發(fā)布時(shí)間：2023-03-25 10:48:31
序言：寫作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
相比美日等發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，我國(guó)機(jī)械工程設(shè)計(jì)還停留在常規(guī)設(shè)計(jì)的層面，仍未完全擺脫原有的理論和技術(shù)體系，機(jī)械工程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新思維方法還處在研究之中，需要不但探索。機(jī)械創(chuàng)造思維有自身特征，主要來(lái)說(shuō)，有以下幾點(diǎn)：第一，開(kāi)放性，傳統(tǒng)的思維方式是相對(duì)封閉的，它只局限于自己的狹小范圍；而創(chuàng)新思維方式要求將認(rèn)識(shí)對(duì)象作為開(kāi)放對(duì)象來(lái)考究，多角度認(rèn)識(shí)對(duì)象，暢通信息，煥發(fā)思維優(yōu)勢(shì)。第二，獨(dú)創(chuàng)性，這指的是創(chuàng)新思維方法要突破常規(guī)思維慣例，以新模式新方法去思考對(duì)象，敢于向陳規(guī)陋習(xí)挑戰(zhàn)，從新角度思考機(jī)械設(shè)計(jì)。第三，多向性，這指的是機(jī)械工程設(shè)計(jì)要善于從多角度思考問(wèn)題，對(duì)同一問(wèn)題盡可能探尋多種解決方法。第四，自由性，這指的是現(xiàn)代機(jī)械以現(xiàn)代智能為依托，人工智能部分替代人類機(jī)械勞動(dòng)，給思維解放和獨(dú)立創(chuàng)造了前提，科學(xué)思維在遵循真理發(fā)展的基礎(chǔ)上可以自由思考和自由探索，調(diào)動(dòng)人類的主觀能動(dòng)性，獲得機(jī)械工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新成果。
2創(chuàng)新思維在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
2.1在機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)是機(jī)械工程設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，創(chuàng)新思維在產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)中運(yùn)用指的是設(shè)計(jì)人員對(duì)客戶提出的產(chǎn)品各方面需求而提出的初步構(gòu)思，這是要解決機(jī)械工程可能出現(xiàn)的問(wèn)題和明確機(jī)械工程的工作原理。無(wú)論是機(jī)械產(chǎn)品的原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)還是機(jī)械的整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)方法，必須滿足用戶的產(chǎn)品功能性需求。運(yùn)動(dòng)方案是否符合客戶需求與產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工藝、成本、性能和使用維護(hù)等多方面存在直接關(guān)系，這也是影響機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)方案在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中處于基礎(chǔ)階段，對(duì)于同一功能產(chǎn)品可以采用不同的工作原理和機(jī)構(gòu)來(lái)完成。該階段是機(jī)械工程設(shè)計(jì)的重中之重，設(shè)計(jì)人員必須充分運(yùn)用創(chuàng)新思維不斷構(gòu)架和搜尋設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)方案，首先產(chǎn)品的最優(yōu)性能。
2.2在機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用
機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是機(jī)械工程設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，其包括產(chǎn)品的外形、各部分的配置及其總體結(jié)構(gòu)?？蛻魧?duì)機(jī)械產(chǎn)品的功能需求不同決定了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的差異。機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求是保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形態(tài)多樣化，運(yùn)用創(chuàng)造性思維進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠更好地滿足人們對(duì)產(chǎn)品功能要求的增加趨勢(shì)。這樣的現(xiàn)實(shí)需求要求設(shè)計(jì)人員在機(jī)械產(chǎn)品有限的空間內(nèi)盡可能將產(chǎn)品功能集中于更少的產(chǎn)品。傳統(tǒng)辦公場(chǎng)所中打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、掃描儀功能都是單一的，大量占用了辦公室空間，這使得以佳能公司為代表的企業(yè)運(yùn)用創(chuàng)新思維盡可能將打印、復(fù)印和掃描功能集于一體，這其中該公司設(shè)計(jì)部門采用了“離散及綜合”創(chuàng)新思維方法，改善了辦公條件，提高人們的工作效率。
2.3在機(jī)械產(chǎn)品外觀造型設(shè)計(jì)中應(yīng)用
機(jī)械產(chǎn)品外觀造型設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新思維主要體現(xiàn)在產(chǎn)品外形、色彩、面飾等外觀方面，一般運(yùn)用現(xiàn)代美學(xué)基本原理來(lái)構(gòu)造機(jī)械產(chǎn)品的美感和適用性。機(jī)械產(chǎn)品外觀造型設(shè)計(jì)采用創(chuàng)新思維將美學(xué)觀點(diǎn)融入進(jìn)去，利用現(xiàn)代材料和工藝充分體現(xiàn)產(chǎn)品的線條美、色彩美和造型完美，給人身心以美的享受。
2.4在機(jī)械產(chǎn)品動(dòng)力能源設(shè)計(jì)中應(yīng)用
隨著機(jī)械工程設(shè)計(jì)的材料加工技術(shù)和能源獲取技術(shù)不斷被發(fā)現(xiàn)，機(jī)械工程設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的選擇也不斷增加，設(shè)計(jì)人員可以充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性思維、觀念和方法，將各種新的潔能源作為機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)力能源運(yùn)用到機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。現(xiàn)代的電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)的燃油汽車相比，其本身就不會(huì)排放出污染大氣的有害氣體，同時(shí)也減少了硫和其他微粒污染物，降低對(duì)環(huán)境的污染。電動(dòng)汽車可以在用電低峰期充電，提高電能的利用率和經(jīng)濟(jì)效益。
3結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞：創(chuàng)新型人才 機(jī)械原理 教學(xué)改革
中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）02（b）-0180-03
Reform and Practice of the Mechanical Principle Course Based on the Innovative Talent Training
Wang Min Luo Xiaolin
（College of Mechanical Engineering， Guangdong Polytechnic Normal University， Guangzhou Guangdong ， 510665， China）
Abstract： As a backbone professional basic course of machinery majors，the mechanical principle course has a pivotal position in training students’engineering practice and innovation ability.With science innovation center and off-campus practice teaching base as linkages， the teaching reform and practice of the mechanical principle course were promoted and the students’ project practice ability and innovation ability were cultivated through restructuring the teaching content， optimizing the teaching means， constructing piecewise practice teaching and strengthening the construction of innovative teachers.
Key Words： Innovative talents； Mechanical principle； Educational reform
《機(jī)械原理》作為機(jī)械類及近機(jī)械類專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課，承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械系統(tǒng)整體運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的重要任務(wù)，在培養(yǎng)大學(xué)生工程實(shí)踐及創(chuàng)新能力方面具有其他課程所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。但該課程內(nèi)容缺乏關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性，學(xué)生無(wú)法從整體上順利完成系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)，也無(wú)法從機(jī)械產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)的角度理解該課程所述知識(shí)的真正用處。并且由于課時(shí)壓縮及學(xué)生整體素質(zhì)的下滑，使得學(xué)生普遍反映該課程內(nèi)容枯燥難懂，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)費(fèi)解難明，于是產(chǎn)生了嚴(yán)重的厭學(xué)、畏難情緒，期末考試不及格率大，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)更無(wú)從談起。
多年來(lái)，研究人員結(jié)合機(jī)械原理課程理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩大模塊，通過(guò)合理整合教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化理論教學(xué)；改進(jìn)教學(xué)方式、方法；改進(jìn)作業(yè)方式；構(gòu)建分段實(shí)踐教學(xué)模式；鼓勵(lì)、支持學(xué)生參加科研活動(dòng)及各種科技競(jìng)賽；強(qiáng)化創(chuàng)新型教師培養(yǎng)等方面的改革，以期激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。近年來(lái)初見(jiàn)成效，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性提高，不及格率明顯降低，學(xué)生在各級(jí)各類有關(guān)機(jī)械創(chuàng)新的大賽中也獲得了較好成績(jī)。
1 重組教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化理論教學(xué)
為培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、綜合能力及創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，研究人員將《機(jī)械原理》課程按照“機(jī)構(gòu)分析”“機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”和“綜合設(shè)計(jì)”的模塊進(jìn)行劃分，如圖1所示[1]。機(jī)構(gòu)分析模塊主要內(nèi)容包括：機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、平面機(jī)構(gòu)的力分析、機(jī)械的效率與自鎖、機(jī)械的平衡、機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)等，通過(guò)該模塊的學(xué)習(xí)提高學(xué)生分析問(wèn)題的能力。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊主要內(nèi)容包括：平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)、凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)、齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)、齒輪系及其設(shè)計(jì)、其他常用機(jī)構(gòu)、工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)等。綜合設(shè)計(jì)模塊主要內(nèi)容為機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)[2]。學(xué)生通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及綜合設(shè)計(jì)模塊的學(xué)習(xí)，在結(jié)合自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維及綜合設(shè)計(jì)能力。
2 改革教學(xué)方式、方法，優(yōu)化教學(xué)手段
近年來(lái)，由于專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)時(shí)受到不同程度的核酰所以在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)，教師基本需“滿堂灌”才能完成教學(xué)計(jì)劃，學(xué)生完全是被動(dòng)地接受。這種單一的灌輸式填鴨式教學(xué)方式，嚴(yán)重束縛了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。為改進(jìn)這種現(xiàn)狀，機(jī)械原理課堂教學(xué)過(guò)程中加強(qiáng)啟發(fā)式、討論式及案例式等先進(jìn)教學(xué)方式的應(yīng)用[3]，并借助現(xiàn)代信息技術(shù)，采用“多媒體課件+黑板+教具”三位一體的教學(xué)手段，強(qiáng)化大學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和自我教育的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新能力。
