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[關(guān)鍵詞]實(shí)踐創(chuàng)新;機(jī)械原理;教學(xué)方法
[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2016)11-0111-03
機(jī)械原理是一門介紹機(jī)械中常用機(jī)構(gòu)和一般工作條件下常用參數(shù)范圍內(nèi)的通用零部件設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、基本理論和基本方法的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,是機(jī)械類及相關(guān)工程類專業(yè)的必修課程。在機(jī)械原理這門課程中,學(xué)生要掌握“三大機(jī)構(gòu)”和“三大分析”?!叭蠓治觥奔礄C(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析的基本知識(shí);“三大機(jī)構(gòu)”即連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與綜合。機(jī)械原理課程的培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生具有創(chuàng)新機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)能力,即針對(duì)不同的設(shè)計(jì)任務(wù),綜合運(yùn)用多學(xué)科的相關(guān)知識(shí),提出多種機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案,并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)確定最優(yōu)方案。因此,它又是一門多學(xué)科、實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。[1]
一、機(jī)械原理教學(xué)中存在的問題
當(dāng)今世界,科技發(fā)展日新月異,技術(shù)快速發(fā)展,而我們的教材一直是經(jīng)典教材,課程的內(nèi)容跟不上科學(xué)研究的發(fā)展,也跟不上技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用,甚至存在有些知識(shí)點(diǎn)是實(shí)際應(yīng)用中多年棄之不用的技術(shù)等問題。結(jié)合這幾年授課經(jīng)驗(yàn),筆者發(fā)現(xiàn),機(jī)械原理教學(xué)中存在如下幾點(diǎn)不足:
第一,缺少實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),缺少學(xué)生創(chuàng)造性思維能力和實(shí)際設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。
第二,重理論知識(shí)系統(tǒng)性而輕工程應(yīng)用背景的介紹。如連桿機(jī)構(gòu)中轉(zhuǎn)動(dòng)副(鉸鏈),學(xué)生從書本上見到的只是桿是直線和鉸鏈?zhǔn)菆A組成的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,對(duì)于現(xiàn)實(shí)生活的機(jī)械產(chǎn)品難有較好的感性認(rèn)識(shí)。特別是在大四做畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候,構(gòu)件與構(gòu)件之間的實(shí)際的鉸鏈的裝配關(guān)系容易出錯(cuò)。
第三,缺少對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)新技術(shù)、新發(fā)展和新成果介紹,以及機(jī)構(gòu)解析法設(shè)計(jì)的內(nèi)容。
第四,與其他課程聯(lián)系少,往往是就機(jī)構(gòu)分析而機(jī)構(gòu)分析,可通過設(shè)立綜合性強(qiáng)的課題,將機(jī)械原理與工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)合進(jìn)行綜合性設(shè)計(jì),或結(jié)合設(shè)計(jì)比賽進(jìn)行串接。
第五,在實(shí)踐環(huán)節(jié),每年都做同一個(gè)題目“減速器的課程設(shè)計(jì)”,只是每個(gè)學(xué)生的數(shù)據(jù)不同而已,沒有體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教育理念,使得該環(huán)節(jié)程序化,制約了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
以上問題的存在,使得本來是創(chuàng)新性強(qiáng)、思維發(fā)散靈活、創(chuàng)作激情澎湃的機(jī)械原理教學(xué),有可能變成理論實(shí)際脫節(jié)、教學(xué)過程枯燥、學(xué)習(xí)目標(biāo)盲目、學(xué)習(xí)激情減退、教學(xué)質(zhì)量下降的灌輸式教學(xué)。[1]
二、要善于提出問題,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考
在教學(xué)過程中,需要將學(xué)生的地位至于教學(xué)的核心。讓學(xué)生參與到教學(xué)活動(dòng)里,在進(jìn)行教學(xué)之前可以設(shè)置多重問題,讓學(xué)生在問題的引導(dǎo)下層層深入,自主進(jìn)行深入學(xué)習(xí),提高學(xué)習(xí)的興趣和效率。
機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算是機(jī)械原理教學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容之一,教師要做到深入淺出地講授構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副產(chǎn)生約束作用,由此自然給出平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式。不僅加入了理論知識(shí),還使用一些簡(jiǎn)短視頻和動(dòng)態(tài)圖,讓學(xué)生了解各個(gè)運(yùn)動(dòng)副之間的關(guān)系,便于理解和識(shí)別復(fù)合鉸鏈、虛約束等特殊情況。增加一些趣味性和實(shí)際生活中常見并且熟悉的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析,或者對(duì)看起來復(fù)雜的機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化。引領(lǐng)學(xué)生在計(jì)算自由度的時(shí)候建立對(duì)機(jī)械原理的最初理解以及興趣。鼓勵(lì)學(xué)生將學(xué)到的機(jī)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用。建立簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)和對(duì)機(jī)構(gòu)原動(dòng)件到從動(dòng)件進(jìn)行順序分析的解題思路。提出機(jī)構(gòu),讓學(xué)生自由分析和進(jìn)行計(jì)算,再進(jìn)行講解。培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。
齒輪機(jī)構(gòu)在各種機(jī)器中應(yīng)用廣泛,在講授這部分知識(shí)時(shí),利用在實(shí)驗(yàn)室不同類型齒輪機(jī)構(gòu)的模型和視頻、聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行理論知識(shí)的講解,可以加強(qiáng)學(xué)生知識(shí)的理解。首先要建立對(duì)一般齒輪類型的認(rèn)知。了解齒輪傳動(dòng)在實(shí)際應(yīng)用中的重要性,再提取最普通的直齒圓柱齒輪進(jìn)行分析??梢宰寣W(xué)生自己探索分度圓,齒根圓,模數(shù)等的意義。通過對(duì)齒廓的研究了解漸開線各個(gè)參數(shù)的意義,了解為什么漸開線是最常用的齒廓,從而了解漸開線的優(yōu)點(diǎn)。再通過實(shí)際嚙合狀態(tài),提出嚙合相關(guān)的問題,包括嚙合規(guī)律、傳動(dòng)比、重合度等疑問。在研究斜齒輪、蝸輪蝸桿傳動(dòng)時(shí),讓學(xué)生類比齒輪的公式,進(jìn)行公式的推斷,從而了解其與漸開線直齒圓柱齒輪的異同。通過讓學(xué)生研究對(duì)不同齒輪加工方法的異同,了解齒輪的加工過程。按照從實(shí)際到理論,從設(shè)計(jì)到制造的順序,提出不同階段的問題,引領(lǐng)學(xué)生建立系統(tǒng)的齒輪方面的知識(shí)。了解不同階段不同的公式以及公式的來源。[2]
