机械原理和机械设计的区别范文

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【关键词】机械设计；高等教育课程；中外对比；制图标准

目前，在我国的高等教育培养体系中对于大学机械类专业的学生而言，掌握基本的绘制图画能力和运用各种制图软件进行计算机绘图也是非常重要的。我国的机械制课程教育与西方国家如美国、德国等都有着较大的区别，这也体现在机械制图的标准上面。因此，本文重点研究我国的机械制图课程教育与国外西方国家的机械制图课程教育有何种的区别，并对中外的机械制图标准也进行对比分析，看其是否能够帮助我国的机械制图行业更好的发展。

1我国的机械制图课程及其标准介绍

目前，国内大部分高等学校机械专业制图设计方面的课程主要包括以下方面：首先是高级语言程序设计，目的是培养学生能够用C语言进行计算编程，利用计算机完成绘图设计所需要使用到的程序；其次，就是工程图学课程，让学生能够利用AutoCAD软件进行基本的二维制图和了解三视图的投影关系；接着，想要能够进行一般的机械制图，肯定是需要懂得基本的机械原理和机械零件，对于各种机械传动方式和零件进行介绍，这样能够使得进行制图的时候不会出现基本的原理错误；最后，就是对整个机械产品的结构设计，利用AutoCAD制图软件进行制图设计。整体来说，我国的机械制图课程还是主要围绕着机械设计展开的，其他方面设计的还是较少，整个机械制图课程缺少实践性。在机械设计行业灵越，为也适应我国的技术制图标准，促进全国范围内的标准化统一和协调，在1989年国家技术监督局就成立了全国技术制图标准化技术委员会，编制出机械制图相关标准。我国的机械制图标准主要是包括基本的部分，图纸幅画，相关的比例、字体和样式的要求，目前全国范围内通行的机械制图标准图纸幅面和格式标准号为GB/T14689-93；标准比例的标准号为GB/T14690-93；字体的标准号为GB/T14691-93，对汉字和字母的结构形式做出明确的要求；相关线条的标准号为GB/T4457.4-1984，对机械制图使用的图线名称、结构、标记和画法规则做出相应的要求。

2国外的机械制图课程及其标准介绍

在国外西方国家如美国、德国等高等教育学校机械专业制图设计方面的课程主要包括以下方面：首先就是工程计算方面，他们采用的是Matlab程序进行设计和图像处理，在这一方便数据处理的能力较强；其次，在工程图学课程里面，他们绝大多数是使用Catia软件进行应用，都是从三维图像的设计入手；接着，对于国外的机械专业设计制图教学而言，他们有非常重要的实践训练，学生可以参与到产品结构方案的设计中，较为全面的掌握制图设计的各个环节；最后，在国外的机械制图课程里面也会教授机械设计的方法，对于基础的机械也会进行专门的介绍，使得学生能够掌握基本的设计原理。整体而言，国外西方国家的机械制图课程相对起点较高，教学使用的都是较为先进的机械绘图软件，对于机械制图的设计和实践训练这一方面比较重视。随着经济贸易的全球化，为了方便各个国家间的技术交流与合作，国家标准化组织提出了一整套系统的工程技术交流语言，当然这也包括了机械制图的标准语言。在20世纪50S年布的工程制图，到90S年代的技术制图，整个的机械工程制图经历着逐步的完善。目前国际范围内通行的机械制图标准图纸幅面和格式标准号为ISO5457-1980；标准比例的标准号为ISO5455-1979；字体的标准号为ISO3098/1和ISO3098/2，对英文字母的结构形式做出明确的要求；相关线条的标准号为ISO/DIS1128-24：1998，对机械制图使用的图线名称、结构、标记和画法规则做出相应的要求。就国际机械制图标准而言，由于要考虑到国际间的机械制图流通，因此，相对要求更为严格和规范。

3中外机械制图课程与标准对比性研究

通过上述的我国机械制图课程和国外西方国家的机械制图课程对比，可以清楚的看出我国的机械制图课程还存在着一些问题，影响着我国的机械制图工作。对于我国的机械制图标准与国际机械制图标准相比，还是有明显的区别，接下来就进行详细的阐述。

3.1中外机械制图课程比较性研究

对于我国的机械制图课程与西方国家的机械制图课程相比，总体而言各自都存在着特色，但是侧重点有所不同。国外的机械制图课程由于学年是实行3学期制，总体的课时数相对于我国的课程数量是较少的，但是从机械制图的实际培养效果来看又是明显高于我国的培养质量。首先，从中外机械制图课程的设计来看。我国的机械制图课程还是基本使用到苏联式的教学设置，将整个机械制图过程分解成为一个个小部分进行，侧重强调产品的总体设计，而对于后续的设计没有进行过多的关注；国外的机械制图课程则是不仅仅关注基本的机械制图原理和运用，对于涉及到的机械产品设计开发、后续的产品推广等都有涉及到，并且学生也有机会参与到实际机械制图中。其次，我国的机械制图课程的设置太过注重机械局部，如液压、机械和电子方面的局部设计，对于一些传动方式也进行重点的讲解。但是学生在进行设计的时候，并不能够很好的理解和选择合适的传动的方式，对于一个整体并没有进行很好的掌控。而国外机械制图课程则是让学生参与到整个的产品结构方案设计，并围绕着一整的发动机进行机械结构教学，这样才能很好地教导学生传动原理和方式，使得教学具有综合性。最后，我国的机械制图课程讲解完成课本上的知识点后，往往是让学生按照课本教材进行重复性的实验，每个学生都这样模拟一遍。这样的重复性教学，使得学生只能按照说明书和设计的内容来进行学习，并没有自身的想法和创作。对于国外的机械制图课程而言，他们是非常注重学生自己的机械制图设计，充满着创新性，这对于学生的整体培养是非常有好处的。

3.2中外机械制图标准对比性研究

对于我国的机械制图标准和国际的机械制图标准，总体而言，对比性的研究主要是从图纸幅面、比例、字体和图线这几个方面来进行的。首先，在图纸幅面方面，主要是包括图框格式、标题栏、对中符号和方向符号和图幅分区等。我国的机械制图标准与国家间的制图标准主要是我国长期采用的是留有装订边的图框格式，而国际标准是不留装订边；并且国际标准里面规定在X、Y型的图纸上应该画上标记方向符号；而我国的标准则是当标题栏位于图纸右上角的时候才会在X型短上边和Y型长上边加上方向符号。其次，在机械制图的比例方面，国际的机械制图标准只有1、2、5这几个系列，而我国的机械制图标准还增加了1.5、2.5、3、4、6这几个系列；并且，我国的机械制图比例标注中还增加了铅锤和水平方向标注的不同比例，并且对比例尺的形式也有着不同程度的说明和规定。接着，在字体的方面，我国的机械制图标准与国际的机械制图标准差距主要体现在：我国对长仿宋汉字的要求，对于高度和宽度都有着要求，与国际的标准相比，增加了1.8mm高度，并且还增加了综合应用的规定，也给出了具体的事例说明。最后，在图线方面，对于相关的机械制图符号还是有一些差异。对于一些符号如“”，我国实际的机制制图中会运用到，但是却没有在制图标准里面说明；国际的标准线宽比我国的标准线宽度参考值增加了0.13mm，在规定的粗细线条比例关系中，国际标准选择的是2：1，而我国的标准则是选择3：1。

参考文献：

［1］凌玲．新标准《表面结构的表示法》在工程制图教材中的贯彻与实施［J］.工程图学学报，2010（1）．

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1课程改革的总体思路

针对目前高等职业教育的发展趋势，笔者认为：在教学理念上，可以打破以学科为中心、以理论知识为本位的传统学科体系，摆脱学科系统性、完整性的束缚，紧紧围绕高等职业教育人才的培养目标，以就业为导向，以学生为主体，以能力培养为中心，牢固树立知识能力素质三位一体、辩证统一的教育质量观，优化课程体系，改革教学方式、方法，促进教学手段，将现代化设计理念和方法融入传统课程，加强实践教学，注重个性发展，突出岗位实践能力和创新精神的培养。

2课程体系和教学内容的改革

2.1构建新型课程体系

根据柳州职业技术学院对机电类专业人才培养目标的定位，确定《机械设计基础》课程目标为：具有对一般的工程实际问题进行受力分析的初步能力，掌握机械设计中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点以及设计方法，具有设计机械传动装置和简单机械的能力。新的课程体系以此为依据，按照机械设计的基本程序为主线，结合高职教育特点，形成了工程力学金属材料学机械设计理论基础常用机构联接机械传动通用零部件机械系统设计综述计算机辅助设计这一新的课程体系。该体系将传统的理论力学、材料力学、机械原理和机械零件等几门单列课程有机结合在一起，突出实用性和针对性。

