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[关键词]马克思;社会有机体;系统方法论;构建和谐社会;系统工程
[中图分类号]A8,B0-0,B03[文献标识码]A[文章编号]1672-2426(2008)01-0005-03
马克思社会有机体理论有着非常丰富的内容。综观已有文献,绝大多数学者都自觉不自觉地运用了系统的观点和方法来阐释马克思社会有机体思想。特别是李秀林先生曾专门指出,社会有机体的分析重点首先在于“全部社会生活的系统性”。[1]尽管陈志良和杨耕认为,不能“仅仅从系统论的角度来理解社会有机体,把社会分解为系统――要素、结构-功能、动态-静态、层次-模型等等”,[2]但无疑他们也从反面说明了系统观和系统方法论乃是马克思社会有机体理论所蕴含的基本思想。
一、系统思想是社会有机体理论的基本思想
从思想史上看,由圣西门最早提出的近代意义的社会有机体思想就已包含了系统思想的因子。他把社会看作是一个由多个器官、组织构成的有机整体。他的学生在《圣西门学说释义》中明确提出“社会是一种有机的整体”,并要求分析“这个统一机体的各个器官”。实证主义创立者孔德的“社会有机论”有着深刻的系统思想。他认为,社会的细胞是家庭,社会的组织是种族或阶级,社会的器官是社区或城市。斯宾塞是“社会有机论”的集大成者,他依照生物有机体有营养、循环和调节三个系统,相应地把社会有机体也划分为三个系统:营养系统是工人阶级和农民阶级,循环系统是商业阶级,调节系统是政府和工业资本家。但斯宾塞又认为社会是一种“超有机体”。就是说,社会有机体虽然是一个可自我调节的系统,它的各个部分比较分散与自由,这与生物有机体各部分紧密相连并完全从属于整体不同,生物有机体各部分的存在是为了生物有机体的整体,社会“超有机体”的存在是为了社会系统中各个独立的个体。
马克思用唯物史观考察人类社会,也把社会比作有机体。在《哲学的贫困》中,马克思指出,社会就是“一切关系在其中同时存在而又互相依存的社会机体”[3]。在《资本论》第一版序言中,他又说:“现在的社会不是坚实的结晶体,而是一个能够变化并且经常处于变化过程中的有机体。”[4]马克思把社会比作有机体是为了把社会“当作一个十分复杂并充满矛盾但毕竟是有规律的统一过程来研究”[5]。就是说,社会有机体是自然界长期发展的产物,是整个自然发展的高级阶段。它绝不是旧唯物主义所认为的那样是个体的机械组合或全部社会生活条件的简单相加,而是一个在人与自然、人与社会、人与精神的实践关系即主体与客体的全面实践关系中构筑起来的,由人及其社会生活条件、要素构成的一个相互联系、相互依存和相互作用的有机整体,是一个活生生的、自我运动的、不断新陈代谢的复杂系统。
由上述可知,马克思社会有机体理论和“社会有机论”有着密切的联系,特别是两者都有着丰富的系统思想。但两者的区别是明显的,前者是基于社会存在的实践性、系统性和辩证本性形成的历史观和方法论。它认为社会有机体已不同于纯粹自然环境的物质系统,它里边是一个个有意识有目的的人,人的“自由自觉的活动”即实践决定了社会系统的特殊之处在于:社会历史规律的实现一刻也离不开人的活动。而后者把生物学规律简单移植过来解释源于自然又高于自然的人类社会,在总体上是错误的,这就像用经典物理学原理来解释量子物理学现象一样。
二、马克思社会有机体理论的系统方法论
马克思社会有机体理论的根本方法论是“新唯物主义”辩证法。正如列宁所说:“马克思和恩格斯称之为辩证方法(它与形而上学方法相反)的,不是别的,正是社会学中的科学方法,这个方法把社会看作处在不断发展中的活的机体。”[6]但在次层次方法论中,系统方法论无疑体现得最为充分。
首先,关于社会有机体的整体性和目的性。马克思有着鲜明的“整体大于部分之和”的思想。他曾指出:“一个骑兵连的进攻力量或一个步兵团的抵抗力量,与单个骑兵散开的进攻力量的总和或单个步兵分散展开的抵抗力量的总和有本质的差别,同样,单个劳动者的力量的机械总和,与许多人手同时共同完成同一不可分割的操作……所发挥的社会力量有本质的差别。”[7]又说:“城市本身的单纯存在与仅仅是众多的独立家庭不同。在这里,整体并不是由它的各个部分组成。它是一个独立的有机体。”[8]卢卡奇指出:“总体范畴,整体对各个部分的全面的、决定性的统治地位,是马克思取自黑格尔并独创性地改造成为一门科学的基础的方法的本质。”[9]可以说,整体性是马克思研究社会的首要观点。他认为,社会就是一个“一切关系在其中同时存在而又互相依存”的有机整体,而且“每一个社会中的生产关系都形成一个统一的整体”。[10]事实上,马克思提出社会有机体范畴的直接原因就是因为蒲鲁东割裂了社会的整体性,片面夸大了观念和理性的作用。当然,从根本原因上说,马克思创立社会有机体理论是为了批判资本主义社会发展的片面性的。因为,其时自由放任的市场经济导致了当时西方社会发展的极端不平衡和劳动的异化。他主张劳动应成为“自觉自由的活动”,人的发展要以自由全面发展为目标,社会发展要整体地推进。显然,马克思社会有机体理论又有着鲜明的人本思想,体现了社会有机体的目的性。
