缝纫机的机械设计范文
时间：2024-01-10 17:57:42
导语：如何才能写好一篇缝纫机的机械设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
薄壁零件在焊接过程中会产生较大的内应力，导致较大的变形，当同一零件上具有多道空间焊缝时，该零件的由焊接所产生的变形就非常复杂，不利于分析和控制[1]。在使用常用的减少内应力的方法没有达到满意的效果后，本项目组通过综合分析空间对接焊缝零件焊缝之间热输入量及变形的相互影响，并通过工艺试验论证确定了采用双机器人对该零件进行双缝同步焊接，协同变位机带动焊接零件变位，使焊接位置始终处于最优的状态，以达到保证焊缝成型质量及有效控制焊接变形的目的[2]。
1焊接工艺及流程分析
本方案需将焊缝分为四段焊接。
首先，工件装夹固定完毕后，机械手从长直焊缝一端起弧，根据工艺需要，设定合适的焊接电流、
焊接速度、送丝速度等焊接参数，焊至接近拐角附近位置，如图1（a）所示。
图 1焊接工艺流程图
然后，从拐角附近位置变位机开始旋转，机器人焊枪轨迹点跟随变位机位置变化协调运动，使焊枪始终保持最佳焊接姿态，并选取适当的焊接参数，直到焊过拐角，如图2（b）所示。
接下来，焊过拐角，此时短直焊缝水平向上，变位机停止旋转，机械手夹持焊枪做直线运动，并保持最佳焊枪姿态，完成直线段焊接如图2（c）所示
最后到另一尖角位置，变位机开始旋转，机器人焊枪轨迹点跟随变位机位置协调运动，使焊枪始终保持最佳焊接姿态，并且保持合适的焊接参数。直到焊接完成，如图2（d）所示。
本系统采用人工上料的方式完成工件的装夹与点定，当工人完成装夹后，按启动焊接按钮，系统控制器判断每个气缸是否夹持到位，如果夹持不到位，将给予提示。启动焊接后，机器人按人工示教编程后保存的程序进行焊接，机器人先对直焊缝进行满焊，到直角过度段的时候，机器人控制柜控制协同变位机调整角度，对拐角处的焊缝进行焊接，过完拐角继续焊接另一个平面的直焊缝，最后完成焊接，时效处理后人工下件。流程图如图2所示。
图 2焊接工艺流程图
2系统组成与布局
自动焊接工作站包括机器人分系统、焊接分系统、工装夹具分系统、安全防护分系统和监控分系统。自动焊接工作站采用双缝双弧焊方式，需要两台弧焊机器人；自动化工装夹具通过气缸将工件定位夹紧，在变位机的位姿变换下完成可靠焊接；安全防护分系统用来做工作站的周界防护，避免工人在系统运行时进入工作区域。拟采用的设备有安全光幕、安全门、围栏等；监控分系统控制整个系统的逻辑动作，拟采用PLC来实现各种传感器的控制，并将系统状态信息采集并传输到触摸屏上，操作人员可在工作区域外部清楚地看到整个系统的运行情况，并可通过触摸屏与控制台对系统进行控制。
布局图如图3所示：
1变位机 2滑轨 3机器人 4滑台 5焊接电源 6水冷箱 7拖链 8走线槽
图 3工作站布局图
该工作站设置一个维修门和一个上下料们，技术员可通过维修门进入工作站进行检修和调试，工人通过电动卷帘门进入工作站将工件通过夹具安装到变位机上，适当选取机器人型号以覆盖所有焊缝，该布局方案的优点是上下件安全、方便，各机构在工作中不易产生干涉[3]。
3系统控制
3.1系统控制原理双机器人自动焊接工作站在控制上分为两个层次：系统主控层和机器人焊接控制层。系统控制原理图如图4所示。
图 4系统控制原理图
系统采用PLC 为主控器，收集各传感器信号，进行逻辑运算，然后输出逻辑动作命令控制机器人、夹具气缸、信号灯等执行结构动作。触摸屏根据需要提取PLC内部寄存器的信号，将工作站的运行状态显示出来。操作盒可实现系统的启动、停止等操作功能。
机器人焊接控制层通过机器人控制柜和焊接电源的信号交互实现对机器人动作、外部轴动作和焊接系统的控制。机器人控制柜是该层的控制器，通过工业现场总线与焊接电源和机器人外部轴进行信号传送，本工作站采用的是ABB弧焊机器人和福尼斯焊接电源，机器人与福尼斯焊接电源采用DEVICENET工业总线进行通讯。两台机器人由一台作为主机器人，另外一台机器人和变位机都作为主机器人的外部扩展轴。两台机器人之间采用机器人协同控制软件和标准工业现场总线进行通讯（该线缆有机器人厂商提供，ABB机器人采用以太网），保证双机器人协同控制。
系统分两种工作模式：手动模式下进行示教编程，机器人各自示教完成后，可通过模拟焊接过程，执行示教焊接程序，通过多次调整各段的示教参数，直到符合要求为止；自动模式下进行自动焊接，如果焊前准备工作完成，确认各参数设置无误，将机器人切换到自动模式进行自动焊接，在自动焊接过程中提供自动保护功能，配合按钮操作盒，操作者实现对工作站的启动停止等控制[4]。
机器人与焊接电源用现场总线DEVICENET模块实现数字化通讯，焊接电流、送丝速度等参数可以在机器人示教器上直接设定，实现不同焊接参数的切换，以适应不同焊缝位置的需要。
本方案将变位机放入到机器人分系统中，充当六自由度机器人的第七轴，由机器人控制柜控制其转动，可以实现机器人和变位机的联动控制，可以保证焊缝为最佳焊接位姿。
3.2手动模式的控制为了对自动化焊接工作站进行参数设置、调整、排故等工作，工作站除了正常的自动焊接模式外，还需要设计一套手动模式的操作，本工作站在触摸屏上进行手/自动模式的切换，可以将工作模式切换到手动模式。手动控制模式主要在以下操作时使用：
1、零件逐个在夹具上定位夹紧时
考虑现场夹具的操作方便性，在夹具上安装一个夹具控制盒，用于控制夹具的气缸的夹紧与放松，并帮助操作人员保证每一步都夹紧到位。
(1)夹紧按钮：工人手动将零件放到夹具上，按一次，夹紧下一步所对应的气缸，每放好一个零件按一次夹紧按钮，直到夹紧定位好最后一个零件。
(2)放松按钮：当上一步夹紧的零件出现问题时，按放松按钮，放松上一步所对应的气缸，重新摆放零件。
(3)夹具退按钮：当焊接失效处理完成后，需要下件，按一次，放松所有已夹紧的气缸。
(4)单步夹紧指示灯：当单步的所有气缸夹紧到位时，该指示灯会持续亮一秒，然后灭，指示工人可以夹持下一个零件了。如果夹持好零件后该灯没有正常亮起，表示该组气缸有部分没有夹持到位，应该按“夹具退”按钮，排故，重新夹紧。
(5)全部夹紧指示灯：当气缸全部夹紧时，该指示灯会一直亮着，这时候人员可以退出工作站，开始自动模式的焊接。
按钮盒示意图如图5：
图 5夹具控制盒示意图
2、机器人试教编程
在机器人试教编程时，需要将工作站切换到手动模式下，这时候机器人才会将控制的权利交给示教盒。
3、焊接参数的调整
在焊接参数的调整的时候，需要将系统切换成手动模式，焊接电源才允许修改焊接参数。
4、另外说明
在手动模式下，由于人员有可能需要进入工作站区域，所以设定屏蔽光栅报警，检修门关紧不到位报警等报警互锁功能。
3.3自动模式下的控制本机器人工作站设计了一款T型操作台作为工人进行正常自动化焊接的基本操作平台。该平台具有简洁、方便且安全的特性。该操作台的按钮作用如下：
(1) 启动按钮：双手按下两个按钮，在符合启动条件下，系统将启动，这样有效地防止人员的误操作，提高使用安全性。
(2) 焊接暂停按钮：按下，系统将进入暂停状态，机器人会记录当前焊接位置。
(3) 紧急停止按钮：按下，系统将进入急停，只有当紧急停止按钮撤销后，机器人才能动作。
(4) 程序继续：在急停或暂停取消后，按下程序继续按钮，系统将继续急停或暂停前的工作，为保证焊接质量，机器人控制焊枪往回焊接一小段距离后再往前焊。
T型操作台的按钮分布示意图如图6所示：
图 6 T型操作台
另外，在系统控制上，还有几点需要特别说明：首先，除急停信号外，PLC不对机器人、变位机、焊机系统进行控制，这些都有机器人控制柜进行控制和参数调取；然后，机器人、变位机、焊机系统在手动模式下，可以模拟行走所示教的路径。
4焊接系统故障分析
焊接工艺、机器人的控制以及夹具的合理设计决定了本工作站能否焊接出合格的零件，全面的故障分析及故障处理方法的设计则可提升工作站的可靠性、保障性、安全性和适应性。针对自动化焊接的特点，本工作站对可能出现的故障进行了分析，并设计了工作站遇到这些故障时的逻辑处理方法，并将这些故障显示在人机交互触摸屏上，使技术人员更方便快捷地排故，恢复生产[6]。可能出现的故障如下：
1．夹具气缸夹紧不到位
在自动状态下，当PLC检测到夹具系统中某一个磁感应开关没有导通[5]，表示该位置的气缸夹紧不到位，系统将在自动状态下无法启动或系统暂停，并且触摸屏显示未夹紧的气缸的位置。
2．检修门或者上下料门关闭不到位
在自动状态下，当PLC检测到检修门上的接近开关压紧不到位将触发该报警，系统无法启动；如果在正常焊接中出现该问题，PLC控制系统暂停。
3．光栅报警
在自动状态下，PLC检测光栅没有信号输入，将会触发该报警。此时系统无法启动或焊接暂停。
4. 缺气报警
