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课程对学生机械专业课的学习打基础,起着承上启下的作用;同时该课程的综合性和实践性都很强,课程许多内容可直接用于生产实践的设计与应用。故此课程的学习可培养学生具有一定的机械基础知识和初步的机械设计能力,同时理解从工程实践中得来的知识经验,还要具备将所学应用到行业工程实践中的实际工作能力,培养学生的发散性思维和创新能力,为今后从事机械技术工作打下基础。若有学生前期知识基础不牢或自学能力不够,会使学生普遍感觉这门课程难学而导致学习积极性不高。鉴于以上情况,认为根据应用技术型大学以“学生为中心、职业为导向、能力为本位”为基本教学思路的特点,对《机械设计基础》教学内容进行优化、对教学方法与考核方式进行改善十分重要。
二、教学内容特点
《机械设计基础》的教学内容主要包括三大部分:机械设计的基础知识,如平面机构的运动简图和自由度;常见机构的结构及设计,如凸轮机构、齿轮传动和蜗轮传动、联接与螺纹传动、带传动和链传动;机构的装配与设计,如轮系和减速器;轴和轴承等。在课程初期或教学进入到某一个大部分时,可向学生介绍将要学习内容的总体框架,使学生可以初步从机械系统的总体去认识机构。使学生对各机构间的关系有初步了解后,可进入具体教学内容的学习,在学习过程中让学生具体了解各种机构的构成、工作原理、特点和功能,可使学生不再孤立地了解和设计某一种机构,而是以机械系统为主线,依次掌握各种机构分析、设计的基本理论和方法,理清各种机构间的关系及异同点。教学内容要以技能和应用作为准绳,故本课程的主要教学方向是以项目为导向、以工程问题为驱动。教学内容的重点应突出技能的掌握和工程实际的应用,故在教学过程中先以实际工程例子作为引导引入新的课程内容,可提高学生主动思考、主动学习、激发学生探索创新的思维。在教学过程中,教师应举一反三,将教学内容进行引申到工程问题,使学生保持学生学习热情的同学,也加深或拓展学生的视野。在某一部分教学内容结束后,教师可结合教学内容和行业实际情况提出一个或多个项目任务,教师进行问题的引导与学生一起讨论,最后指导学生完成项目的设计方案并实施方案。课程中齿轮设计、传动设计、轴设计、轴承及联轴器等零件的设计都可作为项目计划内容。学生完成项目计划后可体验到产品设计的真实过程,可增强学生的学习兴趣和自信感。课程设计是本课程的重要教学内容之一。课程设计题目应该尽可能接近实际生产且题目形式应多样化。为了使学生不至于对课程设计有突兀感,可在课程之初将课程设计题目列表发给学生,让学生在课程学习的过程中,根据自己的兴趣及能力选择相应的题目。这种方式可调动学生自主学习,也可使课程设计过程更具开拓性和应用性。教学内容和课程设计题目,要根据不同专业、不同学习水平进行调整。两方面内容均要体现专业的特点,也要与社会应用和工程创新相结合。只要在教学过程中调动学生的主观能动性,使其主动地开展学习和思考,才能提高教学成效和促进学生的实践能力和综合素质的提高。
三、教学手段
1.利用现代多媒体技术。
课程中涉及到许多对初学者较难理解的动态过程,如齿轮的传动过程、齿轮的范成加工过程、带传动的打滑现象等。可采用多媒体教学的方法,将静态的二维图像转变为动态的三维模型,使教学内容变得直观和生动,从而帮助学生快速理解和掌握机构的运行原理及过程,也可弥补部分学生的理解能力不足或教师表达不充分的传统教学不足之处。再者,教材所体现的是课程的经典知识,可利用网络资源,使学生了解教材上没有体现而又能呈现学科发展的前沿知识点或科技信息,可拓宽学生的眼界,并有助于学生对课程内容兴趣的提高。
