机械原理基本知识范文

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[关键词] 应用技术型；理实一体化；机械制图

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2017） 02-0076-02

机械制图是机械类专业和部分工科专业中比较重要的一门专业基础课程，课程的主要任务是培养学生的读图和制图的能力[1-2]。该课程是一门对实践和理论同时要求较高的课程，也是后续专业课程的一个基础和铺垫，因此对学生的掌握程度要求较高，是学生必备的知识和技能基础[3]。传统的本科教学以理论为主、实践为辅，主要考虑到本科教学中知识结构的系统性。但此类教学方式在应用技术型人才培养方面存在一定的不足之处，企业需要应用型人才能够解决实际工程问题，这就要求学校必须加强实践教学，提高学生的实际动手能力。因此，机械制图课程教学中采用理实一体化的教学方式，对培养应用技术型人才有着重要的意义。

一 教学形式与教学内容实践

1 课程内容体系重构

传统机械制图课程教学在开展理实一体化教学模式时没有达到预期的效果，很大一部分原因是在课程内容上没有进行创新，教学模块还是照搬教材上的内容体系。为方便开展理实一体化教学，笔者尝试对机械制图学时少的课程内容进行了重构，设计出新的课程结构，如表1所示。

重构的课程内容将课程体系划分为9个学习任务，以任务的形式进行课程教学。任务之间循序渐进、层层递进、逻辑性强，最后通过所有学习任务保证知识体系的完整性。在新构建的学习任务中淡化了画法几何方面的知识内容，重点突出了机械制图中制图能力与读图能力的培养，每个学习任务中均设有理论教学和实践锻炼两部分内容，理论教学和实践锻炼部分又分别设置不同的教学内容。

在理论教学中以培养学生的专业知识为目标，在实践环节以提高学生动手能力和职业素养为目标，通过两个环节的相互配合，使学生具备基本的工程图样识读和表达能力，为将来从事工程设计和设备管理工作打下良好的基础。通过理论课与实践课的有机结合，这样既能保证机械制图本科教学中知识体系的系统性与完整性，又能提高学生实践动手能力，达到培养应用技术型人才的目标。

2 教学形式组织

机械制图课程知识点较多，内容复杂。例如，画法几何部分的知识点需要学生具备一定的空间思维能力；有些知识点需要大量的实践练习；此外还有些知识点需要学生既要理解又要记下来，这就给课程教学带来了很大困难，很多往往是其中的某几个内容上没有跟上，以后的就直接放弃了。因此，教师要正确引导，采用理实一体化的教学模式进行课程教学需要在教学组织形式上有所改变和突破。

（1） 教学形式

课堂教学有讲授法、练习法、演示法、参与式、互邮降榷嘀中问[4]，这些教学形式都是课程教学的有效方法，教师应根据不同的教学内容灵活的选用。一般情况下，理论课可发挥讲授式的优势，同时可融入参与式等形式教学方法。

（2）教学组织

通过课程内容的重新构建，已经将课程教学划分为不同的任务，因此在组织教学时，教师可根据不同的任务将学生划分为不同的项目[5]，通过项目组形式组织教学。项目组形式开展教学，不同的项目组之间存在竞争关系，同时，项目组内部需要学生相互配合，达到培养学生团结合作、敢于突破等职业素质的目标。

（3）教学环节

课程有课上和课下两个环节，课上环节需要教师发挥主导作用，通过设定教学任务和教学目标，让师生双方边教、边学、边做，在整个教学环节中，理论和实践交替进行。课下环节可通过微课、慕课、微信、作业等方式巩固和扩展课程知识点，并提高动手能力。

二 课程改革配套

为使机械制图理实一体化教学能够顺利进行并能有较好的教学效果，很多与课程相关的各类软、硬件已经不适合用在此类教学模式中，因此需要做出适当调整和进行改革。

1 一体化教室建设

教室是教师传授知识的场所，是学生在课程学习中的主要活动场所，理实一体化教学模式要求既能传授理论知识又需要进行实践活动，而传统的教室在这方面无法满足教学的要求。首先一体化教室应具备多媒体演示、黑板等设施方便教师进行理论讲授；其次一体化教室的学生位置应方便教师与学生交流、学生与学生之间分组沟通并且方便调整，教室的课桌椅应满足学生快速进行图纸绘制；再次教室内应配套相关资料、工具以及绘制所需的各类模型、优秀作品展览柜等。

2 配套教具

教具是教学过程的一项重要辅助设备，理实一体化教学改革的开展，使得一些传统的教具不适应课程改革的要求，因此，需要对传统的教具修改或者教师自行开发教具。特别是在一些项目式的实践活动教学中，教具的地位更显得重要，提前自制教具或者教学活动中让学生制作教具也是教学改革的重要内容。

3 案例项目

教学改革的目标是能够提升学生的实践动手能力，更贴合企业的用人需求，因此在实践教学环节中的教学案例项目最好是源于企业实际生产开发项目。这需要授课教师在开展理实一体化教学之前能够提前研究、选用、改造并制作出合适的课程案例，提高教学质量，达到人才培养的目的。

三 课程考核与评价

课程考核是衡量教学质量的主要方法，也是教学质量的保障。而传统的考核方式必然在一定程度上不适用于理实一体化的教学模式，这就要求建立与之相配套的课程考核与评价方法。鉴于理实一体化教学很大一部分教学环节是实践环节，因此过程考核是整个课程和考核中非常重要的一部分，因此可将课程整体考核分为过程考核、答辩考核、期末笔试考核几部分，通过多种考核方式评价学生的参与度、工作态度、团队合作沟通能力、知识技能掌握程度等。

过程考核包括平时的课程表现、平时作业等，通过课程考核及时评价反馈，注重现场评价和作业的及时评价；答辩考核可以考核学生的整体知识的把握程度、自身语言组织与表达能力、临场应变能力等。期末笔试考核是对学生最终对课程知识的掌握程度的一种直观体现，课程结束考试作为总结性评价，课外以学院科技创新活动等形式作为参考性评价[6]。

总之，随着市场经济的发展，企业对应用型技能人才需求进一步加大，高校尤其是地方本科院校在人才培养上需要进一步深化改革，不仅要要掌握理论知识，还要掌握实践技能，以适应社会对人才的需要。本文以机械制图的课程教学为试点，在课程教学改革中主要从教学形式、教学内容、教学质量等几个方面进行探索，通过理实一体化教学模式的应用，提高学生的实践动手能力，在理论与实践结合的项目中提升教学质量。

参考文献

[1]张孜勤. 理实一体化教学模式在机械制图中的应用[J]. 中国教育技术装备，2014（06）.

[2]邓晓斌， 胡正奇. 理实一体化教学在中职机械制图课程中的应用[J].新课程（下），2015（08）.

[3]武昭晖，陈彩萍. 理实一体化教学在制图课程中的探索与实践[J].山西广播电视大学学报，2014（03）.

[4]王凤维.浅谈高职学生《工程制图》的理实一体化教学[J].赤峰学院学报（自然科学版），2009（02）.

