发布时间:2023-10-13 15:37:01
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关键词: 机械专业;大机械基础观;知识体系;课程体系
机械专业作为一个古老的专业,时至今日它之所以仍然能为人类社会的发展和进步发挥重要作用,一个很重要的原因就在于它具有一个完备而坚实的专业基础体系――机械基础。这里所说的“机械基础”不是一般意义上中职学校课程体系当中的《机械基础》,而是指广泛意义上的“机械基础”,它涵盖机械类专业所必需的各种基础知识与技能,我把这种机械基础观称之为“大机械基础观”。在“大机械基础观”下,技工学校机械类专业的知识体系与课程体系中应包括如下内容:
1、机械制图知识技能与《机械制图》、《计算机绘图》
机械制图是工程界进行技术交流的语言,它以机械图样为研究对象,并利用机械图样设计意图、进行技术交流、指导生产实践、进行技术革新,因此,作为机械专业人员必须掌握机械制图的知识与技能。
机械制图的内容包括机械制图基本规定、机械图样的画法原理(三视图、点线面以及基本几何体的投影)、尺寸标注的有关规定、图样的表示方法(视图、剖视、断面及其他表示方法)、零件图、装配图等。机械制图的作用在于教会学生怎样将三维空间中的物体变成二维平面中的图形――绘图,将二维平面中的图形变成三维空间中的物体――识图。而且随着科学技术的发展,机械制图还延伸到了计算机辅助制图,如Auto CAD、CAXA)等内容。
根据以上知识技能要求,在机械类专业的课程体系中必须包括《机械制图》与《计算机绘图(Auto CAD、CAXA)》等课程。
2、公差配合与技术测量知识与《极限配合与技术测量》课程
要保证零件的互换性,就必须保证零件的几何参数的准确性。零件在加工过程中受机床精度、计量器具精度、工人技术水平及生产环境等因素影响,其几何参数不可避免地会产生几何量误差。误差虽然不可避免,但却可以控制。为控制几何量误差,人们提出了公差的概念。为检测零件的加工精度,人们建立了测量的概念和测量体系。因此,“公差配合与技术测量”是机械专业知识体系中不可缺少的内容。
根据以上知识要求,在机械类专业的课程体系中必须包括《极限配合与技术测量》课程。该课程主要内容包括尺寸公差、形位公差、公差关系、表面粗糙度、技术测量及检测等部分。其作用在于使学生了解极限与配合标准的基本规定,掌握极限与配合方面的基本计算方法及代号的标注识读;了解形位公差的基本内容、代号含义,掌握其代号的标注方法;了解表面粗糙度评定标准及检测方法,掌握其符号、代号标注;了解测量的基本知识,掌握常用量具的掌握其使用方法;了解形位误差的检测原则和基本方法等。
3、工程材料及其处理知识与《金属材料与热处理》或《工程材料》课程
机械专业是以机械(机器和机构的统称)为研究对象的,所有的机械装置都是由一个一个的零件组成的,而所有的零件都是由实实在在的材料制成的。在相当长的历史时期内,机械工程中所使用的材料多为金属材料。而随着技术的进步和新材料、新工艺、新技术的发展,高分子材料、陶瓷材料、复合材料等非金属材料的应用也日益广泛。因此在机械类专业的知识体系中必须有工程材料及其相关处理的知识。其具体内容包括常用工程材料的种类、牌号、力学性能、内部结构以及材料的处理、材料的成型工艺等内容。
根据以上知识要求,在机械类专业的课程体系中应根据专业需要,开设《金属材料与热处理》或《工程材料》等课程。
4、机械传动、常用机构、机械零件知识与《机械基础》或《机构与零件》课程
从事机械工程的人员,必须掌握常用机械工作原理与机械传动、常用机构、机械零件的有关知识,因此在机械专业的知识体系中必须包括以上内容。
根据知识要求,在机械类专业的课程体系中应根据专业层次不同分别开设《机械基础》或《机构与零件》等课程。《机械基础》或《机构与零件》。课程的内容一般包括常用机械传动(带传动、螺旋传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、轮系)、常用机构(平面连杆机构、凸轮机构、步进运动机构等)、轴系零件等部分。该课程以“机械”作为研究对象,其目的在于使学生熟悉和掌握机械传动、常用机构、轴系零件和液压传动的基本知识、工作原理和应用特点;掌握分析机械工作原理的基本方法;能做简单的计算;会查阅有关技术资料和选用标准件等。
5、机械设备控制技术知识与《机械设备控制技术》课程
随着科学技术的发展,机器设备的自动化和程度越来越高,因此机械设备控制技术已经成为机械专业学生必须掌握的知识。
根据以上知识要求,在机械类专业的课程体系中必须包括《机械设备控制技术》课程。其具体内容应包括“液压传动与气压控制技术”、“机床电器控制技术”、“可变成控制技术(PLC)”等内容。
6、工程力学知识与《工程力学》课程
机械构件在工作中经常会受到各种载荷作用,在载荷作用下构件会产生不同程度地变形或破坏,当变形或破坏达到一定程度时,必然会导致构件失效。要想使构件在预期寿命内不失效,提高工作可靠性,在构件设计、制造和安装过程中必须对其受载问题给予高度重视。
根据以上知识要求,在机械类专业的课程体系中必须包括《工程力学》课。该课为我们根据构件受载情况研究构件强度,根据材料力学性能合理地设计构件截面形状和尺寸,使机械安全、可靠地工作提供了理论基础和计算方法。
中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2014)14-112-01
一、熟知课程教学内容。
《机械基础》不同于《机械设计》其课程内容包括机械传动、常用机构、机械零件三个模块。其中,机械传动部分介绍带传动和链传动、螺旋传动、齿轮传动、轮系和减速器;常用机构部分介绍平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构;机械零件部分介绍联轴件、轴、轴承。其课程特点是内容涉及较广,各章节的相对独立性较大。
要想出色完成授课任务教师要注意把握教学内容的深度和广度。如果参照教材照本宣科,学生往往弄不清问题的根本,最终是《机械基础》成为普及机械机构的科普课程。如果一味给讲解原理、推到方程又容易是学生晕头转向,从而不知所云。例如:在进行其它类型齿轮传动的教学时,如果按照书上的纲目来进行讲解,很多学生课后只能够达到识别圆锥齿轮、涡轮、蜗杆等机械元件的水平。而对于重点的教学内容它们的传动特点以及维护保养方法却张冠李戴。究其原因就是齿轮传动种类太多,学生分辨不清它们之间区别于联系从而容易混淆。如果参照机械原理可以参照如图1所示脉络来进行教学设计,这样学生知道各类齿轮传动的“前世今生”就不再容易混淆了。
图1其它类型齿轮传动教学设计示意图
二、利用虚拟仿真技术激发学生学习兴趣。
传统教学中理论与实验是分离的。存在的教学方法单一、知识学习和实验动手操作相互分离,学生缺乏学习主动性和创造性等问题,通常采用虚拟仿真实验室来来进行课题实验教学。为了增加整个虚拟仿真实验室的操作趣味感,使学生在使用该系统时能感到沉浸性,可以采用游戏设计的理念,实现了多个场景的转换,使学生在使用中感到真实感。一般说来,虚拟实验室又称为虚拟现实(Virtual Reality),简称VR或称灵境技术,实际上是一种可创建和体验虚拟世界(Virtual World)的计算机系统。此种虚拟世界由计算机生成,可以是现实世界的再现,亦可以是构想中的世界,用户可借助视觉、听觉及触觉等多种传感通道与虚拟世界进行自然的交互,使其系统在教学中具有三个显著特点,如图2所示。