其次,关于社会有机体的层次结构性和关联性。马克思认为,社会是由要素和部分构成的一个相互联系、相互作用和相互影响的有机系统。第一,人口是社会有机体的第一个前提性要素。马克思指出:“任何人类历史的第一个前提无疑是有生命的个人的存在。”[11]“有了人,我们就开始有了历史。”[12]第二,自然环境是社会有机体的又一前提性要素。马克思说:“自然界……是人的无机的身体。人靠自然界生活。这就是说,自然界是人为了不致死亡而必须与之处于持续不断地交互作用过程的、人的身体。”[13]第三,生产力、生产关系(经济基础)和上层建筑是决定社会有机体发展和性质的根本性要素,三者有机联结在一起,共同构成社会有机体的核心系统。马克思又进一步把各种社会关系(要素)归结到生产关系(经济基础),并阐明了它在整个社会有机体中承上启下的关键作用,即“人们在自己生活的社会生产中发生一定的、必然的、不以他们的意志为转移的关系,即同他们的物质生产力的一定发展阶段相适合的生产关系。这些生产关系的总和构成社会的经济结构,即有法律的和政治的上层建筑竖立其上并有一定的社会意识形式与之相适应的现实基础。”[14]此外,社会有机体的构成要素还包括语言、教育等特殊的社会现象。
第三,关于社会有机体的自组织开放性和动态复杂性。马克思指出:“物质生活的生产方式制约着整个社会生活、政治生活和精神生活的过程。不是人们的意识决定人们的存在,相反,是人们的社会存在决定人们的意识。社会的物质生产力发展到一定阶段,便同它们一直在其中运动的现存生产关系或财产关系(这只是生产关系的法律用语)发生矛盾。于是这些关系便由生产力的发展形式变成生产力的桎梏。那时社会革命的时代就到来了。随着经济基础的变更,全部庞大的上层建筑也或慢或快地发生变革。”[15]此处,马克思经典地揭示了生产力和生产关系、经济基础和上层建筑的相互作用从内部自我引发了社会有机体的矛盾运动。这是社会系统自组织开放性和动态复杂性的重要表现。值得指出的是,马克思强调经济基础的决定性是从“归根到底”意义上讲的,并非忽视社会有机体的动态复杂性和其他要素的作用。恩格斯晚年曾清醒地指出:“根据唯物史观,历史过程中的决定性因素归根到底是现实生活的生产和再生产。无论马克思或我都从来没有肯定过比这更多的东西。如果有人在这里加以歪曲,说经济因素是唯一决定性的因素,那么他就把这个命题变成毫无内容的、抽象的、荒诞无稽的空话。”[16]其实,社会有机体不断由低级形态向高级形态的演进就是“通过渐进分化从低复杂状态向高复杂状态进化而到‘自组织’的系统”[17]的。
综上所述,马克思社会有机体理论把社会及其要素、结构和关系等描述为一个活动和发展着的复杂系统,尽管这并不完全等同于后来的系统论,但却为我们认识和把握人类社会的系统性奠定了方法论基础。事实上,对系统的研究在古代就开始了。亚里士多德早就提出过“整体大于部分的总和”的思想。可以说,现代系统论在某种意义上不过是对唯物辩证法普遍联系原则的继承和发展。其实,贝塔朗菲本人也坦率承认:“虽然起源不同,但一般系统论的原理和辩证唯物主义相类似则是显而易见的。”[18]
三、用马克思社会有机体理论的系统方法论指导和谐社会建设
构建以科学发展观为理论基础的社会主义和谐社会是一项空前伟大的系统工程。马克思社会有机体理论“以实践为基础,同时以人为本,通过对社会生产的发展、社会形态的发展、人的发展及同自然环境的密切联系与不间断发展的分析,向我们展示了社会有机体发展的实践性、人本性、系统性和连续性特性,从而为科学发展观提供了重要的哲学依据”。[19]其实,科学发展观在一定意义上实质上就是以系统方法论为基本内容的关于社会发展的方法论。“以人为本”体现了系统的目的性,“全面协调可持续”和“五个统筹”体现了系统的整体性、关联性、自组织性和动态复杂性等。因此,贯彻落实科学发展观,构建社会主义和谐社会,一定要自觉运用马克思社会有机体理论的系统方法论作指导,系统地认识和改造社会。
第一,把握社会系统的目的性,坚持发展为了人民、发展的成果由人民共享。社会系统都是有目的的,建设和谐社会作为一项系统工程也有自己的目的,这就是要坚持以人为本,坚持发展为了人民、发展成果由人民共享,使全体人民朝着共同富裕的方向稳步前进。坚持发展为了人民,就是要把实现好、维护好、发展好最广大人民的根本利益作为党和政府一切方针政策和各项工作的根本出发点和落脚点,把发展的目的真正落实到满足人民需要和提高人民生活水平上。坚持发展成果由人民共享,就是要把改革发展取得的各方面成果体现在不断提高人民的生活质量和健康水平上,体现在不断提高人民的思想道德素质和科学文化素质上,体现在充分保障人民享有的经济、政治、文化、社会等各方面权益上,让经济社会发展的成果惠及全体人民。
