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一、前言
在《机械设计课程设计》教学实践环节中,大部分院校以圆柱齿轮减速器为课程设计题目。减速器是一种典型并广泛应用的机械传动装置,作为课程设计内容有其适用性。在课程设计安排上,一般安排在理论教学之后,由教师统一布置,再要求学生用两周左右完成设计。但是程式化过程缺少创新意识培养,学生极易敷衍了事。朱玉[1]提出结合企业、科研、兴趣、大赛等课程设计题目的新设想。唐锐[2]等提出开发购置有关生产实际的计算机软件开展电化教学。郝秀红[3]等提出不同专业不同题目的因材施教新思路,培养专业特色工程设计。张日红[4]提出改革内容,接近实际,调动学生积极性,培养整体设计意识和创新意识;加强计算机能力。蔡晓君[5]等在变桨距机构设计和建模过程中对机械设计课程设计的新视角做出了探索。本文针对课程设计的教学内容进行了新方法的探索,加入了创新课题设置与三维软件教学等,促进了学生创新能力和专业技能的培养。
二、机械设计课程新方法
1.课设选题。机械设计课程设计探索的方针为:“学生主体、教师辅助;规范指导、创新目的”。在课程设计的创新探索中,由教师制定实践项目题目,例如:机械原理创新教具、管道维抢修机器人装备设计、管道检测机器人装备设计等。设计以《机械设计手册》为依据,学生3人一组,任选一个主题。由教师给予技术指导,鼓励新想法、新创意,开展实践项目的设计。2.课设方法。机械设计课程设计创新探索过程中,增加的教学环节与方法如下:(1)项目技术背景拓展。教师增加对技术背景特别是石油装备的讲解,让学生明确技术现状与优缺点。(2)三维软件教学。课程设计除了AutoCAD软件,鼓励使用Solidworks、PROE等三维软件。(3)先进制造方法。教师增加对3D打印机、激光切割机的介绍,学生亲手制作零部件,组装中反思设计不足。让学生体会机械加工过程,加深理解。
三、两位三档变速器的设计
下面以两位三档变速器为例,说明课程设计探索新方法。1.题目设置。如图1所示,该两位三档变速器教具使用铝制材料,重量大且不宜携带。在课程设计中,以此为项目,由学生设计制作轻量化三档齿轮变速箱。2.三维模型设计。课程设计之初,教师讲授了Solidworks软件的使用,新型三档齿轮变速箱通过该软件进行结构设计。通过装配对尺寸、外形、装配、外观进行修改,装配图如下页图2所示。3.加工制作。利用3D打印机、激光切割机进行制作和装配。加工后的实物图如图3所示,可视化的变速箱体利于展示齿轮机构,亚克力板和PLA材料轻便易携。4.传动原理分析。教具中的齿轮通过激光切割制作,模数1.5mm,面宽3mm,压力角20°,齿数为Z2=Z3=Z6=20、Z1=Z4=Z5=40。设手摇杆输入转速为ni、变速轴转速nc、输出轴转速n0。设输入轴转速ni不变,通过改变齿比来改变输出轴转速。变速轴的转速:nc=niiic=ni•Z1Z2=2ni(1)滑动变速手柄,得到三种不同传动比,即:i′co=Z4Z3=2i″co=Z6Z5=12i苁co=!#######"#######$0(2)得到三种转速:no1=nci′coni———低速档位no2=nci″co=4ni———高速档位no3=0———空档!#######"#######$位(3)因此,输出轴具有三种转速,实现了变速功能。5.测试。在测试过程中,新型三档齿轮变速机构具有以下特点:(1)再现变速箱的变速功能。(2)透明化,便于观察内部结构。(3)轻量化,解决了传统教具重量大的不便。
四、结论
机械设计课程设计创新探索中,学生选题踊跃,完成出色。同时熟练掌握了3D建模软件操作、3D打印、激光切割操作,锻炼了三维绘图和动手能力。项目作品可用于后续机械原理、机械设计课程教学,提供轻便美观的课程教具,具有现实意义。课程设计创新探索,依托项目,以课程知识为基础,培养学生动手能力,提升创新思维。
作者:王文明 马可 彭鹤 宋强 单位:中国石油大学
参考文献:
[1]朱玉.CDIO工程教育模式下“机械设计课程设计”教改的探讨[J].中国电力教育,2010,(19):98-99.