图2虚拟仿真实验的特点
运用虚拟仿真技术可以完成实验操作,所取得的实验结果等效于甚至优于真实环境中所取得的结果,起到培养学生学习兴趣、提高学生的创新能力的作用,架起了学生形成感性认识与理性认识之间的桥梁,改变了单一的理论教学形式,避免了学生形成认知困难和现有装备不足的缺陷。从而极大提高学生的学习积极性。
三、课堂中灵活举例。
学生通过预习、听课、观察等教学活动,要求做到阐明常用机构与机械传动的工作原理和性能特点;按照以往的教学设计在讲解完机构的机构组成之后往往就是讲解应用举例了。教材中的例子要么已经过时要么学生根本就没见过,实际教学过程中很难引起学生共鸣。为了解决这一问题,就需要教师在教学活动中灵活举例而不要拘泥于教材。
牵伸计算一直是棉纺工艺计算的重要内容,教材中虽然列出了内容和公式,但篇幅较小且讲解不够系统。因各种设备传动、构造繁杂往往让学生眼花缭乱手足无措,如果教学中不能及时摸索到规律,总结技巧,往往是前面还未搞懂后面又有新的问题,造成恶性循环。虽然棉纺设备的工艺传动因机型的不同差异很大,计算的内容也十分丰富,既然棉纺机的传动形式多为机械式传动,那么机械的传动和计算理论便是解决这一问题的关键,下面就谈谈对牵伸计算的规律和技巧在教学中的一些感悟。
所谓牵伸是纺纱设备将喂入品抽长拉细,使其中的纤维伸直、平行、分离的工艺过程。牵伸计算中的机械牵伸是一个难点,它的定义式为:
下面就有关机械牵伸的问题分两种情况阐述如下:
一、当牵伸元件都属同一传动系统时(同一电机传动)
此种情况占纺纱设备的绝大多数,根据:
而i前后的计算可依据传动系统图,通过齿数,传动轮直径的比值求得。
先看下面的例子,有一牵伸装置须条由后罗拉(d2)输入,前罗拉(d1)输出,求e12。
牵伸装置须条前进方向
由此,我们可以看出,e12由两部分相乘而得,第一部分( )第二部分( )则是以喂入件(后罗拉)轴端齿轮数比上它相对应的另一齿轮的齿数之值构成。
由机械传动原理,我们可以得到同一传动系统中机械牵伸的计算式中,第二部分以喂入件轴端齿轮(或其他传动轮)为起始点,该传动轮作主动轮,相应的确定各传动副中的主、被功能,将喂入件―输出件的各主动轮连乘作分子,各被动轮连乘作分母,两者比值就是第二部分所需计算的值,即机械牵伸的方法为:
教学中,应用这一规律计算时必须强调的求解步骤:
(1)应首先确定d1、di的传动必须由同一电动机传动,即属同一传动系统。
(2)确定喂入件、输出件的位置,并由喂入件作起始点,判明传动系统图中自喂入件―输出件的传动路径。
(3)以喂入件轴端齿轮(或传动轮)为主功能,确定i1传动副中的各主、被动轮,将它们分别代入上式计算即可。
下面仍以国产FA506A细纱机为例,计算前后罗拉之间的总牵伸倍数,以说明其简便与正确:
国产FA506A型细纱机传动系统图
二、当牵伸元件不在同一传动系统时
这种情况只有少数纺纱设备中存在,如,梳棉机中,此时根据定义式:
(1)培养目标对于高职学生而言,将来所从事的职业大多是面向生产第一线。所以,学生应具有解决生产实际问题并在实际工作中应用的能力,而不需要象本科生那样,重点培养学生的创新和综合设计能力。因此,在教学中应加强学生对工程实际中常用机构、零件等知识的学习和结构的拆装等动手能力的培养。
(2)教学内容及教学时数目前,课程所选用的教材普遍存在内容不符合必须与够用的原则,有的教材重理论分析,轻实际应用,而与工程实际结合的相关内容偏少,且实例少;有的教材则是在本科教材基础上的压缩和删繁就简,而导致所含内容不够或教学时数较少与教学内容多的矛盾。高等职业技术教育培养的是高等技术应用型人才,必须要求实践性教学环节的课时数高于理论教学课时数。
(3)教学方法注入式教学与高职教育的教学特点不相适应。注入式教学在教育目标上,重知识的传授而忽视学生能力的培养,往往采用的是单向填鸭式的强制灌输,这样,既不利于学生个性的发展,也不利于学生创造性思维和创新能力等综合素质的培养。
(4)教学手段传统的教学手段与现代教育的大信息量、高要求相互矛盾。《机械设计基础》课程的特点是四多,即讲授的机构多、零件多、图表多及设计计算多,仅靠一块黑板、一支粉笔的陈旧教学手段显然会影响教学的效果和知识的传递。
二、教学改革的原则及基本思路
《机械设计基础》课程内容有较强的理论性和实用性。本着理论必须与够用及注重培养学生解决工程实际问题和创造性思维能力的原则来实施教学改革。具体思路如下:
(1)更新旧的教材体系,优化重组课程内容将《机械设计基础》课程体系调整为:机械的组成及特性联接机械传动支承零部件机械设计综述。这样安排就将以往的机械原理和机械设计两门单列的技术基础课程有机地融为一体,形成了课程新体系。课程新体系首先从机械的整体出发,从宏观上使学生了解机械整体的基本知识和要求,把握零件和整体的关系。从简易的联接入手,到各种机械传动、支承结构,以机械传动(除带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动外,还包括连杆传动机构、凸轮传动机构、棘轮传动机构和槽轮传动机构)为课题重点,把握各种机械传动的特点,为培养学生机械安装和调试能力打下良好基础。机械设计综述一章,强化了整机设计的内容,对机械设计的一些共性问题进行综合阐述,为两周的课程设计做准备。
优化重组课程内容。如齿轮传动部分尽可能减少繁琐的理论推导而直接引用,以突出工程实用。同时,将同一知识点的内容融合在一起,以增强知识的系统性和教学的连贯性。如齿轮传动与齿轮设计,带传动与链传动。另外,适当补充有关新知识与新技术,以扩大学生的视野,开拓学生的思路。在螺纹联接中增加介绍滚动螺旋传动,带传动部分增加同步带传动等新知识。
(2)提高教师的综合素质和工程素质,增强教师的敬业精神教师的综合素质应包括两个方面:一方面要有高度的责任心和敬业精神,另一方面要有较高的教学水平。青年教师其理论水平不比老教师低,能满足高职教育的教学需要。但由于市场经济等各种因素的影响,青年教师对教育工作的责任心和敬业精神,往往不如老教师,另外,大多数青年教师没有机会参加真正的机械工程设计,因此实践经验相对不足,工程意识相对单薄,在教学中往往照本宣科,不能做到理论联系实际,举一反三,难以激发学生的学习积极性。针对这些问题,应该要求青年教师上岗前便通过学校组织的岗前培训外,还可采取如下措施:一是青年教师在上讲台前要过好三关:即听课、备课和试讲关。二是通过听青年教师的课,并了解学生对青年教师教学的反映,及时对青年教师的教学工作加以总结,肯定其成绩,指出其不足之处。