检测气压开关安装在保护气瓶出口处，可以有效监测气瓶的气量，避免缺气、少气。PLC检测气压开关没有信号输入，将会触发该报警。自动状态下系统无法启动或系统急停，手动状态只报警不限制系统使用
5. 断丝保护
PLC检测到焊丝检测开关没有信号输入，将会触发该报警。自动状态下系统无法启动或系统急停，手动状态只报警不限制系统使用。
6.断弧保护
PLC检测从焊机引出的断弧信号反馈没有信号输入，将会触发该报警。自动状态下系统急停，手动状态只报警不限制系统使用。
7. 机器人碰撞报警
PLC检测到从撞枪传感应器输入的信号，将会触发该报警，此时系统急停。
8. 水流开关报警
水流检测开关安装到冷水箱回流口处，可确保水流经过了焊枪，起到了冷却的效果。PLC检测水流开关没有信号输入，将会触发该报警
系统处理：自动状态下系统急停，手动状态只报警不限制系统使用
9. 机器人报警
PLC检测到机器人报警输入口没有信号输入，将会触发该报警。自动状态下系统急停，手动状态由机器人系统自身判断如何处理
在手动模式下，为了不影响操作，本工作站运行遇到相关报警仍会在触摸屏上显示，但不影响手动操作。
篇2
关键词:项目驱动教学 考核评价
一、引言
《机械设计基础》课程不仅是机械类专业一门重要的技术基础课,同时也是一门直接用于生产的设计性课程,其教学目标不仅要使学生掌握常用机构和通用机械零件的基本知识、基本理论和基本设计方法,更重要的是培养学生具备分析、选用、设计机械零部件及简单机械传动装置的实际能力,同时具备运用标准、规范、手册查阅有关技术资料的能力。基于项目驱动教学的《机械设计基础》课程,在开发时按照职业的实际需要出发,把整个学习过程分解为一个个具体的项目,设计出一个个项目教学方案,以完整的工作过程贯穿于项目驱动化教学中,这种教学法在项目任务完成过程中,能使学生积极地参与学习,学生的专业能力、社会能力和方法能力得到提高,从而练成学生解决实际问题的综合能力,学生走上社会后更快地适应工作。
基于项目驱动教学的《机械设计基础》课程在实施后如何评价教学效果?如何考核学生学习质量?笔者结合本课程具体教学情况,对基于项目驱动教学的考核评价进行了一定的探究,希望对职业教育课程教学改革有所帮助。
二、项目驱动教学的特点
项目驱动教学是通过“项目工程”,以任务来驱动学生的学习,通过完成项目任务,达到应用原有知识、掌握新知识、提高技能、培养能力的目的,其特点:
(1)项目驱动教学将教师为中心转变为以学生为中心,突出学生的主体地位,通过项目驱动引入新知识,激发学生学习的原动力和兴趣,效果更好。(2)项目驱动教学将课本为中心转变为以“项目”为中心,引发学生好奇心,调动学生积极性。(3)项目驱动教学将课堂为中心转变为以实际工作为中心,让学生记忆深刻,一旦学会,知识更加牢固。(4)项目驱动教学让学生参与教学的全过程,以团体的形式进行学习,培养沟通合作能力。(5)项目驱动教学教师是活动的引导者、促进者加主持人,注重学法,学生行为上既有独立进行计划工作项目驱动教学的机会,又有协力合作的需要,培养了学生独立学习工作的能力和协作精神。(6)项目驱动教学能实现理论知识传授和实践技能培养“一体化”,即“教、学、做一体化”,通过讲解、演示、实验、训练,使学生知识、技能、能力融会贯通。
所以说项目驱动教学是一种以实践为导向、教师为主导、学生为主体的教学方法,它从职业的实际需要出发,选择典型的项目为教学内容,通过师生共同实施项目内容进行教学活动;这种教学在项目任务完成过程中,能使学生积极地参与学习、自觉地进行知识建构。
三、基于项目驱动教学必须要强调对教学过程和教学效果的考核评价
我们知道传统教学法以教师为中心、以教材为中心。因此考核比较注重结果,忽视过程,基本上采用通过一份试卷考核来评价学生学习成绩和对教学内容掌握程度的高低,学生平时学习过程的考核只占最终成绩很小的一部分,这样的考核只注重知识点的理解与部分应用,对学生能力形成,素质培养等不能很好地考核评价。采用项目驱动教学方法与传统方法有着明显不同,课堂的主体是学生自己,他们要完成具体的工作任务,一切都围绕着项目来进行,老师只是各种问题、各种素质、各种能力如何形成时的指导者。在项目驱动教学中,学习过程成为一个人人参与的创造实践活动,注重的不是最终的结果,而是完成项目的过程。学生在项目实践过程中,理解和把握课程要求的知识和技能,体验创新的艰辛与乐趣,培养分析问题和解决问题的思想和方法,因此项目驱动教学的考核评价就应将能力、素质、知识的考核评价融合于项目完成的整个学习过程中,注重教学过程和教学效果的评价考核。
如《机械设计基础》课程设计“家用缝纫机的拆装”项目,通过学生自己动手,了解缝纫机的基本构造及各重要零部件的名称、功用,以及引线、钩线、挑线、送布等四大机构的工作原理和结构特点,对曲柄滑块机构、曲柄摇杆机构、凸轮机构等常用平面机构的工作原理、结构及应用形成感性认识。教师对“家用缝纫机的拆装”中涉及的平面机构必需的基础理论知识适当进行讲授指导,再由学生在实施过程中进行深化学习,使整个理论知识的学习在项目实施过程中进行,考核以学生完成“家用缝纫机的拆装”项目的整个学习过程情况评定。采用对项目的完成过程进行考核,大大激发学生的成就感,提高学习兴趣,促进学生积极参与教学,也使学生重视平时的学习过程及通用能力的培养。
四、基于项目驱动教学的考核评价内容及考核评价方法
基于项目驱动教学的考核强调以人为本的整体性评价观,重视对学生能力高低认定的具体手段和实用方法。在对学生能力高低进行考核和评价时采用以下全方位的考核:
1.理论与实践结合
既要有以测试认知水平的理论知识考试,又要有以考核实际技能为主的操作考试。对职业所需的理论知识考试以笔试的方式进行,考试内容以职业岗位所需的基本理论与基本知识,注重知识应用;对技能操作考试以学生动手为主,考核学生动手操作能力,注重实际操作技能。
2.结果与过程结合
既要有以项目完成质量好与坏,合理与不合理考试,重视结果的正确性,又要有以项目完成过程中知识和技能掌握的程度,学习态度等考核,重视过程的完整性。
3.自评与互评结合
既要有以学生在学习中自我评价,重视学生主体学习与反思,又要有以他人对学生个体的相互评价,重视协作与沟通能力的培养。
按照以“突破知识考核,体现能力考核”的要求,将学生的能力,素质、知识的考核评价融合于项目的完成过程之中。根据《机械设计基础》课程特点及教学目标,结合职业岗位能力的需求,该课程学生学习成绩由学习过程态度考核、学习过程知识技能考核、综合能力考核及理论知识考核四个部分组成。具体考核评定标准如下:
(1)学习过程态度考核(10%)
学习过程态度考核主要考核学生平时课堂的出勤、纪律、实训态度、协作精神、操作规范及安全常识等。学习过程态度具体体现到职业岗位上就是职业素质。用人单位在招聘人才时,很注重员工能否遵守规章制度,是否具有爱岗敬业、团体协作、吃苦耐劳等方面的素质。通过职业素质的培养,可以增强他们的就业竞争力,以奠定未来发展的基础。学习过程态度考核项目由学习态度、实训态度及个人品格三项组成,各部分成绩分为优、良、中、差4个等级。其中优等对应分值10分;良对应分值6分～9分;中等对应分值2分～5分;差等对应分值为1分以下。学习态度由教师考核,实训态度及个人品格由小组评价。
(2)学习过程知识、技能考核(30%)
学习过程知识、技能考核贯穿整个学期,主要考核学生在每次课程项目训练中知识运用能力、任务完成情况、职业技能、实训报告形成能力、自学能力等。在学习过程知识、技能考核中,各部分的成绩由学生在课程项目中的表现来获取,各部分的成绩分为优、良、中、差4个等级。任务完成情况中优等对应分值26分～30分;良对应分值21分～25分;中等对应分值11分～20分;
差等对应分值为10分以下。
(3)综合能力考核(30%)
综合项目的实施是培养学生学会应用知识,设计简单机械及传动装置,如电动机带传动驱动的减速器设计项目,用到齿轮机构、轴与轴承、传动比等知识。综合能力考核评价主要包括对项目的分析能力、知识选择能力、知识应用能力、对问题的判断能力、问题分析能力、创新能力、工作质量及效率和团队合作能力等。在综合能力考核中可由学生、教师一起做评委,成绩取平均值,分为优、良、中、差4个等级,其中优等对应分值30～25分;良对应分值20分～24分;中等对应分值11分～19分;差等对应分值为10分以下。
(4)理论知识考核(30%)
对职业所需的理论知识采用闭卷考试及口试的方式进行,注重知识应用,考核内容均为职业岗位所需的基本理论与基本知识。
总之,《机械设计基础》课程通过项目驱动教学的考核评价,目的是提高教学质量,充分发挥学生的主动性,在很大程度上发挥学生的积极性和创造精神,激发学生的潜能。通过把学生的能力、素质、知识的考核评价融合于项目的完成过程之中的考核评价,不仅提高了学生的学习,保证了教学质量,而且锻炼学生处理解决实际问题、协作互助、快速适应实际工作的能力。
参考文献
[1]戴士弘.职业教育课程教学改革.清华大学出版社,2007.
