机械设计课程改革论文

2022-04-19

摘要本文探讨了CAD的发展与现状,认为用三维CAD推动机械设计课程教学体系改革迫在眉睫。关键词CAD机械设计课程改革1CAD的发展CAD是衡量一个国家工业水平,技术水平的重要标志。今天,三维设计,e设计等理念已被欧、美如西门子、诺基亚、波音、通用等大公司全面使用。今天小编给大家找来了《机械设计课程改革论文(精选3篇)》仅供参考,希望能够帮助到大家。

机械设计课程改革论文 篇1:

面向创新型的机械设计课程改革研究

摘要:分析机械设计基础课程教学现状,根据应用型本科“创新型工程师”培养计划的基本要求,对机械设计基础课程教学改革进行研究。提出面向创新型工程师培养的机械设计基础课程的教学目标,加强与工程实际的联系、及时更新教学内容、改进教学方法等改革措施,达到事半功倍的良好效果。

世界正以多种方式发生着变化,未来的工程师需要多种技能,如创造力、灵活性、领导能力以及商业才智等品质。美国《培养2020的工程师:为新世纪变革工程教育》描绘了未来工程师应该具备的品质,包括:(1)很强的分析能力;(2)实践才能;(3)创新意识和创新能力;(4)较高的伦理道德标准以及职业素养;(5)动态、机敏、具有弹性、灵活地更新并应用知识的能力;(6)良好的沟通能力;(7)商务与管理技能;(8)领导才能;(9)终身学习能力。

创新型工程师不仅要具备上述的未来工程师的品质,而且,还应该兼具以下特质:(1)对局部或整体工程价值的科学判断力;(2)对权威工程学术或工程技术独到的批判力;(3)对历史工程文化承载现代工程文化内涵以及未来工程文化趋势的深刻洞察力;(4)优秀民族工程文化传承与世界先进工程文化吸收的责任感;(5)工程环境影响的感知与和谐意识的自觉;(6)正确理念的坚持或自我否定的勇气。只有具备了上述15种品质特征的工程师,才能称得上是真正的创新型工程师。因此,形成能够进行自我调整和更新的、面向创新型工程师培养体系的教学改革是值得研究的重要课题。

1面向创新型工程师培养目标的教学要求创新型工程师人才培养目标是具有国际视野的行业领军人才、国际认可的高级工程技术人才和创业研发型高端人才。

创新型工程师的核心是创新能力。随着知识经济的到来和信息技术的迅速发展,社会对人才的需求产生了很大的变化,更加强调实践能力和创新型人才的培养,面向创新型工程师培养计划的教学,不仅要培养学生熟练掌握专业基础理论知识的能力,还要注重培养学生的实践应用能力、思维开创性和创新能力。

2机械设计基础课程教学的现状

机械设计基础课程是一门理论性和实践性较强的课程,既强调知识的综合性、实用性,又强调创新能力、综合分析和解决生产实践问题的能力,这也是“创新型工程师教育培养计划”所要求的。但是现有的机械设计基础课程教学存在一些问题亟待解决。传统的教学过程是一种“填鸭式”的教学,一切都是由教师决定,学生只能被动地参与。如机械系统的结构设计是机械设计基础课的重要教学内容,也是过去讲课的难点,由于受到传统教学手段的限制,电类专业学生对此方面内容的掌握比较困难。

现有课程内容体系建立在知识的系统性和完整性之上,在知识点的选择和安排上没有脱离传统的教学理念,所用教材的知识内容体系创新性不够,没有体现“创新型工程师教育培养计划”中所要求的“能力”主线,与生产实际要求的课程内容或知识点的编排存在一定的差距。另外,教师不注意采用先进的教学手段来充实自己的教学活动,忽视案例教学、问题教学等方式的运用,导致教学信息量太小,无法传授更多的知识。课程教学中只是理论知识的简单讲解,没有结合工程实际进行教学。

3机械设计基础课程的教学改革

按照“创新型工程师教育培养计划”的目的和培养要求,以及在以往机械设计基础教学过程中所发现的问题,借鉴皮亚杰提出的建构主义理论,对机械设计基础课程教学改革提出如下建议与改革措施。