(3)充分利用多种教学手段,改进教学方法,达到最佳教学效果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教学时数越来越少,但随着科学技术的进步和机械设计学科的发展,需要向学生讲授的内容却越来越多。如何在有限的教学时数内完成规定的教学内容,同时取得比较好的教学效果,除了要精选教学内容,讲授时突出重点、难点,缩短课堂讲授与板书的时间外,应充分利用有利于改善教学效果的多种教学手段,特别是现代化的教学手段。在教学实践中,我们可充分利用实物和模型在课堂上给学生演示,增加学生的感性认识;通过播放录像带使学生对各种机构和零件的结构、工作原理和在各种机械中的实际应用有深入的了解,提高学生的工程意识,激发学生的学习兴趣;通过引入CAI教学,特别是计算机动画可使学生更形象地理解课堂上不易讲清楚的机构工作原理等,使课堂教学更生动、直观。总之,行之有效的多种教学手段的应用,不但可以改变传统的教学方式,使课堂教学变得生动活泼,提高学生的学习兴趣与热情,使教师在同样的时间内向学生传达更多的知识和信息,教学效果与质量都得到提高。因此,现代化的教学手段必须与传统的教学方法有机地结合起来,才能充分发挥教的主体教师和学的主体学生的主观能动性,对提高教学质量起到事半功倍的效果。
(4)改进实验教学,提高课程设计的质量机械设计基础实验是机械设计基础课程教学的实践环节,是学生学习该课程进行工程实践的主要途径,对于培养学生的工程实践素质、巩固理论知识、提高实践动手能力,具有不可替代的作用。对课程原有的实验进行了更新,淘汰了一些内容陈旧、验证性的实验。如:渐开线齿廓范成实验,而代之以带领学生到专业的齿轮加工厂参观,如泰隆减速机股份公司、飞船厂等,全面了解齿轮的加工过程,从毛坯、锻造、机加工、热处理等全过程。另外,为了配合课程设计,培养学生动手能力,增加减速机的拆装和轴的测绘两个实验。
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重要教学环节,它的实践性、综合性和整体性都比较强。课程设计的目的是使学生能综合运用机械设计基础及有关课程的理论和生产知识进行设计实践,使理论知识和实践密切结合起来,并在设计实践中学习和运用基本理论进行传动装置或简单结构的设计。通过课程设计培养学生分析问题和解决机械设计问题的能力,使学生在计算、结构设计和构思、运用并熟悉设计资料、标准、规范等方面必备的机械设计基本技能。
由于学生在课程设计过程中是第一次较全面的设计训练,尤其是结构设计和工艺设计问题。为了加强这一薄弱环节可采用多元化教学手段,从三个方面进行努力:1)在课堂教学中加强结构设计的教学内容。如联接、齿轮传动、带传动、轴等章节各上一次结构课,让学生增加感性知识。在课程设计之前,安排学生做减速器拆装实验,使每个学生自己动手把几种典型减速器拆开,了解各部分的结构以及其各附件作用,并完成一张轴系结构图,从中了解到结构设计要考虑的问题。2)利用现代教学手段使学生在课程设计前充分了解设计内容和常见错误。零件的加工是学生的一个薄弱环节,不了解这方面内容,学生难以设计出合理结构。针对这一情况,通过教学录像带,使学生了解箱体、轴、齿轮等常用零件的加工过程,并通过正确的结构和错误的结构进行对比,让学生加深印象。此外,还可以在多媒体教室利用课程设计CAI软件对学生进行任务布置,利用软件中动画功能和交互性能使学生全面了解设计内容和步骤的全过程(总体介绍、设计计算、装配图设计、零件图设计、编写设计说明书),收到了教师在黑板上讲解难以达到的效果。3)严格把关,规范课程设计全过程。课程设计共分六个阶段,即设计计算、装配草图设计、完成正式装配图、零件工作图设计、编写设计计算说明书、课程设计答辩。每个阶段,指导教师必须严格把关。通过严格的训练,学生不仅掌握简单机械的设计方法,而且对机械设计课程的内容又有更深的理解,对其他课程的有关内容也进行了一次全面的复习,同时也为以后的毕业设计打下了坚实的基础。
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)20-0207-02
机械设计基础课作为高等职业教育机电类各专业重要的技术性基础课程,对于提高学生的实践与创新能力起着非常重要的作用。本课程的学习,旨在培养学生对常用机构基本结构的分析、机械零部件选用及设计能力,使学生初步获得正确的管理、使用和维护机械的基本知识和要领,为后期专业课的学习以及从事本专业相关工作的可持续性发展打下良好的基础。探索并采用与专业及课程特点相适应的教学内容、教学过程、教学方法和教学手段,是提高教学质量之关键。本文根据机械设计基础的课程特点,就如何精选教学内容、正确采用各种先进的教学方法和手段,进行了探索与实践。
一、优化课程教学内容,培养学生工程素质
据教育部16号文件对高职机电类专业培养“高素质技能型人才”的人才培养目标,结合行业企业对人才职业能力的需求,优化教学内容,教学内容的选取以突出适用性为原则。机械设计基础的课程特点是理论性强,涵盖了机械原理、机械设计、工程力学等方面内容,知识点比较多,同时这门课程还具有很强的应用性和实践性,在教学安排时,应适当调整理论教学时数,增加一定的实践教学时数。
1.精选并更新理论教学内容。在教学内容的选取上调整思路,强调基本知识、基本原理和基本方法,注重理论知识与工程实际应用相融合。从实际应用出发,围绕机器组成,以工程实际项目及创新能力培养等为主选取知识点;以机构分析、零件选用、机械传动及创新设计为主线,引入能体现机械设计现状的、与日常生活和实际生产相关的新型机构及现代机械设计方法等最新成果,突出技术发展前沿,拓宽知识面,丰富课堂信息量,调动学生学习的兴趣及积极性,提高教学效果,完成课程教学及学习目标。
2.贴近工程,增加实践教学内容。接触本门课程前,学习学生对机械的了解局限于生活之中,缺少工程观念,缺乏抽象思维,无法将理论知识和工程实际相结合,但是他们的共性是好奇心强,很容易被新鲜事物所吸引。针对这一现状,我们在教学中穿插一定的实践教学环节。例如,开课前安排学生参观机构与刀具陈列室,机械原理及机械传动陈列室等;开课三周后,安排学生现场参观典型机械产品和现代化机械加工设备,并进行机械拆装实训,课程学习最后阶段安排实践性创新设计等。这一环节,使学生深切感受到工程,建立工程观念,实现理论与实践的有机融合,为课程的深入学习奠定必要的基础。
3.教学内容的组织与实施。机械设计基础课程的特点是各章节内容的关联性少,学生一接触本课程就会产生“没有系统性”、“逻辑性差”等错觉。针对这一现状,教师应该怎么教?学生应该怎么学?在教学内容的组织和实施过程中,遵循由易到难、由简单到复杂、由具体到抽象的原则,对学生引导鼓励。针对需要解决的难题,采用教师引导,学生分组分析讨论的措施,调动学生的主观能动性,使学生成为课堂的主体,将教、学、做融为一体,激发学生的学习兴趣。
二、改进教学方法,培养学生的学习能力
在教学过程中,怎样才能把以教师为中心转变为以学生为中心,怎样才能充分调动学生自主学习兴趣和学习能力,是我们一直在思考和探索的问题。高职学生比较习惯和适合感性认知的教学方式,因此在课堂教学中,应以精讲多练为原则,以启发式教育为主,同时注重采用“对比式”、“案例式”、“演示法”、“现场教学式”等多种教学方法,对理论性较强的内容,可结合工程案例的分析进行讲解,以理论的应用为切入点,使学生能对基本概念有较具体的认识。对实践性较强的内容,则采取任务驱动、学做合一、行动导向的现场教学法等,强调以知识为载体,培养学生发现问题、理解问题、分析问题、解决问题的思维方式与方法。