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关键词： 中职 《机械基础》 课程改革

机械专业是培养机械行业生产、管理、服务第一线需要的技术应用型人才，随着市场经济体制的建立，科技进步和产业结构的调整，机械行业对高级应用型人才的综合能力要求也越来越高，对复合型人才的要求越来越高。而反观传统的机械专业的培养模式、课程体系、教学方式，就会发现课程设置单一、知识面和专业面窄、课程难以形成完整的体系、教学内容陈旧、教学方法和教学手段落后等不足之处。为了改变这种状况，适应当今社会对机械工程专业人才的需求，培养出基础扎实、知识面宽、创造能力强、素质高的机械工程人才，调整教学内容，改革课程体系势在必行。

课程改革是最基本的教学建设。《机械基础》是一门重要的专业基础课程，为了突出中职的教学特点，提高教学质量，本文就该课程在教学内容、教学方法、教学手段和实践环节等方面的问题，提出一些改革意见。

一、整合课程内容，建立和完善课程体系

中职的教学内容及课程体系应强调理论知识的应用，必须按照一线生产实际需要授课，其课程体系必须突出能力与素质的培养，其教学内容应摆脱学科系统性、完整性的束缚。据此，教学内容调整的思路是强调基本知识、基本原理，注重实际应用，引入反映机械设计理论和方法的新概念、新理论、新方法，介绍各种新型机构和新的机械设计方法，力求在压缩课内学时的前提下，拓宽知识面，增加信息量，提高教学效果。

《机械基础》是以机构运动简图为研究模型的，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。对机构设计部分的内容，要通过多媒体技术动画演示，让学生直观地了解机械传动和零件间的传动关系，从而减少繁杂的语言讲述，多作计算公式的推导过程、零件结构和一些设计参数的选取原则的介绍，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，等等。应增加一些本专业的最新动态的介绍，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。要克服传统教学重设计计算轻结构设计，以及与工程实际技术问题紧密结合的部分的缺陷。如滚动轴承这一章，轴承装置设计这部分内容在传统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，要求学生重点解决轴承的安装、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，学生能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，学生既能学会轴承的基本知识，又能掌握轴承的应用技术，同时能明确轴承在工程实际中的重要地位。

二、改革教学方法，提高教学效率

面对未来社会对人才培养的要求，如何在传授知识的同时，着重加强学生创新能力和综合素质的培养，已成为教学改革中一个重要的问题。针对《机械基础》课程的特点，我们采用“精讲多练、加强自学、分析讨论”三环节相结合，以启发式教育为主的教学方法。

精讲基本概念、基本理论、基本方法，力求使知识容易理解、掌握和记忆。如对机构的结构分析进行精讲时，平面连杆机构的设计、凸轮机构设计、平面齿轮机构的设计都只精讲一种基本结构形式的设计方法，其他结构形式的设计要求学生自学。对机械设计的概念，学生只听不练自然不能掌握。因此，在各章节都应安排相应的练习，还要安排一些阶段性的综合练习，提高练习的综合程度，注重方法的运用和掌握，注意对各种理论、方法的综合应用进行总结，使学生学牢学活知识，具有应用知识的能力。

分析讨论课是开发学生智能、锻炼学生胆量、培养学生科学思维能力的一个重要的教学方法。因此，在教学中应安排一些课堂讨论，课堂讨论的内容可以是概念题讨论、综合题讨论、自选题讨论。在整个教学过程中，启发式教学是激发学生积极思维的首要方法，它可以使学生加深对基本知识的理解，并在求解过程中进一步思考，进而进一步提出科学的设想。教师在讲课过程中一定要善于设疑、质疑，要特别注意在新旧知识的衔接转换处提出新问题，提出的问题最好能引起几种回答，以此激发学生积极思考，使学生在恰当的情境中作出正确的回答和判断。

三、利用现代教学手段，激发学生学习兴趣

中职学生年龄普遍较小，缺乏社会实践知识，所以对专业课的学习觉得索然寡味。要克服以上弊端，达到教学的最佳目的，关键在于融教与学为一体，最大限度地提高学生的学习积极性。在《机械基础》中适当运用直观教学的手段，改革程式化的教学方法，采用实物激励法、模型演示法、巧用挂图法、实践教学法可以增强学生的感性认识，提高学生的工程知识和业务技能，提高教学效率，改善教学效果。

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关键词：化工装备；课程体系；工作任务；技能；背景知识

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）41-0215-02

一、构建基于工作任务的课程体系思路

“高职化工装备技术专业综合改革”是四川省教育厅2011年高等教育质量工程立项建设项目，化工装备技术专业课程体系建设是化工装备技术专业综合改革的重要部分之一，本文介绍的课程体系已经在我院2010级开始试行。机械工程系邀请化工装备技术行业企业专家、人力资源部门负责人、生产一线技术人员和管理人员组成专业建设委员会，课题组通过市场调研，召开专业建设会议，并广泛征求教师、行业企业专家和技术人员意见，指导化工装备技术专业课程体系建设，提出了基于工作任务的核心课程体系建设的方案。通过对化工装备技术专业所对应的职业岗位进行分析，提炼出适合教学的主要49个工作任务，对岗位的工作任务进行组合，将岗位背景知识、工作过程的相同或相近知识点、技能点进行归纳分类，以化工装备为载体、化工装备维修为核心，将化工装备的构造、原理、基本故障诊断和维修等融为一体构建一门课程，遵循由简单到复杂、由单一到综合的认知规律，形成专业核心课程体系。打破传统的以学科体系为基础的课程体系。在这一课程体系中把工程力学相关理论融入到机械结构设计与装配中，化工原理、流体密封的相关知识融入到流体机械结构与维护、化工设备结构与维护等课程中，构建基于工作任务的核心课程体系。

二、化工装备技术专业核心课程体系构建

1.化工装备技术专业岗位工作任务的确定。成立由专业带头人、骨干教师、企业专家、能工巧匠、行业专家组成的专业建设委员会，指导专业建设工作。通过对典型企业调研，确定本专业职业岗位的工作任务，这些任务包括机械零件图阅读、机械零件测绘、加工、热处理，通用零部件的选择、装配与维修，液压系统维护、各种化工设备的运行、维护、安装修理，各种化工机器的运行、安装修理、设备管理等49个主要工作任务。罗列完成工作任务所需知识和能力，对工作任务进行分解、组合，以典型化工装备为载体，将化工装备的构造、原理、基本故障诊断和维修等融为一体，构建一门课程。

2.课程体系的构建方法。遵循由简单到复杂，由单一到综合的认知规律，形成基于工作任务的核心课程体系。加强实践环节，将实践进一步的具体到位，以任务驱动、项目导向法进行课程内容重组，按照理论够用为度、突出实践的原则，融合职业资格证书所需的能力内容，将工作领域的工作任务和内容转为学习领域的课程教学内容。进一步的完善，使课程体系、教学的内容更加贴近科学化，实际现实化，使形成完整的可执行的课程体系方案。

3.化工装备技术主要核心课程的构建。第一，机械制图。所对应的工作任务为零件图阅读和零部件图的绘制；所需技能和背景知识为制图的基本知识、零件的表达方法、零件图、装配图绘制与阅读。第二，互换性及技术测量。所对应的工作任务为零部件的加工，所需技能和背景知识为尺寸几何精度及测量。第三，工程材料及成型。所对应的工作任务为零部件的热处理，所需的技能和背景知识为材料的基本知识、热处理、热成型、普通机械加工方法及设备、数控加工技术及设备与特种加工技术及设备。第四，钳工操作训练。所对应的工作任务为钳工操作，按照钳工基本进行训练。第五，机械结构设计与装配。所对应的工作任务为通用零部件的选择、装配与维修。所需的技能和背景知识为常用构建、联接件、机械传动、周、轴承、弹簧等结构特点、工作原理、选型与安装。第六，液压传动。所对应的工作任务为液压系统维护，所需的技能和背景知识为液压传动的工作原理及组成、流体力学基础、液压元件、典型液压回路、传动系统、液压控制系统。第七，化工生产基础。所对应的工作任务为化工生产实习，所需的技能和背景知识为常见化工生产工艺、工作过程知识，管道、阀门的标准、结构、安装维护等。第八，化工设备结构与维护。所对应的工作任务为化工设备的保温、隔热，换热器的故障判断与维护；塔设备的运行、维护与检修；反应设备的运行、维护与检修。所需的技能和背景知识为传热学原理、换热器的结构、工作原理、运行、维护、检修知识；气体的吸收、精馏原理，塔设备的结构、工作原理、维护与检修等；反应设备工作原理，反应釜密封、搅拌类型，反应容器的结构、运行及维护检修等。第九，压力容器结构与制造。所对应的工作任务为压力容器设计与制造，所需的技能和背景知识为压力容器分类、结构、强度计算，主要零部件、压力试验和气密性实验的操作方法，压力容器制造工艺及无损检测。第十，流体机械结构与维护。所对应的工作任务为离心泵及其他类型泵的运行与维护、离心式压缩机及风机的运行与维护、活塞式压缩机运行与维护，所需的技能和背景知识为流体力学基础知识、工程热力学基础知识、流体密封与结构，泵、压缩机、风机的工作原理、结构、运行与维护、选型、检修与安装。第十一，分离机械结构与维护。所对应的工作任务为分离机械的运行、故障诊断、安装修理，所需要的技能和背景知识为介质特性、沉降、过滤、萃取、离心分离原理、分离机械原理、结构、运行、维护、检修与安装。第十二，化工机械状态监测。所对应的工作任务为化工机器振动监测与处理，所需的技能和背景知识信号处理、旋转机械故障诊断与处理。

