时间：2023-09-19 16:25:55
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篇机械设计原理基础知识，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。
1参照专业认证标准对机械设计类课程内容的改进
根据国家机械设计制造及其自动化专业毕业培养标准中对毕业能力要求之4“具有设计机械系统、部件的能力”要求，整合现有教学内容，形成了基础知识递增和设计能力递进的机械设计类课程教学环节结构。其中先修课程包括数学类、工程力学、机械制图、公差与技术测量等基础课和专业基础课。为达到“具有设计机械系统、部件的能力”的毕业要求，设计了课程教学及课内实验、基础设计能力培养、创新设计能力培养三个能力递进培养环节。
2机械设计类课程教学及课内实验
课程教学及课内实验教学环节分为机械原理和机械设计两个部分，每部分。含课内实验，课程内容及培养目标如下：机械原理课程是一门培养学生机械机构运动设计与分析的技术基础课，主要研究机构的结构分析、运动分析和动力分析，常用机构设计的基本理论和方法，机械系统传动方案的规划与设计，其主要任务是培养学生：第一，理论联系实际的学风，设计实践能力和创新精神。第二，掌握机构运动方案设计的能力。第三，具有机械系统运动简图的绘制，计算机辅助机构分析和设计的能力。机械原理实验教学是机械原理课程教学中的实践环节。在实验中通过安排部分课程基本理论的验证性实验，使学生进一步加深对课堂教学内容的理解。通过增设一些综合性、设计性实验，培养学生基本知识、基础理论与实际项目需求的理论知识应用能力，同时培养学生创新意识和能力。通过设立较多的选修实验，促进学生的个性发展。机械设计课程是一门培养学生机械设计能力的技术基础课，在教学内容方面着重掌握机械设计的基本知识、基本理论、基本方法和创新思维，通过对本课程的学习，使学生掌握常用机构和机器中各种通用零件的基本理论和基本知识，初步具有机械结构方面的分析、设计能力，同时注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。机械设计实验教学通过设立部分验证性实验，使学生进一步加深理解课堂教学的内容；通过设立一些综合性、设计性实验，培养学生理论联系实际的能力及机械结构设计的创新意识和创新能力；通过强调学生参与实验的全过程，培养学生的动手操作能力；通过设立较多的选做实验，满足学生的求知欲，促进学生的个性发展。
3基础设计能力培养
机械设计课程设计是机械设计基础类课程的重要实践性环节，通过对机械传动装置和简单机械的设计，使学生综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识，熟悉机械设计的一般规律，掌握机械通用零部件及简单机械的设计理论及设计方法。培养学生理论联系实际的正确设计思想，树立工程意识，培养独立分析和解决工程实际问题的能力，为毕业设计和以后从事工程设计工作打下良好的基础。课程的教学目的：第一，学习机械设计的一般方法、步骤，掌握机械设计的一般规律。第二，学会从机器的功能要求出发，合理选择传动机构的类型，制定传动设计方案，正确计算零件的工作能力，确定它的结构、形状、尺寸及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题，培养机械设计能力。第三，进行机械设计基本技能训练，例如计算、绘图，运用标准、规范、手册、图册和设计资料，以及使用经验数据和处理数据等。第四，通过编写设计说明书，提高学生文字表达能力，掌握撰写技术文件的有关要求；培养学生运用计算机撰写论文的能力。第五，训练学生用CAD绘图的能力。机械综合课程设计是形成机械装备设计能力的重要实践性教学环节。内容以车床或铣床的主传动系统设计为主线，以所学过的机械制造装备的基础知识为支撑，完成主传动系统设计、操纵装置布置、工程分析计算等环节的训练。其目的是在相关先修课程学习后，进行机械结构设计综合训练，使学生掌握机械系统分析和设计的基本步骤和方法，培养和锻炼学生综合运用所学知识解决实际工程问题的能力。
4创新设计能力培养
学生创新设计能力培养包括机械产品创新设计与仿真和机械创新设计与制作两个环节：机械产品创新设计与仿真是学生以项目组的形式自主开展的为期一年的研发与制作项目，在学院的统一命题下完成一项任务。提高学生自主学习、问题求解、团队协作、项目管理、综合创新等方面的能力和素质。机械创新设计与制作是结合学生已有的知识储备，充分发挥学生的创新设计思维，通过机构综合模拟现实自然界生物的动作行为，并辅以相应的控制系统达到机构的协调运动。在教师的启发和指导下，学生以组为单位自主地进行相关内容科技文献检索、方案设计、虚拟仿真、绘制加工图纸、撰写设计说明书并进行答辩，通过工程实践培养学生灵活运用所学机械设计知识的能力。
5结论
机械设计类课程是机械类专业主要专业基础课程之一，是机械类专业各个方向的专业基础，在机械类专业人才培养课程体系中有着极其重要的地位。我校机电工程学院机械基础部承担着全校机械基础类课程的教学任务，多年来先后面向“本科教学工作水平评估”、“卓越工程师人才培养计划”、“CDIO工程教育模式试点”进行了一系列教学改革研究，在教学方法和质量上取得了良好的效果。现已将机械设计基础课程建设成为校精品课程。此次针对工程教育认证专业标准要求，将机械设计类课程从理论课、实验课、课程设计几个方面，对课程内容和培养目标进行了详细梳理，使其完全符合机械设计制造及其自动化专业工程教育认证标准，为专业认证工作的顺利实施提供了必要的保障。
作者：宁慧燕 苗淑杰 刘喜平 刘春香 徐莉 付彦虹 毕凤阳 单位：黑龙江工程学院机电工程学院
本文根据应用型本科机械工程专业人才的培养定位，对机械基础系列课程进行了改革，构建了适合培养本科应用型人才的机械基础系列课程体系。
关键词：
应用型本科；机械基础系列课程；教学改革；课程体系
一、引言
在我国高等教育已步入大众化教育阶段的背景下，要求培养出大批不同规格和层次的人才，尤其是培养出更多的应用型人才。作为一所独立学院，北京理工大学珠海学院以培养高素质应用型本科人才为目标，近两年已启动了新一轮的人才培养模式改革；机械工程专业作为我校的特色专业，一直在努力探索以培养应用能力为主线的培养方案，以“应用”为主旨和特征构建课程和教学内容体系，我院于两年前开始进行应用型本科机械基础系列课程教学内容的改革探索工作，并已取得可喜的成果。机械基础系列课程包含机械制图、工程力学、工程材料与热成型工艺、互换性与技术测量、机械设计基础（机械原理+机械设计）等5门课程。这些课程都是机械类专业学生必修的核心专业基础课，它们不仅是学生学习后续专业课程、完成课程设计和毕业设计不可缺少的基础，更是学生毕业后从事工程技术工作的基础。机械基础系列课程教学内容和课程体系的改革在专业整体课程体系中占有极重要的地位，它既是工科各相关专业基础课程改革的重要组成部分，也是机械学科教学改革的重点和难点[1]。
二、现行机械基础系列课程的教学中存在的问题
通过独立学院近六年来的教学实践，我们发现大部分学生在学完机械基础系列课程后，对现代机械设计理论及其应用只有肤浅的认识，还没有完全具备设计机械传动装置和简单机械的能力，特别是不具备基本的工程识。究其原因，主要有以下几个方面：
（1）在大学一年级学习机械制图这门有较强实践性的课程，对刚迈入大学、习惯于逻辑思维训练的学生来说是一门较难的课程，学生缺乏的是机械设计和加工工艺方面的基本常识，对零件图和装配图中的工艺知识难于理解，对制图国家标准领会不透。三年级学习机械设计基础时，机械制图的内容已大部分忘记，增加了学习难度。
（2）工程力学、工程材料与热成型工艺、互换性与技术测量、机械设计基础4门课程，是既有系统的理论性又有很强实践性的课程，学习时，不仅依赖基础理论知识，也依赖学生对机械的感性认识，大部分学生都缺乏实践知识，加之许多内容不直观，往往增加了学生的学习难度，特别是对一些设计性、综合性强的内容更难于掌握，从而影响了学生学习的主动性和积极性。
（3）这5门课程各自单独成为一个体系，因而从整个系列课程来看，有些内容多次重复出现，而每次都没讲透；有些内容前后颠倒、脱节、衔接不好；同时实践环节的安排和内容的设计也不够合理。
三、机械基础系列课程新体系的构建
鉴于上述问题，课题组成员以“应用”为主旨，紧密联系机械工程实际，从整体优化的角度建立新的机械基础系列课程体系，将目前的5门课程融为一体，整合为“机械工程基础Ⅰ”和“机械工程基础Ⅱ”2门课程，并构建了这2门课的课程体系和教学内容，解决了原来5门课程的部分内容存在重复、教学内容的设计不够合理等问题，既提高了教师教的效益，又提高了学生学的效益。
1.“机械工程基础Ⅰ”课程体系。“机械工程基础Ⅰ”以机械制图的教学内容为主干，其中穿插互换性与技术测量和工程材料课程中的相关内容，在整体教学实施过程中以典型机械零、部件的设计表达为主线实施教学。具体课程内容包括制图基础、工程材料与产品技术要求、机械制图、零部件测绘4个基本模块，共160学时，分3个学期执行。
（1）制图基础模块。该模块56学时，包括正投影基础，组合体三视图和机件的常用表达方法，计算机绘图的内容。目标是培养绘制和阅读投影图的能力，培养使用仪器和徒手绘图、计算机绘图的能力。该模块在第二学期开课。
（2）工程材料与产品技术要求模块。该模块40学时，包括工程材料课程中的材料力学性能、金属材料基础知识、铁碳合金相图及热处理、常用工程材料、典型零件选材分析的内容；互换性课程中的一般零部件的公差与配合、几何公差、表面粗糙度的基本概念和基本知识等内容。目标是培养学生依据零件工作状况正确选择材料的能力；培养学生通过查阅相关标准合理选择一般零件的尺寸公差、几何公差和表面粗糙度的能力，并能够正确地标注在图纸上。该模块在第三学期开课。