3.1确定教学目标

“机械设计基础”课程具有很强的工程性、实践性和实用性,其主要的教学目标是培养学生机械系统方案设计的能力。教师以自己制定的教学目标为导向,在整个教学过程中围绕教学目标与学生一起展开教学活动,并以此来激发学生的学习兴趣与积极性,激励学生为实现教学目标而努力学习。“机械设计基础”上半部分的核心内容是各类常用机构的设计和应用。要设计和应用机构,首先必须认识各类机构,通过一些典型的机构系统了解机构的具体结构、工作原理、特征和它在系统中的作用,从机械系统的总体去认识机构,用系统的观点将各类机构联系起来,将系统的要求贯穿于机构的设计之中。学生不应孤立地去认识和设计机构,而应以系统为主线来掌握机构分析、设计的基本理论和方法,确定机构设计的要求。

例如教师在讲授“机械设计基础”第一章“机构自由度”的内容时,首先向学生说明学习机构自由度在实际工作中的意义,并在本章最后给出关于牛头刨床的机构设计错误的例子,让学生通过计算机构自由度予以改正,以此来激发学生的学习兴趣与积极性,充分发挥学生的主观能动性,训练他们的创造性思维。

另外,在学习平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构这3大类常用机构过程中,由于该3大类机构又可划分出很多种类,学生常感到各类机构缺少联系。由于往复式四冲程内燃机涵盖了这3大类机构,所以可通过介绍往复式四冲程内燃机工作过程的4个冲程运动将这3大类机构运动作为教学背景或目标,将3大类机构联系起来。

“机械设计基础”下半部分主要讲授常用连接(螺纹连接、键连接等),机械传动(螺旋传动、带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动),轴系零、部件(轴、轴承)等。这部分内容相互联系较少,学生感到零散。这部分内容的教学可与课程设计结合起来,课程设计题目在课程开讲前布置到位,使学生带着任务听课。当教师讲到与设计题目中某些方面相关的章节时,学生就开始思索自己题目中相应点的方案设计、结构设计等问题,不太懂的问题可及时与教师或同学进行交流探讨。由于课程设计与专业结合,与理论课同步,学生兴趣浓,学习效果好。

3.2加强与工程实际的联系

由于学生对机械的感性认识和工程实践知识十分缺乏,不能将所学的知识与实际联系起来,更不会应用于工程实际,因此要结合工程背景来讲解各种机构的原理和应用。以凸轮机构实际设计为例,首要问题不是如何设计凸轮的轮廓线,而是如何根据工作要求和使用场合,合理地选择和确定从动件的运动规律、机构的配置和有关基本参数,使所设计的凸轮机构既能满足机械系统的工作要求,又具有良好的运动和动力特性。此外,广泛采用工程应用实例,充实“机械设计基础”教材中的例题和习题,适当增加例题和习题的工程应用背景及创造性意向说明。

3.3及时更新教学内容

将机械设计方面的新成果、新应用及时引入教学内容,扩大学生信息量。例如在讲解螺栓预紧方法时,介绍电测扳手、液压拉伸预紧方式等新工具和新方法;在讲解齿轮机构时,介绍双圆弧齿轮的优点,反映技术发展前沿成果,增加课堂信息量,调动学生学习的积极性。这样,以实际工程设计计算问题为目标,构建设计基础知识理论较完备,设计方法实用、多样的基础内容体系,提高了教学效果。

3.4改进教学方法。在课堂教学中,除了传统的教学方式外,需要采用其他一些教学方法与手段,以提高学生对课堂内容的理解和掌握。“机械设计基础”课程是工程机械教育的重要课程,综合性、实践性强,对培养学生工程设计能力起着重要的作用。由于机械设计基础主要面向电类专业的学生讲授,而电类专业的学生对机械方面知识接触较少,对课程中涉及的各种机构、结构难以理解,尤其是涉及到機构运动、齿轮啮合等动态问题或者螺纹联接、轴承等微变形问题,因内容抽象,学生理解起来比较困难,因而影响了教学效果。

结束语:根据创新型工程师培养计划,“机械设计基础”课程的教学需要建立科学的教学体系,切实提高大学生的工程实践能力,培养学生动手能力和创新思维能力,为参加生产实践和后续课程学习打下良好的基础,实现教学过程中学生能力和素质的协调发展。

参考文献:

[1]陈东.基于创新型工程师计划的钢结构课程教学改革研究[J].重庆科技学院学报,2011(6):174-182.

[2]龚克.转变观念大胆实践建立创新型工程师教育培养的中国模式[J].中国高等教育,2010(18):10-12.

[3]陈桂平,侯志泉.基于“机械设计基础”课程的启发式教学研究[J].科教文汇,2010(4):43-44.

