杂的典型产品为主线进行教学, 提高学生综合运用学科知识解决问题的能力。
二、按职业岗位群实际工作任务的要求来整合课程内容
根据职业岗位能力需要, 从培养技术应用性人才出发, 按照“必需、够用”为度的原则, 从整合的角度精选并融合了“机械原理”、“机械设计”及“互换性与测量技术基础”等的有关内容, 以完善机械设计全过程, 并增加了生产现场所需的典型机械设备使用与维护方面的常识、技能训练或实操方面的内容以及机构创新基础等知识, 培养学生具备一定的机械应用能力和设计简单机器、机械零件的能力, 使学生增强工程应用能力。
三、以实物机械为载体, 并按接近职业岗位实际工作过程来组织实践教学
机械设计基础实践教学与理论教学密切联系, 是将所学理论知识贯彻到设计实践中去的一个中介, 是由设计者在理论的指导下, 根据具体加工对象的特点, 发挥自身主观能动性而进行的一种技术再创造过程。深入到这一过程中去, 就有可能产生新的思路和新的方法, 这就为培养学生的创新能力提供了一个很好的条件和机会。另外, 实践教学环节的内容涉及材料选择、热处理工艺安排、强度设计、结构设计、精度设计等机械基础系列课程的知识, 这些知识在实际中又千变万化, 学生在设计过程中必须综合考虑, 在设计过程中也有助于培养学生质量观念、工程意识、经济头脑、综合判断和决策能力等方面的素质, 对培养学生创新意识和实际工程设计能力方面起着极其重要的作用。
1) 结合专业实际不断积累和筛选出一批典型的并对学生来说难易适当的课程设计题目, 适当增加实际工程设计题目。这样既可以避免因设计题目过少致使较多的学生做同样的题目而互相抄袭;又有利于指导教师根据不同学生的特点和情况, 有针对性地选择题目, 做到因材施教。如:旋转广告牌、螺旋压力机、切管机、简易吊车、搅拌机等。2) 《机械设计基础》课程实践教学环节实施的过程中, 存在着学生不能很好的将学过的相关知识有机的联系起来, 应用到课程设计实践教学中, 在设计中“照猫画虎”现象严重。应当如何组织这一实践教学环节, 在教学过程中培养学生综合运用所学知识的能力致关重要, 为此, 我们对课程设计的教学方法进行了一些改革尝试, 将课程设计的有关内容融入到本课程的理论教学过程中, 既可以使学生通过课程设计把各章内容相互联系起来, 克服了学生在学习本课程时会做作业, 而不会设计的毛病, 又减轻了课程设计时学生的负担。如减速器的设计, 要求学生完成的设计内容有:带传动、齿轮传动、轴的结构设计;轴承、键、螺栓、联轴器的选用;将设计内容作为相应授课内容的作业布置, 学生在完成作业时, 知道了如何通过齿轮传动和带传动两级减速, 将电动机输出的功率传递到工作机上。作用在传动带、齿轮和轴上的作用力、作用力的方向也一目了然, 学生搞清了问题的来龙去脉, 使得轴的结构设计、轴尺寸的确定及轴承组合设计等教学难点问题, 很容易就解决了。
四、从现代科学技术的角度优化教学内容
现代科学技术发展日新月异, CAD、优化设计、有限元设计、绿色设计、反求设计、系统设计等, 新的设计理论与方法层出不穷。窄型V带、硬齿面齿轮传动、同步齿形带传动、自攻丝、膨胀螺栓联接等, 过去因某些技术原因而得不到应用的机械传动、联接, 如今已经得到了广泛的应用。《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, 及时补充新型机构、传动、零件, 介绍新的设计理论、方法、技术、计算机辅助设计等内容, 拓宽视野, 培养创新设计的思路和方法。
学生创新能力的提高是建立在扎实深厚的专业理论知识和工程应用能力基础之上的, 通过改革, 构成《机械设计基础》课程以实际机械设计能力培养为主线, 采取从基本知识、基本理论和基本方法的理解掌握入手, 结合实际训练, 培养设计能力和创造能力的教学方法, 使得《机械设计基础》课程教学更有利于掌握知识、发展智力、启迪创造性思维、形成设计能力, 有利于专业课的学习, 有利于提高从业能力, 有利于人才的发展, 更符合高等职业教育人才培养目标的要求。
参考文献
[1]李俊华, 改革机械设计基础实验教学提高学生的创新能力, 中国科技信息, 2005.