（3）机械制图模块。该模块40学时，包括制图课程中的标准件和常用件、零件图和装配图，互换性课程中的常用结合件和圆柱齿轮传动的互换性等内容。目标是培养绘制和阅读零件图和装配图的基本能力，培养学生通过查阅相关标准合理选择标准件及齿轮的尺寸公差、几何公差和表面粗糙度的能力，并能够正确地标注在图纸上。该模块在第四学期开课。
（4）零部件测绘模块。该模块24学时，通过对机器中的常用齿轮油泵、机用虎钳、柱塞泵、球阀、减速器等典型部件的分析，使学生了解其结构和工作原理，分组测绘其中的某一部件，在测绘过程中进一步掌握零件、装配图的表达方法，理解标准件和常用件的规定画法，合理选择材料、公差及表面粗糙度并进行正确标注，进一步领会国家标准及规范。该模块同机械制图模块一起均在第四学期开课。
2.“机械工程基础Ⅱ”课程体系。“机械工程基础Ⅱ”以机械设计基础教学内容为主干，其中穿插工程力学和工程材料的相关内容，在整体教学实施过程中以典型零件和机构的设计为主线实施教学。具体课程内容包括基础力学、机械零件、机械原理3个基本模块，共168学时，分3个学期执行。
（1）基础力学模块。该模块64学时，包括静力学的基本概念和物体的受力分析、平面力系、摩擦与重心、空间力系等静力学内容，以及直杆的轴向拉伸与压缩、挤压与剪切、圆轴扭转、梁的平面弯曲、应力状态和强度条件等材料力学内容。目标是使学生能够对研究对象进行正确的受力分析、画出受力图并进行相关计算，掌握受力构件变形及其变形过程中的内部应力的分析和计算方法，掌握构件的强度、刚度和稳定性分析理论在工程设计中的应用。该模块在第三学期开课。
（2）机械零件模块。该模块64学时，包括零件设计概论、连接、轴与联轴器、离合器和制动器、支撑、带传动与链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动等内容。其中，由于齿轮传动的设计涉及齿轮啮合原理的有关知识，所以将原机械原理中有关齿轮机构的基本知识纳入本模块中结合设计介绍。目标是通过学习通用零（部）件及由零件组成的联接和传动的基础知识，掌握机械零（部）件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，从而达到能正确设计和改进这些零件的目的，包括如何确定零件的最适当外形和尺寸，如何选择材料、表面质量以及规定制造上的技术要求等。该模块在第四学期开课。
（3）机械原理模块。该模块40学时，包括机构的组成及平面连杆机构、凸轮与间歇运动机构、轮系、机械速度的调节与回转件的平衡、简单机械设计方法与实例等内容。目标是通过学习机构组成的基本知识、机构的运动分析、机械的动力分析、常用的基本机构的设计等内容，使学生并初步具备拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力。最后通过具体的设计实例，让学生学会综合应用基本知识进行设计的方法和步骤。该模块在第五学期开课。另外，为了让学生了解专业，在新生入校的第一学期开设了一门“机械专业导论”课，其间通过参观机械工厂、观看录像及现场讲解等环节，使学生具备机械工程的一些基本常识，对机械设计和制造所涉及的问题有初步的认识。同时在教学计划的第三学期开设了“工程实训”实践课程和“计算机辅助设计”软件应用课程。“工程实训”安排学生进行独立操作，并辅以专题讲授，学生通过实习获得机械制造的基本知识，建立机械制造生产过程的概念；“计算机辅助设计”引入三维设计及制造软件，加强了学生应用软件提高设计制造水平和效益的能力，为机械零件、机械制图、机械原理等模块的学习做好铺垫。
四、机械基础系列课程新体系的优点
1.通过“机械专业导论”课，一开始就让学生接触机械设计和制造的实际，可以紧密地结合机械工程实际知识讲解相关知识，克服了以前学生缺乏机械设计和加工工艺方面的基本常识给学习造成的困难。
2.新体系将各门课程有机地结合在一起，解决了原来5门课程的部分内容存在重复、教学内容的设计不够合理等问题，减少了学时。
3.在“工程实训”后同时开设机械制图和机械零件模块，使学生在具备了机械设计和制造的基本知识后再学习零件图和装配图的内容，并作为表达设计的零件和部件的必然内容来学习，教学效率高，效果更好。
4.这一体系各门课程的设置，紧密围绕机械工程实际，以“应用”为主旨和特征构建教学内容体系，课程实施过程中结合“计算机辅助设计”三维软件的应用，有利于培养学生的综合素质和创新能力。
参考文献：
[1]祖业发.工程制图改革与机械基础系列课程新体系的探讨[J].工程图学学报,1999,(4):88-90.
[2]柯斌清.“工程力学与机械设计基础”教学改革与实践[J].教改教法,2014,(12):56-57.
[3]韩蕾蕾,韩英英.独立学院工程材料课程教学初步改革[J].机械管理开发,2010,(4):39-142.
[关键词]机械原理；机械设计；课程设计；内容
[中图分类号]G632 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432（2013）34-0179-02
机械原理和机械设计是职业学校机械专业的一门专业基础课，它是沟通学生理论课和专业课的桥梁。机械基础课程设计是课程学习之后进行的综合性，实践性很强的课程，如何搞好课程设计，如何通过课程设计使学生的设计能力，实践能力，协作能力等综合能力得到提高，基础知识得到巩固，是从事本课程教师值得探讨的问题。笔者在从事机械基础课程设计的教学实践中，为了培养学生的综合能力和工程素质，进行了一些有益的改革尝试，使学生受益匪浅。
1 机械基础课程设计的内容改革
1.1 课程设计的目的
机械基础课程设计是职业学校机械类专业的学生在学完课程后独立进行的一次工程实践。该课程的最终目的是让学生进行一次较全面的设计训练，培养他们理论联系实际，提高综合应用理论知识和生产实践知识去分析和解决有关工程实际问题的能力，为以后的专业课程设计打下坚实的基础。
1.2 课程设计的内容改革
选题是课程设计内容的关键，教师的选题应尽可能把教学过程中涉及的知识在课程设计中得到综合体现，同时要保证学生能够按时完成。改革前，江苏省张家港工贸职业高级中学机械原理和机械设计课程设计是分别进行的，互相之间没有联系。机械原理课程设计在第4学期开设，内容以机构的运动分析为主；而机械设计课程设计在第五学期开设，以零件的强度分析和绘制装配图，零件图为主。不论是机械原理还是机械设计，课程设计的题目和设计方案都是教师给定的，而且有设计题目的样机，机械原理题目是插齿机插刀系统基本运动设计，机械设计课程设计的题目是减速器的设计。这样的选题都有一定的依据。插齿机插刀系统的方案设计中涉及连杆机构，凸轮和齿轮等机构，能够很好地反映教学的内容，学生通过参观样机基本能够在较快的时间内完成规定的任务，所以两周的设计过程显得很轻松，真正能够设计不同方案的学生并不多见，这样在创新能力的培养方面得不到很好的锻炼。而减速器作为传统的设计题目，其零件的选择包括电机、皮带、螺栓、齿轮、轴、轴承、键、销、联轴器、、密封以及箱体等，它的设计结合书本知识最多，而且难度适中，能够较全面地反映机械设计课程内容的教学要求。作为学生机械设计的题目在较长时间都没有得到改变。而且单独进行机械原理和机械设计的课程设计，最大的弊端是学生缺乏对整体机械的认识和系统工程的认识。为了使学生各方面的能力得到综合提高，我们将机械原理和机械设计课程设计整合为机械基础课程设计，设计题目暂时定为包装机械（包括液体包装机和固体包装机）的设计。设计时间由原来的“两周”加“三周”改为现在的“四周”，设计方式也做了相应的调整，原来不管机械原理还是机械设计均为三人一组，三人的设计题目，已知条件均相同，这样可能会导致三人互相抄袭，而且多年的课设结果也反映出这样安排的弊端；改革后仍为三人一组，但是三人是负责整机的设计，他们之间相互联系而又互不相同。他们必须按照给出的设计任务，商定设计方案，其中一人的不合作就会影响整个小组的设计，导致方案失败。这样，学生在相互协作能力和创新能力方面均可得到相应的锻炼。从总体的工作量来看，原来机械原理课程设计包括机构运动简图的绘制（1#）；插刀的位移，速度，加速度线图的绘制；凸轮的位移线图和对应的凸轮工作图；和编写设计说明书。机械设计课程设计包括装配图的绘制（0#），轴和齿轮的设计，以及编写设计说明书。改革后，机械基础课程设计总体工作量基本保持不变，但同一组三人各有侧重，把包装系统分成三部分（输送部分，热封部分，装料部分），每人负责其中一部分的设计，最后要求学生绘制出整个机械系统的机构运动简图（1#），相应的部件图（0#），轴和齿轮（或凸轮）零件图，和编写设计说明书。经过几轮的尝试后，打算每一组人数增加到6～8人，能够在四周的课程设计过程中，相互分工，做出液体包装机（或固体包装机）的整机设计。
2 改善教学方法，注重能力培养
2.1 注重设计能力的培养
设计能力的培养是一个循序渐进的过程，要完成一个好的设计，需要各门课程之间的相互支撑，相互融合。而目前许多课程的学习是孤立的，一门课程考核完成后即告结束。而针对机械类专业的特点，在课程的教学过程中不同知识的融合给课程设计提供了一次有益的尝试。其中设计计算和结构设计是设计能力的两个主要方面，我们将后者作为课程设计的重点。结构设计是确定零部件形体的主要阶段，是一个难点。对于机械类专业的学生来说，由于机械基础知识比较扎实，欠缺的是工程实践经验，所以在进行结构设计时，思维局限在书本知识上。为此要求学生提出结构设计合理，表达清楚的设计意图有一定的难度。所以，在实践过程中要求学生设计产品时要考虑到产品的造型、制造、市场等生命周期，即学生的设计能够解决工程实际问题，这样首先可以激发学生的设计热情。课程设计的全过程都要突出结构设计，鼓励设计新颖结构，以结构合理性和工艺合理性作为评价结构设计部分的主要方面。同时在课程设计过程中，教师应善于给学生创造一个能够发挥最大想象力的空间，在布置任务时，只给出设备能够最后实现的功能，而不规定具体是如何实现的，这样有利于学生在设计过程中最大限度地发挥自己的想象空间。教师在设计过程中还应注意引导学生发现问题，进而分析问题，解决问题。鼓励学生大胆创新，在想象和创新中提高学生的自信心和设计能力。
