时间：2023-09-15 17:31:53
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机械原理主要内容，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：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
《机械原理》作为机械类及近机械类专业的一门主干专业基础课，承担着培养学生机械系统整体运动方案设计的重要任务，在培养大学生工程实践及创新能力方面具有其他课程所无法比拟的优势。但该课程内容缺乏关联性、系统性，学生无法从整体上顺利完成系统的运动方案设计，也无法从机械产品综合设计的角度理解该课程所述知识的真正用处。并且由于课时压缩及学生整体素质的下滑，使得学生普遍反映该课程内容枯燥难懂，机构运动费解难明，于是产生了严重的厌学、畏难情绪，期末考试不及格率大，学生的创新意识、创新能力培养更无从谈起。
多年来，研究人员结合机械原理课程理论教学和实践教学两大模块，通过合理整合教学内容，优化理论教学；改进教学方式、方法；改进作业方式；构建分段实践教学模式；鼓励、支持学生参加科研活动及各种科技竞赛；强化创新型教师培养等方面的改革，以期激发学生学习兴趣，提高学生自主学习能力。近年来初见成效，学生学习主动性提高，不及格率明显降低，学生在各级各类有关机械创新的大赛中也获得了较好成绩。
1 重组教学内容，优化理论教学
为培养学生的分析能力、综合能力及创新设计能力，研究人员将《机械原理》课程按照“机构分析”“机构设计”和“综合设计”的模块进行划分，如图1所示[1]。机构分析模块主要内容包括：机构的结构分析、平面机构的运动分析、平面机构的力分析、机械的效率与自锁、机械的平衡、机械的运转及其速度波动的调节等，通过该模块的学习提高学生分析问题的能力。机构设计模块主要内容包括：平面连杆机构及其设计、凸轮机构及其设计、齿轮机构及其设计、齿轮系及其设计、其他常用机构、工业机器人机构及其设计等。综合设计模块主要内容为机械系统的方案设计[2]。学生通过对机构设计及综合设计模块的学习，在结合自身实践经验与理论知识的基础上，实现机械系统的设计，从而培养了学生的创新思维及综合设计能力。
2 改革教学方式、方法，优化教学手段
近年来，由于专业基础课学时受到不同程度的核酰所以在有限的课堂教学时间内，教师基本需“满堂灌”才能完成教学计划，学生完全是被动地接受。这种单一的灌输式填鸭式教学方式，严重束缚了学生的创新意识。为改进这种现状，机械原理课堂教学过程中加强启发式、讨论式及案例式等先进教学方式的应用[3]，并借助现代信息技术，采用“多媒体课件+黑板+教具”三位一体的教学手段，强化大学生进行自主学习和自我教育的能力，培养学生的创新意识及创新能力。
课堂讲授过程中，采用“多媒体课件+教具+黑板”三位一体的教学手段，充分发挥各自优势，提高教学质量。首先，采用多媒体教学不仅能节省板书时间，而且可根据教材内容，将文字、图片、声音、动画等结合起来，使教学更形象、生动，激活课堂气氛，提高学习效果。特别是机构的运动等一些难以用语言来描述的教学内容，采用多媒体教学具有突出的优势。其次，将一些机构的实物模型和教学用具带入课程辅助教学，使原本枯燥、抽象的教学难点变得形象生动。比如在讲授齿轮时，将齿轮模型带入课堂，针对实物进行讲解，学生更容易接受[4]。最后，教学过程中，授课教师也要注意板书教学的合理运用。讲解课程习题的具体运算过程时，使用板书教学效果更好。比如用矢量方程图解法求解机构的速度和加速度时，采用板书教学，虽然耗时，但教学效果好。
3 构建分段实践教学模式
构建以培养学生的工程实践和创新能力为目标的分段实践教学体系[5]，主要包括实验教学、课程设计和科技创新三部分[6]，如图2所示。实验教学除包括“机构运动简图测绘”“齿轮参数测定”等一些验证性实验外，增设开放性实验室，学生可利用课余时间在实验室进行机械创新设计；课程设计中鼓励学生采用计算机进行辅助设计及三维建模、分析、优化，并动手制作实物样机模型，以提高他们的综合分析能力及实践能力；以机械创新大赛和工程训练综合能力竞赛为契机，积极鼓励学生参加各级各类竞赛，激发他们的学习积极性、主动性和创造性。
（1）增设开放式实验，构筑学生创新实践平台。
把示范性、验证性的实验，变为设计型、综合型的实验，并实行开放式教学，为学生进行科技制作提供必要的工作条件[7]。在W院现有大学生科创中心的示范作用下，争取创建机械创新设计实验室，组建机械创新小组、机械设计小组等。
（2）改革课程设计，鼓励学生创新。
对“机械原理”课程设计的题目、内容及考核方法进行改革，探索基于项目形式的课程设计教学模式[8]。课程设计过程中，以学生为主，教师只做适当的引导；课程设计成果也不再局限于设计说明书和图纸，鼓励学生采用计算机软件（比如Pro/E、3Dmax、UG等三维设计软件）设计自己所提出的方案，绘制虚拟的三维造型，并通过软件对方案进行模拟仿真。
（3）以机械创新大赛为契机，强化学生创新能力。
积极鼓励并组织学生参与各种机械创新大赛，如国家机械创新大赛、省机械创新大赛、校机械创新大赛，使学生在竞赛中锻炼交流，有意识地更新和夯实基础知识，培养学生的自主意识和创新能力。同时，学院也制定了相关政策，鼓励学生参与到教师的科研项目中，学习教师在科学研究过程中的经验与成果，以强化学生的工程意识和工程素质，并通过帮助教师解决实际问题，锻炼学生的工程能力和创新能力。实践证明，让学生参与各项科技创新竞赛是培养学生创新能力的最有效途径。机电学院的学生在近几年的国家级、省级机械创新设计大赛中均获得较好的成绩：第四届“机械创新”比赛全国总决赛二等奖；第五届“机械创新”比赛广东省赛二等奖3项；第六届“机械创新”比赛广东省赛二等奖3项。
4 加强基础作业，增加课程小论文
机械原理教学过程中除完成常规习题作业外，适当布置几篇小论文。例如：在讲授机械原理绪论部分涉及到机械发展的历史，虽然这不是机械原理课程的核心内容，但了解机械发展的历史对学生进一步学习相关课程是有帮助的，故该部分内容可布置相应的课程论文。让学生完成课程小论文，一方面可培养学生撰写科技论文的能力，另一方面又能够使学生从被动学习转化为主动学习，学生在进行相关资料检索、整理、分析的过程中，既加深了对机械原理课程的了解，又能从中体会到机械原理课程的奥妙与乐趣，从而激发学生学习的兴趣。
5 加强创新型师资建设，促进创新型人才培养
俗话说“严师出高徒”，所以，创新型人才的培养关键在教师，只有建立一支创新型指导教师队伍，才能培养出合格的创新人才。本着“请进来，走出去”的原则，建立专任教师和兼职教师相结合的高水平师资队伍。一方面聘请企事业单位具有丰富经验的工程技术人员出任兼职教师，开设专题讲座，讲授专业概论、学科前沿，指导学生实践实习、课程设计和毕业设计等教学环节。另一方面，更为重要的是制定相关激励政策，鼓励教师主持参与教研和科学项目研究，组织教师到企事业单位或科研院所学习、培训、工程现场实践等，以提高教师自身的工程实践能力和创新思维能力。教师在教科研中形成的新思想、新方法，及创造的新成果会潜移默化地渗透给学生，进而激发起学生们的创新精神和创新欲望。只有教师的教学能力和创造性思维能力活跃起来，才能保证创新教育的顺利开展，促进创新型人才的培养。
6 结语
《机械原理》课程在培养学生机械综合设计能力、创新能力和解决实际问题的动手能力中占有十分重要的地位。采用“多媒体课件+教具+黑板”三位一体的教学手段，保证教学效果。以机电学院大学生科技创新中心为纽带，鼓励学生参加各级各类大学生科技创新竞赛；鼓励学生参与教师的教学和科研项目，以多元化的实践模式促进学生工程实践能力和创新能力的培养。以校外大学生实践教学基地为依托，加强创新型师资建设，开展创新性教育，提高学生运用现代科学技术解决工程实际问题的能力和实践动手能力，促进创新型人才培养。
参考文献
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[6] 顾文斌，王怡，庄曙东.基于卓越工程师计划的“机械原理”课程改革与创新[J].中国电力教育，2013（16）：100-101.