化工装备技术专业基于工作任务的核心课程体系建设项目，已经在我院2010级开始试行，相应的校本教材已编写完成，我们将在今后的教学实践中，不断的完善和提高，根据教学的实际情况来不断的完善校本教材，根据规范的校本教材来具体实施，用以取得良好的效果，为化工行业和地方经济的发展提供高素质高技能的专门技术人才。

参考文献：

[1]姜平.试论基于工作过程的高职专业课程体系的构建[J].中国职业技术教育，2008，（34）：24-25.

[2]崔秀敏.构建以职业能力为本位的高职课程体系[J].中国成人教育，2008，（1）：100-101.

[3]魏胜宏.优化高职课程体系培养学生可持续发展能力[J].镇江高专学报，2009，（4）：70-73.

[4]唐树伶.以能力为核心的高职课程体系的构建[J].中国成人教育，2009，（15）：74-75.

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关键词：优化设计；精品课程；教学内容；教学手段；教学方法；网络教学环境

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）03-0004-03

优化设计是工程设计中重要的科学设计方法。它将最优化原理与计算机技术应用于设计领域的科学设计方法，已经在各个行业得到广泛的应用[1]。优化设计理论研究和应用实践的不断发展，使传统设计方法发生了根本的变革，从经验、感性和类比为主的传统设计方法过渡到科学、理性和立足于计算分析的现代设计方法，工程设计正在逐步向自动化、集成化和智能化方向发展[2]。国内大多数机械类、工程类本科专业中，大都开设了优化设计课程，学习优化设计的理论和方法，培养分析和解决优化设计问题的初步能力，为将来从事工程设计工作打下一定基础。为了提高“优化设计”课程的教学质量和水平，昆明理工大学把“优化设计”课程列为校级精品课程进行建设。本文从教学内容、教学手段、教学方法、网络教学环境、教材建设与选用、师资队伍建设、实验教学改革等方面作讨论。

一、优化设计课程的特点

优化设计课程的特点是将“基本设计方法”与“优化设计思想”紧密结合，着重介绍优化设计的基本概念、基本原理和基本方法，学习优化设计方法的实用程序和应用，使学生在学习“优化设计方法”的同时，也能够在计算机上得到实际应用的训练，进而培养他们的创新能力和科学思维方法。通过优化设计课程的学习，使学生掌握优化设计的基本概念和基本知识，掌握常用优化方法的基本原理和计算方法，熟悉常用工程软件的优化分析和计算的功能，了解优化设计在工程设计方面的应用。所以，学生应达到下列四个基本要求，一是树立工程优化设计和优化决策的思想；二是掌握优化设计的基本概念、基本知识和常用方法；三是了解常用工程软件进行优化分析和计算的功能；四是具有解决工程设计中一般优化设计问题的能力。

二、教学内容改革

优化设计课程的教学内容，应根据专业培养方案，从专业特点和实际需要出发，对教学内容进行精选和组织，突出“基”、“精”、“新”。“基”是围绕本课程的基本知识和基本理论；“精”是突出重点和难点，精讲重点内容，讲清各知识点间的相互联系；“新”是紧跟国内外相关研究前沿，适时补充新内容、新趋势、新方法，了解和掌握最新研究发展动态，与前沿课题交叉、与工程实际交叉，突出应用，联系工程实际及其发展。围绕以上原则，把优化设计课程的教学内容划分为四大部分进行教学。

1.基础篇。主要教学内容为优化设计的基本概念、数学模型和数学基础。（1）优化设计的基本概念。了解传统设计与优化设计的区别；了解设计参数和设计变量的概念；熟悉目标函数的概念和表达形式。（2）优化设计的数学模型。熟悉优化设计数学模型的一般形式；分析优化设计数学模型的建立方法。优化设计的数学模型是优化设计问题的数学表达形式，它反映了优化设计问题中各个主要因素之间的内在联系。（3）优化设计的数学基础。优化设计的几何意义，多维函数的方向导数等。

2.应用篇。通过优化设计的具体应用实例，来帮助学生理解、体验优化设计的基本知识和各种优化方法应用，主要教学内容可结合专业特点进行选择，具体应用实例既包括典型的、具有代表性的应用实例，也提供体现专业特点、结合专业的优化设计应用实例。作为典型的、具有代表性的应用实例大多选择机械优化设计实例。因为，以优化设计理论为基础，以计算机为工具，将优化设计方法用于机械设计中，形成了机械优化设计，成为优化设计的典型代表和重要内容。机械优化设计是机械现代设计方法中的重要方法之一。在国内大多数机械类本科专业中，大都开设了机械优化设计课程，为将来从事机械设计工作打下一定基础。甚至有很多机械类硕士研究生培养方案中也开设有机械优化设计课程，进行更深入的理论学习。具有代表性的机械优化设计实例教学内容可选择连杆机构的优化设计、链传动优化设计、齿轮传动优化设计、螺栓组联接的优化设计、弹簧结构参数多目标优化等。体现专业特点、结合专业的优化设计应用实例可提供机械制造工艺中的优化设计，各种专用机械的优化设计，例如，化工机械优化设计、农业机械优化设计等，还有工程设施、工程管理中的优化设计等。

3.高级应用篇。近年快速发展起来的计算机辅助设计和计算机辅助分析中，引入优化设计方法，形成优化设计方法与计算机辅助设计相结合的先进设计方法，是现代设计方法的一个重要发展趋势，对提高产品设计水平，缩短设计周期，使设计过程自动化和智能化具有重要意义。这部分内容的教学目的是拓展学生视野、引导和启发学生，为工程设计高级应用奠定基础，其内容可选择介绍MATLAB软件的优化函数及应用实例，三维设计软件PRO/E的建模和优化分析实例，ADAMS软件中的机构优化应用实例，计算机辅助分析软件ANSYS中的优化应用实例等。