2.2 注重实践能力的培养
课程设计的题目应能够符合工程实际的需要，一般设计的题目尽量选用真题。在以往的课程设计中，教师给出设计参数，布置设计任务以后，学生一般参考样图进行绘制，这样思维必然局限于教师的设计思路，对学生创新意识的培养非常不利。在改革后，学生可以到机械厂和实验室去参观小型的装置，这样对机器有一个总体的印象，可以观察机器的运动情况，同时学校还给学生提供了两台包装机供学生装拆，这样学生可以从不同角度了解机器的结构，整个机器的组装过程和零部件的形状，立体感强，层次清楚，学生基本能够从视觉角度感知机器内外部的情况。而且，在实际项目的设计过程中，学生必须根据实际情况，从资料收集，设计计算和结构设计等方面考虑，提出合理的设计方法，这对于学生综合设计能力的培养有一定的促进作用。
2.3 注重协作能力的培养
各同学之间协作能力的培养在课程设计过程中占有重要的地位。改革后在机械基础课程设计中，一般以3人为一组。小组成员之间在形成具体的方案时要求各成员之间相互讨论，在设计方案基本确定以后，组织一次小组间的讨论，提出每组方案中存在的优缺点。这样既可以培养学生与他人之间的协作，又有独立的构思和设计，分组设计带来的一个意外收获是形成了小组之间的良性竞争，这种竞争增加了学生的工作热情，体现了学生是教学设计主体的原则。在课程设计过程中，教师是每组的一个成员，在教学过程中和学生共同讨论设计方案的可行性，在关键的问题上对学生进行指导，掌握每位学生的设计进度。
3 改革考核方式，提高课程设计质量
最初课程设计的考核方式比较单一，一般是“师评”，即教师根据图纸的质量和平时的印象给学生打分，这样存在一定的不合理性，教师可能只关注图纸的质量和课程设计的进度，存在一定的片面性。为了克服这种不合理性，在随后的课程设计中作了一定的修改，但原则上还是每位同学均参加答辩，答辩的最后成绩分阶段给出，总共由四部分组成（平时考勤占10%，设计计算部分占20%，草图和最后图纸质量占40%，答辩30%）。经过这样的改革后，发现同学们在设计阶段思维会更加活跃，自主性会得到更充分的发挥。而且由于答辩时面临的是全班同学和老师，准备答辩和答辩的过程对每位同学的心理承受能力和口头表达能力都得到了锻炼。
通过从教学内容，教学方式和考核方式的改革，学生才能从全方位真正提高课程设计质量，真正锻炼同学们的能力，与课程设计目标相一致。
参考文献：
摘 要：基于培养创新型人才的目的，本文以机械设计基础为例，从课程设置、课程内容、课堂设计以及考核方式等方面介绍了如何设计说课，这对提高教师的素质以及教学团队建设具有极大的帮助，并能提高机械设计基础课程教学质量。
关键词 ：机电一体化专业 机械设计基础 技工院校
说课有利于老师之间进行交流学习，有利于提高老师的教学质量，有利于促进教学改革等。为此，本文以机电一体化专业为基础，基于培养创新型人才的目的，从三个方面介绍如何进行机械设计基础说课设计。
一、课程设置
1.课程性质
本门课程是基础课程，学生在对本门课程学习后，能够掌握机械基础知识，比如让学生了解一些常见机械的构成特征、常见机械设备的工作原理等，为学生学习机电一体化其他课程奠定了基础。
2.课程地位
本门课程的前置课程有工程力学与机械制图等，学生通过学习这些前置课程，能够识别基本的机械零件图样，了解机械零件材料特性，会进行简单绘图等。这些都为学好本门课程奠定了基础。此后，本课程为机电一体化专业学生进行机械设计实训、电动机实训等实训课程提供了理论基础。总而言之，机械设计是一门承前启后的课程，在机电一体化专业中具有重要的地位。
3.课程目标
学习本门课程，要求学生实现三大目标：
（1）知识目标领域，要求学生了解机械设计的基本要求，熟悉一些常见机械设备的工作原理。
（2）能力知识领域，使学生掌握机械零件的结构以及制动原因，使学生掌握简单的机械传动装置的设计。
（3）素质目标领域，培养学生爱岗敬业、勤劳苦练的优良品质。
4.教材选择
对于技工院校一体化专业，笔者推荐选择国家规划教材，课外一些资料多登录国家精品课程资源网上下载资料进行学习。
二、课程内容
基于培养创新型人才，机械基础设计课程应该根据机电一体化专业对培养学生职业能力的要求，突出提高学生技术应用能力以及创新能力。
1.理论知识的安排
机械设计基础课程中计算公式比较多，但是实际案例比较少，而且实际案例还比较陈旧。因此，在实际教学中，可以选择机械行业零部件设计为主线，来优化本门课程的理论知识内容，教学过程中多举例，多安排机械设计习题，让学生在实际设计中提高机械创新能力。
2.课程设计内容
现在技工院校机械设计基础课程中的课程设计内容大多选择减速器为对象，并且在课程设计内容中设定好了设计数据与方案，学生在进行减速器设计时，只需要按照设计思路进行，这种课程设计说到底还只是对以前学过的知识进行再一次巩固罢了，很难提高学生的创新能力。为了真正提高学生的创新能力，在毕业前半学期，笔者安排给学生一个课程设计内容，要求学生利用剩下的半学期完成一个创新发明型任务，为了减轻学生的压力，课程设计任务可以只要求学生提出设计思路，发明创新点或者发明价值。
三、课堂设计
1.教学内容的重点与难点
本门课程的教学重点是常用机械设备的工作原理、结构特征，常用零部件的设计原则与方式等。教学难点是常用机械设备的工作原理、齿轮与轴等不标准零件的设计方法。
2.教学方法
本门课程教学可以采用多媒体教学法、案例导入教学法、模型演示教学法、同类比较教学法、启发教学法、现场教学法、分组讨论教学法等。比如在讲授牛头刨床以及轮系变速动画等知识时可以利用多媒体教学法；讲解连杆机构时可以应用案例导入教学法；在剖析机械零部件时，可以利用模型演示教学法；在讲解不同传动时，可以利用同类比较教学法；对于一些相关联知识可以利用启发式教学法，由旧知识引入新知识；可以视条件应用现场教学法让学生直接到实训现场观摩机械的实际运行过程；分组讨论法则是组织学生共同分析问题与解决问题。
3.考核方式
当前大多技工院校机械设计基础课程的考核方式采用理论笔试形式，这并不能真实反映学生的创新能力。因此，需要对课程考核方式进行改革：笔试考核环节，可以多增加设计类知识；讲授完一个主要零件的时候，可以留下一个大作业，即要求学生上交一个设计性作业，提高学生的设计创造性。特别地可以安排一个课外机械创新训练，采用考核的方式要求所有学生都参与这个课外机械创新训练。
4.教学质量监控
老师可以要求学生课前进行预习，对于课前预习，老师可以不定期进行抽查，比如随机抽查学生，让学生面对全体同学讲解课前预习。老师可以对学生在课堂上听讲情况进行监控以及对课后作业进行质量监控等。
参考文献：
【关键词】高职教育 机械设计基础 课程改革
0 引言
高等职业技术教育是为社会培养高等应用性实用型技能综合式人才，让学生充分就业。而《机械设计基础》是高职机械类专业一门很重要的主干基础课，主要内容包括机械传动知识、常用机构、轴系零件等，但它同时也是一门能直接用于生产的设计性课程，旨在培养学生综合运用选修课程中所学知识和技能，解决机械工程实际问题的能力，为后继专业课程教学和学生日后从事设计工作打下坚实基础。因此，它的教学直接影响到学生后续课程的学习，对培养学生具有机械设计知识、设计技能和创新设计的能力尤为重要。因此，如何教好这门课，是当前高职院校机械类专业需要认真研究探讨和解决的问题。
1 机械设计基础教学中存在的问题
随着教学改革的深入和课程体系的调整，《机械设计基础》课程的知识不断更新，需要学生掌握的东西越来越多，既要学生掌握必要的理论知识，又要能对知识点进行运用，由于该课程涉及知识点多、难度大，并具有一定的实践性，高职学生自身基础知识的薄弱使他们对各章节之间的教学联系缺乏清晰的认识，学习效果差。如果只满足于给学生讲道理，这样的教学过程完成后，学生仅仅简单地记住了一些名词术语或要点，对知识点的理解和运用仍然没有质的提高。传统的教学经常把理论与实践相分离来进行教学，这样的结果是学生到上设计课的时候已经忘记了前面学习的理论知识，不能很好地突破该课程的重点、难点，学生大多只是为了一时完成任务，勉强交上一份设计，但对于机械设计的实践运用能并没得到真正的提高。为了更好地帮助学生解决就业，培养社会需要的技能型人才，对教学方法的改进迫在眉睫。
2 整合课程内容，调整课程结构
2.1 对于教材中过深的、不必要的理论知识，予以大胆删除
高等职业教育培养目标强调的是人才的应用性，其毕业生所从业的岗位，决定了他们没有必掌握计算公式、定理、方法等的推导过程，而更应注重于如何运用这些公式、方法等来解决实际设计问题。因此，对教材中一些过深的、不必要的理论推导、证明都应予以删除，以便学生集中精力掌握这些公式、定理、方法的实际应用，解决实际设计问题。这样更符合培养目标的要求。例如：平面四杆机构的设计方法中的解析法；齿轮传动中按轮齿齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度设计计算公式的推导过程；凸轮机构常用的从动件运动规律的推导过程等等都应删除。而以机械传动、机械零件的设计为重点，保证实用性。