作者:王锐昌

机械设计课程改革论文 篇2:

用三维CAD推动机械设计课程改革

摘 要 本文探讨了CAD的发展与现状,认为用三维CAD推动机械设计课程教学体系改革迫在眉睫。

关键词 CAD 机械设计 课程改革

1 CAD的发展

CAD是衡量一个国家工业水平,技术水平的重要标志。今天,三维设计,e设计等理念已被欧、美如西门子、诺基亚、波音、通用等大公司全面使用。在美国已全面普及使用三维CAD、PRO/E、SOUDWOLD进行设计。

当前我国的应用状况是,国有大企业,如一汽集团于2002年开始应用PRO/E设计出具有世界水平的J6重卡,而中外合资的大型企业如:一汽大众、上海通用,爱立信、大唐、三一重工等已全面推广使用三维CAD设计,沿海等地的外资和部分民营企业也大量采用PRO/E、SOLIDWORK等进行三维设计,市场需求并呼唤掌握三维CAD的人才。但应指出,在我国高校三维CAD教学和应用势头却远不如当年普及二维CAD时那样的迫切。目前只有哈工大、清华等几所重点高校对本科学生开设三维CAD等相关课程,浙大、上海交大、西安交大、西工大等也开始着手开设三维CAD的教学。如果我校能及时抓住时机开设三维CAD的教学,必能为我校缩小与西安交大、西工大等重点高校在基础教学中的差距,与名校并驾齐驱。

2 我校CAD的现状

我校于1998年开始开设机械设计CAD技术基础课程,随着CAD技术的发展,我校CAD教学不断深入。2004年开始介绍AutoCAD的三维实体设计。2008年在教师和研究生中普及和推广PRO/E、SOLIDWORD等。三维实体设计可以实现以三维进行思维,创意,并以三维实体表达,符合设计者思维意识流的连续性,避免了学生用三维空间来思维,用二维平面来表达图形的烦恼;三维实体设计改变了二维图形只能面向生产,难以面向用户的缺点,通过材料、灯光、渲染等手段,可以生成具有真实照片感的立体图像,使设计直接面向用户,用户可以对设计发表意见,参与设计,这在崇尚个性化设计的互联时代是十分重要的,三维实体设计又可自动生成在教学或企业生产时所熟用的二维图形,极大地方便了教学与生产。

3 思考与启示

CAD是设计工具,解决“工欲善其事,必先利其器”中的“器”,只起辅助作用,不能代替人。CAD教学的目的或教学重点是:使学生掌握先进设计工具,掌握CAD的思维方法和工作方法,来表达自己的设计意图和设计思想,完成设计任务。

设计的本质在于创新,在新产品设计阶段,设计者先构思,然后将其构思表达为三维图形。三维图形比二维图形直观,使用起来要顺手,适应了设计师的需要,也符合学生的思维学习习惯,教师好教,学生易懂。这是三维机械CAD蓬勃兴起的原因之一。原因之二是随着Internet和电子商务的普及,用户追求产品个性化,参与设计的欲望日益强烈,三维CAD适应了这一需求。原因之三是日益激烈的全球化经济竞争的需要。在欧美等国一些制造业,特别是IT产业,早在10年前就已经做到了“三个一”,即产品生命周期为三年,产品的制造周期为三月,产品的设计周期为三周,而目前在我国中型企业的产品的平均生命周期为l 0.5年,平均开发周期为18个月,产品开发周期长,质量不高,竞争力差。究其原因是欧美早已把三维CAD作为主要设计工具普及化,而我国刚刚普及二维CAD,急需三维CAD的普及和掌握PRO/E,SOLIDWORK等三维设计能力的技术人才。三维CAD已经不仅是纯设计技术问题,而是涉及企业生存的问题,关系到国家竞争力的大问题。

教育必须面对未来市场之需求,作为教育产出的学生能否具有市场所急需的技能与素质,直接反映了学校声誉。今年我们机电学院首次被三一重工设计院录用的两位研究生就是因为熟练掌握了PRO/E、SOLIDWORK等三维CAD的设计技能而深受三一重工的欢迎。