三、注重實(shí)踐創(chuàng)新
我校教師帶領(lǐng)學(xué)生連續(xù)參加第四、五、六、七屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽(慧魚組)。2014年我校學(xué)子一舉斬獲一等獎(jiǎng),不僅取得了我校在此項(xiàng)賽事中的最好成績(jī),還實(shí)現(xiàn)了我校在該賽事一等獎(jiǎng)獎(jiǎng)項(xiàng)的零的突破,為學(xué)校贏得了榮譽(yù)。還帶領(lǐng)學(xué)生參加了江蘇省第五屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽暨第六屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽獲省二等獎(jiǎng),不僅要求學(xué)生設(shè)計(jì)出作品,并且要做出實(shí)物,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬。據(jù)悉,全省獨(dú)立學(xué)院獲得的最高獎(jiǎng)項(xiàng)為二等獎(jiǎng),且只有三項(xiàng),我校即占其中之一。今年我們爭(zhēng)取再接再厲取得好名次。
第七屆(2016年)全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的主題為“服務(wù)社會(huì)――高效、便利、個(gè)性化”;內(nèi)容為“錢幣的分類、清點(diǎn)、整理機(jī)械裝置;不同材質(zhì)、形狀和尺寸商品的包裝機(jī)械裝置;商品載運(yùn)及助力機(jī)械裝置”。我們選擇關(guān)于錢幣的分類、清點(diǎn)、整理機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)。
在當(dāng)今的社會(huì)生活中,人們?cè)桨l(fā)注重綠色出行,因此公交車出行越來越成為人們優(yōu)先選擇的公共交通設(shè)備。然而,現(xiàn)如今公交車上錢幣分類主要依靠人工或者簡(jiǎn)易的投幣裝置,這樣的方式成本高并且效率低下。這都預(yù)示著新型的多功能投幣機(jī)械將會(huì)被人們廣泛使用,其需求量將會(huì)越來越大。作品一設(shè)計(jì)的是新型公交車投幣箱。利用簡(jiǎn)單的滑道及杠桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行紙幣及硬幣的分離,再以簡(jiǎn)單的滑道機(jī)置對(duì)不同面值的硬幣進(jìn)行分類,如圖1所示。由兩個(gè)滑道構(gòu)成主要結(jié)構(gòu),上面一個(gè)滑道兩點(diǎn)固定,主要是給硬幣和紙幣一個(gè)下落的初速度,下面的滑道是一個(gè)杠桿結(jié)構(gòu),硬幣的質(zhì)量完全可以壓下杠桿落入硬幣箱,人們把硬幣從投幣口投入,經(jīng)過一系列物理反應(yīng),達(dá)到分離的目的。此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,不需要能源輸入,只需要小小的改動(dòng)就能更便利。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn):1.沒有科幻元素,處處體現(xiàn)實(shí)用化。簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)容易制造,并且出現(xiàn)故障容易修理。2.無須通電和供能,因此投幣機(jī)十分安全并且節(jié)能、受到的使用限制也會(huì)大大縮小。3.設(shè)計(jì)制造成本低,可批量生產(chǎn),便于推廣。此設(shè)計(jì)不僅功能齊全、可靠性高,并且機(jī)械裝置簡(jiǎn)單,大大降低了公交公司的生產(chǎn)成本,價(jià)格的低廉也將會(huì)贏得廣泛的客戶群。由于成本低,可以批量生產(chǎn),具有廣泛的市場(chǎng)性和實(shí)用性。
作品二是根據(jù)公交車上的投幣特點(diǎn)(需要人們一個(gè)一個(gè)投)設(shè)計(jì)了該產(chǎn)品,如圖2所示。我們根據(jù)硬幣的直徑不同,給它們?cè)谲壍郎习才帕瞬煌某鰩趴冢沟貌煌骖~的硬幣進(jìn)入不同的空間內(nèi)。由于目前我國新版人民幣有三種圓形硬幣,其直徑依次為:一元硬幣25mm、5角硬幣22.5mm、1角硬幣20.5mm。所以我們將第一個(gè)出口處的擋板與軌道的間距設(shè)置為21mm(先將一角錢分出),將第二個(gè)出口處的間距設(shè)置為23mm(再將五角錢分離),最后的出口的間距設(shè)置為26mm。這樣,不同的硬幣就會(huì)不同的出口處落出,原理如圖3所示。我們?cè)诿恳粋€(gè)出幣口搭建了一個(gè)容器,使它的開口直徑不超過它所盛裝的硬幣的直徑(裝一元的容器直徑為40mm,五角的為40mm,一角的為30mm)的兩倍;我們又測(cè)量出每一種硬幣的厚度(一元為1.85mm,五角為1.65mm,一角為1.67mm),然后根據(jù)計(jì)算,在容器外表面標(biāo)出刻度(不同的高度對(duì)應(yīng)不同的數(shù)量,如:在一元容器外,每隔18.5mm,畫一刻度線,標(biāo)出數(shù)字十;在五角容器外,每隔16.5mm,畫一刻度線,標(biāo)出數(shù)字十;在一角容器外,每隔16.7mm,畫一刻度線,標(biāo)出數(shù)字十)。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn): 1.可進(jìn)行硬幣的分類。2.可計(jì)數(shù)根據(jù)測(cè)量硬幣堆積的厚度,從而計(jì)算出硬幣的數(shù)量。3.將軌道分段銜接。4.原理簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。5.系統(tǒng)還具備升級(jí)和擴(kuò)展的潛能。本作品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可后續(xù)添加其他功能,較好地滿足了硬幣發(fā)展的需求。
作品制作歷時(shí)四個(gè)月,經(jīng)過多次改造。從剛開始產(chǎn)品設(shè)計(jì)的構(gòu)思到最后整個(gè)作品的制作完成都充分發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)了學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,提高了學(xué)生針對(duì)實(shí)際需求進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新、設(shè)計(jì)、制作的實(shí)踐能力。[3]
四、總結(jié)
通過這次研究課題的實(shí)踐,不僅讓學(xué)生學(xué)到了許多了專業(yè)知識(shí),而且培養(yǎng)了其解決問題的能力。其次,團(tuán)隊(duì)管理也是很重要的,一個(gè)團(tuán)隊(duì)核心就是通過合作去開展工作,這樣才能發(fā)揮最大的效益。合作就需要良好的管理,對(duì)于不同的問題需要設(shè)立討論小組,對(duì)問題進(jìn)行研究,集眾人之力去解決問題。最后筆者認(rèn)為,本次研究關(guān)鍵就是不斷反思問題,從反思中取得突破。研究是個(gè)連續(xù)的過程,在每個(gè)階段發(fā)現(xiàn)問題才能確定接下來工作的方向,這樣不斷進(jìn)行反思總結(jié),才能取得突破,取得最后的勝利。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
[1] 孫亮波.在機(jī)械原理教學(xué)中引入機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目的研究與實(shí)踐[J].機(jī)械,2010(12):21-23,33.
[2] 殷勇輝,高志,章蘭珠.提高機(jī)械原理課程教學(xué)質(zhì)量的思考與實(shí)踐[J].中國大學(xué)教學(xué),2014(6):57-59.