[2]梅晓妍,王民权.电工技术课程“项目化教学――形成性考核”的探索与实践[J].科技创新导刊.2008.(13).
[3]侯文顺,胡英杰.关于项目化教学改革的考核评价探索[J].黑龙江农业工程职业学院学报.2008.3.
篇3
机械来源于生活，应用于生活。一台自行车生活中随处可见，学生可能自己就有一辆，熟悉得只能把它当成一件生活用品，无法与机械挂钩，可它就是实实在在的机械：轴、轴承、棘轮间歇机构、链轮，学生日常用的修正带清晰可见是齿轮机构，缝纫机上面的圆带，风扇摇头机构，螺钉等，这些机械简单易懂，又给我们的生活带来便利，我们应该好好地学习它，并在今后很好地利用它。
2增强感性认识，注重教具的作用
学生往往觉得不喜欢工科，不喜欢机械，究其原因可能在一部分同学的脑海中根本没有机械的概念。确实，看不见摸不着的东西谁也喜欢不起来，提不起兴致。本科在校学生对各种实际机械结构了解甚少，缺乏感性认识，尽管教师花费不少时间进行详细地讲解，但学生理解仍然有困难，效果不理想。教具起到了重要的教学辅助作用，最主要的是学生在课堂上看到这些教具，便对机械零件或机械结构有了感性认识，机械也就不再是看不见摸不着的东西，而是可以感知、可以认识、可以应用、甚至可以成为信手拈来的玩具。
3拓宽视野，了解科学发展新动向
现在的大学生往往存在这种情况，只重视所学的课程，而不关注专业的发展，更不会关注科技的发展，对该专业不感兴趣的同学更是如此。基于此种情况，将与该专业相关的前沿科技以及新奇的科技产品介绍给学生，不仅会激发他们对该专业的学习兴趣，还会引导他们去学习交叉学科的相关知识并且会有极大地兴趣进行更广阔更深入的学习和研究。
4掌控全局，高瞻远瞩
《机械设计》内容比较丰富，学生在初学时感觉知识繁杂，摸不着头脑，提不起兴致。其实，《机械设计》在内容上可以说“形散而神不散”，它主要研究常用及通用机械零部件设计计算。零件失效形式及设计准则为：失效形式—强度计算—结构设计，即由失效形式确定强度设计方法从而得到相应的尺寸，再由所得尺寸确定相应的结构。其中，失效形式取决于零件的工作原理、零件使用环境，强度计算涉及到零件的材料和受力分析。中国有句老话：站得高看得远。掌握了机械设计课程这条设计准则的主线就可以使学生的学习由被动变主动，使自己处于良好的学习状态，优化学习过程，增强学习动力，提高学习效率。
5查缺补漏，信心满满
机械设计离不开材料、受力……自然就离不开高等数学、机械制图、金属工艺学、理论力学、材料力学和机械零件等课程的知识，这些知识零散地分布在各个章节中，学生如果过去所学知识不是特别扎实，在学习机械设计的过程中就会遇到绊脚石。青春期少年心高气傲，容易受挫，一两次之后可能就不再感兴趣了。基于上述情况，可以在每次课结束之前将下一次课所涉及的旧知识提示给学生，提醒他们课后复习，并在课上涉及到有关内容时解释一下。事实证明，学生不仅该次课的内容接受效果极佳，而且还有一种意外收获的喜悦，确实事半功倍。
6理论和课程设计并行进行，提升实际能力
传统的《机械设计》课程教学安排是一种串联式的教学方式，即课堂理论课程结束后安排3周的课程设计综合训练，按照这种方式组织教学，学生只是在机械地、被动地接受知识，既不利于激发学生的学习兴趣，也不利于培养学生对理论知识的灵活应用。目前提出了并行式的教学方式，即在理论学习的同时进行课程设计，学生在学习过程中解决课程设计的实际问题，这样不仅能充分调动学生的学习积极性，还有利于学生对基础理论的理解和掌握，更可以对机械设计有系统的认识，有利于培养设计能力。
7讨论式教学，效果最佳
传统的“机械设计”课程教学基本上是教师一言堂，课堂是一种以老师为中心、书本为中心和课堂为中心的教学模式。课堂教学往往形成了老师单向灌输、学生被动接受的局面。学生作为认知主体在整个教学过程中始终处于被动地接受知识的地位，学生学习的主动性被忽视，甚至被压抑，学生不可能发展个性，不可能有学习的自主性。讨论式教学体现“教师为主导，学生为主体”的教学思想：教师对学生的思维加以引导和启发，学生则是在教师指导下进行有意识的思维探索活动，学生的学习始终处于积极状态。由于讨论式教学法改变了学生在课堂教学中的地位，他们既是信息的接受者，更是信息的发出者，他们的兴趣和积极性会驱使他们为了证明自己的观点，主动地、积极地去准备材料，搜集论据，进行思考，由此使机械设计课程的学习效果达到最佳。
8参加大学生科技创新大赛
大学生科技创新大赛以科技竞赛为抓手，培养大学生科技创新与创业意识。大学生科技创新大赛不仅是高校开展创新创业教育的立足点，更是培养大学生在校期间对专业产生兴趣的有效途径。就学生而言，首先自己拟定创新题目就是大学生走入社会、投入社会、开动脑筋的第一步。大学生科技创新大赛使学生从自己的身边入手，迫不及待的想投入到从未有过的体验中，使理论与实践相结合，从而极大地激发学生的创新创业热情，充分调动学生学习理论的积极性，有效地提高学生的实践能力和科技素质，为他们将来有效创新创业打下坚实的基础。
9结语
培养学生对《机械设计》课程产生兴趣除了上述方法，还可以通过开设专业导论课程，带领学生到工厂参观实习，请专家学者讲学等方式引导学生，使学生对这门课产生浓厚的兴趣。爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师。”浓厚的兴趣会指导人们主动去求知、去探索、去实践，并从中获得快乐。学生对这门课有了兴趣，就一定会把这门课程学好，为今后专业课的学习打下良好基础。
作者:任韶萱 单位:沈阳理工大学机械工程学院
参考文献
[1]濮良贵,陈国定，吴立言.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2013.