2.2整合教学内容

按照教学效果总体最优的原则进行合理取舍，按照重基础知识，突出应用能力培养;重工程意识，突出分析能力培养的原则，确定课程教学内容。在具体做法上，删除枯燥的理论证明、公式推导，注重如何运用这些公式、定理、方法来解决实际设计问题，同时兼顾传统课程在内容上的连贯性。如齿轮机构和齿轮设计部分，删除了繁琐的公式推导，而直接引用结论，完善设计所必须的基本知识和基本理论，增加基本设计方法和实践性内容;如对机械设计部分，把齿轮传动的设计计算应用、轴的设计、滚动轴承的选择及设计、螺纹联接的强度计算及螺栓联接的受力分析、机械零件的疲劳强度设计等内容列为重点。对生产一线技术人员较多碰到的机械工程问题，以实例形式补充到教学内容中，以突出课程教学的工程实用性，学生学以致用，兴趣大增。

2.3增加创新设计内容，灌输现代设计理念

随着时代的进步和科技的发展，生产方式已发生重大变化，机械设计学科涌现了许多新的前沿知识，一些新的设计理念与设计方法也不断涌现。如计算机辅助设计(大批量定制技术中的产品模块设计、产品变形设计、产品配置设计;新的设计理念中的绿色设计、产品全生命周期设计等)，现代设计理念和设计方法与传统设计理念和方法相比，发生了很大变化。本课程应紧跟现代科学技术发展，及时介绍一些新的设计理念和方法、技术、拓宽学生视野，培养学生创新思路。

3教学方法和教学手段的改革

《机械设计基础》是一门理论性和实践性都很强的课程，课程内容中涉及到大量的机械传动过程、机械零件构造、机械工作原理等难于用粉笔和语言来描述清楚的内容，更由于课时减少，学生没有实际工作经历，缺乏与此有关的感性认识，因此教师应充分利用多种教学手段，尤其是现代化的教学手段，将课程生动、直观、轻松地呈现给学生。

3.1合理利用多媒体技术与教学课件提高教学效果

多媒体课件能将抽象、复杂的知识直观化、形象化，创建生动的表象。课件精选了一些机械产品的应用实例的视频、flash动画文件，借助这些课件，学生可以在屏幕上看到各种各样的零件，较易了解熟悉机构工作原理、组成与特征。还可利用多媒体课件设计高度逼真的虚拟情境，例如带传动中弹性滑动现象、四杆机构的运动特征及各种间隙运动机构原理、行星轮系与差动轮系的区别等，将一些黑板不易表达清楚、学生难于理解、实验中又看不到的现象，通过多媒体课件直观而形象的展示出来。

3.2采用实体模型、实例教学、现场教学

教学中，根据教学内容的需要，适时采用实体模型、教具、实例教学、现场参观等教学手段，可以极大的增强学生感性认识。例如：在讲四杆机构时，要求学生观察缝纫机利用飞轮度过死点位置的生活实例，组织学生到现场参观，让学生观察内燃机、牛头刨床、汽油自动翻卸料装置、公共汽车开关门装置;又如，讲授齿轮加工方法时，组织学生到齿轮加工车间观察滚齿、插齿机的工作过程，了解课本内容在生产中的实际情况，这样极大增强学生感性认识，拓展学生的思维能力和创造能力，调动学习积极性，激发求知欲。

3.3建设天空网络课堂

随着网络技术的发展，校园网络的普及，硬件和软件的不断健全，利用网络进行辅助教学已日益彰显其优越性和重要性。教师将教学要求、教学内容以及教学测验等材料，编制成多种形式的文档存放在网络服务器上，学生在课后时间可自行访问网站，通过浏览网页来达到学习、复习的目的。学生遇到疑难问题时，可以利用电子邮件、留言等方式向与教师交流，教师在网上给予解答，进行有针对性的个性化指导。

4改革课程设计，加强实践能力培养

培养高职学生的实践能力，是当前高职教育改革的一个重心，而机械设计课程设计是对学生的动手能力和创新能力的一次全面训练。因此，改革机械设计课程设计的指导思想是加强学生实践能力的培养。通过课程设计，培养学生理论联系实际的设计思想，提高分析和解决工程实际问题的能力，对后续专业课程学习、毕业设计乃至今后工作具有重要影响。

4.1根据专业特点，结合实际创新选题

机械专业的课程设计，多年来基本上沿用传统的齿轮减速器装置设计。实际上，不同专业学生接触的工程设备不同，各行业对于机械设备的使用也各有侧重。因此，教师在选题时根据专业特点，结合各行业典型实际机构，选择有生产背景的实践课题，突出针对性和实践性。另外，还可通过两个途径确定课题：一是引入一些较新的题目，如机械式无级变速器，齿轮连杆式步进机械等;二是与毕业设计联系起来，从毕业设计中挑选出合适的传动装置部分，稍加修改作为课程设计的实际题目。

4.2教师有的放矢，悉心指导

我们改革了课程设计题目后，首先抛开了设计指导书，只给学生必要提示和列出参考书目，鼓励学生去查资料，翻手册，分组提出设计方案。教师组织方案研讨会，让学生各抒己见，充分展示研究和解决问题的过程和结论，分析比较各方案的优劣，最后由老师做出点评和总结，给出指导性意见，确定方案。通过这样的过程，学生改变了以往照搬指导书、机械模仿的习惯，知其然又知其所以然，思路清晰，目的明确，对所要设计的对象、方法、任务要求、时间安排等非常清楚。在后续的设计计算、草图设计、装配图设计、零件工作图设计、编写设计说明书等几个阶段，教师应悉心指导学生从设计的工程实际出发，正确采用各种技术标准和规范，教会学生借助于类比、初估等方法，边绘图、边计算、边修改、边比较，交叉进行，树立整体设计意识和创新意识。

4.3CAD技术的运用

熟练掌握CAD技术，已成为工科院校学生必须具备的基本技能。我们在课程设计中，将CAD技术设计理念引入到教学过程中，要求学生用CAD软件绘制零件图及装配图，提倡学生利用三维造型软件如PRO/E、UG、CAXA等构建三维模型，建立虚拟样机，实现运动和装配仿真。从而对自己的设计有了直观认识，并可验证各部件各机构之间的位置和运动是否正确。运用CAD技术，节省了时间，增强了学生创新设计能力和计算机绘图水平。

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1.教师按章节授课，把每章知识孤立分割教学，学生知其然而不知其所以然，所学的知识在学生脑海里是杂乱无章的，无法提起学生的学习兴趣。

2.教学手段和方法仍存在不足。虽然CAI等教学课件的引入提高了课堂容量和课堂效率，但从培养学生能力尤其是创新能力上看，效果不显著。

3.重视理论，重视知识的培养，重视教师的主导作用，因而对综合分析能力、实际应用能力、创新能力的培养不足，学生主动学习精神较差。

二、机械设计系统教学法研究

系统教学法是以具体机械设备（项目）为背景；以学生、项目和实际经验为中心，而不是传统的教师、教材和课程。把整个课程内容在一台具体机械设备上得到有机的整合，使机械设计各章节内容与课程体系衔接地更加紧凑、顺畅。学生开始接触课程就了解了科 学、严谨的设计思想。教师在授课过程中根据相关章节的零部件在机械设备中的作用，通过结合具体实物讲述，使学生对相关内容零部件的作用产生较高认识，对每一个零部件的理解与选择，必然会达到“学有所用”的要求。系统教学法课堂理论教学以改变过去传统单独各章节的分散学习，知识体系杂乱无章，使学生出现“知其然不知其所以然”的现象。通过对这些基本内容的学习去掌握有关的设计规律和技术措施，从而使学生具有设计其他通用零部件和某些专有零部件的能力。系统教学法特点：①系统性。整个课程内容作为一个系统，每个章节内容作为要素。②典型性。具体机械设备包含大多数机械设计课程的知识。③目的性。学习通用机械零件的设计与选型。④科学性。根据学生理解具体情况，灵活掌握、实施教学。⑤直观性。设备结构和各个零部件的作用一目了然。⑥应用性。应用书本理论直接解决设备失效的问题。⑦关联性。充分体现各个零部件相互关联关系。