【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)計(jì) 原理 節(jié)能 礦山行業(yè) 研究
現(xiàn)如今,低碳環(huán)保、節(jié)能減排已經(jīng)成為人們時(shí)常掛在嘴邊的耳熟能詳?shù)牧餍性~匯,而實(shí)際上,這樣的事情都是說起來容易做起來難,國家雖然對(duì)此情況做出了相應(yīng)的規(guī)定,也頒布了一些有針對(duì)性的法律條文,也加強(qiáng)了這方面的監(jiān)督,但是收效甚微,很多問題仍然存在。工業(yè)行業(yè)特別是礦山行業(yè)本身就是能耗較高的產(chǎn)業(yè),為了社會(huì)發(fā)展和工業(yè)需求的滿足,很多重型設(shè)備機(jī)械被設(shè)計(jì)研制出來,應(yīng)用到礦山的開采當(dāng)中,這些設(shè)備的耗能高,如何解決該行業(yè)中的環(huán)保問題,走上節(jié)能減排的道路,還是非常值得我們深入研究的。就目前的形勢(shì)來看,節(jié)能減排已經(jīng)成為世界的主題,就礦山機(jī)械行業(yè)這樣的耗能大的行業(yè)來說,將會(huì)給技術(shù)設(shè)備的研究設(shè)計(jì)提出更高的要求,礦山機(jī)械行業(yè)同時(shí)也面臨著更大的挑戰(zhàn)。
1 機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的背景
伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源的利用和消耗都是空前的強(qiáng)盛,這也進(jìn)一步使環(huán)境問題更加的惡化,給自然生態(tài)和人們正常的生活帶來了嚴(yán)重的影響。我國自改革開放以來,一直非常注重工業(yè)生產(chǎn),對(duì)環(huán)境問題的重視不夠,對(duì)環(huán)境的破壞現(xiàn)象越來越多。所以,必須將環(huán)境問題的關(guān)注提上日程。
背景分析。我國目前所面臨的節(jié)能減排的形勢(shì)是非常嚴(yán)峻的。工業(yè)生產(chǎn)一方面給人們的生活做出了突出的貢獻(xiàn),另一方面也增加了能源物資的消耗,破壞了生態(tài)環(huán)境,影響了人們的生活質(zhì)量,阻礙了工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。礦山制造業(yè)在節(jié)能減排的過程中占據(jù)著重要的位置,無論是從礦山的開采、材料的冶煉、零部件的加工,還是機(jī)械的使用、報(bào)廢處理,這些都會(huì)不同程度的產(chǎn)生污染。礦山行業(yè)每年報(bào)廢淘汰的產(chǎn)品比較多,如果沒有進(jìn)行合適的處理,不僅僅會(huì)造成極大的資源浪費(fèi),還將對(duì)自然環(huán)境造成極大的污染。所以,凡是從事機(jī)械制造的人員,身上都始終肩負(fù)著節(jié)能減排、降低污染、節(jié)約原料的責(zé)任,他們必須采取行之有效的措施,盡力完成這一艱巨的任務(wù)。
機(jī)械設(shè)計(jì)在節(jié)能減排的過程中作用非常大,機(jī)械生產(chǎn)首先從設(shè)計(jì)開始,機(jī)械的強(qiáng)度、壽命、制造和裝備的工藝性,材料和熱處理的選擇,使用和維修是否方便,是否具有回收和再利用的可能性等等,這些都是在機(jī)械設(shè)計(jì)階段必須進(jìn)行決定和解決的。設(shè)計(jì)的過程中如果出現(xiàn)了錯(cuò)誤或者是不足,在以后的生產(chǎn)和使用的過程中都將是無法進(jìn)行更正的。所以,要想將節(jié)能減排落到實(shí)處,就必須重視機(jī)械的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的過程必須有合理的制度和嚴(yán)格的管理,設(shè)計(jì)師要參與到有關(guān)規(guī)定和制度的制定當(dāng)中來,這樣會(huì)使制度更加的全面合理。
2 機(jī)械設(shè)計(jì)中節(jié)能原理應(yīng)用的必要性
在機(jī)械設(shè)計(jì)的過程中,一般的設(shè)計(jì)單位都沒有進(jìn)行統(tǒng)一和固定的能源消耗標(biāo)準(zhǔn)的明示,這直接導(dǎo)致了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)在加工的過程中,無法對(duì)優(yōu)化后的生產(chǎn)工藝進(jìn)行節(jié)能降耗的及時(shí)分析,同時(shí)由于目前采用的工藝技術(shù)和工藝流程等都相對(duì)成熟,在這樣的情況下,機(jī)械設(shè)計(jì)加工企業(yè)幾乎沒有對(duì)生產(chǎn)過程中的節(jié)能降耗問題進(jìn)行綜合的分析和考慮,這在一定程度上提升了機(jī)械設(shè)計(jì)加工的企業(yè)在能源上的過量消耗。并且在生產(chǎn)的過程中,機(jī)械設(shè)計(jì)加工企業(yè)普遍都是比較關(guān)注機(jī)械加工的效率和精度,很少關(guān)注能源的消耗與浪費(fèi),因此很少有機(jī)械設(shè)計(jì)加工的企業(yè)會(huì)考慮如何提高設(shè)備的能源利用率,而進(jìn)行科學(xué)合理的技術(shù)措施的采用,或者在機(jī)械設(shè)計(jì)加工的過程中,通過對(duì)整體能源消耗量進(jìn)行有效控制,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。對(duì)于組織開展機(jī)械設(shè)計(jì)加工作業(yè)的具體操作人員來說,在生產(chǎn)的過程中,關(guān)注的一直都是工作效率,并且企業(yè)也沒有將能源消耗納入到績(jī)效考核中來,這樣的管理模式影響和制約了節(jié)能減排的實(shí)施。
3 機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能的基本原理
礦山工程機(jī)械環(huán)境的性能情況和對(duì)環(huán)境的負(fù)荷在很大程度上都是由設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)的階段事先確定好的,所以進(jìn)行節(jié)能型工程機(jī)械的開發(fā)研制最應(yīng)該注重的就是設(shè)計(jì)的階段。
3.1在材料和資源的選用上盡量選擇可再生利用的
在材料和資源的選擇上,各系統(tǒng)及部件的設(shè)計(jì)盡量選擇可回收、易分解、能再生的,同時(shí)在加工和使用的過程中對(duì)于環(huán)境的影響不大甚至是沒有污染的的材料,特別是對(duì)于結(jié)構(gòu)組件的設(shè)計(jì),盡量選用比較容易裝配和分解的大模塊化結(jié)構(gòu)和無毒無害的材料,提高工程機(jī)械材料可再生的可能性。
3.2在產(chǎn)品的零部件設(shè)計(jì)上,遵循長(zhǎng)壽命、低能耗和減輕重量設(shè)計(jì)的原則
工程的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該再保持主機(jī)的相關(guān)性能參數(shù)的前提下,盡可能的減少主機(jī)和附屬作業(yè)裝置或者是機(jī)具的體積和重量,提高動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)零部件的強(qiáng)度和耐久的性能,實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的輕量化和高效率,進(jìn)而降低對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。
3.3低公害、防滲漏、節(jié)能高效的發(fā)動(dòng)機(jī)
在工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中,盡量保證低公害、減震降噪、防滲漏、節(jié)能減排、高效,選用低公害的發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)是工程機(jī)械所有系統(tǒng)中對(duì)環(huán)境影響最大的部件,采用低油耗、低排放、低噪聲、高效率的環(huán)保型冷增壓柴油機(jī)性能大大降低對(duì)環(huán)境的負(fù)荷。
4 機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理在礦山行業(yè)中的具體措施應(yīng)用