机械设计能力 篇9
1 合理地组织教学内容
1.1 理论知识的传授与创新思维能力培养相结合
在教学过程中, 教师向学生传授系统的知识, 这是培养学生创新能力的必要条件, 也是学生扩展新知识, 创造新事物的必要基础。但是, 单纯的传授知识, 并不能有效的培养学生的创新思维能力。而是在讲授知识的同时, 善于提出一系列灵活多变的问题, 引导学生用新的思维方式进行思考。如在讲授机构自由度这部分内容时, 传统的教学内容是给出一平面机构, 让学生求解出该机构的自由度, 并判断其运动是否确定。这类问题的答案最终是唯一的, 求解过程也是机械的套用公式, 限制了学生的思维空间。我在讲这部分内容时, 将内容重新组织, 给出活动构件数, 要求通过低副与高副的组合, 设计自由度等于1的新机构。引导学生采用与传统思维方式相反的逆向思维和发散思维进行思考, 鼓励学生大胆想象。使问题变求同为求异, 扩展了学生的思维空间, 激发了学生的学习兴趣, 大大提高了学生学习的积极性、主动性, 提高了学生的思维品质。
1.2 本课程知识与相关基础理论知识教学相结合
学生从踏进校门起, 进入的就是一个系统的知识领域, 它不仅包含文化课、还含包专业课、人文课程等。学生只有具有了系统的知识, 才能学会用全面的、普遍联系的观点和方法分析问题, 培养综合思维能力。机械设计课程具有较强的综合性, 涉及到公差配合、工程力学、机械制图、金属材料、工艺等多方面的知识, 学习这门课程有一定的难度。我在讲课中, 采用灵活的教学的方式, 将本课程知识及其相关知识有机的结合在一起。如:在讲授轴的设计时, 就组织学生到工厂参观、看教学录像与课件, 进行轴的加工、装配现场教学。从轴的功用、材料、毛坯、结构、受力分析、热处理方法、加工工艺一直到装配工艺, 边观察、边分析、边讨论, 以本课程的知识为中心, 融合相关知识。教学过程中, 有理论、有实例、有实践、有工厂独特的“绝招”, 易于突破难点, 使已学过的机械制图、力学、材料等知识得到生华, 提高学生工程素质和创新思维能力。
1.3 基础理论知识与前沿知识相结合
我在教学过程中, 注重引入与教学内容相关的前沿知识。向学生介绍新知识、新设备、新技术、新动态, 如硬齿面齿轮传动、滚动螺旋传动、行星传动、新型连轴器、机械CAD等, 起到开阔视野, 扩大知识面, 激发创新意识的作用, 同时促进了学生学习教学大纲所要求的内容的积极性。如齿轮传动是最常见的机械传动方式, 由于使用过程中存在摩擦磨损, 机械效率有所降低。学生通常采用增加润滑, 选择适当材料及热处理方法等措施减轻摩擦和磨损。我引导学生突破固有的思维模式, 从创新的角度分析提高传动效率的措施, 进一步启发学生是否有可能消除摩擦力?即两齿轮不接触。学生的兴趣一下调动起来, 他们通过市场调研, 到图书馆查资料, 广开思路, 提出了用液体、气体、电磁铁使两轮不接触。而利用磁铁同性相斥原理, 做成磁浮齿轮, 正是目前欧洲生产的新型齿轮。教学中我及时抓住学生思维的闪光点, 引入磁浮齿轮新知识, 开阔学生思路, 使理论知识得到升华, 培养了学生的创新意识和创新思维能力。只有在教学中坚持做到教学内容与前沿知识相结合, 才能够将培养学生的创新思维能力落到实处。
2 灵活多样的教学形式与手段
教学形式与教学手段应用是否合理, 是教学成败的重要因素之一。我在教学中, 围绕培养学生的创新思维能力和实践能力, 采用灵活的教学形式, 运用多种教学手段, 取得了良好的效果。
2.1 传统的教学手段与现代化教学手段有机的统一
由于科学技术的飞速发展, 一些现代化教学手段相继进入教学领域, 现代化教学手段的运用, 可使学生对所学教材充分感知, 能活跃学生的思维过程, 有利于学生创新思维的培养, 大大提高教学效率和教学质量。当然, 利用现代化教学手段并不排斥传统的模型、挂图等。具体利用何种手段, 要视教学内容而定。既不能盲目追求使用现代化教学手段, 也不能固守教具、挂图, 而是充分利用现有的教学手段在讲课过程中将其有机的结合起来。如在讲授机构时, 利用陈列柜中各种机构实物进行分析;安排机构创意组合实验, 对联轴器和离合器则利用教具、录相与挂图相结合, 让学生观看各种联轴器, 离合器的结构、特点、应用, 达到很好的教学效果;而对于一些用挂图, 教具难以表达的教学难点, 则借助多媒体技术能迎刃而解。如凸轮轮廓曲线设计中的反转法原理, 应用挂图、模型都不能很好的表达, 而今通过制作多媒体课件, 很清楚地表达反转法的原理, 很受学生欢迎。凡涉及机械结构的内容, 一般先看教具、实体动画, 在学生有了感性认识的基础上, 再讲解工作原理和特点, 将枯燥、乏味的结构内容转化为形象、有趣的动感内容, 增强了学生对零件结构的认识。而后者本身就是借助现代化教学手段的创新, 这对于提高学生创新思维所应具备的直觉思维, 综合思维, 大有帮助。利用计算机, 投影仪, 可随时将现实生产和科学研究成果照片, 制成图片反映到课堂中来, 充实教学内容。科学合理的运用现代化教学手段, 又无疑对培养学生的创新思维能力起到直观的、有效的推动作用。