課堂講授過(guò)程中，采用“多媒體課件+教具+黑板”三位一體的教學(xué)手段，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，提高教學(xué)質(zhì)量。首先，采用多媒體教學(xué)不僅能節(jié)省板書時(shí)間，而且可根據(jù)教材內(nèi)容，將文字、圖片、聲音、動(dòng)畫等結(jié)合起來(lái)，使教學(xué)更形象、生動(dòng)，激活課堂氣氛，提高學(xué)習(xí)效果。特別是機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)等一些難以用語(yǔ)言來(lái)描述的教學(xué)內(nèi)容，采用多媒體教學(xué)具有突出的優(yōu)勢(shì)。其次，將一些機(jī)構(gòu)的實(shí)物模型和教學(xué)用具帶入課程輔助教學(xué)，使原本枯燥、抽象的教學(xué)難點(diǎn)變得形象生動(dòng)。比如在講授齒輪時(shí)，將齒輪模型帶入課堂，針對(duì)實(shí)物進(jìn)行講解，學(xué)生更容易接受[4]。最后，教學(xué)過(guò)程中，授課教師也要注意板書教學(xué)的合理運(yùn)用。講解課程習(xí)題的具體運(yùn)算過(guò)程時(shí)，使用板書教學(xué)效果更好。比如用矢量方程圖解法求解機(jī)構(gòu)的速度和加速度時(shí)，采用板書教學(xué)，雖然耗時(shí)，但教學(xué)效果好。
3 構(gòu)建分段實(shí)踐教學(xué)模式
構(gòu)建以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的分段實(shí)踐教學(xué)體系[5]，主要包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)和科技創(chuàng)新三部分[6]，如圖2所示。實(shí)驗(yàn)教學(xué)除包括“機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪”“齒輪參數(shù)測(cè)定”等一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，增設(shè)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可利用課余時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)；課程設(shè)計(jì)中鼓勵(lì)學(xué)生采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)及三維建模、分析、優(yōu)化，并動(dòng)手制作實(shí)物樣機(jī)模型，以提高他們的綜合分析能力及實(shí)踐能力；以機(jī)械創(chuàng)新大賽和工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽為契機(jī)，積極鼓勵(lì)學(xué)生參加各級(jí)各類競(jìng)賽，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。
（1）增設(shè)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)，構(gòu)筑學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)。
把示范性、驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，變?yōu)樵O(shè)計(jì)型、綜合型的實(shí)驗(yàn)，并實(shí)行開(kāi)放式教學(xué)，為學(xué)生進(jìn)行科技制作提供必要的工作條件[7]。在W院現(xiàn)有大學(xué)生科創(chuàng)中心的示范作用下，爭(zhēng)取創(chuàng)建機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室，組建機(jī)械創(chuàng)新小組、機(jī)械設(shè)計(jì)小組等。
（2）改革課程設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新。
對(duì)“機(jī)械原理”課程設(shè)計(jì)的題目、內(nèi)容及考核方法進(jìn)行改革，探索基于項(xiàng)目形式的課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式[8]。課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，以學(xué)生為主，教師只做適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)；課程設(shè)計(jì)成果也不再局限于設(shè)計(jì)說(shuō)明書和圖紙，鼓勵(lì)學(xué)生采用計(jì)算機(jī)軟件（比如Pro/E、3Dmax、UG等三維設(shè)計(jì)軟件）設(shè)計(jì)自己所提出的方案，繪制虛擬的三維造型，并通過(guò)軟件對(duì)方案進(jìn)行模擬仿真。
（3）以機(jī)械創(chuàng)新大賽為契機(jī)，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新能力。
積極鼓勵(lì)并組織學(xué)生參與各種機(jī)械創(chuàng)新大賽，如國(guó)家機(jī)械創(chuàng)新大賽、省機(jī)械創(chuàng)新大賽、校機(jī)械創(chuàng)新大賽，使學(xué)生在競(jìng)賽中鍛煉交流，有意識(shí)地更新和夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主意識(shí)和創(chuàng)新能力。同時(shí)，學(xué)院也制定了相關(guān)政策，鼓勵(lì)學(xué)生參與到教師的科研項(xiàng)目中，學(xué)習(xí)教師在科學(xué)研究過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)與成果，以強(qiáng)化學(xué)生的工程意識(shí)和工程素質(zhì)，并通過(guò)幫助教師解決實(shí)際問(wèn)題，鍛煉學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。實(shí)踐證明，讓學(xué)生參與各項(xiàng)科技創(chuàng)新競(jìng)賽是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的最有效途徑。機(jī)電學(xué)院的學(xué)生在近幾年的國(guó)家級(jí)、省級(jí)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中均獲得較好的成績(jī)：第四屆“機(jī)械創(chuàng)新”比賽全國(guó)總決賽二等獎(jiǎng)；第五屆“機(jī)械創(chuàng)新”比賽廣東省賽二等獎(jiǎng)3項(xiàng)；第六屆“機(jī)械創(chuàng)新”比賽廣東省賽二等獎(jiǎng)3項(xiàng)。
4 加強(qiáng)基礎(chǔ)作業(yè)，增加課程小論文
機(jī)械原理教學(xué)過(guò)程中除完成常規(guī)習(xí)題作業(yè)外，適當(dāng)布置幾篇小論文。例如：在講授機(jī)械原理緒論部分涉及到機(jī)械發(fā)展的歷史，雖然這不是機(jī)械原理課程的核心內(nèi)容，但了解機(jī)械發(fā)展的歷史對(duì)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)課程是有幫助的，故該部分內(nèi)容可布置相應(yīng)的課程論文。讓學(xué)生完成課程小論文，一方面可培養(yǎng)學(xué)生撰寫科技論文的能力，另一方面又能夠使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生在進(jìn)行相關(guān)資料檢索、整理、分析的過(guò)程中，既加深了對(duì)機(jī)械原理課程的了解，又能從中體會(huì)到機(jī)械原理課程的奧妙與樂(lè)趣，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
5 加強(qiáng)創(chuàng)新型師資建設(shè)，促進(jìn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)
俗話說(shuō)“嚴(yán)師出高徒”，所以，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)關(guān)鍵在教師，只有建立一支創(chuàng)新型指導(dǎo)教師隊(duì)伍，才能培養(yǎng)出合格的創(chuàng)新人才。本著“請(qǐng)進(jìn)來(lái)，走出去”的原則，建立專任教師和兼職教師相結(jié)合的高水平師資隊(duì)伍。一方面聘請(qǐng)企事業(yè)單位具有豐富經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員出任兼職教師，開(kāi)設(shè)專題講座，講授專業(yè)概論、學(xué)科前沿，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)。另一方面，更為重要的是制定相關(guān)激勵(lì)政策，鼓勵(lì)教師主持參與教研和科學(xué)項(xiàng)目研究，組織教師到企事業(yè)單位或科研院所學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐等，以提高教師自身的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力。教師在教科研中形成的新思想、新方法，及創(chuàng)造的新成果會(huì)潛移默化地滲透給學(xué)生，進(jìn)而激發(fā)起學(xué)生們的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新欲望。只有教師的教學(xué)能力和創(chuàng)造性思維能力活躍起來(lái)，才能保證創(chuàng)新教育的順利開(kāi)展，促進(jìn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。
6 結(jié)語(yǔ)
《機(jī)械原理》課程在培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的動(dòng)手能力中占有十分重要的地位。采用“多媒體課件+教具+黑板”三位一體的教學(xué)手段，保證教學(xué)效果。以機(jī)電學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新中心為紐帶，鼓勵(lì)學(xué)生參加各級(jí)各類大學(xué)生科技創(chuàng)新競(jìng)賽；鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的教學(xué)和科研項(xiàng)目，以多元化的實(shí)踐模式促進(jìn)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。以校外大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)基地為依托，加強(qiáng)創(chuàng)新型師資建設(shè)，開(kāi)展創(chuàng)新性教育，提高學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，促進(jìn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。
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根據(jù)國(guó)家機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)畢業(yè)能力要求之4“具有設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)、部件的能力”要求，整合現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容，形成了基礎(chǔ)知識(shí)遞增和設(shè)計(jì)能力遞進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)。其中先修課程包括數(shù)學(xué)類、工程力學(xué)、機(jī)械制圖、公差與技術(shù)測(cè)量等基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課。為達(dá)到“具有設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)、部件的能力”的畢業(yè)要求，設(shè)計(jì)了課程教學(xué)及課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)三個(gè)能力遞進(jìn)培養(yǎng)環(huán)節(jié)。
2機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)及課內(nèi)實(shí)驗(yàn)
課程教學(xué)及課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)分為機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，每部分。含課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，課程內(nèi)容及培養(yǎng)目標(biāo)如下：機(jī)械原理課程是一門培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)與分析的技術(shù)基礎(chǔ)課，主要研究機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，常用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論和方法，機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)方案的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，其主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生：第一，理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，設(shè)計(jì)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。第二，掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的能力。第三，具有機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制，計(jì)算機(jī)輔助機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的能力。機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是機(jī)械原理課程教學(xué)中的實(shí)踐環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)安排部分課程基本理論的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解。通過(guò)增設(shè)一些綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生基本知識(shí)、基礎(chǔ)理論與實(shí)際項(xiàng)目需求的理論知識(shí)應(yīng)用能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力。通過(guò)設(shè)立較多的選修實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)課程是一門培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課，在教學(xué)內(nèi)容方面著重掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、基本理論、基本方法和創(chuàng)新思維，通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)和機(jī)器中各種通用零件的基本理論和基本知識(shí)，初步具有機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的分析、設(shè)計(jì)能力，同時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過(guò)設(shè)立部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步加深理解課堂教學(xué)的內(nèi)容；通過(guò)設(shè)立一些綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力；通過(guò)強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力；通過(guò)設(shè)立較多的選做實(shí)驗(yàn)，滿足學(xué)生的求知欲，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。