第二,把握社会系统的整体优化性,切实推动经济社会的全面发展和整体进步。构建社会主义和谐社会,必须把各项建设任务上升到社会整体的高度和放在整个社会大背景下去认识,全面地把握社会有机体的整体与部分、部分与部分之间的辩证关系、地位和功用,按照社会本身的发展规律进行社会实践。这样才能减少片面性、主观性和盲目性,少走弯路,少付代价。必须看到,过去相当长一段时期内,忽视社会全面发展和整体进步的问题是十分突出的,片面追求经济增长的结果导致了一系列的社会矛盾和问题。依照马克思社会有机体理论,这种片面发展不符合系统整体优化性原则。今后,必须牢牢树立科学发展观,整体地认识和改造社会,力求实现经济社会发展的理想境界――“整体优化”。
第三,把握社会系统的层次结构性,自觉调整优化经济社会结构。构建和谐社会是一项复杂的系统工程,必须从纷繁复杂和不断变化的社会现象中理出一条有序的思路,建立一套有序的机制,有序地推动和谐社会的建设进程。目前,我国人均国内生产总值已达1700美元,进入了现代化建设的关键阶段,这也是经济社会结构发生深刻变化的重要阶段。在全球化的背景下,我们必须主动适应国际范围内的产业结构调整,充分利用两种市场、两种资源来实现资源的优化配置。同时充分吸取历史教训,正确对待社会阶层的分化与变迁,妥善处理好人民内部矛盾,避免用被“左”的思想曲解了的“斗争哲学”来处理问题。这样才能建成马克思所展望的那种和谐社会:“代替那存在着阶级和阶级对立的资产阶级旧社会的,将是这样一个联合体,在那里,每个人的自由发展是一切人的自由发展的条件。”[20]
第四,把握社会系统的关联性,努力完善路线方针政策之间的协调性与配套性。和谐社会的建设一定要把握好社会系统的关联性,制定实施路线方针政策时,既要着眼社会微观层面的相互联系,又要站在社会整体的高度,使社会主义建设能够拓展到经济、政治、文化和社会的各个方面去,实现人与人、人与社会、人与自然三大层面的诸多要素之间的协调运作和良性互动。换言之,就是要兼顾统筹经济社会的发展,综合解决发展中的种种问题,以确保社会有机体及其要素之间能够协调运作和相互促进。
第五,把握社会系统的自组织性和动态复杂性,不断增强社会主义社会的活力。马克思社会有机体理论认为,社会有机体通过自己内部的相互作用表现出自组织性,通过与外部环境的相互作用表现出开放性,进而不断从初级、低层次的复杂状态向更高级、更高层次的复杂状态转化。这不是一般地承认运动和发展,而是进一步揭示了社会发展的根源在于社会系统诸要素的相互作用。正如恩格斯所言:“相互作用是事物真正终极原因。”[21]生产力、生产关系和上层建筑是社会有机体的根本要素,所以三者的相互作用就是社会发展的根本原因。而这种相互作用又表现出“适应――不适应――再适应”的动态复杂性,使得社会发展也表现为“和谐――不和谐――再和谐”的动态复杂过程。因此,和谐社会的构建是一个开放的系统和动态的过程,它既是以往历史的产物,又是今后发展的前提,而不是绝对封闭和凝固的体系。中国过去在这方面有着血的教训,我们必须适应经济社会发展的新情况,不断改革那些束缚人和禁锢社会的制度,使整个社会始终处于健康和富有生机的状态之中。这样才能确保建成一个全体人民“各尽所能、各得其所而又和谐相处”的社会。
参考文献:
[1]李秀林.论社会有机体[J].中国人民大学学报,1987(1).10.
[2]陈志良、杨耕.论马克思的社会有机体理论[J].哲学研究,1990(1).35.
[3][11][13][20]马克思恩格斯选集(1)[M].北京:人民出版社,1995.143.24.45.294.
[4][14][15]马克思恩格斯选集(2)[M].北京:人民出版社,1995.102.32.32-33.
[5]列宁选集(2)[M].北京:人民出版社,1995.586.
[6]列宁选集(第1卷)[M].北京:人民出版社,1995.32.
[7]马克思.资本论(1)[M].北京:人民出版社,1975.362.
[8]马克思恩格斯全集(46)(上)[M].北京:人民出版社,1979.480.
[9][匈]卢卡奇.历史与阶级意识[M].杜章智等译.北京:商务印书馆,1992.76.
[10]马克思恩格斯全集(4)[M].北京:人民出版社,1995.142、143.
[12][21]马克思恩格斯选集(3)[M].北京:人民出版社,1995.457.552.
[16]马克思恩格斯全集(19)[M].人民出版社,1979.477.
[17][澳]L・V・贝塔朗菲.一般系统论[M].林康义、魏宏森等译.北京:清华大学出版社,1987.90.