关键词：拟实制造；车削过程；仿真
拟实制造技术是指模拟产品从设计到制造再到装配的全过程，其能够发现产品制造过程中可能存在的问题，及时预测与分析问题原因，并提出改进措施，对于优化制造流程、减少产品开发风险、提高经济效益具有十分重要的意义。机械加工过程仿真作为拟实制造技术的重要组成部分，能够通过对机床—工件—刀具等一系列工艺系统的模拟、监测，获得加工信息，进而对实际加工的问题进行预测与优化，提升实际加工过程的智能化水平。
一、拟实制造技术简介
（一）拟实制造系统的构成。
拟实制造是产品开发中不可或缺的内容，其具体是指借助计算机技术对产品从设计到制造再到装配等全过程进行全面仿真、模拟。拟实制造系统的流程涵盖了实际产品生产的全生命周期，具体来讲，其主要由五个阶段构成：
（1）概念设计阶段。
这一阶段主要完成对产品的运动学仿真分析，为下一阶段提供总体思路。
（2）详细设计阶段。
这一阶段需要对产品加工的全流程进行仿真模拟，包括分析与预测加工过程中的各项物理参数、物理仿真过程、工件几何参数，校验几何仿真过程、对产品的装配进行仿真等等。
（3）加工制造阶段。
这一阶段是前期设计阶段的理论验证阶段，是拟实制造系统的核心，包括作业计划与生产计划调度、工厂设计、制造车间设计以及控制器设计等。
（4）测试阶段。
运行仿真加工过程，监测其同实际生产的差距，发现其中存在的问题。
（5）培训与维护阶段。
对仿真器使用者进行培训，包括生产过程培训以及二级维护培训。由上述拟实制造系统的五个运行阶段我们可以看出，拟实制造按流程可划分为五个工作层级，即工厂级、车间级、调度级（含具体仿真加工过程）、各制造单元。
（二）拟实制造技术的国内外发展情况。
现阶段，拟实制造技术的研究重点仍集中于技术理论研究以及对各级仿真环境的构造与实践尝试。具体来讲，技术理论研究的主要内容包括整个拟实系统的建模方法、模型构成与集成方式以及近年来流行的虚拟制造技术、虚拟制造系统的应用与衍伸等。对各级仿真环境的构造与实践则主要包括具体加工过程、加工单元的仿真以及实验室角度的虚拟工程与虚拟车间设计、对工厂级设备的调度、对车间级设备的管理、信息的集成处理等等。目前，在国内，虚拟制造技术得到了制造业的高度重视，许多科研机构、企业投入到了虚拟制造技术生产过程模拟、建模方法等方面的研究当中，与此同时，人工智能以及神经网络等高端新兴科技也被引入到了虚拟制造系统中，虚拟工厂级、车间级的设计与调度得到优化与提升。
二、机械加工过程仿真
（一）机械加工过程仿真的现状与问题。
目前，机械加工过程仿真主要有以下两种情况：
（1）以加工过程仿真为系统主要内容，构造完整拟实制造系统。
（2）采用金属切削方式，对机械加工过程中各内部因素的变化与作用情况进行仿真模拟，研究其切削原理，为实际生产提供理论基础。上述两种机械加工过程仿真所基于的原理是相同的，都是根据实际需求对机械加工工艺系统建立连续变化模型，而后采用数学离散法计算出其中的断续点，再通过对这些断续点的物理因素变化来仿真加工过程。机械加工过程仿真存在的问题主要有：
（1）物理仿真同实际生产差距较大。现阶段的机械加工过程仿真是基于理想状态展开的，其中有大量人为的假设因素。这种理想状态不能将所有可能存在的情况考虑进来，因而不能真实反映实际生产的状况。
（2）加工范围与形式仍不能满足需要。国内机械加工过程仿真仍主要以铣、磨为主，仿真技术对这两种工艺的应用范围仍然很窄。
（3）仿真手段仍较为低端。由于计算机软硬件的限制，仿真技术的精确度不高，发展速度也较慢。
（二）机械加工过程仿真系统的结构。
机械加工过程仿真系统属于拟实制造的第二阶段———详细设计阶段，这一阶段需要对机床—工件—刀具所构成的仿真系统中的参数与信息进行分析、预测。
（三）数控车削过程仿真的方法。
车削加工是目前应用最广泛的机械加工方式，数控车削加工仿真能够实现多种情况的模拟，具有十分重要的应用价值。具体来讲，数控车削过程仿真能够完成外圆、端面、倒角、螺纹、曲线等各种加工形式的模拟与预测，其实现过程包含三个环节：
（1）建立完善的数控车床车削仿真系统，优化NC代码，实现车削智能加工。
（2）综合考虑实际加工中可能存在的问题，尽可能还原实际生产过程。
（3）对仿真过程中检测出的问题进行收集与分析，从而为实际生产提供依据。结语：机械加工过程仿真能够逼真地模拟车削加工过程，最大程度减少实际加工过程中可能出现的异常现象，简化了加工过程中检测及诊断设备，降低了企业成本，提高了加工安全性与经济效益。
参考文献：
机械原理是机械系一门重要的专业基础课，它主要研究机械的设计以及力学分析，为机械设计过程中的方案设计阶段服务。由于方案设计在机械设计中占据着举足轻重的地位，所以机械原理就成为机械类学生一门十分重要的课程，也成为考研的专业课之一。
但是在几年的教学过程中，笔者发现，机械原理的讲授内容有很多已经过时，在工程设计实践中几乎没有用处，而我们却花费了大量的时间来做仔细的讲解；而对于工程急需的部分内容，我们却很少涉及；另外，我们过于强调分析而忽视了设计，导致学生学完机械原理以后，甚至简单地以为机械原理只是理论力学的延伸，是理论力学的一种应用；最后，课程设计内容几十年来都在做牛头刨床的力分析。虽然我们也追加了某种机器的方案设计部分，但是因为课程设计时间少，学生实际上把大量的精力耗费在力分析上面，而对于方案设计只是匆匆带过，这实际上混淆了机械原理的主要目的，又起到一种误解作用。
针对上述情况，许多机械原理一线教学的老师都提出了自己的改革方案，有些老师把许多计算机软件如AutoCAD，PRO/E，ADAMS，RecurDyn， MATLAB等引入机械原理的教学中，[1-3]有的对机械原理的内容进行重新组合分块而加强学生的动手部分，[4]有的对于课程设计给定了多种题目，并采用先进的计算机虚拟设计手段来进行课程设计。[5]笔者在上述方法的启发下，也进行了一些教学改革，改革的主要目的是面向工程，希望机械原理能够真正地为工程设计服务。下文对笔者的一些改革进行简要介绍。
一、设计与分析地位的界定
机械原理总体上分为两块内容：机构的设计以及力学分析。机构的设计包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和轮系的设计。而力学分析部分包括：运动分析、速度波动分析、力分析、机械效率、机构的平衡。
在工程师的实际设计中，我们发现，他们很少用到分析的内容，如果用到机械原理，主要是在进行机构的设计。所以，从工程实际应用而言，机构的设计部分应该占据主导地位。但是我们的传统教学却习惯于从分析开始，在介绍了机构的结构分析以后，就花费了很多时间介绍运动分析、力分析、机械效率、机械平衡、速度波动的调节，让学生感觉好像在学习理论力学，只不过把解析法换成了图解法；而对某些内容只是感觉比理论力学处理的对象更多一些，方法都来自于理论力学。学生要到第8周才开始进入机构的设计部分，此时学期已经过半。这给学生造成一种强烈的感觉，机械原理就是理论力学的延伸。显然，这是一个误区，对于学生正确地理解机械原理的核心是不利的。
传统的教学方法对分析部分花费了太多的精力，而实际上，这些内容在实践中用处不大。运动分析这一部分，是当机构处于某个位置时，用作图法把构件的速度和加速度求出来。在实践中需要面对的一般都是整个周期，需要得到整个周期内的加速度，用图解法会相当困难，所以在工程设计中几乎都不会用到这种方法。对于力分析更是如此，力分析要求在运动分析结束后拆分杆组，再用动静法来进行静力分析，过程十分繁琐，在设计实践中不可能使用。换一句话说，这种方法只具有理论上的意义。但这并不意味着这些内容不需要，应该尽量简化，只阐述其思路就足够，并不需要花费很多时间。
对于运动学花费太多的教学时间的结果，导致机构设计部分这个主体内容课时被压缩，学时显得相当紧张。因为没有充足的时间来讲解这部分内容，最后的方案设计部分有些老师甚至都来不及展开，就进入了课程设计阶段。这样，学生甚至都没有弄清楚机械原理就是用来做方案设计的，这对于他们理解机械原理的作用显然是不利的。
有鉴于此，笔者以为，从为工程服务的观点出发，机械原理应该强调设计而适当降低分析的地位。在机构的结构分析介绍完以后，应该马上进入机构的设计部分，以便让学生明白机械原理就是来做机构设计的。应花费11周左右的时间后，对于力学分析部分用3周共6次课左右结束，基本上相当于一次课结束一章的内容。这样，就有充足的时间用来讲解机构的设计内容，使得机械原理的教学内容能够真正对工程设计发挥作用。
二、机构设计部分的讲解方式
机构设计包括两块：简单机构的设计及机械系统的方案设计。简单机构的设计包括：连杆机构、凸轮结构、齿轮机构的设计以及轮系传动比的计算。对于每一块内容，应该分成三个部分来讲解：理解、设计与分析。
理解，就是迅速接受前人在这种机构设计方面所积累的经验。比如连杆机构，第一步就是理解，弄清楚各种连杆机构的关系以及它们在工程实际中的应用；对于凸轮机构，弄清凸轮机构的类型及其应用；对于齿轮机构而言，理解占据最重要的地位，因为齿轮机构的正确啮合条件、无侧隙啮合条件、定传动比条件都是很重要的内容，通常老师都会花费不少精力在这一块内容上面。
设计是主体。连杆机构的设计，是机械原理的重头戏。传统的设计方法是老师用粉笔+直尺+圆规进行的，这实际上很不方便。在实际工程设计中，设计人员不大可能用铅笔、直尺来设计，而AutoCAD是他们最常用的工具软件，所以，用AutoCAD来进行机构的结构设计是最合适的方式，这使得他们日后在需要时，很自然地就用AutoCAD来做方案设计。另一个方面，用AutoCAD进行连杆机构的设计比直尺、圆规要优越很多。如刚化反转法是连杆机构设计的重要方法，手工操作十分麻烦，而用AutoCAD则轻而易举。基于AutoCAD的种种优越性，笔者强烈建议，教师在上课时就直接用AutoCAD来进行连杆机构设计的教学，何况在使用多媒体以后，用AutoCAD可以放大比例看清楚其中的每一个细节，这都具有黑板教学不可比拟的优越性。
凸轮机构的设计，也建议以图解法为主，此时仍旧是用AutoCAD教学。以图解法为主的原因是，这种方法能够清晰地说明原理。而对于凸轮机构的设计而言，弄清楚原理相当重要。至于解析法，把公式推出来后，说明其意义就可以了。齿轮机构的设计则强调是根据中心距和传动比来设计齿轮机构的，这也是设计中最经常出现的问题。
三、课程设计的处理
课程设计通常包括两个内容：牛头刨床的动 力分析和飞轮的设计，以及某机构的方案设计。课程设计一般是一周的时间，前者在课程设计中通常要花费4-5天左右，由于时间关系，方案设计只能草草地做两个机构运动示意图。显然，这并不符合机械原理教学的主要目的。
机械原理教学的主要目的是教会学生做方案设计。最后的课程设计内容应该强化这一点，但是现有的教学方式却没有突出这一点。由于把主要时间花费在牛头刨床的动力分析上面，让学生误以为机械原理的主要目的是做机构分析的，这显然并不利于学生对于机械原理主要内容的把握。另外，由于时间的限制，学生对于所做的方案设计基本上只是画出一个示意图，都没有确定一些主要尺寸，这使得方案设计做得很草率。
课程设计同样应该强化机构设计部分，对于传统的牛头刨床的力分析部分，建议使用ADAMS来做辅助计算，这是比较实际的方式，一般学生建模结束后，最多一天的时间就可以用ADAMS做完飞轮的设计，从而有足够的精力来做机械系统的方案设计。至于方案设计本身如何处理，许多研究者已经提出了较为成熟的改革方案，这里不再赘述。
四、结语
机械原理作为一门重要的专业基础课，从其根本意义上来说，是为方案设计服务的，但是传统的教育模式并没有突出这一点。在授课时强调设计而弱化分析，在设计时突出用AutoCAD来绘图而少用手工绘图，在课程设计中加强方案设计而用ADAMS来进行牛头刨床的机构分析，这会加强设计的成分，而且所用的方法可以切实在工程设计中发挥作用。本文采用上述方法进行了机械原理的教学改革，取得了较好的效果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 车焕文.Pro/E在《机械原理》教学中的应用[J].中国科技信息，2011（2）：185-186.