3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類課程的重要實(shí)踐性環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)，使學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論和實(shí)際知識(shí)，熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，掌握機(jī)械通用零部件及簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)方法。培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想，樹(shù)立工程意識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和以后從事工程設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。課程的教學(xué)目的：第一，學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法、步驟，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。第二，學(xué)會(huì)從機(jī)器的功能要求出發(fā)，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型，制定傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案，正確計(jì)算零件的工作能力，確定它的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及材料，并考慮制造工藝、使用、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問(wèn)題，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)能力。第三，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能訓(xùn)練，例如計(jì)算、繪圖，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和設(shè)計(jì)資料，以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)等。第四，通過(guò)編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書，提高學(xué)生文字表達(dá)能力，掌握撰寫技術(shù)文件的有關(guān)要求；培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)撰寫論文的能力。第五，訓(xùn)練學(xué)生用CAD繪圖的能力。機(jī)械綜合課程設(shè)計(jì)是形成機(jī)械裝備設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。內(nèi)容以車床或銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線，以所學(xué)過(guò)的機(jī)械制造裝備的基礎(chǔ)知識(shí)為支撐，完成主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、操縱裝置布置、工程分析計(jì)算等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。其目的是在相關(guān)先修課程學(xué)習(xí)后，進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練，使學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基本步驟和方法，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。
4創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)
學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)包括機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與仿真和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作兩個(gè)環(huán)節(jié)：機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與仿真是學(xué)生以項(xiàng)目組的形式自主開(kāi)展的為期一年的研發(fā)與制作項(xiàng)目，在學(xué)院的統(tǒng)一命題下完成一項(xiàng)任務(wù)。提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、問(wèn)題求解、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、項(xiàng)目管理、綜合創(chuàng)新等方面的能力和素質(zhì)。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作是結(jié)合學(xué)生已有的知識(shí)儲(chǔ)備，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維，通過(guò)機(jī)構(gòu)綜合模擬現(xiàn)實(shí)自然界生物的動(dòng)作行為，并輔以相應(yīng)的控制系統(tǒng)達(dá)到機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。在教師的啟發(fā)和指導(dǎo)下，學(xué)生以組為單位自主地進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容科技文獻(xiàn)檢索、方案設(shè)計(jì)、虛擬仿真、繪制加工圖紙、撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書并進(jìn)行答辯，通過(guò)工程實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)的能力。
5結(jié)論
關(guān)鍵詞 工程訓(xùn)練；教學(xué)體系；訓(xùn)練模塊；工程能力
中圖分類號(hào) G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1008-3219（2013）20-0032-03
工程訓(xùn)練是高校理工科學(xué)生工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)不可或缺的重要環(huán)節(jié)，許多高校不僅設(shè)置了工程訓(xùn)練課程，而且為了確保教學(xué)質(zhì)量，建設(shè)高質(zhì)量工程訓(xùn)練中心，開(kāi)展工程訓(xùn)練模式研究。浙江工商大學(xué)十分重視理工科學(xué)生工程能力的培養(yǎng)，從2007級(jí)開(kāi)始，食品科學(xué)與工程、生物工程等專業(yè)在已有《金工實(shí)習(xí)》課程的基礎(chǔ)上，增設(shè)1學(xué)分《工程訓(xùn)練》課程（必修）。工程訓(xùn)練是以培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新素質(zhì)為目標(biāo)、以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)工程技術(shù)發(fā)展需求而安排的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。構(gòu)建工程訓(xùn)練課程教學(xué)體系，既無(wú)成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒，也缺少系統(tǒng)的理論指導(dǎo)，只能在實(shí)踐中摸索創(chuàng)新。
一、工程訓(xùn)練課程教學(xué)體系的構(gòu)建原則
（一）適應(yīng)專業(yè)特點(diǎn)與培養(yǎng)目標(biāo)要求
每個(gè)專業(yè)都有培養(yǎng)計(jì)劃，不同專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)存在差異。因此，必須區(qū)分理工科專業(yè)類型，構(gòu)建與此相適應(yīng)的工程訓(xùn)練體系。
按專業(yè)特點(diǎn)，理工科專業(yè)類型可以劃分為機(jī)械類、電氣類和非機(jī)非電應(yīng)用型工程類。其中，機(jī)械類專業(yè)畢業(yè)生主要從事各種機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)制造工作，其工程訓(xùn)練課程是以數(shù)控加工訓(xùn)練為主體[1]；電氣類專業(yè)畢業(yè)生主要從事各種電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)制造工作，其工程訓(xùn)練課程主要內(nèi)容是電工電氣實(shí)訓(xùn)[2]，安排電子、電工、過(guò)程控制、機(jī)電一體化等實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。目前一些高校的工程訓(xùn)練體系還不盡合理，偏向性明顯，導(dǎo)致機(jī)械類專業(yè)學(xué)生沒(méi)有電氣、自動(dòng)化方面的應(yīng)用技能，電氣類專業(yè)學(xué)生不懂得機(jī)械設(shè)備方面知識(shí)。這會(huì)造成學(xué)生部分能力缺失，限制學(xué)生今后發(fā)展。
非機(jī)非電應(yīng)用型工程類專業(yè)較多，如食品科學(xué)與工程等專業(yè)，畢業(yè)生雖然不在機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)和制造崗位就業(yè)，但他們也需要具備一定的機(jī)電、自動(dòng)化方面的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，如機(jī)電基礎(chǔ)知識(shí)和儀器設(shè)備的使用維護(hù)技能，以勝任技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用研究、測(cè)試分析等工作。因此，該類專業(yè)的工程訓(xùn)練，應(yīng)安排機(jī)電、自動(dòng)化等方面的技能訓(xùn)練。目前部分高校走折中路線，按機(jī)械、電氣等模塊[3][4] 構(gòu)建課程體系。
（二）滿足學(xué)生各階段能力培養(yǎng)需求
學(xué)生從入學(xué)到畢業(yè)，工程實(shí)踐能力與素質(zhì)的培養(yǎng)應(yīng)貫穿始終，根據(jù)不同學(xué)習(xí)階段安排相應(yīng)的訓(xùn)練內(nèi)容，使其獲得不同層次的工程能力。工程訓(xùn)練可以分為工程基礎(chǔ)訓(xùn)練與工程專業(yè)訓(xùn)練兩個(gè)階段。低年級(jí)階段適合安排工程基礎(chǔ)訓(xùn)練，盡管他們不熟悉或不具備專業(yè)知識(shí)與技能，但通過(guò)公共基礎(chǔ)或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，可獲得一些工程基本知識(shí)，如果再安排相應(yīng)的基本技能訓(xùn)練，既能鞏固所學(xué)知識(shí)，深化工程觀念，又可以為高年級(jí)階段的學(xué)習(xí)儲(chǔ)備工程知識(shí)和技能，有利于專業(yè)課程學(xué)習(xí)和專業(yè)能力的培養(yǎng)，所以應(yīng)單獨(dú)設(shè)課進(jìn)行全方位訓(xùn)練。高年級(jí)階段可以安排工程專業(yè)訓(xùn)練，通過(guò)專業(yè)課程、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）、社會(huì)實(shí)踐、科技活動(dòng)等環(huán)節(jié)使學(xué)生獲得綜合鍛煉，一般不需要單獨(dú)開(kāi)設(shè)實(shí)訓(xùn)課程，部分訓(xùn)練內(nèi)容可安排課余時(shí)間、節(jié)假日進(jìn)行。
（三）突出工程實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)
在構(gòu)建工程訓(xùn)練體系時(shí)，訓(xùn)練項(xiàng)目的選擇首先應(yīng)考慮其能多大程度上提高學(xué)生實(shí)踐能力，盡量安排一些能明顯提高學(xué)生工程實(shí)踐動(dòng)手能力的訓(xùn)練項(xiàng)目；在訓(xùn)練項(xiàng)目實(shí)施上，應(yīng)精心制定訓(xùn)練項(xiàng)目教學(xué)大綱和具體實(shí)施計(jì)劃，探索如何改進(jìn)項(xiàng)目以增加能力培養(yǎng)的機(jī)會(huì)，最大限度發(fā)揮訓(xùn)練項(xiàng)目的作用。
（四）貫穿工程創(chuàng)新理念
工科大學(xué)生普遍缺乏創(chuàng)新觀念、創(chuàng)新興趣、創(chuàng)新毅力和創(chuàng)新性思維能力、創(chuàng)新洞察能力，但他們大都具有創(chuàng)新潛能，只要采取適當(dāng)?shù)姆绞椒椒?，其?chuàng)新能力就可以大幅度提高。工程訓(xùn)練課程應(yīng)成為激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛能的主渠道。為此，要將工程創(chuàng)新理念貫穿于工程訓(xùn)練體系中，在設(shè)計(jì)訓(xùn)練項(xiàng)目時(shí)，有意識(shí)地讓學(xué)生參與一些創(chuàng)意性、設(shè)計(jì)性、綜合性訓(xùn)練。
二、工程訓(xùn)練課程教學(xué)體系的主要內(nèi)容
為全面培養(yǎng)學(xué)生能力，機(jī)械類專業(yè)的工程訓(xùn)練體系應(yīng)以先進(jìn)機(jī)械加工訓(xùn)練為主體，適當(dāng)增加一些電氣、自動(dòng)化方面的工程訓(xùn)練；電氣類專業(yè)的工程訓(xùn)練體系，除電氣類訓(xùn)練外，增加機(jī)械加工方面的訓(xùn)練。