伴隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,我國大型工程項(xiàng)目逐步開工,礦山工程施工機(jī)械的品種和數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了比較可觀的程度,在全球范圍內(nèi)各地的機(jī)械數(shù)量還在不斷的增加。但是,大部分的工程機(jī)械對(duì)于能源的消耗、排放產(chǎn)生的污染物給環(huán)境都造成了不可估量的負(fù)荷。為實(shí)現(xiàn)大量工程機(jī)械對(duì)環(huán)境的污染最小化,加強(qiáng)對(duì)我們生活的地球資源的保護(hù),實(shí)現(xiàn)全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,提高操作人員的工作安全性和工作的舒適性,盡可能的實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、環(huán)境的高度親和統(tǒng)一,非常有必要根據(jù)礦山行業(yè)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工程機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。但是隨著國內(nèi)外環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),可以預(yù)見的是開發(fā)研制環(huán)保節(jié)能型的機(jī)械產(chǎn)品必將是今后礦山工程機(jī)械設(shè)計(jì)的主要潮流和趨勢(shì)。
4.1將節(jié)能理念融入到機(jī)械設(shè)計(jì)中
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們的生活水平不斷的提高,而環(huán)保意識(shí)在人們的心目中也逐漸的增強(qiáng),在這樣的形勢(shì)下,機(jī)械設(shè)計(jì)無論是企業(yè)還是管理層都一致的認(rèn)識(shí)到:利用生產(chǎn)效率很難能夠提升和強(qiáng)化自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力,通過節(jié)能基本原理的推廣和實(shí)施,不僅能夠幫助企業(yè)節(jié)約一定的生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化,并且能夠在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,確保企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,增強(qiáng)核心技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。因此,在整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的生命周期中,機(jī)械設(shè)計(jì)加工企業(yè)必須始終做好節(jié)能基本理念的貫徹落實(shí)。機(jī)械設(shè)計(jì)加工企業(yè)需要加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的教育和培訓(xùn),協(xié)助設(shè)計(jì)人員提升自身的業(yè)務(wù)能力,也能幫助設(shè)計(jì)人員不斷的進(jìn)行節(jié)能知識(shí)的豐富,這樣才能在每一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案中,有效的落實(shí)節(jié)能的目標(biāo)。
4.2將機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理應(yīng)用在礦山機(jī)械加工設(shè)備的設(shè)計(jì)中
機(jī)械加工主要是指通過一種機(jī)械設(shè)備,對(duì)工件的外形尺寸或者是性能進(jìn)行改造的全過程。在礦山行業(yè)中,大多數(shù)的應(yīng)用型設(shè)備都是經(jīng)過機(jī)械加工而形成的。機(jī)械化的生產(chǎn)過程,就難免會(huì)使用沖壓、焊接等機(jī)械設(shè)備,就單單從焊接工具的方面來看,針對(duì)指定的加工對(duì)象進(jìn)行加工,并且按照既定的圖紙進(jìn)行改造的時(shí)候,需要電力充分的支持,這就難免會(huì)在整個(gè)加工的流程中,浪費(fèi)一定的能源。因此,將機(jī)械設(shè)計(jì)的技能原理應(yīng)用于礦山機(jī)械加工設(shè)備的設(shè)計(jì)中,是十分必要的,能產(chǎn)生很大的節(jié)能價(jià)值。
4.3將機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能原理應(yīng)用到礦山升降機(jī)械的設(shè)計(jì)中
升降機(jī)械主要是利用壓力容器或者是鏈條達(dá)到促進(jìn)升降設(shè)備移動(dòng)的目的,主要是進(jìn)行高空作業(yè)或者是高空維修時(shí)進(jìn)行使用。正是由于升降設(shè)備使用的情況,要完成良好的高空作業(yè),就必須具備強(qiáng)大的動(dòng)力能量,才能保證將設(shè)備送至指定的高度,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的實(shí)施。所以,升降機(jī)械在能源的消耗上是比較大的,這就需要進(jìn)行相應(yīng)的改造。
結(jié)合節(jié)能型液壓升降機(jī)的工作情況和結(jié)構(gòu)原理,對(duì)主要的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行篩選和有效的討論,設(shè)計(jì)出來的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,工作比較可靠,并且工作效率較高,耗能低,在達(dá)成勢(shì)能回收的同時(shí),又能增加液壓系統(tǒng)的工作平穩(wěn)性,可以給設(shè)計(jì)和制造以及使用單位一定的啟示。
5 結(jié)語
現(xiàn)如今,受企業(yè)自身的規(guī)模和實(shí)際的技術(shù)水平等因素的影響與制約,大部分的機(jī)械設(shè)計(jì)公司特別是中小型機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè),在具體的操作中,一般的生產(chǎn)模式都是逐一進(jìn)行單件產(chǎn)品生產(chǎn),從而導(dǎo)致了企業(yè)無法進(jìn)行流水線式生產(chǎn)模式推廣,在某種程度上增加了企業(yè)生產(chǎn)的能耗。所以,機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)需要?jiǎng)?chuàng)新模式,積極推廣使用批量生產(chǎn)模式,幫助企業(yè)不斷優(yōu)化自身的內(nèi)部資源,降低加工生產(chǎn)的能耗。
綜上所述,將節(jié)能基本理念融入到現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)之中,能夠有效的幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)自身的可持續(xù)發(fā)展,否則在現(xiàn)如今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)很難形成堅(jiān)固的技術(shù)屏障,面對(duì)社會(huì)能源的日趨緊張的局面,市場(chǎng)將會(huì)淘汰能源消耗量大的企業(yè)。為此,機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)必須采取相應(yīng)的措施,不斷的降低能耗,實(shí)現(xiàn)自身的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]武成,袁振中,生瑞東.機(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)能基本原理在礦山行業(yè)應(yīng)用研究[J].科學(xué)導(dǎo)報(bào), 2015.