三、机械设计系统教学法实践

“系统教学法”的核心是一台具体机械设备，具体如何实施教学，可以根据具体情况灵活掌握。设备应具有形象化、具体化的特点，与传统教学中的举例有本质的区别，是把整个课程知识作为一个系统，而系统又是以一台具体设备而体现的，各章节的知识通过设备零部件的设计和选型来学习。设备零部件具有形象化、具体化的特点，以提升绞车作为一台具体设备实例教学。课程教学前，学生首先通过视频了解这台设备的用途，然后到实验室参观，让学生确实感受到设备的外形。教师上课根据视频首先介绍其工作原理以及各个部件的功能和作用，让学生清楚认识到学习这门课程的目的就是要学会这台机器的设计。在教学中要始终贯穿“使用场合—失效形式—受力分析—强度计算—结构设计”这一主线，本课程的学习分成三个单元进行，机械零件的疲劳强度设计和主要零部件，诸如齿轮传动的强度计算、轴的设计、滚动轴承的选择及组合设计、螺纹连接的强度计算及螺栓组连接的受力分析等内容列为重点内容作为减速器的重要组成部分，作为第一单元知识，在课堂上重点讲授；而把比较易于理解的某些章节，如机械零件常用材料和选择原则、过盈连接、摩擦轮传动等列为一般性内容，安排学生自学。第一单元———减速器。①减速器原理。强调是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，是一种相对精密的机械，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。设计减速器时，应根据工作机的选用条件、技术参数、动力机的性能、经济性等因素。②齿轮。通过视频和图片，让学生理解齿轮的失效形式，然后讲解制造齿轮需要材料和热处理、齿轮的受力和强度计算、齿轮的加工精度和效率、齿轮的和齿轮的设计、材料、加工热处理。③轴。根据减速器中轴具体结构进行教学，还要结合齿轮的结构和受力分析讲授轴的结构，对轴的设计、材料、加工工艺、热处理和精度公差要结合实际详细讲解，并对轴的失效形式和国内外最新维修方法进行介绍。④键连接。结合减速器的齿轮和轴进行教学，解释键的作用，重点学习平键和花键的选型计算和实效形式，其他类型的键作为扩展知识进行介绍。⑤轴承。结合减速器的轴系，解释轴承的作用，介绍轴承的种类，重点学习轴承的选型计算；结合减速器的工作特点学习轴承的和实效失效形式。⑥螺栓连接。以减速器箱体的各种螺栓为例，学习螺栓连接的种类、应用特点和使用场合、预紧力的作用、防松的措施、引伸学习螺栓的强度计算和提高强度的措施。第二单元———提升绞车其他部件。①联轴器。首先根据提升绞车介绍各个联轴器的作用，重点学习联轴器的选型设计，联轴器的种类以自学和课堂讨论为主。②刹车器。教师简单介绍提升绞车中刹车器的作用和类型。第三单元———机械其他知识。①带、链和蜗轮蜗杆传动。学习这部分知识时，要把这三章内容进行整合，改变过去按章节分别教学的方式。首先采用对比法进行教学，就是以齿轮传动为参照物，重点介绍三种传动的特点、应用场合，然后再分开单独学习。②摩擦、磨损及。学习时以减速器为例，讲解摩擦和磨损的危害以及的作用。重点学习剂的选用和方式。③机械零件强度。结合齿轮、轴和轴承的失效形式，学习材料的疲劳特性；结合齿轮、轴和轴承的工作中的受力形式，学习交变应力特性。要通过具体减速器齿轮、轴和轴承的失效案例，使学生掌握零件疲劳破坏的危害。

四、结语

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关键词：工程实践；创新能力；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）30-0187-03

一、机械工程技术人才培养的历史状况及思考

实践性教学环节是高等院校培养高素质工程技术人才不可少的教学环节。机电工程专业主要的实践性环节有金工实习、课程设计、生产实习和毕业设计，以及有关专业基础课和专业课涉及的工程实践环节。长期以来，由于历史的原因，课程体系基本上保留了传统的基本教学框架，其突出的表现为：

1.课程体系几十年无实质性变化，教学内容对科学技术发展的新理论、新技术、新方法吸纳迟缓，相对于目前工业科学技术的发展内容滞后，特别是反映结合信息技术、计算机技术的先进制造技术、数控技术、快速成型、先进工艺与设备的内容过少，不能适应科学技术发展对学生将来走向市场，面对竞争的要求。

2.从课程体系和教学内容看，原有的各实践性教学环节主要以理论验证为主，相互联系较为松散，尚未形成完整结合的有机体系。同时，原教学计划中工程实践教学内容比例过小，从而使学生的工程实践意识和实践能力较弱，学生毕业后适应工作环境的磨合周期过长。

3.原有的课程设计长期以来自成体系，课程内容在一定程度上存在着割裂与互不衔接的现象，且设计内容陈旧（例如“机械设计课程设计”中的减速器设计题目几十年来保持不变），不利于学生创新能力和综合能力的培养。

4.金工实习内容单一，设备简陋，现代加工手段和加工方法在金工实习中不能体现。实习基地建设相对滞后，不能满足学生规模增大的需要。

5.毕业设计存在题目老化、涉及内容面窄以及与现场实际结合不够、闭门造车等问题，与我们的培养目标有较大差距。

6.综合性、设计性实验环节比例偏低，专业实验设施严重滞后。

随着目前专业口径的加宽，招生人数的增大，加强对学生工程实践能力和创新精神培养在新时期显得更加重要和迫切。实施创新素质教育，强化综合实践能力，培养具有创新能力的高素质工程技术人才，培养合格的工程师，是我国高等教育面向世界、面向未来、面向现代化的必由之路，也是信息化社会和知识经济发展的必然要求。面对培养21世纪人才的需要和市场经济带来的人才素质能力竞争的现实，如何激发学生的创造性思维能力，如何提高学生将头脑中的思维变成工程图纸和计算机图形的能力，如何提高学生将纸面图形变成产品模型的能力，如何提高学生将产品模型变成真正产品的能力，如何提高学生在管理层、总体领导层创新工作的能力，都是我们从事高等机械学科教育的人员必须认真思考和亟待解决的问题。

二、强化工程实践素质、提高创新能力教学改革的指导思想和基本思路

为了培养出符合现代机械科学技术发展的、符合21世纪需要的创新人才，就要“以现有实践性教学环节为基础，以现代工程技术的能力培养为龙头，以突出学生的综合素质和创新能力培养为主线，以课程体系群中的各个实践教学环节的统筹规划全面更新为手段，建立起一套符合21世纪人才培养需要的工程实践性环节教学体系”。基于上述指导思想，从而确定了教学各个环节的基本思路：“保证理论教学内容够用的前提下，使各个实践性教学环节由原来的“知识传授型”和“技能培训型”向“能力素质培养型”转化，在统筹规划培养目标和培养方案的过程中，科学设置各个工程实践训练的内容，以期通过各个实践性教学环节的实施，提高学生的综合实践能力和创新意识。“

为此，要对以前的教学模式、教学管理方法进行改革，教学内容要重新调整、组合、充实。

三、实践性、创新性的实践教学体系

为了强化工程实践素质、提高创新能力，将机械类工程实践课程按能力培养和训练的方案划分为三个模块（如上图）：

1.实践能力培养模块。该模块包括计算机应用训练、典型机械拆装与测绘、技术基础类课程部分验证型实验、金工实习基本操作技术训练、认识实习等。

2.工程实践能力的综合应用模块。该模块包括技术基础类课程和专业课程的综合性实验、金工实习中现代加工技术实习、有关技术基础课程设计和生产实习等内容。

3.创新能力培养模块。该模块包括专业课程设计、毕业设计、学生机械创新设计和制作活动等内容。

根据上述模块的划分思路，对原有的各实践性教学内容进行修订、整合，制订出符合新思路的实践性教学的有关教学大纲，编写出有关的教学资料。改变思想观念，拓宽思路，改革原有的实践教学模式和教学管理方法。改革实践教学环节对学生的考核手段和考核方法，把学生和老师从应试教育的模式中解放出来，提高学生的学习积极性和主动性。

四、实践性、创新性的实践教学体系的实施方案

（一）强化理论指导下的实践应用能力的培养，科学设置工程实践训练环节

1.在培养计划中，突出实践性教学环节。注重和加强实践性环节，培养学生的工程综合能力和动手能力。实践教学环节包括：金工实习，微机原理与接口技术课程设计，英语强化训练，计算机应用训练，认识实习，生产实习，机械拆装、测绘及计算机绘图，机械原理课程设计，机械设计课程设计，毕业设计，创新社会实践等。以能力培养为重点，将诸如自学、信息采集处理及应用、分析解决工程实际问题、工程设计、动手、语言文字表达、计算机应用、科技开发与创新、组织管理、技术经济分析、实际动手等能力培养放在了极其重要的位置，充分体现了素质教育的内涵。

2.拓宽专业口径，调整知识、能力、素质结构，构建适应新世纪需要的人才培养模式，是机械类人才培养的总目标。从转变教育思想观念入手，以培养工程实践能力和创新能力为目标，突破原有的学科界限，拓宽基础，精选教学内容，处理好传统内容和科学技术新发展之间的关系，努力将机械工程发展成为一个集机械、电子、信息、材料为一体的新型综合性学科。