非機(jī)非電應(yīng)用型工程類專業(yè)可以構(gòu)建以機(jī)械、電氣、自動(dòng)化訓(xùn)練為主體、多個(gè)訓(xùn)練模塊集成的工程訓(xùn)練體系，包括傳統(tǒng)機(jī)械加工訓(xùn)練、先進(jìn)機(jī)械加工訓(xùn)練、手工制作拆裝訓(xùn)練、電氣與自動(dòng)化訓(xùn)練、工程仿真模擬訓(xùn)練、工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)訓(xùn)練、工程創(chuàng)新綜合訓(xùn)練和工程專業(yè)訓(xùn)練等，學(xué)校可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行訓(xùn)練模塊的增刪調(diào)整。
傳統(tǒng)機(jī)械加工訓(xùn)練模塊。教學(xué)要求：了解傳統(tǒng)機(jī)械加工手段，完成規(guī)定零件加工。可在金工實(shí)習(xí)課程中完成。教學(xué)內(nèi)容：現(xiàn)場(chǎng)訓(xùn)練（鉗工訓(xùn)練、車工訓(xùn)練、刨工訓(xùn)練、焊接訓(xùn)練）、觀摩訓(xùn)練（銑磨訓(xùn)練、鑄鍛訓(xùn)練）。
先進(jìn)機(jī)械加工訓(xùn)練模塊。教學(xué)要求：了解先進(jìn)加工理念，熟悉數(shù)控加工編程指令，掌握數(shù)控加工的基本操作。教學(xué)內(nèi)容：數(shù)控車削加工訓(xùn)練、數(shù)控銑削加工訓(xùn)練、其他先進(jìn)加工訓(xùn)練。
手工制作拆裝訓(xùn)練模塊。教學(xué)要求：熟悉手工制作、手工拆裝過(guò)程，掌握工具、設(shè)備的使用，進(jìn)一步提高實(shí)踐動(dòng)手能力。教學(xué)內(nèi)容：利用簡(jiǎn)單設(shè)備與工具進(jìn)行制作、拆裝模型、認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)等訓(xùn)練。
電氣與自動(dòng)化訓(xùn)練模塊。教學(xué)要求：掌握用電基本常識(shí)、電工電子基本操作和自動(dòng)化裝置基本使用方法。教學(xué)內(nèi)容：安排電路安裝、連接、焊接訓(xùn)練、自動(dòng)控制、光機(jī)電一體化訓(xùn)練。
工程仿真模擬訓(xùn)練模塊。教學(xué)要求：掌握仿真軟件的使用。教學(xué)內(nèi)容：通過(guò)電腦仿真軟件進(jìn)行工程實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)與制造。
工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)訓(xùn)練模塊。教學(xué)要求：了解工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，熟悉食品工廠、化工廠的工程設(shè)計(jì)過(guò)程。教學(xué)內(nèi)容：安排創(chuàng)新設(shè)計(jì)類訓(xùn)練項(xiàng)目。
工程創(chuàng)新綜合訓(xùn)練模塊。教學(xué)要求：通過(guò)訓(xùn)練培養(yǎng)創(chuàng)新能力和綜合能力。教學(xué)內(nèi)容：安排創(chuàng)意性、創(chuàng)新性、綜合性訓(xùn)練項(xiàng)目。
工程專業(yè)訓(xùn)練。教學(xué)要求： 通過(guò)訓(xùn)練培養(yǎng)工程專業(yè)能力與素質(zhì)。安排在高年級(jí)進(jìn)行。教學(xué)內(nèi)容：安排專業(yè)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)訓(xùn)練、專業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）、社會(huì)實(shí)踐、科研鍛煉等教學(xué)環(huán)節(jié)。
三、工程訓(xùn)練課程教學(xué)體系的實(shí)施
（一）積極開(kāi)發(fā)工程訓(xùn)練項(xiàng)目
優(yōu)質(zhì)訓(xùn)練項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)是工程訓(xùn)練課程教學(xué)的基礎(chǔ)。根據(jù)訓(xùn)練模塊集成的要求，開(kāi)發(fā)數(shù)控車削加工操作、數(shù)控銑加工操作、飛機(jī)模型制作、空竹制作、工業(yè)管道設(shè)備拆裝、電工基本技能綜合、電子基本技能綜合、光機(jī)電一體化生產(chǎn)線調(diào)試、離心泵性能曲線測(cè)定仿真、板式塔設(shè)計(jì)仿真、吸收仿真實(shí)驗(yàn)、流體仿真實(shí)驗(yàn)、數(shù)控車削加工仿真、數(shù)控銑削加工仿真、工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與機(jī)構(gòu)拼裝、創(chuàng)意性手工小制作、換熱器模擬創(chuàng)新等訓(xùn)練項(xiàng)目。
在訓(xùn)練項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)上，除了讓學(xué)生得到較多的實(shí)踐機(jī)會(huì)外，還強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新性和綜合性，將工程創(chuàng)新理念灌輸給學(xué)生，在訓(xùn)練中要求學(xué)生有所創(chuàng)新。比如，數(shù)控銑加工操作訓(xùn)練，要求學(xué)生除完成教師指定零件加工外，還要自行設(shè)計(jì)一個(gè)創(chuàng)意零件，繪制CAD加工圖，編制數(shù)控加工程序，最后完成創(chuàng)意件的數(shù)控加工。再如機(jī)械運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與機(jī)構(gòu)拼裝訓(xùn)練，學(xué)生除要完成給定機(jī)構(gòu)的拼裝外，還要根據(jù)機(jī)構(gòu)組成原理，自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，完成機(jī)構(gòu)拼裝，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。
（二）精心編制工程訓(xùn)練教學(xué)文件
規(guī)范完善的教學(xué)文件是進(jìn)行工程訓(xùn)練課程教學(xué)的依據(jù)。在多方調(diào)研的基礎(chǔ)上，先后編制工程訓(xùn)練課程教學(xué)大綱、各訓(xùn)練模塊教學(xué)大綱、各工程訓(xùn)練項(xiàng)目訓(xùn)練指導(dǎo)書和詳細(xì)授課計(jì)劃，建設(shè)工程訓(xùn)練選課與管理的網(wǎng)站。
（三）改善工程訓(xùn)練教學(xué)條件
完備的工程訓(xùn)練硬件設(shè)施是進(jìn)行工程訓(xùn)練課程教學(xué)的保證。為保證教學(xué)質(zhì)量，學(xué)校多渠道爭(zhēng)取建設(shè)資金，購(gòu)置訓(xùn)練設(shè)備。
參考文獻(xiàn)：
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Construction and Implementation of the Teaching System for Engineering Training Course in Higher Polytechnic College
HE Yang-chun
（College of Food Science and Biotechnology Engineering， Zhejiang Business University， Hangzhou Zhejiang 310035， China）
關(guān)鍵詞：機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)；多元化；課程教學(xué)；創(chuàng)新能力
一、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)傳統(tǒng)課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的主要問(wèn)題
機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)是一門知識(shí)面廣、綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)主干課，它將機(jī)床設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)、工業(yè)自動(dòng)化、工業(yè)機(jī)器人等內(nèi)容合為一門課程，構(gòu)成新的課程體系[1]。隨著裝備制造業(yè)的迅猛發(fā)展，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)傳統(tǒng)課程教學(xué)越來(lái)越不能滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要，存在的主要問(wèn)題如下：
1.傳統(tǒng)的課程教學(xué)內(nèi)容泛而不精，不能緊跟時(shí)代步伐，缺少新裝備、新技術(shù)和新材料方面的知識(shí)，不利于學(xué)生創(chuàng)新研究能力的培養(yǎng)。
2.傳統(tǒng)的教學(xué)模式相對(duì)單一或不足，主要仍然是以教師的填鴨式灌輸為主，學(xué)生被動(dòng)接受。由于一部分教師自身實(shí)踐能力較弱，理論教學(xué)的效果很差，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。
3.傳統(tǒng)的課程教學(xué)中對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的重視不夠，學(xué)生缺少親自動(dòng)手實(shí)踐的訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和動(dòng)手能力弱。這又反過(guò)來(lái)影響了學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解和掌握。
4.傳統(tǒng)的課程教學(xué)考核方法相對(duì)簡(jiǎn)單，一般將平時(shí)考勤、作業(yè)和期末考試成績(jī)作為評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的標(biāo)準(zhǔn)。這種考核方法不能有效地激勵(lì)學(xué)生努力提高機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的能力，學(xué)生只會(huì)在考前突擊背概念，無(wú)助于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
基于上述問(wèn)題，我院機(jī)械教研室全體老師總結(jié)多年的任教經(jīng)驗(yàn)，貫徹以人為本的教育理念，將各種日益涌現(xiàn)的教學(xué)方法進(jìn)行優(yōu)化組合，形成了一套機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)多元化課程教學(xué)模式，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)課程教學(xué)模式的不足，從多角度多方位激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和潛能[2]。
二、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)多元化課程教學(xué)模式
以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為目標(biāo)，通過(guò)增加專業(yè)特色內(nèi)容和學(xué)科前沿知識(shí)，優(yōu)化課程教學(xué)的內(nèi)容；通過(guò)應(yīng)用多種現(xiàn)代化教學(xué)方法和增加綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)，優(yōu)化課程教學(xué)方法；通過(guò)引入多種評(píng)價(jià)體系，完善課程考核模式，從而變單一的傳統(tǒng)課程教學(xué)模式為多元化課程教學(xué)模式，具體執(zhí)行方案分為以下幾個(gè)方面：
（一）制定多層次的課程教學(xué)內(nèi)容
1.重視理論基礎(chǔ)知識(shí)
理論基礎(chǔ)知識(shí)不會(huì)因新裝備、新技術(shù)的產(chǎn)生而過(guò)時(shí)，堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)是我們一切工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的最根本的條件，因而是我們學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。例如在講授機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)，金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論，如機(jī)床的工作原理、幾何表面的形成原理和機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng)等，是我們學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。在講授夾具設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)床夾具的六點(diǎn)定位原理，完全定位、不完全定位、過(guò)定位和欠定位等基本概念是我們講課的重點(diǎn)。
2.增加專業(yè)特色內(nèi)容
我院于2011年購(gòu)買慧魚模型，建立了機(jī)器人創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)室。根據(jù)我院的實(shí)際情況，在工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)模塊，增加了慧魚模型教具內(nèi)容的學(xué)習(xí)，主要講述如何利用慧魚模型進(jìn)行機(jī)器人的制作和控制?；埕~模型是由德國(guó)發(fā)明家Arthur Fischer 博士在1964 年從其專利“六面拼接體”的基礎(chǔ)上發(fā)明的[3]。慧魚模型采用模塊化設(shè)計(jì)，可無(wú)限擴(kuò)充，可反復(fù)拆裝，可逼真表現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的構(gòu)成和控制的過(guò)程及其控制的原理，便于對(duì)機(jī)器人原理、組成、控制的全面認(rèn)識(shí)。
3.加強(qiáng)學(xué)科前沿知識(shí)
機(jī)械制造裝備的知識(shí)日新月異，學(xué)生畢業(yè)以后會(huì)碰到非常先進(jìn)的機(jī)械制造裝備，為了緊跟時(shí)代步伐，加強(qiáng)學(xué)科前沿知識(shí)變得非常重要。通過(guò)請(qǐng)工廠一線的工程技術(shù)人員開(kāi)設(shè)講座和組建學(xué)習(xí)小組，與我院老師一起申報(bào)學(xué)生科研立項(xiàng)等方式，了解最新的機(jī)械制造裝備動(dòng)態(tài)，主動(dòng)參與學(xué)科科研研究，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
（二）開(kāi)展多元化的課程教學(xué)模式