三、教学手段改革

由于优化设计课程的特点，造成教师教学和学生学习会存在一定困难，优化设计课程大部分讲授内容在于各种基本优化算法，理论性强，涉及数学知识多，又比较抽象；学生难免会感觉枯燥乏味、不直观、难理解。教师讲解也十分费力，教师难以把握学生对不同优化算法执行的想象情况，不知道学生是否对各种优化方法真正理解透彻。另一方面，学生缺乏实际工程设计经验，甚至对传统设计流程都不熟悉，设计体验不多，学生不能直观地、实时地看到不同设计变量条件下，产品的设计指标的变化情况，甚至连简单的外观形状尺寸的变化都难以直观看到，更不要说深一步的力学性能、运动学性能、动力学性能以及功能等的变化了，所以，很难体验到优化设计的优越性。因此，优化设计课程的教学手段值得关注和改进，对于优化方法教学手段的改进，采用基于Matlab软件开发的优化设计辅助教学软件，通过教学软件，学生可以根据建立好的数学模型选择合适的优化算法，可以保存程序文件中的所有变量计算结果，以便作数据对比或观察优化过程中迭代变化规律。可以进行优化计算的数值迭代，并且可以得到优化结果。在优化计算完成之后，可以对优化计算的迭代程序流程图、程序代码和计算过程中迭代数据的变化规律进行观测，这样有助于学生领会各种优化算法的优化原理，以及从迭代计算中数据的变化观察优化算法的特点和计算规律。对于学生缺乏实际工程设计经验，很难体验到优化设计的优越性，可通过使用优化设计方法与计算机辅助设计相结合的先进设计分析软件来做一些典型优化设计的实例，例如，使用PRO/E进行三维建模，使用ADAMS进行运动学、动力学分析，使用ANSYS进行力学、动态性能的优化分析，这些软件都具有可视化、直观形象的特点，并有强大的分析功能。通过软件的优化模块，可方便地分析已有模型经过优化后的特性参数曲线的变化、迭代次数以及实物模型尺寸等参数的变化过程。

八、实验教学改革

通常，优化设计课程实验学时偏少，因此，需针对不同专业和不同学时数的教学要求，对实验教学内容进行适当的取舍和精选，但需保证实验目标的实现，实验的基本目标是要求学生结合所学的一维搜索优化方法、多维搜索优化方法和无约束优化方法的基本原理、迭代过程和程序框图，选择自己熟练掌握的计算机语言（采用VB、VC语言），完成一维搜索优化方法程序，多维搜索优化方法程序和无约束优化方法程序的编制，并上机调试和运行，学生应根据实验得出的数据，评价数学模型，比较各种优化方法的计算结果，初步对工程设计问题进行优化设计计算。通过实验，加深对优化设计方法的基本理论和算法步骤的理解；培养学生独立编制、调试计算机程序的能力和灵活运用优化设计方法解决工程实际问题的能力。优化设计课程实验教学改革一方面是对基础性实验的实验教学内容进行精选和组织，使学生深刻掌握和理解优化设计的基本知识、基本理论、基本方法和基本应用；另一方面则是对综合性、设计性实验的开设积极进行探索。目前实验教学中设置的实验类型，就其教学内容层次而言，可分为基础性实验和提高性实验两大类。从实验的教学功能来看，可分为验证性实验、演示性实验、综合性实验、设计性实验和研究探索性实验[5]。验证性实验、演示性实验属于传统的基础性实验，实验内容、实验步骤和实验方法一般较固定，通常是验证某一基本理论、基本方法的基本训练。这类实验对学生理解优化设计方法的基本理论和算法步骤，无疑是重要的和必需的，但如果在实验教学中占的比重过大，不利于学生的个性发展，不利于学生的综合素质和创新能力的培养。因此，优化设计课程还需要积极研究综合性实验、设计性实验的开设，以达到能力和素质的综合培养。

“优化设计”课程培养学生树立工程优化设计和优化决策的思想，培养学生的工程设计能力，使学生掌握科学的设计方法，是许多工科本科专业普遍开设的一门课程。结合“优化设计”课程的特点和精品课程建设要求，从教学内容、教学手段、教学方法、网络教学环境、教材建设与选用、师资队伍建设、实验教学改革等方面进行精品课程建设。推进精品课程的建设，对提高“优化设计”课程的教学质量和水平具有重要意义。

参考文献：

[1]孙全颖，赖一楠，白清顺.机械优化设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007.

[2]郭仁生，苏君，卢洪胜.优化设计应用[M].北京：电子工业出版社，2003.

[3]李旻，黄平.机械优化设计课程案例教学的研究与实践[J].机械工程师，2011，（8）：18-19.

[4]王巧稚，曹高飞，赵宏贤，等.“互动式”精品课程网络教学平台的构建和应用研究[J].中国校外教育，2011，（8）：98.

[5]姜龙生.浅谈综合性、设计性实验的研发和开设[J].赤峰学院学报，2011，（6）：217-218.

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[关键词]机械原理 卓越工程师计划 教学内容与课程体系 CDIO 教学方法改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）01-0132-03

机械原理是机械类和近机类专业十分重要的主干技术基础课程，是理论课程向工程实践课程转换的过渡性环节，具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用，在机械类高级工程技术人才培养的基础系列课程中是不可替代的。[1]但是，传统机械原理教学存在目标单一、内容陈旧、方法死板、考核简单片面等不足，与理论力学、机械设计等相关课程间存在教学内容重复或脱节、整体协调性不足等问题[2] [3]，导致教师讲课费力，学生听课乏力，教与学的效果不理想，甚至造成对立的师生关系。

学校针对机械设计制造及其自动化专业国家级“卓越工程师教育培养计划”项目的实施需要，进行了基于项目的CDIO教学模式、基于网络资源和创意兴趣的自主学习模式等教学方法改革探索与实践。本文从机械原理的课程体系、教学方法等角度进行全面介绍。

一、面向卓越工程师教育培养计划的教学内容体系构建

处理好机械原理与理论力学、机械设计等专业基础课间分工和衔接，不同于机械制图与建模、刚体运动与力分析、零部件强度计算与校核、材料成型与加工等专一知识和能力的培养[4]，机械原理以培养学生面向机械系统的机构设计与分析能力为主，在机构学、机器动力学和常用机构等基本知识学习基础上，更加注重机械系统的设计和综合创新能力培养。[5]处理好机械原理课程内部各章节间内在关系，机械原理教学内容可划分为机械系统、基本原理和常用机构三大模块，构建各教学模块间有机联系，课程体系与教学模块关系如图1所示。

机械系统模块是培养学生系统观念的重要途径，利用完整的机械系统实例把课程知识点串联，贯穿绪论、机器人机构及其设计、机械系统方案设计等章节的教学全过程，形成闭环。

基本原理模块包括结构分析、运动分析、力分析、效率与自锁、机械平衡、机械运转速度波动调节等章节，重点讲授：1.机构结构分析中机构组成、自由度计算、组成原理和型综合等知识点;2.机构运动分析中解析法;3.平面机构力分析中运动副总反力和机构受力分析;4.机械自锁和速度波动调节。而与理论力学等前期基础课联系紧密的运动分析图解法采用实例化教学，在学生自学、练习、讨论基础上，点明速度影像和加速度影像等知识点;实践性较强的机构运动简图、机械平衡以实验教学为主线。

常用机构模块包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系和其他常用机构等章节，重点讲授：1.连杆机构中平面四杆机构设计的图解法和解析法;2.凸轮机构中轮廓曲线设计解析法;3.齿轮机构中渐开线直齿圆柱齿轮啮合定律、啮合传动、变位齿轮和斜齿圆柱齿轮;4.齿轮系的传动比和效率计算。而常见多杆机构、凸轮基本尺寸确定、渐开线特性、其他常用机构等知识点以自学、调研等自主学习方式为主。

二、基于认知规律的“以生为本”教学方法改革与实践

国内众多高校长期开展机械原理精品课程建设，使教学理论、课程体系、教学内容、教学方法与手段等研究工作不断深入，在教材、电子教案、电子教具、教辅参考资料、教学视频和网络平台等教学资源建设方面进展显著，为机械原理课程教学方法改革奠定基础。