2.2 落实课程设计所必要的基本知识和基本理论，侧重基本设计方法和实践性内容
机械设计所需的基本知识和基本理论、紧密结合工程实际且多样化的设计方法，是培养机械设计能力的根本保证，教学时应以设计为线索，以解决实际问题为目标，构建起设计基本知识和基本理论比较完备，设计方法实用、多样的基本内容体系。精讲“带传动设计”“齿轮传动设计”“轴的设计”等这些关乎减速器设计质量的课程内容，特别要增加实用性、实践性内容和习题，增加应用性的设计方法、经验数据和公式的使用、查图表等内容。突出应用性，将学生引向实际设计。
3 改革教学方法，提高教学效率
《机械设计基础》课程主要研究常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法，由于大多数学生缺乏实践知识，他们在学习过程中普遍感到抽象、难学，尤其是机械原理这部分知识，认为机构运动简图与实际机器相差甚远，很难将两者统一起来。因此有必要对教学方法进行改革。
3.1 注重理论联系实际
在讲解机构时，列举了实际机器和日常生活中的应用实例，又特别介绍了与专业有关的金属切削机床等应用实例，因而增强了基础课与专业课之间的联系。在讲授“铰链四杆机构的演化”内容时，我们就地取材，用雨伞作教具。采用学生熟悉的生活工具模拟学习内容，不仅取材简单，而且生动形象，容易与实际的机器相结合，克服结构运动简图抽象的特点。还可以组织学生到生产现场或学院实训基地进行现场教学时，事先布置一些思考题，让学生带着问题一边参观一边讨论，把课堂理论知识和实践知识有机地结合起来。
3.2 适当运用现代教学手段
机械原理部分有一些机构的原理比较抽象，无法用语言形象地表达清晰，很难在学生中形成深刻的印象。如四杆机构的演化、死点位置的应用和危害及机构通过死点的方法，各种间歇运动机构的原理等，是教学环节中不易掌握的难点，由于学生没有太多的实际生产经历，很难通过想象加以理解。而CAI教学和传统的教学相比，具有直观、形象、信息量大等优势。运用计算机的动画制作技术，将一些难以想象和无法用语言表达的机械运动过程和工作原理制成多媒体课件，在讲授相关内容时巧妙地将现有教具与多媒体课件结合使用，使那些难以想象的机械运动过程和工作原理演示出来，可以提高学生的学习兴趣，拓展延伸了实验教学空间，也提高教学效率，改善教学效果。
3.3 以实验教学促技能
机械设计实验是学生职业技能培养的重要环节，因为它的实验课题是以机械工程技术为背景的。因此，在丰富多彩的教学实验教学过程中，我们可以从注重实验室环境布置开始，自制一些文字、图片和教学挂板，介绍减速器的分类、发展趋势、加工过程及设计方法。还可以在课程设计期间全面开放实验室，学生可在实验室没课的任意时间进入实验室，针对自己选定的研究课题，进行探索性实验。一方面极大激发了学生的学习热情，培养了学生的实践动手能力、设计能力及科研能力。
3.4 搞好课程设计，培养学生的综合技能
机械设计基础课程设计是机械设计基础课程教学的最后一个环节，其目的是培养学生综合运用基础理论知识的能力、工程分析能力和运用资料等基本设计能力。要求学生从总体方案的布局到零部件结构设计一起完成，使设计更加系统和完整。为鼓励学生创新，应要求学生自己设计多套方案，进行比较选择，充分发挥学生的想象力和创造性。在设计前应先组织学生对该传动装置进行拆卸、安装，使学生熟悉装置的基本构造，整体组成结构及各部分结构、功能和调整；各个零件之间的连接关系与特点 ，然后找出标准件与非标准件，明确传动装置布置形式与空间位置的关系，建起一个立体的概念，避免出现闭门造车和照抄照搬式的设计，与生产实际相脱节。对于学生中普遍存在的工艺知识和公差知识的不足，应在设计中逐步给予讲解和补充，使学生通过设计全面掌握和巩固机械设计的相关知识。
4 结语
总之，《机械设计基础》教学应与生产实践、技术推广、社会服务紧密结合，更好地面向社会、面向市场，适应企业需求和岗位需要，与生产实践紧密结合。全面推进教学改革措施，才能取得良好的效果。必须删掉陈旧或重复的教学内容，增加新发展的内容，拓宽学生的知识面；充分利用计算机的辅助教学作用，使计算机贯穿于整个教学环节，使教学方法上一个台阶，为学生学习专业课和走向工作岗位打下坚实的机械设计基础。
【参考文献】
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[2]黄立城. 对高职类《机械设计基础》课程教学的几点看法[J]. 职业，2011（17）.
[3]江凌云. 机电一体化专业机械设计基础课程教学改革初探[J]. 大众科技，2006（06）.
关键词：应用型创新人才 培养模式 机械专业
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.04.017
进入21世纪以来，社会发展日新月异，高校的改革不能只关注教学本身，而应该更多地关注社会发展趋势与企业的需求，努力使自己培养出来的学生更加符合社会需求。
宁波大红鹰学院机电学院机械设计制造及其自动化专业自2008年随着学校升本以来，至今已经招收五届学生，共计1200名左右，学院包括学校明确提出要办机械类专业应用型创新人才的培养模式，并且非常重视。随着08级本科毕业生进入社会开始工作，学院对学生所在的中小企业做了机械设计制造及其自动化专业人才培养目标及规格调查问卷，并进行相应的分析，为更好地推进机械类专业应用型创新人才的培养模式打下基础，使得我院机械类毕业生能更好更快地融入企业，为企业服务。
我们深入调查了毕业生在企业里的工作情况，与企业进行大量沟通，了解企业对我们毕业生的基本要求，从而修订了学校本科机械类专业应用型创新人才培养模式，从以下几方面考虑：
1 专业培养目标
本专业立足浙江、面向长三角，培养德、智、体、美全面发展，具备机械设计、制造、自动化等方面的基础理论、基本知识与应用能力，能在工业生产第一线从事机电领域内的计算机辅助设计与制造、科技开发、运行管理等方面工作的高素质应用型人才。
2 应用创新型人才的专业培养基本要求
2.1 应用创新型人才的知识结构
第一，具有较扎实的自然科学基础，较好的人文和社会科学科学知识，较好地掌握本国和一门外国语言、文字的知识。 第二，较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、机械工程材料、机械设计工程学、机械制造基础、自动化基础、数控加工技术等基础知识。 第三，了解企业运行管理、销售等方面的基础知识。第四，具有机电一体化装备、模具设计与制造和制造信息化等专业方向之一所必需的专业知识，了解其前沿及发展趋势。
2.2 应用创新型人才的能力结构
第一，具有正确运用本国语言、文字撰写和阅读科技论文、设计说明书的能力。第二，受到现代工程师的基本训练，具有进行机电产品设计、制造及设备控制的基本能力。第三，具有本专业必需的制图、计算、实验、测试、文献检索等基本技能。第四，能够顺利阅读本专业的英文资料，具有一定的英语听、说、写能力和涉外业务处理能力。第五，具有计算机技术应用能力，本专业必需的基本工艺操作能力。第六，具有初步的科学研究、科技开发、组织管理能力。第七，具有较强的学习能力和创新能力。第八，掌握锻炼身体的基本技能。
2.3 应用创新型人才的素质结构
第一，具有较高的政治素养和良好的道德品质。第二，具有较强的自信心、进取心和社会责任感。第三，具有求实诚信、吃苦耐劳、爱岗敬业的品质和良好的团队合作精神。第四，具有良好的学习习惯。第五，具有健康的体魄和良好的心理素质。第六，具有较强的法律意识、市场意识、安全意识、质量意识以及创新意识和创业精神。
2.4 应用创新性人才的职业资格要求
推荐获得下列证书之一：
第一，熟练掌握一类数控机床的基本操作，达到相应的国家职业资格中级工或以上水平。第二，机械AutoCAD（Ⅱ）级或以上水平证书。第三，Pro/E（Ⅲ）级或以上水平证书。也可以是（UG、MasterCAM等同级证书）。
3 应用创新型人才培养的创新点
学校为了配合学生的各种能力的培养，在加强理论学习的同时，完善实践教学，培养学生发现问题、分析问题、解决实际问题的能力，以项目驱动为教学改革手段，提高学生的工程应用和知识创新能力，增强学生毕业后在工作岗位上的快速适应性。其中实践教学体系一般主要由以下几部分组成：
第一，需要掌握的基本技能主要包括了工程制图学完后的机器测绘、工程力学中的常用实验、公差配合与测量技术实验、金工实习等，这些实习内容培养学生具有基本的动手能力。第二，专业技能主要是课程设计，其中包括了机械设计课程设计（以二级减速器的拆装设计为主）、机械制造基础课程设计（以不同的夹具设计为主）、电工电子课程设计（PLC、单片机）、机械原理课程设计、液压传动课程设计等，目的是培养学生具有基本的实践技能。第三，创新设计主要包括全国挑战杯设计大赛、浙江省机械设计大赛、学生的专利申请等，主要培养学生的工程创新思维与动手能力。第四，专业考证包括了数控加工技术、AutoCAD、PRO/E及Solidworks等职业资格认证培训，为今后在工作岗位的发展能打下坚实的基础。
4 结论
根据应用型本科机械类专业工程应用型创新人才的企业需求分析，提出机械类专业应用型创新人才培养的新模式，按“一核心三方向”的要求创建专业知识培养体系：以数控制造为专业核心，以机电装备制造、模具制造、制造信息化为专业方向；按“一突出三加强”的要求创建能力培养体系：突出技术应用能力，加强学习能力、涉外业务处理能力和创新能力，以此为我校机械类专业应用型创新人才的培养质量提供强有力的保证。
参考文献：
[1]杜柳青，杨翔宇.面向机械制造及其自动化专业的工程应用型人才培养模式探讨[A].第十届全国机械设计教学研讨会论文集[C]，2008.