課程教學(xué)由理論教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)組成。傳統(tǒng)的機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程教學(xué)，在理論教學(xué)環(huán)節(jié)上，以教師的“填鴨式”教學(xué)為主，而且授課內(nèi)容重點(diǎn)不突出；在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)上，認(rèn)識(shí)上輕視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，主要以一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。針對(duì)這種情況，我院實(shí)施多元化課程教學(xué)模式有：
1.啟發(fā)式理論教學(xué)模式
機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容非常多，如果照本宣科地講，不僅老師和學(xué)生很累，而且授課的效果很差。如果換一種講課的方式，采用啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，通過(guò)課堂討論，師生互動(dòng)等方式，傳授解決實(shí)際工程問(wèn)題的思維方式，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，有利用創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。例如在機(jī)床夾具設(shè)計(jì)模塊，討論過(guò)定位這種方式是否合理時(shí)，可以提出我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫陌讼勺罏槭裁闯２捎盟臈l腿？學(xué)生互相討論的結(jié)果，可能認(rèn)為八仙桌用四條腿比較穩(wěn)。這時(shí)可以進(jìn)一步問(wèn)這是一種什么定位方式？過(guò)定位！通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)，同學(xué)們對(duì)于過(guò)定位的優(yōu)點(diǎn)有了很直觀的認(rèn)識(shí)：過(guò)定位可以提高穩(wěn)定性。
2.課程網(wǎng)站式理論教學(xué)模式
機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容非常豐富，為了調(diào)動(dòng)學(xué)生課外學(xué)習(xí)的積極性，我們?cè)趯W(xué)校校園網(wǎng)的天空教室處，建立了機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的課程網(wǎng)站。課程網(wǎng)站上不僅包含老師上課的PPT電子教案、動(dòng)畫、視頻等，還有大量擴(kuò)充的資料，比如典型機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)演示flas、加工中心刀庫(kù)及換刀動(dòng)作等視頻資料、組合機(jī)床夾具方案圖庫(kù)、慧魚模型作品展示，學(xué)生科技作品圖片及PPT等。課程網(wǎng)站還進(jìn)行網(wǎng)上作業(yè)布置與批改，遠(yuǎn)程作業(yè)輔導(dǎo)與討論，并設(shè)有習(xí)題庫(kù)，方便學(xué)生自我學(xué)習(xí)與提高。課程網(wǎng)站式理論教學(xué)模式有效緩解了目前教學(xué)內(nèi)容多，而課時(shí)相對(duì)不足的矛盾，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)機(jī)械制造裝備課程內(nèi)容廣度和深度的拓展。
3.雙語(yǔ)教學(xué)式理論教學(xué)模式
雙語(yǔ)教學(xué)既可以讓學(xué)生掌握扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，又較好地提高專業(yè)英文閱讀和寫作能力[4]。目前我們學(xué)校與英國(guó)南威爾士大學(xué)合作辦學(xué)，辦有機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)3+1國(guó)際班，前3年在我校學(xué)校，最后1年在南威爾士大學(xué)學(xué)習(xí)。為了適應(yīng)新的發(fā)展需要，開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)變得非常迫切。目前，對(duì)國(guó)際班學(xué)生，我們制作了雙語(yǔ)教學(xué)的多媒體課件進(jìn)行理論教學(xué)；請(qǐng)南威爾士大學(xué)的教授和我院英文水平高的教授做學(xué)科前沿的專題英文報(bào)告；要求學(xué)生完成了一個(gè)全英文的報(bào)告，自選題目，任選一個(gè)本課程教學(xué)模塊內(nèi)容相關(guān)的題目，并要求學(xué)生針對(duì)自己的論一個(gè)PPT，在課堂進(jìn)行陳述。雙語(yǔ)教學(xué)開(kāi)拓了學(xué)生的視野，提高了學(xué)生的英文閱讀寫作能力和口語(yǔ)表達(dá)能力，為學(xué)生以后的發(fā)展奠定了很好的基礎(chǔ)。
4.綜合創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)模式
我院結(jié)合工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)教學(xué)的要求與慧魚模型的特點(diǎn)，組建了慧魚模型綜合創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，增加綜合創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，為學(xué)生提供廣闊的思維空間，提高動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力?；埕~模型綜合創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)包括機(jī)械構(gòu)件、電氣構(gòu)件、氣動(dòng)構(gòu)件、傳感器、電腦控制器和配套計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件。以全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽主題為創(chuàng)新設(shè)計(jì)的選題方向，學(xué)生自己利用慧魚模型綜合創(chuàng)新平臺(tái)，搭建自己的機(jī)器人來(lái)完成創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽主題說(shuō)要求的功能。通過(guò)使用慧魚模型綜合創(chuàng)新平臺(tái)，學(xué)生不僅更好地理解和掌握了課堂知識(shí)，而且應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力大大增強(qiáng)，提高了學(xué)生的綜合創(chuàng)新思維能力，也提升了機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量。
5.基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的科研創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)模式
項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法來(lái)源于構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論，是實(shí)施探究式教學(xué)模式的一種教學(xué)方法[5]。基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的科研創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)模式是以科研項(xiàng)目為載體，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。這一教學(xué)模式尤其適合對(duì)科研有興趣的同學(xué)。在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，按照自愿和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的原則，將有科研興趣的同學(xué)每3-4人組成一個(gè)科研小組，每個(gè)小組通過(guò)自己查詢資料，提出所要研究項(xiàng)目的題目，教師負(fù)責(zé)判斷這個(gè)題目是否具有研究的可行性和必要性。教師把每個(gè)小組比較可行的題目，報(bào)學(xué)校的學(xué)生科技立項(xiàng)。有了一定的經(jīng)費(fèi)支持，以項(xiàng)目為載體，在指導(dǎo)老師的幫助下，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，充分培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造力、獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力以及小組組員間的團(tuán)隊(duì)合作能力。
（三）多元化的課程教學(xué)考核手段
多元化的機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程教學(xué)考核手段，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，有利于提高學(xué)生自我學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力，有利于學(xué)生個(gè)性的培養(yǎng)和發(fā)展，從而提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，結(jié)合我院課程教學(xué)情況，對(duì)課程教學(xué)考核分為五大類：
1.日常課堂教學(xué)考核
日常課堂教學(xué)考核從上課出勤、課堂問(wèn)題回答，課堂討論，課后作業(yè)等方面進(jìn)行綜合評(píng)定，按百分制給出分?jǐn)?shù)。日常課堂教學(xué)考核，重點(diǎn)考查學(xué)生上課的紀(jì)律性、討論的積極性和創(chuàng)造性、學(xué)習(xí)的認(rèn)真程度等。
2.英文論文大作業(yè)考核
英文論文大作業(yè)考核是雙語(yǔ)教學(xué)效果的考核，主要從英文論文內(nèi)容的深度和廣度、英文寫作是否有語(yǔ)法問(wèn)題、課堂陳述等方面進(jìn)行綜合評(píng)定，按百分制給出分?jǐn)?shù)。英文論文大作業(yè)考核，重點(diǎn)考查學(xué)生英文檢索的能力，英文寫作的能力和英語(yǔ)的口語(yǔ)表達(dá)能力等。
3.綜合創(chuàng)新型實(shí)踐考核
綜合創(chuàng)新型實(shí)踐考核從實(shí)踐題目的擬定、實(shí)踐操作、實(shí)踐總結(jié)、實(shí)踐報(bào)告等方面進(jìn)行綜合評(píng)定，按百分制給出分?jǐn)?shù)。綜合創(chuàng)新型實(shí)踐考核，重點(diǎn)考查學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，實(shí)踐動(dòng)手能力等。
4.科研創(chuàng)新型實(shí)踐考核
科研創(chuàng)新型實(shí)踐考核只針對(duì)部分有科研興趣的同學(xué)，因而考核成績(jī)作為平時(shí)成績(jī)的加分因素?？蒲袆?chuàng)新型實(shí)踐考核從實(shí)踐題目的創(chuàng)新性和先進(jìn)性、實(shí)踐裝置、方法的合理性、實(shí)踐結(jié)果的實(shí)用性，論文的規(guī)范性等綜合評(píng)定。對(duì)于科研創(chuàng)新性實(shí)踐考核中表現(xiàn)突出的同學(xué)，可推薦參加各類競(jìng)賽，在學(xué)校獎(jiǎng)學(xué)金評(píng)定中得到加分，甚至直接參與教師的科研項(xiàng)目。
5.期末考試考核
機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)作為一門核心專業(yè)課，期末考試是非常重要的一個(gè)考核方式。期末考試考題包括理論基礎(chǔ)知識(shí)題、綜合實(shí)踐分析題和考查學(xué)生創(chuàng)新能力的一些開(kāi)放式、探究式的題目。通過(guò)加大對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)在期末考試考核中所占的比例，提高學(xué)生對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的重視程度，提高理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的能力。
三、結(jié)語(yǔ)
機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)多元化課程教學(xué)模式是一種新的課程教學(xué)模式。這種模式通過(guò)利用課堂啟發(fā)式教學(xué)、課程網(wǎng)站教學(xué)，雙語(yǔ)教學(xué)、綜合創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)和基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的科研創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)，整合了多種教學(xué)要素，解決了傳統(tǒng)課程教學(xué)模式中存在的問(wèn)題。這種模式通過(guò)建立多元化的課程教學(xué)考核手段，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的發(fā)展。通過(guò)教學(xué)與科研的結(jié)合，重視學(xué)生科研素質(zhì)的培養(yǎng)，提高了學(xué)生的綜合能力。
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應(yīng)用型本科教育是以培養(yǎng)知識(shí)、能力和素質(zhì)全面協(xié)調(diào)發(fā)展，具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理等一線的高級(jí)應(yīng)用型人才為目標(biāo)定位的高等教育[1]。發(fā)展應(yīng)用型本科教育，既是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的要求，也對(duì)高等教育大眾化進(jìn)程起到了積極的促進(jìn)作用。我校依據(jù)應(yīng)用型的辦學(xué)定位和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，以“大應(yīng)用觀、大工程觀”為引領(lǐng)確立了應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建了新的人才培養(yǎng)方案。《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程是機(jī)械類各專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，課題組根據(jù)學(xué)校教學(xué)改革精神及機(jī)械類專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)要求，對(duì)課程在理論教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合、課程知識(shí)與實(shí)踐創(chuàng)新相融合、教學(xué)改革與資源建設(shè)相結(jié)合等方面進(jìn)行了研究與實(shí)踐探索，取得了顯著的效果。
一、將理論教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合