【關(guān)鍵詞】機(jī)械原理 課程 設(shè)計(jì)
機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的主要目的是為學(xué)生在完成課堂教學(xué)基本內(nèi)容后提供一個(gè)較完整的從事機(jī)械設(shè)計(jì)初步實(shí)踐的機(jī)會(huì)?!稒C(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》的編寫宗旨就是指導(dǎo)學(xué)生能在短時(shí)間內(nèi),將所學(xué)的機(jī)械基礎(chǔ)理論運(yùn)用于一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械系統(tǒng),通過機(jī)械傳動(dòng)方案總體設(shè)計(jì),機(jī)構(gòu)分析和綜合,進(jìn)一步鞏固掌握課堂教學(xué)知識(shí),并結(jié)合實(shí)際得到工程設(shè)計(jì)方面的初步訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用技術(shù)資料,提高繪圖、運(yùn)算的能力。同時(shí),注重學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的開發(fā)。
1 目前在機(jī)械原理教學(xué)中存在的一些普遍問題
1.1教學(xué)內(nèi)容乏味
就現(xiàn)階段的機(jī)械原理教育課程來看,教學(xué)的內(nèi)容非常乏味,主要原因就是因?yàn)椴糠掷蠋熢诮虒W(xué)時(shí)只針對(duì)書本上的內(nèi)容進(jìn)行講解,從不去擴(kuò)展,這樣就限制了學(xué)生的思維,使他們的思維發(fā)散不出來,限制了其想象力。但是機(jī)械原理是機(jī)械專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程,對(duì)于學(xué)生日后的關(guān)于機(jī)械方面學(xué)習(xí)很重要,如果只是講解書本上面的知識(shí),涉及的內(nèi)容就十分有限,這樣學(xué)生對(duì)于這一方面的理解就會(huì)被限制在了書本上,根本拓展不開。
1.2需要做的修改
長(zhǎng)期以來,各校在“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)” 中嘗試了不同的教學(xué)改革。進(jìn)入21世紀(jì)后,我國高校機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革更是進(jìn)入新一輪。各校對(duì)“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”的目的、內(nèi)容、方法、題目、組織形式作了深入研究,探索機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中如何培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)和解決工程實(shí)際問題能力,提出適合創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)實(shí)施方案。這些教學(xué)實(shí)踐為“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革提供了理論準(zhǔn)備。本文旨在總結(jié)各校近年“機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革成果的基礎(chǔ)上,探索機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步改革的方向。
1.3機(jī)械原理的重要性
在機(jī)械原理的理論教學(xué)中,盡管可以安排一些實(shí)物、模型、甚至錄相,增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和實(shí)踐知識(shí),但是光有這些是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在機(jī)械原理實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)、零件結(jié)構(gòu)和機(jī)械設(shè)計(jì)等工程實(shí)踐知識(shí)的認(rèn)識(shí)和對(duì)儀器設(shè)備的動(dòng)手操作、機(jī)械結(jié)構(gòu)的裝拆等實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng),是對(duì)理論課程教學(xué)不足很好的補(bǔ)充和完善。其次可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和綜合設(shè)計(jì)能力。
2機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革與實(shí)踐
機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)主要側(cè)重于機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)而機(jī)械方案設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)乃至以后的制造和使用最關(guān)鍵的階段是決定機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量好壞、性能優(yōu)劣和經(jīng)濟(jì)效益高低的關(guān)鍵步驟其創(chuàng)新特性效果如何直接影響機(jī)械產(chǎn)品的功能質(zhì)量和使用效果。因此我院的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)也經(jīng)歷了“機(jī)構(gòu)的圖解法分析機(jī)構(gòu)的解析法上機(jī)分析機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)”三個(gè)發(fā)展階段。我們把培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)思維能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力同時(shí)兼顧培養(yǎng)學(xué)生基本設(shè)計(jì)能力和應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)能力作為機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革的宗旨。
2.1選題
傳統(tǒng)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式中僅僅以指導(dǎo)書為藍(lán)本教師的程序化指導(dǎo)貫穿始終。其題目一般是由教師指定幾個(gè)具有代表性的題目如半自動(dòng)平壓模切機(jī)。為了充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性如今的選題原則是在不脫離機(jī)械原理課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上學(xué)生根據(jù)其興趣、愛好和能力自由選擇這樣就大大激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。有很多學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)題目極具研究和應(yīng)用價(jià)值。創(chuàng)新需要基礎(chǔ)素材沒有豐富的基礎(chǔ)知識(shí)就不會(huì)有創(chuàng)新成果出現(xiàn)。因此我們將課程設(shè)計(jì)提前布置使學(xué)生在學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程時(shí)能有的放矢的認(rèn)真學(xué)習(xí)、研究相關(guān)章節(jié)內(nèi)容。因?yàn)樗麄冎肋@些知識(shí)對(duì)他們學(xué)期末進(jìn)行課程設(shè)計(jì)大有幫助這樣又反過來促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程的積極性和主動(dòng)性。
2.2設(shè)計(jì)過程的控制與要求
在進(jìn)行機(jī)械原理課程教學(xué)的同時(shí),就讓學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行選題并說明整個(gè)設(shè)計(jì)過程的要求。這一階段為分散教學(xué),要求學(xué)生選題并提出多個(gè)運(yùn)動(dòng)方案。在集中設(shè)計(jì)階段,第一天完成多個(gè)運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)與優(yōu)選,確定本課程設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)方案;第二天,確定機(jī)械的總體尺寸,給出各執(zhí)行機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的初選尺寸,繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,編制機(jī)器運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖;第三天,對(duì)所選機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析,繪制運(yùn)動(dòng)線圖;第四、五天,編寫設(shè)計(jì)說明書,進(jìn)行答辯。由于嚴(yán)格要求按給定的時(shí)間進(jìn)度設(shè)計(jì),所以,絕大多數(shù)學(xué)生都能按時(shí)完成任務(wù)。在機(jī)構(gòu)的評(píng)價(jià)與優(yōu)選過程中,采用個(gè)人、教師及學(xué)生小組的多層次的機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià)和優(yōu)選方式,既發(fā)揮了學(xué)生的主動(dòng)性,又加深了學(xué)生對(duì)各種運(yùn)動(dòng)方案的認(rèn)識(shí),同時(shí)還加強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。課程設(shè)計(jì)說明書作為一種技術(shù)說明書,強(qiáng)化其編寫工作,可以提高學(xué)生在以后的實(shí)際技術(shù)工作中,編寫技術(shù)報(bào)告、可行性論證報(bào)告和產(chǎn)品說明書等技術(shù)文件的基本技能。所以在課程設(shè)計(jì)過程中,對(duì)如何編寫課程設(shè)計(jì)說明書,給出了詳細(xì)的寫作要求并提供了寫作樣本。我們運(yùn)用公開、透明及自評(píng)、互評(píng)及教師評(píng)分相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式,對(duì)學(xué)生的課程設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)分。首先,學(xué)生對(duì)自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行說明及展示設(shè)計(jì)說明書,并對(duì)自己這的課程設(shè)計(jì)進(jìn)行自我評(píng)價(jià);然后由同學(xué)對(duì)其進(jìn)行質(zhì)詢與評(píng)價(jià);最后,由老師進(jìn)行講評(píng)并給出成績(jī)。這樣,使學(xué)生體驗(yàn)主動(dòng)參與、自由發(fā)表個(gè)人見解,并認(rèn)真聽取他人意見的學(xué)術(shù)氣氛,并學(xué)會(huì)用理性與公正的態(tài)度評(píng)價(jià)自己和他人的工作。