篇4
“功能”是机器的灵魂。功能原理设计的重点在于提出有创新的构思，是对后续的产品设计起着决定性作用的工作，使机器的品质发生根本性和革命性的变化。好的功能原理设计既应该有创新构思，同时，又应周全考虑其市场的竞争潜力，脱离国际国内市场需求的盲目创新是死路一条、没有任何意义的。“综合”是功能原理设计的良策。“综合”是不可能有现存的、任何约定方法的；即：不可能只需按某种“方法”去做，就可以寻找到好的解法；功能原理设计的问题往往是有多解的问题，既不可能只有唯一解，也不可能绝对无解。这是如何教与如何学的难点所在。广义功能原理设计的思想引入学习中。千百年来人们洗衣都是靠手工搓，擦板擦、刷子刷，更原始的方法是用棒打或脚踩。洗衣的目的是解决附着在衣物表面的污垢脱落问题。为了分离污垢和衣物物料，可以设计多种功能原理来实现，搅拌式洗衣机就是常见的解决方案：即在洗衣筒中心装上一竖直的立轴，在其轴上部靠筒底处安置摆动翼，由传动机构带动，使它周期地正反向转动，使水流和皂液能与衣物不断相互摩擦、碰撞冲击、翻搅等，这样就能达到洗涤的目的。人们总希望洗衣机的功能越全越好，后来又出现了集洗涤、漂洗和脱水功能于一身的全自动洗衣机。近年来，洗衣机家族越来越庞大，种类越来越多，新出现的洗衣机有：冷沸腾洗衣机（绿色环保，不需要洗涤剂）、烘干洗衣机、电磁洗衣机、气流洗衣机、仿生搓板式洗衣机、模糊逻辑洗衣机等。这些都是广义功能原理的设计成果。在打印机的打字功能发展的历史上，原来的纯机械式打字机由于受惯性作用的约束而难以提高打字速度，一开始人们只从纯机械的角度来解决问题，于是出现了字球式打字功能原理和瓣式字盘打字功能原理的打字机；这两种纯机械式的打字功能原理在提高打字速度方面的潜力是很有限的。其后出现了针式打印功能原理的打字机，这种针式打印功能原理引进了电磁对针的控制，基本还是纯机械的，但是它却是作为一种纯机械向广义物理效应过渡的类型，因为它打破了字头打印方式的局限而采用了点阵方式，这就为随后的喷墨打印和激光打印开辟了成功的途径。喷墨打印和激光打印则是典型的广义物理效应的应用。打印机的发展历史很好地证明了广义功能原理以及广义设计学思想的成功运用。
2案例教学实践
案例教学法起源于美国。案例教学有助于培养和发展学生主动参与课堂讨论，颇具绩效。在机械设计过程中，实用化设计是在功能原理的基础上，将原理方案进行结构化、转化为实体，使原理构思一步一步地转化为有实用价值的实体机械产品，达到实用的目的要求。对于机械产品来说，工作原理确定后，首先要进行工艺动作构思和分解，初步拟定各执行构件大动作和各动作的相互协调关系，即进行机械运动方案设计和机械简图设计。总体布局的原则主要有：（1）有利于功能的实现；（2）结构紧凑；（3）动力传递路线力求简短、直接、提高传动效率；（4）各零、部件的位置安排布局应该方便拆卸、装配、调整、维修等，提供高度可靠的安全保护。总体布局此时引入案例教学恰到好处。如轮式装载机、开式压力机的案例。轮式装载机的总体布局为水平方向，工作头在前部、发动机在后部、中间是司机室，布局非常合理，有利于提高作业稳定性、有利于作业准确、有利于安全生产。而开式压力机则为垂直上下的总体布局形式，该机的动力布置在上部，下部有机身和工作台，便于操作，整机的稳定性好，方便冲压成型作业。在机械运动协调设计方面，不同行业的作业机械大有不同。如起重机械广泛应用于企业、港口码头、建筑工地等；起重机械不仅可以作为典型的辅助生产设备，完成原料、半成品、制成品的装卸搬运作业，还可以完成机电设备的安装、维修等，而且也是一些流程作业（如钢铁冶金生产）中的必需关键重点设备；而起重机械一般由四大机构（起升机构、变幅机构、运行机构、回转机构）、金属结构、动力设备等组成；四个独立的机构只能采用“集中控制、分散驱动”的设计。而在比较小型的机器设备中，如点钞机、家用缝纫机、蜂窝煤成型机等，一般均采用“集中驱动、分散控制”的设计，设计的重点和难点就是分配轴设计。
3商品化设计教学实践
竞争是商品经济和市场经济的客观规律，也是促进技术进步的动力和源泉，机械设计要提出创新构思并使之迅速转变为有竞争力的产品，要在市场竞争中具有强大的竞争能力和生命力。检验设计成功的唯一标准是市场。设计的产品进入商品市场：（1）首先给人以直觉印象的就是其外观造型和色调。普遍心理选择是先入为主。在市场经济的竞争背景下，某商品的外观一旦被看得“入眼”，极大可能地通过“预选”、获得参加“决赛”的资格。如林林种种的各色轿车和城市SUV，均有各自的拥磅者和消费群。（2）要使设计的产品胜于其它，获得较高的市场占有率，就要力求做到“价廉、物美”。价廉必须降低成本；物美必须保证质量和优越的性能，就要运用“价值工程原理”进行价值优化设计。（3）产品的通用性是现代产品不可忽视的问题。为缩短设计周期，使设计的产品以高速度、高质量、多品种去参与竞争，产品的结构件和组合件要实现三化：标准化、系列化、模块化。（4）适用性是争取用户的重要手段，可以拓宽面向，考虑一机多用和具备多功能，更新产品以满足市场不同需求。（5）绿色环保的要求、可回收设计，资源利用率最高，能源消耗最低的机械产品。以前的机械设计教学不太重视机械产品的实用化、商品化，现在尤其应该改变这种固有的观念，要让学生懂得功能原理设计、实用化设计、商品化设计都是同样重要的。
4结束语
篇5
关键词 工程实践能力 导向 改革 实施
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.01.047
机械设计基础课程普遍存在的问题有：教材章节相互独立，不能使所学知识形成系统；多媒体只能起到演示作用，与真正的操作相差较远；实践学时少，理论与实践不能及时结合，学生枯燥，没有积极性；学生的工程能力，团队协作意识，主动分析问题、解决问题的能力不强；教师对课程改革的手段、措施欠缺，照本宣科的教学方式很难调动学生的主观能动性；学生创新意识欠缺。
综上所述，本文提出以学生工程实践能力为导向的机械设计基础课程改革与实施研究。该研究的特点，一是在教学模式上，为学生营造自由发展的氛围；二是在教学方法上，为学生营造自主探究的环境；三是在教学手段上，组织丰富多彩的竞赛活动，展示设计成果，吸引更多人参与其中；四是在考核方式上，多种考核形式并存，注重对学生能力的培养。
1 机械设计基础课程改革内容及目标
1.1 具体改革内容
（1）改革课程教学模式，设置有利于学生自由发展的教学环节。引导学生“主动参与”的教学模式，教师在课程教学初期提出目标，如以往届“机械创新设计竞赛” 为主题，并明确目标完成质量，将纳入期末考核并给定所占总成绩的比例，一般不应大于50%；学生自行提出任务，3人一组自由组队，寻找方法，教师在目标提出约两周后组织学生对任务进行答辩，对任务进行客观、准确评价，指出下一步学习的重点；在学期中组织“机构创意搭接”活动，在学期末组织“机构设计及动力学仿真”活动，激发学生热情。课程教学模式不局限于教师课堂讲授，可以是学生任务汇报、教师指导答疑、活动演示等多种形式并存。
教师引导：提出目标、不规定任务；不规定方法；督促实施、解答疑问。学生主动参与：明确目标，提出任务；寻找方法；边学边干，完成实践。
（2）改革课程教学方法，营造学生自主探究的环境。引导学生“主动参与”的教学方法，教师在课程讲授过程中取材以教材为线索，又不局限于教材，在学生自行寻找的任务中，找到具有共性的问题，引入课堂；在各章节围绕技术的发展，增加新的内容；不拘泥于程式方法的符合度，看重对方法（路径）的找寻过程，看重结果的创新度。
（3）改革课程考核方式，重点以考核学生能力为主，多种考核形式并存，客观准确评价学生成绩。打破传统的以考核学生对书本知识掌握程度的限时书面考试方式，传统考试方式会使学生临时抱佛脚，放松平时的学习。加强对平时任务完成情况考核、对组织活动参与情况考核、对实验室开放参与程度考核，加大平时考核在综合成绩中所占的比重，在一定程度上促使学生重视平时各个教学环节，使学生的学习过程变成循序渐进的过程，防止学生考前的突击应付，提高平时学习的自觉性和主动性，考试题目增加一定量的设计型题目，强调工程背景，克服传统考试中题目的限时性、定向性、唯一性、单纯性的弊端，着意考察学生综合运用知识解决实际问题和创新思维的能力。
（4）改革课程对应集中性实践环节教学内容，将任务从课内延伸至课外。多数作品可作为课程设计继续研究，丰富课程设计内容；部分作品可作为毕业设计题目深入分析；优秀作品可参加辽宁省机械创新设计大赛。
1.2 改革目标
通过课堂讲授与学生自主实践，培养学生具有：（1）根据目标范围找寻社会需求提炼课题的能力；（2）对于机械工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力；（3）独立创新设计机械系统与零部件的能力；（4）在团队中工作、与他人合作的能力。
2 机械设计基础课程改革实施方案
学生的学习分别通过若干个学习任务来完成，每个任务均要求学生通过小组动手实践直接掌握实践知识。在实践中遇到了问题，又使学生对理论的学习变成内在需要。学生在学习专业理论之时，又通过实践巩固理论知识，从而使理论知识学习与实践知识学习有机地结合在一起。以学生“主动参与”为中心，进行各方面能力的培养与锻炼，每个任务都是一个完整的工作过程，是一个获取信息―制定计划―做出决定―实施计划―检查控制―评定反馈的过程。具体实施方案见图1。
3 机械设计基础课程改革成效
3.1 组织与课程密切相关的教学活动
在2013/2014学年第二学期，对机械设计基础课程进行了改革的尝试，涉及三个班级。在课程前半部分常用机构理论内容讲解完，组织学生开展“首届机构创意搭接竞赛”活动。