[2]邹景超，刘万福.民办高校机械设计制造及其自动化专业人才培养模式的研究与实践[D].黄河科技学院工学院，2010.
[3]李培根.构建创新人才培养体系之我见[J].中国高等教育，2008，（5）.
关键字：有限元；教学改革；实践
一、有限元课程在机械专业中的背景和重要性
有限元法（FEM）是根据变分原理求解数学物理问题的数学计算方法，已广泛应用在机械、建筑和航空航天等行业。有限元分析可为各类结构设计和工程分析提供可靠依据，已经成为工程科学中处理难题的重要手段。当前，有限元法理论体系已经成熟，常用的有限元软件包括MSC Nastran、Ansys、Abaqus等。
随着计算技术的发展，也极大促进了有限元技术在机械设计中的应用。特别对于结构复杂的机械产品的研发中，有限元分析已经成为设计者的重要依据。涉及有限元法相关的机械方面的科研论文众多，已经成为科研人员重要的工具。
根据机械专业性质和知识要求，机械工程师必须具备必要的有限元分析计算能力。机械专业培养的大多数学生要求能够独立运用有限元法从事机械设计、研发能力，这就要求学生要成为基础扎实、专业知识广阔、具有创新精神和实践能力的复合人才。在机械发展水平不断提高的情况下，必须进一步调高人才的培养质量，提高学生独立运用有限元从事机械设计的能力，必须对有限元课程进行改革。
二、有限元课程在机械专业教学中存在的问题
1. 重理论轻实验
有限元理论复杂，涉及到结构力学、弹性力学、数值方法等方面的知识，不容易讲也不容理解，老师往往花大量的时间灌输基本理论。实践环节仅仅利用计算软件按照例子进行模拟分析，至于计算结果的准确性没有进行分析，导致学生对有限元分析的准确性产生怀疑。有限元分析结果一方面可以参照解析解，没有解析解的话可以做实验进一步确认。很多本科院校根本忽略有限元相关验证的实验，根本原因是实验验证需要投入人力、物力和财力。学校和老师都应加大这方面的投入。
2.前瞻性不足
有限技术虽然已经成熟，但可供研究的内容还有很多，很多老师讲课的内容只讲教材，根本不讲解研究前沿。只有有限元的教学和科研有机结合，才能全面掌握有限元技术。在教学时，我们既要重视基础理论，又要重视科技前沿。要求老师对有限技术相关国内外文献认真阅读，将有限元前沿的知识合理灌输给学生，让学生实时了解有限技术的发展现状。
3.学生学习动力不足
根据经验，很多学生听说有限元很难学，心里有惧怕情绪。再加上有限元课程通常是选修课，令很多学生避而言之。当然，这里有老师的因素，更多的是学生自身的因素。很多学生没有意识到有限法对机械专业的重要性，老师也要引导学生提高学习热情。
4.理论和实践脱节
理论与实际工程结合才能体现有限元法的重要作用。教学过程中，老师常常拿梁、杆等简单例子进行练习，限制了学生对有限元法对机械设计重要作用的认知。做到理论联系实践，需要老师要掌握利用有限元法机械设计的经验，这给老师提出更高的要求。老师应当多参与企业实际的机械项目，不断积累经验。
三、教学方法改革
根据有限元课程在授课过程中存在一些问题，应从以下方面进行改革。学生只有系统掌握有限元技术的知识，才能在机械设计中合理准确地使用。
1.加强基础知识和实践环节的训练
有限元法涉及的基础学科包括结构力学、弹性力学以及数值方法相关的知识。掌握弹性力学的基本方程和弹性力学平衡问题的基本求解方法。能够推导平面杆系、梁结构和壳单元的解析和数值解的推导方法。并利用通用的有限元软件进行基本训练锻炼，加深学生对有限元基本原理和流程的理解。在编写讲义时，应着重对基础知识系统化为侧重点。
加强教师工程背景的培养，特别加大与企业的合作力度，着重从工程的实际角度深刻理解有限元法的应用。教师应从自身情况出发，对企业进行考察、调研，了解企业在产品设计中的一些难点，特别是机械设计中涉及分析计算内容。争取将这些项目与学生的培养结合起来，培养学生实际应用的能力。学生既得到了锻炼，又帮企业解决一些计算问题。
2.教学与研究结合
从国内外高水平的大学办学理念来看，研究和教学相互结合才能让学生进入高水平。国内的大多数高校关于有限元的教学不是很深入，导致学生不能深刻地消化有限元技术的精髓。从机械专业的角度来看，利用有限元相关的科研提高学生运用有限元和机械设计能力是一种很好的途径。
有限元方面的研究文献很多，通过研读专业文献，着重体会有限元建模、边界条件简化、求解、后处理等细节内容。特别是利用实验验证有限元计算结果的准确性具有的重要作用。掌握装置的固有频率、阵型测量实验方法与过程。
教学改革的关键是教学理念的更新，实践新的教学理念，针对有限元在机械专业中这门课程，教师应不断将新的研究成果融入到教学内容中，采用有效地教学手段，最大限度地激发学生的学习兴趣，提高学生机械设计能力。
参考文献：
[1]王文静.“有限元方法及软件应用”课程教学改革实践探索.科学教育论坛.2005.
关键词：高职高专；行业特色；综合型技能；改革探索
中图分类号：TH122-4；G712 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）007-000-02
一、引言
云南锡业职业技术学院依托行业企业办学，积极推进校企融合、工学结合的办学模式，坚持“质量立校、特色兴校、人才强校、服务荣校”的办学理念，加强与企业的融合育人、融合就业融合发展，注重学生动手能力的培养和职业岗位能力的训练，培养适应现代工业企业生产所需的高素质技能型人才，为云南省地方经济建设和有色金属行业提供人才支撑和智力支持，努力建设成为辐射行业和地图，综合实力强、人才培养质量高、特色鲜明的升级骨干高职院校。高职学生的特点主要为：（1）个人理想和现实差异的心理矛盾（2）文化基础差，入学成绩普遍偏低（3）自身素质与高校要求不适应（4）人生目标模糊，学习的主动性与自觉性不高（5）心理问题日渐增多（6）学习观念个性化、多样化。针对上述高职学生的特点，如何使学生更好掌握《机械设计基础》课程，以利于培养真正适应社会需要、行业需求的实用型人才作初步探索。
《机械设计基础》是机械专业主干技术基础课，主要包括机械原理和机械设计两部分的内容。本课程的教学目标分知识目标，能力目标和素质目标三个层面，知识目标在于传授常用机构和通用零件的知识，能力目标在于培养学生的创新设计能力，素质目标在于提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。但我校学生机械基础知识较差，实验学时基本为零，学生实践知识匮乏。面对这种现状，我们必须对《机械设计基础》课程教学进行改革，从课程认知、课程体系、教学方法与手段、实验与实践环节等方面不断地进行探索和实践，以提高教学质量。
二、行业认知与课程定位
随着近年来适龄入学人数的下降伴随全国各地如雨后春笋般新起的高职高专又多。造成本校的招生工作带来巨大的挑战。为了保证学校的正常运行，对学生的文化成绩也有所微调。由于录取分数段较低而且录取的机电一体化技术、机电设备维修与管理两个专业存在文理混招大部分学生学习能力较差，学习的主观能动性不足，都不太重视理论课程的学习。为了使学生在思想上能重视该课程的学习，提高学生学习的兴趣，坚定他们学好这门课程的信心，行业认知非常重要。课程初期不仅要使学生充分了解该课程的主要内容、特点及重要性，还要做好行业专业认知及课程定位。针对行业认知，我们为学生介绍机械学科的含义、范畴、课程设置及就业前景，以激发学生的求知欲望；针对课程定位，我们一般会联系身边的科学、生动的实例，如汽车、千斤顶，电葫芦、缝纫机、自行车和平衡车等，来激发学生学习和钻研的兴趣，使学生体会到该课程的重要性，由被动学习变为积极主动的学习。
三、课程体系的整合
高职院校针对人才培养目标和理论课时相对紧的特点，对《机械设计基础》课程内容进行了整合。本课程涉及到工程制图、工程力学（理论力学和材料力学）、工程材料与热处理、机械基础、液压传动和公差配合等，如何协调各课程之间的先后顺序这一重要环节，理顺各课程之间的关系，形成有条不紊的课程体系有着比较大的难度。例如，工程制图、公差配合与键、销、轴承等标准件的内容。材料力学与机械设计基础中的强度、刚度设计校核。为了更好的适应现代科技的快速发展，对《机械设计基础》课程中一些比较古典、抽象和深层次的内容进行删除，增加电、液为动力的机构组合，结合矿山设备如颚式破碎机、浮选机、输送机、液压支架、掘进机、井架、绞车等行业设备有较全面认识。
四、教学方法与手段更新
我校学生学情不理想，基础知识薄弱，已经习惯了老师在台上讲，学生在台下听的学习模式，这种课堂模式缺少了学生的能动和自主性，导致课堂气氛沉闷，教学效果不佳。针对这种学情，我们教学设计要注意以下几点：
（1）教学内容设计以“工程实际”为原则，轻理论重实用。例如，在讲述铰链四杆机构时，充分列举在缝纫机踏板机构、火车车轮联动装置、公交车自动门的开启和飞机起落架结构。（2）多媒体教学和常规讲授教学合理地结合。多媒体教学手段的利用，使得常规板书教学中可以融入图片、3D模型、动画（四杆机构、凸轮、机械传动、齿轮加工）等内容，直观生动。而且多媒体教学在教师的解说和引导下，会调动学生的思考和探讨，这样课堂气氛活跃，寓教于乐，学生受益不少。（3）理实一体化教学必须执行。学生大多数对机械产品不入门，对于常用零件和典型机构并不能深入了解，所以现场教学和实践环节就必不可少。结合我校的办学特点，可以深入各采选厂、冶炼厂请工厂的工程师进行现场教学，在现场通过观察实际的机械设备，指定学生讲述这里面的机械设计知识，最后由教师总结课程。
五、实验与实践环节的增加
《机械设计基础》是一门理论+实践的课程，要培养学生的思考技能和创新技能，就必须注重实验、实践教学。并且实践教学主要以生活中实际相关联的机械设备为主。
我校自开设机电一体化技术、机电设备维修与管理专业以来就已经充分配置了机械零件实验室。其中有带传动、链传动、齿轮、轴承、销、键、联轴器、离合器、平面四杆机构、凸轮结构、槽轮结构、轴系零件的组合、动平衡和减速器。在我多年的教学过程中，根据教学进度及时组织学生到实验室进行参观加强对理论知识的掌握，增加学生对所学内容的感性认识。同时，增加学生在实验室动手的机会，根据我校机械零件实验室具体的条件，我们安排了5个实验项目：机构运动简图绘制、凸轮轮廓检测（采用与相关软件联机）、齿轮范成原理、轴系零件组合和减速器拆装实验。
我校自2007年开设机电一体化专业以来一直缺乏《机械设计基础》课程设计这一环节，造成学生在进行毕业设计时工程制图读图和绘图的能力较差，机械传动的设计与校核基本不会。传统的课程设计都是老师统一命题，不同的是给定的初始条件不同，但学生进行减速器设计的过程大同小异基本上按照网络现有的或者参考书的照搬照抄。这样的教学使得学生独立思考的机会很少更没有任何创新，缺乏学生对机械课程整个体系的全局认识。针对传统的课程设计，并与国内外大型企业的应用软件接轨，我建议使用UG、Solid works、Inventor等通用型3D软件进行减速器的设计，学生在使用软件进行减速器造型过程中可以加入自己的构思。将《机械设计基础课程设计》任务分成两部分：一是在进行《机械设计基础》课程教学中就进行一些零件的软件设计，二是在学期末进行两周的校企合作的设计项目或技术革新项目，在项目完成过程中学生可以激发自身的创新设计理念。
六、结束语
针对高职高专自身的特殊性，《机械设计基础》课程的教学在我校存在的问题，提出了几种课程教学改革的措施；对行业认知和课程定位，课程体系的整合，教学方法和手段更新，实验与实践教学的增加。从培养目标实际出发以学生更好地就业充分调动学生学习的主动性、积极性，使他们学有所得，培养学生综合运用知识的能力为后续的课程奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]云南锡业职业技术学院章程.