1.启发式教学法。启发式教学重在调动学生“学”的积极性。在教学过程中,联系工程实际,充分调动学生学习的主动性和积极性,启发学生积极思考问题,加深对基本知识的理解和掌握,并在求解过程中进一步思考,培养创新意识,取得良好的效果。例如在讲解“机构的死点”内容时,首先播放缝纫机的工作过程以及飞机起落架在降落和起飞时相关工作视频与动画,继而抛出问题:飞机着陆时其起落架为什么能稳固地支撑在地面,起飞时又是怎样收缩回机身的呢?缝纫机脚踏板机构在工作时为什么会出现瞬间卡死甚至反转现象,又是怎样克服“卡死”而继续工作的?等等。学生进行观看视频并思考,随后在与学生相互讨论的基础上展开授课,引导学生对机构的运动进行分析,找出机构死点位置,引出“死点”概念,并对工程中众多实例进行剖析与归纳,说明“死点”在工程中的利用以及传动中“死点”的克服方法。合理的启发式教学法能使枯燥的理论知识与实际生活相结合,使“教”与“学”的过程具体又生动,使学生在主动学习的同时更加深刻地理解并掌握相关概念及原理,提高课堂效率。
2.对比式教学法。对比分析法是通过相关类型的对比激发学生积极思维,加深对各种事物和现象相互联系的系统化认识,并学会类似问题的处理方法。例如:在学到压力角的内容时,打破以往传统的授课顺序,先引出压力角的概念,再将齿轮的压力角、连杆机构的压力角、凸轮机构的压力角等加以对比,分析压力角在机构中的共性,判断压力角在每种机构运动过程中所起的作用、机构传动过程中压力角的瞬时变化情况以及对机构传动的影响等,掌握在机构设计时压力角的大小控制等问题。又如:在讲到凸轮机构从动件的运动规律时,将常见的等速运动、等加速等减速运动、余弦加速度运动、正弦加速度运动等几种运动规律通过运动方程及运动线图进行分析比对,明晰每种运动规律的运动特点,总结其应用范围,加深理解,便于记忆。在机械设计课程教学中正确使用对比式教学方法,不但使学生易于掌握机械知识,在培养学生思维方式和创新意识方面也起着重要的作用。
3.案例式教学法。实行案例教学的宗旨是为了使学生成为教学的主体,有针对性地培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力与意识。例如:在讲解齿轮啮合传动时,首先给出汽车变速箱的工程案例,通过对传动过程的仿真模拟,实现对啮合传动的感性认识,掌握啮合传动的基本原理、类型及其在工程中的应用。通过案例引导学生分析讨论,学生可以获得初步的感性知识,以便于后续知识的学习与理解。
4.演示教学法。通过展示各种实物装置、模型、录像等进行的演示法教学,学生可以通过观察获得对机构与机器等的感性认识,促进学生对所学内容的理解与掌握。机械设计课程教学中,对于比较抽象的知识点,例如,对于联轴器与离合器的学习,就可采用演示法教学,首先通过爆炸图及动画对联轴器及离合器的结构及工作过程进行分解演示,学生对联轴器与离合器进行感观上的认识,了解联轴器及离合器的构成和应用,再进行理论讲解,使复杂问题简单化、直观化,使单调死板的课堂趣味化。
5.现场教学法。现场教学法是将抽象性的、不易理解的理论知识以现场实物的形式进行直观展现并进行讲解,使学生在亲身体验中学习知识、完成任务;例如在执行“带式输送机传动装置”的设计任务时,通过“观看带式输送机传动装置工作视频―教师现场示范拆装并现场讲解―学生分组拆装并现场提问―小组讨论,归纳总结”四步走的方法,学生可以掌握带式输送机传动装置的基本组成、工作原理以及设计时应该注意的事项,然后结合所学知识,在教师的引导下完成设计工作任务。现场教学法重在使学生在提高动手能力及实践操作能力的同时加深对知识的理解与掌握。
三、合理采用现代化教学手段,提高教学效果
机械设计基础课程实践性很强,课程内容包括机构工作原理、机械传动等,传统的、以教师为中心、语言加粉笔的教学模式需要教师花费大量的课堂时间来表达讲解,课堂信息量较少,无法从根本上解决少课时多内容等矛盾。
随着计算机技术的应用与普及,广泛采用多媒体技术与手段,充分利用多元化现代技术与多媒体相结合,针对相关知识特点,采用形象逼真的动画、爆炸图、图片等制成PPT、CIA教学课件或教学视频,虚实结合,教学过程中给学习者以强烈的视觉冲击,变抽象教学为直观教学,不仅扩大了课堂信息量,而且使教学内容更加形象、生动,学生兴趣高,教学效果好。
多媒体教学和传统教学手段各有所长,不能互相替代,所以在采用现代化教学手段的同时,应以传统教学手段的成熟模式为框架,根据教学内容的特点及学情不断调整,灵活运用,实现媒体教学和黑板板书教学有机结合,达到最佳教学效果。
四、结语
职业教育改革的目的是提高教学质量,而采用科学的教学方法和手段是提高教学质量的突破口。教无定法,只有结合课程内容和学情特点,不断挖掘并总结合理的教学方法和教学手段,才能获得更加理想的教学效果,提升人才培养质量。
按照这一思路,我们可以对教学内容进行适当调整。机械原理和机械零件设计都是以机构运动简图为研究模型,建立机械运动简图应该是机械设计的基础,因此应把机构的结构分析、机构运动简图的定义、性质和常用运动副的代号、机构运动简图的建立作为重点讲授内容。对于机械传动和零件设计部分,应减少计算公式推导过程的介绍,增加零件细部结构的设计介绍和一些设计参数选取原则的介绍,并加强对机械运行的介绍,比如多种传动方式的组合、原理、特点以及工程实际中的应用、维护等。可增加一些本专业最新动态的介绍,多向学生介绍一些机械的新发展、新思路,以开阔学生的眼界。在过去的教学中,通常只重视设计计算,认为只要会计算就达到要求了,而轻视了结构设计以及与工程实际技术问题紧密结合的部分,使教学与实际脱节。如轴承这一节:轴承装置设计这部分内容在教学中往往不作为重点,而这部分内容是生产一线技术人员直接接触最为广泛的实际问题。因此,可以把这章内容进行重新整合,把轴承装置设计这部分内容作为重点,要求学生重点掌握轴承的安装、配合、紧固、调节、、密封等实践性很强的技术问题。在学习了这些基本知识的基础上,再举一些工程实例,如CA614OA车床主轴支撑的例子,通过这个实例,使学生重点掌握轴承的组合结构、轴承的调整以及轴承的精度对机床主轴传动的影响。通过这样的整合,使学生既学会了轴承的基本知识,又掌握了轴承的应用技术,同时使学生明确了轴承在工程实际中的重要地位。
二、提高学习兴趣,增强教学效果
现在职业学校面临的问题是:学生基础知识差,不少人对学习失去了兴趣。但是我们也应该看到这样一个事实:这些学生思想活跃,求新求奇思想重,对周围世界十分敏感好奇,他们喜欢观察事物,凡是觉得新鲜的就想了解,凡是自己喜欢的就会去做。因此我认为,要想让学生能够主动学习,就要使其对专业感兴趣、对课程感兴趣甚至对任课教师感兴趣,而这些兴趣的培养可以通过教学过程中实施趣味教学来实现。
因为职业学校学生文化基础较差,虽然学校所开设的课程已相对简化,但由于学生理论水平比较薄弱,《工程力学》和《机械制图》学得不够扎实,加上缺乏基本的机械常识,所以在机械基础的学习过程中,想象不出一些零件的结构,受力情况分析不透。因此教学中应首先降低难度,让学生有学习本课程的兴趣。 若照本宣科,不进行教学信息的双向交流,必然会学之无味、学之困难。为唤起并始终保持学生的学习兴趣,创造和谐的学习气氛,可根据学生活跃好动的特点,在教学中采用趣味教学法,创设情境,启迪思维,引导学生积极主动地参与教学。要做到这些,教师必须思路清晰,善于归纳和表达,能够把复杂的内容转化为纲目了然、脉络分明、易于理解和掌握的知识。《机械基础》对于刚刚初中毕业的职校生来说,无疑是有较大难度的课程,容易出现两种极端:程度高一点的学生为了取得好成绩便“死记硬背”;程度低一点的学生,一旦无法战胜困难,就会放弃学习以致产生厌学情绪。针对这些情况,我认为教学中关键要上好第一节课。俗话说“兴趣是最好的老师”,如果能让学生对本门功课产生浓厚的兴趣,可以讲在本课程的教学任务中已完成了40%。这就要求教师具有渊博的知识良好的口才,能引导学生在有趣的谈吐中学到有用的知识,与学生进行有效的交流。