2.2 课堂教学与课外学习有机的结合
随着社会的发展, 知识量的迅速增加, 要想在课堂上把所有内容讲解透彻, 不仅不必要, 也是不现实的。通过课堂教学, 接收知识信息, 培养智能也不是唯一的渠道。社会课堂更丰富, 更多彩, 更有利于学生创新思维能力的培养。如讲平面连杆机构时, 除列举缝纫机、雨伞、摇头扇等实例, 还组织学生到工厂现场讲解机构在工程中的应用, 使他们了解平面机构的组成、工作原理。
在讲传动时, 组织学生到工厂参观流水线上各种传动装置, 分析各种传动的工作原理、所用材料、装调、使用、维护的方法, 让学生比较不同传动方式应用场合、特点, 撰写调查报告。拿到课堂上讨论。学生在写调查报告过程中, 要查阅资料, 对涉及到的问题进行论证, 促进学生将相关知识融为一体, 形成自己的知识结构。
课外学习, 将理论知识与实践知识相互融合, 渗透, 是课堂教学的延伸与升华。通过课外学习, 使学生增加表象储备, 是培养学生创新能力所必备的条件。
2.3 课堂教学与实践教学相结合
机械设计是一门实践性很强的课程, 要培养学生的设计技能和创新技能, 就必须多注重实践教学, 实训教学是高职教育的关键环节, 必须予以重视。
在平面机构这部分, 开设创新性机构设计实训, 学生利用实训室中各种各样的构件、运动副, 按要求搭建机构, 在实训中, 将所学的平面机构运动特性、机构自由度和机构运动简图等知识通过融会贯通, 加强创新思维能力。
传动部分, 增设带传动的安装与调整实训。在实训中, 学生学习带传动安装、调整技能, 分析比较不同张紧方案的优缺点, 培养工程意识。
轴系结构设计既是本课程的重点也是学生学习的难点。为此, 开设综合设计性实验, 利用轴系结构实训设备, 每两个学生一组, 要求学生针对所给轴的条件, 完成结构设计方案的拟定、设计计算, 组装, 调试的全过程, 并对自己方案进行论证, 这是理论联系实际, 培养学生创新思维的有效途径。
在教学中, 依托实训室, 使学生深化和巩固所学的理论知识, 淡化教室与实训室的界限, 充分发挥工程环境的教学优势, 激发学生的学习兴趣。
3 综合化的考评内容与形式
考评作为考核学生成绩的一种手段, 对学生的创新能力培养具有不可忽视的诱导作用。目前常采用以笔试为主的考评方式, 着重考查学生对知识的记忆, 定向理解与运用, 很难考评学生创新能力。如学生综合运用所学知识、分析和解决生产中实际问题的能力;现场解决问题的应变能力;动手操作能力等, 均不能用笔试考评。因此, 不利于调动学生平时学习的积极性、主动性和创造性。我在教学中改变传统的考核方法, 强调教学过程中的考核, 注重学生综合能力的培养和考评, 主要方法有以下几点。
3.1 平时考核与阶段考核相结合, 重在平时考核
以往学生的课堂提问, 家庭作业课堂报告均不纳入期未总评, 因此学生对此重视不够, 现在把课堂提问, 学生在课堂上的发言、讨论中的表现、课外答疑、家庭作业、专题小论文、小测验成绩全部纳入期未总评成绩, 并对有新意的解答问题给予加分和鼓励, 这样做使学生重视平时的学习, 有助于分析能力, 口头及文字表达能力的提高, 有助于培养学生的创新思维能力。
3.2 开卷考试与闭卷考试相结合, 重在开卷考试
闭卷考试是传统的考试方式, 经过多年的实践, 仍有其生命力。闭卷考试是检查学生基本概念、基本理论、基本技能的掌握情况, 只有理解并牢固掌握这些基本知识, 才能进行创新。但闭卷考试不利于学生思维潜能的发挥。开卷考试试题形式灵活、多变、综合, 注重引导学生在牢固掌握基本概念的基础上, 在解决工程问题上下功夫。如以开卷考评方式对学生进行轴及齿轮的材料、热处理方法、结构、传动设计的综合考评, 减轻了学生的思想压力, 从而提高了学习的主动性。
3.3 理论考核与实践考核相结合, 重在实践考核
机械设计是机械类一门重要的专业课, 是门理论性和实践性较强的课, 我们在重视理论考核同时, 增加了综合实践考核。考核重点是本课程与其它相关专业基础知识在实践中应用能力, 考核学生用理论知识解决工程问题的能力, 促进学生手脑并用, 开发大脑的潜能。实践考核的类型很多, 如:实训、实习、社会活动、课外科研活动等等, 这种考核重在学生能力和素质的培养, 有利于学生创新思维能力的提高。
几年的实践证明, 学生经过创新能力的培养, 综合素质有明显提高, 深受用人单位好评。培养具有创新精神的高素质人才是一项系统工程, 不是一两门课, 一两个教学环节能够解决的问题, 它是一个长期而艰巨的任务。但是, 只要每一位教师能够在教学实践中不断探索, 一定会有成效。
参考文献
[1]李国斌.在机械设计基础课程教学中培养和提高学生的创新能力[J].番禺职业技术学院学报, 2007, 6 (3) .