关键词:机械设计;课程设计;指导方法;研究与实践
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)07-0171-02
一、引言
机械设计是机械类学生一门重要的技术基础课[1],而机械设计课程设计又是继机械设计课程结束后的一项重要的实践教学环节,同时是第一次对学生进行全面的设计训练。它在培养学生核心技能方面,占有重要的地位。机械设计课程设计可以说是引导学生进入机械设计领域的环节,通过对通用机械(或其他简单机械)的传动装置的设计,培养学生正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力,特别是总体设计和零部件设计的能力,达到理论联系实践的初步能力[2]。本文结合我院三本学生的特点,对机械设计课程设计指导方法进行了一些有益的研究与实践。
二、我院机械设计课程设计的背景
我院建校前几年由于师资力量有限,主要依赖兼职教师指导课程设计,这些兼职老师大多来自一本院校,他们时间有限,指导方法基本沿袭一本院校的指导方法,每天集中一两个小时在教室集中指导,而三本学院的学生依耐性强,老师走后基本是放鸭子,因此抄袭现象特别严重。此外,在教学指导过程中也存在一系列问题,比如必须掌握的知识点、知识群、关键内容都没有明确,指导过程因老师而异,随意性较大,标准不统一。因此,进一步规范课程设计的内容、指导方法、达到的目标、必须掌握的知识点和知识群,显然是提高实践教学质量的重要内容和措施。后来随着一些青年教师的引进,我们对机械设计课程设计的题目、应该完成的内容及进度要求、考核方法等进行了一系列的研究与实践,使学生达到掌握知识点的目的。
三、针对机械设计课程设计题目、指导方法,进度安排及考核方法进行改革
(一)设计题目的改革
以前兼职老师给的课程设计题目是多样化的,鉴于我院学生的基本条件,我们把课程设计的题目统一标准化了,传动方案也已经给定,目的是让学生熟悉课程设计的一般方法,掌握应该掌握的知识点,并对机械设计的理论课的知识加以巩固,并不要求他们创新设计。其设计题目、初始条件和传动方案如下:设计题目:带式运输机的传动装置;初始条件:带式运输机可运送谷物、型砂、碎矿石、煤等。两班制工作,连续单向转动,有轻微振动,输送带的速度允许误差为±5%,使用期限为10年。卷筒与输送带间传动效率96%,减速器批量生产。传动方案及原始数据如图1和表1。
要求学生每人按学号顺序依次选一组数据进行设计计算。
(二)指导方法改革
在课程设计之前,负责人对指导机械设计课程设计的老师集中在一起开个小会,对学生必须掌握的知识点、知识群、关键内容都明确要求,要求指导老师每天的上午和下午至少在教室两个小时,这样学生有问题就能及时找到老师解决问题。还有学生课程设计进行到第一阶段,尤其是课程设计的设计计算初步完成时候,要求指导老师对学生的计算数据进行初步的检查,并要在草稿本上签字,才可进行下一阶段的工作。这样就避免后面学生在画草图时候发现错误,又要反过来重新计算浪费大量的时间,并且可以避免了个别学生抄袭的现象。
(三)进度安排改革
以前兼职老师指导课程设计时候,一次把课程设计要求完成的内容一个半天讲完,这样内容太多,学生根本记不清楚。我们根据三本学生的特点,将机械设计课程设计分为六个阶段。每个阶段集中讲解一次,学生按进度要求完成该完成的任务。第一阶段,主要是动员和设计计算。学生在这一阶段应该完成的内容包括:选择电动机;计算总传动比和分配传动比;传动装置的运动和动力参数计算;传动件计算;初算轴的最细处直径;选择联轴器(型号、孔径、孔长等);初选滚动轴承及其相关参数,轴承盖是否干涉等。要求学生按上述步骤严格进行,不要颠倒。第二阶段是草图绘制。设计计算完毕后,我们会带学生到实验室做一个减速器拆装实验,主要是对减速器有个感性的认识。然后在集中讲解,其内容包括:减速器的结构;减速器的;设计装配图的准备;减速器铸造箱体的结构尺寸;减速器装配草图设计;轴和键的强度校核,滚动轴承的寿命计算。第三阶段是正式绘制装配图,在完成减速器装配草图后,校核轴、键强度及滚动轴承寿命无任何问题时,在此基础上继续完成装配图。要求注意两个方面的设计:轴系零件的结构设计;减速器箱体及附件的结构设计。第四阶段是装配图的检查。给学生主要讲解的内容包括:检查装配草图;标注主要尺寸与配合;编写减速器的技术特性;编写技术要求;零件编号;编制零件明细表及标题栏。第五阶段是零件图的绘制。零件工作图是零件制造、检验和制定工艺规程的技术文件,应包括图形、尺寸及其极限偏差、表面粗糙度、形位公差、技术要求等。零件图从装配图上测绘下来,形状应与装配图一致。第六阶段是编写说明书。说明书的编写我们也把格式基本给学生,学生按照步骤把草稿整理成册就可以了。机械设计课程设计总共安排了三周的时间,周末时间不计,具体的进度安排我们设计了一个表,如表2。