（一）基于慧鱼组合模型的机械系统概念强化与贯穿

课程学习前，利用工程训练中心慧鱼创意组合模型，让学生按照已有拼装路线亲手搭建典型的机械系统模型，如各种类型机器人，使课程教学从“积木游戏”场景中开始，逐步了解机械原理所学的连杆、凸轮、齿轮及齿轮系等机构;课程教学结束前，要求学生根据学习内容，自主搭建一个新型的综合型机械系统。学生能够全程深度参与课程教学，实现寓教于乐，激发学生学习兴趣和热情。

以学生自主搭建典型机械系统模型为课程学习对象，贯穿机构结构分析、运动分析和连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系等教学全过程。引导学生发现并解决其隐藏的科学问题，包括概念理解、问题分析、问题求解等主要的学习环节，教师承担定义阐述、提出问题、思路引导、方法总结和疑难解答等辅工作，激发学生主观能动性，真正实现学生自主学习、教师辅助指导的教学模式。

（二）基于网络教学资源的自主学习模式实践

随着互联网技术的发展，大学校园内学生上网便捷快速，机械原理课程的网络教学资源十分丰富，如国家精品课程资源网[6]、江苏科技大学课程建设与辅助教学平台[7]、第一视频教程网[8]等，为机械原理课程的自主学习模式探索奠定基础。同时，在学校课程建设与辅助教学平台上开设相应的同步网络教学班级，实现课上课下同步进行。随着基于网络教学资源的自主学习模式推广，学生对机械原理课程的学习主动性和积极性逐步得到加强。

由于网络资源自主学习的时间、地点具有很大程度的自由，且学生对自主学习的效率存在差异，教师需做好前期引导和后期考核工作：每次课结束前，应明确下次课教学内容和对应的网络资源材料;每次课开始时，需通过提问、课堂练习等方法检查学生课后自主学习效果，对共同存在的疑难问题要及时解释，强化理解。基于网络教学资源的自主学习模式，不但调动了学生的主动性和积极性，而且自主学习环节实际上是一次学习阶段，课堂提问与检测环节则是二次学习阶段，课后作业、答疑等环节则是三次学习阶段，三者具有一定的时间差，对课程知识点的理论和吸收具有良好效果，尤其是课程教学。

（三）基于计算机和编程技术的项目式教学模式改革

项目式教学分为科技论文写作与课外大作业两类。在机械原理学科发展方向调研和文献查阅基础上，每位学生选择一个自己感兴趣的方向，如机械发展史、医疗机器人、生物机械、仿生机构、微小机械等，严格按照国家科技论文写作要求和规范撰写报告，包含题目、中英文摘要、中英文关键词、引言、正文、结论和参考文献等部分。

课外大作业是项目式教学的重点，引入计算机技术和Matlab软件进行机械原理课程课外大作业的解析法分析。课外大作业包括运动分析、力分析、连杆机构设计、凸轮轮廓曲线设计、齿轮轮廓曲线设计和速度波动调节这六种类型，要求全体学生自行分成3-4人一组，从六类大作业题目中分别选择三项，共同完成分析建模、编程求解、报告撰写、演示答辩等环节，各团队成员必须有明确的分工与协作，禁止以逸待劳现象。完成后要求提交大作业实践报告、Matlab程序源文件及分析建模的关键草稿纸等材料，实践报告应达到内容完整全面、字迹图标工整清晰、格式符合国家科技论文规范等要求，Matlab程序源文件应达到运行流畅、注释合理充分、格式整齐美观等要求。

项目式教学实施过程中，以学生为主体，教师起引导答疑作用，实现科研基本思路和规范的训练，培养学生运用计算机和编程技术进行学习、研究的能力，为学生后继其他课程的学习、课程设计、毕业设计以至毕业后科研创新打下良好的基础，培养学生进行科学研究或工程设计的良好习惯。

三、课程综合改革实践效果与注意事项

通过机械原理课程教学改革与实践，在掌握课程基本理论、基本知识和基本技能基础上，学生的机构设计、综合、创新等专业能力和系统性工程意识、基本的科研素养得到显著提高，在后续的专业课程、第二课堂（如课外科技制作、机械创新设计大赛等）、毕业设计等学习环节中充分发挥作用，尤其是第二课堂，机械类专业学生兴趣浓厚，积极主动，上手快，创意多，动手实践能力强。

由于机械原理课程教学改革涉及内容体系、课堂教学、课内实验、课外大作业和期末考试以及相应的考核方法，存在面广、点多、工作量大等问题。为保证课程教学与考核方法综合改革实践的效果，应注意以下几个事项：

（一）学生的兴趣与投入。课程学时不断压缩，课堂教学时间越来越短，但教学内容与要求反而提高，而课余活动（尤其是网络普及带来的网络活动）不断丰富，导致学习时间减少。针对现状，必须全面激发学生的学习兴趣，自主投入一定的课外时间用于课外学习，包括项目驱动式课外大作业、课外科技创新与制作等内容。

（二）教师的钻研与投入。目前高校普遍存在“重科研、轻教学”的问题，使职称评审、考核奖励等活动的科研成果要求不断提高，导致教师对教学的专研精神和精力投入不足，需从学校制度上做适当引导，如我校职称评审中的教学绿色通道和重金奖励的教学模范奖，将教学成绩、学生评价作为考核指标。

（三）课外学习资源的建设与应用。课外学习的硬件资源包括场地（如开放教室、实验室、机房等）和慧鱼组合模型、常用工具、常规机床等设备设施;软件资源包括课外大作业的项目和本科生创新计划、机械设计创新大赛等活动。

四、结束语

为从知识、能力和素质三个层次上提高机械原理课程教学质量，进行了课程体系梳理、教学方法改革与实践，构建有机统一的课程教学模块，实践基于慧鱼组合模型、网络教学资源、计算机和编程技术的新型教学方法，有效提高了学生知识水平、专业能力、工程意识和科研素养。

[ 注 释 ]

[1] 孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2] 于晓红，王小群，邱丽芳.机械原理与机械设计课程体系的优化整合[J].中国大学教学，2008（7）：34-36.

[3] 赵京，赖德华，门淑贵.以认知学习理论指导机械原理和机械设计课程的教学改革[J].大学教育科学，2004（2）：50-52.

[4] 陈文华，陈秀宁.“机械原理”课程改革的实践与探索[J].机械工业高教研究，2001（1）：71-74.

[5] 于晓红，韩建友，邱丽芳，等.深化机械原理课程教学改革[J].中国大学教学，2005（4）：25-26.

[6] http：// / details？uuid=8a833996-18ac928d-0118-ac9291e8-0636 / 2014-02-20.

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关键词：机械设计基础课程；教学探索与实践；教学方法；教学手段

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。

参考文献：

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1.1明确学校发展方向，突显工程类专业的中心地位

学校既已转型为工程类院校，就应该大力支持工程类专业的发展，以培养理论和实践相结合的优秀工程人才。而金工实习作为高校实践教学的主要环节，在培养学生的综合素质、提高学生的工程实践能力和创新精神等方面具有其它课程无法替代的作用。在现有条件下，如何搞好金工实习教学，创建具有传统和现代工程背景的工程实践教学基地，构建符合科技发展的工程实践教学体系，是金工实习改革的中心任务。

1.2改革金工实习教学内容，切合社会需求

先进制造技术的实习很重要，也是社会发展的方向，学习新技术、使用新设备有利于学生毕业后能尽快适应现代制造业要求，但是这并不是说可以摒弃传统实习内容。传统实习是理论知识和新装备新技术之间的桥梁。有了传统实习的基础，才能够更好的学习和使用新技术、新装备。所以应该在搞好传统金工实习的同时，加强现代加工的实习力度，使学生具有理解运用知识的能力，具有技术创新和较高综合素质的能力，为学生的长远发展打下坚实的基础。