[2]张萍, 朱立红, 田杰.浅谈机械专业学生综合能力培养的系统方法:机械基础课程的改革与建设[M].合肥工业大学出版社, 2005, 11.
机械设计能力 篇10
1 机械创新能力的科学内涵与现状
1.1 机械创新能力的科学内涵
机械创新能力主要由创新思想、机械制造基础和实践能力共同组成。在发挥机械创新能力的时候，一方面要对现实生活中已经存在的机械设备的相关性能进行创新性改善;另一方面要进行新产品的研发。
1.2 大学生机械创新能力现状
我国长久以来实行的应试教育使很多大学生一直在循规蹈矩的学习知识，在创新思维的开发等方面还欠缺培养，所以他们的创新意识很薄弱，机械创新能力比较低。与其他国家相比，我国大学生机械创新能力主要有以下缺点:
第一，缺乏创新思维。创新需要多种思维的综合，尤其是发散思维能力和非逻辑思维能力。但是现在我国很多学校在培养大学生的时候往往只注重死记硬背，造成大学生不能彻底理解所学知识，对一些机械结构的认识也存在不足。学生对抽象事物的想象力不够，缺乏创新精神。
第二，没有扎实的创新技能。很多学生都是被动学习，知识没有被扎实地记在脑袋里，所以当有些学生有了设计灵感的时候，却被自己储备不够的专业机械知识所挡，无法进行机械制造。而有的学生虽然有了扎实的机械技术知识，但是由于实践能力不够，无法将自己的创新思想进行实际应用。
第三，缺乏创新氛围与创新积极性。很多学生虽然知道自己缺乏创新精神，但是在学校时不懂得如何发展自己的创新能力。部分学校对创新能力的重视还不够，没有举办一些创新设计比赛等为学生提供创新氛围。
2 如何培养大学生机械创新能力
我国各高校大学生普遍缺乏创新设计能力，所以培养大学生的机械创新能力是各高校现阶段的主要教学研究任务。
2.1 教育体系的改革
教育体系的改革不仅在于教育观念的转变，还包括高质量教育队伍的培养。要转变教育观念中那些不利于创新人才培养的价值观、质量观、人才观，牢固树立创新教育、素质教育、终身教育、开放教育和个性教育的新型教育观念。学校要培养有创新能力与创新意识的教师，使教师在课堂上对学生渗透创新教育观念，将创新设计理念贯通于课堂教学中，提升学生的创新意识。
2.2 培养学生实践能力与创新设计相结合
实践教学和大学生实习是重要的教学实践环节，通过实践，可以培养大学生的观察能力、动手能力、分析问题和解决问题的能力以及综合能力。只有在培养好这些能力以后才能更好地发挥他们的创新能力。学校应该为学生创造良好的实践环境，不能让大学生仅限于内部的实践地点，还应该和更多的机械制造厂家或是公司建立良好的关系，带学生利用机械制造厂家提供的条件来学习和掌握实践技能。另外学校应该多建立或者开放机械制造实验室，使学生在具备创新灵感的同时还能有地方进行实践与创新。
2.3 为学生营造良好的创新氛围
学校要充分利用第二课堂，定期举行各种学术讲座、学术沙龙和大学生科技报告会，出版大学生论文集，鼓励学生积极参加学术活动，进行不同学科之间的交流。或者由学校安排相关课程，由老师带领学生去参观科技展览会、博物馆或是机械制造工厂等地方，让学生充分接触到机械创新设计作品，并了解设计师的思想与作品的内涵。让学生在这些过程中激发创新的灵感，提高创新的兴趣。另一方面，鼓励学生多参加大学生机械创新设计大赛。大学生机械创新大赛是全国四大赛事之一。它可以促进学科和产业相结合，促进学生创新设计能力的发展。而且在比赛的过程中，科学技术可以转化为生产力，培养学生动手能力、创新精神、合作意识，提高大学生的创新设计能力、综合设计能力和工程实践能力。
3 结语
创新设计能力的培养是国家各大高校重点研究讨论的问题。培养大学生的机械创新设计能力有很多方法，各高校必须结合自己学校学生的特点并通过激发学生创新的兴趣、培养学生动手能力与专业知识相结合等方式，才能使学生提高创新设计能力。我们应该担负起提高学生创新设计能力的重任，为帮助学生全面发展，促进国家更好地发展贡献自己的一份力量。
摘要：本研究将从创新能力的内在含义、我国大学生机械创新能力现状和必要性等方面着手,围绕如何培养大学生机械设计创新能力展开讨论。
关键词：创新能力,机械设计,培养
参考文献
[1]帅玉妹.大学生机械设计创新能力的培养思路[J].中国西部科技,2009,(8):59—61.