應(yīng)用型本科教育的課程體系具有其特點(diǎn)，它不是建立在學(xué)科體系上而是以技術(shù)體系為依據(jù)的課程內(nèi)容體系[2]。在“厚基礎(chǔ)、重實(shí)踐、能創(chuàng)新、高素質(zhì)”目標(biāo)指導(dǎo)下，強(qiáng)調(diào)理論的應(yīng)用性與技術(shù)的先進(jìn)性。該課程的教學(xué)內(nèi)容與制造企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)，它主要介紹機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程及生產(chǎn)活動(dòng)的組織、機(jī)械加工方法、機(jī)械加工過(guò)程及其系統(tǒng)。為了滿足機(jī)械類應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)要求，教學(xué)內(nèi)容體系以實(shí)際工程為背景，以機(jī)械制造工藝過(guò)程為主線，從機(jī)床、刀具到夾具設(shè)計(jì)、工藝制訂、加工裝配，均要符合企業(yè)技術(shù)體系和實(shí)際流程。教學(xué)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)與工程應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合，根據(jù)徐州的地緣優(yōu)勢(shì)，引入了工程機(jī)械零件如油缸、殼體等零件的加工工藝，并注重經(jīng)典知識(shí)與新技術(shù)相結(jié)合，保證了教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性。
面向應(yīng)用型工程人才的培養(yǎng)，專業(yè)理論以“夠用”為度，強(qiáng)化案例教學(xué)，突出實(shí)用性。對(duì)課堂活動(dòng)應(yīng)精心設(shè)計(jì)和組織，課程各章節(jié)以案例導(dǎo)入、問(wèn)題導(dǎo)向，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。講授中采用置疑討論、交流互動(dòng)等啟發(fā)式教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、分析討論，避免單純“灌輸型”傳授知識(shí)。對(duì)于重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容，精講多練，有助于課堂教學(xué)質(zhì)量的提高。對(duì)于卓越班采用小班授課，更易于師生交流互動(dòng)、翻轉(zhuǎn)課堂，強(qiáng)化了對(duì)學(xué)生分析解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。
教學(xué)中靈活運(yùn)用多媒體課件、實(shí)物教具等輔助教學(xué)手段，可顯著提高課堂教學(xué)效果。對(duì)多媒體課件要精心設(shè)計(jì)，合理選用動(dòng)態(tài)仿真、現(xiàn)場(chǎng)視頻、3D模型等，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，豐富信息量，使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性更高。如講解機(jī)床結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，若采用機(jī)床剖切圖或錄像進(jìn)行教學(xué)的話，學(xué)生難以看清楚機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)，教學(xué)效果不理想。為此課題組基于Pro/E軟件建立了CA6140機(jī)床的3D模型并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真，課堂教學(xué)中可演示機(jī)床每個(gè)部件的構(gòu)成、空間位置關(guān)系、傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)等，非常直觀形象，使學(xué)生能深入理解并掌握知識(shí)要點(diǎn)，增強(qiáng)了課程學(xué)習(xí)的趣味性。充分利用多種教具和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，形象直觀，可促使理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合。如講解車刀和鉆、擴(kuò)、攻絲、磨削等加工工藝時(shí)，教師將車刀及模型、小型手工電鉆、拋光機(jī)、磨平機(jī)等帶進(jìn)課堂，對(duì)照實(shí)物講解刀具幾何角度、現(xiàn)場(chǎng)在鋁板上進(jìn)行鉆孔、攻絲、對(duì)板件進(jìn)行磨邊、拋光等[3]，并在課間和課后現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行試加工，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)加工工藝的感性認(rèn)識(shí)。
課后除布置思考題和作業(yè)，安排習(xí)題課及作業(yè)講評(píng)，鞏固課堂所學(xué)知識(shí)外，充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺(tái)開(kāi)辟第二課堂，實(shí)現(xiàn)師生網(wǎng)上交流與互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生挖掘和利用網(wǎng)絡(luò)中與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的信息資源，在牢固掌握課程知識(shí)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生信息收集、辨別及合理利用的意識(shí)，不斷提升學(xué)生的綜合能力。課程設(shè)計(jì)以選擇企業(yè)案例中的典型零件為對(duì)象，增強(qiáng)了課程設(shè)計(jì)的真實(shí)性[4]。設(shè)計(jì)任務(wù)包括繪制零件圖、毛坯圖，編制零件機(jī)械加工工藝卡、工序卡，繪制夾具裝配圖和撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書等，進(jìn)行綜合訓(xùn)練。設(shè)計(jì)手段由二維設(shè)計(jì)逐漸向三維設(shè)計(jì)、裝配過(guò)渡，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐能力。為保證課程設(shè)計(jì)質(zhì)量，指導(dǎo)教師組成答辯小組，對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行答辯，從圖紙、說(shuō)明書、對(duì)知識(shí)的掌握程度等方面嚴(yán)格把關(guān)。生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)集中在中國(guó)一拖集團(tuán)有限公司等企業(yè)進(jìn)行，學(xué)校與企業(yè)結(jié)合共同培養(yǎng)機(jī)械類應(yīng)用型人才。為保證實(shí)習(xí)效果，實(shí)施“企業(yè)導(dǎo)師講解+校內(nèi)導(dǎo)師講解+分組討論+教師總結(jié)+撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告”的實(shí)習(xí)模式。企業(yè)導(dǎo)師講解之后，校內(nèi)導(dǎo)師必須將重點(diǎn)問(wèn)題逐個(gè)講解，各分廠實(shí)習(xí)結(jié)束后在非生產(chǎn)區(qū)分組討論，補(bǔ)充完善實(shí)習(xí)日記及實(shí)習(xí)報(bào)告。
二、將課程知識(shí)與實(shí)踐創(chuàng)新相融合
對(duì)機(jī)械類應(yīng)用型人才不僅要強(qiáng)化工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，更要注重對(duì)學(xué)生科技創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)[5]。課題組教師積極指導(dǎo)學(xué)生參與科研課題、課外科技活動(dòng)等創(chuàng)新活動(dòng)，組織學(xué)生參加國(guó)家、省市等各大賽事，以培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。對(duì)于本課程教學(xué)中的難點(diǎn)和學(xué)生不易理解的知識(shí)點(diǎn)，如刀具的幾何角度部分，教師將其問(wèn)題提煉出來(lái)以項(xiàng)目的形式帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)集語(yǔ)音、動(dòng)作、視頻為一體的多功能動(dòng)態(tài)刀具幾何角度演示裝置，獲得了全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽二等獎(jiǎng)，獲江蘇省大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)，并授權(quán)發(fā)明專利。這既解決了教學(xué)難題，又鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。針對(duì)課程中刀具切削溫度的知識(shí)點(diǎn)，教師指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)發(fā)了基于紅外測(cè)溫技術(shù)的刀具溫度測(cè)量裝置等，既鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力，也具有很好的應(yīng)用效果。課題組教師鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)各類大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生將課程和生活中的有關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行提煉，并通過(guò)創(chuàng)新項(xiàng)目加以解決。指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科技論文寫作和專利申報(bào)，培養(yǎng)其科學(xué)素養(yǎng)。實(shí)踐表明，對(duì)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，能有效地促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。兩年來(lái)，充分利用我校的國(guó)家級(jí)工程實(shí)踐教育中心的優(yōu)勢(shì)條件，指導(dǎo)學(xué)生完成了國(guó)家級(jí)、省級(jí)實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目3項(xiàng)，指導(dǎo)學(xué)生發(fā)表學(xué)術(shù)論文2篇，獲批發(fā)明專利和實(shí)用新型專利3項(xiàng)。指導(dǎo)學(xué)生獲得第四屆、第五屆“浩辰杯”華東區(qū)大學(xué)生CAD應(yīng)用技能競(jìng)賽中獲一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)6項(xiàng)。指導(dǎo)學(xué)生獲省級(jí)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)、校級(jí)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)2項(xiàng)。
三、將教學(xué)改革與資源建設(shè)相結(jié)合
圍繞機(jī)械類應(yīng)用型人才的教學(xué)目標(biāo)要求深入開(kāi)展課程教學(xué)改革，促進(jìn)了課程資源的建設(shè)。課題組根據(jù)機(jī)械類應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)要求，結(jié)合工程實(shí)際合理安排課程內(nèi)容體系，強(qiáng)化案例教學(xué)，主編出版了機(jī)械類創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)規(guī)劃教材《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，已在省內(nèi)外多所院校中推廣使用，受到了大家的好評(píng)。應(yīng)用型人才的培養(yǎng)更加注重學(xué)生工程實(shí)踐能力的提高。我校不但增加了實(shí)踐類課程的學(xué)分比重，也調(diào)整了實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，以更多的綜合實(shí)驗(yàn)取代傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，以更多的生產(chǎn)一線實(shí)景教學(xué)取代傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室模擬教學(xué)。教師積極主持、參與實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，指導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)踐活動(dòng)，收到了顯著成效。如指導(dǎo)“夾具拆裝與調(diào)整”實(shí)驗(yàn)時(shí)，選拔一些學(xué)生參加機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)制作項(xiàng)目，充實(shí)實(shí)驗(yàn)室資源建設(shè)。學(xué)生利用課外時(shí)間完成夾具設(shè)計(jì)、工藝制訂、加工裝配等，制作完成機(jī)床夾具實(shí)驗(yàn)裝置2套。在整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程中將設(shè)計(jì)（3D建模、裝配、仿真，標(biāo)準(zhǔn)查詢，標(biāo)準(zhǔn)件選型，材料選擇）、繪制工程圖、工藝制訂、機(jī)械加工（車削、銑削、鉆孔、攻絲等）、電火花線切割加工、裝配（含配作加工）全部貫穿起來(lái)，有利于本專業(yè)知識(shí)的融會(huì)貫通，使學(xué)生實(shí)際工程能力得到明顯提升。
摘要：在機(jī)械設(shè)計(jì)中引入CAD技術(shù),可以解決機(jī)械企業(yè)中重復(fù)性設(shè)計(jì)多、信息資源利用率低的難題,縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；CAD技術(shù)
1CAD技術(shù)的發(fā)展