3.改革金工实习组织模式，培养学生的工程实践能力和创新能力。以学生自己拟定的实习产品为主线，贯穿整个金工实习环节，学生自己确定产品的工艺方法、工艺路线、具体的加工方法、材料的选择、产品的设计、工艺过程的拟定、质量控制既检验方法等。

4.在实践环节的内容上作出科学的安排。对于复合型的机械类应用技术人才的培养，我们认为要在学科交叉融合和综合实践应用能力上下工夫。可以在金工实习之后，专业技术课程开设之前，设置了一周的“认识实习”。使学生在金工实习的基础之上，对整个机械产品的设计、制造和生产过程有一个整体的感性认识；并且，设置了综合性实践环节――机械设计课程设计和机械制造技术基础课程设计。其目的是使学生将所学的机、电、液、测、控及计算机应用等方面知识得到一次综合应用，从中得到一次综合实践能力训练。

5.制定行之有效的管理和实施办法，确保实践性教学环节的质量。对于教学计划中所设计的各个实践性教学环节，制定了相应的教学大纲。确保各个实践性教学环节能够真正培养学生的实践应用能力和创新能力。同时，为了保证学生的参与和积极性，学院还制定了一系列考核和管理办法。

（二）在加强主干课程建设的同时，着力于提高实践环节的教学效果

1.通过重点课程建设来加强机械类技术基础课程实践环节。（1）在重点课程教学计划中，建立充分体现创新思想与实践能力培养的课程体系。（2）改进重点课程实践性教学环节，为提高学生的创新设计能力创造条件。

2.加强设计性实验、综合性实验。加快教育思想、教育观念的转变，更新教学内容、教学方法，训练学生的创造性思维和创新意识，培养学生的综合能力和创新能力。实验的设计应能充分调动学生的积极性，进行科学实验。具体做法是将实验室的设备情况、实验目的要求事先告诉学生，由学生在实验前自己确定实验方案、实验步骤，估计实验结果，然后分组讨论比较方案的优、缺点，确定小组方案，最后上实验台，分组进行实验，实验报告要求有实验方案及其分析，实验步骤、实验调试过程遇到的故障分析、实验结果及其分析。教师和实验员参与他们的讨论，在其中对学生起引导和辅导作用。

3.课程设计注重创新与工程实践。现有的“机械原理课程设计”与“机械设计课程设计”自成体系，分别命题，课程内容在一定程度上存在着割裂与互不衔接的现象，且设计内容陈旧，不利于学生创新能力和综合能力的培养。综合设计的教学实践，将机械原理与机械设计两门课的课程设计进行合并、整合，学生3～4人为一个设计小组，题目是以工程实际为背景的设计题目。将构思、方案设计、功能设计、机构设计、优化设计、评价设计进行一条龙训练，并与机械CAD相结合，形成一个面向工程实践的整体体系，将原来的“课程实践”转变为“工程实践”，以利于培养学生的工程意识、综合设计能力和创新能力及团队精神。

4.创新设计中的计算机系列课程。把计算机技术贯穿于实践性教学内容和课程体系中一直是机械类教学改革的重点之一，计算机也是创新设计的主要工具之一，通过计算机绘图（融合在机械制图之中）、数据库及管理系统、计算机强化训练、机械拆装及测绘及计算机辅助设计等环节将计算机技术融入机械创新设计，提高学生的创新设计能力。

（三）机械创新设计与课程设计、毕业设计有机结合，提高学生参与创新设计的主动性

1.建立机械创新设计基地。实施创新教育，培养具有高素质的创新人才是我国高等教育面向世界、面向未来、面向现代化的必由之路。创新设计是学生创新能力培养的重要手段，因此要建立内容丰富的创新实验基地。

2.机械创新设计和课程设计、毕业设计有机结合，提高学生参与创新设计的主动性。由于单一的机械创新设计激发不起学生的兴趣，又对学生没有约束力，所以学生参与的主动性不足，碰到问题容易退却。机械创新设计和课程设计、毕业设计的结合有利于提高学生的积极主动性，更使得参与机械创新设计的学生人数大幅提高。制定出机械创新设计大赛和课程设计、毕业设计有机结合的实施细则，规范管理，严格要求。把任务和兴趣有机结合起来，这样一来学生既有压力又有动力，达到满意的实践教学效果。

3.规范毕业设计的各教学环节，真题真做，体现综合创新实践。在毕业设计、课程设计选题、难度、份量、综合训练、答辩、成绩评定等各个环节严格把关。设计选题紧密结合教师科研工作，大多数的毕业设计题目来工厂实践或科研项目，有新意。学生的知识结构和创新能力逐步得到提高，综合素质教育取得显著成效，设计质量好。特别是毕业设计中，结合教师的科研项目或工程实际题目，原则上“一人一题”，学生3～4人可为一个设计小组，可共同进行市场调研、方案构思、功能设计、结构设计、零部件设计、编写程序及上机调试、计算机辅助设计、设计评价和论文写作，形成一个面向工程实践的整体体系，培养学生的工程意识、综合设计能力和创新能力及团队精神。具体做法是：在课程与课程实验中先逐步交叉融合，再在综合性课程设计中得到较全面的综合训练，最后在毕业设计中，通过产学研基地的实际课题，真刀真枪地锻炼，使学生的创新能力、综合工程实践能力都得到进一步全面提高，使真正的机械类复合型应用技术人才被“敲打成型”。综合实践能力在逐步综合中培养。

五、结束语

强化工程实践素质，提高创新能力的创新性、实践性教学改革体现了以下几个方面：

1.培养模式和实践、创新教育方案以创新素质教育为核心内容，以工程实践能力培养为重点，充分体现了素质教育的内涵。

2.使整个教学体系得到整体优化，建立大工程观念、竞争和市场经济观念、大机械设计制造观念等新的教育观念。

3.充分体现实践出真知，实践是创新的源泉。

4.针对性的培养应用型人才，教育的人才主要从事工程实践（区别于研究型人才的实践是科学实验），并具有突出的工程实践能力。

5.将创新设计理念融入机械类课程设计、毕业设计等具体教学环节，将创新落在了实处。

新的培养模式符合高等工程教育的规律，也符合现代社会科技创新对人才的要求。

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一、现行机械类专业课程结构分析 

（一）培养目标分析 

机械制造与自动化专业的培养目标是培养德、智、体、美全面发展，熟悉金属材料、机械加工、制造工艺等专业知识，掌握机床操作、产品工艺编制、设计制图、产品质量检验、设备检修维护以及产品销售等能力，能够在机械设备操作工、机械工艺员和制图技术员等岗位从事操作、工艺编制、设计、检验、检修维护和销售等工作，具有良好的职业道德和创新精神的高层次技术技能人才。具体要求有掌握电工技术方面的基本理论和基本知识；掌握公差配合、形位公差以及公差测量的基本知识和方法；掌握金属切削原理，熟悉金属切削机床；掌握机械制造工艺规程有关知识，熟悉典型零件工艺编制；掌握數控机床的指令系统，熟悉典型车、铣削件的程序编制；掌握CAD/CAM软件的基本原理和构成，熟悉三维造型；掌握平面机构的运动和受力分析，以及轴的设计计算。从专业上看，本培养目标包括数控、模具、机械三个方面；从学生专业能力看，包括知识要求、技能要求和素质要求。 

（二）课程结构分析 

从课程结构上来看，围绕专业主干课程，在专业建设委员会的指导下，在深入行业企业进行调研的基础上，明确本专业的主要就业需求岗位及相关职业资格标准。系统分析胜任主要就业岗位所具备的知识、能力、素质要求，对接职业资格标准，构建了“三平台+四模块”的课程体系，即公共课程平台、专业大类课程平台、专业主干课程平台为支撑平台，以选修模块、专业方向模块、课外学分模块为补充和提高。总学分不低于166学分，专业选修（拓展）学分不少于4学分，公共选修课学分不低于12学分，课外学分不低于8学分。公共课程总学分33，专业大类课程总学分42，专业主干课程总学分22，专业方向课程总学分12，专业拓展总学分4，公共选修总学分12，总学时3084，实践总学时数占专业总学时数的百分比为51.88%。 

我国机械类专业经过几年的探索和实践，在国外机械类课程体系的基础上进行整合优化，已基本形成了适合我国国情的机械类课程结构。其专业主干课程有机械制造工艺与机床夹具、电气控制与PLC、液压与气动技术、机械产品质量控制、CAD/CAM软件应用、数控机床加工编程与操作、数控机床故障诊断与维修等共10门课程。 