1.3分层次教学

金工实习面向不同专业，其教学要求也各不相同。在具体教学过程中，应该根据各个专业的特点，特别是应该按照学生以后可能出现的实际工作需要来组织具体教学过程。我校金工实习教学分为以下三个层次：第一层：机械类专业。机械专业对金工实习要求最高。机械专业的学生就业主要在制造业，主要从事技术性工作，所以金工实习应侧重训练学生的专业基本知识、基本理论与基本技能。我校目前机械专业的金工实习是四周时间，要求了解金属加工基本知识、了解机床的基本组成、掌握普通机床基本操作技能，能够运用所学知识完成简单零件的加工等；了解先进制造技术加工原理，能够分析先进制造技术与传统制造技术的区别和联系，掌握其基本操作方法，为以后使用先进设备打基础。第二层：非机械类其它理工科专业。非机械类其它理工专业对金工实习要求较高。我校目前针对部分非机械类理工科专业的金工实习是两周时间，要求学生了解不同机床加工原理，了解各种机床加工范围，能够掌握简单的机床操作方法，运用加工简单零件。了解先进制造设备的加工特点，学生可以针对自己的兴趣，有选择性的学习部分先进设备的操作。第三层：非理工科专业。非理工科对金工实习要求相对较低。这些专业的学生就业在制造业主要从事制造产品的销售和制造过程的辅助管理等。基于这类工作的要求，对这些专业的学生进行金工实习教学过程中应该加入营销6S管理体系和现场质量6S管理体系的实训。我校目前还没有针对非理工科专业开设金工实习教学，但是参考其它高校的教学安排，觉得安排一周时间为宜。利用现代化教学手段，在两天时间内给学生讲授营销6S管理体系和现场质量6S管理体系的相关知识，讲授金工实习的基本理论知识，突出重点与难点，加深学生的感官影响。然后用剩下的三天时间教学生如何操作简单机床和参观先进设备，从而让学生达到对6S管理体系和机械加工过程较深刻的理解。

1.4加强师资队伍建设

金工实习实践教学工作对指导老师的要求较为特殊，建设一支学历、职称与年龄等结构较为合理的师资队伍是金工实习发展的关键。目前我校金工实习指导老师中，高级职称的教师缺乏，中高级技工虽然经验丰富，但是知识面不宽、学历不高、年龄偏大，教学能力和对先进技术的吸收存在不足，满足教学要求有些力不从心，为此学校应加大力引进高学历人才，充实金工实习师资队伍，提高师资队伍的整体素质。

2结束语

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关键词：项目驱动；机械制造工程学；教学改革

中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）06-0164-02

机械制造工程学是机械类专业的一门重要专业课，是研究机械加工系统组成与功能，将传统制造技术与现代制造技术相贯通，并与生产实际紧密结合的应用技术。在该课程的教学过程中发现，大多数学生感觉这是一门枯燥难学的课程，往往产生惧怕的障碍心理，从而导致传统的由浅入深的灌输式教学方法在实际的教学中效果并不理想，学生的实际工程能力没有得到较好的训练，无法实现现代人才的培养目标[1]。随着社会、企业对人才培养提出的新要求，机械制造工程学课程改革迫在眉睫。通过教学实践探索，提出在传统教学方法上融入项目驱动教学法，以有效克服传统教学方法的不足，提高人才培养质量。

一、机械制造工程学课程的特点

1.综合性强。机械制造工程学课程以典型机械产品制造为主线，以质量为中心，以效益为出发点，研究机械制造过程中的基本原理、基本知识和基本方法。该课程主要包括金属切削的基本原理、机械制造装备及其加工表面、机械制造工艺规程设计、机床夹具设计原理、机械加工质量分析、典型零件加工工艺和机械制造装配技术基础等七部分内容，涵盖了材料科学、制造科学、测量学等多个学科，具有涉及知识面宽、综合性强的特点。

2.实践性强。机械制造工程学课程具有很强的实践性。在教学过程中，必须通过理论教学和实践教学相结合，才能使学生更好地掌握相关理论知识。教学实践表明，采取先实践-再理论-再实践-再理论的教学模式，可有效激发学生的学习兴趣，取得更好的教学效果。

二、项目驱动教学法的理论依据

项目驱动教学法起源于20世纪80年代，其理论基础是建构主义学习理论。建构主义认为，知识并不是通过教师传授得到，而是学习者在一定情境即社会文化背景下，借助在学习时其他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构方式而获得[2-3]。建构主义的学习理论强调：学习活动必须与任务或问题进行结合，以探索问题的方式，来引导、维持学习者的学习兴趣和学习动机，创建真实的教学环境，让学生带着真实的学习任务进行学习，从而使学生拥有学习的主动权。学生的学习不仅是知识由外到内的转移和传递，更应该是学生主动建构知识经验的过程，通过新经验和原有知识经验的相互作用，充实和丰富学生自身的知识和能力[4]。

项目驱动教学法是指在教学过程中，以项目为中心，通过完成项目的过程，来学习相关的知识和技能。具体而言，项目驱动教学法就是在学习的过程中，在教师主导下，学生围绕一个共同项目活动中心，在问题动机的驱动下，自主探究和协作学习，并在完成项目的同时，使学生获得知识和技能，更好地培养学生的自主学习、探究学习和协作学习的能力[2，4]。

三、机械制造工程学课程教学项目设计

在机械制造工程学课程教学中实施项目驱动教学法，其中教学项目的选择与设计是最为关键的环节，教学项目设计的合理与否，将会对教学效果产生直接影响。项目是在一定的时间范围内，为了达到特定的目标，而调集到一起的资源组合，是为了取得特定成果而开展的一系列相关活动。项目驱动教学法主要包含三层含义：项目是一项有待完成的任务，且具有特定的环境与要求；在一定的组织机构内，利用有限资源，在规定的时间内完成既定任务；任务要满足一定的性能、质量、数量、技术指标等要求[2，5]。

在进行机械制造工程学课程的项目设计时，主要遵循以下几个原则：

1.项目的综合性。综合项目的实施，有助于使学生把已掌握知识和即将学习知识交融结合、融会贯通，从而提高学生的综合应用能力[6]。因此，在机械制造工程学课程的教学过程中，除了设计和实施基本项目以使学生掌握基本知识和基本理论外，还设计了“轴类零件的加工”、“箱体类的加工”等综合性项目，以培养学生综合运用知识解决实际问题的能力。如在讲授《金属切削加工的基本术语和定义》一章内容时，设计了如下项目：怎样获得如图1所示的阶梯轴零件？它由一些外圆柱面、圆锥面和平面组成，并有尺寸精度和表面粗糙度要求。怎样才能获得这些表面？需要哪些运动？需要用什么机床、刀具、夹具和量具？怎样把它装在机床上？精度怎样？该项目可涵盖本章几乎所有的重要知识点。

2.项目的典型性。典型的教学项目，不仅要有利于承载相关基本知识和基本

理论，而且有助于学生的理解和掌握。例如在机械制造工程学课程的教学过程中，将“CA6140车床主轴的加工”作为一个教学项目，承载了金属切削原理和机械加工工艺设计教学任务。通过本典型项目的实施，可使学生掌握金属切削加工的基本条件、切削运动的组成、切削用量三要素、外圆车刀的几何角度和机械加工工艺规程设计等相关知识。

3.项目的可行性。项目的可行性是项目驱动教学法顺利实施的基本要求。所设计的教学项目必须难易适中、切实可行，且实施过程中要按照由简到繁、由易到难的原则进行。在机械制造过程学课程教学过程中，对于各模块的教学，基本按照基本项目-典型项目-综合项目的顺序进行实施，以适应学生的认知规律。

四、项目驱动教学法的实施步骤

在机械制造工程学课程教学过程中，采用图2所示的流程图实施项目教学。总体思路是以实践为导向，以教师为主导，以学生为主体，通过设计和选择教学项目完成课程的教学目标。学生在教师的指导下，通过独立研究和小组协作相结合，完成项目涉及的各项任务。最后，师生共同进行学结和效果评价，并将项目内容进行延伸、改进和完善，以适应以后教学的需要。

五、结束语

黑龙江科技大学机械工程学院把项目驱动教学法引入到机械制造工程学课程的教学过程中，将教师的角色由过去课堂教学的主导地位变成课堂教学的组织者、主持者，而把学生被动听讲变成主动参与操作，积极参与新知识的探索，激发了学生的学习兴趣和主观能动性，培养了学生的团结协作精神，提高了教学效果。

参考文献：

[1]周莉.基于项目驱动的机械制造工艺学课程改革与实践[J].中国科教创新导刊，2012，（35）：221-223.