3.2 机械设计基础课程改革取得成果
共收集作品32件，分别是：颚式破碎机、飞机起落架、活塞泵、压盖机、蛋糕切片机、汽车雨刷器、印花机、台式电风扇摇头机构、带式输送机、鹤式起重机、摄影升降台、机器人腿部机构、车载起重机、多连杆式独立悬挂机构、机械手手指机构、精压机机构、缝纫机踏板机构、机械手手臂机构、筛料机机构、内燃机、活塞泵、插床插削机构、带传动传送机构、飞剪机构、后备箱开启闭合机构、单缸四冲程内燃机、牛头刨床机构、门式起重机、振动筛料机、挖掘机、洗瓶器、浴室搓澡器。每件作品包括：设计任务书、答辩PPT、机构搭接视频、活动总结。评选出特等奖1项，一等奖3项，二等奖6项，三等奖6项。其中，单缸四冲程内燃机获特等奖；颚式破碎机、后备箱开启闭合机构、牛头刨床机构获一等奖；飞机起落架、汽车雨刷器、摄影升降台、精压机机构、插床插削机构、飞剪机构获二等奖；活塞泵、压盖机、门式起重机、振动筛料机、挖掘机、洗瓶器获三等奖。
4 结语
从改革实施效果看，师生交流加强，学生学习自主性有所提高；设计独立完成，无法抄袭；全体学生参与小组共同设计，加强了与人合作意识，获得了团队工作经验；部分作品可作为课程设计、毕业设计题目继续深入研究，课内成果延伸到课外。
该研究使实践教学与理论教学有机结合，以技术应用能力培养为主线，按照能力本位、任务驱动的理念进行组织教学，构建以实践为主、以知识为辅、以任务为载体、理论与实践一体化的课程结构，充分体现“以学生为中心”的教学思想，充分调动学生主动获取知识和解决问题的主动性，通过小组个体之间、师生之间的沟通、交流、讨论、答辩、评价等多个环节，通过对任务实施过程中具体环节的训练，引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地学习，使学生具备对任务综合的分析能力、知识选择能力、知识应用能力、对问题的判断能力、问题分析能力、创新能力、工作质量及效率和团队合作能力、自学能力等人才培养方案中所要求必须具备的能力素质。
基金项目：本文系2012辽宁省教育厅教育教学研究项目“培养卓越工程师创新与实践能力途径的探索”（2012-150）。2014年沈阳工程学院教育教学研究青年基金项目“以学生工程实践能力为导向的《机械设计基础》课程改革与实施”（Q201406）的研究成果
参考文献
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机械设计基础课程因其具有分散性、综合性及实践性和公式多、概念多及图表多等特点，给教学工作带来不小的困难，因此怎样充分地利用现有教学资源调动学生的学习积极性，变被动学习为主动学习，实现北京信息科技大学高素质应用型人才的培养目标，在本课程教学中研究与探索新的教学方法就显得更加迫切和必要了。
一、教学现状分析
1.工业工程、工业设计专业的学生在开始学习机械设计基础课程的时候，大多数学生以前极少关注机械的结构，对机械缺乏一定的感性认识，或对机械的整体认识是模糊的。
2.课程涉及的基础理论内容较广且相对独立，其特点是概念多、原理多、公式多、图表多，内容比较枯燥和单调，所学知识在学生以前的学习中很少接触，初学时往往会感到吃力。在传统教学中，以教师讲授知识为主，学生只是被动地听讲;教学方法单一，无法吸引学生的注意力。
3.部分教学内容陈旧。教师过于注重单个机械零部件的讲解，而对实际工程的机械设计方法介绍不多，忽略了学生的能力与素质培养，使学生容易出现厌学、惧学、弃学的情绪，或为取得好成绩而死记硬背，出现高分低能的现象。
二、丰富教学方法，完善教学手段
1.教学方法多样化。采用图示教学法与任务驱动教学法相结合进行教学。
(1)图示教学法。图示教学法是乌克兰教育家沙塔洛夫经过30多年的潜心试验与研究，提出的一种新的教学方法。该教学方法的核心是纲要网络图表，此图表是一种由文字、图形、公式、方框、流程线和表格等组成的教学辅助工具。在讲解各章内容时，利用图表将各个概念、知识点、公式有机串联起来，使其相互关系形象直观地表达出来，有利于学生对所学知识的理解和记忆。
按内容和应用可将图表分为讲授型和概括总结型。例如，在讲授带传动和链传动的知识时，当讲解到离心拉力Fc，并加以解释，如当带作圆周运动时，带本身的质量将在圆周方向产生离心力Fc，而Fc将作用在带的全长上，因此在带各处的横截面上均产生离心拉应力c过大，将带来不良后果：①降低带的寿命;②带与带轮表面的正压力下降，导致最大摩擦力下降，从而降低带的传动能力。因此应限制带的速度。在对带传动进行小结时，可知带是处于变应力状态下工作的，带中产生的瞬时最大应力发生在带的紧边开始绕向小带轮处。通过图表可将相关内容有机串联起来，让学生从烦琐的笔记中解脱出来，减轻了学生的学习压力，加深了学生对知识的理解和记忆。
(2)任务驱动教学法。任务驱动教学法是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学法，其特点是学中用，用中学，以用促学，改变了以往教师讲，学生听的被动教学模式，创造了以学定教、学生主动参与、自主协作、探索创新的新型学习模式。任务驱动教学法的核心工作是根据教学内容设计任务。如在讲授平面连杆机构一章时，教师先提出一些与平面连杆机构相关的问题，然后为学生设计了一项任务为休闲娱乐机械和家庭用机械的设计，设计的机械必须包含平面连杆机构，并对设计任务进行了一定的解释与提示，如休闲娱乐机械可以是小区活动场所的健身器材;家庭用机械可以是与生活密切相关的家庭用机电产品，包括窗户的开启机构、折叠桌椅、家用折叠梯子、雨伞等。此外，还要求工业设计专业的学生应用本专业知识对产品进行造型设计，工业工程专业的学生应用本专业知识进行产品进行成本核算，等等。
在实施过程中，采用企业产品设计模式进行，由学生根据自身专长和兴趣爱好组队，每组3~5名学生，选出1名组长，领导本小组成员进行产品设计。鼓励小组成员进行实地调研，且每位成员均须提出自己的设计方案，由组长组织小组展开讨论，选择最佳设计方案。例如，有小组学生通过调研设计了一款新型家用折叠人字梯，应用了平行四边形机构使踏板同时展开或收起。伴随着一个接着一个的成就感，可培养学生对机械的学习兴趣，提高学生自主学习及与他人协作的能力，为将来工作岗位上的团队合作奠定基础。
2.完善教学手段。
(1)利用多媒体与实物模型相结合的教学手段。多媒体课件具有信息量大、图文并茂、声光色结合的立体效果，能扩宽学生的眼界，便于理解，实物模型的示教能起到直观形象的作用。同时，在讲解重点内容时辅以传统的板书，使重点突出、要领清楚，达到教与学的互动效果。通过多种教学手段的应用，对提高学生的学习能力收到了较好的效果。例如，将雷达天线、缝纫机踏板、汽车前窗刮雨器、搅拌机、飞机起落架、牛头刨床等机构以动画形式显示，使死气沉沉的课堂变得生动活泼，增加了学生的感性认识。让一些难以想象的机构生动地呈现在学生面前，便于学生理解。
(2)引入计算机辅助工程技术。学生学习计算机软件的积极性普遍比较高，尤其是工业设计专业的学生。因此，在机械设计基础课程中将计算机辅助工程技术引入课堂教学，收到了良好的教学效果。例如，在讲解凸轮机构时，可演示如何应用ADAMS软件解决问题;在讲解轴系零部件时，可采用Pro/Engineer建立虚拟的减速器装配体，并将其演示给学生，使学生产生好奇心，萌发急于寻求答案的求知欲望，增强学习的自觉性。为了便于学生学习，开设了多项关于相关软件应用的开放性实验。
3.丰富考核方式。为了增强学生对机械的总体认识，在开学之初便将机械发展史作为一项大作业布置给学生，并计入总评成绩。让学生自行学习查找相关资料，写出相关机械的发展历史，如中国机械发展史、世界机械发展史、汽车发展史、飞机发展史、机器人发展史等，让学生在查找资料的过程中，对机械及其发展有一个总体的认识。同时，在应用任务驱动教学法教学过程中安排了设计任务，将根据学生完成的作品质量计算平时成绩并计入总评。
三、精练教学内容，进行教材建设
1.精练教学内容，挖掘教学素材。从生活中挖掘教学素材，可以拉近学生与机械之间的距离。机械与生活紧密相连，挖掘生活中的机械设计基础课程教学素材，可以使枯燥的机械生动化，单一的教学内容变得丰富多彩。列举生活经历或新闻报道中引人入胜、趣味性强的案例，并编拟贴近实际且内容新鲜的应用问题，让学生感到所学内容有用、有趣。例如，应用折叠雨伞、折叠桌椅、窗户开启机构讲解平面连杆机构;应用机械锁、开关等讲解凸轮机构;应用机械钟表、玩具等讲解齿轮机构。
2.建设课程教材。因材施教，积极进行教材建设。课程组在老教师的带领和指导下，虚心向兄弟院校取经学习，以极大的热情教书育人和潜心进行教学研究，应用图示教学法进行了教学实践，将积累的经验和教学成果固化进教材，正式出版了《机械设计基础》教材，并编写了《机械设计基础实验指导书》。
四、加强实践教学
1.引导学生进行大学生科技创新计划项目。以大学生科技创新计划项目为载体，引导学生进行主动实践、自主学习的实践教学模式。为了扩大学生的视野，提高他们实践动手能力，鼓励学生课余时间走进实验室进行学习与研究，使得学有所需的学生都有机会参与其中，充分利用实验室的各种资源，得到有益的锻炼和提高。
工业工程、工业设计专业的学生先后开展了基于人因工程学的超市货架设计、节阅公共绿色照明阅读桌创新设计、模块化组合式家具设计等多项大学生科技创新计划项目的研究。有工业设计专业学生参与的捷能车队更是通过大学生科技创新计划项目的研究收获了多项成果，该团队设计的节能车多次获得Honda中国节能竞技大赛最佳技术奖、最佳设计奖、最吸引眼球奖等。