[2]唐锐,党玉春.机械设计课程设计的教改探索[J].攀枝花学院学报:自然科学研究,2004,21(6):112-120.
[3]郝秀红,邱雪松,王琼,白文普.机械设计课程设计教学改革初探[J].教学研究,2011,34(3):51-54.
传统的机械原理课程设计教学中多以机构的分析为主,这并不利于学生设计能力和创新能力的训练与提高。该课程设计一般使用两种类型的题目:一类题目是选用对典型机构进行运动分析和动力分析;一类题目是根据某些功能,要求对确定的机械运动系统进行方案设计,并对机械中某一机构进行设计,两类题目的侧重点不同,前者偏于分析,后者注重设计。设计内容包括导杆机构的设计;两个指定位置的图解法机构运动分析;图解法的让刀凸轮机构设计。这类课程的设计一般集中安排在两周内完成,时间比较短,设计过程中学生很难一次性圆满完成,一般需进行修改,甚至修改多次,所以手工书写、手工绘图图面质量都将难以保证。
二、课程设计内容的充实与合理编排
如何有机整合分析与设计内容是提高该实践教学质量的关键所在。它应以培养学生的创新设计能力为主,机构分析为辅而开展的一次实践性教学,如果以机构的分析为主,将会削弱学生在方案设计方面的训练。机械系统的方案设计是整个机械设计的第一步,也是最具创新性的一个环节,方案设计的好坏将直接影响到机械设计产品的性能优劣及其在市场上的竞争力。机械系统方案设计主要包括执行系统和传动系统的方案设计。其中执行系统的方案设计是机械系统方案设计的核心,其重点是执行系统的功能原理的设计,执行构件的运动规律设计以及执行系统的协调设计,根据设计结果可绘制出机械工作循环图。,图3a为某一金属片冲制机的工艺动作分解(分别为送料、冲制、退回等),它以主轴为定标件,冲头和送料以主轴的转动角度为基准绘制而成。为提高生产率,各执行构件的工作行程允许局部重叠。在课程设计教学中,为了使所有的学生都能基本完成设计任务,题目难度应具有一定的开放性和伸缩性。在内容上可以扩展,进一步延伸至后续教学的机械设计课程设计,凸显出教学的连续性,使学生得到更系统,更完整的实践训练。学生通过收集资料、方案设计和课堂讨论等方法,能够得到一次较为全面的创新设计的初步训练。如设计题目可以只给出机器需实现的功能要求,老师可以提供一种实现该功能的典型机构,让学生对此机构进行分析。在此基础上,要求每个(组)学生再提供一种新的方案,可以是执行系统的方案,也可以是传动系统的方案,以此激发学生,充分发挥其主观能动性,使其认真查阅资料,独立思考,积极创新。最后汇总方案,评选出几种较好的方案,通过讨论与比较方案的优与劣,达到提升学生分析与创新能力的目标。如在牛头刨床中实现刨头的慢进快退功能可采用连杆机构、凸轮机构。连杆机构中可采用各式各样的滑块机构,凸轮机构可以采用平面或空间凸轮机构,还可以采用组合机构。由此将衍生出很多传动机构,再从实现功能的难易、传动性能的好坏、结构的合理性以及经济性等方面给予评价。
三、合理利用计算机技术
在当前的教学中,课程设计环节一般要求手工书写计算说明书和手工绘图。但是,现代机械设计根本离不开计算机技术的应用,所以在课程设计中,应用计算机辅助分析与设计技术也是将计算机理论知识得以实际应用的一次实践活动。因此,要积极鼓励学生努力将计算机技术应用到课程学习当中,提高其学习兴趣,同时避免手工书写、绘图慢且不容易保证质量的弊端。在上述方案确定之后,机构的尺寸参数、机构的运动分析、工作循环图绘制、飞轮设计及绘图等应用计算机技术之后,可以得到精确的计算结果,分析或设计修改较为方便,可以较快地得到修改后的结果。如改变某一机构尺寸参数,此改变参数对机构运动性能和动力性能的影响可以通过计算机技术分析快速获得。同时,还可以进一步利用计算机仿真对整个机械系统的运动规律进行演示和研究。当然,做到这一步是需要较为扎实的计算机功底,所以应用计算机完成工作量的比例应给予认真考虑,因材施教,避免造成以计算机应用为主的实践性教学。