机械设计能力 篇11
摘 要：机械产品设计制造综合实践，实现了机械类产品的三维装配设计，零、部件的工程图设计、工艺设计、数控加工程序编制和加工的全过程，培养了学生的创新意识、实践能力和创业精神，是现代机械人才培养过程中非常重要的环节。
关键词：设计制造；综合实践；创新能力；实践效果
随着我国经济、社会的不断发展，各企业都愿聘请有工作经验的员工，也希望员工具有一定的创新能力。但是，目前高等教育培养出来的学生已经无法满足企业的这一基本需求，虽然国家和高校对此进行了教改探索，可是这种现象还没有彻底改变。因此，当前教育工作者最重要的任务就是研究和探索我国工程教育的新模式和新方法。
培养毕业生的创新能力是教育部贯彻落实国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）的重要举措，为此教育部于2009年提出了“卓越工程师培养计划”，借助校企合作，以工程实际为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程素质及工程实践能力。湖南工程学院机械设计制造及其自动化（简称：机械设计）专业作为教育部首批实施“卓越工程师教育培养计划”的专业，为学生开展研究性学习、参与创新性实践活动提供平台，加强学生科学思维和实践动手能力的培养。
为适应新形势下企业对人才的需求，本专业以培养具有创新意识和工程实践能力的优秀人才为目标，在专业特色、教学体构、实践教学模式、创新意识培养等环节展开探索和研究，取得了良好的效果。
“机械产品设计制造综合实践”是培养大学生创新意识、实践能力和创业精神的重要环节。对机械设计专业的学生而言，“机械产品设计制造综合实践”是本专业多门专业课程的综合应用，对培养学生创新能力和实践能力具有独特的优势，一些高校都把现代制造综合实践教学作为重点和亮点进行投资和建设。随着我国制造业的快速发展，现代设计制造技术应用越来越广泛，绝大部分企业为了提高产品质量和加工效率相继购买了数控设备，为此急需一批掌握现代制造技术的高素质人才。现代制造综合实验是机械设计制造及其自动化专业教学中一个非常重要的实践性教学环节，对丰富学生生产实践知识，巩固和加深所学理论知识，了解现代数控加工全过程，培养学生科学、认真、细致的工作作风有着非常重要的作用。
一、培养创新能力，构建“三层次三结合”实践教学模式
1.“三层次”，即基本技能层、综合应用能力与初步设计能力层、工程实践与创新能力层
“三层次”实践教学体构，形成了由单一到综合，由各自相对独立到科学融合的实践教学体系，使学生工程实践能力的培养分层递进。（1）基本技能层：包含大学化学、大学物理等通识基础课程及学科基础课程的实验，机械零部件测绘课程设计，以及金工实习、电工与电子实习、企业认知实习等环节，此层次重点进行基本技能训练。（2）综合应用能力与初步设计能力层：包含机械设计专业课程实验、机械原理和机械设计课程设计、液压传动与控制技术课程设计、生产实习等环节，此层次重点为专业知识的综合应用和初步设计能力的训练。（3）工程实践与创新能力层：包含工程项目训练、机械产品设计与制造综合实践、课外科技活动、企业轮岗训练、毕业设计等，重点培养学生的创新意识与工程实践能力。
2.三结合，即课内课外相结合、校企结合、工程教育与人文精神培养结合
（1）课内课外相结合：课内系统的、循序渐进的实践能力训练，与课外开放性、自主式科技实践活动、社团活动、社会实践活动相结合。（2）校企结合：发挥学校、企业不同教学环境和教学资源以及在人才培养方面的各自优势，把学校以传授知识为主的课堂教育与在企业直接获取实际经验、实践能力为主的生产实践相结合。（3）工程教育与人文精神培养结合：培养履行机械类工程师职责所应具备的专业知识与能力和弘扬并实践以“求真、求实”为主要特征的工程人文精神的培养相结合。
“三层次及三结合”的实践教学体构，即由浅入深、分层次、分模块地进行工程实践教学，形成了“理论-实践-再理论-再实践”分层推进的工程实践教学体构。
二、培养创新意识，探索基于产品设计制造的综合实践内容与模式
我校机械设计专业的人才培养目标是“厚基础、适口径、有专长、强应用”，与企业用人要求实现“零距离”融通，专业原有的实践教学体构已不适应市场新要求。为此，本专业确立了以机械产品、装置设计制造为教学项目，以实践实训为教学手段，以创新意识培养为教学重点的大型综合实践教学环节，探索基于机械产品设计制造课程设计的教学模式（即综合实践），满足企业对人才的现实要求。