2.积极组织学生参加竞赛。组织学生参加机械创新设计大赛、三维数字化创新设计大赛，让学生真刀实枪的去干，利用课堂上教授的理论知识，品尝创新的滋味。工业设计专业学生参与设计的家用多功能折叠购物车、防反光可调节黑板等作品先后获得首都高校机械创新设计大赛的奖项。农用翻土机设计、自动选种机、按摩椅设计等作品获得了全国三维数字化创新设计大赛的奖项。
3.设置开放性实验。为了使课程实践环节得到进一步充实，增加实验学时，课程组开发了多项开放性实验，如典型机构运动仿真分析与验证、典型机械拆装测绘与结构分析实验、小型机器人创意设计与制作实验、机械方案创新创意设计模拟实施与分析改进、常见机械传动系统建模与仿真分析实验等，完成实验的学生可以获得创新学分，鼓励学生课余时间走进实验室。
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关键词：机械设计基础 课程教学 探讨
《机械设计基础》是高职高专机械类、近机械类专业的一门重要的技术基础课，具有内容杂、知识点多、综合性、实践性强的特点。近几年来，由于生源质量下降，学生基础知识比较薄弱，在学习中他们普遍感到吃力。本人针对学生的特点，结合教学实践，对该课程的教学作了一些有益的探索，取得了一定的效果。
一、注重概念教学
概念多，是本课程的一个特点。难理解、难记、难区分是学生对概念的共识。怎样能把握概念？首先应给概念进行分类，一般可按识记、理解、应用三个层次列出所有概念，这样做，能使概念一目了然、主次分明，便于学生学习。其次，避免错误理解概念。由于新知识学习时对概念理解不透，或者由于知识间的相互联系，使学生对某些概念产生模糊、错误的认识，教学中必须澄清。如：构件与零件、机器与机构、螺距与导程、压力角与啮合角及分度圆与节圆等概念，教学中不能作简单处理。第三，注重概念的导入艺术。考虑学生认识的渐进性，有些概念不宜直截了当地介绍给学生。如：讲“ 死点”时，可由缝纫机为什么有时踩不动而引出，其效果迥然不同。如果再进一步引出死点在夹具及折叠桌椅上的应用，更加深了学生对死点这个概念的认识。第四，力求从本质上把握概念。如在凸轮机构、螺纹、蜗杆与蜗轮传动等都讲到“自锁”；连杆机构、凸轮机构及齿轮机构中都讲到“压力角”，从本质上看，这些概念都是一致的。从本质上把握概念，能提高学生的认识效率。
二、串接知识点
串接知识点就是以某一条主线将分布于不同章节的知识点联系起来。学生一接触《机械设计基础》就会产生“没有系统性”、“逻辑性差”等错觉，这是由于学生习惯了基础课的系统性所造成的。本课程中，虽然不同的研究对象所涉及的理论基础不同，且相互之间没有多大关系，但最终的研究目的只有一个，即设计出能应用的机构、零件等。本课程的各部分内容都是按照工作原理、结构、强度计算、设计、使用维护的顺序介绍的，有其自身的系统性。另外，串接知识点也要注意递进过程，遵循学生认知的习惯。如讨论轮系传动比计算时，应先讨论由圆柱齿轮组成的平面齿轮系，再讨论包含锥齿轮和蜗杆蜗轮传动的空间齿轮系。学习齿轮传动时，同样首先介绍直齿圆柱齿轮传动，再讲斜齿圆柱齿轮传动，最后讲锥齿轮传动及蜗杆蜗轮传动。
三、注重讲评环节
讲评是纠正学生错误认识，形成能力的一个重要教学环节。适时讲评有利于学生掌握解题策略、补缺知识的遗漏点、理清思路、建立严密的逻辑思维方式。讲评内容一般以综合性和实践性较强的题目为主（如：带传动的设计、齿轮传动的设计或轴的结构设计等）。讲评时，要鼓励学生大胆发表自己的观点，可调动学生的积极性、培养发散思维的能力，避免传统的“一言堂”授课方式，同时要实施因材施教、分层次指导。对成绩好的学生要给予独立思考、大胆创新、分散思维的空间，对成绩差的学生要给予反馈、补偿的机会。
四、采用直观教学手段
直观教学，是理论教学的极有效的辅助手段。在教学中，为了有助于学生学习，提高学生的理解力，尽量采用直观教学手段。在授课时，除了最大限度地利用现有教具外，还可以用简单材料做一些简单的“教具”。如：把硬纸板剪成条状，用铁丝做铰链，做成了“四杆机构”，借此启发学生分析铰链四杆机构曲柄存在的条件、铰链四杆机构类型的判断及其演化等内容，并要求学生课下亲手做四杆机构的模型，学生通过动手，使抽象内容具体化，不仅调动了学生学习的积极性，而且加深了对四杆机构的理解。在讲凸轮机构的工作情况时，我除了让学生观看凸轮模型外，还可用厚纸板剪出一个盘形凸轮模型，并用它画出凸轮在不同转角时从动件的运动情况，另外，也使学生较快地掌握了运用“反转法”设计凸轮轮廓曲线的方法，收到了较满意的教学效果。在讲螺纹时，用两张A4白纸，把一张沿长边卷成一个圆柱形纸筒，另一张沿对角线折成一个直角三角形，然后将直角三角形长的直角边与圆筒的底面对齐绕到圆筒的表面，直角三角形的斜边在圆筒表面形成的即为螺旋线，将直角三角形反一下面就改变了螺旋线旋向。这些方法非常简单，但是很适用，对学生了解基本概念和原理很有帮助。
五、加强与实践结合环节
《机械设计基础》是一门实践性很强的课程。为了使学生掌握好本课程所学的内容，提高学生分析问题和解决问题的能力，课后适时安排一些大作业和实验教学，以加强实践环节。讲了平面机构运动简图和机构的自由度后，安排学生做平面机构运动简图的绘制与分析实验，使学生初步掌握正确绘制一般平面机构运动简图的方法和步骤，并应用机构自由度的方法分析平面机构运动的确定性。讲了齿轮加工后，安排学生做渐开线齿廓的范成实验，使学生了解范成法加工渐开线齿轮齿廓的原理、齿廓产生根切现象的原因及刀具径向变位对齿轮齿形和几何尺寸的影响。做渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定实验，学生可掌握用简单量具测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法，并加深理解渐开线的性质及齿轮各参数之间相互关系的知识。学习了轴和轴承后，做减速器的拆装实验，通过拆装减速器，使学生熟悉减速器的结构，了解减速器的用途、特点及装拆的基本要求；可观察减速器中各零件的结构形状和功用，并分析其结构工艺性；了解减速器中零件的装配关系及安装调整过程；了解和密封的方法；学习减速器基本参数的测量方法；熟悉和掌握轴的结构及其设计；学习轴上零件常用的定位和固定方法；熟悉并掌握轴系结构设计的要求与常用的轴系结构；提高学生对轴的设计能力和轴承组合的设计能力。
学习了齿轮传动、带传动及轴后，分别布置设计齿轮传动、带传动和轴的大作业。全部课程学完后，安排一周时间进行课程设计，设计题目是：带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器。学生通过这些实验、做大作业及课程设计，既能把相关各章所学知识通过大作业中的不同环节进行应用和技能训练，又通过大作业把各章内容相互联系起来。克服了过去学生会做作业而不会设计的毛病。通过带式输送机的结构设计和运动计算，学生对带式输送机如何由高速旋转的电动机带动，经带传动和齿轮减速器两次减速，最后要求的输送带的速度就一目了然了。又因轴的结构设计必须考虑轴上零件的安装和固定要求，所以，带轮、齿轮、轴承、联轴器应放在轴的什么部位，如何与轴固定都很清楚，轴的结构设计也变的好解决了。由于带传动设计时计算出对轴的压力，齿轮传动设计计算了齿轮的受力，以上各力如何作用在轴上，各力的方向如何，学生都很和清楚，弄清楚了问题的来龙去脉，所以取轴为分离体，求轴承的支反力，这个教学难点也就解决的比较好。
六、运用多媒体课件，提高空间思维能力
运用多媒体技术进行《机械设计基础》课的辅助教学，是目前机械设计教学中有效的现代化教学手段。多媒体技术具有声文并茂、二维动画和三维动画的特点，能祥尽形象地表示难点和重点及机构的运动过程，可以形象逼真地展示机构的运动过程及其结构特点。尤其是分析机构的运动情况时，利用多媒体课件教学，直观、形象并且一目了然，将抽象问题形象化。如果机构的某处结构不清楚时，可采用：“定格”和“特写”的方法，将活动的机构停下来并放大，详细观察和分析机构。运用多媒体课件，还可以随时讲解理论知识，演示机构运动过程，高效而省时。
参考文献：
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【关键词】 技校学生 探求精神 工程力学 工程实例
【中图分类号】 G71 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)06(a)-0013-02
1 背景分析
(1)合理分析教学对象
近年来,我国高校不断扩大招生,并将大力发展高等职业技术教育作为重点,众多的职业技术学院正蓬勃发展。大部分初中毕业生都选择了进入普通高中就读去实现自己的大学梦想,而只有少部分的初中毕业生选择到技校就读,由此可以想象这部分学生基础文化的薄弱,同时他们对学习的兴趣也大大降低,更有甚者学习目的不明确。这些都是我们面临的困难,更具有挑战的现实问题。那么怎样教好这门课,是技校力学教师共同要研究和探讨的课题。
(2)工程力学在技校中的教学特点
在机械类专业中,工程力学是重要的专业技术基础课之一。全书由静力学和材料力学两大部分构成。工程力学的理论性比较强,并且涵盖一定的数学基础 。在新的时期,技工学校培养的方向是:以“服从市场为前提,服务社会为己任”的办学方针,以“敢为人先,追求卓越”目标,勇于挑战自我的进取精神, 大力培养服务一线的技术人才,即是技校毕业生走向工作岗位能直接顶岗,担当熟练的技术工人,也是以后培养技术骨干的对象。为适应这一人才培养的目标,结合技校学生的实际情况,如何上好工程力学课成为摆在每一位力学教师面前的重要课题 笔者针对力学课程特点,结合技校学生现状,进行如下教学及分析。