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[3] 肖启明.RecurDyn在机械原理教学中的应用研究[J].重庆三峡学院学报，2011（3）：135-137.
根据山西师范大学的“3.5+0.5”的培养模式和食品科学与工程专业的培养目标，教师在掌握机械基础教学大纲的前提下，明确教学目的、任务和要求，结合学生认知特点和生产实际，精选教材。教材选用魏兵主编的“十一五”国家级规划教材《机械基础》。该课程教学计划安排51课时，课时少，内容广，必须对教材内容进行优化。合理选择教学内容，以“必需、够用”为原则。精讲基础知识和基本设计方法，强化公式应用，弱化公式推导。工程力学主要讲解理论力学和材料力学的基本概念、机械零件基本变形形式和强度计算，熟悉构件的受力分析和计算方法；互换性与技术测量重点讲授极限与配合，紧密联系实际；工程材料主要讲解工程材料的种类、牌号、性能和应用，以金属材料和塑料为主，结合食品行业的发展，增加食品行业当前采用的新材料、新技术和新工艺；机械设计部分包括常用机构、连接、机械传动、轴系，这部分内容和后续课程及生产实际联系密切，工程应用多，属于课程的核心内容，机械传动中的带传动、链传动、齿轮传动突出基础知识和设计方法，强化设计方法和公式应用；机械加工基础以毛坯的制造工艺和切削加工方法为主要内容；液压与气压传动重点是液压传动的原理、组成和特点，常用液压元件的功用及常用的液压回路。介于课程学时少，结合课程的特点，部分教学内容采用自学加辅导或讲座的方式，引导学生多途径学习。
2多种教学方法结合
机械基础课程实践性强，传统的理论教学采用“填鸭式”的教学方法，教学过程中教师和学生之间缺乏互动，学生被动接受知识，学生感到枯燥乏味，不利于学生的学习。采用多种教学方法，激发学生学习积极性，变被动学习为主动学习。对于工程力学基础、工程材料基础知识、基本概念等采用讲授式教学法。教学过程中教师要注意和学生的良好互动，避免注入式教学。机械设计中的常用机构、机械传动、轴系难度大和实际联系密切，采用讨论式教学。理论知识讲解前，选择和生产实际常见的议题，在学生充分讨论后，教师再讲解，调动学生学习的积极性，避免了“教师教、学生被动学”的单一教学模式，达到事半功倍的效果。采用典型案例教学法，如以齿轮轴为典型案例，通过材料的选择、结构设计、强度校核、公差与配合的选择、机械加工工艺制定等环节，可以把工程力学、工程材料、互换性与技术测量、机械设计、机械加工的相关知识联系在一起，架起了课程的桥梁，知识结构相互衔接，课程体系更加完善。
3采用多种教学手段提高教学效率
机械基础课程的研究内容比较抽象，相当一部分学生在学习时因缺乏空间想象力和工程设计而产生厌学情绪[4]。课程学时少，内容多，采用现代教育技术方法，通过运用多种媒体，提高课堂效率，有效提高教学效果。讲解平面连杆机构、机械传动、金属切削机床、轮系、液压系统原理时，由于学生没有实际生产经历，缺乏相应的想象能力，采用动画技术，生动形象，让零部件运动起来，使抽象理论直观化；讲解连接、轴系、切削加工方法、液压元件时，采用实物、幻灯片、图片展示教学内容，生动形象，增加学生感性认识，拉近书本知识和生产实际的距离，加深学生对理论知识的理解，更好地突出教学重点和难点。
4增加综合设计实验教学内容
课程的实验课时为4学时，传统的实验为认知实验，实验设备是机械基础陈列柜和模型，以演示讲解为主，时间多集中安排在课程中期。改革后，开放实验室，学生自主实验，不占实验课时，时间安排每个模块的理论课讲授之前，学生递交实验报告。通过认知实验使学生建立机械零配件的结构、机械加工、液压传动系统的感性认识，对机械基础知识有一个初步了解。增加综合设计实验内容[5]。①轴系结构设计实验。轴系结构是回转机械的重要组成部分，轴系结构的性能决定机械的性能和寿命。轴系结构设计实践性强，涉及内容多，灵活性大，是课程的重点和难点。通过拆卸、结构分析、装配、调整、结构设计的全过程，学生掌握轴系设计的步骤和方法，培养学生的创新能力和工程实践能力。②机械传动方案的创新组合设计、分析实验。传动方案的设计是创新设计的主要内容，学生根据教师的要求，选择传动类型、自行设计传动方案，根据设计方案自行组装，以培养学生的综合设计能力和动手能力。通过开设综合设计实验，在创新实验的环节中，学生通过方案构思和改进、实验操作和观察，达到培养创新意识、创新设计能力[6]。
5增加具有食品工程教育特色的实践教学环节
增加工程训练，训练时间安排在理论课开课后第6周。工程的本质是一种社会实践，在科学的基础上增加工程训练的内容。学生知识面窄、面向工程实际不足，没有足够的工程训练，现代工程设计思想、方法和综合应用多方面的知识解决工程实际问题的能力不足。工程训练中，学生学习金属加工工艺知识，自己动手操作各种设备，使用多种量器具，增强动手能力，激发创新欲望，培养创新能力。增加课程设计，时间安排在理论课结束后进行。课程设计是实践教学的重要环节，培养学生运用所学的知识分析和解决问题及独立思考的能力。课程设计时间1周，工作量大、时间紧。采用接近工程实际的题目：一级减速器设计或小型食品加工机械等。每个学生的任务书各不相同，设计方案和设计思路完全由学生组织设计，充分发挥以学生为主的教学理念。学生基本具备机械传动系统的设计计算、材料的选择、会查阅资料，能够正确使用国家标准，绘制工程图的能力。通过课程设计巩固所学知识，掌握机械方面的设计方法和步骤，培养学生工程意识、分析问题和解决问题的综合能力。
6考核方式
改革课程考核方式，实行教学全过程多次考核和考查，提高平时成绩在总成绩中的比例[7]。理论考核采用闭卷考试，成绩占课程成绩的70%；实验考核成绩占课程成绩的30%。细化实验考核内容，从实验准备、实验过程、实验效果、实验报告多方面考核，注重实验过程和创新能力的考核；工程训练、课程设计单独考核。
7结论
关键词：“工程机械”；学习平台；教学改革
一、“工程机械”课程内容
“工程机械”是针对机械及土木工程类专业学生开设的一门理论与实践相结合的技术基础课。该课程的主要内容包括三方面：工程机械主要组成部件的特点、作用和工作原理；以推土机、装载机、铲运机、挖掘机和起重机为例，介绍“工程机械”的分类、组成、特点、工作原理和作业方式；大型施工机械作业方式、施工特点等。课程的目的是在培养学生自学能力的同时，使学生树立工程意识，为学生将来从事机械制造等相关行业奠定基础。
二、课程存在的问题
1.教材内容更新较慢
“工程机械”主要涉及的是一些理论基础，其中相当一部分内容已经不适合现代社会中工程机械的发展；对于一些大型施工机械的相关内容，教材很少涉及，这与目前国家大规模的铁路与基础设施建设中大型施工机械的充分应用形成矛盾。
2.教学过程单向，教学手段单一
教学过程中主要以教师的单边教授活动为主，学生被迫强制接受；教师仅满足于学生模仿和最大限度地记忆，学生实践应用大多采用传统的习题训练来完成，缺少研究型、综合型的实践应用。
随着计算机技术和信息技术的普及，计算机辅助教学手段已使传统的教学方法发生革命性的变化。但本课程的教学仍然以幻灯片为主，对于机械的工作特点、工作过程不能直观地展现在学生的面前，学生理解有很大的局限性。
3.课时压缩和教学内容扩充之间的矛盾
由于教学改革的深入和素质教育的实施，人才的培养由知识型人才培养模式转变为能力型人才培养模式，导致出现授课学时不断压缩的现象，而教学内容却在不断丰富，这就要求必须尽快解决这一矛盾。
三、多渠道教学平台建设
1.优化教材内容
在教材内容设置上，博传统课程精华，采现代技术特色，加强先进性，体现基础性；打破传统教材系统性差、内容陈旧、科技含量低等弊端。授课时，注重从施工现场收集最新资料，结合国内外最新技术补充教学，保证授课内容与时俱进，注重理论教学与实践应用相结合的原则。
2.加强多样化实践教学
课堂教学和实践教学是“工程机械”教学的两个不可偏废的分支。因此，除加强课堂教学多样化建设外，在实践教学中，我们还可引进工程机械的电动模型以及一些工程机械的典型零部件，通过观察、动手拆装使学生的认识思维与实践达到统一；制作动画仿真效果图、逼真的模拟机械部件以及液压系统的工作过程，使授课内容活泼生动；播放现场施工录像，了解施工机械具体工作过程，教学内容与实际应用相结合。
3.制作课程主页，搭建网络沟通平台
“工程机械”课程的教学内容仅有48学时，课时安排比较紧张，可通过制作的课程主页来开拓学生视野，增加学生学习兴趣。主页包括课程的简介、授课大纲、教学日志、学习方法、授课录像、教案以及与课程内容相关的网站链接等内容。通过开设网络沟通平台、论坛等方式，校内外学生可以进行交流，牢固其自身知识体系。学生可通过网络留言的方式与教师进行课后答疑，教师也可以通过某一固定时间进行在线答疑解惑。
4.改革考核手段
“工程机械”对学生学习成绩的考核主要分为两部分：平时成绩和考试成绩，侧重于记忆模仿能力的考核，具有一定的片面性，也不利于学生对工程机械更深层次学习。
改革后，在考核中我们注重实际应用与理论知识相结合、平时成绩与期末考试成绩相结合的考核方式。对于考核内容，增加具有启发性、理解性的题目，考核时除了单一笔试之外，兼有实物提问、根据动画仿真图提问等多种形式，提高学生潜能，调动学生学习积极性、主动性，全面提高学生的素质。