[2]何克抗，李文光.教育技术学[M].北京：北京师范大学出版社，2005.

[3]林佳一.基于项目驱动的《网络数据库》课程教学研究[J].职业教育研究，2008，（9）：84-85.

[4]张琳.浅析建构主义理论指导下的合作学习模式[J].科技创新导报，2008，（35）：141.

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关键词 机械原理 教学内容 教学方法 网络化 教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.04.061

Abstract The theory of Machines and Mechanisms is a major technical basic course in various mechanical specialties. The teaching reform is discussed to meet the need of mechanical engineering in the new period of development and personnel training. According to the specialty training aims and characters， the teaching contents， teaching methods and network teaching environment construction and so on several aspects have been investigated and practiced. Preliminary achievements are acquired.

Key words the theory of Machines and Mechanisms； teaching contents； teaching methods； networking； teaching reform

创新型人才就是具有创新意识、创新精神、创新思维、创新能力并能够取得创新成果的人才。①高等教育肩负着培养高素质工程技术人才和创新型人才的重要使命。因此，高等院校机械专业的教学过程要面向国家现代经济发展需求， 重视基本知识和创造性工程实践能力的培养， 才能培养出适应当前发展需要、具有创新能力的高级应用型人才。②③④

机械原理作为机械专业创新型人才培养的主要课程之一，在培养学生的机械设计能力和创新能力方面占有十分重要的地位。机械原理课程为学生从事机械方面的设计、制造、研究和开发奠定了重要的基础， 在培养学生创造性思维以及训练机械工程实践能力等方面具有重要的作用。⑤由于它具有较强的理论性、实践性和应用性，传统的教学模式注重课堂讲授和理论推导，缺乏对学生兴趣、创新思维、工程应用思维的培养。为此，我校机械原理课程从凝练教学内容、调整教学方法、建立自主学习网络教学模式等几方面进行了教学改革的探索与实践。

1 提高教学内容的实用性、系统性

机械原理课程的教学内容多，而学时数却比以前有所减少，这就要求教师必须从实用性出发，根据“能力导向”原则精选教学内容、优化学生知识结构。一方面重点讲解基本理论、基本知识、分析和设计方法，使学生达到灵活掌握的要求；另一方面增加学科前沿中重要的、比较成熟的新成果，使学生对学科发展前沿有所了解，从而激发学生的学习兴趣。以国家级“十三五”规划教材为基础，介绍同一典型机电产品的概念设计、运动学分析、动力学分析，介绍驱动子系统的参数选取和机械零件的工作原理、特点、选用及其设计计算方法等。培养学生初步确定机械运动方案、分析和综合常用机构的能力，使学生树立正确的设计思想，学会运用手册、标准、规范等资料。

机械类课程目前已形成设计、制造两大课程体系，以及由认知性实验、金工实习、生产实习、课程实验、课程设计等构成的实践教学环节。但是各门课程多侧重于自身的完整性，缺乏将知识与技能有机连接的载体和机制，学生学到的知识与技能是孤立和分散的，限制了机械类创新人才的培养。因此，我们结合学校特色和科研项目研究背景，选择了一个典型机电产品为案例，从机械原理课程开始，贯穿相关课程的课堂教学和课程实验。并且作为大学四年级综合实验的一项内容，学生以小组为单位完成用于特定工作的创新产品的设计、分析、制造等工作，完整体验产品的设计与制造全过程，提高了各教学环节的关联度，提高了学生的实际动手能力、分析和解决工程问题的能力、合作学习和协同工作的能力。

2 实现教学方法的多样性

由于机械原理课程具有较强的理论性、综合性和实践性等特点，因此在教学过程中，应该尽量采用灵活多样的教学手段和教学方法来激发学生的学习兴趣，提高学生的学习主动性，提高课堂效率和教学质量。许多学生由于前期理论力学基础不扎实，从而影响了机械原理课程学习的积极性和学习效果。为此，可以从已学过的知识入手，将课堂讲授与学生科技活动相结合。

2.1 设立大作业激发学生学习兴趣

首先，设立机构认知大作业，利用先前学过的知识和手段，从简单问题入手，目的在于激发学生的学习兴趣。学生可以通过观察，选择实际生活或生产中用到的机构，也可以选择科技场馆中展示的机构，对其进行结构分析，利用绘图软件绘制机构的运动示意图，说明其工作原理，计算机构的自由度。例如：起重机变幅机构模型如图1所示。起重机变幅机构利用了双摇杆机构使重物绕回转轴线作径向水平移动，可以提高起重机的生产率，扩大工作范围，改善工作机动性。其机构运动示意图如图2所示，起重机变幅机构是通过原动件摇杆AB运动来改变幅度，进而调整取物装置的工作位置，以适应装卸路线的需要。该机构为平面机构，其中活动构件数为3，低副个数为4，高副个数为0，根据平面机构自由度的计算公式可以得到其自由度为1。

在理论课程教学后期，设立机构创新设计大作业，选题要符合工业发展方向和市场需要，一般选用全国大学生机械创新设计大赛的题目，要求学生5人一组，综合利用所学的知识、方法和工具完成创新设计，但是不能为了创新而将机构复杂化，同时还要关注设计的可行性和经济性。最终，提交设计说明书1份，说明设计意图、工作原理及机构组成等，并利用三维绘图软件完成实体建模。大作业经教师评阅后，利用课堂时间进行讲解和学生互评。例如：图3为学生设计的手摇式削面机的机构运动简图，图4为其三维模型图。手摇式削面机运用了齿轮机构、曲柄滑块机构和带传动。由曲柄滑块机构控制刀片往复运动，使用齿轮齿条机构向上挤压面团，从而实现削面过程。整个过程采用手柄驱动，通过齿轮传动和带传动实现运动的传递。

设立大作业可以使学生在学习的过程中不局限于书本上的知识，能较好地解决学以致用、好学善用的问题，培养学生的创新意识和合作精神。

2.2 与学生科技活动形成良性循环

在机构创新设计大作业中，由教师精心筛选，经过个别指导，使用现代化的设计方法完善设计作品，绘制成套零件图和装配图，并结合后续相关课程知识，完成实体加工制作。设计的作品可以参加省、市乃至全国性的各类竞赛，如全国大学生机械创新设计大赛、挑战杯比赛、机器人大赛和大学生科研立项等大学生科技活动。

在学生的科技活动中，将会暴露出学生对于所学基础知识及其应用方面的很多问题，可以将这些问题进行总结，并引入到课堂教学之中，使理论教学更加生动、印象深刻，进而为日后的学生科技活动打下良好的基础。因此，理论教学和学生科技活动之间互相促进，形成了良性循环。例如：新型擦鞋机是我校参加第四届天津市大学生机械创新设计大赛的参赛作品，图5为Solidworks绘制的新型擦鞋机三维实体图，图6为加工得到的实物样机。

以大学生科技活动为平台，使学生运用所学知识进行了全面的、整体的、深刻的训练，可以增强学生的综合素质，培养学生的创新精神与实践能力。机械原理课程教学为大学生科技活动奠定了良好的理论基础；大学生科技活动又使机械原理课程教学得到了延伸。