在2009年全国机械设计研讨会期间,我们参观了东南大学学生用PRO/E等软件设计的产品并在数控切割机、数控加工中心等设备上加工生产出的实物样品,对此我们深有感触,在本科教育中增设三维CAD,关系到学生未来的就业竞争力和学校的名誉。通过我们在AutoCAD的讲授和2009年全国机械设计研讨会的参加,给了我们如下启示:(1)从CAD软件的发展和应用,可以感觉到发达国家的设计技术发展之快,及其所处的优势状态,感到我国差距之大;更感受我校与名校之差距。(2)既有差距,又有机遇,只要马上动手,我校将在机械设计CAD教学上与国内名校将同处同一个起点。(3)CAD涉及国家工业水平,涉及国家竞争力,对我国CAD应用之现状和我校CAD教学现状有长矛对火枪之痛感,但三维CAD必为发展的方向,需马上进行,时不我待。(4)经济全球化下的机械设计教育,教学只讲零件,不讲设计方法,不讲设计工具,设计手段是跟不上世界潮流的,二维CAD主要解决了机械制图中电子化的问题,而三维CAD必将带来机械设计方法、理念和手段的全面更新,从这个侧面看,三维CAD必将推动机械设计课程教学体系的改革。

注释

① 荣涵锐.新编机械设计CAD技术基础[M].北京:机械工业出版社,2002:1~2.

作者:罗 声 葛卫丽

机械设计课程改革论文 篇3:

高职高专“机械设计”课程改革的实践与探索

[摘要]文章探索了“机械设计”基础课程的教学改革实践,结合教学经验和体会,通过将人文精神渗透到日常教学中,紧密结合

工程实际,建设丰富的直观教学资源,精心设计实验,从而培养出既有扎实的理论基础,又有较强动手能力的复合型人才。

[关键词]机械设计课程改革创新设计人文精神

[作者简介]陈静(1976-),女,湖北黄梅人,九江职业技术学院机械工程系,讲师,研究方向为数控加工技术;李雪英(1964-),

女,江苏兴化人,九江职业技术学院机械工程系,副教授,研究方向为数控加工技术。(江西九江332007)

“机械设计”基础课程是机械类各专业中研究机械共性问题

的主干课程,属于专业基础课。其任务是使学生掌握通用零部

件的工作原理和设计准则,熟悉常用机构的结构特点和工作原

理,并初步具有分析和设计机械零部件的能力。但在过去的教

学中,我们忽视了学生倾向于形象思维的认知特点,而偏重于理

论,教学效果很不理想。在教学改革中,我们以培养学生创新设

计能力和工程实际应用能力为主要目标,在讲课、实验和课程设

计各个环节充分尊重学生的学习主体地位,利用各种教学手段

使学生实现知识的正迁移,从而最终培养出既有扎实的理论基

础,又有较强动手能力的复合型人才。

经过几年来的探索与实践,总结出如下经验和体会:

一、将人文精神渗透到日常教学中,以提高学生的职业素养

在教学实践中,那些具有明确的学习动机、丰富的情感、浓

厚的学习兴趣和顽强的学习意志的学生,思维活跃、求知欲旺

盛、创新意识强。因此,作为教师,如何营造一种和谐民主的课

堂氛围,将积极向上的人文精神传递给学生,培养学生尊重科

学、勇于探索的職业素养,就成为我们至关重要的教学任务。教

师在授课的同时,注意引导学生学习“机械设计”学科中所蕴涵

的丰富的人文知识和人文精神。比如,在绪论教学中,向学生充

分展示我国古代机械的灿烂文化和当代不断推陈出新的科技成

就,激发学生献身于造福人类和社会事业的热情。

二、紧密联系工程实际,以调动学生的求知兴趣

由于传统的“学科中心”课程教学体系在知识的编排上,不

能有针对性地解决学生将来工作中所碰到的各种具体问题,因

而学生缺乏明确的学习目标,学习的兴趣和积极性不高。在“机

械设计”课程改革中,按照“能力中心”教学体系,对传统的教学

内容及结构进行重新整合,突出一定职业岗位(群)所需要的专

业基础知识,注重培养学生分析和解决工程实际问题的能力。

整合后的课程体系分为常用机构、机械传动、轴系零部件三个模

块。在内容的编排上,我们克服了学科化倾向,广泛联系工程实

际。例如,在讲述铰链四杆机构时,充分列举其在缝纫机踏板机

构、火车车轮联动装置和飞机起落架机构等中的应用;在说明如

何选择不同类型的齿轮传动时,则强调首先应满足实际工作中

对两传动轴的空间相对位置关系的要求,再根据轮齿的主要失

效形式,选择相应的齿轮设计准则,进而确定齿轮的各种参数。

三、建设丰富的直观教学资源,以解决教学难点

长期以来,“机械设计”课程的教学沿用传统思路,教师习惯

于“粉笔+黑板”的教学模式,教学方法也基本上采用灌输式,造

成学生听不懂也不愿意听的局面。我们在课程改革中,尽可能

地运用直观教学手段,以提高教学效率,解决教学难点。为此,

我们加强了挂图、实物、模型及多媒体课件的课程建设,以帮助

学生更加直观地理解和掌握新知识。比如,在讲解常用机构的

工作原理和实际应用时,安排一到两次现场教学,让学生到机械

设计实验室,亲身观察和体验平面四杆机构、凸轮机构和间歇运

动机构的结构和工作过程。除了实物、模型外,我们也积极采用

现代化的多媒体教学手段,用动画将抽象难懂的内容形象地表

达出来,以解决教学难点。

四、精心设计实验,以激发学生的创新能力

“机械设计”课程实验课在课程教学中起着十分重要的作

用,为此我们围绕各知识点精心设计实验,引导学生通过动手操

作和观察来体验所学内容在生产实践中的应用,并鼓励学生大

胆提出自己的设计创意,激发学生的创新精神。根据课程的要

求,我们安排了

8个实验项目:机构运动简图测绘、凸轮轮廓检

测、机构运动参数测定、带传动实验、齿轮范成原理、齿轮参数测

定、轴系零部件组装测绘和减速器拆装实验。以机构运动简图

测绘实验为例,以往只是让学生对照实物画出简图,再计算自由

度,以检验机构运动简图的正确性。这样的实验过程只是让学

生熟悉常用机构及运动副的表示方法,加深对自由度计算方法

的印象,却不能发挥学生的创造力和想象力。因此,我们在实验

教学中,增加了设计新机构的环节。即为学生提供一些常用的

不同种类的构件和运动副,让学生自己组装成各种各样的机构,

探索其运动的可能性,然后绘制机构运动简图,最后通过计算自

由度,检验运动链是否成为具有确定运动的机构。改革后的实

验教学激发了学生的创新意识,培养了学生的创新能力。

五、探索新的考试方法,以加强学生的素质教育

传统的考试模式重结果、轻过程,重分数、轻能力,很难适应

当前素质教育的要求。为此,我们在考试方式与成绩评定上进

行了有益的探索。(1)针对以往考试内容以记忆性为主,很难体

现学生应用知识能力的问题,加大通过综合应用知识来探索和

分析实际问题这一类型题目的比例。比如,给出工作任务,要求

学生设计一平面四杆机构,以实现机构所期望的运动,并对该结

构的运动传递性能和传力性能的好与坏进行分析。(2)在考核方

式上,我们改革了过去单一闭卷考试的方法,分别采用了开卷笔

试、大作业、读书报告、实验操作等多种方式相结合的考试方法,

使考试真正成为促进学生进一步深入学习的重要教学环节,使

学生的能力得到了提高,眼界得到了拓宽。

六、促进各课程间的联系,以提高学生的实践能力

在“机械设计”课程的教学改革中,我们也注意促进各课程

间的相互衔接和联系。比如,在进行带轮的结构设计时,需要用

到“机械制图”中零件图的画法,我们就注意引导学生回顾视图

的选择、尺寸标注的方法以及技术要求的提法等知识点;在确定

不同应用条件下齿轮的材料时,我们结合“金属材料与工艺”中

有关材料和热处理方法的知识点,要求学生对不同材料进行比

较和选择。

另外,我们在教学实践中发现,有一些学生能拿出很好的设

计创意,但由于不能将其变为现实,学生就很难通过真实地加工

和装配对设计予以修改、完善,并且将自己的创造向更高层次发

展。于是我们有一个大胆的设想,通过联合学校的现代制造中

心,充分利用数控车床、数控铣床和加工中心等资源,由学生自

己动手将自己的设计构思变成可以动起来的实验模型。通过这

样的教学活动,不仅让学生将与“加工工

“机械设计”“數控编程”

艺”等课程综合起来,而且使学生的创意付诸于实践,更好地激

发了他们创新的热情。

通过“机械设计”课程以上的探索性教学,学生初步树立起

了工程设计的理念,培养了主动学习和独立工作的能力。当然,

“机械设计”课程改革是一项长期而又艰巨的任务,不可能一

蹴而就,需要教师和学生共同努力,从而为社会培养出创新型

人才。

[参考文献]

[1]陈立德.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社,2008.

[2]肖金平.机械设计基础[M].南昌:江西高校出版社,2004.

[3]徐广民.高职工程力学课程改革的研究与实践[J].职教论坛,2004(5).

作者:陈静 李雪英