现行机械类专业的实践教学构建与实施包括基本技能训练、专业技能训练、综合技能训练和顶岗实习四层的“四阶递进式”专业实践教学体系。做到校内学习与实际工作融通：通过数控仿真教学模拟企业操作环境；通过金工实训、数控加工实训、CAD/CAM实训等综合实训项目培养学生的实践动手能力，做到系统训练本专业岗位通用技能和专门技能。顶岗实习由专任专业课教师和企业兼职教师共同指导，校内考核与校外考核结合的教学过程，实现课堂学习与实训实习地点的“一体化”教学，实现学院倡导的“做中学、学中做”的实践教学理念。 

现在的高职院校，在一年级普遍开设了计算机文化基础、高等数学等的基础课程，给学生两年后开设专业主干课和专业选修课打下了良好的基础。从总体上看，高职院校机械类专业和普通高等院校机械专业雷同，我认为这样是不合适的。因为普通高等院校培养出来的学生是研究型的，而高职院校培养的是高层次技术技能人才，在实践能力和创新能力培养方面尤为重要，所以专业人才培养方案应该有本质的区别，课程体系结构应重新构建。 

二、课程体系的改革措施 

（一）重新优化课程体系，实现机械类课程间的有机融合 

课程融合不是不同科目内容的混合并列，而是相关专业课程的有机融合，必须根据机械类专业培养目标定位和分析胜任主要就业岗位所具备的知识、能力、素质要求，对接职业资格标准，设置公共课、专业课和选修课。 

（二）重构课程体系，使课程内容与职业岗位需求相适应 

学院组织人才培养方案修订研讨会，各专业聘请1～2名行业、企业专家参加了研讨。与学院、系领导和行业企业专家从服务区域经济社会发展出发，坚持以发展服务为宗旨，以促进就业为导向，以职业能力和素质培养为目标，对各专业对应的职业工作进行了细致的分析。在宏观上把握区域经济社会发展及行业、企业的人才需求，在微观上按照工作过程对各专业工作岗位工作性质、任务、责任以及任职人员的知识、能力和素质条件进行了全面和系统的研讨分析，确定了各专业的典型工作任务，归纳出了各专业的学习领域，使课程内容与职业岗位需求相适应。 

以上是机械类专业有关课程结构问题的初探，改革机械专业课程教学模式，从而构建高效的课程结构体系。课程体系构建有利于课程的有机融合，使课程内容与职业岗位需求相适应。 

参考文献： 

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关键词： 学科交叉 知识互联 《机电传动控制》

1.引言

《机电传动控制》课程是机械设计制造及其自动化、机械电子工程等专业必修的主干课程，是机械工程和机电一体化人才的培养知识架构中重要的组成部分。该课程知识结构涵盖较多，涉及机械系统、电动机原理、传感器技术、低压电器、继电接触控制系统、PLC控制、电工电子、电机拖动等。对于机械背景的学生，电学及相应的控制理论知识的了解相对较少，理解机械与电学统一、机械与控制结合的知识点，难度较大。因此，《机电传动控制》课程教学存在一定的难度，学科交叉明显，需要较广泛的背景知识[1]。但是，现有教学多以理论教学为主，在课堂上讲授知识，学生实际动手较少，加之学科交叉，学生对于部分内容较难及时理解，不能紧跟课堂教学内容，课堂教学乏味，积极性和创造性不强，教学效果不好[2]。本文通过分析教学过程中存在的问题，然后针对这些问题，进行教学改革的探索，提出相对应的改革方案。

2.教学中存在的问题

（1）学科交叉突出，部分内容学习难度较大。

以本校为例，《机电传动控制》课程主要在大三下半学期开设，教科书选用华中科技大学出版社出版的冯清秀编写的《机电传动控制》第五版。本教材内容丰富，涉及面较广，包含机械系统分析、直流和交流电动机、继电器―接触器控制、PLC控制器、电力电子、调速系统控制等[3]。对于机械专业的学生而言，电学部分的学习难度较大，特别是电力电子的内容，而且相应的知识本身就是自动化专业学习的重点和难点。尤其针对机械设计制造专业的学生，他们没有学过较多的电学课程知识，PLC控制器类的课程没有安排，因此，短期时间学习掌握这些知识，难度较大。课堂教学内容学生无法理解，导致对该课程失去兴趣，感觉乏味，很难达到较好的教学效果。

（2）课时少，内容多，课堂压力较大。

随着现代教育改革的发展，课堂教学课时的压缩相对较大，这体现了时展的要求，因此，传统课程教学要满足新的形势。《机电传动控制》教学同样也面临这样的问题。以本校为例该课程为2个学分，共32个课时，其中课内实验课时4个学时，实际课堂学时为28个课时。然而该课程涉及多方面的学科知识，每一个知识点对别的专业而言，可能是一门课程。因此，在这么短的课时内，将不同专业的知识教授好是非常不容易的。

（3）课程理论抽象，实践教学滞后。

本课程属于专业课程，不仅包含认知的知识，还包括一些理论分析，例如电动机的工作原理部分，通过公式的推导，得出机械和电学特性，从而实现不同类型的控制。这些是磁场与机械力学的交叉，通过理论公式能够了解相应的转换过程。但是这些理论转换过程不直观，非常抽象，同时，相应的实践教学很难展示转换过程。因此，如何在实践教学较难满足的条件下，向学生课堂传授抽象的理论过程，是教学环节需要考虑的问题。

（4）创新思维和动手能力培养较弱。

创新能力的培养是当前高校教育教学的重中之重，也是我国大众创新万众创业事业发展的必然要求。因此，《机电传动控制》课程需要培养学生的创新思维。由于本课程是传统的经典课程，主要讲授机电传动控制过程中的定义和基本原理，课程主要体现基础性介绍，相关技术发展较成熟，因此，创新思维的培养难度较大。同时，本课程是实践性较强，需要学生动手解决实际过程中面临的设计和运行问题。但是实践环节相对较复杂，连线、设备选择及对问题的设计需要一定的时间和设备，基于高效课时少、设备有限的情况，学生动手能力的培养难度较大。

3.教学改革的方法

针对上述《机电传动控制》课程在教学过程中存在的问题，本文提出相应的解决方法，在教学内容和教学方法上进行改革的探索。

（1）构建知识互联的教学内容。

由于本课程涉及不同学科的知识点，涉及机械学和电学两大学科群。机械专业的学生缺乏电学的知识，就会导致学习困难，这是客观存在的实际问题。因此，消除知识之间的隔阂，构建内容互联的结构体系，避免造成孤立的知识体系，对理解和掌握新知识是一种有效的方法。首先分析机械学与电学的课程体系，发现两个学科中的交集课程为电工学课程，工科学生都需要学习电工学。电工学是接触器及电力电子的基础。《机电传动控制》的知识体系主要包括电动机原理和电动机控制，涵盖机械学的理论力学、机械控制工程等，电学部分包含低压电器―接触器、PLC和电力电子的组合，其知识架构如图1所示。可以看出，采用以电工学为基础，在课堂上逐步分析出低压电器、电力电子的特点及基本结构和回路的方法，让学生感觉到，该部分的学习是电工学的延续，并不是新的知识点。通过电工学的原理分析电学知识和内容，完善知识的互联互通的结构体系。

因此，本课程内容以课本为基础，以电工学为主线，集机械学与电学于一体，实现机电传动控制知识体系的互联，避免知识体系的孤立，实现学生知识掌握的延续，从而加强学生对学科交叉其他学科内容的学习。

（2）以学生为中心的教学方法。

教学的最终目的是学生，让学生掌握知识和本领，以便将来更好地为社会服务。因此，《机电传动控制》教学方法是要以学生为中心。学生为中心的核心是学生是课堂教学主体，教师是确保该过程顺利实施的服务人员。针对本课程内容较传统、学科交叉、内容较难等特点，采用课堂口授较难获得很好的效果，学生容易产生疲劳和厌倦情绪，导致课程乏味。产生该问题的根源在于学生并没参与教学，学生并没有动脑筋，想问题。教师采用口授的方式剥夺学生的主体责任。因此，需要让学生走出来，成为课堂的主人。但是由于课时少、内容多，教师的讲授还是非常必要的。因此，采用教师教学为主（目的是掌控课程进度），学生讨论式教学为辅的教学改革新方法。实施小组化学习与讨论，在小组内实现竞争，按小组化实时综合大作业，要求一题多解，既要有自己方案，又要有小组整体方案，实现团队与个体协调、竞争发展。上课采用提问的方式，区别化对待学生，个性化培养。对于理解能力慢的学生，采用简单的问题提问，增强其自信心；对于理解能力强的学生，问题难度适当加大，增强其解决问题和创新的能力，千方百计地引导学生产生兴趣，并喜爱本课程。