2.实例教学。
应用型技术大学的教学以职业为导向、以能力为本位。可让学生进入机械加工中心,对典型实例机械设备进行拆卸,让学生直观地了解各种机构和零件在机械装备中的工况,甚至可让学生亲自动手运转机械,使学生将理论教学课学习的知识与实际机械的构造进行联系,激发学生的学习兴趣。
3.讨论式教学。
针对某一特定问题,如某一机构的设计思路或某一工程问题,由教师进行问题的引入,而教学过程以学生进行分组讨论为主体,各组分别由一人论述本组的解决思路或方案,其他组同学对提出的方案进行评述其优点或缺点以及改进思路。最后由教师进行点评各组方案的可行性及改进思路。讨论式教学是以学生为解决问题或提出设计思路方案的教学主体,教师充当裁判员角色,这可提早历练学生在实际工程中解决问题的发散性思维。
4.案例教学。
案例教学与讨论类教学类似,不同点是案例教学以教师为主导。针对某一有典型特点的机械设计实例,由教师进行循序渐进地提出引导性问题,与学生进行讨论,并随时对学生提出的观点进行评述。某一问题讨论结束后,教师即刻提出下一引导问题,直至此机械设计的过程蓝图完全呈现。案例式教学也是历练学生解决实际问题发散性思维,但教学过程要以工程上解决机械设计问题的思路为轴线,以让学生了解实际工程问题的解决思路。
5.对比法教学。
本课程中涉及多种齿轮,如直齿轮、斜齿轮和锥齿轮;多种间歇运动机构,如棘轮机构、槽轮机构和不完全齿机构等;多种传动形式,如齿轮传动与蜗杆传动、带传动和链传动等。这些机构在结构形式、受力分析和应力分析等方面都具有相似性,可针对此种情况,为学生建立学习对比学习卡片,将类似机构的结构分析、受力分析和应力分析等进行比较,并列出各自的不同点。学生利于此学习卡片,可清晰地对比相似机构的异同点,从而有助学生对知识点的掌握。
四、考核手段
本课程一般采用闭卷考试对学生进行考核,在此考核方式下,学生通常要记忆大量复杂公式而倍感厌烦,故闭卷考试并非最佳的考核方式。在闭卷考试不能完全改革的情况下,可增加其他考核方式的权重,以“应用”作为考核学生的主要依据。
1.口头考核:
教师结合教材内容,提炼出多个理论知识点与工程应用细节相结合的问题,针对学生的回答考核学生对理论知识的掌握和对实际问题的解决思路。此考核方式是针对讨论式教学和案例教学的检验。
2.课程设计式考核:
人类社会的进步取决于生产技术的进步,机械化生产节省了生产时间,提高了社会效率,获得了经济利益。机械化生产最主要的来源是机械设计,机械设计是设计人员根据生产的要求,利用机械的原理再加上物理、数学的计算方式和遵守能量守恒定律,对机械的各个零件的大小和形状进行分析运用,最后呈现设计出的机械。新型的机械设计在继承原有机械的基础上进行改良或者是创新,可以解决一些机械生产问题,提高生产效率。对设计进行变形,可以适应新出现的产品和生产方式。这些新型设计、继承设计和变形设计都是由设计人员进行开发处理,设计人员也是从老师的教学中明白设计的原理和过程。由此可见,加强行业职业院校教师数字化机械设计教学能力就显得尤为重要了。
二、如何加强教师教学能力
1.进行农村调研,提升专业水准
行业职业院校培养的数字化机械设计人才最终是要为社会的发展做出贡献。根据有关调查,就读于行业职业院校的学生大多来源于农村,由于家庭经济的原因,学生希望可以早日工作,减轻家庭负担。行业职业院校的教师们应该认识到这一点,从多方面提升自身的专业水准。老师可以在假期期间跟随着学生来到农村进行调研,发掘农村数字化机械所需。教师在调研中跟随着农民在田地进行实践,可以直接了解到农民需要什么样的数字化机械来提高农业生产效率。老师在调研的过程中,通过自身的感受去平衡书本与实际的差距,也能更加深刻地理解数字化机械设计的必要性。