综上所述，对“工程机械”课程进行的教学改革，一是促进教师与学生交流、沟通；二是促使教学内容灵活多变、教学手段丰富，提高教学质量；三是使得考核手段全面，激发学生学习动力。
参考文献：
关键词：矿用机械 电气控制 系统设计
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0128-01
在现代化矿井建设中，凡要求较高的场合，都离不开自动控制。矿用机械的启动、加速、调速、制动和停车都可通过自动控制系统来实现，对不同的矿用机械需要不同的自动控制方式，虽然控制方法不同，但都是根据生产机械工作时物理量的变化确定的。因此，针对不同的物理量就有不同的控制原则。
1 电气控制系统设计的基本原则
电控系统设计涉及到的范围较广，系统从初步设计、技术设计到产品设计过程中的每一环节都与产品的质量和成本密切相关。电气控制系统设计过程应遵循的基本原则如以下几点。
（1）最大限度地满足机械设备对电气控制提出的要求。生产机械的电控装置是为生产机械按预定规律完成一定动作和保证部件协调运转服务的，电气设计必须满足生产机械对电气控制提出的技术要求。
（2）妥善处理机与电的关系，采用机电结合的方法，达到系统的控制要求。现代生产机械的机械运动是机电结合的结果，机与电两者相互关联、相互依赖，只有统筹考虑两者关系才能达到整机的技术指标和经济指标。
（3）在满足控制要求的前提下，设计方案力求简单，避免盲目地追求高性能、高指标。评价生产机械电气设计水平，并不是电气控制的功能越强，技术指标越高就越好，而是以设备的性能价格比和运行可靠性来衡量的。高功能、高指标往往使系统的生产成本和复杂程度剧增，系统越复杂，所用元器件越多，系统的可靠性就越低（不包括冗余设计而增加的元器件）。因此，在满足生产机械提出的技术指标前提下，电气控制设计应力求简单，提高系统工作可靠性，提高装置的性能价格比。
（4）积极慎重地采用新技术、新工艺。任何设计在实施过程中都存在着成功和失败两种可能，从减少设计风险角度考虑，应尽可能采用成熟的、经过优化和实际运行考验的材料、元器件以及制造技术与工艺。新技术和新工艺的出现，往往会给社会带来巨大的效益，成功地应用新材料、新技术、新工艺，会使产品在品质、功能、成本方面发生巨大的变化。所以，在积极采用新材料、新技术、新工艺的同时，要进行充分的调查和研究，进行必要的试验，才能作出决策。
（5）正确合理地选用电器元件，尽可能减少元器件的品种和规格，降低生产成本。
（6）操作、维护要方便，外形协调、美观。电气控制系统设计的基本任务是根据生产机械的控制要求，设计和完成电控装置在制造、使用和维护过程中所需的图样和资料。这些工作主要反映在电气原理和工艺设计中。
2 电气控制装置的设计步骤
电气控制装置设计一般分成三个阶段：初步设计、技术设计和产品设计。
2.1 初步设计
初步设计是研究系统和电气控制装置的组成，并寻求最佳控制方案的初步阶段，是技术设计的依据。初步设计可由机械设计人员和电气设计人员共同提出，也可由机械设计人员提出有关机械结构资料和工艺要求，由电气设计人员完成初步设计。
初步设计阶段应根据机械设计人员提出的要求，尽可能收集国内外同类产品的有关资料，进行详细的分析研究，积极而又慎重地采用新技术、新工艺，并对某些新技术、新工艺、新结构、新组件等进行必要的原理性试验研究或提出试验研究大纲，提出系统中必须采用的专用元器件的技术要求。初步设计主要是给上级部门或用户的一份总体方案设计报告，这份报告是进行技术设计和产品设计的依据。只有在总体方案正确的前提下，才能保证生产设备各项技术指标的实现。如果在设计过程中只有某个细节或环节设计不当，可通过试验和改进来达到设计要求，但总体方案出错，将导致整个设计的失败，造成的损失是非常大的。因此，初步设计必须认真做好调研，注意借鉴已获成功应用并经过生产考验的类似设备和生产工艺，在几种可能实现的方案中，根据技术、经济指标及现有的条件进行综合分析，作出决策。
2.2 技术设计
技术设计是根据上级部门审查批准的或经用户同意的初步设计中提供的内容和方案，最终完成电气控制设计，完成电控设备布置设计。技术设计需完成下述内容：（1）对系统设计中某些环节做必要的试验，写出试验研究报告。（2）绘出电气控制系统的电气原理图。（3）编写系统参数计算书。（4）选择整个系统的元器件，提出专用元器件的技术指标，编制元器件明细表。（5）编写技术设计说明书，介绍系统原理、主要技术性能指标及有关运行维护条件和对施工安装要求。（6）绘制电控装置组合布置图、出线端子图等。
2.3 产品设计
产品设计是根据上级审查批准的或经用户同意认可的技术设计，最终完成电控设备产品生产用的工作图样。产品设计需完成下列内容：（1）绘制产品总装配图、部件装配图和零件图。（2）绘制产品接线图或接线表。（3）进行图样的标准化审查和工艺会签。一般来说，电气控制装置的设计应按上述三个阶段进行，每个阶段中的某些内容可根据设计项目的具体情况有所调整。
3 电气控制的设计要点
电气控制设计内容很多，这里仅对一些较为重要的设计作进一步探讨。（1）控制系统的选择。控制系统是电控装置的核心，它对整个装置工作起着决定性的作用。装置的控制系统选用应根据机械设备对电气控制提出的技术指标，综合考虑控制系统的功能、抗干扰能力、系统可靠性、环境适应性、软硬件工作量、执行速度、带载能力等。（2）电气传动调速方式选择。机械设备的主要功能是完成机械运动。一台机械设备必须完成相互协调的若干机械动作，这些动作的协调依靠机械和电气传动系统来实现。合理地选用电气传动调速方式是决定系统的技术、经济指标的重要条件。选用时应综合考虑传动调速的调速性质、调速范围、平滑性、动态性能、效率、费用等指标。（3）设计中应考虑的环境影响。任何电气控制装置都需要在一定的环境中储存、运输和工作，环境条件必然会对设备工作可靠性、使用寿命带来很大的影响。在电控设备设计时就应充分考虑环境因素，适当调整设计参数，这对减少设备故障率，延长使用寿命是相当有效的。影响设备工作的环境因素主要指气候、机械振动和电磁场。（4）工艺设计问题。工艺设计的目的是为了满足电气控制设备的制造和使用要求，在正确的原理设计前提下，系统的可靠性、抗干扰性、可维修性、结构合理性等都与电气工艺设计密切相关。电气工艺设计的主要内容是电气控制设备的总体配置（总装配图）、总接线图（表）、分柜装配设计（元器件布置）、接线图（表）、柜、面板、导线等设计和选用。
参考文献
关键词：成人教育；机械原理；精品课程；课程改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）30-0207-03
一、简介
机械原理是以高等数学、机械制图、理论力学及普通物理等先修课程为基础，并为学习机械设计和有关机械类专业课程奠定必要基础的一门课程。通过课程的学习，学生需要掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能，并初步具有拟定机械系统方案、分析和设计机构的能力。机械原理课程理论性较强，且各章节相对较独立，内容多，因此在其教学过程中应注重贯彻少而精的原则，不强调面面俱到，知识点要浅些，宽广度需适应成人教育的特点。成人教育具有和普通高等教育不一样的特点，主要体现在个体差异大，知识结构参差不齐，整体水平不高；一般年龄偏大，工作和家庭负担重，工作忙碌，学习时间难保证；原有的知识结构不适应目前所从事的工作，需要提高自身的专业素质；随着年龄的增长，成人的理解力增强，记忆力较差，但是成人学员大多为一线工作人员，实践经验丰富，对与现场联系较密切的教学内容及实践兴趣极高。近年来入学的成人学生的年龄有不断减小的趋势，其记忆力方面较强，但在实践经验方面略有欠缺。国家提倡的精品课程建设是以一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等为特点的示范性课程。成人机械原理精品课程建设的目的是针对成人教育的特点，从教学队伍建设、教学内容和课程体系改革、先进的教学方法和手段、教材建设、理论与实践结合、课程建设全面规划等方面进行努力和发展，使成人的机械原理课程教育教学在各方面符合国家示范性课程的要求。
二、课程建设方法
根据精品课程建设的要求，并结合我校自身的发展和基础条件，从以下几个角度进行了相关工作：
1.面向工程应用的课程设置。机械原理是机械类专业的一门重要的专业基础课，在整个专业培养和课程体系中具有十分突出的地位，是从基础课过渡到专业课、从理论性分析为主过渡到工程实践为主的一门中间课程。该课程是学生接触工程化的第一个实践环节，因此如何深化工程化的概念对于机械原理的教学十分重要。随着各高校的扩招，年轻教师越来越多，而且具有博硕士学位的比例越来越高。但目前的年轻教师主要是从学校到学校，缺少工程经验，工程化的师资队伍建设成为时展的需求。结合国家级“河海大学-宝菱重工卓越工程实践中心”的建设，为增加年轻教师的学习经历，在学生进驻企业的同时，各指导教师全程陪同，参与企业的项目建设。建立各学习模块，为各模块配备校内导师和企业教师，企业导师负责实践教育，校内导师负责理论教育，相互学习，既提高了校内导师的实践能力，也为企业带去了较高的理论分析水平。而为了提高课堂教学时课程的工程应用比例，还借鉴了蚌埠学院的相关做法，如：（1）优先引进同时具有高学历和工程实践背景的师资人才，聘请企业内高级技术人员做校外兼职导师；（2）集合学院乃至校区的力量，积极参与常州市及周边地区的建设，增强校企联合；（3）鼓励专利、产学研结合和技术服务，而不仅仅是理论研究和科技论文。