三、重视理论联系实际,提高教学效果
《机械基础》是各个工种的专业基础课,与各工种专业课联系紧密。作为机械专业的教师,应当不仅具有机械方面的理论知识,而且对于在生产中使用的各种加工方法,机床及设备的有关知识,也要有一定程度的掌握和了解、也就是说我们应努力成为“双师型”教师。只有这样,才能在教学中熟练地将理论与实践结合,上课时才能得心应手。
教师应结合机械基础课程内容,为学生创造到企业实习的机会。在机械加工现场参照实物讲解机械的工作原理和过程,有目的性地增强学生的感性认识。这些实习经验与学习机械基础后续课程应紧密相连,奠定机械专业的操作基础。企业实习内容应针对机械基础教学课程,应包括机械传动、常用机构及轴系零件和液压传动的基本知识、工作原理和应用特点;了解和掌握机械零件的工作特性、机械传动的原理和应用特点;学生还应跟企业的师傅学习维护和使用机械设备的知识和技能。通过在企业的机械加工和操作实习,机械教学就更加生动,促进学生对机械工作原理的理解。实践课是机械基础教学的重点内容,学生应按照教师的指导,按照实训步骤进行动手操作,遇到问题要积极思考,参照机械理论进行解决,这样更能加深对机械工作理论的理解。例如在讲解定轴轮系时,可以带学生去参观普通车床的主轴箱,感受它内部的齿轮传动特点,这样直观、鲜明的教学形式能够取得良好的教学效果。
2加强师生互动教学
中职学校的机械基础教师应在专业课上有着丰富的知识,可以通过灵活多样的教学方法,将机械基础课程内容生动地传授给学生。对于每节课程的设计,教师都应结合企业生产现状,将教学内容的重点和难点,通过生活和工作中的实际案例进行分析,这样可以化解学生对抽象概念和复杂公式的畏难情绪。教师应对学生存在的难点问题进行互动讨论,以降低课程难度。教师应尽量避免抽象的机械概念和公式,而采用直观的教具和生动的比喻加深理解,化难为易。教师还应通过课程作业与学生进行互动,对在作业中存在的问题,在课堂上进行整理详细的讲解。在课堂进行辅导,能够加深学生对所学知识的理解,从而成为机械基础教学的重要组成部分。教师应指导学生从那些角度分析问题,并且应强调对机械结构实物观察的重要性,鼓励学生多查找参考资料,这样就可以拓展解题思路和专业视野。
3培养学生的问题意识
在机械基础课程的教学中,教师提出与课程重点内容相关的问题,激发学生的思考,开展探究性教学。教师设置思考情境,通过学生的思考分析加深对知识的理解。例如,教师讲解棘轮机构时[1],可以让学生思考生活中骑自行车,脚踩自行车的反转踏板时,自行车却不能倒车的原因。再如,让学生思考蜗杆传动中涡轮转向应如何确定。
4采用多媒体案例教学方法
工学结合的理论与实践一体化课程是将理论学习和实践学习结合成一体的课程,它的核心特征是“理论学习与实践学习相结合;促进学生认知能力发展和建立职业认同感相结合;科学性与实用性相结合,符合职业能力发展规律与遵循技术、社会规范相结合;学校教育与企业实践相结合”,学生通过对技术(或服务)工作的任务、过程和环境所进行的整体化感悟和反思,实现知识与技能、过程与方法、情感与价值观学习的统一。职业教育工学结合一体化课程的特点,概括为一句话就是“在工学结合的课程中,学习的内容是工作,通过工作实现学习”。即工作和学习是一体化的。
工学结合的理论与实践一体化课程改革与实践
1.以职业活动分析为基础,提炼岗位典型工作任务,明确课程目标
学校组织调查小组,实地走访了全市多个工业园区的对口企业,涉及机床制造、汽车整车生产、汽车零部件制造、饮料生产、机械零部件生产、电梯制造等20多家制造类企业,了解数控技术专业人员岗位典型工作流程、工作任务及岗位要求。在调研过程中,召开了实践专家研讨会,听取了企业专家、技术能手、往届毕业生和实习生的意见及建议。确定数控技术专业人员的典型工作任务主要有:机械工程图绘制与识读、计算机绘图、使用普通机床加工零件、使用数控机床加工零件、零件质量检测、机械零件工艺规程制定、机械装配、机械设备维护维修、机械产品设计、企业经营管理等。其中机械产品设计、机械设备维护维修、机械装配等对应课程“机械设计基础”。根据各典型工作任务的难易程度及相关性,整合归纳专业行动领域,再进一步转化为学习领域课程。
由此明确课程目标为:“使学生具有一定的机械设计及创新能力,具有机械设备安装与维护的能力。同时掌握构件的受力分析与强度计算,常用机构与传动的应用、设计与计算,常用机械部件的拆装与维护,以及典型机械系统的使用与维护知识。为学生后续专业课的学习及机械类产品的设计、制造、检测和维护等奠定基础。”
2. 以典型工作任务为依据,设计学习情境,确定学习任务
学习情境是在典型工作任务基础上,由教师设计用于学习的“情形”和“环境”,是对典型工作任务进行“教学化”处理的结果。在分析了数控技术专业学生应具备的专业能力要求的基础上,设计了“简易起重吊车构件的静力分析与尺寸确定”“牛头刨床机械传动系统分析”“ 单级直齿圆柱齿轮减速器主要零部件的设计与选用”和“机械装调”4个学习情境。学生通过对实际结构中构件强度的计算、真实机床传动机构和传动装置的观测与分析,基于构件尺寸确定、撰写机构分析报告和设计选用减速器各主要零部件的工作过程展开学习,改变了过去与任务相脱离、单纯学习知识的课程模式,循序渐进地引导学生掌握日后从事机械类工作应具备的与岗位工作相适应的综合知识和技能,达到强化学生职业能力培养的目的。
学习情境设计的重点,是设计与表述能够反映这一学习情境的学习任务。学习任务是用于学习的工作任务,全称为“工作与学习任务”,即“用来学习的工作任务,学习的内容是工作和通过工作完成的学习任务”,又称为“学习性任务”。学习任务是职业院校能实现的学习与工作任务,是学习领域课程的基本教学单元。本课程将4个学习情境具体化为22个学习性任务,如“单级直齿圆柱齿轮减速器主要零部件的设计与选用”这一学习情境就划分为齿轮传动设计、轴的设计、键连接的选用、轴承的选用、联轴器的选用、螺纹连接的选用等6个学习性任务。
3.以学习情境为出发点,设计课业,编写课业文本
课业是根据学习情境设计的、学生在教师指导下或自主完成的综合性学习任务,是学习情境的物质化表现。它帮助学生在学习新知识技能的同时获得关键能力,特别是与自我发展最紧密的学习能力。课业需要专门的文本文件来表达,主要包括针对教师的“课业设计方案”和针对学生的“学习材料”,简称“学材”。
“课业设计方案”是教师进行教学设计与教学实施的指导性文件,是工学结合一体化课程中采用的新型教案,主要包括学习任务、学习目标、学习内容、教学资源、教学组织与教学方法、教学流程和评价方式等。