2 教学改革与创新意识
(1)应用启发式教学,调动学习主观能动性
多年来,“填鸭式”的教学方法在中国的教学模式中已经习惯,这种不良习惯给学生的思考空间压缩成减半,也因使学生的主观能动性退化和积极思考理念缺失,以至于不愿开动脑筋思考问题,任凭老师满堂灌的教学方式,单纯地对老师的讲解进行机械记忆。针对这些情况,教师从学生的实际情况出发,循循善诱,以一些工程实例和生活中常见的现象,再加上艺术语言烘托,不仅激发学生的学习兴趣,更引导学生学会独立思考问题,增加学生积极探索的精神。借鉴一些工程实例或生活中常见的现象引导学生独立思考,当学生走上工作岗位后,才觉得在大学里所学的知识是远不够的,而从老师那里学到的是独立解决问题的能力才是最为珍贵的,也因此令他们受益终身。正如老子所云:“授人与鱼不如授之予渔”。
(2)优化教材,突出重点提高教学效果
因课时数所限,针对技校生基础普遍较差、加之技校是以实际能力为主的具有特定培养目标的特点,在教学中对现有教学内容可以进行合理的取舍,适当删减力学中过于臃肿的推导步骤和过程,引入能与工程实际相互联系的典型的案例和例题。对习题和思考题也做适当的调整,既有实用性又有针对性。比如,空间力系就可以简单概括或者删去,对平面力系作为重点来介绍;删去合力矩定理及梁弯曲时横截面上的应力的推导步骤,只对思路进行讲解,最后给出结果。这样即优化了教材又节省课时,最主要是可以紧紧抓住其核心内容,突出重点、点难,以便进行行之有效的高质量的教学。静力学部分,其核心内容及主脉是:约束与约束力—受力图—投影—力矩—平衡方程应用。材料力学的核心内容及主线思路是:内力(截面法)(内力图)—变形—应力—强度条件应用。通过教材的优化,对核心内容及教学重点进行了进一步的完善和合理的安排,从而对教学效果的提高起到了事半功倍的作用。
(3)案例教法,激发学生学习力学的兴趣
工程力学区别于其它课程,其特征是工程应用性很强。在教学中,应注重引进工程案例并进行详细讲授,对部分概念和公式的推导以及应用,可以先引入日常生活常见的实例或工程中的较为熟悉的实例,然后引出内容,尽量将讲授的内容处理的通俗易懂、又不脱离科学系统,学生对案例研究很感兴趣,一旦在今后的工作中遇见难题就可以自己处理,同时也将极大地提升学生的自信心与学习的积极性,也因此会主动地去查阅相关资料,经过自学增强对本课程的理解。如在讲力概念时,让学生相互击掌,感受力的作用,体验力的产生条件,理解力是两个物体间,相互作用产生的结果,即,一个物体既是受力物体,又是施力物体;在讲力的合成时,让学生拎一桶水,再让两个人拎一桶水,感受一下两种拎水方法的不同点,从而引出力的合成。讲授力矩的平衡条件时,往往会遇到绕定点转动物体的平衡条件,如杆秤、汽车制动踏板装置、手动剪断机等案例;在讲述力对点之矩时,让学生进行开关门体验,选择不同的点重复开关门,感受哪种开关门费力或者省力,从而体验力臂对力矩大小的影响及力矩的转向;讲摩擦时,让学生回忆走在冰面上的感觉,瓷砖地面、水泥地上各自的感觉,阐明摩擦系数对摩擦力的影响,理解工程上用橡胶、沥青等增加摩擦的措施;讲塑性材料和脆性材料拉压时的机械性能时,用精粉和粗加工的玉米面为例,将塑性材料形容为精粉揉成面团,有着较强的延展性,可拉伸成很细的拉面,也可以压成面饼,不论做成什么形状,都很筋,不易断,由此引入工程中的塑性材料,学生就可以理解塑性材料的抗拉、抗压强度都很大;而脆性材料就像玉米面做成的面团,揉起来不成团,容易裂开,较为粗糙,其朔性较差,抗拉伸的能力也很差。通过生活中小实例与理论联系起来,采取生动、具体、形象、通俗易懂的教学模式,活跃了学生的思想也增强了学习的兴趣,更开阔了眼界,教会学生开动脑筋,发挥积极探索的精神,逐步培养解决难题的本领,加深工程意识,增加理论联系实际的观念,促使其尽快掌握所学的知识。
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【关键词】中职学校 机械基础 教学
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）05-0126-01
《机械基础》是中等职业学校机械类专业的一门专业基础课程，其主要任务在于使学生掌握从事机械专业工作所应具有的基本知识与基本技能，为进一步学习其它机械专业课程打好基础。对于职业学校的学生而言，这是一门具有相当大的难度的课程。学生普通缺乏对于机械基础课程的感性认识，在学习当中会觉得较为抽象，也较为枯燥。同时，中等职业学校学生的基础较差，学习能力也不够强，从而提高了学好机械基础课程的难度。那么，应当如何提升机械基础课的教学质量呢？作为一名中职学校机械专业教师，笔者将依据自身教学实践谈谈对于《机械基础》教学的看法。
1.演示教学法
演示教学法主要是指教师通过实物或者教具所进行的演示，组织开展教学性参观等各种途径，从而加深学生对于抽象理论之认识与理解，并且强化直观性教学，也便于学生从中理解相关原理与概念。一是运用模型进行演示。为了更好地开展直观性教学，教师应当充分运用现有模型开展演示教学是十分重要的，它能够让学生们运用自身感官来充分地感知学习的对象，让学生能够得到深刻而完整的印象。一旦教学设施受到某种限制，有限的模型难以有效地表达出课程的内容时，教师完全可以通过自制简易模型以实现教学的目的。二是运用身体语言进行演示。身体语言是使课堂教学的过程更为直观的一种重要手段，在教学当中可适当地予以采用，并运用身体语言以实施演示教学的过程，这要比单一地使用挂图显得更加有效率，也更加具有说服力。比如，在讲授齿轮啮合传动之时，教师可利用手指以取代齿轮轮齿进行演示，并通过肢体动作加以补充演示，让学生不但能够理解齿轮的基本结构特点，而且还能了解到齿轮的传动原理。
2.现场教学法
机械基础是一门和现实联系十分紧密的课程。因为每一台机器中都存在传动机构，而且其形状也是各种各样的，不容易直观地和书本中的理论知识相互联系起来。所以，实施现场教学是最理想的方法。开展现场教学能够让学生接触到实际的事物，并让教学活动与生产实际加以紧密结合，从而提高学生的感性认识，加深其对于教材中理论知识之理解。比如，在学习完曲柄摇杆机构之后，教师可以组织学生到实习车间里进行参观，组织其认真观察牛头刨床，并通过观察牛头刨床的进给动作，更深入地了解曲柄摇杆机构所具有的急回特性，这样就能让学生对于所学知识产生更为深刻的印象。
3.实践教学法
《机械基础》作为中职学校机械类专业的基础课，其全部知识均建立在生产实践的基础上，并与现代机械工业发生了密切的联系。比如，如果教师只是满足于纸上谈兵，或者只是结合少量模型进行讲解，尽管说得头头是道，但是学生常常会一头雾水，即使勉强记了下来，也只能算是囫囵吞枣，并没有真正地理解其含义。由于学生缺少相应的感性认识，没有办法与生产实际相互联系，也就更加谈不上解决具体问题了。所以，一定的客观实践是相当必要的，也是学生们最为期望的。尽管一些教师觉得课堂教学时间过紧，如果进行过多的实践教学，有可能会难以完成教学任务，其实并非如此。比如，在参观一台车床时，只要打开床头箱，就能清清楚楚地看到其中的带传动、轮系、轴和轴上零件等部位的安装等。一些具备了条件的中职学校还可以让学生亲自动手将一部分旧机械设备进行拆装。通过实施这一教学过程，能够让中职学生们的思维产生新的飞跃，从而极大地增强学生们的空间想象力，他们对于一些模糊的知识就会变得豁然开朗，同时还能提高其学习的自信心，从而打破《机械基础》课程教学的神秘感。
4.案例教学法
案例教学法主要是应用现实当中的实例来开展知识的传授。机械教师应当在注重进行基本理论知识讲授的基础上，结合生产当中所能遇到的实例加以分析与讲解。比如，在讲解平面连杆机构与凸轮机构的时候，可以联系生活当中所常用的缝纫机、电风扇、汽车雨刷及饮水机等实际案例来加以分析，以上案例不仅直观，而且实用，通过讲解，能够让学生们的学习兴趣大大增加，从而更快地理解与掌握平面连杆机构和凸轮机构等在机器当中的具体应用。
5.多媒体教学法
正如著名物理学家爱因斯坦所说的那样，“兴趣是最好的老师”，兴趣已经成为无意注意的一个重要源泉。运用多媒体课件实施教学，可谓是声形并茂，可以在教学艺术上将思维性、知识性和趣味性进行有机的结合，有利于提高学生们的注意力，增加学生们的学习兴趣，并且调动其学习的积极性。比如，教师在介绍那些国际先进的新技术、新设备、新工艺与新产品的时候，可以利用多媒体，将国外的先进事物带到中职学校的机械基础课堂中来，从而让学生们能够了解世界与认识世界，这对于活跃其思想，拓展其视野，拓宽其思路，丰富其知识，激发其专业学习的兴趣，掌握与运用国外先进科技知识与工艺技术是十分具有成效的。又如，在讲解棘轮机构之时，通过画面，不但能够将棘轮的整个运动过程形象逼真地反映出来，而且还能将棘轮机构在各类机器设备当中的具体应用加以播放。可以说，不仅有局部，而且还有整体，让中职生们仿佛身临其境地参观各类机器设备，对于棘轮的运动、特点及应用产生更为深刻的理解。
6.结束语
总之，只要中等职业学校机械专业教师能够拥有丰富的机械专业知识，并能积极运用各种先进的教学方法，对学生开展机械基础教学，从而帮助其建立起更好的专业意识，相信中职生一定将会对《机械基础》学习产生更加浓厚的兴趣，从而提高该课程的课堂教学质量。
参考文献：
[1]吴志清. 《机械基础》课程创新教学浅议[J]. 科技创新导报，2008（12）.