3 建立自主学习网络教学模式

随着计算机技术的不断进步，网络资源的广泛应用，使得课程教学网站的建立更加便捷，学生可以充分利用校园网进行自我提高。机械原理课程的教学网站可以将电子课件、教案、课程素材、学习重点与难点、典型例题、自测题库、课程实验和课程设计指导书等大量学习资料放在网站上，可以满足学生复习、考研、扩大知识面等各种学习需要。在日趋完善的校园宽带网络平台的基础上，结合Web的开放式技术和协同设计技术，构建机械原理交互式网络教学平台，实现网上答疑、在线讨论、创新园地等专栏，为学生创造了良好的网络学习环境。

4 结束语

通过对机械原理课程的教学改革与实践探索，我们根据“能力导向”原则凝练了教学内容，提高了各教学环节的关联度，采用了灵活多样的教学方法，建立了适合我校特点、可持续发展的学生课外科技活动机制，将课堂教学与网络自学紧密结合在一起，教学效果得到了明显的提高。

在机械原理课程教学内容和教学方法的改革过程中，培养了学生兴趣驱动、主动实践和锐意创新等意识，全面提高了学生的工程实践能力和综合素质，为我国制造业的振兴和可持续发展培养高素质的工程技术人才提供了新思路。

基金项目：天津市普通高校本科教学质量与教学改革研究计划项目（D01-0802）；天津城建大学教学改革项目（JG-1423）

注释

① 钟秉林.国际视野中的创新型人才培养[J].中国高等教育，2007（3）：37-40.

② 严新平，谢峻林，李志峰.应用型创新人才培养的构思[J].理工高教研究，2009.28（1）：74-77.

③ 王丽燕.教师实践共同体：专业发展的平台[J].河北师范大学学报（教育科学版），2010.12（8）：26- 29.

篇10

一、教学内容整合的指导思想

进行制图教学内容整合的指导思想为强化能力培养的知识,弱化学术性、工程性理论分析的知识;注重学生空间思维能力和实体构形能力的培养,提高学生识读图样的能力水平;在绘图技能上重点培养计算机绘图技能和徒手草图技能;注重使学生养成遵守国家制图标准的习惯。

二、从教学内容方面进行整合分析

1.制图课程体系分析

机械制图课程体系主要包括图样的基本知识、投影基础(包括画法几何和投影作图)和工程制图。

图样的基本知识主要介绍制图国家标准关于图幅、字体、线型等的基本要求。在投影基础中,画法几何是基础部分,教师要按点、线、面、体的投影逐步培养学生的空间思维能力,建立起投影与空间物体的联系。轴侧图的绘制、组合体的识读在培养和提高学生的空间想象力和构型创造力有重要作用。这部分主要使用尺规作图,培养学生科学、严谨的工作作风。其中涉及一些表达几何元素空间关系的图解内容,理论分析性较强,但在实际图样绘制应用较少。因此,教师可以根据职业教育培养目标的需求进行删减与合并。

投影作图部分,主要介绍机件的表达方法,视图、剖视图、断面图和其它表达方法。这部分在课程顺序上起着承上启下的纽带作用,既是对前面画法几何、投影基础知识的综合应用,又是为后面零件图、装配图表达方法选择的有效知识预备,在课程体系中地位比较重要。

工程制图部分是在图样基本知识和投影作图基础上,主要学习零件图、装配图的构成和表达方法,是教材中的重点,也是与生产实际紧密联系的部分。在这部分内容中标准件、常用件的表达遵循国标的规定画法,一些绘图软件以图库方式提供有现成的图形,教师可以采用与零件的图、装配图交叉的方式学习,以达到在实际应用中加深学生对这些零件理解和认识的目的。在零件图的学习中,教师除了要涉及零件的表达方法和尺寸标注外,还要包括尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等技术要求的标注。所以在课程内容整合时,教师可以将“公差与配合”的内容合并到其中,这样一方面可以加深学生对这些知识的理解,另一方面还可以避免学科内容重复,学时资源浪费。

2.计算机绘图与传统机械制图的关系分析

各种计算机绘图软件的广泛使用,尤其是AutoCAD广泛应用于各个领域,极大地提高了绘图的速度,增强了图纸的美观性和准确性,并在图纸的重复利用、保存和管理等方面显示出手工绘图所不能比拟的优越性,实现在工程制图中“甩图板”、“无纸化”。

整合式是最好的一种教学模式。这种模式可以避免添加式的计算机绘图知识学习不深入,技能应用不全面的缺点,也可以克服分离式制图与计算机绘图时间分割、内容脱节的弊端。所以,在将计算机绘图加入传统工程制图时,教师应选用整合式教学。但是,目前还没有比较好的能实现制图与计算机绘图教学结合的教材。在进行教学内容整合中,教师可采用的处理方法是,根据选用的计算机绘图教材AutoCAD 2000的内容体系,选择其中操作技能实用性强的内容,结合制图教学需要整合为若干个功能块,在教学时适时融合进去。

3.内容整合中制图能力的培养重点分析

在教学内容整合中,学生制图能力的培养要以计算机绘图为培养重点,但教师不能完全舍弃手工尺规作图,需要安排少量的手工尺规作图培养学生的标准意识和严谨工作态度,同时还要注重徒手草图能力的培养。徒手绘图是一种专业技能,在实际工作中具有快速、灵活、高速的优点,在捕捉现场设计灵感、现场记录、设计思想的快速交流和表达等方面具有独特的作用,对于培养学生的创意思维能力很有用,教师应予以重视。所以,教师在进行计算机绘图练习的同时应安排必要的徒手草图练习和适量的手工尺规练习。

三、教学内容的整合方法

1.根据培养目标需要进行内容调整

在实现两门课程的教学融合教改时,教师要在保持原内容体系结构的基础上对具体教学内容进行优化整合。第一,内容整合打破“多而全”的思想,贯彻“少而精”的原则。第二,讲授从整体出发,变抽象为具体,注重空间思维能力的培养。第三,将“公差与配合”内容纳入机械制图中。

2.计算机绘图功能“块”化

计算机绘图软件AutoCAD具有强大的绘图功能,在教学实践中要根据学生的需要和实际接受能力进行功能整合,形成几个功能块讲授给学生。在教学融合的改革实践中,教师要配合机械制图的教学内容需要和学生绘图的一般方法步骤,把AutoCAD的绘图功能化分为:绘图命令功能块、编辑命令功能块、标注(尺寸、文本)命令功能块、图层属块、图块与引用功能块等,按照由简单到夏杂、由基础到综合应用的顺序讲授给学生。这样可基本保障和满足学生学维绘图的需要。

3.计算机绘图功能与机械制图教学融合

在实现制图与计算机绘图的教学融合实践中,教师要以制图课程体系为主线,在学习制图的有关章节内容时适时融合进计算机绘图的技能。教师要以“机械制图为理论,计算机绘图为工具”,使学生在学习机械制图原理的过程中掌握计算机绘图技能。教师要改变以往学完制图再学计算机绘图的方法,使学生能够将这两门课程有机联系在一起。

4.在教学中强化学生计算机绘图和徒手草图能力的培养

在制图能力训练的培养方式上,教师应以计算机绘图为主,安排较多的课时让学生上机练习,使学生通过上机作图,掌握对制图投影原理的分析应用和计算机绘图各种技能的灵活使用。同时,教师还要重视和强化学生的徒手草图能力的培养。这个环节主要在课堂学习中进行,让学生采用手工草图的方式补画图线、视图,勾画轴测图。

参考文献:

[1]胡宜民.机械制图课程内容、改革的研究与实践.工程图学学报,2003,1.