“学材”是广义的教学材料的重要组成部分,也称为“工作页”。与传统的教科书相比,它是用于“直接帮助学生学习”的教学材料。“工作页”常以引导问题的形式出现,因此也被称为“引导课文”。它应从学生的工作和生活经验出发,激发学生学习的积极性;引发学生产生问题和疑问,促进学生思考和反思;突出学生的职业活动,让学生通过在工作情境中的经验性学习,构建自己的知识体系。例如,在“牛头刨床连杆机构分析”这一任务中,可从学生们熟悉的牛头刨床切削工件的过程入手,让学生观察切削速度和退刀速度是否相同,激发学生的学习兴趣;学生很容易观察出刨刀慢速切削、快速返回这一运动特点,自然会产生疑问:这是什么特性?是如何产生的?继而设置一系列引导问题:什么样的机构会产生这种特性?速度的差异和哪些因素有关?此连杆机构的传力性能怎样?如何保证机构具有良好的传力性能?让学生藉此来学习新的知识、制定计划、完成任务,并对获得的工作成果和经历的工作过程进行总结和反思;学生通过真实的机构分析过程,构建自己的有关连杆机构特性的知识体系,在获得专业知识的同时,体验工作世界,形成职业的认同感,并通过拓展学习“根据运动要求设计一连杆机构”来扩大学生的知识面。
4.以学生为主体,采用任务驱动、教学做一体化的教学模式
学习任务以“工作任务单”的形式下达,学生在“工作页”的引导和教师指导下,自学、思考、查阅资料、收集信息、调研分析、制定计划,小组协同工作,完成工作任务,提交工作成果。每项工作任务按照资讯、计划、决策、实施、检查、评估6个步骤完成。在完成具体工作任务的过程中,让学生掌握基本的方式方法,训练学生的基本设计技能和操作技能,学生始终处于教学过程的主体地位,学习的主动性积极性较高,学习效果较好。
采用“教、学、做”一体化教学。教:教会学生静力分析和强度计算、常用机构、机械传动及通用零部件的工作原理、类型、特点及应用等基本知识。学:让学生真正学到常用机构、机械传动等基本理论和失效形式及设计方法,掌握通用零部件的正确选用方法。做:让学生真正动手,进行简单的机械机构分析和零部件设计、装配,掌握简单传动机构及传动装置的工作性能、维修和保养知识。
学生通过任务完成过程寻求解决问题的方法,自主学习相关知识;讨论工作任务,学会与人合作,培养动手能力、职业素质和创新能力;通过汇报、答辩、演示等方式,进一步巩固所学知识,培养组织表达能力等。教师对学生完成的任务进行总结与点评,肯定成绩、找出存在的问题及解决的方法,让学生在学习的过程中体会成就感。
5.以过程控制的理念,对学生进行综合评价,突出能力本位考核
0引言
“机械设计基础”课程是工科院校机械类及近机类各专业的一门综合性、应用性和实践性很强的专业基础课程。通过本课程知识的学习,使学生对机械的概念有清楚的认识,掌握机构和通用零部件设计的基本知识和设计技能,培养学生机械设计能力及分析、解决工程实际问题的能力。由于该课程实践性强,许多知识点都有一定的工程实际背景,对于没有工厂实践经验,缺少机械方面知识的学生而言,课程学习具有一定的难度。而教材是开展教学活动的主要资源,是学生系统地获取知识的最重要的平台。因此,为了更好地帮助学生建立机械概念,尽快掌握机械设计基础方面的知识和设计能力,课程团队在积累多年教学改革与课程建设的成功经验,认真分析汲取其他高等院校机械设计基础课程教学改革成果的基础上,面向应用型本科人才培养,精心编写了有特色,适用于机类、近机类专业的《机械设计基础》教材,已由北京大学出版社出版。本教材在保持其原学科的系统性和科学性的前提下,在教材内容、组织形式、编写模式等方面进行了改进。
1教材内容
应用型本科教育在于其“应用性”,为此,教材以机械设计为主线,从实际应用出发,着重介绍基本知识、基本理论和设计方法内容;着重介绍公式建立的前提和意义,强调公式在工程设计中的实际应用,淡化计算公式的理论推导;强调学生的应用能力的培养。在机械零部件设计部分,遵循零部件的“结构特点—工作原理—失效形式—设计准则—材料选择—受力分析—强度计算—结构设计”的规律性加以介绍,使内容脉络更清晰,便于学生对教学内容的理解。因为零部件设计最终结果要反映在零件图上,而目前较多的机械设计基础教材已将原有的零件工作图删除掉。为了使学生掌握标准、规范的零件工作图的表达,教材中对带传动、齿轮传动、轴等各典型零件的设计,都附有相应的最新国家标准的零件工作图示例。教材中还增设了结合工程实际应用的工程案例导入内容和课后阅读材料,即突出了教学内容与工程实际的结合,又开拓了学生的工程视野。
2教材组织形式
为了使学生对机械整体有个清楚的概念及认识,了解机械设计的一般过程,教材在机械零件设计部分,以项目为牵引、以设计为主线,按照从整体到局部,从认识到分析表达,再到设计这样的思路来构建教材体系的。首先以典型机械—带式输送机为项目载体,让学生认识机械的全貌,然后围绕其结构组成逐一分解展开教学内容。将带式输送机分解,分析机器的结构组成,初步了解机器中的传动零件(带传动、齿轮传动等)、支承零件(轴、轴承)、联接件(螺纹联接、轴毂联接及联轴器和离合器)的作用及相互联系,然后再逐一分析各组成零部件的基本知识、设计理论和设计方法。内容最终落在设计上,通过设计例题,系统地完成带式输送机从电动机的选择,到机器中各典型零部件的设计,将理论知识点穿插在项目教学中,有利于学生掌握整部机械的设计过程,也引导学生树立工程意识,增强实践能力,也便于理论教学和课程设计同步进行。对教材中的各种零部件及定位装置、装置、密封装置等的类型和特点等内容均以图表的形式清晰地列出,把零散的知识内容进行归纳整理,使内容简明扼要、信息集中、条理清晰,便于不同结构间的区分比较。以往教材中的机构和零件结构都用简图形式表达,学生较难读懂其结构特点、工作原理等。本教材则大量采用了机构和零部件的三维实体图和实物照片图,其直观性较强,增强了学生对机构、机械、零部件的感性认识,降低了学生的学习难度。
3教材编写模式
教材内容按模块设置。传统教材是以学科逻辑为基础组织教材知识结构的,本教材按照常用机构及其各通用零部件在机械中所起的作用不同,将全部内容归纳为机械设计基础知识、常用机构及其设计、机械动力学基础、机械传动设计总论、传动零件及其设计、支承件及其设计、联接件及其设计等7个模块。符合人们认识问题的一般规律,也使学生对常用机构及其各通用零部件在机械中的功用、类型的划分有了更明确的认识,做到主题明确、条理清晰。为了使学生了解各模块的主要教学内容及其在工程实际机械中的应用,在教材各模块的开篇,分别以蜂窝煤成型机、曲柄压力机、带式输送机等工程实际应用案例为教学导入,在认识机械的全貌及工作过程情况下引出模块的教学内容,引导学生进入学习情景,提高学生的学习兴趣。在各模块教学内容结束后,还增设了项目实训大作业等内容,以培养学生综合运用所学知识解决工程问题的能力及设计能力。在各章内容开始,安排有教学提纲和教学目标,使学生充分了解教学重点,通过学习以达到的教学要求。各章内容结束,还配有教学内容在工程实际中应用的阅读材料,以引导学生树立工程意识,拓宽工程视野。
4结束语
本教材编写本着知识化、项目化、应用化、工程化的理念,力求在原有教材基础上有所改进,使学生在使用本教材学习时易读、易懂,尽快掌握知识并应用知识,提高工程实践能力及设计能力。通过在教学中对本教材的使用,感觉效果良好。
参考文献:
[1]苗淑杰,刘喜平.机械设计基础[M].北京:北京大学出版社,2012.