(四)考核方法进行改革
课程设计结束后,我们会现场答辩,在答辩时候,会先给个预成绩,这个成绩非常重要,因为通过答辩,可以看出学生对课程设计掌握的情况,是否有抄袭,一问就基本可以得到答案。最后结合学生交上来的课程设计说明书、装配图、零件图给每个学生单独评定优、良、中、及格和不及格的成绩等级。
四、结束语
通过对机械设计课程设计题目、指导方法、进度安排、考核方法等改革与实践,学生课程设计的质量明显体高,从学生课程设计的总结体会看到,每个学生都收获颇多。不仅对《机械设计》课程的内容有了更深入了理解,也为今后的学习和工作奠定了基础。
参考文献:
近年来,受多种因素的影响,普通工科院校的机械制造工艺学课程设计普遍存在着一些问题。(1)学生不重视课程设计,缺乏兴趣,存在应付了事的思想。(2)机械制造工艺学课程设计教学时间安排不合理,在课程设计专周期间,学生还要准备其他各种考试,或者忙于求职等,无暇顾及课程设计。(3)由于高校扩招后,生源素质有所下降,部分学生对理论知识掌握不好,课程设计自然无从下手,因而抄袭现象时有发生。(4)学生缺乏吃苦耐劳精神,在处理课程设计这种比较复杂的问题时,不愿意积极主动地寻求解决途径,同时不愿意反复修改课程设计成果,存在畏难情绪,学生总是希望老师告诉他们应该怎样去做,成为“复印机”。
2机械制造工艺学课程设计的改革探索
机械制造工艺学课程设计要求学生针对一个中等复杂程度的零件编制一套机械加工工艺规程,设计一副教师指定的加工工序的专用夹具,并撰写设计说明书。学生应该在老师的指导下,认真地、有计划地、独立完成设计任务,整个课程设计侧重于让学生掌握机械零件加工工艺编制的完整过程。针对机械制造工艺学课程设计所出现的问题,从多方面入手,综合应用多种教学手段提高课程设计的教学质量。
2.1重视设计题目选择
选题要能充分实现教学目标,针对应用型本科培养的目标,机械制造工艺学课程设计所指定的零件应有很强典型性和现实性。首先,所用零件要有典型性,课程设计用到的零件应该是轴类、盘盖类、箱体类和异形零件中的代表性零件;其次,所选零件结构相对简单,加工工艺要求不高,旨在让学生能够掌握加工工艺设计的全过程,能够独立完成;最后,要鼓励学生从生产实践中或从生活中自选零件作为设计用零件。课程设计中选定的零件复杂程度不同,所造成的零件加工和夹具设计的难度也大不一样,学生可以根据自己的实际情况和兴趣爱好自由选择。教师在评定成绩的时候应该将零件加工的难易程度等因素考虑其中。这样就有利于不同能力学生水平的发挥,提高学生对专业课课程设计的积极性,增强学生的自信心。选题要能承接先修课程,选题要承接先修的机械测绘课程设计、金工实习及生产实习等课程。机械测绘课程设计使学生初步了解典型零部件的结构、装配关系和零件的连接方法;金工实习和生产实习有利于在课程设计中合理的选择加工方法和定位方案,机械零件的三维造型的学习,为学生提供了比较直观的设计成果,有效地克服了目前学生中普遍存在空间想象力问题所导致的二维制图错误百出的问题。课程所选题目能够紧密联系先修课程,这样既有利于培养学生工艺设计和夹具设计等方面的能力,又能训练计算、绘图、查资料、执行标准等基本技能。
2.2改进教学组织模式
改变传统的设计小组分组模式,在学生安排方面可根据零件的复杂程度确定每一个组的学生人数,但是在确定每一组学生时,指导老师往往根据学生理论课成绩的高低,把成绩好的和成绩差的分在同一设计小组,以图能够完成设计任务和减少教师的指导难度。而今大学生个性心理普遍较强,这样的分组方式会引起部分成绩较差学生的误解,认为这是教师的一种歧视,因而对设计有抵触情绪,不利于学生的课程设计。指导教师可以根据学生名单的顺序依次分组,实践表明,学生们之间的互相帮助和讨论并非一定要在同一小组内进行,所以顺序分组并不会影响学生间的相互协助。改变传统教学组织模式,一般工科院校采用两周左右教学专周来组织课程设计,这样虽然便于教学组织管理,但是设计任务过于集中,在此期间,学生既要完成课程设计,可能还要忙于其他考试,往往使得学生应付课程设计,缺少充足的思考时间。为了改变这一现状,指导教师在理论课程开始时就下发课程设计任务书,这样,学生会带着任务或问题学习理论课程,学生有充分的课外时间查资料、定方案、改错误。教师也有充足的时间解答学生的疑问,更可把课程设计中具有代表性的问题作为案例教学,将课程设计的问题与难点分解到整个教学过程。经过理论教学和课程设计同步进行,学生在设计专用周里能够很快进入状态,有充足的时间思考和修改,提高了设计质量,同时也丰富了理论教学。
2.3计算机辅助课程设计全过程