四、考核方法
一般理论考试每题每个步骤都有得分计算,但是课程设计没有,最终成绩也几乎都是五分制计,即优秀、良好、中等、及格和不及格等五个档。这就使成绩的评定容易带有一定的主观性和随意性,从而失去可信度,这将在学生中产生很不好的影响,一定程度上打击了认真学生的积极性,又助长了不主动学习学生的惰性。所以考核要有其合理性、科学性。考核分教学过程和课程设计成果两部分进行。教学过程是指从学生拿到设计题目开始,到整个设计过程结束,指导教师应掌握每个学生的具体进行情况,并作简略的记录,做到评定有据可查。课程设计成果是指学生最后上交的材料,可组织2~3名教师组成的答辩小组进行答辩,这样可以检验学生学习的扎实度,也可一定程度上检查出学生是否有抄袭行为,同时还可以作为学生毕业设计答辩的一次简单训练。
五、结束语
关键词:机械设计基础;教学改革;课程设计
《机械设计基础》是机电类专业学生的主要专业基础课程之一,也是一门能直接用于生产的设计性课程。该课程的教学目的不仅在于传授通用零件和常用机构的基本知识、基本理论和基本设计方法,更主要的是培养学生具备一定的的实际机械设计能力[1]。课程设计是一项实践性教学,是培养学生机械综合设计能力、创新能力和工程意识的重要环节,是启迪学生的创新思维、开拓学生创新潜能的重要手段,可以为以后的毕业设计奠定一定的基础,在教学计划中起着承上启下的重要作用[2]。课程设计时需要查阅大量的国家标准、企业标准手册等相关资料,通过课程设计,可以把《机械设计基础》和《机械制图》、《工程材料》、《工程力学》等所修课程进行有机的结合并综合运用。可以使学生掌握一套完整的设计原则、步骤和方法。
根据教育部的有关规定,电大的脱产学生只能招收成人专科学生。由于近十年来,高校扩招及自考、网络等各种办学形式的多样化,留给成人高考的生源比以往少,但成人高考这几年并没有减招,故而造成录取线走低。总分450分的成专考试,2007年的录取分数为125分,2008年的录取分数为148分,2009年降到了116分,2010为125分。换算成百分制,30分不到就可以上大学了。较低的入学“门槛”,使有的学生毫不珍惜学习机会,旷课、迟到早退的现象都有,每年还有2%~3%的学生自动放弃学业。由于分数线过低,有些学生基础较差,据统计,电大成人专科机电专业学生中,一元二次方程、三角函数这些初中数学内容都不会的学生占到80%以上。
根据实际情况,浙江省广播电视大学对机电专科的教学计划作出了一定的修改,比如减少了统考课程,取消了学习难度较大的《工程力学》,删减了《机械制造基础》的部分内容,调整了必修课、选修课及自选课学分的比例,在一定程度上加大了地方电大教学的自。但是具体的教学过程,还需地方电大自行酌情改革。
专科院校的教育以技术应用性人才为培养目标,因此《机械设计基础》的教学改革,必须以全面机械设计素质培养为中心、实际机械设计能力培养为主线,对传统的《机械设计基础》教学内容体系和教学方法进行改革。
一、教学内容的整合
成人专科《机械设计基础》教学内容改革,一方面要贯彻“够用”原则,即为学生学习专业课程(在校的后继学习)和终身学习(发展和创业)奠定坚实基础;另一方面要突出机械设计主题,即培养学生的从业(从事实际设计)能力,实现高等技术应用性人才培养目标。为此,应从以下几个方面入手对教学内容进行改革。
(一)删减难度较大的理论推导和证明,及时修正过时的内容
成人高等教育的目标是培养技术应用性人才,其毕业生所从业的岗位决定了他们没有必要对计算公式、定理、方法等的来龙去脉像培养研究型人才那样搞得清清楚楚,而应注重于如何运用这些公式、定理和方法等来解决实际设计问题。因此,对一些过深的、不必要的理论推导、证明都可以予以删除,以便使学生集中精力掌握这些公式、定理、方法的实际应用。例如:带传动中松边拉力、紧边拉力与最大摩擦力等之间的关系推导;齿轮齿面接触疲劳强度计算公式与齿根弯曲疲劳强度计算公式推导过程等都可以删除。与其他先修课程重复的内容、偏深偏难而又不实用的内容、因科学技术发展进步而落后的内容也应删除。例如:用弯扭合成当量弯矩法对轴进行强度校核计算以及对轴的各项变形量的校核,对于没有多少力学基础的学生来说简直就是天书,而90年代初编写的教材,其轴承部分早已严重与时代脱节,必须予以修正。教材要以机械传动、机械零件的设计为重点,保证实用性和先进性。