《机械设计基础》是机电工程专业基础学科之一,是研究机械的工作状态、工作原理、机械构成原理、机械零件功用和机械零件结构及工作可靠度的工程技术科学。该学科所涉及的知识与技能不但为从事与机械工程相关工作的技术人员所必备,而且对人们的生活和工作中的创新实践活动有极大的帮助。下面笔者从自身的教学实践出发,谈一谈该课程的教学改革的一些做法。
一、加强课程内容的整合
随着科学技术的不断发展,教材的滞后性越来越呈现出来,因此必须对课程内容进行整合。要删除陈旧的章节、增加必要的新知识等手段,精心设计课程体系。强调机械设计基础与生产一线实际应用的紧密联系,突出中职教育的特点,重新编排课程内容的顺序、详略,重新确定重点,构建了课程新体系:机械设计理论基础――联接――机械传动――通用零部件――机械系统综合设计。课程新体系有利于学生先了解机械整体的基本知识和要求,把握零件和整体的关系,再从联接入手,到各种机械传动、常用机构,以机械传动为课题重点,把握各种机械传动的特点,为培养学生机械安装和调试能力打下基础。机械系统综合设计,对机械设计一些共性问题进行综合阐述,为后继的课程设计做好准备。优化重组课程内容。同时,在教学中适当补充一些与生产一线联系紧密的实例,如轴承的安装、定位、配合、紧固、调整、和密封。对于部分实践性很强的内容,如带传动中传动装置的安装、调试,包括带轮的安装、调整,带的安装、松紧程度的检验及调整,带的张紧等,可以利用多媒体教学手段,有条件的话改为现场实践教学,把原本抽象的内容变得直观易懂。如对机械设计部分,把齿轮传动的设计计算应用、轴的设计、滚动轴承的选择及组合设计、螺纹联接的强度计算及螺栓组联接的受力分析、机械零件的疲劳强度设计等内容列为重点,利用有限的学时详细讲授。
二、综合运用多种教学方法
本课程学习活动的设计应以生产和生活中的常用器具和机械为载体,课程内容的教学要求必须以学生自主学习为主,老师的讲授与辅导为辅。为保证学习活动的顺利开展,我们教师事先对教学内容必须要有充分的准备,对整个教学过程要有一个全面完整的精心教学设计,为学生布置学习任务,提供必要的学习资料,教师必须要求学生进行先期预习,在课堂上采取集中讲授、问题研讨等多种形式解决相关问题,在实习环节采取分组方式,分派各组的工作任务,实行有效的分工与合作。共同完成学习任务。
在教学方式上,广泛采用角色扮演教学、情境教学、案例教学等方法,从理论的传授过渡到方法的学习。通过本课程的学习使学生掌握机械设计基础的基本思维方式及机械设计基础的实践技能,在每一次课上都有相应的案例,与生产实际结合紧密,鼓励学生积极参与案例分析。同时密切结合中职学生的特点,突出学生主体,寓教于乐,通过与课程内容紧密配合的课堂活动(角色扮演、讨论、案例分析等),丰富教学内容,调动学生学习的兴趣,激发他们的学习热情和互动交流意识,使学生真正成为学习的主人。
三、突出实践性教学环节
《机械设计基础》是一门实践性很强的课程,过去的教学体系重理论、轻实践,加之教育经费投入的不足,教学模具不完全、实验设备少。近几年来,我校购置了大批教学模具和实验设备,扩建了实验室,完善了实验性教学体系。由于学生很难在现有车间的封闭机器中见到各类机构及其传动系统,因此,建立了机构陈列室。机构陈列室主要展出机器中常见的各类机构的形式和用途,演示机构的基本原理,采取开放式管理,学生碰到书本中难以理解的机构可以随时进机构陈列室观看模型,收到了较好的效果。开设的实验课除传统的齿轮传动效率测试、带传动及链传动等实验外,还考虑根据现有实验条件逐步增加设计性、创新性的机构综合实验。根据教学进度,组织学生到生产现场教学参观、实习,增加学生对所学内容的感性认识,充分发挥“工程环境”的教学优势,为课程综合设计打下良好基础。
四、利用多媒体课件
伴随着计算机技术尤其多媒体技术的迅速发展,应用多媒体进行教学的教学模式成为教学改革的热点和发展趋势,它以图文并茂、声像结合、动静相宜的表现形式,使学生获得直观、生动、具体的教学效果。机械设计基础课程是一门理论联系实际的课程,学生普遍对该课程所研究的各种机器、机构和零件缺乏感性认识,而且课程内容也较为繁杂,为了使缺乏相关实践经验的学生能够较好地理解课程的内容,过去几十年一直采用挂图、模型乃至实物辅助教学。为适应教学改革的需要,研制了多媒体课件,从而将课堂教学引入全新的境界,进一步提高了课堂教学的质量。在课件的制作过程中,根据认知规律和课程特点设计和组织课件内容。根据教学内容充分利用多媒体优势创设生动活泼的教学情景,多角度地调动学生的积极性。如在课件中,数十幅三维动画有效地帮助学生在头脑中建立起机构和运动的联系,掌握机构的工作原理;合理的色彩搭配、丰富多彩的文字动画和幻灯片风格各异的页面切换,配以适当的音效,有助于突出课堂教学内容的重点,抓住学生的注意力;在教学内容上增加了许多相关的背景知识和实际应用知识的影片资料,这些内容花费时间很少,但却能够使学生开阔视野,增长见识,增强学生的实践意识,弥补了书本知识的不足。课件采用了超媒体的设计方法,除了能准确无误地实现灵活的跳转外,还能方便地导入大量的视频资料,特别是插图、表格、平面图像、三维动画和录像片段。这对于形象化教学和提高教学效率都起到了非常重要的作用。
五、采取科学的评价手段
在呈现评价结果时,应注重体现综合评价和要素评价两方面。对学生的评价可区分课程考核评价(60%)和实际操作技能考核评价(40%)两份成绩,其中课程考核评价分为考试成绩和平时成绩两个部分(40%、20%)。课程考核评价中的考试成绩按照理论教学中知识的预期成果要求用笔试与答辩方式进行考核,其成绩占总成绩的40%。平时成绩的考核评价通过课堂教学中的各种不同教学活动方式下的表现记录进行综合评定,其成绩占总成绩的20%。实际操作技能考核评价是通过对学生实践成果反映出的能力水平与职业态度进行考核,其成绩占总成绩的40%。
参考文献:
《机械设计技术基础》即是一门技术基础课,也是能直接用于生产设计的课程,教学目标是培养学生运用机械原理、常用机构,通用机械零部件的基本知识,掌握基本的设计计算方法,设计步骤,分析解决机械工程实际问题的能力;通过课程设计和各种实践教学手段,进行机械工程技术人员基本素质的训练,培养认真负责,严谨细致的工作态度和工作作风,为学生进入企业从事机械设计工作打下基础。
一、机械设计技术基础教学中存在的问题
1、公式多、图表多、选择系数多、标准规定多,基本概念和基本理论比较抽象,学生缺乏耐心和学习兴趣,使教学中存在着很大的难度。
2、理论性强、系统性强、实践性强、需要掌握的知识面广,学习难度大。
3、要成为一个合格的机械工程设计人员要求高。不仅要掌握机械设计的基本知识、基本理论、基本设计方法和步骤,还要了解材料的选择,毛坯制造,加工设备的选择,加工工艺的确定,生产组织方式及制造成本等。
4、随着教学的改革和课程体系的调整,课时越来越少,需要讲授的内容越来越多。有的职业院校把金属工艺学、理论力学、材料力学、机械原理、机械零件都融汇到机械设计技术基础一门课,知识点太多,使学生很难联系起来融汇贯通。
5、传统的教学方法,板书加幻灯片,讲完布置作业的教学方法很难适应教学的需要,传递的信息量少,学生被动接受,达不到理想的教学效果。
为培养高素质技能型人才,满足社会不断发展的要求,对教学的模式和方法有必要改进行改革。
二、机械设计技术基础教学方法改革措施
1、调整教学内容
教学内容以适用够用为原则。重点在机械传动,常用机构,通用机械零部件的工作原理、结构特点、技术标准、加工工艺、材料选择、使用维护;掌握基本的设计原理、设计方法、设计步骤。删减那些过深、过时的理论推导和证明,高职培养的是技能型、适用型人才,没有必要把理论的推导,公式、定理的证明搞得清清楚楚,明明白白,应重点教会学生怎样实际运用这些基本理论、公式、定理、设计方法、技术标准、设计手册、技术资料来计算、查找、选择、确定所需要的参数;运用机械设计的基本原理和设计方法来进行构思和结构设计,解决工程设计的实际问题,这样即符合高职教育的培养目标,也能取得较好教学效果。
2、改革传统的课程设计教学模式