随着计算机技术的发展,现代工程技术人员在实际工作中广泛采用计算机辅助设计。但在传统的机械制造工艺学课程设计中,出于训练学生工程设计基础技能的需要,指导教师往往要求学生手工绘制设计图纸,这与工厂工艺技术人员实际工作情况相背。因此,我们要求学生尽量采用计算机辅助设计方式。首先,利用成熟的CAPP软件进行工艺设计,其次,运用三维CAD软件设计专用机床夹具并转化为二维图纸用于生产制造,然后,利用有限元分析软件进行夹具关键零件的强度和刚度分析,最后,利用常用办公软件撰写课程设计说明书等。通过全程计算机辅助设计,培养学生的计算机应用能力,提高了设计效率,把更多的时间用于思考,同时也弥补了学生空间想象能力差和二维制图错误多的状况。
2.4提高教师的指导效果
现代教育强调以学生为主体,教师为主导。课程设计应由学生独立完成,不能依赖教师。但是机械制造工艺学课程设计包括工艺路线制订、定位夹紧方案设计、工艺参数选择、夹具结构设计等,学生往往感到已知条件太少而无从下手。实践表明,机械制造工艺课程设计应借助教师的步步引导,不能完全放任,教师的指导是课程设计能否完成的关键。改善指导方式,教师应采用集体与个别相结合的指导方式。设计前一定要把任务交代清楚;中间穿插集体指导,解决共性问题;后期主要是检查与纠正细节。针对学生能力和基础上的差异,教师要注重因材施教。学生完成一部分设计后,送交教师批阅作为总评的依据,教师能对每个学生的设计情况进行动态检查。建立正确的指导理念,教师应有正确的指导理念。(1)要有参与意识,教师不能只作旁观者,教师的参与往往起到很好的示范效果。(2)对学生在设计中的遇到困难,指导教师不要急于给出解决方案或者过早地给问题下结论,要多引导和启发学生,给出解决问题的思路或者需要查阅的参考资料等,不可代替学生去做。(3)要把握好指导的度,指导教师不要过分地强调合理性而过多或频繁的指出学生设计中的“错误”,这样会使学生“不敢”设计下去,对设计失去了信心。对于学生的某些设计成果,只要不是原则性错误,指导教师应该多肯定同时也要指出这样设计的弊端,多鼓励学生大胆独立地设计。(4)要引导学生树立正确的设计思想,设计是一个反复推敲、反复修正、不断创新的过程,引导学生从错误和失败中找到问题所在,在反复地修改中体会理论知识。
2.5成绩评定
在设计完成后,安排时间分组进行答辩,答辩是教师检查设计质量高低和辨别抄袭的有效手段,也是对暴露出来的共性问题进行的一次集中答疑。同时通过答辩也锻炼了学生的口头表达能力。答辩既不能流于形式,也不能拘于形式,师生要认真做好答辩的准备和组织工作。答辩时,首先将本组完成的工艺卡提交给教师,由一名学生担任主要答辩人,对该组在零件工序设计的理由和每位组员在设计过程中所做的工作描述,阐述在设计过程中出现的各种问题以及组员是如何解决这些问题的等,其他小组成员协助主答辩人回答教师的提问;然后小组的每一位同学相老师展示自己所设计的夹具图纸,指导教师对每一位同学的设计成果的相关问题提问并对学生的回答和设计成果进行点评,当场给出课程设计成绩等级。课程设计成绩评定应该以图纸、计算说明书和答辩成绩为主,兼顾设计态度等表现;同时,评定成绩要有一个相对固定的考核标准,但又不拘泥于该标准,要鼓励学生大胆合理创新,创新意识在考核成绩中应有所体现。课程设计的最后成绩由工艺设计成绩和夹具设计成绩两部分组成,工艺设计成绩占40%,夹具设计成绩占60%。工艺设计部分的成绩根据小组提交的工序卡和答辩情况总体给分。夹具设计部分成绩是根据个人的夹具设计成果、答辩表现和平时表现等综合给分。
3结束语
机械振动是机械类专业的一门重要专业基础课,它综合高等数学、工程力学、矩阵理论、信号分析、计算机技术等学科知识,是一门理论性强、内容相当广泛的课程[1]。该课程涉及到欧拉公式、复变量指数、频谱分析、行列式和微分方程组与各种矩阵方程,计算和求解过程较为复杂;且该课程主要讲授经简化、抽象后的质量—弹簧—阻尼系统,学生普遍觉得枯燥、乏味、抽象,听不太懂,到课率较低。然而,这门课程又非常重要,它注重对隐藏于结构表层下面的本质规律的总结和归纳,这些规律是在进行系统设计时所必须遵守的。同时,该课程还是ANSYS、ADAMS等主流计算机辅助分析软件的理论依据,学生将这门课学习透彻后,就会对这些软件及其对应的现代设计方法有深刻的认识,这样就便于培养学生的科研和创新能力,使学生在毕业后能够尽快适应工作岗位。
如何将这门枯燥、乏味、抽象的课程变得生动、有趣、直观,并培养学生的科研与创新能力,是笔者一直在思考的问题。今年笔者有幸参加了“国家精品课程师资培训项目”,学习了天津大学刘习军老师主讲的机械振动精品课程,受益匪浅。笔者尝试利用此次学习经验和近年来的教学体会总结方法来提高学生的学习积极性,并采取措施将这门课和现代设计方法结合起来,培养学生的科研与创新能力。
1 激发学生学习积极性方法探讨