2.课程实施条件。在课程的具体实施过程中，主要从教师队伍建设、教材规划、教学条件保障等方面进行：（1）主讲教师。从机械原理的教学人员构成来看，任课教师中有1名教授、1名副教授、3名讲师，学历均在硕士以上。年龄从35岁到50岁，结构合理，形成了一个教师梯队。课程的主讲教师在成人以及本科教育教学、教改研究等方面具有十分丰富的经验。全体任课教师定期召开教学例会、集中备课、针对教学过程中出现的问题及时处理和分析。（2）教材规划。理论课教学选用了由清华大学出版、申永胜编著的普通高等教育“十五”国家级规划教材《机械原理教程》。该教材配有习题集可有效提供成人学生自主学习和研究性学习的资料。精品课程建设中，教材规划参考天水师范学院的立体化教材建设方法。立体化教材包括主教材、教师参考书、学习指导书、电子教案、CAI课件、网络课程、试题库等。该教材的建设与整个机械原理课程内容、体系的改革相结合，电子教案和课件能够及时反映教学改革的要求，网络课程建设促进教学改革的尝试，逐步提高机械原理的教学水平。（3）教学保障。成人的机械原理教育依托于本科教学环节，能够使课程教学的教学条件得到充分保障。学院经过二十多年的建设，教学设备先进，教学设施齐全。学院设有本科教学的机械基础省级实验教学示范中心、机电工程学院实验中心和河海大学常州校区工程训练中心，机械基础省级实验教学示范中心2007年立项建设，2010年顺利通过江苏省验收；专用与通用仪器和设备价值达2000余万元；学院实验室占地4000余平方米，拥有实验设备仪器1200余台套。目前实验室开设的实验课程主要包括：机构运动简图测绘；齿轮参数测量和范成实验；机构运动拼接实验；机构运动参数实验。目前实验课程主要对本科生开设，对于成人教育正逐步开展进行。（4）网络化教学。针对成人学生的上课时间较难保证、课时紧等问题，要鼓励学生能够充分利用课余时间，因此建设好机械原理课程的网络资源是十分重要的。我校机械原理的精品课程网站内容主要包括课程简介、教学管理、教师队伍介绍、教学资源等。其中教学资源主要包括助学式课件、思考题、练习题、习题答案、课程重点及难点解析等。网站中还有留言信箱，方便同学对于课程的疑问和问题能够及时和老师沟通和联系。
3.课程评价体系。课程评价围绕课程培养目标，不仅要评价学生掌握的知识与技能，而且还要评价学生课堂的表现、出勤率和学习过程。评价时以课程考试为主要的评价方式，并辅助以课堂表现和出勤率等，力求评价方式的多样化[5]。单纯的期末考试不能完全反映出一个学生对课程的掌握程度，目前各高校大多都采用多种方式如课后作业、报告、实验、小测验、考试等进行考核，表1所示为根据我校成人教育的特点采用的评分标准和比例。多样化的考核方式，使学生必须注重平时的学习积累，不能通过突击的方式完成课程考试，学生有了积极学习的压力和动力，更能均衡反映学生学习的实际水平和学习效果，符合正态分布。
4.课程改革与创新。机械原理课程具有较强的实践性和可动性的特点。即课程研究的所有问题都来源于生产和生活中实际的机构和机器，并且研究对象都是具有确定运动的机构。因此学习方法也要与之相适应，在学习过程中，尤其应注意理论知识与实践应用相结合、机构运动简图与具体实物相结合、机构的静态分析与动态分析相结合、形象思维与逻辑思维相结合。机械原理的课堂教学、教学方法与手段等方面力求创新改革，探索适合成人学生学习的课程体系和教学方式，培养学生的学习兴趣、创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。（1）教学内容的创新。针对成人教育中学生的理论学习时间少而又急需提高应用能力的学习特点和需求，机械原理课堂教学的主要内容为：机械运动方案选型设计、机构运动分析与尺寸综合、机械动力学分析和设计。此外还要重视介绍学科发展的新动态、新方向、新内容，注重激励学生的学习欲望，调动学生的积极性，让学生了解更多更新的理论、技术与方法。实践教学方面主要包括小项目和专题、实验教学、课程设计、课外创新等。如近年来国家以及省级组织的大学生创新训练计划，在创新竞赛的过程中提高了学生的创新意识，学生得到了实践锻炼的机会、开阔了眼界。（2）教学方法的创新。机械原理教学方法配合教学内容的改革，加强与学生的互动，要将以教师为主的“灌输式”教学向以启发式、问题式、讨论式教学为主的新的教学方法转变，让学生从被动学习转变为主动学习，真正成为教学活动的主体。鼓励学生应用成熟的工程软件进行相关课程的学习。例如在很多章节中涉及到图形法可以采用AutoCAD软件来分析和设计，可以得到比手工绘图精确得多的解，又可以锻炼利用AutoCAD软件绘图的能力。如图2所示为图解法分析凸轮机构的相关参数。在解析法中可以结合matlab软件教学，既可以直接利用matlab编程的方法，具有丰富的库函数、编程简单、可视化功能强，又可以采用simulink和simMechanics进行机构的运动学和动力学分析。如图3所示，某曲柄摇杆机构中，各杆件长度分别为l1=120mm，l2=40mm，l3=70mm，l4=100mm，曲柄运动角速度250rad/s，利用simulink分析得到杆件BC和CD的角速度图形。（3）教学手段的创新。在教学手段上，着重培养学生对机械系统的整体认识，课程重点突出，难点得到有效分析，课堂教学过程吸引学生的注意力，注重学生的参与，启迪学生的思考、联想。加强学生对所学基础理论的理解。培养学生应用所学过的知识，锻炼其独立解决工程实际问题的能力。教学方法得当，充分利用多媒体教学，努力激发学生学习兴趣和提高教学效果。多媒体课件中除了课程的文字性内容外，主要包括自制的动画课件和机械相关的视频信息，如企业内各种设备、工具和零部件及加工录像等。此外，在机械原理课程中有关结构分析、运动分析、力学分析等方面的教学还应该注意多媒体和板书的综合利用。
三、总结归纳
机械原理课程在机械类成人教育的课程体系中处于承上启下的地位，因此加强成人机械原理的精品课程建设具有非常重要的意义和作用。在课程建设过程中，从面向工程化、保证课程实施、课程评价体系以及课程改革和创新等方面采取不同的措施和方法，可提高成人的教育教学质量，提高学生的学习兴趣和自主性，提高学生的实践能力和创新能力，使学生能够牢固掌握机械原理中的相关基础知识和内容，为机械类的后续课程的学习打下良好的基础。
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针对当前《机械原理》课程设计的教学现状，分析其不足，并基于OBE工程教育理念，对《机械原理》课程设计的教学模式改革进行了探讨并付诸实践。《机械原理》课程设计是机械类各专业学生在学习《机械原理》课程后进行的一个重要的实践性教学环节，其模式的改革为适应新形势下对机械类学生机构选型、机械系统运动方案设计和创新设计能力的培养提供了良好的平台和借鉴，具有重要意义。
关键词：
OBE；工程教育；《机械原理》课程设计
为了推进工程教育改革，促进中国工程教育的国际互认，培养与国际接轨的中国工程师，由专门的职业或行业协会（联合会）、专业学会针对高等教育机构开设了工程类专业实施专门性认证，工程教育认证强调工科专业人才培养质量达到行业提出的基本质量标准要求，是一种合格性评价[1，2]。工程教育专业认证强调的三个核心理念：产出导向（Outcomebasededu-cation，简称OBE）、学生为中心、持续改进，这些理念代表了工程教育改革的方向，是一种先进的教育理念[3]。我国若要成为《华盛顿协议》正式签约组织，就必须基于OBE理念，深化我国的工程教育改革和工程教育认证体制。《机械原理》是机械类专业必修的一门重要的技术基础课，它是研究机械的工作原理、构成原理、设计原理与方法的一门学科，而《机械原理》课程设计是紧随《机械原理》课程之后的实践性教学环节，是《机械原理》课程的延伸[4]。基于OBE工程教育认证的12条毕业能力要求及课程规划，《机械原理》课程设计需培养的主要能力包括：1）掌握工程基础理论知识并能将其应用于工程问题（毕业要求1）；2）具有分析和解释数据，得到合理、有效结论的能力（毕业要求2）；3）具有综合运用机械设计理论和技术手段设计复杂机械系统、部件和过程的能力（毕业要求3）。本文基于OBE工程教育理念对《机械原理》课程设计课程能力的上述四条要求，结合近年实践经验，阐述我校《机械原理》课程设计改革模式，并为其《机械原理》课程设计改革提供参考。
一、机械传动系统设计能力