(二)完善设计所必须的基本知识和基本理论,培养较强的图表查阅能力
课程设计是一项以《机械设计基础》课程为基础,根据实际生产要求,综合运用众多课程完成的一项较大的设计任务[2]。完成课程设计,仅仅依靠《机械设计基础》的知识是远远不够的,期间涉及到的知识有《机械制图》、《力学》、《工程材料》、《公差配合与互换性测量》等相关知识[3]。根据浙江省广播电视大学对机电专科教学计划的修改及相关课程的改革,已经彻底删除了《力学》、《工程材料》、《公差配合与互换性测量》等知识,仅仅依靠中央电大90出版的《机械设计基础》,使得学生在设计时缺少相关知识而无法解决问题。
修改后的《机械设计基础》教材,适当增加了《工程力学》中静力学、材料力学的部分知识,增加了《工程材料》中材料力学性能的简单介绍与资料查找,也增加了《公差配合与互换性测量》中偏差、公差、粗糙度、形位公差的介绍与查表选择方法。
在企业中,普通工程师也被称为“表工程师”。也就是说,工程师的重要能力之一就是能够查阅有关图表,从而结合有关公式解决一些生产实际问题。因此,机电成人专科学生的培养目标之一就是培养学生良好的查阅图标的能力。
二、课程设计和课程讲授有机地结合
以往的课程设计程序是:在设计任务下达之后,前三天的计算工作量相当大,教师和学生需要加班赶任务,有时甚至通宵达旦,十分劳累。学生也没有思考的时间和余地,随之会出现应付心态,出现问题马上就问,过分依赖指导教师。也有一部分学生急于求成,做事马虎,设计计算时喜欢照搬照抄,一错皆错,问题成堆。这对学生的设计质量和学习成绩都会产生一定的影响。对于教师来讲,课程设计的前三天,几十位学生争相提问,教师要对类似的问题不停地答疑讲解,疲惫不堪。如此以往,学生的设计质量和工作进度都难有太大的进展。
为此,我们根据教学大纲,在不减少学生设计任务的前提下,把课程设计和课程的讲授结合在一起,在学期开始不久就将设计任务书下达给学生,让学生带着任务,有针对性地学习。可以将课程设计的部分计算内容分成几次大型课后作业来完成,比如带传动设计、齿轮传动设计、轴的强度校核计算、轴承的选择与校核、键的强度校核等。在课堂例题的模板下,学生大部分能较好地完成作业。同时教师在日常授课期间,通过批改学生的作业,适时发现学生计算中的失误并敦促学生及时纠正。
课程设计的结构设计部分可以放在学生“装拆、测绘减速器实验”中进行。在装拆、测绘实验中,让学生仔细观察各类减速器的结构、轴的结构、轴承的安装和固定方法,为以后对轴和箱体的结构设计和画装配图打下基础。
课程设计采用这种方法,使得大部分工作都是在学生的课余时间完成的。周期长,学生和教师都有了很大的回旋余地,学生遇到困难可以有足够的时间思考,教师也可以从容不迫地指导学生通过查阅有关资料和学生一起解决设计中遇到的问题,提高学生发现、思考、分析问题和解决问题的能力,更主要的,是培养学生自主查阅资料的能力和机械设计的方法。
三、引入UG(Unigraphics)软件,提高学生的空间想象能力
在以往的课程设计中,由于学生空间想象能力不足,往往依葫芦画瓢,导致学生对自己设计的减速器结构似懂非懂,影响了设计质量。在课程设计中引入UG软件指导学生进行减速器的结构设计,可以增加学生的学习兴趣,提高学生的空间想象能力。