2.走进工厂,提高教学能力
老师提高教学能力最主要的目标就是让学生利用数字化机械设计的专业知识服务于社会。那么,首先,老师就要明白在大生产的城市中,数字化机械设计都是怎样运用于各行各业的生产的。把所见、所得、所想记录在教学备案中,在教学时根据课本进行一定的变化,告诉学生们现在的社会对数字化机械设计是什么样的态度,学生们应该重点学习什么科目。这样,学生自然可以学好知识,满足社会的要求,其所学的数字化机械设计知识便有了用武之地。这就直接地证明了老师具有良好的教学能力。
3.大胆创新,引领教学
关键词:机械设备,管理,维修保养。
中图分类号:U673.38文献标识码: A 文章编号:
长期以来,工业的发展已经向市场化以及社会化方向转变,但机械设备的管理及维修保养体系的建立却相对滞后,在机械设备出现问题时候只做简单的事后维修,而不重视机械设备的事前保养,只是一味的追求速度,而忽视了其质量。在工业生产过程中,机械设备的管理制度不够完善,只看到重眼前的利益,从而忽略了机械设备的日常管理及保养,极易使机械设备出现老化陈旧的情况,大大缩短了机械设备的寿命周期,影响了工业的正常发展,也给操作人员带来了一定的操作隐患。
一、机械设备管理工作存在的问题
1.1 机械设备管理工作中存在着潜在的安全隐患。企业为了追求经济利益,缩减企业的成本,对于一些出现故障和老化的机械设备不进行定期的更新换代,这些问题机械设备在运作过程中不仅不能够达到基本的效率要求,造成社会资源的浪费,同时也存在重大的安全隐患,对工作人员的生命及财产安全构成严重的威胁。
1.2 企业的机械设备管理工作逐步弱化。企业设备管理工作的弱化导致因素众多,可以概括为三个主要原因,其一是,与企业的销售和企业产品生产等其他企业运作环节相比较,企业的设备管理工作没有得到有关领导的重视,虽然存在相应的管理章程,但是没有相应的组织人员、管理资金和管理手段,设备管理工作难以落实到实处;其二是,由于企业对于设备管理不重视,所以没有引进相应的高端设备管理人才,现有的优秀人才由于没有得到重视而转换工作岗位,现存的管理团队综合素质低,没有相应的创新思维和专业知识,难以对设备管理工作提出行之有效的建议和意见;其三是,管理能力强的企业都将重心转向了土建和施工建设,因此,设备管理的整体能力下降。
1.3 工人队伍发生了变化,给做好设备管理增加了难度。受到市场经济制度的影响,目前企业的机械操作人员多是以临时工为主,企业按照工作量给员工发放工资薪酬,这部分工人多是没有相关工作经验和知识水平的廉价劳动力,他们对机械设备的操作程序不了解,施工操作尚且存在问题又何来预防维修和管理的观念;此外,企业的文化渗透不强,员工没有形成强大的凝聚力和向心力,员工的流动情况严重,部分员工对企业没有热爱之情,机械设备只是他们获得劳动收入的一个凭借,对机械设备的维护和保养认识不到位。
二、机械设备管理的措施
2.1 做好特种设备的安全检测。特种设备是相对于常规机械设备而言的,特种设备的造价高,工作量大,工作难度系数高,随之危险性也相对较高。因此,对于特种设备而言,它的定期维修保养至关重要,在维修保养的过程中能够及时发现设备潜在的安全风险,及时处理解决,防患于未然,减少对工作人员的人身威胁,并为企业降低经济风险。