CAD(ComputerAidedDesign)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的英文縮寫，是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形處理能力和數(shù)值計(jì)算能力，輔助工程技術(shù)人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，達(dá)到理想的目的，并取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。自1950年計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)誕生以來(lái)，已廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領(lǐng)域，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率飛速地提高。現(xiàn)已將計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)（Com-puterAidedManufacturing，CAM）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)（ProductDataManagement，PDM）及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ComputerItegratedmanufacturingsystem，CIMS）集于一體。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)是決定產(chǎn)品命運(yùn)的研究，也是最重要的環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作決定著產(chǎn)品75%的成本。目前，CAD系統(tǒng)已由最初的僅具數(shù)值計(jì)算和圖形處理功能的CAD系統(tǒng)發(fā)展成為結(jié)合人工智能技術(shù)的智能CAD系統(tǒng)（ICAD）(IntelligentCAD)。21世紀(jì)，ICAD技術(shù)將具備新的特征和發(fā)展方向，以提高新時(shí)代制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化和小批量、多品種要求的迅速響應(yīng)能力。
以智能CAD（ICAD）為代表的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)、智能活動(dòng)是由設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)完成。這種系統(tǒng)能夠模擬某一領(lǐng)域內(nèi)專家設(shè)計(jì)的過(guò)程，采用單一知識(shí)領(lǐng)域的符號(hào)推理技術(shù)，解決單一領(lǐng)域內(nèi)的特定問(wèn)題。該系統(tǒng)把人工智能技術(shù)和優(yōu)化、有限元、計(jì)算機(jī)繪圖等技術(shù)結(jié)合起來(lái)，盡可能多地使計(jì)算機(jī)參與方案決策、性能分析等常規(guī)設(shè)計(jì)過(guò)程，借助計(jì)算機(jī)的支持，設(shè)計(jì)效率有了大大地提高。
2三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)
通過(guò)實(shí)際應(yīng)用三維CAD系統(tǒng)軟件,筆者體會(huì)到三維CAD系統(tǒng)軟件比二維CAD在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中具有更大的優(yōu)勢(shì),具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
2.1零件設(shè)計(jì)更加方便
使用三維CAD系統(tǒng),可以裝配環(huán)境中設(shè)計(jì)新零件,也可以利用相鄰零件的位置及形狀來(lái)設(shè)計(jì)新零件,既方便又快捷,避免了單獨(dú)設(shè)計(jì)零件導(dǎo)致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過(guò)程通過(guò)動(dòng)畫演示出來(lái),使人一目了然。
2.2裝配零件更加直觀
在裝配過(guò)程中,資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關(guān)系,若裝配不正確即予以顯示,另外,零件還可以隱藏,在隱藏了外部零件的時(shí)候,可清楚地看到內(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)。整個(gè)機(jī)器裝配模型完成后還能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)演示,對(duì)于有一定運(yùn)動(dòng)行程要求的,可檢驗(yàn)行程是否達(dá)到要求,及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改,避免了產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)需要修改甚至報(bào)廢。
2.3縮短了機(jī)械設(shè)計(jì)周期
采用三維CAD技術(shù),機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)間縮短了近1/3,大幅度地提高了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率。在用三維CAD系統(tǒng)進(jìn)行新機(jī)械的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí),只需對(duì)其中部分零部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和制造,而大部分零部件的設(shè)計(jì)都將繼承以往的信息,使機(jī)械設(shè)計(jì)的效率提高了3~5倍。同時(shí),三維CAD系統(tǒng)具有高度變型設(shè)計(jì)能力,能夠通過(guò)快速重構(gòu),得到一種全新的機(jī)械產(chǎn)品。
2.4提高機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量
由于機(jī)械產(chǎn)品與信息技術(shù)相融合,同時(shí)采用CADCIMS組織生產(chǎn),機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)有了新發(fā)展。三維CAD技術(shù)采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法,如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)方針和優(yōu)化設(shè)計(jì)等,保證了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。同時(shí),大型企業(yè)數(shù)控加工手段完善,再采用CAD/CAPP/CAM進(jìn)行機(jī)械零件加工,一致性很好,保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
3CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
3.1零件與裝配圖的實(shí)體生成
3.1.1零件的實(shí)體建模。CAD的三維建模方法有三種,即線框模型、表面模型和實(shí)體模型。在許多具有實(shí)體建模功能的CAD軟件中,都有一些基本體系。如在AutoCAD的三維實(shí)體造型模塊中,系統(tǒng)提供了六種基本體系,即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環(huán)狀體和楔形體。對(duì)簡(jiǎn)單的零件,可通過(guò)對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,將其分解成若干基本體,對(duì)基本體進(jìn)行三維實(shí)體造型,之后再對(duì)其進(jìn)行交、并、差等布爾運(yùn)算,便可得出零件的三維實(shí)體模型。
對(duì)于有些復(fù)雜的零件,往往難以分解成若干個(gè)基本體,使組合或分解后產(chǎn)生的基本體過(guò)多,導(dǎo)致成型困難。所以,僅有基本體系還不能完全滿足機(jī)器零件三維實(shí)體造型的要求。為此,可在二維幾何元素構(gòu)造中先定義零件的截面輪廓,然后在三維實(shí)體造型中通過(guò)拉伸或旋轉(zhuǎn)得到新的“基本體”,進(jìn)而通過(guò)交、并、差等得到所需要零件的三維實(shí)體造型。
3.1.2實(shí)體裝配圖的生成。在零件實(shí)體構(gòu)造完成后,利用機(jī)器運(yùn)動(dòng)分析過(guò)程中的資料,在運(yùn)動(dòng)的某一位置,按各零件所在的坐標(biāo)進(jìn)行“裝配”,這一過(guò)程可用CAD軟件的三維編輯功能實(shí)現(xiàn)。
3.2模具CAD/CAM的集成制造
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,制造行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)不斷提高,從普通機(jī)床到數(shù)控機(jī)床和加工中心,從人工設(shè)計(jì)和制圖到CAD/CAM/CAE,制造業(yè)正向數(shù)字化和計(jì)算機(jī)化方向發(fā)展。同時(shí),模具CAD/CAM技術(shù)、模具激光快速成型技術(shù)(RPM)等,幾乎覆蓋了整個(gè)現(xiàn)代制造技術(shù)。
一個(gè)完整的CAD/CAM軟件系統(tǒng)是由多個(gè)功能模塊組成的。如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、仿真模擬、數(shù)控加工、有限元分析、動(dòng)態(tài)顯示等。這些模塊應(yīng)以工程數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ),進(jìn)行統(tǒng)一管理,而實(shí)體造型是工程數(shù)據(jù)的主要來(lái)源之一。
3.3機(jī)械CAE軟件的應(yīng)用
機(jī)械CAE系統(tǒng)的主要功能是:工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)與壽命預(yù)估、動(dòng)力學(xué)/運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真等。CAD技術(shù)在解決造型問(wèn)題后,才能由CAE解決設(shè)計(jì)的合理性、強(qiáng)度、剛度、壽命、材料、結(jié)構(gòu)合理性、運(yùn)動(dòng)特性、干涉、碰撞問(wèn)題和動(dòng)態(tài)特性等。
4CAD前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)
4.1圖形交互技術(shù)
CAD軟件是產(chǎn)品創(chuàng)新的工具,務(wù)求易學(xué)好用,得心應(yīng)手。一個(gè)友好的、智能化的工作環(huán)境可以開(kāi)拓設(shè)計(jì)師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創(chuàng)造性的工作中。因此,智能化圖標(biāo)菜單、“拖放式”造型、動(dòng)態(tài)導(dǎo)航器等一系列人性化的功能，為設(shè)計(jì)師提供了方便。此外，筆輸入法草圖識(shí)別、語(yǔ)言識(shí)別和特征手勢(shì)建模等新技術(shù)也正在研究之中。
4.2智能CAD技術(shù)
CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)用逐步深入,逐漸提出智能化需求.設(shè)計(jì)是一個(gè)含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動(dòng)。智能CAD/CAM是發(fā)展的必然方向。智能設(shè)計(jì)在運(yùn)用知識(shí)化、信息化的基礎(chǔ)上，建立基于知識(shí)的設(shè)計(jì)倉(cāng)庫(kù),及時(shí)準(zhǔn)確地向設(shè)計(jì)師提品開(kāi)發(fā)所需的知識(shí)和幫助,智能地支持設(shè)計(jì)人員，同時(shí)捕獲和理解設(shè)計(jì)人員意圖、自動(dòng)檢測(cè)失誤，回答問(wèn)題、提出建議方案等。并具有推理功能,使設(shè)計(jì)新手也能做出好的設(shè)計(jì)來(lái),現(xiàn)代設(shè)計(jì)的核心是創(chuàng)新設(shè)計(jì),人們正試圖把創(chuàng)新技法和人工智能技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用到CAD技術(shù)中,用智能設(shè)計(jì)、智能制造系統(tǒng)去創(chuàng)造性指導(dǎo)解決新產(chǎn)品、新工程和新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造,這樣才能使我們的產(chǎn)品、工程和系統(tǒng)有創(chuàng)造性。
4.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在CAD中已開(kāi)始應(yīng)用,設(shè)計(jì)人員在虛擬世界中創(chuàng)造新產(chǎn)品,可以從人機(jī)工程學(xué)角度檢查設(shè)計(jì)效果,可直接操作模擬對(duì)象,檢驗(yàn)操作是否舒適、方便,及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間布局中的干涉和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的碰撞等問(wèn)題,及早看到新產(chǎn)品的外形,從多方面評(píng)價(jià)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品.虛擬產(chǎn)品建模就是指建立產(chǎn)品虛擬原理或虛擬樣機(jī)的過(guò)程.虛擬制造用虛擬原型取代物理原型進(jìn)行加工、測(cè)試、仿真和分析,以評(píng)價(jià)其性能,可制造性、可裝配性、可維護(hù)性和成本、外觀等,基于虛擬樣機(jī)的試驗(yàn)仿真分析,可以在真實(shí)產(chǎn)品制造之前發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題,從而降低產(chǎn)品成本.虛擬制造、虛擬工廠、動(dòng)態(tài)企業(yè)聯(lián)盟將成為CAD技術(shù)在電子商務(wù)時(shí)代繼續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要方向.另外,隨著協(xié)同技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、概念設(shè)計(jì)面向產(chǎn)品的整個(gè)生命周期設(shè)計(jì)理論和技術(shù)的成熟和發(fā)展,利用基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術(shù),實(shí)現(xiàn)真正的全數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造,已成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
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關(guān)鍵詞：綜合課程設(shè)計(jì)；創(chuàng)新能力；機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接
為適應(yīng)社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型和復(fù)合型人才的需求，機(jī)械專業(yè)的課程體系和培養(yǎng)模式不斷改進(jìn)。電子科技大學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)開(kāi)設(shè)了綜合課程設(shè)計(jì)課程，是一門以培養(yǎng)機(jī)械專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新思維和提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力為目的實(shí)踐類課程，該門課程體現(xiàn)了專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、三維建模軟件和工程分析軟件的結(jié)合。