3結(jié)束語
機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革是進(jìn)入21世紀(jì)后,面向創(chuàng)新人才培養(yǎng),我國工科課程教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)改革的成功嘗試。全國高校圍繞機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)所進(jìn)行的教學(xué)實(shí)踐,無論對(duì)于機(jī)械原理精品課程建設(shè),還是深入開展包括機(jī)械學(xué)科在內(nèi)的工科課程體系教學(xué)改革,都富有借鑒意義。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)的各種教改嘗試,既有鮮明的主線,又各具特色。既有成功驗(yàn),也有需要探討、摸索之處。因此有必要總結(jié)、梳理,以利進(jìn)一步改革。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:成人教育;機(jī)械原理;精品課程;課程改革
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)30-0207-03
一、簡(jiǎn)介
機(jī)械原理是以高等數(shù)學(xué)、機(jī)械制圖、理論力學(xué)及普通物理等先修課程為基礎(chǔ),并為學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)和有關(guān)機(jī)械類專業(yè)課程奠定必要基礎(chǔ)的一門課程。通過課程的學(xué)習(xí),學(xué)生需要掌握機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)械動(dòng)力學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能,并初步具有擬定機(jī)械系統(tǒng)方案、分析和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的能力。機(jī)械原理課程理論性較強(qiáng),且各章節(jié)相對(duì)較獨(dú)立,內(nèi)容多,因此在其教學(xué)過程中應(yīng)注重貫徹少而精的原則,不強(qiáng)調(diào)面面俱到,知識(shí)點(diǎn)要淺些,寬廣度需適應(yīng)成人教育的特點(diǎn)。成人教育具有和普通高等教育不一樣的特點(diǎn),主要體現(xiàn)在個(gè)體差異大,知識(shí)結(jié)構(gòu)參差不齊,整體水平不高;一般年齡偏大,工作和家庭負(fù)擔(dān)重,工作忙碌,學(xué)習(xí)時(shí)間難保證;原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)不適應(yīng)目前所從事的工作,需要提高自身的專業(yè)素質(zhì);隨著年齡的增長(zhǎng),成人的理解力增強(qiáng),記憶力較差,但是成人學(xué)員大多為一線工作人員,實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富,對(duì)與現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)系較密切的教學(xué)內(nèi)容及實(shí)踐興趣極高。近年來入學(xué)的成人學(xué)生的年齡有不斷減小的趨勢(shì),其記憶力方面較強(qiáng),但在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面略有欠缺。國家提倡的精品課程建設(shè)是以一流教師隊(duì)伍、一流教學(xué)內(nèi)容、一流教學(xué)方法、一流教材、一流教學(xué)管理等為特點(diǎn)的示范性課程。成人機(jī)械原理精品課程建設(shè)的目的是針對(duì)成人教育的特點(diǎn),從教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革、先進(jìn)的教學(xué)方法和手段、教材建設(shè)、理論與實(shí)踐結(jié)合、課程建設(shè)全面規(guī)劃等方面進(jìn)行努力和發(fā)展,使成人的機(jī)械原理課程教育教學(xué)在各方面符合國家示范性課程的要求。
二、課程建設(shè)方法
根據(jù)精品課程建設(shè)的要求,并結(jié)合我校自身的發(fā)展和基礎(chǔ)條件,從以下幾個(gè)角度進(jìn)行了相關(guān)工作:
1.面向工程應(yīng)用的課程設(shè)置。機(jī)械原理是機(jī)械類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,在整個(gè)專業(yè)培養(yǎng)和課程體系中具有十分突出的地位,是從基礎(chǔ)課過渡到專業(yè)課、從理論性分析為主過渡到工程實(shí)踐為主的一門中間課程。該課程是學(xué)生接觸工程化的第一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié),因此如何深化工程化的概念對(duì)于機(jī)械原理的教學(xué)十分重要。隨著各高校的擴(kuò)招,年輕教師越來越多,而且具有博碩士學(xué)位的比例越來越高。但目前的年輕教師主要是從學(xué)校到學(xué)校,缺少工程經(jīng)驗(yàn),工程化的師資隊(duì)伍建設(shè)成為時(shí)展的需求。結(jié)合國家級(jí)“河海大學(xué)-寶菱重工卓越工程實(shí)踐中心”的建設(shè),為增加年輕教師的學(xué)習(xí)經(jīng)歷,在學(xué)生進(jìn)駐企業(yè)的同時(shí),各指導(dǎo)教師全程陪同,參與企業(yè)的項(xiàng)目建設(shè)。建立各學(xué)習(xí)模塊,為各模塊配備校內(nèi)導(dǎo)師和企業(yè)教師,企業(yè)導(dǎo)師負(fù)責(zé)實(shí)踐教育,校內(nèi)導(dǎo)師負(fù)責(zé)理論教育,相互學(xué)習(xí),既提高了校內(nèi)導(dǎo)師的實(shí)踐能力,也為企業(yè)帶去了較高的理論分析水平。而為了提高課堂教學(xué)時(shí)課程的工程應(yīng)用比例,還借鑒了蚌埠學(xué)院的相關(guān)做法,如:(1)優(yōu)先引進(jìn)同時(shí)具有高學(xué)歷和工程實(shí)踐背景的師資人才,聘請(qǐng)企業(yè)內(nèi)高級(jí)技術(shù)人員做校外兼職導(dǎo)師;(2)集合學(xué)院乃至校區(qū)的力量,積極參與常州市及周邊地區(qū)的建設(shè),增強(qiáng)校企聯(lián)合;(3)鼓勵(lì)專利、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合和技術(shù)服務(wù),而不僅僅是理論研究和科技論文。
2.課程實(shí)施條件。在課程的具體實(shí)施過程中,主要從教師隊(duì)伍建設(shè)、教材規(guī)劃、教學(xué)條件保障等方面進(jìn)行:(1)主講教師。從機(jī)械原理的教學(xué)人員構(gòu)成來看,任課教師中有1名教授、1名副教授、3名講師,學(xué)歷均在碩士以上。年齡從35歲到50歲,結(jié)構(gòu)合理,形成了一個(gè)教師梯隊(duì)。課程的主講教師在成人以及本科教育教學(xué)、教改研究等方面具有十分豐富的經(jīng)驗(yàn)。全體任課教師定期召開教學(xué)例會(huì)、集中備課、針對(duì)教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題及時(shí)處理和分析。(2)教材規(guī)劃。理論課教學(xué)選用了由清華大學(xué)出版、申永勝編著的普通高等教育“十五”國家級(jí)規(guī)劃教材《機(jī)械原理教程》。該教材配有習(xí)題集可有效提供成人學(xué)生自主學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)的資料。精品課程建設(shè)中,教材規(guī)劃參考天水師范學(xué)院的立體化教材建設(shè)方法。立體化教材包括主教材、教師參考書、學(xué)習(xí)指導(dǎo)書、電子教案、CAI課件、網(wǎng)絡(luò)課程、試題庫等。該教材的建設(shè)與整個(gè)機(jī)械原理課程內(nèi)容、體系的改革相結(jié)合,電子教案和課件能夠及時(shí)反映教學(xué)改革的要求,網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)促進(jìn)教學(xué)改革的嘗試,逐步提高機(jī)械原理的教學(xué)水平。(3)教學(xué)保障。成人的機(jī)械原理教育依托于本科教學(xué)環(huán)節(jié),能夠使課程教學(xué)的教學(xué)條件得到充分保障。學(xué)院經(jīng)過二十多年的建設(shè),教學(xué)設(shè)備先進(jìn),教學(xué)設(shè)施齊全。學(xué)院設(shè)有本科教學(xué)的機(jī)械基礎(chǔ)省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、機(jī)電工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心和河海大學(xué)常州校區(qū)工程訓(xùn)練中心,機(jī)械基礎(chǔ)省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心2007年立項(xiàng)建設(shè),2010年順利通過江蘇省驗(yàn)收;專用與通用儀器和設(shè)備價(jià)值達(dá)2000余萬元;學(xué)院實(shí)驗(yàn)室占地4000余平方米,擁有實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器1200余臺(tái)套。目前實(shí)驗(yàn)室開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程主要包括:機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪;齒輪參數(shù)測(cè)量和范成實(shí)驗(yàn);機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)拼接實(shí)驗(yàn);機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)實(shí)驗(yàn)。目前實(shí)驗(yàn)課程主要對(duì)本科生開設(shè),對(duì)于成人教育正逐步開展進(jìn)行。(4)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)。針對(duì)成人學(xué)生的上課時(shí)間較難保證、課時(shí)緊等問題,要鼓勵(lì)學(xué)生能夠充分利用課余時(shí)間,因此建設(shè)好機(jī)械原理課程的網(wǎng)絡(luò)資源是十分重要的。我校機(jī)械原理的精品課程網(wǎng)站內(nèi)容主要包括課程簡(jiǎn)介、教學(xué)管理、教師隊(duì)伍介紹、教學(xué)資源等。其中教學(xué)資源主要包括助學(xué)式課件、思考題、練習(xí)題、習(xí)題答案、課程重點(diǎn)及難點(diǎn)解析等。網(wǎng)站中還有留言信箱,方便同學(xué)對(duì)于課程的疑問和問題能夠及時(shí)和老師溝通和聯(lián)系。