2.2 正确选型,合理调配。任何一种机械由于自身的性能、结构等特性,都有一定的使用技术要求。如能严格地按规定合理使用机械,就能充分发挥机械效率,减少机械磨损,延长使用寿命,降低使用成本。对于各项目之间的机械调配问题,做到提前及时的掌握机械设备方面的需求、退场信息,安排好机械设备调用过程中的二次保养维护工作,解决好使用与保养的矛盾冲突。
2.3 人员培训,持证上岗。机械操作人员在正式上岗之前必须接受统一的培训,培训合格获得资格认证之后才能进入工作岗位。通常来说,员工的上岗前培训包括基本业务操练培训和安全教育培训。通过培训全面提高工作人员的业务能力和对安全操作的基本认识,基本做到“三懂四会” (懂原理、懂结构、懂操作规程,会识图、会操作,会维修、会排除故障),工作人员在交班之前需要对机械设备进行系统的检查,工作完成之后也要进行检查,检查发现的问题及时反映给接班的工作人员。同时,为了进一步落实安全教育工作,企业应该发放相关的安全作业守则和说明书,树立全员的安全作业意识。此外,需要对安全知识进行定期的考核,考核要分层次有重点,重点考核安全认知不全面的员工,并对考核成绩做出客观的评价,针对考核成绩制定相应的奖罚制度。
三、机械设备的维护保养方法、措施
3.1.1 建立机械设备的管理及维修保养体系,并形成文件,加强企业设备管理制度。
建立强保养、零等候工程制度,其工程的主体内容是:以“强保养”为核心,辐射修订和实施以生产者为执行主体的64 种类别的设备完好标准和操作维护保养规程,指定主要生产设备的维修保养条例等管理制度;以“零等候”为核心,辐射设备修管人员为执行主体的软硬件增补与完善。
“零等候”是指:设备发生故障后等候维修人员时间为零,等候维修备件时间为零,等候维修工具时间为零,等候维修资料时间为零。“强零工程”对于企业管理来说同样具有较高价值。
3.2 建立机械设备强制保养制度的注意事项。企业进行设备保养是企业发展的一项重要工作,但是没有规划的保养工作不仅不能对设备的运作起到促进作用还会浪费企业的各项资源,为此,需要注意以下几个问题。
3.2.1 强制保养必须按时进行。企业的生产运作是企业产生经济效益的主要途径,但是绝不能因为企业的生产就忽视了设备的保养,保养期间可以适当的关闭部分机械设备,采取轮换的保养制度,也可以根据生产的特点保养没有生产任务的机械,但是无论何种保养举措,规定的保养期限内必须执行,不得以任何理由延迟。
3.2.2 执行“养修并重,预防为主”的方针。严格执行定班保养、定期保养、巡回保养制度,并按各级保养规程执行,低级保养由操作人员进行,高级保养由维修人员会同机械操作上进行。只有保养做好了,机械出现故障的几率下降了,才能降低维修费用,提高经济效益。
3.2.3 强化机械设备保养的技术管理。首先,加强保养,确保设备技术状况良好,要树立“按时保养、按级保养、按项保养”的思想,突出“科学性、强制性、预见性”,做到防患于未然。其次,精心修理,保障设备及时修复。在设备维修工作中要配备技术水平高、经验丰富的维修人员,突出预防性、针对性和有效性,注重装配工艺和优化修复工艺。
四、结论
机械设备的管理和强制保养维护一个复杂的综合性课题,除了把好管、用、养、修关之外,还必须做到领导重视,各级机械管理人员、机械操作人员、维修人员及相关配合人员之间责任明确,只有持之以恒,常抓不懈,保持居安思危的忧患意识,真正做到“预防为主”,才能够杜绝重大机械设备事故的发生,保障机械设备安全优质高效地为我们的施工生产服务。总之,只有认识到机械设备的维修保养的重要性,并做好机械设备的科学化、规范化、制度化的维护保养工作,才会提高设备完好率和作业效率,延长机械使用寿命、降低使用成本、确保安全施工、减少环境污染,才能大幅提高企业的经济效益。