“机械产品设计与制造”课程设计是我校机械设计制造及其自动化专业学生在学校完成的最后一项综合实践项目，当校内所有理论学习完成后，要求学生综合运用所学的知识完成具备一定功能和用途的产品总体设计，包括零件设计、工艺设计、加工制造、检验装配，并对加工、装配环节进行质量分析，撰写设计说明书。我校2002级机械设计专业于2005年开始实施综合实践课程教学。近十年来，对综合实践内容及模式不断进行改革和探索，形成了一套行之有效的实践方案。根据对2006-2015届毕业学生的跟踪调查，我校实行综合实践教学是成功的。
综合实践作为训练平台的目的是培养本专业学生的创新意识，与企业用人要求实现“零距离”对接，积累工程经验，培养分析、解决工程实际问题的能力。结合我校机械工程学院的实际情况，只有创新教学内容，改革教学方法，才能达到综合实践教学的目的。
1.教学内容方面的创新
结合我校的实际情况，选择比较复杂并且有技术难度的机械产品或装置作为实践项目。所以，我们精心挑选了各种传统产品，如各类油缸、减速器、千斤顶、齿轮泵、机床夹具、冷冲模等，同时将机械创新设计的竞赛项目无碳小车、指导老师科研子项目等作为实践项目，使其既能在机械工程学院范围内实施教学，还能充分发挥学院现有的设备资源。若选择难度较大的汽车发动机等产品作为实践项目，虽然工程实际意义巨大，但因其技术难度太大，一般高校也不具备这种加工能力，从而达不到综合实践的教学目标。若采用单个的机械零件作为综合实践项目也能进行工艺设计和加工制造，但是远远达不到机械产品、装置所具有的综合实训效果。
2.教学环节设置的创新
按照实际工程环境真刀真枪地进行工程化的综合训练，具体设置是以专业班级为基本实施单位，8?10个同学组成一个项目合作团队，实行项目组长负责制，团队成员分工合作。将产品研制分成四大模块进行：即产品造型设计（含产品三维造型、工程图设计）、工艺设计、加工制造、产品装配及分析总结。按模块划分将综合实训分为四个时间节点，每个模块分别有各自不同的任务和重点，同时又通过实践项目把四大模块有机地连接成一个整体。学生经过以上四个模块的实训后，在团队成员共同努力下完成了整个实训产品的研制，每个学生需完成相应的实训任务，并撰写相应的课程设计说明书。
四个模块的具体任务是：第一个模块为产品造型设计，主要任务是按给定的项目（指导老师给定功能及技术要求），学生运用所学知识及掌握的设计工具设计出给定产品三维图及各零、部件工程图设计并完整给出零、部件相关技术要求，重点是创新意识和综合设计能力培养。每个团队按给定功能及技术参数设计出两个以上不同方案，并从中选择一个原理结果最优，又能进行加工生产的方案作为团队实训产品，后续三模块环节实训将以此优选方案进行实训产品试制。
第二个模块是工艺设计，主要任务是按照所设计的零件的工程图结果和技术要求，并结合现有的工艺的文件，重点是制造技术的工程应用能力的培养；按着单个零件为一个工作小组，各小组要编制相应零件的加工工艺过程卡，并进行工序卡的编制，每位学生至少完成一道以上工序（卡）文件的编制。所编零件制造工艺过程卡、每道工序中的安装定位、切削三要素、刀量具等工艺基本要素必须齐全。
第三个模块是零件加工制造，主要任务是学生能够独立操作机床并能出色地完成零件的加工，以此来验证所编工程程序是否合理，重点是学生的操作能力和动手能力以及分析、解决工程制造技术问题的能力训练。这一模块仍以单个零件作为独立工作小组并以零件各工序卡编制者为主操作各类加工设备，完成各工作小组零件加工试制，对加工制造中出现的问题应及时进行分析处理。
第四个模块是产品装配调试及分析总结，主要任务是进行产品装配调试并撰写设计说明书，重点是训练产品装配调试的动手能力和分析、解决工程装配技术问题的能力，以项目团队为单位，在各工作小组完成了产品零件的加工试制后再对实训产品进行装配调试，最后撰写设计说明书。
三、注重过程管理，创新考核评价标准
综合实践环节采用“工程化”的模式，且有很强的专业性。为此，作为教师，必须加强现场实时的指导，多关注过程管理，保证这个环节的效果。综合实践不能只看实训产品的最终研制结果，更要注重整个实践过程中学生所学到的技术能力，还有他们能够解决实际工程问题的技术和方法。所以综合实践应该更多的是模拟工程实际环境，采用“工程化”模式的标准，从工程的实际出发，也能使学生参与到工程实践的氛围中，通过相关的实践的锻炼，积累工程经验，从而大大提高工程实践的能力。针对在这个环节中出现的各类工程技术问题，引导学生利用所学到的专业知识来解决这些问题，从而在一定程度上更加有效地训练学生的能力，也培养他们自己想办法分析、解决工程实际问题的能力。