[2]庄严，郭在云.机械设计基础[M].北京理工大学出版社，2012.
[3]胡迎花.高职高专《机械设计基础》课程教学改革探索[J].科技创新导报，2009，20：164.
关键词 机械设计基础；教学改革；独立学院
中图分类号：G642.0 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2013）30-0085-02
机械设计基础是一门理论与实践紧密结合的课程，是学生由理论基础学习转向专业课程学习的重要桥梁和纽带。机械设计基础课程的主要内容是研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法[1]。课程的主要任务是培养学生具有设计通用零件和机械传动装置的能力，掌握重要机械参数的测定并具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关设计资料进行初步的工程设计能力，培养学生分析问题和解决问题的能力、动手实践能力及创新设计能力[1-2]。机械设计基础课程涉及的基础理论内容较广且相对独立，实践性较强，学生缺乏工程意识和实践能力，因此学习起来较困难，容易失去学习兴趣，导致学习效果不理想。这就要求教师在课堂上采用多种教学手段与方法，使学生在课堂学习中能更多地接触实践，更有兴趣地学习这门课，更好地培养工程素质[3]。
1 机械设计基础教学改革思路与目标
高等教育肩负着科教兴国和人才培养的双重使命，必然要适应社会经济发展对人才的要求。传统的以传授知识为中心的教学理念很难实现这一目标，因此必须要建立一种新的教学理念来指导机械设计基础课程教学，以培养学生的工程实践能力和创新思维为最终目的，使学生能了解本学科的发展趋势，具备从事工程技术方面工作所必需的基本理论知识和基本技能，能够运用所学的知识自主地发现问题、分析问题和解决问题。为此必须灵活采用多种教学方法和教学手段，激发学生的学习兴趣，使学生愉快而自主地进行学习。同时要加强实践教学环节，培养学生的创新思维和工程设计能力，使机械设计基础教学融知识传授、能力培养、素质教育和服务社会于一体，为学生就业奠定良好的基础。
2 教学内容的改革
机械设计基础课程内容繁杂，基本概念、公式、图表等繁多，而且公式的推导过于冗长，缺乏系统性，导致学生学习兴趣不高，信心不足。因此，结合成都理工大学高素质应用型人才的培养目标，以工程应用为主线，以“必须够用”为原则，对教学内容进行精选和优化整合，删除落后的内容及复杂公式的推导过程等，加强基础知识和基本设计方法的讲解，重点强调公式的理解与应用，总结前后内容的系统性和规律性，注重零件参数确定的方法与零件结构的合理设计，尽可能选用典型性和启发性的工程实例，加强对学生解决工程应用问题能力的培养。同时适时地更新教学内容，保持教学内容的先进性和科学性，拓展学生的知识面，加强工程观念和综合分析应用能力的培养，使学生既具有扎实的理论基础，又能很好地将所学知识应用于实际设计中。
3 改进教学方法，采用先进教学手段
以教师课堂讲授为主的传统教学方法，往往偏重于教师单方面知识的传授，忽视了学生的自主学习，教学效果不佳。因此必须采用灵活多变的教学方法和教学手段，加强与学生之间的互动与交流，激发学生主动学习的积极性。
3.1 互动式教学方法
传统的灌输式教学方法忽视了学生的主体地位，只重视教师的“教”，忽视了学生的“学”，不利于学生自主学习和主观能动性的培养。互动式教学方法可使师生间单方向知识传授转变为双向互动。教师在遵循学生认知规律的前提下，充分发挥主导作用，创设学习环境，精心设计启发性问题，激发学生的思维，引导学生积极思考，唤起学生发现问题、探索问题的兴趣。
例如，教师在讲授带传动能够将回转运动变成直线运动时，可以设置问题：还有什么传动方式也可实现相同的运动转换？这样就可将前面所学到的齿轮齿条传动、螺旋传动、链传动等与带传动联系到一起，不但能有效调动学生的学习积极性，还将前后知识联系到一起，便于理解和掌握。通过互动式教学方法，教师的职责不再只是简单的传授知识，更重要的是要引导学生去积极思考，突出学生的主体地位，激发学生积极思考，引导学生进入有意识学习的心理状态，变被动学习为主动学习，真正地实现教与学的互动。
3.2 加强多媒体教学与板书相结合
采用多媒体教学方法能够有效增加课堂教学信息量，并有效解决教学内容多、课时少的问题。通过形象生动的动画、视频等多媒体手段，可将复杂的运动逼真地展现给学生，帮助学生理解和接受其运动规律。例如，通过动画演示杆长的变化、机架的改变等来讲授平面四杆机构类型的变化情况；将四杆机构的一些应用实例如摄影平台、飞机起落架、缝纫机踏板、雷达调整机构等做成动画，能使枯燥的内容变得形象生动，学生更容易理解和接受。
多媒体课件应按照教学内容进行设计，要突出重点和难点，能将抽象的、难以理解的内容变得简单直观，演示效果好，但不能过于花里胡哨，否则会适得其反。为了充分发挥多媒体教学的优势，学院对多媒体教学制定了相关要求：教师进行多媒体教学时不能坐着，应面对投影屏幕或学生，要加强与学生的互动与讨论，不能脱离板书教学，而且要加强精炼板书教学，对重要的知识点、公式的推导等要以板书为主。通过形象生动的多媒体教学和板书教学相结合，培养了学生的学习兴趣和主观能动性，收到良好的教学效果。
3.3 采用现场教学方法
教师可针对教学内容的不同，合理组织现场教学，做到理论联系实际。例如，进行齿轮加工实验时，可安排学生直接到工厂进行现场参观学习，教师根据齿轮加工的实际情况，可提出一些问题让学生思考讨论，并解答学生的疑问，这样既能加深理解和巩固，又有利于提高学生的学习兴趣和学习积极性。
4 加强学生工程意识和创新能力的培养
创新是科技发展和社会进步的源泉，创新能力的培养是我国21世纪人才培养的核心内容[4]。在教学过程中，特别是实践教学环节，要注重加强学生动手实践能力和创新能力的培养。
4.1 实验教学方面
在学院的支持下，机械设计基础实验教学条件得到了很好的改善，打破了传统的以单一性、验证性实验为主的模式，增加了综合性和创新设计性实验。认知性和验证性实验主要是帮助学生加强理论知识的理解，巩固所学的知识；综合性实验使学生了解典型机械零件的实验方法，掌握机械参数的测定原理，提高学生的机械设计能力，加强学生动手能力及分析解决问题能力的培养；创新设计实验着重培养学生的创新能力，如通过平面机构任意组合实验台和轴系结构设计实验台等创新设计实验设备，学生可自主设计实验项目，自己动手完成实验内容，并对实验结果进行分析和总结，培养了学生的创新思维，并使学生在此过程中掌握了创新设计的基本方法，提高了机械设计能力。
此外，为了更充分发挥学生的主动性，目前正计划将部分实验室进行定时开放，学生可根据自己的兴趣爱好和知识结构，自主进行实验项目设计与改进，自主选择设备并调试，独立完成实验操作，写出实验报告。开放实验室对进一步提高学生的积极性，培养学生的工程意识和创新设计能力具有重要意义。
4.2 课程设计教学方面
机械设计基础课程设计是学生综合运用基础理论知识和查阅相关资料进行工程分析和机械设计的重要实践环节，能帮助学生进一步巩固所学的理论知识，同时还有利于培养学生理论联系实际的能力。
课程设计以减速器设计作为设计题目，由于学生缺乏工程实践经验，为了增强学生做好课程设计的积极性和主动性，课程设计开始前，先组织学生进行减速器的拆装，使学生对减速器的结构和工作原理有初步的感性认识，然后再下达课程设计任务书。设计任务书打破传统的给定参数和设计方案的做法，只给定功能要求，由学生根据功能要求进行分析，自行拟定设计方案，然后分组讨论、分析、比较优化，最终确定本次课程设计的设计方案，再进行零件的设计计算、校核以及图纸设计。鼓励有能力的学生运用现代设计方法和手段对所作课程设计做进一步的设计与分析。如指导学生运用二维CAD软件绘制减速器装配图和零件图，运用Pro/E、Solidworks等完成三维设计，并进行计算机模拟仿真，对自己的设计结果进行验证。
在课程设计过程中，要逐渐培养学生树立正确的设计思想，鼓励学生勇于提出自己的设计方案，敢于否定不合理的方案和结构设计，培养学生的工程意识和创新能力。
5 构建合理的成绩评定体系
成绩评定方式对学生的学习态度和学习兴趣有重要的影响，因此必须改变传统的以期末考试决定成绩的不合理做法，要重视学生的平时成绩，将成绩评定贯穿于课程教学的始终。具体方法是：总评成绩=平时成绩（20%）+作业成绩（10%）+实验成绩（10%）+期末考试成绩（60%）。其中，平时成绩指学生的出勤及回答问题等方面。新的成绩评定方法更有利于对学生整个学习过程和应用能力进行检查与评定，能够有效避免学生平时不努力考前突击的弊端，能较全面地反映学生对课程内容的理解和掌握情况。
6 结束语
机械设计基础作为一门重要的必修课程，必须以全新的教育理念，全面推动教学内容、教学方法与教学手段等的改革，并在改革中不断总结经验，使之有利于培养学生的综合能力，促进学生的全面发展，满足对21世纪人才培养的需要，更好地为国家建设和社会经济发展服务。
参考文献
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[2]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].8版.北京：高等教育出版社，2007.