機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供將設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)易機(jī)構(gòu)的平臺(tái)，學(xué)生在平臺(tái)上體驗(yàn)從搭接、驗(yàn)證、調(diào)試、改進(jìn)到確定設(shè)計(jì)方案的過(guò)程，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生對(duì)平面機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)只停留在理論設(shè)計(jì)的狀況。
將機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接實(shí)驗(yàn)與綜合課程設(shè)計(jì)相結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生將機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接實(shí)驗(yàn)中的作品進(jìn)行的詳細(xì)設(shè)計(jì)，為拼接實(shí)驗(yàn)中的簡(jiǎn)單形狀構(gòu)件選擇材料、設(shè)計(jì)尺寸、進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，并繪制零件圖和系統(tǒng)裝配圖。這種有機(jī)結(jié)合使學(xué)生模擬經(jīng)歷產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的完整流程，有助于學(xué)生形成完整的工程意識(shí)和系統(tǒng)觀念。
一、綜合課程設(shè)計(jì)課程分析
1. 開(kāi)設(shè)綜合課程設(shè)計(jì)的意義和可行性
傳統(tǒng)的機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)兩門課程都設(shè)置了課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，兩門課程的課程設(shè)計(jì)都是在期末進(jìn)行的，相互之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)。多年來(lái)一直沿用的課程設(shè)計(jì)題目較少，相似或相同課題的學(xué)生較多，在網(wǎng)站上也能夠找到許多參考資料，抄襲情況屢見(jiàn)不鮮，不利于學(xué)生的獨(dú)立思考，造成課程設(shè)計(jì)無(wú)法達(dá)到預(yù)期目的。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械專業(yè)的基礎(chǔ)課程除了傳授機(jī)械設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)知識(shí)以外，還應(yīng)融入現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和工程計(jì)算軟件知識(shí)。電子科技大學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)方案中增加了一門獨(dú)立的實(shí)踐課―綜合課程設(shè)計(jì)，在第六學(xué)期開(kāi)設(shè)，取代了原有的相對(duì)獨(dú)立的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)。綜合課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，設(shè)置該課程的目的以培養(yǎng)卓越工程技術(shù)人才為目標(biāo)，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)分析技術(shù)和設(shè)計(jì)手段解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。
在大三上學(xué)期，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了機(jī)械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)和機(jī)械原理、工程控制等專業(yè)基礎(chǔ)課程，具備了進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)部分的基礎(chǔ)知識(shí)。在大三下學(xué)期，開(kāi)始學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)、產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)、CAD/CAE/CAM、產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)等課程，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行強(qiáng)度校核、造型設(shè)計(jì)、工程分析、公差設(shè)計(jì)需要這些課程的知識(shí)。因此，在學(xué)期開(kāi)始時(shí)布置設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)生可以先進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，隨著相關(guān)課程學(xué)習(xí)的逐步深入，有針對(duì)性、有目的地拓展產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的知識(shí)，到期末提交設(shè)計(jì)作業(yè)，對(duì)于進(jìn)展較慢的學(xué)生，可以延至下一學(xué)期開(kāi)學(xué)時(shí)提交作業(yè)。在整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生將綜合運(yùn)用各門學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)課程的知識(shí)，完成自己的作品，既體驗(yàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程，又能夠體會(huì)到機(jī)械工程學(xué)科體系中各門課程之間的聯(lián)系。
2. 綜合課程設(shè)計(jì)的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)
綜合課程設(shè)計(jì)為學(xué)生提供一個(gè)實(shí)踐訓(xùn)練的平臺(tái)，要求學(xué)生按照機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程，綜合應(yīng)用機(jī)械類各門課程的知識(shí)，設(shè)計(jì)一種具有工程應(yīng)用價(jià)值的機(jī)構(gòu)。主要工作包括選擇構(gòu)件類型，進(jìn)行構(gòu)件的強(qiáng)度剛度計(jì)算并確定其主要尺寸，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行有限元分析和裝配仿真，接下來(lái)確定尺寸公差和形位公差，繪制主要零件圖和裝配圖。鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行產(chǎn)品主要尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)。
綜合課程設(shè)計(jì)采用講授和輔導(dǎo)答疑相結(jié)合的方式進(jìn)行。在教學(xué)過(guò)程中，講授機(jī)械設(shè)計(jì)的流程，詳細(xì)講解各環(huán)節(jié)的主要工作，使學(xué)生了解每一環(huán)節(jié)所需知識(shí)，以及所需知識(shí)來(lái)自哪一門課程，從而指導(dǎo)學(xué)生有目的地學(xué)習(xí)各門相關(guān)課程，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)相關(guān)課程的熱情有積極的作用。
為鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，學(xué)生可以自由組成二人小組，每組提交一份在設(shè)計(jì)說(shuō)明書和設(shè)計(jì)圖紙，在封面上按照貢獻(xiàn)大小排序署名，在說(shuō)明書中詳細(xì)說(shuō)明兩人各自完成的工作。題目由學(xué)生自行擬定，創(chuàng)意設(shè)計(jì)一種有應(yīng)用價(jià)值的機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)說(shuō)明書包括功能原理設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)選型設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)、公差與配合設(shè)計(jì)等內(nèi)容。課程的考核成績(jī)根據(jù)初期檢查、中期檢查、答辯和設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量來(lái)綜合評(píng)定。
二、結(jié)合機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力
機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接實(shí)驗(yàn)是一門獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生在搭接實(shí)驗(yàn)臺(tái)上任意選擇平面機(jī)構(gòu)類型，組裝調(diào)整機(jī)構(gòu)尺寸，能夠比較直觀、方便的搭接、驗(yàn)證、調(diào)試、改進(jìn)和確定設(shè)計(jì)方案，較好地改善了在校學(xué)生對(duì)平面機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)只停留在理論設(shè)計(jì)的狀況。開(kāi)設(shè)機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接實(shí)驗(yàn)的目的是加深學(xué)生對(duì)平面機(jī)構(gòu)的組成原理及其運(yùn)動(dòng)特性的理解和感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及綜合設(shè)計(jì)的能力，訓(xùn)練學(xué)生的工程實(shí)踐動(dòng)手能力。
機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接實(shí)驗(yàn)與綜合課程設(shè)計(jì)在同一學(xué)期開(kāi)課，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上經(jīng)過(guò)反復(fù)嘗試與修改，已經(jīng)設(shè)計(jì)出了具有某種功能的機(jī)構(gòu)，構(gòu)件的基本尺寸已經(jīng)確定，如能將設(shè)計(jì)成果直接代入后續(xù)的綜合課程設(shè)計(jì)課程，可以節(jié)省大量的時(shí)間。針對(duì)已初步完成的機(jī)構(gòu)，接下來(lái)需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，計(jì)算作用在各構(gòu)件上的載荷，進(jìn)行零部件工作能力計(jì)算、總體設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
將兩門課程相結(jié)合，使學(xué)生能延續(xù)由一個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖向機(jī)器過(guò)渡的設(shè)計(jì)過(guò)程。學(xué)生在機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接實(shí)驗(yàn)中完成了機(jī)械設(shè)計(jì)流程中功能設(shè)計(jì)和方案設(shè)計(jì)工作，完成了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制和機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。在綜合課程設(shè)計(jì)中，直接進(jìn)入總體設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。繪制裝配草圖，進(jìn)行機(jī)架、構(gòu)件與機(jī)架連接、軸承座、軸與軸上零件定位和固定方式的設(shè)計(jì)，對(duì)主要構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算。綜合考慮材料、加工工藝、裝配、、耐磨性以及性價(jià)比問(wèn)題，確定重要尺寸和公差配合、形位公差及表面粗糙
度等，最終確定各構(gòu)件的形狀、尺寸和材料，并繪制零件圖和裝配圖。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以根據(jù)學(xué)生能力的實(shí)際情況，在上述工作的基礎(chǔ)上，利用三維建模軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和裝配仿真，利用有限元方法來(lái)進(jìn)行載荷和應(yīng)力分析，利用優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)選零件尺寸。
主體工作完成后，要求學(xué)生將設(shè)計(jì)構(gòu)思和設(shè)計(jì)方案整理成設(shè)計(jì)說(shuō)明書。說(shuō)明書需要按照規(guī)定的格式撰寫，培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)范意識(shí)。
經(jīng)過(guò)了三年的教學(xué)實(shí)踐和不斷改進(jìn)，已經(jīng)取得了一定的成果。在一個(gè)學(xué)期之內(nèi)，大部分學(xué)生能夠協(xié)調(diào)合作，完成概念設(shè)計(jì)到圖紙的基本設(shè)計(jì)流程，建立了系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)理念，在規(guī)范整理文檔方面也得到了鍛煉。部分優(yōu)秀的學(xué)生能夠利用相關(guān)課程所學(xué)知識(shí)，運(yùn)用三維建模軟件、有限元分析軟件和數(shù)學(xué)計(jì)算軟件進(jìn)行機(jī)構(gòu)的建模、優(yōu)化設(shè)計(jì)和工程分析，綜合能力明顯提高。
綜合課程設(shè)計(jì)課程有助于學(xué)生形成完整的工程意識(shí)和系統(tǒng)觀念，對(duì)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力起著重要作用。將機(jī)構(gòu)拼接實(shí)驗(yàn)與綜合課程設(shè)計(jì)相結(jié)合，相當(dāng)于延長(zhǎng)了課程設(shè)計(jì)時(shí)間，學(xué)生在拼接試驗(yàn)臺(tái)上完成了機(jī)構(gòu)的功能設(shè)計(jì)和方案設(shè)計(jì)工作，詳細(xì)的設(shè)計(jì)工作在綜合課程設(shè)計(jì)中完成，實(shí)現(xiàn)兩門課程的無(wú)縫連接。學(xué)生在兩門課中的作品經(jīng)過(guò)進(jìn)一步細(xì)化和優(yōu)化，可以參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，也可以做為本科畢業(yè)設(shè)計(jì)。
兩門課程的結(jié)合極大地提高了學(xué)生的設(shè)計(jì)興趣、效率和質(zhì)量，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，獲得了較好的教學(xué)效果。
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