《机械原理》内容包括两部分，其一是对现有机构的学习，包括构型分析、运动学和动力学的学习；其二是针对具体任务，利用所学机构学知识，设计传动方案。前者称为分析，后者称为型综合，《机械原理》学习的最终目的，就是要达到型综合的高度，《机械原理》课程设计正是锻炼综合能力的实践教学。遗憾的是，传统的《机械原理》课程设计，体现不出OBE所要求的设计系统的能力，复杂机械系统更无从谈起，因此，改革势在必行。基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化，调动学生设计的积极性而不限制其思维，并且课程设计只提出最终要求而不限制方法，为了让学生在规定的时间内独立完成设计任务，题目不宜太深太复杂，其原则为：题目具有综合性，以运动方案设计为主；题目要覆盖《机械原理》课程的主要内容；题目应结合生产实际，是学生在日常生活、生产实践中所熟悉的；题目的设计结果应包括两到三种基本机构，也允许选用其他常用机构或组合机构；题目要有一定的灵活性和创新性，有利于发挥学生的创造力。在设计题目确定后，需对已选题目提出三种运动方案，并经反复论证，确定一种最佳运动方案进行设计和分析。这种自由选题的模式可大大提高同学的兴趣。设计方案由学生独立提出，经独立地分析、比较后确定最佳方案，以发挥其主观性、创造力，使学生受到一次真实的设计训练，进而提升其机械传动系统设计能力。此外，改革后的课程设计，学生们可以自由组合，每个小组自由选择设计题目，小组成员分工协作，共同完成设计任务。从选题、论证、设计到最后提交设计成果，共同讨论、研究，各自发挥自己的长处，不仅培养了创新意识和创新能力，也使他们体会到团队合作的作用。这也符合OBE培养大纲中工程毕业生个人能力和人际团队能力培养的要求。
二、工程基础理论知识应用能力
传统的《机械原理》课程设计中，方案确定之后，其相关运动参数也随之给定，每个学生需要做的就是绘制机构运动简图，利用图解法和解析法对所选机构的位移、速度、加速度及力进行分析，并绘制机构运动线图和作误差分析，最后编写课程设计说明书。从本质上来说，这样的设计仅能算一次作业，效果并不理想。尽管学生都能按部就班地完成设计任务，但却调动不了学生的设计兴趣，对工程基础理论知识的应用缺乏深刻理解，谈不上对学生的毕业能力的培养。基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化，只提出最终要求而不限制方法，学生可以充分地利用所学的理论知识去解决实际的问题。考虑到《机械原理》课程设计时间较短，教师在《机械原理》课程教学中，需提前做出安排，如现代工具的使用、软件的学习、各种方法的比较、综合性作业安排等。任务的不确定性导致解决方法的多样性。学生需要根据所选择任务，基于所学的机构学知识，甚至查阅相关文献去设计解决方案，当多个设计方案确定后，需要比较各方案的优缺点，必然会深入了解每个所设计的传动方案，最终方案确定后，需对其进行结构、运动学和动力学分析，因有了方案设计的深刻理解，设计的目的已非常清楚，在相应分析时，对方法的选择和掌握自然水到渠成，加深了对所学理论知识的认识，明确了理论知识的实际应用，从而不至感觉学无所用。
三、分析和解释数据能力
在我国的工程教育认证中，第二条毕业要求学生能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论[5]。传统课程设计整个传动方案为教师所指定，分析方法固定，无需学生深入了解，只需按部就班完成画图和分析即可，可见，传统课程设计在第二条毕业能力要求上基本没起到培养作用。改革后的课程设计，从设计任务到设计方案的确定，均需要学生根据具体情况进行分析，然后根据所学知识，自己设计传动方案，并需要通过多方案的比较而得出可行方案。在方案确定后，详细设计传动系统时，需要根据实际任务确定各参数，最后对机构进行分析，并对数据进行误差分析。为了更真实地让学生理解数据的意义和正确性，要求学生对所设计的传动方案进行全部或者部分的搭接实验，通过搭接实物并测量参数，再与理论分析数据进行对比，找出误差存在原因，从而得出相应结论。
四、考核方式的改进
评估学习产出是OBE教育模式中十分重要的环节，如何合理地对各项能力进行客观评价，对课程的改革及持续改进有非常重要的作用，与课程设计所培养能力相对应，《机械原理》课程设计成绩分为四部分：选题成绩、平时成绩、设计成绩及答辩成绩。各部分成绩分值及考核依据如下。选题成绩占总成绩的30%。主要考查设计机械传动系统方案能力。每个团队均需通过PPT形式，结合参考文献查阅或调研情况，对自己团队的设计任务进行说明，根据所定任务设计两到三种机械传动方案，每个方案中必须包含两至三种典型传动机构，并且必须包含四杆以上连杆机构。根据传动方案是否合理、考虑是否周全、有无创新点、是否实用进行综合考核。平时成绩占总成绩的10%，主要依据设计阶段的出勤情况和态度评定，这是设计正常进行的基本保证，也是初步对毕业要求9中个人与团队能力的培养。设计成绩占总成绩的40%，主要评估工程基础理论知识应用能力与分析和解释数据能力，根据所选择分析方法、数据分析的正确性、模型建立、运动仿真、简图绘制等进行评价。答辩成绩占总成绩的20%，各组将集中设计阶段的工作及成果以PPT形式作汇报，主要介绍组员分工及完成情况，组员自评分，搭接视频等，并回答提问，据此评判答辩成绩。通过此类考核方式，对毕业生的能力9（个人与团队）和10（沟通，包括撰写报告和陈述发言、清晰表达或回应指令）也起到初步培养的效果。此外，上述基于OBE工程教育理念的考核方式对教师的教学投入提出很高要求。例如：教师需要投入较多的精力和心血研究繁琐的教学目标分解和教学方法选择，要求其自身具有扎实的专业理论知识、较广博的基础知识面、较强的动手能力及计算机应用能力。对设计中可能出现的各种方案及其特点要有充分认识，能够正确引导学生，使他们经过认真思考和分析比较后，可以选择一个适当的方案。这样才能适应当前实践教学改革和发展的需要，从而有效引导学生积极思考，培养他们的创新能力。
五、结束语
经过近两年的实践，发现根据OBE教学理念改革后的《机械原理》课程设计，为学生机械传动系统设计能力、工程基础理论知识应用能力、分析问题和解决问题的能力以及团队合作和工程实践能力的锻炼和提高提供了很好的平台，并确实取得了较好的效果。然而，OBE工程教学模式是一个系统的工程，无论是在设计内容，还是在设计方法和评估方式上，还有很多需要完善之处，需要进一步的改革和探索，持续改进，以更好地培养学生相应的毕业能力，实现培养与国际接轨的中国工程师的目标。
作者：曾达幸 李飞 侯雨雷 宜亚丽 郑立娟 张芳芳 单位：燕山大学机械工程学院
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关键词：三维设计软件；机械设计基础；课程改革
淮阴工学院是一所培养应用型人才的普通高等学校，“机械设计制造及其自动化”本科专业被江苏省教育厅授予“江苏省品牌专业”，被教育部遴选为“第二批高等学校特色专业建设点”。机械设计基础类课程包括《工程制图》、《机械原理》、《机械设计》及其课程设计等，是该专业主要的专业基础课。本文根据专业人才培养目标和课程的特点，从教学内容、教学方法、教学手段方面进行了探索，引入三维设计软件在机械设计基础课程教学中应用，提高学生工程设计能力，培养适应企业需要的应用型人才。
一、机械设计基础课程传统教学方法的弊端
机械设计基础类课程主要研究机械中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本设计原理和计算方法，是学习进程上从理论性课程过渡到结合工程实际的设计性课程。本课程在教学方法和教学手段上常利用多媒体、教学模型和挂图，再辅以教具在黑板上绘制结构图形。而多数学生没有太多的工程实践经验，且零部件设计都是二维图设计，多以设计计算为主，因而学生学习感到比较枯燥，设计零部件时缺乏全面考虑，绘制工程图错误较多且自己很难查出问题。
二、机械设计基础课教学实践
随着机械CAD技术的成熟，众多三维设计软件广泛应用于社会各个领域，极大地提高了设计、绘图的质量与效率。为此，高校的机械设计基础课程急需进行教学体系改革，建立以三维设计为主线的机械设计模式。
1.整合教学内容，制定教学计划
要使学生具备较强的三维设计能力，根据本院教学条件和学生情况，必须整合课程的教学内容、修改教学计划、提高师资质量，建立符合本院实际情况的应用型机械类本科人才的培养体系。在学生接触机械设计初期引入三维设计的概念，在机械设计基础课程的教学各环节应用，并在四年学习过程中，不断地应用，提高学生的工程设计能力。三维设计能力培养体系如图1所示。
2.三维设计软件应用于教学
机械设计基础类课程大多在低年级开设，学生刚接触机械专业知识，缺乏实践经验，对实际生产中的一些零件及结构不太了解，因此对教学内容难以掌握。用SolidWorks软件进行辅助教学，改变传统的教学方法和手段，提高学生的学习兴趣，提高教学质量。
《工程制图》课程难点和重点就是正确绘制工程图，以往教学要用许多学时使学生掌握机件的投影关系，学生要有很强的空间想象力，而用SolidWorks软件的零件模块可以方便直观地进行零件的三维造型，在工程图模块中自动生成二维工程图，并随三维模型的尺寸变化而变化，这样能使教学的重点放到工程图的表达和零件的技术要求标注，提高绘图质量。《机械原理》主要讲解各种常用机构，运用SolidWorks软件的运动仿真功能，可以把各种复杂的机构以三维的形式，通过形象、生动、逼真的动画演示直观地展示给学生；利用其参数化设计，将修改自动反映到所有的相关对象。例如讲解平面四连杆机构时，利用模型仿真不仅可以验证所设计的机构是否满足要求，同时还可以改变相应的参数，或以不同的构件为机架或调用不同长度的连杆进行装配，让学生参与设计并对设计结果进行现场演示加以验证。《机械设计》中在讲轴的结构设计时，对轴上零件的定位和固定，可预先绘制出各类轴上零件固定件，利用SolidWorks软件装配模块对轴系各个零件进行装配，演示如何进行齿轮的周向和轴向固定，轴的支承与固定，轴承如何装配如何调整间隙，各零件之间的相互位置关系、零件的装拆顺序及零件的结构工艺性应注意的问题等，使学生掌握轴结构和轴上零件的固定结构，改变了以往单纯的教学方式，在课堂上真正实现教学的互动。