[2]胡金星. 中职学校《机械基础》教学探讨[J]. 科技创新导报，2009（8）.
篇10
关键词：机械工程基础；学习兴趣；考核；能力
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）41-0048-02
《机械工程基础》是我校电气工程、自动化工程和食品工程等非机械类专业的一门专业基础课，是这些专业唯一的一门系统介绍机械基本理论的课程。《机械工程基础》融工程力学、工程材料、机械原理、机械设计等课程于一体，内容宽广，是一门综合性较强的课程，也是一门学生较难掌握的专业技术基础课程。长期以来，学生普遍感觉这门课程的内容较多、与自己的专业没有联系，因而学生对学习本课程的兴趣不高，课程的掌握也不理想。本文结合几年来的教学工作实践，在如何激发学生学习兴趣、改进教学方法和考核方式作了一些改革和创新，取得了一定的效果。
一、激发学习兴趣，提高教学效果
爱因斯坦说过，兴趣是最好的老师。兴趣是调动学生主动学习、探索知识的内在动力。教师的任务之一就是激发学生的学习兴趣，引导学生去认识事物、获取知识、探究真理，并从中体验到学习的情趣。《机械工程基础》课程是一门系统介绍机械方面知识的专业基础课程，课程包括的内容很多，涉及到工程力学、机械工程材料、常用机构、机械传动、轴系零部件等知识，内容繁杂、抽象，学生普遍觉得学习和掌握该课程比较困难。同时，本门课程的授课对象是非机械类专业的学生，学生普遍认为这门课程和自己的专业没有关系，对自己今后学习工作也没有用。因此，学生对这门课程往往不感兴趣，课堂听课学习效率难以达到理想效果。为激发、调动学生的学习兴趣，在教学中着重以下几方面工作。
1.加强与专业的联系。由于教学内容多为机械基本理论和知识，没有或较少涉及学生专业方面的知识，使学生误认为课程内容与专业无关或联系不大，从而引不起学习兴趣。为此，在课程的绪论中讲述本课程和后续专业课的关系，使学生明白开设这门课程的必要性，明白这门课程为他们的专业课学习服务，消除学生对课程的误解。例如，对于电气、自动化专业的学生，举例说明机械和电气是紧密结合，机电一体化工业技术和产品发展趋势，同时讲述这门课程与其专业课《电力拖动》的关系；对于食品工程专业的学生，说明这门课程为后期学习专业课《食品机械设备》打下基础。
2.理论联系实际。《机械工程基础》是一门与工程实践结合较为紧密的课程，而授课对象是一年级或二年级的学生，工程方面的感性知识少，参加机械实践环节也少，这也是造成学生感到这门课程有难度的一个重要原因。因此，课堂教学时多结合生产和日常生活中的具体实例来讲授课程的相关知识。例如结合生活中缝纫机踏板机构、汽车前窗的刮雨器、公共汽车车门的启闭机构、汽车的转向机构等，讲解铰链四杆机构的类型、特点及应用；从自行车后轴的飞轮、电影机卷片机构等介绍棘轮机构；结合自行车、汽车的变速装置，介绍链传动和齿轮传动及轮系的有关内容。这些现实中的实例对学生有相当的吸引力，避免了这些内容讲授时学生感觉枯燥无味，同时，鼓励学生观察实践，应用所学理论知识分析周围常见简单机器或机构、结构的组成、原理、优缺点、存在问题，达到理论联系实际的目的。这样不仅激发了他们的学习兴趣，也调动了他们学习的积极性和主动性。
二、改进教学模式，提高课堂教学
传统的课堂教学是“以教师为中心”，其基本特征是教师独占讲台，一讲到底，学生以听代思，被动学习。为改变这种状况，调整教学中教与学的关系，树立“以学生为主体”的思想。在教学过程中，教师是知识的传授者，更是学生学习的引导者，侧重于指导学生运用所学的理论方法分析问题和解决问题。由于课程包含的知识内容众多而学时有限，理论教学内容太多时学生会感觉课程枯燥无味，学习效果不理想。为此，在保证基础知识的前提下，优化教学内容，突出工程实用性。课堂教学时，对理论教学采取“少而精”的原则，对教材中涉及的理论推导采取不讲或少讲而直接使用其结论，例如对直齿轮的强度计算公式的推导不详细的展开，这样精简课堂讲授内容，节约课堂学时，便于开展讨论式教学。通过选用具体的工程实例让学生进行讨论分析，让学生积极参与教学活动，提高学生分析问题和解决问题的能力。如讲授零件摩擦问题时，选择自行车或汽车的车轮让学生分析摩擦力的方向。同时，充分利用现代技术手段，精心制作包含三维模型、动画的多媒体课件，采用多媒体教学。通过利用模型在课堂上给学生演示以及计算机动画，使学生更形象地理解机构的工作原理，把枯燥高深的理论以生动、直观的形式充分展现，增加学生的感性认识，使他们带着一种好奇心进入教学中，从而使他们在感性认识的基础上掌握知识要点。
三、改革考核模式，侧重应用能力
考试作为评价体系的重要指标，对学生的学习和教师的教学都具有重要的导向作用。在传统的闭卷考试模式下，学生为应付考试只会按照教师指定的重点章节记背大量知识，而不重视学习过程，不重视对课程内容的融会贯通，所以学生的应用能力、创新能力得不到培养。考虑本课程的知识点众多、计算公式多的特点，将传统的闭卷考试方式改为“一页开卷”。“一页开卷”允许学生在考前根据自己的实际情况将考试课程的基本要点、基本公式等内容手写在一张A4纸上，在考试时带入考场使用，考试结束后将其与试卷一同上交。教师阅卷时根据学生在该页纸上所书写内容的准确度、规范度和认真程度等，作为平时成绩的一部分，与试卷成绩结合作为学生课程考试的总成绩。这样可以使学生摆脱大量背诵和记忆的烦恼，也避免了学生开卷考试时平时不认真听课复习、考试时过分依赖教材的现象，使学生能够把更多的注意力和精力放在培养自身的知识应用能力上，引导学生在复习过程中注重知识间的内在联系，学会对所学知识归纳整理，培养和发展学生的思维能力和创造精神、增强其自学能力。同时，基本杜绝了考场夹带纸条、偷看等作弊现象，有利于学生形成健康的应试心理和学生学习态度等非智力品质的发展。
经过近几年来的探索与实践，深深认识到《机械工程基础》课程教学的改革是一个系统工程，必须在综合课程教学的各个环节改革措施，才能取得良好的效果。通过教学改革的实践，提高了自身的教学理论水平和实践工作能力。创新是无止境的，在今后的教学工作中，需要不断地在实践中总结教学经验，使教学改革不断完善与创新。
参考文献：
[1]邹瑞珍.教育心理学[M].上海：上海教育出版社，1988.
[2]何克抗.多媒体课件及网络课程在教学中的运用[J].中国大学教学，2007，（5）：74-77.