本环节时间跨度大，实训内容多。引导学生积极参与，采用自评、互评相结合，注重团队协作，更是其考核评价建设的关键。只有加强过程管理，创新考核标准才能达到综合实训的最终目标。在本环节中采用可量化的评价指标体系，注重过程管理，突出能力培养，提倡个性发展；建立了按模块的考核评价指标体系即评价也分四个模块进行，每模块都采用五级制评分，在四个模块中以个人最擅长，并且能力最强的评价模块成绩作为本阶段的总成绩，这样就能够把学生的兴趣爱好和自己的特长完美结合，又能把实训过程中的能力培养和素质提高与考核评价相结合，并且在这个环节中只要学生能利用所学的专业知识分析问题、解决问题，就能取得比较好的成绩，也会提高自己的工程能力。最后，还要让学生进行详细的分析总结。
四、结语
我校已开展“机械产品设计制造综合实践”活动近十年，探索出了一条基于创新能力的机械产品的设计制造实训新模式，取得了满意的教学效果，每位学生都基本掌握了一般机械产品的研制过程，学会了如何运用所学的专业知识来分析并解决工程实际问题，提高了工程实践能力，实现与企业用人要求“零距离”融通，同时培养了学生科学、认真、细致的工作作风，增强了学生毕业后的求职能力。因此，近年来，我校机械设计专业的毕业生就业率都在90%以上，这样的就业率也一直处于我校各专业的前面，也证明了我们教学改革目标的正确性，培养的学生也是比较受欢迎的。但某些方面需进一步完善，如课题能够与企业的产品开发或技改相结合将更具价值和工程实际意义，部分课题创新显得不足等。
总之，机械产品设计与制造综合实践，实现了产品设计、零件设计、加工制造和装配的全过程，进一步提高了大型综合实践的适应性和综合水准，加强了学生实践能力、综合能力和创新精神的培养。我们相信，一定能培养出满足企业要求并具有一定创新意识和工程实践能力的新型机械相关专业人才。
参考文献：
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机械设计能力 篇12
《机械设计基础》是高校近机械类专业开设的一门主干专业技术基础课,是培养学生工程能力和创新能力的主要课程,是从基础课过渡到专业课的必修课[1]。工程能力是我们培养未来工程师最重要的能力之一[2]。因此,《机械设计基础课程》面临的实际问题就是如何与专业结合,与实践相结合,培养出具有工程能力的学生来。目前,我们在教学中重理论教学、轻实践教学,忽视工程能力培养的现象仍然很普遍;学生团队意识、工程意识不强;独立解决问题,研究开发能力相对较弱。因此,学生很难将学到的课本知识用于实际中去。
针对上述问题,本文对机械设计基础课程进行了课堂教学、课程设计和实验改革,以期使学生具备一定的工程能力,提高在社会的竞争力,增加就业率并提高就业质量。
1课堂教学改革
进行课堂教学首要任务是教材以及课程体系的改革。在保证必需的知识点的前提下,避免内容冗长重复。教材内容要以“会用”为目标、“需要”为准绳,以“够用”为尺度[3]。传统的教材需要重新审核,删除陈旧的章节,增加社会发展所用到的工农业生产中产生的新知识点和新的经验。强调机械设计基础与工程实际相结合,重新确定重点、详略并重新编排课程顺序,以项目实施为主线构建出新的与实际更加接近的课程体系。
第二,增加研讨课。在研讨课的选题中要选择与工程实际相结合的题目,使学生有针对性地将理论知识应用到实际工程模型中。例如,可以讨论分析各种工厂中实际机构的设计方案,画结构运动简图,分析能否实现设计意图,并提出行之有效的多种修改方案。将学生分组,让学生自由组合分组做准备,每组在上讨论课前将题目的求解过程准备充分。在讨论课上,让每组学生展开热烈讨论,然后选出每组代表,将讨论结果到讲台上进行讲解,老师再对其讲解进行点评和总结。将讨论课成绩计入期末成绩,这样既增加了学生的参与感,又使学生对研讨课极其重视。通过选择与工程实际结合的研讨课题目,使学生增加工程意识,并培养了独立思考的能力、团队合作能力、发散思维能力以及语言表达能力。
第三,采用类比式的教学方法来理解新学到的知识点。例如,学生在学习齿轮的精度等级时容易记错。那么,我们在讲解齿轮的精度等级时,可以将齿轮的精度等级类比成中国古代的官位等级,告诉学生一品官要比七品官职位高,这样学生就会很容易地理解齿轮的一级精度比七级精度的精度要高,从而来掌握这个知识点。
第四,在教学的过程中,可采用可先实验后理论的方法。比如进行轴的结构设计时,可先让学生走进实验室,亲自对轴系进行装拆试验,这样学生就会对轴系上各个零件的先后装配顺序以及各个零件在轴系中所起到的作用深入理解和掌握,然后再回到课堂进行理论教学,相信学生就可以很快掌握轴系的相关知识点了。