3.三维设计软件应用于课程设计
齿轮减速器是最常见的一种典型传动装置，由许多零件组成，如轴上传动零件、轴承、联轴器、轴承盖和箱体等。机械设计基础课程的课程设计主要内容是根据减速器的主参数（如输入功率与转速、输出功率与转速等）对每个零件进行设计、绘图。首先根据设计数据，利用零件模块绘制减速器各个零件的三维建模，对于标准件和齿轮，可以利用Solidworks中的插件直接生成。利用装配模块对绘制好的零件进行装配，装配过程中可以直观地发现零件的尺寸是否有误，各部分的结构是否合理，各零件的固定是否准确，装配好的结构可以进行干涉检查，发现问题可适时修改零件模型，在装配结构中重新生成即可。装配正确的装配结构可以进行运动仿真，检查减速器的运动状况，对重要的零件进行受力分析等等。利用三维软件设计，有限的在2周时间内，使学生将重点放在减速器的结构设计上，可以较全面地考虑整体结构（包括油沟结构，油杯的选择等），使设计贴近实际的工程设计，掌握正确的工程设计基本理念，而不是把时间用在绘制图纸上，从而提高机械设计效率和质量，提高学生的工程设计能力。
三、结 论
通过以三维设计为主线的机械基础课程教学，使学生初步具有用三维设计软件设计机械产品的能力。在后续的机械加工等专业课学习中，可以利用三维设计软件的加工模块生成NC程序进行模拟或机床加工，可对三维软件开发产品的全过程有较深刻的了解；在大学生课外创新设计或毕业设计中可以灵活利用三维设计软件进行设计，做到大学四年不间断，提高学生的工程设计能力，适应企业对人才的需求。
参考文献：
［1］ 曹岩，赵汝嘉.Solidworks2007基础篇［M］.北京：化学工
业出版社，2007.
[关键词] 农业机械 远程服务 信息系统 研究
[中图分类号] S23 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 （2013）12-00182-01
随着现代科学技术的不断发展，我国农业现代化进程得到了进一步的提升，农业机械化作为农业现代化的关键组成部分，有助于农业机械跨区作业，强化农业机械信息化管理调度，从而促进农业生产，确保农机作业效率。在现阶段，农业机械管理、诊断维修、故障预警等系统等软件在生产中未发挥其应有的作用，因此在国家大力推进农业机械化政策背景下，如何解决在农机化信息管理中存在的问题，具有重要的现实价值以及意义。
一、农业远程信息服务系统概述
农业机械作业远程信息服务系统主要利用软件开发工具以及网络服务平台，建立以维修保养服务数据库、农业机械品种厂家分类数据库以及农机作业远程信息服务体系等为一体的综合数据库系统，具体而言，主要包括五个方面：第一，农业生产及配件分类系统；第二，农机故障维修与保养系统；第三，基于GIS农机管理系统；第四，农机相关政策及前沿动态；第五，农机作业远程信息服务系统。从本质上来讲，农业远程信息服务系统能够优化农业产业结构，协调农业内部质量结构、产品结构以及加工价值结构等之间的关系，提升农业生产力以及生产与经营管理决策水平，从而实现经济效益与社会效益的和谐增长。
二、农业远程信息服务系统的构建
1.农业生产及配件分类系统
农业生产及配件分类系统主要是建立客户端，通过信息查询请求，从而反馈到应用服务器，最后一句数据请求建立数据服务器。具体而言，主要包括两个方面的内容：第一，不同地域农机生产企业名称、地址以及联系方式；第二，不同地域农机管理部门与农机合作组织分布情况，便于农机用户对农机产品的了解与查询，查询主要分为地域类型与产品类型。从整体上来看，农业生产及配件分类系统客户端、应用服务器与数据库服务器，借助上网媒介，能够进行动态交互。在实际应用中，要及时更新数据库数据，加强对企业实际情况的调查，提高数据的准确度。
2.农机故障维修与保养系统
农机故障维修与保养系统主要包括两个方面第五功能：第一，农机维修保养技术集成功能；第二，农机故障实时查询功能。一般而言，在农机保养技术数据库中，分布了日常生产经营中常见的农机保养技术与相关注意事项，提高了农机用户的整体认识水平。在故障维修系统中，为了提高客户查询的便捷度，主要农机故障维修按照农机的功能进行分类，主要五类：一是动力机械，二是收获机械，三是耕整机械，四是播种机械，五是植保机械。依据农机功能与故障类型，故障维修搜索关键词，结合数据库预存故障模式，从而完成匹配工作，虚拟维修过程，为维修人员提供参考思路。从某种程度上来讲，实现了维修技术与保养技术资源的共享，提高了维修工作的时效性。
3.农机管理系统
农机管理系统主要是基于GIS系统上开发而来的，主要内容有五个方面：一是地理信息数据库，二是数据统计分析与决策，三是农机信息数据库，四是数据库管理系统，五是农机管理部门与用户管理。在计算机软硬件支持下，结合系统工程理论与信息科学理论，科学分析地理数据的空间内涵，了解各地农机数量和类型，完善管理与决策系统，从而实现农业机械管理的有效性。农机管理系统通过数据管理、分析、决策，将数据分析结果反馈到农机管理部门，有利于农机用户对农机的管理。同时，利用GPS全球定位系统，能够实现实时监控和与调度，促进农机作业效率的提高，促进了经济效益与社会效益的和谐发展。
4.农机政策与前沿动态
农机政策与前沿动态主要包括两个方面：一是我国农机法律法规，二是农机补贴等新型农业政策。农机政策与前沿动态主要目的是使网络用户掌握国家农业农机发展方向，从而展示国家农机新机具。
5.农机远程作业信息服务系统
农机远程作业信息服务系统主要内容有两个方面：即农机作业信息查询与远程农机知识交流平台。基于农机作业信息查询平台，相关人员查询本区域农机拥有情况以及需求量，农机户主和农民借助平台媒介，农机需求信息，实现在线查询，从而提高了农机具的利用率。同时，对于农机维修而言，能够通过该系统得到农机维修等相关信息，有助于保障农机故障的有效维修。其次，借助远程农机知识交流平台，有利于相关用户学习农机结构原理、功能、维修与保养等关信息，通过在线交流服务平台，实现了远程知识的共享。
三、构建农业远程信息服务系统注意事项
在农业远程信息服务系统构建的过程中，要注意系统的安全性，同时也要充分考虑系统的可维护性以及可扩充性，为用户提供有效的人机界面，最大限度地提高用户操作的便捷性。在构建农业远程信息服务系统过程中，立足于使用者的利益，主要分为三类：一是系统管理员，主要别的工作内容是对整个系统维护工作做出贡献，同时及时更新系统软件，负责各级用户使用权限；二是注册用户，依据用户级别，从而完成数据库中各种资源的查询工作；三是非注册用户，主要是对数据库中一些共享信息进行浏览与检索。
四、结束语
综上所述，随着网络信息化技术的不断发展与应用，农业远程信息服务系统在农业发展过程中起着举足轻重的作用。随着农业现代化进程的不断推动，加大农机信息网建设，优化农机资源配置，实现信息数据资源的交互与共享，有助于提高经济效益与社会效益。由此可知，不断推进农业机械化建设，具有广阔的发展前景。
参考文献
[1]周智男，武涛.中国农业机械信息化发展战略[J].农业机械，2012（08）
[2]徐瑞宏.基层农业机械信息管理系统初探[J].现代农业装备，2010（07）
一、 通过启发式教学唤起学生求知的欲望
教学是教师与学生双边的活动，在教学过程中，教师要最大限度地考虑到学生的兴趣，以轻松愉快的课堂气氛来展开教学，提倡学生能学善问。通过启发式教学唤起学生求知的欲望，激发他们的学习积极性，主动思考问题，能融会贯通地掌握知识和技能。运用启发式教学，让学生在学习知识的过程中学会科学的思维方式，教师通过精心设计新颖的教学过程，促进学生积极思维，发展分析和解决问题的能力。例如，在讲解液压基本回路部分时，为了使学生能够体验到液压元件的作用，先给出各种液压基本回路的工作状态和液压元件，启发引导学生要完成这些工作要求，需要哪些元件及怎样设计回路，让学生在教师的启发、引导下自己找出正确的答案。教师的启发方式，可使学生的思维能力不断提高。在课堂中发现问题、提出问题、质疑、分析、判断、解决问题，整个过程都是学生学习掌握知识的过程，学生在这种学习环境中可以充分发挥自己的想象力，激发学习兴趣和求知欲望，提高创新能力 同时这种学习方法有利于为学生终身教育打下基础。运用启发式教学，引导学生独立思考，激发学生创造性思维，意在培养学生的创新精神和实践能力、综合分析判断能力，提高解决问题的能力。通过有效地启发学生尝试创新，使他们感受创新带来学习成果产生的快乐。
“兴趣是最好的老师”，近机类的学生对中的一些机械的基础知识都不是太感兴趣，认为太死板、没意思，这就要求老师作好引导工作，教学时多联系实际。比如讲力学摩擦部分时利用课件，屏幕上出现赛车等场景，鼓励学生尝试分析为什么赛车启动时选手尽力让车轮与地面产生烟雾时才开动赛车?