一、创新教改思路,优化教学内容
在技工类课程学时压缩的情况下,必须对教学内容进行改革,注重学生职业技能培养,要针对生产一线的需求来优化教学内容,达到“够用、实用”的目标。《机械设计基础》课程要在讲授基础知识、基本原理的基础上,加大实例分析,注重知识在实际中的应用,同时,把机械设计的新概念、新理论、新方法引入教学之中,以拓宽知识面,增加信息量。
在具体教学过程中,应对课程教学内容进行了优化整合。删除常用零件有关设计计算的内容,如螺栓强度计算、齿轮强度计算等,有些公式的推导和一些结论也不做详细的理论分析,公式会用、结论记住就行。例如,在平面连杆机构这一部分内容中,重点讲授平面连杆机构的概念、类型、特点及类型的判断,同时,列举实例,如以电风扇、推土机、挖掘机等为例,分析这些类型机构的运用,但对用图解法、解析法设计机构不做重点讲授;在轴承内容中,把轴承装置设计内容作为重点,要求学生重点掌握轴承的安装、配合、紧固、调节、和密封等实践性很强的技术问题,结合用车床主轴支承为实例进行分析,使学生掌握了轴承的组合结构、轴承的调整及轴承的精度对机床主轴传动的影响。教学内容要有增有减,有详有略。
二、改革教学方法,提高教学质量
围绕技工类教育的目标,针对学生的特点,《机械设计基础》课程的教学方法必须有助于提高学生的创新能力和综合素质,这是目前《机械设计基础》教学改革的重要任务。必须改革过去以教师为主的教学方式,实现教与学的有机互动,要以学生为主体,让学生带着问题学,教师带着问题教。探索“精讲多练、加强自学、分析讨论”相结合的启发式教学模式。精讲主要是对基本概念、基本理论和基本方法的精讲,要求语言表达准确、通俗易懂,力求使知识容易理解、掌握和记忆。自学是指在课堂上留给学生一定的自学时间,让他们自己提出问题,教师再给予指导。课堂中讨论内容是多样化的,是引导学生从概念、性质、结构、原理与实践等多方面剖析问题。课后还要多练,在每章节安排相应的实践练习内容,如在讲授链传动之后,让学生以自行车、摩托车为例,测量中心距、计数链轮齿数和链节数,观察运动的平稳性,了解链条及链轮的结构与材料、接头方式、方法及张紧方法等。让学生调研其他机械设备中链传动的应用实例,加强对学生创新能力的培养,为他们日后走向工作岗位奠定了一定的理论基础与实践技能。在整个教学过程中,教师一定要组织安排好每一个环节,充分发挥学生的积极性和主观能动性,从而提高教学质量。
三、增强直观教学,激发学习兴趣
计算机多媒体教学具有直观、形象、信息量大及方便快捷的特点。我们在讲解平面连杆机构时,采用了CAI课件教学,使学生能形象地、感性地认识各类型机构,并掌握其工作原理和特点,同时,还要演示一些制造企业中各种机械的常用机构,这样,使学生仿佛走进了生产实践中,拉近了课堂与生产实践的距离,增强了理论联系实际的效果,让学生认识到所学的知识并不是抽象的。同时,学校要组织学生到学校实训基地进行现场教学,使学生不仅可以看到实物,而且还可以动手亲自操作。针对许多学生想象不出轴毂连接的结构形式,看不清楚联轴器、离合器的结构图,难以理解其工作原理的现象,我们组织学生到学校实训基地进行现场观察,亲手拆装,有了问题就地解决,通过这种手段,将枯燥乏味的内容变得生动有趣。
四、注重实践教学,强化职业技能
《机械设计基础》课实践教学是技工类学生职业技能培训的重要环节,实践的内容应贯穿于整个教学过程中,有的在课内,有的在课外。在课程结束后要组织安排一次大型的拆装实践活动。一般是以拆装CA6140车床为例,让学生从机器的设计、运动路线的传递、部件的结构及功能的实现、零件的选材及加工、连接、装配、调整、和电器线路布置等方面进行了解与观察,帮助学生在机器设计总体思路方面建立比较完整的体系,从而全面、系统地掌握和巩固所学知识,提高综合运用知识来分析和解决实际问题的能力。
加大工厂实习的力度是提高学生动手能力、缩短社会适应期的有效途径。实践证明:实习前要有明确的主题,实习的内容也要比较具体,并且便于考核量化;要有严格的实习纪律,按照工厂的纪律来严格要求学生;加大教师对实习的监督力度,做好学生实习期的档案记录;充分调动工厂师傅的积极性,促使他们真正为学生传授实践经验与技能。
五、加强教学研究,提升教师素质
没有高素质的教师,就谈不上培养高素质的学生。教学是一门科学,又是一门艺术,高超的教学能力首先体现在教师的身上。教师参与教学研究,是教师自身专业素质提高的过程,也是促进教师专业素质提高的有效手段和途径。
[关键词] 人才培养 理论教学 实践教学 毕业设计
一、前言
随着知识经济、信息时代的来临,机械工业与信息技术、电子技术的紧密结合已经和必将使机械工业进入一个高速发展的新时期,新概念、新设计、新技术、新工艺、新材料层出不穷。根据学校提出的“立足重庆、背靠行业、走向世界、服务全国”的办学思想,特别是“冶金、石油”两大行业对机械类创新人才的知识、能力、素质要求,构建机械设计制造及其自动化专业人才培养体系,使学生掌握将来对市场经济和科技高速发展产生自适应能力所必需的相关基础知识,培养以创新能力为核心的各种能力,适应时展的需求。
二、用人单位对机械类人才的能力的要求
现代机械实际上是一个由计算机信息网络协调与控制,用于完成包括机械力、运动、物质流和能量流在内动力学任务、机械和电子部件相互联系的伺服系统,对机械类人才提出了更高的要求。通过开展企业机械类人才的能力要求的问卷调查,对机械类专业本科学生在校期间应强调那些课程学习?调查结果如下表所示:
调查表明:用人单位也十分强调学生不仅应掌握基本的机械设计理论及方法,而且应掌握与机械学科紧密结合的现代信息技术,如计算机技术、CAD/CAM、现代测试与控制技术等。
三、指导思想与思路
创新人才的具体内涵表现为:具有宽厚扎实的基础知识(现代“大工程系统”本身和创新思维均以坚实的基础理论知识为基本保证,同时需要多学科知识的交叉、碰撞与融合)、从事工程创新活动的各种能力(包括探索实践能力、自主学习能力、协同合作能力、创新设计能力、表达交流能力等)、从事工程创新活动的综合素质。在制定机械设计制造及其自动化专业的人才培养方案过程中,以“加强基础、拓宽口径、凝练特色、背靠行业、重视能力”为指导思想,将通识教育与专业教育有机结合,以机械科学、电子技术、计算机技术、机电控制技术为主体构建学科基础课程体系,兼顾工程科学教育与工程实践训练。形成体现理论教学、实验实践教学、自主研学三元结合,科学有序、整体优化的人才培养新体系。如图l所示:
四、人才培养体系
1.理论教学系统
根据科学技术的发展趋势及各门课程在机械工程中的实际作用,将机械类创新人才培养理论教学系统分为通识基础课、大类学科基础课、专业限选、专业任选、专业特色等四个层次,如图2所示。具体实施时,前三年加强基础,拓宽口径;四年级结合所属学科的科研特色,培养学生的专业兴趣和专业技能,从而实现“大类培养、方向成才”的目的。所谓“大类培养”是指课程体系的设置遵从“大工程、大教育”的思想;“方向成才”是指从专业特色出发,设置若干3～4个体现学科特色的方向模块,提高学生的社会适应能力。
(1)由机械制图与CAD基础、机械工程材料、金属工艺学、机械原理、机械设计、机械制造工艺学、互换性与技术测量等课程以及相关实验课程、实践性环节组成的纵贯本科四年的机械技术课程群;
(2)为有效地培养机械类学生在机电控制技术中的应用能力和创新能力而形成的以“微机原理”、“机械程测试”、“液压与气压传动”、“液压传动课程设计”等的机电控制技术课程群;
(3)集成了现代设计及制造过程中的多项先进技术,包括CAD/CAM技术、反求工程、虚拟制造、快速成形、产品数据管理、数控技术等的数字化设计与制造课程群。
2.实验与实践教学系统
机械类创新人才培养体系强化实践性教学系统的建设,在逐步开放相关实验室的基础上,要求实验教学与教师科研课题相结合,开发更多设计性、综合性、研究性实验供学生选择,将更多的实际问题引入教学实验、开拓实验、实践教学的新形式、新内容。具体表现在以下四方面:
(1)独立设置实验课程
重点对机械制图与CAD基础、机械原理、机械设计、机械制造工艺、机械工程测试、互换性与技术测量等课程的实验环节进行了力度较大的改革,构建相关课程实验新体系,对能够在实验室进行的教学在实验室进行。对实验内容作了重大改革,更新、改进和新增大量实验内容,提出了为学生综合设计能力和创新能力培养总目标服务的实验项目。
(2)强化综合实践环节