（3）博众家之长，体现创新与动手能力。

为了实现创新能力培养，首先需要培养学生自我学习的能力。采用科研促进教学的方法，利用当前先进的科学研究技术，如高性能五轴联动系统的开发，电力行业变频节能电机控制系统等，在工程实际应用中选取具有一定难度的科学研究项目，从中凝练出一系列技术问题，针对课时少，设备有限的不利条件，采用以学习小组为单位，每个小组针对不同技术问题，通过教材、课堂和网络，以及有效的小组讨论，共同学习的方式，给出解决策略。开放实验室，让学生自己动手，实时自己设计的解决方案，并总结经验，提交视频和总结报告，根据不同小组的情况，鼓励学生撰写工作报告或科技论文。通过这样一些实际应用分析，提高学生对知识的理解能力。由于面临的都是实际问题，在小组间的竞争环境下，学生的主动性得到了调动，为技术创新奠定了基础。

4.结语

本文主要针对《机电传动控制》课程教学过程中存在的问题进行分析，提出教学改革的具体思路和措施，通过实施课堂教学，效果良好，其改革效果如下：

（1）将课程体系的知识点互联，大幅度减轻学生对其他学科知识学习的心理障碍，降低学科交叉导致的课程学习难度，使得学生在有限的时间内较容易地理解课程的重点和难点。

（2）以学生为中心，让学生参与课堂，成为课堂的主体，采用小组化学习讨论，实行竞争，学生为了小组的荣誉，积极性得到调动，自信心得到增强，上课认真听讲的学生大幅增加。

（3）直接面临实际问题，设计解决方案，并实际进行处理，学习小组之间进行竞争，学生的主动性空前高涨，实际动手能力得到有效提高，撰写科研和技术报告的能力得到增强，对《机电传动控制》课程的理解更深入。

参考文献：

[1]吴涛，尹志宏.“机电传动控制”课程的研究型教学模式[J].实验室研究与探索，2013，32（1）：105-107，187.

[2]腾加庄，于东林，姜峰.机电传动控制教学改革初探[J].吉林化工学院学报，2014，31（2）：64-66.

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本系列实验中，“VoyagerIIA”机器人使用的电机是90W空心杯伺服电机，是直流电机。“VoyagerIIA”机器人实物如图1所示。要求学生学会从实际对象中抽象出数学模型，建立被控对象，即机器人控制电机的传递函数，并分析搭建整个实验控制的系统框架。本实验对“VoyagerIIA”机器人的速度进行控制，根据减速比和转子直径可以计算出机器人移动的实际速度。因为控制滞后小，所以将控制对象（也就是电机）的数学模型等效为一个比例环节，而在机器人实际的行进过程中，因为轮子打滑等因素的影响，机器人的行走速度达不到期望的值，所以需要对控制算法中一些参数进行反复调节。

实际速度的检测是通过超声传感器检测距离，再对距离进行求导得到，并与期望的行走速度值进行比较，通过不同的控制方法（PID控制、最少拍控制和有限拍无纹波控制）对速度值进行校正。实验将设计性、研究性和综合性融为一体。学生自主设计控制方案，采用不同的数字控制规律，自行编译控制算法并进行闭环控制调试，通过对机器人行走速度精度的分析，提出改进控制算法的措施。可以使学生有效地理解计算机控制技术在控制系统设计应用中的原理和方法，了解不同控制规律的控制算法软件编译设计与硬件实现之间的关系，学会解决实际控制系统应用中的各种控制问题。

2实验模块

本实验分为4个主要模块。

2.1搭建系统控制模型模块

要求学生具有分析和搭建该计算机控制系统控制模型的能力，该实验数字控制系统的主要控制环节见图2。系统给定速度输入V0（t）和系统速度输出V（t）之差为误差信号E（t），将误差输入给控制算法即控制器，由控制器输出控制量U（t）实现对被控对象的调节。

2.2连续系统离散化模块

本实验采用基于离散控制理论的直接数字控制方法，被控对象要用离散模型来描述，或用离散化模型来表示连续被控对象。要求学生理解和掌握将连续的模拟被控对象转化为离散模型的原理和方法，采用不同的离散方法，如双线性变换法、脉冲响应不变法（Z变换法）、阶跃响应不变法（具有采样－保持器的脉冲响应不变法）和零、极点匹配Z变换法等，并对比控制结果，分析各种方法的优劣。

2.3控制律设计模块

要求学生理解和掌握PID控制、最少拍控制、有限拍无纹波控制的区别、原理以及控制器编译算法。在已知被控对象数学模型的前提下，根据离散系统理论，采用直接设计法对计算机控制系统进行分析，综合设计出数字控制器的传递函数。利用VC＋＋软件的灵活性，可以实现从简单到复杂的各种控制律。3．4闭环系统调试要求学生通过上机调试，对误差精度进行分析，调整并确定不同控制律下数字控制器编译算法中的相关参数，以达到期望的控制结果。

3实验的组织和实施模块

“VoyagerIIA”机器人行走控制系列实验设计了4个实验项目，共计20学时。要求学生自学VC＋＋编程，掌握基本的编程操作。本实验适用于电气工程自动化专业、机械设计制造及其自动化专业（大三、大四学生）。实验课时安排如下：（1）整定模拟机电系统参数，搭建整个闭环控制系统的数学模型（4个学时）；（2）连续系统离散化，对整个采样控制系统中的模拟环节如控制电机等进行离散化（2个学时）；（3）设计数字控制系统的控制律，可以按数字PID控制、最少拍控制、有限拍无纹波等多种控制算法编制程序（10学时）；（4）闭环调试，按给定的计算机闭环控制指标进行速度回路设计并进行实际控制测试（4个学时）。

4结束语

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摘要：工业设计专业区别于艺术类设计专业，它的教育环境、教学目标、学生思维方式等都有自身的特点。我们必须根据这些特点，多方面、积极探索出适合不同课程的多元化的教学组织方式，才能从根本上提高教学效果，培养出高素质的工业设计人才。基于此，本文对工业设计专业的教学改革作出一番探讨。

关键词：工业设计 教学 改革

一、根据工业设计专业的课程目标，从实际工程经验出发精选课程内容

对于工业设计专业的学生来说，只要能具备基本的绘制基础图纸的能力和可以阅读工程图纸就够了。制图的目的不是为了准确表达零件的设计与制造工艺、部件的装配原理、零件的相互关系等这些内容，而是要通过图纸来理解设计要求，并将自己的设计表达出来。教学中完全没有必要将课程中的大量时间浪费在常用件、零件图、装配图的绘制上，只需让学生能读懂即可。相反，对机械专业中较少涉及、却在产品形态设计中经常运用到的自由曲面的画法在教学中要重点关注，反复讲解和练习，以保证学生在以后的设计实践中的应用。如机械设计基础课程：它是机械类课程中比较重要的专业基础课，从机构的概念到受力分析、强度计算，直到最终的机构设计等有一套相对完整和成熟的理论框架。但工业设计专业与机械专业对这门课程的要求不同，它不要求学生定性且定量的分析各类结构，也不要求学生进行复杂的机构设计，工业设计学生面临的主要问题是在诸多方面因素的制约下，选择什么样的机构最有效，同时最有利于把握产品的整体造型。因此，根据工程经验，在学生掌握基础理论的基础上，在课程中着重让学生理解和熟悉机电类产品中的常用机构的运动原理和运用条件。

二、改进教学方法和手段，将抽象的概念教学转变为具象的经验传授式教学

传统“填鸭式”的抽象理论的教学要求学生有很强的逻辑思维能力来理解和消化概念、理论，同时需要大量的练习来巩固和强化学习结果，这都需要大量的时间。而由于课时的限制，工业设计专业的学生又需要在短时间内对相关的工程基础有一定的认识，经过长时间的讨论和教学检验，我校工业设计专业摸索出了一套经验传授式的工程基础课的教学方法。

1、从实例出发，进行“具象——抽象——再具象”的过程教学

工业设计专业的学生经过素描、色彩、构成等专业基础课的训练，形象思维能力相对较强，根据这一特点，工业设计专业在课程教学过程中从典型的产品设计案例出发，先具象地对案例进行解构，根据解构的结果抽象出概念或理论，再把抽象理论扩展开来，拓展到广泛运用的其它案例上去。相对于概念或理论的生硬讲解，“具象——抽象——再具象”的教学过程通过贴近生活的实际产品的应用，可大大加快学生理解这些概念的速度，并且很快可以领会这些概念或理论的应用情况，积累工程经验。