UG技术提供的草图功能、曲线曲面建模、基于特征的实体建模虚拟装配建模机构运动仿真、分析等技术,给机构设计提供了极大的方便[4]。由于学生缺乏实际经验,往往要对某些结构不合理的地方进行多次修改,采用二维设计,结构变动较大时则不得不重新设计并花费很多时间进行绘图。而采用UG软件进行三维设计,只需修改零件的某个参数的数值即可完成整体修改。学生在完成三维设计后,利用UG的制图转换功能,可将使用实体建模功能创建的零件或装配模型引用到工程图模块中,快速转换为二维的工程图,再进行尺寸标注、注释等等,最终完成课程设计所要求的图纸,从而提高学生的专业专业制图、识图能力,加深学生对三维设计与二维工程图之间关系的理解。
【关键词】课程设计 学习迁移 CDIO
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158(2012)11-0250-02
前言
课程设计是机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。通过课程设计,可以使学生学会综合运用机械设计课程和其它相关先修课程的理论,结合生产实际知识,培养分析和解决一般工程实际问题的能力,并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。
一、机械设计基础课程设计现状
减速器设计是当前机械设计基础课程设计最常选用的一个题目。内容包括:传动方案拟定、电动机选择、传动件及轴的设计、轴承选择等,学生根据设计过程,编写一份设计计算说明书,绘制装配图及部分零件图。上述过程比较全面地涵盖了机械设计基础课程中所学习的主要内容。学生按照教师或指导书指定的方案与思路,参照指导书步骤,完成计算与部分制图工作。这样的课程设计虽然针对性、实践性强,能使学生对机械设计的方法和步骤有一定程度的掌握,但单一题目趣味性不够,使学生失去新鲜感和兴趣,仅将课程设计作为任务来完成,独立思考时间少,不能发挥学生的主观能动性,不能充分激发学生的潜能、创新思维能力和解决问题的能力。如何通过传统题目使学生学到更多外延知识?如何通过课程设计更好地提高学生的综合能力是值得我们探讨的问题。
二、转变思路,切实提高课程设计效果
1.学习迁移,培养学生辩证思想能力
学习迁移是指一种学习中习得的经验对其它学习的影响。任何一种学习都要受到学习者已获得的知识、动作技能、情感和态度等的影响。只要有学习,就有迁移。迁移是学习的继续和巩固,又是提高和深化学习的条件。
课程设计的过程,不但体现了机械设计与相关先修课程之间知识的迁移,还体现了与更广泛学科领域知识,如辩证唯物主义理论之间的迁移。通过转变思路,可以通过完成传统课程设计题目提高学生辩证思维能力。
齿轮的设计是减速器设计的一个重要环节。我们知道,齿轮有五种失效形式:轮齿折断、疲劳点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形。设计齿轮就是要针对齿轮的主要失效形式进行。对于软齿面闭式齿轮,齿面点蚀是主要失效形式。在设计计算时,通常按齿面接触疲劳强度设计,再作齿根弯曲疲劳强度校核。对于硬齿面闭式齿轮传动,轮齿折断将是主要失效形式。在设计计算时,通常按齿根弯曲疲劳强度设计,再作齿面接触疲劳强度校核。而齿面的硬度与选用的材料有关,材料不同,齿面硬度不同。同一材料,热处理方式不同,也能得到不同的表面硬度。这就告诉我们处理问题时要善于抓住主要矛盾,特别要注意矛盾的转化。齿轮大部分失效都不是突然发生的,以疲劳点蚀为例,当齿轮传动过程中接触应力超过齿面材料的接触疲劳极限时,在载荷的多次作用下,齿面表层将产生微小的疲劳裂纹。随着工作继续,疲劳裂纹逐渐扩展,致使金属微粒剥落,形成凹坑,即发生点蚀,点蚀严重将会引起齿轮失效。这个过程给学生揭示了量变与质变的辨证规律。为满足已知条件,有些同学设计的减速器需要选用斜齿齿轮,而斜齿圆柱齿轮传动可以通过当量齿轮传动转化为直齿圆柱齿轮传动来进行分析。这说明自然界一切事物既有区别又有联系,而且在一定条件下可以相互转化,引导学生认识和掌握事物转化的规律和辩证的思维方法。