3.課程評(píng)價(jià)體系。課程評(píng)價(jià)圍繞課程培養(yǎng)目標(biāo),不僅要評(píng)價(jià)學(xué)生掌握的知識(shí)與技能,而且還要評(píng)價(jià)學(xué)生課堂的表現(xiàn)、出勤率和學(xué)習(xí)過程。評(píng)價(jià)時(shí)以課程考試為主要的評(píng)價(jià)方式,并輔助以課堂表現(xiàn)和出勤率等,力求評(píng)價(jià)方式的多樣化[5]。單純的期末考試不能完全反映出一個(gè)學(xué)生對(duì)課程的掌握程度,目前各高校大多都采用多種方式如課后作業(yè)、報(bào)告、實(shí)驗(yàn)、小測(cè)驗(yàn)、考試等進(jìn)行考核,表1所示為根據(jù)我校成人教育的特點(diǎn)采用的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和比例。多樣化的考核方式,使學(xué)生必須注重平時(shí)的學(xué)習(xí)積累,不能通過突擊的方式完成課程考試,學(xué)生有了積極學(xué)習(xí)的壓力和動(dòng)力,更能均衡反映學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際水平和學(xué)習(xí)效果,符合正態(tài)分布。
4.課程改革與創(chuàng)新。機(jī)械原理課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和可動(dòng)性的特點(diǎn)。即課程研究的所有問題都來源于生產(chǎn)和生活中實(shí)際的機(jī)構(gòu)和機(jī)器,并且研究對(duì)象都是具有確定運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。因此學(xué)習(xí)方法也要與之相適應(yīng),在學(xué)習(xí)過程中,尤其應(yīng)注意理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖與具體實(shí)物相結(jié)合、機(jī)構(gòu)的靜態(tài)分析與動(dòng)態(tài)分析相結(jié)合、形象思維與邏輯思維相結(jié)合。機(jī)械原理的課堂教學(xué)、教學(xué)方法與手段等方面力求創(chuàng)新改革,探索適合成人學(xué)生學(xué)習(xí)的課程體系和教學(xué)方式,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新思維和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。(1)教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新。針對(duì)成人教育中學(xué)生的理論學(xué)習(xí)時(shí)間少而又急需提高應(yīng)用能力的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和需求,機(jī)械原理課堂教學(xué)的主要內(nèi)容為:機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案選型設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與尺寸綜合、機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析和設(shè)計(jì)。此外還要重視介紹學(xué)科發(fā)展的新動(dòng)態(tài)、新方向、新內(nèi)容,注重激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,讓學(xué)生了解更多更新的理論、技術(shù)與方法。實(shí)踐教學(xué)方面主要包括小項(xiàng)目和專題、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、課外創(chuàng)新等。如近年來國家以及省級(jí)組織的大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃,在創(chuàng)新競(jìng)賽的過程中提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),學(xué)生得到了實(shí)踐鍛煉的機(jī)會(huì)、開闊了眼界。(2)教學(xué)方法的創(chuàng)新。機(jī)械原理教學(xué)方法配合教學(xué)內(nèi)容的改革,加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng),要將以教師為主的“灌輸式”教學(xué)向以啟發(fā)式、問題式、討論式教學(xué)為主的新的教學(xué)方法轉(zhuǎn)變,讓學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí),真正成為教學(xué)活動(dòng)的主體。鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用成熟的工程軟件進(jìn)行相關(guān)課程的學(xué)習(xí)。例如在很多章節(jié)中涉及到圖形法可以采用AutoCAD軟件來分析和設(shè)計(jì),可以得到比手工繪圖精確得多的解,又可以鍛煉利用AutoCAD軟件繪圖的能力。如圖2所示為圖解法分析凸輪機(jī)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)。在解析法中可以結(jié)合matlab軟件教學(xué),既可以直接利用matlab編程的方法,具有豐富的庫函數(shù)、編程簡(jiǎn)單、可視化功能強(qiáng),又可以采用simulink和simMechanics進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。如圖3所示,某曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中,各桿件長(zhǎng)度分別為l1=120mm,l2=40mm,l3=70mm,l4=100mm,曲柄運(yùn)動(dòng)角速度250rad/s,利用simulink分析得到桿件BC和CD的角速度圖形。(3)教學(xué)手段的創(chuàng)新。在教學(xué)手段上,著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí),課程重點(diǎn)突出,難點(diǎn)得到有效分析,課堂教學(xué)過程吸引學(xué)生的注意力,注重學(xué)生的參與,啟迪學(xué)生的思考、聯(lián)想。加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)理論的理解。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)過的知識(shí),鍛煉其獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力。教學(xué)方法得當(dāng),充分利用多媒體教學(xué),努力激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和提高教學(xué)效果。多媒體課件中除了課程的文字性內(nèi)容外,主要包括自制的動(dòng)畫課件和機(jī)械相關(guān)的視頻信息,如企業(yè)內(nèi)各種設(shè)備、工具和零部件及加工錄像等。此外,在機(jī)械原理課程中有關(guān)結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析、力學(xué)分析等方面的教學(xué)還應(yīng)該注意多媒體和板書的綜合利用。
三、總結(jié)歸納
機(jī)械原理課程在機(jī)械類成人教育的課程體系中處于承上啟下的地位,因此加強(qiáng)成人機(jī)械原理的精品課程建設(shè)具有非常重要的意義和作用。在課程建設(shè)過程中,從面向工程化、保證課程實(shí)施、課程評(píng)價(jià)體系以及課程改革和創(chuàng)新等方面采取不同的措施和方法,可提高成人的教育教學(xué)質(zhì)量,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主性,提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,使學(xué)生能夠牢固掌握機(jī)械原理中的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和內(nèi)容,為機(jī)械類的后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