为什么自行车在车胎气少或土虚时骑着费力?在学习点的合成运动时屏幕出现大海中的一条船，让学生尝试分析站在岸边观察坐在正在行驶的船上的一名乘客与在甲板上散步的另一名乘客的运动情况有什么不同，启发学生自己得出一些结论。这样一方面提高学生学习兴趣，加深学生对一些基础知识的认知程度；另一方面让学生感到所学的知识是有用的，在生产及生活中无处不在，激起学生的学习兴趣。教师可以借题发挥，积极引导学生认识随着社会主义建设事业的发展，生产过程的机械化、自动化水平不断提高，机械设备在各个行业中得到了广泛的应用。
二、 合成学生主动参与教学的作用力
1关注学习情感，启动原动力
好的教学得于良好的师生配合教学是师生的共同活动， 教师要关注学生昀学习情感， 调动“情感” 这一和奇、复杂、深刻、本质的心理因素，根据学生的心理素质和智力发展水平采取教学措施，启动学习的原动力。
在机械基础教学中，首先要明确课程开设的目的，表明课程内容的构成， 以本课程的实用性、基础性、相关性先使学生觉得这个学科值得学习，从而唤起学生学习的愿望和兴趣。其次，要让学生在获得知识的同时，学会运用知识，如在教学中适当安排一些小设计应用题，在运用中帮助学生取得经验， 体验成功的感觉 再攻是教师在教学过程中，通过精心设计教学目标、开放教学内容、使用现代教学手段、提出阶段思考目标， 优化教学方向，不断去调动学生学习积极性 运用自己的人格、形象、情感以及语言手段来激发、调动学生的非智力因素。常说“教贵情深”， 教师关注和培养学生的学习情感，能使学生“我要学”学有源。
2布疑设问，增强吸引力
“布疑设问”是吸引学生参与教学的有效手段之一，如机械基础行星轮系传动比计算部分，我们采用同样齿数的齿轮以不同安装方式形成定轴轮系和行星轮系，运行后设问“为什么速比不同生成疑点？”由同学们观察发现行星轮、系杆的作用和运动的规律；用“如何用学过的知识解决该轮系的速比计算” 导思维进入搜索，再用相对运动原理引出转化轮系来解决行星轮系传动比计算问题。在解决问题的过程中启发学生观察行星轮系结构。在了解机构的运行原理的同时有意识地训练思维的多向性：如反向思维将行星轮系视为转化轮系， 横向思维使行星轮系传动比计算借用定轴轮的公式。
【关键词】数控仿真技术 机械类 实践性教学
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）09－0102－02
【Abstract】This article briefly introduced the numerical control simulation technology concept, the research present situation and in the machinery class practical teaching link application.
【Key words】Numerical control simulation technology Machinery class Practical teaching
近几年，就业形势比较严峻，为了提高学生的就业机会，必须增强学生的动手能力，要做到这一点，加强实践性教学环节是关键。但对于大多数院校来说，资金短缺是共同的问题。解决这一问题的最好办法是引入仿真技术。
一、数控仿真技术
1．计算机仿真的概念及应用
从工程的角度来看，仿真就是通过对系统模型的实验去研究一个已有的或设计中的系统。分析复杂的动态对象，仿真是一种有效的方法，可以减少风险，缩短设计和制造的周期，并节约投资。计算机仿真就是借助计算机，利用系统模型对实际系统进行实验研究的过程。它随着计算机技术的发展而迅速地发展，在仿真中占有越来越重要的地位。计算机仿真的过程可通过图1所示的要素间的三个基本活动来描述：［1］
建模活动是通过对实际系统的观测或检测，在忽略次要因素及不可检测变量的基础上，用物理或数学的方法进行描述，从而获得实际系统的简化近似模型。这里的模型同实际系统的功能与参数之间应具有相似性和对应性。
仿真模型是对系统的数学模型（简化模型）进行一定的算法处理，使其成为合适的形式（如将数值积分变为迭代运算模型）之后，成为能被计算机接受的“可计算模型”。仿真模型对实际系统来讲是一个二次简化的模型。
仿真实验是指将系统的仿真模型在计算机上运行的过程。仿真是通过实验来研究实际系统的一种技术，通过仿真技术可以弄清系统内在结构变量和环境条件的影响。
计算机仿真技术的发展趋势主要表现在两个方面：应用领域的扩大和仿真计算机的智能化。计算机仿真技术不仅在传统的工程技术领域（航空、航天、化工等方面）继续发展，而且扩大到社会经济、生物等许多非工程领域，此外，并行处理、人工智能、知识库和专家系统等技术的发展正影响着仿真计算机的发展。
数控加工仿真利用计算机来模拟实际的加工过程，是验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程的有力工具，以减少工件的试切，提高生产效率。
2．数控仿真技术的研究现状
数控机床加工零件是靠数控指令程序控制完成的。为确保数控程序的正确性，防止加工过程中干涉和碰撞的发生，在实际生产中，常采用试切的方法进行检验。但这种方法费工费料，代价昂贵，使生产成本上升，增加了产品加工时间和生产周期。后来又采用轨迹显示法，即以划针或笔代替刀具，以着色板或纸代替工件来仿真刀具运动轨迹的二维图形（也可以显示二维半的加工轨迹），有相当大的局限性。对于工件的三维和多维加工，也有用易切削的材料代替工件（如石蜡、木料、改性树脂和塑料等）来检验加工的切削轨迹。但是，试切要占用数控机床和加工现场。为此，人们一直在研究能逐步代替试切的计算机仿真方法，并在试切环境的模型化、仿真计算和图形显示等方面取得了重要的进展，目前正向提高模型的精确度、仿真计算实时化和改善图形显示的真实感等方向发展。
从试切环境的模型特点来看，目前NC切削过程仿真分几何仿真和力学仿真两个方面。几何仿真不考虑切削参数、切削力及其他物理因素的影响，只仿真刀具工件几何体的运动，以验证NC程序的正确性。它可以减少或消除因程序错误而导致的机床损伤、夹具破坏或刀具折断、零件报废等问题，同时可以减少从产品设计到制造的时间，降低生产成本。切削过程的力学仿真属于物理仿真范畴，它通过仿真切削过程的动态力学特性来预测刀具破损、刀具振动、控制切削参数，从而达到优化切削过程的目的。
二、机械类专业实践性教学中存在的问题
1．《金工实习》教学中存在的问题
《金工实习》是机械类专业必修的一门实践性技术基础课。通过《金工实习》教学使学生初步接触生产实际，获得机械工业生产中常用金属材料及其加工方法的基本知识，受到一定的基本操作训练，为学习其他有关课程和将来从事生产技术、经营、管理等工作打下实践基础。
传统金工实习教学的主要内容是：［2］铸造、锻压、焊接、热处理、钳工、普通机床的机械加工。随着数控机床在我国机械制造行业的应用越来越广泛，对数控方面人才的需求也越来越大。数控机床的高性能、高精度、高可靠性，增加与增强使用功能，以及简化产品结构，改善操作性能，节约能源材料，减轻劳动强度，增大生产柔性，缩短生产周期和生产准备周期等优点，正满足了企业提高产品质量，降低生产成本，提高产品在市场竞争力的要求，故近年来许多厂家竞相采用数控机床。为了提升机械类专业的技术含金量，使这些专业能满足现代化生产的需要，就必须在教学中增加或增大数控加工的内容。因此，在金工实习中减少普通机械加工的课时，增填数控加工的内容势在必行。
2．《数控技术》教学中存在的问题
《数控技术》是机械类专业必修的一门专业课。通过该课程的学习使学生掌握数控机床的工作原理、组成、分类；程序代码运用；CNC系统的组成及工作原理；插补原理；刀补原理；加减速控制原理；伺服系统的组成及工作原理；位置检测元件的原理；掌握简单零件的手工编程方法。
根据教学大纲，该课程有4个课时的实验，主要是熟练手工编程的方法，需要的主要实验设备是数控机床。但对于大多数院校来说，不可能购置多台数控机床，因此存在实验设备短缺的问题，不能很好地满足教学要求。
三、改革机械类专业实践性教学的措施
数控机床是一种精密的自动化机床，价格昂贵。但对于机械类专业来说，又是必不可少的教学设备。因此，根据实验室现有的数控机床（数量有限），订购相应的数控加工仿真软件，是一种两全其美的好办法。数控加工仿真软件可以让每个学生在电脑上模拟操作数控机床，教师可以在电脑上验证学生的学习效果，让教学更加直观、生动。实际上，利用购买一台数控铣床的费用，就可以购置30个点的网络数控仿真软件及相应的电脑。
在进行数控加工实习时，先让学生在电脑上通过数控加工仿真软件模拟操作数控机床，操作熟练后再让学生操作真实机床，增强手感。在进行《数控技术》课程实验时，先让学生在数控仿真机床上练习手工编程，修改无误并操作熟练后再让学生在真实机床上操作。这种教学方式，一方面可以大大减少资金的投入，减少实习、实验用房；另一方面可以增加学生动手的机会，在一定程度上提高学生的动手能力；其次，利用数控仿真机床教学，即使操作失误，也不会损坏设备，更不会造成人身伤害，安全可靠。因此，目前大多数工科院校普遍采用数控仿真软件教学，以便解决满足教学要求与资金短缺之间的矛盾。
参考文献