课程设计是重要的实践教学环节,通过具体的机械设计,培养学生综合运用机械设计技术基础和其他相关课程知识进行机械设计的能力,训练学生查阅标准、规范、手册和相关技术资料的能力。将原来理论教学结束后两周的课程设计溶入到理论教学的各个模块中。第一堂课就给学生下达《课程设计任务书》,使学生明白这门课学习后要完成的具体设计任务。以带式输送机减速器课程设计为主线,每一个模块给学生下达一个《学生工作任务书》,使学生知道这个模块学习后要完成减速器的哪部分的计算和设计,让学生带着工作任务去学习,把课程设计大量的设计计算工作分解到整个学期,学了就用,边学边用,提高学生学习的积极性,训练学生综合应用的能力,课程学习结束的同时完成相应的课程设计任务。
课程设计完成后,让学生把自己的设计拿来进行分组讨论,讲述自己的设计思路、设计方法、设计的特点,主要参数的确定,工程图的表达,相互之间进行分析比较、归纳总结,找出不足,进行完善,提高学生设计能力和设计水平。
3、采用模块化教学
打破教材章节的限制,把培养目标相同的相关的教学内容集中到一个模块,每一个模块都有培养的知识目标、能力目标、素质目标,使知识更加系统化,培养目标明确化。每一个模块配一个《学生工作任务书》使学生知道这个模块学习后要完成的工作任务,让学生目标明确,有的放矢的进行学习。例如在学习带传动这个模块时,把电动机的选择加入进去,因为电机的动力往往是通过皮带轮和联轴器来连接输出装置输出的,《学生工作任务书》要求学生学习这个模块后,计算带式输送机减速器需要的输入功率,分配各级传动的传动比,确定电机转速,根据功率和电机转速选择电动机,V型带型号及数量的确定,带轮的结构形状和尺寸的确定,带轮工程图的设计。
4、改革教学手段,加强实验教学
充分利用现代化的教学手段,改善教学效果。把理论和实践结合起来,进行理实一体化教学。利用各种软件进行多媒体课件开发,如利用Flash软件开发集图、文、声、像于一体的高质量课件,模拟演示四杆机构的运动过程,知识容量大,内容充实,生动形象,激发学生学习兴趣,增强教学效果;利用实物、模型进行课堂演示教学,增强学生的感性认识;利用机原机零实验室和实训车间让学生参观了解各种机构的运动形式和特点及通用机械零件的结构;在齿轮传动模块学习时,让学生进行减速器的拆装和测绘,使学生对齿轮传动的特点、标准中心距、齿轮侧隙、顶隙更充分的理解;在学习通用机械零部件的过程中,安排学生进行一周的普通机械加工实习,加深学生对机械零件结构和加工工艺的了解;把理论教学和实践教学有机结合起来,以机械设计为线索,以解决工程实际问题为目标,提高设计的科学性和实用性。
5、注重培养学生的工程意识和敬业精神
工程设计的目的是生产应用,设计时必须注重实用性和经济性,设计人员必须有高度的责任心,因此要把培养学生认真负责的敬业精神,严谨细致的工作态度和工作作风贯穿于整个教学过程中,即注重知识的学习又注重能力和素质的培养。教师要不断地创新、总结和完善教学方法,才能更好地进行教学,培养出适应社会需要和岗位需要的人才。
参考文献:
二、改革课程考核内容
机械结构分析与设计课程以职业能力培养和职业素养养成为总体目标,在培养学生较强工程意识及创新能力的同时,强化先修课程,培养学生从无限的知识系统中汲取和提炼所需知识的能力。通过本课程学习,使学生可以从整体上了解机械的传动原理,认识机械系统的结构组成,能识别各个机械的零部件及其作用,并且会分析各种传动机构的特点以及其适用场合。培养学生的创新能力以及设计一般复杂程度的机械传动结构的能力。通过小组协作完成项目任务等方式,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。基于机械结构分析与设计课程的教学目标,课程教学评价采用了终结性评价和过程性评价相结合的方式。终结性评价用于考查学生对基本知识的掌握情况,可以通过笔试、口试等方式进行考核。为着重考核学生综合运用知识分析问题、解决问题的能力,进一步强化学生的语言表达能力,培养学生良好的心理素质,通过改革考试方式,逐步推动教学手段与方法的变革、教学内容的创新,不断提高学校的教学水平和教学质量,除了笔试之外,增设了课程口试环节。过程性评价主要用于在项目实施的过程中,从学生参与项目教学的态度、在项目教学活动中所获得的体验、学习及工作方法与技能的掌握情况等方面来进行考查评价。考核权重设计为总评成绩100分,平时成绩占20%,项目成绩占40%,期末考核成绩占30%,口试成绩占10%。改革后的考核方式突出课程教学过程性考核,由多种考核方式构成,时间与空间按需设定的多次考核综合评定成绩的课程考试模式。
三、具体实施
我国古代道家学派创始人老子有一句名言:“授之以鱼,不如授之以渔。”教师想要帮助学生获取更多的知识,不也是应该“授之以渔”而非仅仅是“授之以鱼”吗?单靠传统教师给予知识的传授,学生得到的知识是有限的,我们还需要通过在职业学校各类课程教学中实施研究性学习的方式“授之以渔”,充分发挥学生的主体地位,在培养学生的动手能力、科学探究能力、观察实验能力、获取信息、传递信息、处理信息的能力、分析和判断的能力及团结协作的能力的同时,也能充分培养学生的自主学习和创新意识,使学生成为真正意义上的学习的主人。
一、 培养学生的学习兴趣
产生兴趣是学好本课程的关键。只有在兴趣的驱动下,才能充分发挥学生的自觉性、主动性。为培养学生的兴趣,可结合日常生活中的具体实例来讲解相关知识。如从学生熟悉的缝纫机、汽车前窗刮雨器、公交车门的启闭、拖拉机自动卸料等入手来讲授平面四杆机构;从电影放映机的卷片机构引入槽轮机构这一间歇运动机构;结合自行车、汽车的变速系统来介绍链传动、齿轮传动等有关内容。这些实用性很强的实例对学生有很大的吸引力,使学生既想学、又能学;既激发了其学习兴趣,又调动了其积极性和主动性。巴尔扎克说:“打开一切科学殿堂的钥匙毫无疑问是问号。”有效的提问不仅能激发学生的学习兴趣,同时还能启发思维,激励学生积极思考。课堂教学是师生情感交流的场所,教师要充分给予学生参与的权利和机会,充分体现教师的主导地位和学生的主体地位。教育家叶圣陶先生说:“所谓教师之主导作用,盖在善于引导启迪,俾使学生自奋其力,自致其知,非谓教师滔滔讲说,学生默默取受。” 实践证明,教师滔滔讲说,呕心沥血,方法不当,事倍功半。尤其机械基础这门枯燥、繁杂且不系统的课程,若照本宣科,不进行教学信息的双向交流,学生必学之无味,学之困难。
二、采用多种手段,加强直观教学
本课程涉及到许多常用机构的运动过程和机械的内部结构,为了能清晰地讲解有关知识,使学生能真正了解其本质,在教学中大量应用实物、教具、录像及多媒体技术等多种手段,增强直观性教学,从而便于有关原理、理论知识的讲解。例如,我们在讲解有关铰链杆机构等内容时,借助可变模型,演示杆长的变化、机架的改变与机构类型的变化规律及杆长的变化及机架的变化与机构类型间的内在联系。我们在讲授液压传动中的换向阀工作原理、液压基本回路工作原理等内容时,借助自己制作的多媒体课件辅助教学,利用课件的图文可变、生动活泼的特点,清楚的反映了换向阀工作时各油路的通断情况。而介绍液压回路的课件能清楚反映油液的流动方向、各控制元件的动作顺序及执行元件的工作情况,清晰、生动、直观的讲解,教学效果明显,学生真正弄懂了许多问题,学到了有用的知识。
三、贯彻够用原则,突出重点
《机械基础》这门课程由三部分内容组成:(一)常用机构,(二)常用零件,(三)液压传动。各个内容既有自身的特点和知识体系,但他们之间也有一定的内在联系,特别是(一)(二)部分的知识相互渗透。但学生在学习这门课时总感到内容多而复杂、知识比较散乱的感觉。怎样使学生在学习中能抓住重点和难点,这是我们在教学中经常思考的一个问题。在这门课程的理论教学过程中,我们坚决贯彻“必需、够用”的原则。对于理论偏深、偏多的推导、证明等内容大量删减,而实用性较强、与生产实践结合紧密的内容加强和多讲,突出教学重点。在具体讲授过程中,打破原有的编排顺序,将常用的机构和常用零件的有关内容结合起来讲授,加强知识的连贯性,有利于学生的理解、接受和记忆。加强有关零件的结构设计、维修、安装、调试等内容的讲解。在介绍液压传动的有关内容时,除了介绍液压传动的必备基本知识外,重点介绍液压元件作用、安装和维护及基本回路的作用、检修和故障诊断等内容。这些内容正是生产第一线技术人员经常碰到、需要解决的问题。