带传动设计中,带轮直径取小值可使传动结构紧凑,节省材料,但其值过小又会使皮带弯曲应力过大、寿命降低,因此带轮直径的取值应大于或等于最小许用直径。通过分析,向学生阐明了事物的对立统一和一分为二的辨证规律,在机械设计中,没有最好的,只有在某些条件下最适合。因此,机械设计的答案不是唯一的,解决工程实际问题的途径是多种多样的。
通过知识的迁移,学生在学习自然科学知识的过程中,同时受到辩证唯物主义思想教育,可以学会用发展的眼光看待事物,有助于突破传统思想的束缚,有助于今后用正确的思维方式去分析和解决工作中的问题,有助于创新精神的培养和创新能力的提高。
2.引入CDl0理念,从全局出发,促进全面发展
CDIO理念以产品构思(conceive)、设计(D~Lon)、实施(Implemen)、运作(Oerate)的生命周期为载体,从全局的角度来学习工程的理论和实践。其提倡的“基于项目的教育学习”,是以工程项目设计为主线,所有教学环节都围绕项目设计这条主线展开,并与之融合在一起,形成一个有机的、系统的整体,从而调动学生学习的主动性和创造性,提高学生学习、应用理论知识的能力和实践动手的能力。
贯彻CDIO理念,合理选择课程设计题目是关键问题。所选题目要有效地建立课堂与社会的联系,如外单位协作项目、设计竞赛项目,也可以是通过鼓励“挑毛病”列举缺点和提出对产品的需求列出“希望点”方法,对已有产品的改进题目。同时,鼓励学生认真观察,勤联想,多设问,从日常生活中发掘题材,根据经验、兴趣等自拟题目。教师的作用也将发生变化,从理论知识的灌输者变为学习的辅导者。学生在学习过程中不是从教师那得到现成的知识,而是通过一些探索环节得到知识。
在课程设计的过程中,打破课程设计独立完成的局面,而是将学生分成3-5人的小组,题目选定后,小组成员既要站在全局的高度,参与到整个设计过程,又要分工明确,各尽其能,进行收集信息、设计方案、实施设计、制作,并且参与最终的设计评价。在动手制作实物之前,可以鼓励学生用计算机软件建立所设计产品的三维模型,在虚拟环境中对其结构、受力、运动特性、是否干涉等进行仿真分析,充分发挥学生自学积极性和潜能。这样,通过课程设计,能够锻炼学生多方面融入社会的能力,这些能力包括:创新能力、实践能力、观察能力、自学能力、管理能力、应变能力、交流能力等等。
三、教学实践
参加机械设计大赛,以竞赛题目作为课程设计内容,学生兴趣高,主动性强,变“让我做”为“我要做”,学习效果好。
例如,根据第五届全国大学生机械创新设计大赛主题“幸福生活——今天和明天”作为课程设计的题目,一组学生设计了娱乐机械“快乐愚公”如图1所示。
“快乐愚公”的创造灵感来自于玩具抓取机,相比之下具有体积小、可移动的特点。它以两个连动的平行四边形机构为主,模拟大臂、小臂的运动,可以灵活地完成上下俯仰动作。大臂在滑道上左右移动通过自行设计的电路板控制。
在设计的过程中,该组学生分工明确,又相互协作,共同经历了原理方案和构思拟定、原理实现、零部件设计、参数和指标确定及实物制作过程,在发展了创新能力的同时,还培养了团队合作精神。设计完成后,在评审过程中通过汇报和答辩,使学生的表达、沟通能力得到了锻炼和提高。
《机械设计基础》课程属于机械方面的设计基础课程,是高等学校非机械类或机械类专业的一门重要的技术基础课,主要讲授关于机械常用机构和一般通用零件设计的基本知识、基本理论和基本方法,培养学生具有设计简单的机械及相应的分析问题与解决问题的能力。这门课程的实践环节安排是2周的减速箱设计,这个实践环节的课程设计题目陈旧、重复,学生中存在抄袭和生搬硬套的现象,不利于培养学生的创新和实践能力。国内很多老师将逆流式教学法、案例教学法、分层教学法、问题式教学法、行为导向教学法应用到了《机械设计基础》课程教学与实践中,取得了一定的效果。针对此问题,本文提出将项目教学法应用到《机械设计基础》的课程设计中。
二 传统教学的不足之处