2、利用现代教学手段，进行“可视化”教学

为了使工程基础类课程改变枯燥的面貌，案例和理论的讲解更加生动，可以开展工程基础类课程“可视化”教学的探索和研究，制作大量的案例演示动画。这些可视化的案例，一方面将抽象、无味的概念生动地表述出来，可以激发学生的学习兴趣，加深学生的直观理解，另一方面又可增大学习的信息量，解决了实验室中真实产品数量有限，不能满足课程实践的需要的问题。同时，看得见的“真实的”产品的结构、工艺、材料的运用，也能直观地展示工程基础知识在产品设计过程中的重要作用，使学生感到“学有所用”，增强学生学习的动力和积极性。

3、以课程内容为主线，组织项目教学

项目教学法是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。项目教学中由教师针对一个项目主题提出框架要求，并引导学生将这些要求转化成问题环境，先让学生独立探索，然后组织学生分小组对探索结果进行讨论、评价和改进，在正确运用基础知识的基础上提出针对项目主题的设计构思或设计方案，最后对学习效果进行评价。

三、充分利用工科环境，注重课程间的交叉与联系

无论在何种领域，美感是相对统一的。工科院校特有的学科环境，在某些程度上也可促进设计基础类课程的教学。在设计素描课程中，可以着意引入了设计图学中画法几何、轴测图、透视与阴影等概念，这些概念中的投影规律、形体相贯、透视方法，都非常有利于学生对设计素描中切线、中心线、结构线、明暗交界线的理解和掌握，可以使学生更方便地分解和研究各种形态组合，从而掌握复杂形态的产品设计素描。同样，在构成艺术和综合造型中也引入一些与建筑设计相关的案例，通过对这些工程型案例的分析来讲解设计基础理论的应用，这就很自然地使学生看到了设计基础知识在工程领域的具体应用，不仅形成了学科间的交叉和渗透，培养学生综合运用知识的意识，更在无形中增强了学生的学习兴趣和学习信心。如在设计素描课程中，去掉了人物写生和石膏像写生的环节，针对机电产品的造型活动，重点强调自然物和工业人造物的形态分析与表现、空间组合的分析与表现、产品的局部构造和装配关系的分析与表现，为培养学生良好的草图绘制能力和形态鉴赏能力打下良好的基础。在设计色彩课程中，把教学的重心放到一些基本理论的讲解和简单客观表现能力的训练上，重点使学生掌握色彩的观察方法、色彩之间的关系和色彩的表现技巧，引导学生从理论的高度来看待设计色彩的学习，等等。针对学生造型能力和表现能力的培养，选择合适的课程内容将对课程的教学将起到事半功倍的效果。

教学改革是一个连续动态的过程，要想建立相对成熟和完善的工科工业设计教学模式，培养出高素质、高水平的工业设计人才，需要我们每一个身在其中的教育工作者依据所面临的实际情况，树立全新思维，进行科学、大胆的探索。

参考文献：

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关键词：机床电气图 机床电气故障

一、一般机床电气图读图的基本步骤：

1.了解机床设备的结构、动作过程及操作方法。

对一些由机械运动引起动作的电气元件（如行程开关、传感器等），应注意其在机床上的安装位置及作用，通过电气线路图、元器件的明细表，了解接触器、继电器、开关、按钮的安装位置及作用，对于电子控制线路和测量电路、保护电路，应搞清其输入、输出信号及作用。

2.了解机床加工工艺及运动部件的动作情况。

特别要分清该机床的主运动和辅助运动之间的关系，以及各种运动的动作顺序和控制顺序开始与结束的控制元件。

3.根据机床的动作情况，结合机床结构，分步骤识读电气线路图。

将主电路和控制电路分开看，先看主电路，再配合机械动作看控制电路。将控制电路划分成几个部分，逐步分析各部分电路的作用与原理。

4.对于比较复杂的线路图，先找出其中的典型电路进行分析，再分析其辅助电路，然后分析整个电路的原理。

二、阅读和分析机床电气图的方法

1.主电路的阅读步骤及内容

(1)搞清电动机类别电动机类别主要是指：是交流电动机还是直流电动机；是异步电动机还是同步电动机；是单速电机还是多速电机等。

(2)明确电动机的用途明确电动机在机床当中的作用，例如：是主轴电机还是进给电机；是液压泵电机还是冷却泵电机等。

(3)了解电动机绕组的联结方式电动机的绕组有星形 ()联结方式、三角形()联结方式、双星形()联结方式等。

(4)清楚电动机的运行要求运行要求是指电动机的起动、运行、调速、制动等要求。

(5)搞清用电设备是用什么电气元器件控制的控制用电设备的方法很多，有的直接用开关、断路器控制，有的用各种起动器控制，有的用接触器或继电器控制。

(6)了解主电路中所用的控制电器及保护电器控制电器是指除接触器触头外，如电源开关(转换开关及断路器)、万能转换开关等。

2.控制电路阅读步骤及内容

(1)了解控制电路的电源首先了解电源引入方式：是从主电路直接引入还是通过变压器；是直流电还是交流电；电压等级是多少等。

(2)了解公共电路的保护措施公共电路指的是每条支路都通过的电路，了解该电路上短路、过载、欠电压、过电流等保护措施情况。

(3)了解电动机之间的控制逻辑关系 有的机床有好几台电动机。

(4)了解除接触器、时间继电器线圈之外的其他元器件线圈的作用

机床电器中除了接触器、时间继电器电磁元件外，还有像离合器、电磁铁、制动器、电磁阀等电磁元件，要搞清它们在电路中的作用。

3.辅助电路阅读步骤及内容

(1)辅助电路包括电源显示，工作状态显示，照明和故障报警等部分。

(2)要了解照明、电源显示等辅助电路所用的电源。

三、机床电气设备检修时的测试工具

1.试电笔

(1)区别电压的高低测试时可以根据氖管发亮的强弱程度来估计电压的高低。

(2)区别直流电与交流电交流电通过试电笔时，氖管里的两个极同时发亮；直流电通过试电笔时，氖管里两个电极只有一个发亮。

(3)区别直流电的正负极把试电笔连接在直流电路的正负极之间，氖管发亮的一端即为直流电的负极。

(4)检查相线碰壳用试电笔触及电气设备的壳体，若氖管发亮，则是相线碰壳且壳体的安全接地或安全接零不好。

2.试灯

3.万用表

(1)使用前应先检查指针是否在零位，如不在零位，应旋转调零旋钮，使指针指示在零位。

(2)根据测量对象，将选择开关旋至相应的位置。

(3)测量电压或电流时，应先估计一下被测量的数值大小，将量程选择开关旋至相应的位置。

(4)红表棒的另一端插在“+”号插孔内，黑表棒的另一端插在“-”号插孔。

(5)测量直流电时，应先弄清被测电路的极性，如果不清楚的话，可先用最大量程触试一下，观察指针的偏转方向，来判断极性。

(6)万用表用毕后，应将选择开关置于交流电压的量程最高的一挡，可避免下次使用时，由于不注意直接测量电压而损坏仪表。

四、检修机床电气故障的步骤

根据电器故障的外部表现，通过看、闻、听等手段，检查、判断故障

1.故障调查

(1)问对于有故障的电气设备，不应急于动手，应先询问产生故障的前后经过及故障现象。对于生疏的设备，还应先熟悉电路原理和结构特点，遵守相应规则。拆卸前要充分熟悉每个电气部件的功能、位置、连接方式以及与周围其他器件的关系，在没有组装图的情况下，应一边拆卸，一边画草图，并记上标记。

(2)看看熔断器内熔丝是否熔断，其他电气元件有无烧坏、发热、断线，导线连接螺钉有否松动，电动机的转速是否正常。

(3)听通电试验，听其声、测参数、判断故障，最后进行维修。如在电动机缺相时，若测量三相电压值无法着判别时，就应该听其声，单独测每相对地电压，方可判断哪一相缺损。

(4)摸电动机、变压器和电气元件的线圈发生故障时，温度显著上升，可切断电源后用手去触摸。

2.检查步骤：

初步检查：根据调查的情况，看有关电器外部有无损坏、连线有无断路、松动，绝缘有无烧焦，开关位置是否正确等。

试车：通过初步检查，确认有会使故障进一步扩大和造成人身、设备事故后，可进一步试车检查，试车中要注意有无严重跳火、异常气味，异常声音等现象，一经发现应立即停车，切断电源。

3.检查方法：

（1）观察火花：电器的触点在闭合、分断电路或导线线头松动时会产生火花，因此可以根据火花的有无、大小等现象来检查电器故障。例如，正常紧固的导线与螺钉间发现有火花时，说明线头松动或接触不良。电器的触点在闭合、分断电路时跳火说明电路通，不跳火说明电路不通。在辅助电路中，接触器线圈电路通电后，衔铁不吸合，要分清是电路断路还是接触器机械部分卡住造成的。可按一下启动按钮，如按钮常开触点闭合位置断开时有轻微的火花，说明电路通路，故障在接触器的机械部分；如触点间无火花，说明电路是断路。

（2）动作程序：电器的动作程序应符合电气说明书和图纸的要求。如某一电路上的电器动作过早、过晚或不动作，说明该电路或电器有故障。

五、机床电气故障修复及注意事项

1.在找出故障点和修复故障时，应注意不能把找出的故障点作为寻找故障的终点，还必须进一步分析查明产生故障的根本原因。

2.找出故障点后，一定要针对不同故障情况和部位相应采取正确的修复方法，不要轻易采用更换电气元器件和补线等方法，更不允许轻易改动电路或更换规格不同的电气元器件，以防止产生人为故障。

3.在故障点的修理工作中，一般情况下应尽量做到复原。

4.电气故障修复完毕，需要通电试运行时，应和操作者配合，避免出现新的故障。

5.每次排除故障后，应及时总结经验，并做好维修记录。

参考文献：

[1]冯晓 刘仲恕.电机与电器控制,机械工业出版社.