提高学生对这门涉及数学、物理比较多的课程的学习兴趣,从以下几个方面着手将会获得较好的效果。
1)课程案例与应用等内容尽量与学生的专业贴近,使学生对课程知识的应用有明确认识,以使本课程变得生动、形象,从而激发其学习兴趣和积极性。如在课程开始,给车辆工程专业的学生作《机械振动在汽车性能开发上的应用——NVH》专题报告,讲解本门课程在汽车开发中的应用;上课时尽量结合学生比较熟悉的汽车的相关部分(如汽车悬架、发动机悬置、排气管布置等)进行讲解;将压路机、振动式摊铺机等与重型车辆有关的案例引入课程案例中。
2)注重重点内容讲解,弱化不重要的数学计算过程讲解,以减少数学计算在课堂的占用时间,弱化课程的枯燥乏味性。如在对各种振动系统(如位移干扰引起的受迫振动)进行讲解时,对物理模型的简化、运动学微分方程的建立过程和方法、求解结果对实际生产的指导意义详细讲解,而对数学模型的求解过程只讲求解思路和求解过程中的注意点。
3)制作效果良好的多媒体课件,以提高授课的直观性和趣味性。该课程之前课时较长,采用板书形式授课,注重求解过程和演算思路。近年来的情况是:由于课时缩短,板书上课时速度较快,这更加剧了课程的枯燥性。此次通过培训发现:采用含有大量的实物图片、实体模型、讲解视频和利用软件求得的阵型动画等内容的多媒体课件,可使本课程更加生动、形象和容易理解,同时可以加快授课进度,节约课时。
4)加入合适的实验课程,以调动学生的学习兴趣,培养创造性思维及动手能力[2]。该门课程以前采用理论授课方式,没有实验课,学生学习兴趣不高。此次通过培训发现:实验课在调动学生积极性方面具有关键性作用,所以计划在该门课程中引入兼具趣味性与科学性的龙洗、编钟等实验课,使学生能够直观、趣味地学习课程的内容,从而激发学生的学习积极性。
5)引入计算机辅助软件来分析、求解和解释本课程的问题,赋予课程时代感,以激发学生的学习热情和动手解决问题的兴趣[1]。学生普遍觉得本课程内容传统、陈旧,有学习抵触情绪;在本门课程中引入现代计算机辅助分析软件,可激发学生的学习积极性。如通过上机实验课教会学生用ANSYS软件求解车架的模态、主频率和主阵型,进而讨论发动机转速、车架模态、汽车悬架在车辆设计时的相互关系;在多自由度系统求解上,通过上机课教会学生用MATLAB软件求解列出的动力学方程,用ADAMS软件求解问题,并对比二者的结果。
2 基于该门课程的学生科研与创新能力培养
培养大学生的科研与创新能力是本科教育的根本目的之一[3-4],故该门课程也需培养学生的这种能力。设备或结构在工作时的振动与噪声是客观存在的,并且遵循一定的规律;而该课程正是讨论和总结这些本质规律,认识并遵循这些规律能够提高设计质量,并能提高学生对系统的总体分析能力。本课程内容还是ANSYS、ADAMS等现在主流的计算机辅助分析软件的理论依据,学生掌握这门课后,就会对这些辅助软件及其对应的现代设计方法有深刻的认识,这便于培养学生科研和创新能力。通过前面的方法提高了学生的学习积极性后,可以通过下列方法和程序培养学生的科研与创新能力。
2.1 具有课程特色的分组大作业
本课程开设在大三下学期,授课对象为车辆工程专业学生,此时学生已经修完了机械和车辆的大部分专业课,本课程又是ANSYS等现代主流计算机辅助分析软件的理论依据,所以在单自由度系统讲解时就引入这些软件,使学生能够用手工和软件两种方法计算系统的固有频率和振动动画;在多自由度部分,要求学生利用ANSYS和ADAMS等辅助软件来求解,并鼓励其运用MATLAB软件来求解列出的矩阵方程。分组时,将学生分成5~8人的小组,以组为单位单独布置、完成作业。作业的检查形式为:每次从各组中任意抽取一名学生讲解求解思路、求解过程和求解方法。这样,经过6~8次课程作业的练习,学生便可熟练地应用这些软件来分析和求解问题了。
关键词:机械设计基础 理论与实践 创新能力 教学方法
中图分类号:G642.4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0212-01
《机械设计基础》是高等院校近机械类专业为培养现代化工程技术人才而设置的一门专业基础课程,主要任务是加强学生对机械零件设计理念的认识,培养学生的创造思维和实践应用能力,在学生的培养环节中占有重要地位。本课程在教学过程中需要应用大量的先修课程知识,具有较强的综合性和实践性,覆盖面广,教学难度较大。从以往教学效果来看,存在学生对所学知识理解不够透彻,设计能力不强、创新设计能力薄弱等问题。因此,改进本课程现有的理论教学与实践教学相结合的模式,加强课堂教学与工厂实际生产要求的联系,培养学生面向产品制造的思维理念,加强学生的创新意识以及动手能力,具有十分重要的意义。
1 加强理论教学与实践教学的结合