《机械设计基础》课程是一门专业基础课,涉及材料力学、理论力学、金属材料加工工艺多门课程的知识,书本中设计原理的内容和公式较多,而且也是一门实践性非常强的课程。传统《机械设计基础》的授课环节主要采用“教师讲,学生听”被动的教学模式,这种方式导致很多学生对课程不感兴趣、不上课、作业抄袭等现象。实验环节包括8学时的实验和2周的课程设计。传统的课程设计题目是一级或二级减速箱设计,学生往往只是按照课程设计指导书中的设计步骤,以及《机械设计基础》教材中机构的设计计算步骤进行课程设计,教师日常针对问题进行答疑。这种实践环节的方式存在题目陈旧、理论和实践联系少的缺点,导致很多学生抄袭和生搬硬套,创新能力差。
三 项目教学法的定义和实施过程
项目教学法就是在老师的指导下,将一个相对独立的项目交由学生自己处理,信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价,都由学生自己负责,学生通过该项目的进行,了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。
项目教学法一般按照以下五个教学阶段进行:(1)明确项目任务:通常由教师提出一个或几个项目任务设想,然后同学生一起讨论,最终确定项目的目标和任务。(2)制定计划:由学生制定项目工作计划,确定工作步骤和程序,并最终得到教师的认可。(3)实施计划:学生确定各自在小组中的分工以及小组成员合作的形式,然后按照已确立的工作步骤和程序工作。(4)检查评估:先由学生对自己的工作结果进行自我评估,再由教师进行检查评分。师生共同讨论、评判项目工作中出现的问题,学生解决问题的方法以及学习行动的特征。通过对比师生评价结果,找出造成结果差异的原因。(5)归档或应用:项目工作结果应该归档或应用到企业、学校的生产教学实践中。
四 项目教学法的具体实施
1.明确项目
项目的研究内容要能激发学生的积极性,符合机械设计基础教学大纲,覆盖面广,难度适中,工作量两周能完成。通过该项目的研究,学生能掌握机械常用机构的设计和机械原理的设计。项目一般都来自机械系老师与企业合作的一些横向课题,例如,混合动力履带推土机终传动的设计,项目分成动力学分析、运动分析、关键零部件的设计三个模块。老师根据实际情况给学生6~8个项目。
2.制定计划
老师根据项目数目将全班分成6~8个项目组,每个项目组有一个项目经理和5个组员。项目经理负责制定项目计划和时间安排,老师负责项目计划的审核。审核通过方可进行后续的实施。
3.实施计划
计划制定好,项目经理按照计划将任务分给项目成员;成员按照项目计划查阅资料和设计。成员定期碰头介绍工作进展以及执行中的困难,项目组成员讨论。老师负责困难的答疑。
4.检查和评估
老师根据小组的项目计划内容定期检查和提问。项目完成后,成果以项目报告的方式提交。项目以PPT的方式进行小组汇报,每个小组项目经理指定一人汇报,汇报时间不超过10分钟,汇报结束后,老师提问5分钟。小组成员可以回答。老师根据汇报情况和项目报告内容给出评定成绩,最终的成绩作为小组所有成员的成绩。
五 结束语
第一,项目教学法应用到机械设计基础课程设计中激发学生的兴趣。项目的题材来源于真实的项目。
第二,项目教学法的应用培养了学生的团队意识和集体荣誉感。项目最终的成绩取决于整个项目组的完成情况,任何一个人都会影响成绩。
第三,项目教学法的应用锻炼了学生的创新能力和解决问题的能力。项目方案制定、方案实施都要靠自己查资料、思考、交流才能完成。
参考文献
[1]阳尧端.逆流式教学法在机械设计基础教学中的应用[J].职教与经济研究,2008(2):37~40
[2]任国强、罗啸峰.案例教学法在《机械设计基础》教学中的应用[J].四川职业技术学院学报,2011(1):85~86
[3]高琳.“分层教学法”在《机械设计基础》课程设计中的应用[J].科技创新导报,2011(32):183~184