第五,黑板授课与多媒体相结合。对于复杂难以理解的公式推导、学生经常出错的课后题等可以在黑板上进行讲解,而对于基本概念和复杂的设备内部结构和难以理解的运动状态可以用多媒体来进行讲解。例如,在讲解自由度计算应该注意的事项时,对于复合铰链、局部自由度和虚约束的概念都可以用动画展示出来。例如,在讲解动压油膜形成时,可以利用多媒体动画,将难以理解的概念形象、直观、生动的展现出来。
第六,经常邀请生产一线上的工程师来学校开设论坛和讲座,使学生了解到与工农业生产最接近的信息,拓宽知识面,并与时俱进,而不是“关起门来学习”。
2课程设计改革
首先,课程设计的改革应打破“多年一题”的状态。传统的机械设计基础的课程设计是减速器设计,由于该设计题目基本上涵盖了该课程的所有知识点,因此一直被许多高校使用。然而该项目已经使用了几十年,学生在做这个题目的课程设计时,可以从网络上找到好多相关资料,然后直接按部就班,比葫芦画瓢进行设计,可以说没有什么创新。因此,可以将课程设计的题目转变为具有一定开放性满足一定条件的传动系统设计项目。例如,卷扬机传动装置设计,搅拌机传动装置设计,简易卧式铣床传动装置设计等。这些题目,让学生进行独立思考,增强团队合作性并积极查找资料。通过这样的课程设计题目,学生的解决问题的能力可以得到很大的提高。
第二,应该增加课程设计答辩环节。答辩可以督促学生对于相关知识进行复习,搞清楚细节问题,也可以避免课程设计抄袭;答辩的同时,学生的语言组织表达能力也得到了进一步的锻炼。
第三,在课程设计中,可以让学生组成兴趣设计小组,让学生对现有的设计问题提出自己的见解和想法,经过讨论选出最佳设计方案,并将之付诸于实际的设计过程中。引导学生学习和使用CAD和CAE软件,学生可以先使用软件进行有限元分析,进行结构优化,选用合适的材料,进行性价比最高的设计。对于比较好的想法和创意,可以帮助学生申请专利,写成论文发表等。
3实验改革
机械设计基础课程中传统的实验内容仅仅是课堂理论教学的认知和验证,缺乏深度和新意,无法调动学生的实验兴趣,因此实验教学质量较低。如:机构运动简图的测绘,齿轮参数的测定等。而要培养具有工程能力的应用型大学生,必须要开设工程型、开放式、创新型的实验项目[4]。因此,本着“试验与工程实际相结合”的原则,可提出两种层次的实验课程:基础性实验和工程创新型实验[5]。例如,实验课中可增加机械设备的主要零件检测与测绘、机械设备的安装调试等与实际紧密结合的工程型创新性实验。新增实验均采用真实的机械设备,这些真实的机械设备要涉及到学生在机械设计基础这门课程中所学到的四大结构:平面连杆机构、凸轮机构、齿轮结构、带传动和链传动。这样,学生通过实验可以掌握机械参数的测量方法,学会使用量具,并通过对零件的测绘,更进一步地掌握了零件尺寸的测量方法,而且加深了理论课所学习的知识点。除此以外,可以使实验与大学生创业项目相结合,组织学生独立思考,自己搭建试验台,在指导教师的帮助下,对原有设备存在的问题进行解决,对原有设备进行改进,甚至自己设计出新的设备来。最后,要重视实验成绩的考核,不能仅仅通过考勤和实验报告给成绩,应该增加实验前的预习考核,以及实验操作过程中的技能考核,这样不仅学生重视实验,也可使实验老师重视实验。
4结论
机械设计基础的课程改革不是一蹴而就的事情,要想培养出符合社会需求的工程型人才,必须要摒弃陈旧和重复的教学内容,增加与时俱进和创新实际的项目,提高机械设计基础课程的教学质量和层次。通过培养学生的主动思考与探索能力、创新意识和实践能力、分析与解决问题能力、文献检索能力、思想表达能力、团队合作精神等,提高学生在社会的竞争能力,增加就业率和提高就业质量。
摘要：分析了机械设计基础课程在培养工程能力方面的现状和存在的问题,以工程能力培养为导向,结合课程特点对机械设计基础课程进行了课堂教学、课程设计和实验的改革,达到培养学生的主动思考与探索能力、创新意识和实践能力、分析与解决问题能力、文献检索能力、思想表达能力、团队合作精神等,提高学生在社会的竞争能力,增加就业率和提高就业质量。
关键词：机械设计基础,工程能力培养,课堂教学,课程设计,实验,改革
参考文献
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[3]吴琳.电工电子技术课程改革教学的思考[J].中国科技信息,2010(16):260-261.
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