实践教学是培养学生运用理论知识解决实际问题、提高学生工程技术能力的重要环节。《机械设计基础》针对机械产品的运动、失效形式和零件加工过程进行讲解,课程实践性较强,知识涉及面广,在讲授时必须注意对课程进行宏观把握。通过近几年的教学过程体会,总结出以下几个方面来加强教学过程中理论学习和实践学习的结合。
1.1 引用实例分析讲解
在课堂教学过程中,多引用实例设计分析,加强学生对各个知识点的理解。在课堂上,通过展出一些典型失效的零部件,如胶合的齿轮,疲劳断裂的轴等,引导学生应该注意观察哪些要点,通过对零件断面的分析,了解零件的失效是怎么形成的,应该采取什么样的措施避免,以此加深学生对理论知识的掌握程度,并应用于实际的零件设计当中。同时,结合多媒体等有效途径,通过播放三维动画或视频资料,使学生更直观的看到机械零件的工作原理及在实际中的应用。
1.2 加强机械设计基础实验环节
机械设计基础实验教学环节包括课程实验和课程设计,对提高学生的工程设计能力有着非常重要的作用。通过亲自动手进行一些机构的拆装,让学生弄清一些构件和机构的概念及构成。例如在讲授完机构分析设计部分后,安排学生进行机构运动试验,通过对实验室的“慧鱼”创意组合模型进行拆装和分析,展示常见机构的工作原理。运用设计构思和实验分析,实现特定运动规律的合成与分解,进一步掌握了课程的理论知识。
课程设计如同一条线,把机械设计基础课程中各个相对独立的环节贯穿起来,使学生能够将理论与实际更好的结合。在指导学生课程设计过程中,除了介绍传统的电动机选择、传动比分配及计算、传动装置运动参数及动力参数计算等内容外,还对学生灌输了优化设计等内容。在设计中对学生进行分组,对同一任务要求的不同设计方案进行分析讨论,比较每种方案的优缺点,并要求学生进行改进,在不断的修正过程中锻炼了学生的分析计算、设计和绘图能力,懂得根据实际情况对方案进行取舍和变通。通过课程设计,使学生积累了工程实践经验,同时消化了书本的知识,锻炼学生的创新能力和工程实践能力。
1.3 组织学生积极参加实践环节
引入企业项目,开展第二课堂,组织学生到企业加工车间参观,使学生面对实际生产技术问题,学会灵活运用课程所学知识予以解决。鼓励学生参加省、市、校等举办的机械创新设计大赛、“挑战杯”、全国方程式赛车等竞赛,在任课教师的指导下,利用本课程所学的运动学知识和机械零件设计知识,完成竞赛作品设计。通过参加专业性的实践和竞赛,培养学生理论联系实际的作风,在实践活动中锻炼学生的工程设计能力和产品开发能力。
2 注重学生创新精神与能力培养
2.1 培养学生的创新能力
学生接受书本知识是一方面,如何能运用所学知识进行新的思考和创造,则是创新。因此在课程教学中,除了培养学生思考问题的一般性方法,还应对学生加强创造性思维的训练。
首先,要启发学生的思路。大多数学生是在教师的引导下学习,对于教师所讲的知识仅停留对该知识点的接受阶段,缺乏深入理解和举一反三的外延。因而,在授课过程中要主动启发学生的思维,增加发散性和开放性的习题和讨论,引导学生对问题有更深入和广泛的认识,甚至能联系到交叉课程和交叉学科,使学生对所学知识活学活用。同时,通过讨论也能提高学生的学习兴趣,迸发出新的思想火花,有助于学生思维方法的锻炼和创新方法的培养。
其次,要引入现代化的设计理念和方法。在科学技术日新月异的今天,现代化的设计理念和加工设备,如一股清泉源源不断为机械设计注入新的活力。作为教师,要把握最新动态,不断将新思路、新方法、新设备介绍给学生,结合现代工业产品设计理念,重点培养学生的产品创新能力。
最后,要锻炼创新实践能力。学生只有参加创新实践,才能综合运用所学知识解决问题,形成创造能力。在授课过程中,通过案例分析—提出问题—解决问题—新方案设计这条途径,可以启发学生的创新思维,提高学生的创新能力。通过课程设计、参与科研课题、参加竞赛、工程实习等多种方式,激发学生的创新热情,提高学生的创新设计技能,培养学生理论联系实践的能力。
2.2 重视学生其他能力的培养
在教学过程中,还应注重学生其他能力的培养。比如获取新知识的能力、团队协作精神和语言表达能力。通过小组讨论、项目训练、竞赛等多种形式,培养学生查阅资料、获取新知识的能力,培养学生团队合作,集体智慧的精神,培养学生语言提炼、表达和思考的能力。
3 结语
《机械设计基础》作为一门综合性、实践性较强的专业基础课程,要求教师在工作中不断探索创新,改进教学方法,研究适合培养学生创新能力的教学途径,加强与学生的沟通配合,充分利用好学校和社会搭建起来的实践平台,为现代化社会发展需要培养出具有扎实的基础理论知识、良好的动手实践能力和较强的创新精神的人才。
参考文献
[1] 许玢,钟礼东.机械设设计基础[M].北京:化学工业出版社,2011.
[2] 黄纯颖.机械创新设计[M].北京:高等教育出版社,2000.