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隨著素質(zhì)教育的全面發(fā)展,很多學(xué)校對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力、操作能力的考核越來越嚴(yán)格,機(jī)械專業(yè)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè),各種機(jī)械原理知識(shí)深?yuàn)W復(fù)雜,為了提高學(xué)生對(duì)機(jī)械原理的理解,同時(shí)提高學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)水平,則必須要積極加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)力度。當(dāng)前部分院校的機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)脫離了實(shí)踐教育的根本目的,使機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式無法滿足發(fā)展的要求,多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與事實(shí)證明,在機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)過程中,使用傳統(tǒng)的課堂理論教學(xué)與教法已經(jīng)不再適用。在素質(zhì)教育時(shí)代,機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)應(yīng)該更注重實(shí)踐教育,以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為核心,對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力進(jìn)行培養(yǎng)。
一、機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)常見問題
1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念陳舊
當(dāng)前很多教師在機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)過程中雖然開始重視實(shí)驗(yàn)教學(xué),將實(shí)驗(yàn)課程當(dāng)做機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)的重要環(huán)節(jié),但是在教學(xué)過程中沒有正確地認(rèn)識(shí)到機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo),對(duì)實(shí)驗(yàn)教育目標(biāo)的理解也不是很清晰,因此導(dǎo)致機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教育水平不高。
2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法比較陳舊
教學(xué)方法受到教學(xué)理念的影響,機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)受到傳統(tǒng)教育觀念的束縛,在實(shí)際教學(xué)過程中教學(xué)方法比較陳舊,有的教師只是按照大綱教材對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行講解,忽視了對(duì)學(xué)生的主體性和積極性的激發(fā),從而導(dǎo)致很多學(xué)生雖然完成了實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí),但是并沒有掌握真正的實(shí)踐技巧,從實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)到的內(nèi)容不多。
3.硬件設(shè)施不足
實(shí)驗(yàn)教學(xué)離不開各種實(shí)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備,在教育教學(xué)過程中,學(xué)校沒有積極加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)基地的建設(shè),導(dǎo)致機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的硬件設(shè)施設(shè)備不能滿足教學(xué)要求,對(duì)機(jī)械專業(yè)教學(xué)水平產(chǎn)生影響。
二、機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新策略
1.改變教學(xué)理念
在機(jī)械專業(yè)教育中,機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)是重要的、基礎(chǔ)的內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高學(xué)生對(duì)這門工科專業(yè)的理解能力的重要途徑,機(jī)械原理知識(shí)比較抽象、復(fù)雜,機(jī)械設(shè)計(jì)要求較高,很多學(xué)生僅憑教材上的理論知識(shí),并不能掌握其深意。對(duì)此,必須要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視,要對(duì)機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的進(jìn)行明確,將實(shí)驗(yàn)教學(xué)納入機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)中,以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、自主思考能力、分析能力為主要目標(biāo),在機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)置、教學(xué)評(píng)價(jià)、教學(xué)活動(dòng)開展的過程中重視實(shí)踐性,并且考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)情況,循序漸進(jìn)地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)水平的提升。
2.對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改進(jìn)
2.1加強(qiáng)分組合作實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教學(xué)過程是對(duì)學(xué)生的綜合能力水平進(jìn)行鍛煉的最好過程,在教學(xué)過程中也可以通過改變教學(xué)方法使得學(xué)生接受更好的實(shí)踐鍛煉。分組合作教學(xué)是素質(zhì)教育過程中比較常見的一種教學(xué)模式,其根本目的是為了鍛煉學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力,可以激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣,在機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中應(yīng)該要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組討論,對(duì)各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行分析,例如在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中,要完成機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì),教師不予講解,讓學(xué)生自己根據(jù)所學(xué)內(nèi)容對(duì)傳動(dòng)裝置原理、?C械組成、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行討論,并且對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證,然后通過小組合作完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,再由老師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)判。通過這種方式可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和熱情,并且促使學(xué)生學(xué)會(huì)自主思考,對(duì)各種問題進(jìn)行解決,減少依賴心理。
2.2從驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)到設(shè)計(jì)型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變
在機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,應(yīng)該要注重啟發(fā),學(xué)生要養(yǎng)成思考的習(xí)慣,在機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)過程中,應(yīng)該要從傳統(tǒng)的示范型實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閰⑴c型實(shí)驗(yàn),從傳統(tǒng)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn),傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教師講解、學(xué)生操作,按部就班地對(duì)各種實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行完成。在現(xiàn)代教育過程中,應(yīng)該要引導(dǎo)學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過程中,可以設(shè)計(jì)不同難度層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,讓不同層次的學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行選擇,從實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)習(xí)各種知識(shí)。
3.加強(qiáng)硬件設(shè)施設(shè)備的完善
在機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,應(yīng)該要積極加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè),補(bǔ)充一些新型機(jī)械以及典型的機(jī)械模型和實(shí)物,可以將一些企業(yè)的失效零件或者機(jī)械設(shè)備收集起來,用于學(xué)生對(duì)機(jī)械元件、機(jī)械原理等加強(qiáng)認(rèn)知,并且通過對(duì)機(jī)械進(jìn)行實(shí)踐操作,加深對(duì)機(jī)械工作原理的理解,從而有助于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),完成機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)。
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