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关键词机械设计制造及其自动化专业实践教学多维创新能力
1基于CDIO工程教育模式的机制专业教学改革与创新实践措施
1.1探索机械设计制造及其自动化专业
“产教融合、校企合作”学生实践能力和创新能力教学改革方式对课程实验、课程设计、行业见习与企业实习、毕业设计和课外实践活动等实践教学环节进行系统研究,探索出其各自有效的改革途径,如何通过引入企业案例,或者进入企业实际工作岗位进行培养,提高学生实践能力和创新能力,使学生成为具有行业知识基础和创新能力的高级工程技术人才。
1.2面向行业重构和优化机制专业课程体系结构
机械行业涵盖范围比较广,不同的企业需求人才能力不同,如何在不同企业的人才需求中归纳出共性的人才培养目标,既保证人才培养的共性,又具备不同企业的人才个性能力。基于CDIO工程教育理念,立足于“中国制造2025”对机械设计制造及其自动化专业人才培养的跨学科、综合化等新要求,在机械制造类专业课程教学中要既追求学科知识的广博性,又注重专业技能的精深程度,[3]把传统的以基础理论知识为导向的课程结构转型为以学科综合应用能力发展为主的课程结构,构建完整的理论加实践的机械制造课程体系结构,同时通过课程整合形成跨学科的课程群,使之与“中国制造2025”战略实施过程中的经济转型和产业升级的需求相匹配。一方面,通过广泛地调研相关企业在“中国制造2025”的新形势下对于机械设计制造及其自动化专业毕业生知识和能力的需求,并立足于实际生产过程,根据行业企业所需的知识和技能适当调整课程内容,使培养的学生更好地满足社会经济发展的需要。另一方面,专业教师要密切关注制造行业特别是量大面广的核心制造业中的新技术、新工艺,并将这些内容及时引入到机械制造课程教学中来,使教学内容紧扣行业发展趋势,让学生紧跟本专业先进技术的发展形势。
1.3依据CDIO工程教育模式的理念,构建与培养目标相适应的实践教学体系
根据机械设计制造及其自动化专业的特点,实践教学体系包含课程实验、课程设计、金工实习、各类实训、顶岗实习、毕业综合训练、职业资格培训以及学科竞赛等多个方面。同时考虑“阶段性与系统性相结合,理论与实践相结合”的原则,又可以将机械设计制造及其自动化专业实践教学体系分为三个模块,分别为基本技能模块、专业技能模块、实践与创新能力模块。基本技能模块包括基础实验、专业实验、综合性实验;专业技能模块包括认识实习、生产实习、顶岗实习、毕业实习、金工实习、课程设计及毕业综合设计;实践与创新能力模块包括社会调查、专业技能训练及认证、创新性实验、参与教师科学研究项目、参加教育行政主管部门和行业主办的各类学科竞赛、“互联网+”大赛以及大学生挑战杯竞赛。[4]
2实施过程
(1)顶层设计阶段。为成果形成做好顶层设计,明确实施目标,制定实施方案。在梳理机制专业人才培养前期积淀的基础上,组织教师和行业专家开展广泛讨论,制定课程体系和实践教学体系建设的实施方案。(2)具体实施阶段。对接行业需求,明确能力标准,从人才培养方案制定、课程体系优化、实习实训改革、课堂教学革命、教学团队建设等方面全面落实学生能力培养。(3)总结提炼阶段。对成果的实施进行总结、修正,并加以提炼。在成果实施的不同阶段,依据成果实施的阶段性成果组织分析,指出不足,并在后期加以修正。收集、整理项目实施过程中产生的各种资料(研究数据、教案资料、论文资料等),并总结提炼,同时以书面形式呈现,并转化为论文。(4)交流推广阶段。通过媒体报道、、著作出版及经验交流等方式对成果进行应用推广。