学生综合设计能力的培养需要通过一系列的具体设计训练来实现。因此,在制订具体培养方案时,相关课程均考虑安排了相应的、多级设计型大作业或课程设计、综合实践等环节。例如,一年级时的工程制图大作业,重点训练构形设计和制图表达能力;二年级通过机械制造基础实践、现代制造技术工程实践、工程材料课程的学习与实践,掌握机械设计所必须的工艺知识;三年级通过机械设计课程设计重点培养总体设计能力、创新设计能力以及运动方案设计和机械零部件工作设计、结构设计的能力,利用CAD/CAM技术进行中等复杂程度的机械设计。
(3)自主研、学系统
自主研、学系统贯穿教/学全过程,体现实践能力培养的渐进性和以学生为主体的自主研、学平台,使学生通过参加各类学科竞赛、课外科技创新活动、创业活动、“挑战杯”、机械创新设计大赛等。通过真实的工程环境,诱发学生的创新萌动与欲望,激发学生的创新意识,使学生从被动参与,主动参与直到勇于参与创新活动,最终达到培养学生创新精神与创新能力的目的。
五、结束语
科学技术的进步赋予机械工程以新的内涵,使其成为最能包融和吸纳众多学科知识,并能充分体现各学科最新科技成就的结合点,越来越多地显示着知识经济的特征。相应地,在机械工程领域中,人才的作用越来越大,对人才的要求越来越高。机械类人才必须具有大工程的思想,具备扎实的业务基础、宽领域的基本知识,较强的创新设计与实践能力,特别是要有较高的综合素质,才能适应现代社会对机械人才的需要。围绕机械类应用型创新人才培养进行系统研究与全面实践,以理论教学、实验实践教学、自主研学三大系统建设为主线,创建了能充分体现时代特征、规格定位准确、方案科学创新的人才培养体系。
参考文献:
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机械创新设计是指发挥设计者的创造力,结合现有科技成果,设计出具有创造性和使用性的机械产品的一种实践活动,涉及到机械设计理论与方法、制造工艺、材料及处理、机械结构、机械产品维护及管理等机械工程领域的多种创新。从目前来看我国大学生机械创新能力教育与国外相比还存在很大差距,这与历来对于机械创新教学研究重视不够有直接关系。随着科学技术的发展,社会对于大学生的创新意识、创新能力和工程实践能力要求越来越高。因此,加强机械工程类大学生创新精神和能力已经成为高等院校工科专业教学改革和学科建设的迫切而主要任务[1-7]。
二、存在问题探讨与分析
在指导机械设计制造及其自动化专业大学生机械创新设计过程中总结出存在以下几个方面的问题。
1.基础理论知识相对薄弱,创新思维不足。该专业在二年级、三年级主修与机械创新设计相关的基础理论知识,包括机械制图、工程力学、机械原理、机械设计、工程材料学、机械制造技术基础、机械控制工程基础、液压与气压传动、机电一体化技术、自动控制原理等。扎实掌握并灵活运用这些基础理论知识是大学生创新设计必备的基本条件。但是在实际教学过程中由于课时压缩、实践机会较少以及学生学习主动性较差等多种原因,造成学生掌握的基础理论知识相对薄弱。多数学生学习这些课程主要是应付考试,对这些基础理论进行深入思考并启发自己的创新思维的较少。
2.过度依赖计算机辅助软件,物理样机设计经验欠缺。随着计算机技术的飞速发展,在机械创新设计方面,出现了一系列新技术,主要表现在基于CAD软件的创新设计、虚拟设计[8]。机制专业的学生主要掌握的CAD软件有两类:一类是二维设计软件,如AutoCAD,另一类是以三维建模为基础的大型CAD/CAM软件主要有Pro/E,UG,Solidworks等。一般学生在二年级的时候通过自学和课堂学习等方式基本上掌握了这些软件。但是大部分学生主要精力放在学习虚拟样机相关绘图和建模技巧上,以绘出漂亮的图形为目的。由于对机械设计的理论掌握不够加上没有足够的实践机会去了解物理样机设计过程,在开始接触机械创新设计时,会过度依赖这些软件进行三维建模,不能将虚拟设计与物理样机设计有机结合起来。实际上机械创新设计的本质还应归结到机械本身,以计算机技术为基础的虚拟样机技术只是辅助设计的一个手段,不能完全代替传统的物理样机机械设计。在创新设计中应该坚持虚拟样机与物理样机并重的原则。
3.缺乏实际项目锻炼。参与实际项目锻炼,参加生产实习的核心在于通过某一产品设计、制造、检测、封装入库完整等环节的实习,使学生初步熟悉机械产品生产加工全过程所涉及的知识、技能、工装[9],是学生全面、综合掌握专业知识和技能的重要环节,也是培养学生创新能力的基础。但是现在由于课时压缩等多种原因,本科生多以理论学习为主,其创新能力的锻炼效果不尽如人意,这与创新设计所要求的能力差距还较大。由于没有接触实际的项目锻炼,学生对于机械设计的流程、要求以及机械创新设计的具体需求了解不多,导致学生学到的机械设计理论知识无法完全充分发挥出来,这也是制约机械创新能力发展的重要原因之一。
三、教学改革思考与实践
针对上述问题分析,在教学工作中对创新设计教学改革进行深入思考,结合实际情况提出了几点解决方案,并在教学实践中逐步实施。
1.加强基础理论知识培训激发创新思维。在基础理论知识教学过程中把重点放在理论联系实际方面的讲授,结合机械创新设计案例、机械创新设计新思维、新方法和新成就等多种方式将理论知识与应用技术结合起来,在吸引学生兴趣的同时也加深了学生对基础知识及其应用的理解,并积极引导他们在此基础上进行再思考再创新,为下一步机械创新设计打好坚实的基础。另一方面,开设文献查阅课程,培养学生文献综述能力,通过查阅专业书籍、学术期刊、专利、企业产品手册和网络查询等多种方式,了解国内外对相关技术的研究进展和市场需求。
2.虚拟样机与物理样机研究并重。虚拟样机技术集成和综合了可运行机械设计的环境:包括各种仿真工具、分析工具、控制工具、设备和组织协同工作的方法等[10],可以改善从产品的概念设计到动态仿真再到整机结构优化的各个阶段。利用虚拟样机技术可以建立零件的模型,进行虚拟装配,并检查零部件的装配间隙和干涉,应用分析软件对样机进行运动仿真并对关键部件进行校核、计算。及时发现错误,优化结构,可以方便地更改模型,从而提高设计效率、优化设计方案、缩短设计周期、降低生产成本。在教学过程中提倡以机械创新设计需求为主导进行技术学习的思想,虚拟样机技术的学习应该结合机械设计原理与机械设计的具体要求。课程注重对虚拟建模、虚拟装备、运动仿真和优化设计等各个阶段进行综合培训,同时在课程的不同阶段安排相应的设计实习任务,促使学生在学习这些操作技能的基础上增加对其在机械创新设计中具体应用的思考。在虚拟样机优化设计的基础上要同时加强学生对物理样机创新设计能力的培训,从加工图纸绘制、非标件加工、标准件选购到样机的装配和调试都让学生亲自动手参与,并且根据所设计产品的技术要求和使用要求进行试验。样机试验也是一门科学,根据培养进度应适时开设《试验设计与统计分析》课程,详细介绍机械设计中常用的正交试验、单因素试验、对比试验等科学的试验方法以及方差分析、t检验等数据统计方法和数据结果分析方法。通过合理的试验和科学的数据分析可以进一步优化参数,修改样机结构,对虚拟样机的设计结果进行验证和修正,直至产品定型。
3.指导学生申请或参与相关项目。在具备了基础理论知识和基本的设计技能的基础上,吸引部分优秀学生参与到教师主持的相关科研项目,从基础设计工作做起,逐步了解和熟悉项目的论证、设计和运行过程,以提高学生的综合创新能力。在此基础上再指导学生组成团队申请校级、市级或者自治区级的大学生创新设计项目,从项目的可行性分析、立项、方案设计到具体的技术创新设计和产品设计都由学生亲自参与。在项目执行过程中注重对学生综合创新能力的培养,首先,要通过市场调研和查阅文献提出设计任务并通过可行性分析明确设计的功能目标;然后,进行团队讨论,根据成员的基础理论知识并发挥创造思维确定总体设计方案;下面进行团队分工,依据个人所掌握的不同的创新设计技术和方法进行虚拟样机创新设计,做出三维模型并进行仿真分析和结构优化,与此同时不断对总体方案进行修正;接着,团队合作完成物理样机加工、装配、调试和试验改进工作;最后,完成整个机械创新过程。
4.校企联合培养引导学生理论联系实际。经过参与项目锻炼后,学生对整个设计流程有了切身体会,同时对所学的基础理论知识也有了更加深刻的理解,具备了进行创新设计的基本能力和基本素质。在此基础上,教师应积极联系相关企事业单位为学生安排实习机会,进行校企联合培养,让学生到工厂一线去了解企业和社会对创新设计知识和能力的实际需求,并进一步了解企业创新设计流程。这样有利于引导学生在日常学习中将理论与实际结合,也使得高校对学生创新能力的培养与社会需求接轨,有利于培养真正符合社会需求的具有创新能力的机械人才。