[2]黄媛媛.机床电气控制,北机械工业出版社.

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【关键词】二本院校；理论力学；教学方法；改革

理论力学是工科专业接触到的第一门技术基础课。许多工程专业后续课程，如材料力学、机械原理、机械设计等都是以理论力学揭示的力学基本概念和基本规律为基础的，而且理论力学的基本理论可以直接用于解决某些工程问题。因此，理论力学在培养学生掌握基本技能的同时，更加重视学生运用知识解决工程实际问题的综合能力，是由偏重基本理论转向偏重工程实际的重要转折点。普通二本院校学生的培养方式与研究型大学有所区别，在总学时一定的前提下，针对学生动手能力培养的实习环节较多，因而留给基础课的时间变得更加有限，目前汽车工程系理论力学的课时为60学时。如何在这相对较少的课时范围内，使学生系统掌握理论力学的知识体系，达到人才培养目标要求，就需要对理论力学传统的教学内容、教学方法等方面进行改革，培养学生的工程应用能力。

一、教学内容的改革

1、与大学物理和高等数学知识的衔接

理论力学的前期课程是高等数学和大学物理。力学的公式推导和部分计算需要高等数学的知识支撑。随着大学扩招，二本院校学生的数学基础普遍较差，在讲解力学相关知识之前，必须要复习相关数学知识，否则学生会由于认真听讲而又听不懂，导致学习兴趣和自信心下降。对于与大学物理知识有重叠的内容，如牛顿定律、动力学三大定理等内容，引导学生复习定理内容，不再进行推导，重点放在应用上。而在静力学环节中所学习的物体和物体系统的受力分析和受力图的画法，贯穿整个理论力学始终，但又和物理学有明显区别，为此在讲授这部分内容时要用较多的课时进行精讲和训练。

2、合理安排教学内容

德州学院交通运输和热能专业教材选用工科专业广泛使用的哈工大《理论力学》第7版（上册）。该教材知识体系严谨，对于学生掌握力学知识体系和培养工程分析能力效果显著。但是该教材内容较多，对高等数学知识也有较高要求。为了解决学时少、内容多的矛盾，我们整合教学内容，对一些难度较大而对本专业学生用处不大的内容删去不讲，比如在讲解平面任意力系的平衡方程时，不讲解过多的例题，而把重点放在物体系的平衡上；空间力系平衡方程的求解不做过高要求；运动学综合删去有两个自由度的问题；虚位移删去不讲。而对一些难度较大的相关定理的推导过程只进行定性描述，不做严格推导，转而重点介绍定理的应用。比如速度和加速度合成公式的推导相当繁琐，以前给学生详细推导公式，多数学生反映听不懂。近几年采用定性推导和用特例引出结论的方法效果反而更好。这样既方便学生理解，又能够节约一定的课时量。

3、必修与选修课结合

考研是普通本科院校学生进行深造的重要方式。近四年来，汽车系学生考研率保持在30%左右。必修课的教学内容不能满足考研的要求，为此，我们在制订人才培养方案时设立了理论选修课模块，讲课时例题采用历年各学校考研真题，对必修课中没有讲到的达朗贝尔原理、虚位移原理和振动等知识重点讲述。

二、教学方法的改革

1、重视绪论课

绪论课对学生学习一门全新课程至关重要，通过绪论能够使学生了解课程的用途和学习方法，提高学习的兴趣。为了提高课堂效率，在绪论中提前复习讲解适量概念和几何（平面与空间）投影知识，可以避免在今后的解题过程中重复讲解。

由于学生还没有接触工程实际，也没有接触机械传动的相关课程，对机构传动的原理不理解，导致分析力学问题时困惑不解。因此在绪论课中通过动画和影片形式展示典型的传动机构，使学生对结构传动知识有了直观认识，在后面分析机构时就不再陌生了。

2、板书与多媒体教学相结合

利用多媒体课件教学形象、直观，便于动态演示受力分析、机构运动。对教师来说既节省时间又减轻工作量，优点是显见的。但是多媒体课件在进行定理推导、公式证明以及解题范例过程时，学生思想不易集中，也没有足够的思考时间，教学效果大打折扣。因此应将多媒体与板书有机结合起来。比如在运动学以及动力学的学习过程中，先使用多媒体动画演示运动过程，使学生对题目中的机构运动有一个直观的了解，再通过板书规范书写求解过程会有较好的教学效果。

3、互动教学

现在一般是大班上课，课堂信息反馈较难掌握，因此更应该注意课堂的互动。学生反映课听得懂，但一遇到具体问题时便感到无从下手，究其根源就是基本概念和基本理论认识不深刻。增加讨论课，讨论重点放在概念性的思考题，因为常常可以从中澄清容易混淆的一些概念。

4、精选例题和课堂练习

教材上的例题和习题繁多，不可能都讲解。精选例题与习题，力求用较少的题量、较低的难度、覆盖多知识点，提高学生综合运用知识的能力。精心挑选历届考研真题中难度适中的题目作为课堂练习，学生在做这些题的时候，兴趣较高，效果很好。

5、重视课外练习

课时量的锐减是无法单纯通过提高课堂效率来弥补的，所以一定要注重课下作业的练习。实际上，对理论力学知识体系的掌握程度在很大程度上取决于学生动手练习题目数量的多少，做过的题目越多，对相关定理的理解就越深刻。教师可以加大课下作业量，并适当提高作业成绩占期末最终成绩的比重以督促学生认真完成课下练习。

6、教学问卷调查常规化

每学期期中进行问卷调查，能够及时把本届学生在整个理论力学学习过程中发现的教学方面的缺点、不足以及建议及时反馈给老师，教师可以调整教学方法，并可对下一届学生的学习提供很好的参考。为了让学生认真答卷，我规定问卷计入平时成绩。

三、对学生能力的培养

1、自学能力的培养

很多学生进入大学以后没有完成从中学到大学的角色转换，不知道该怎样去学，甚至要求老师能像中学那样授课。因此教师要不厌其烦地不断传授自学和终生学习的重要性。自学包括两个方面：一是消化已学的知识，二是摄取新的知识。由于课时压缩，教师对教学内容进行了适当调整，对大学物理中已经讲过的不再讲解，引导学生自学，课堂上帮助学生理清思路，形成力学体系。另外，要求学生课下根据我的教学课件整理笔记，以加强学生学习的主动性。

2、加强综合分析能力的培养

综合分析能力的培养是提高学生分析问题和解决问题的一个重要环节。所谓综合能力是指掌握各种定理和各种方法的特点，遇到工程问题知道用什么定理进行分析，应该按什么方法和步骤进行分析。为此即使课时有限，也不能缩减每部分的综合训练环节。

四、结语

通过教学内容和教学方法的改革，处理好高等数学、大学物理与理论力学的关系，使学生享受到了学习的乐趣，学习氛围更加浓厚。学生在学习理论力学课程时，不仅掌握了理论力学的基本知识，而且具备了自学能力和综合分析能力，为今后在工作中的知识更新打下了坚实的基础，教师教学也收到了较好的教学效果。

【参考文献】

［1］哈尔滨工业大学理论力学教研室编．理论力学（I　II）（第7版）［M］.北京：高等教育出版社，2009．

［2］洪嘉振，杨长俊.　理论力学（第3版）　[M].北京：高等教育出版社，2008.

［3］邹春伟．理论力学教学内容改革的思考［J］.长沙铁道学院学报，2006（2）49－50．

［4］李同杰.应用性本科院校机械类专业理论力学教学改革的几点思考[J].科技信息，2012（5）63.