B体育面对以具有机械制图、机械原理、机械零件、电工与电子技术、微机控制原理、测试与传感技术、液压传动等机械专业基础知识的学生,作为工程机械专业的导论课,“工程机械概论”课程试图综合并引领工程机械底盘设计、工程机械底盘原理与性能、工程机械传动与控制、工程机械发动机与底盘构造、工程机械运用与管理等后续专业课程的内容,专门阐述工程机械领域内各类专业知识的总体结构框架和它们之间相互关系,使学生明确各专业课程的作用和地位,为他们深入学习专业课起到提纲挈领和抛砖引玉的作用。
工程机械种类繁多,用途各异,不可能在授课过程中逐一介绍,在本课程的教学过程中,为了使学生对于工程机械有一整体性的了解,授课过程中不是直接进入具体工程机械的学习介绍,而是专门安排一次综述性质的知识讲解,在这一讲中首先从工程机械的服务领域、历史的发展、从不同角度对工程机械的分类以及现代化工程接卸的发展趋势进行阐述,在基本概念上让学生对工程机械有一整体性的认识。随着现代工程机械向自动化、智能化方向发展,及时收录最新的工程机械产品,以主流设备为主,淘汰老旧的设备以及装置。在后续课程中选取若干的工程施工中常用和典型的通用和专用工程机械,系统讲授各类工程机械的各种装置和总成的作业原理,包括动力、传动、行走、作业(工作原理、构造性能、操纵控制方法和作业特点)等,以反映工程机械的整体知识。这样的课程设计可以使学生对各种工程机械结构组成有一提高挈领的了解,使他们领会今后不论在设计或使用任何一种工程机械时,机器的各个总成和装置都与此种机械的作用功能有着密切的连接,也有助于他们更好的理解各门专业课程的作用与地位。
鉴于目前较少的课时数和较大课程容量的现实状况,只有通过网络线上线下的混合式教学才能在有限的教学时间内不断充实拓展学生的学习空间。对于本门课程,在教学过程中积极开展线上线下混合式教学,线上是指学生利用在线课程讲解视频、在线PPT、远程虚拟仿真实验等互联网手段对基础知识进行课前学习;线下则为在课堂上,教师不再讲解基础的或者简单的理论知识,而将时间用于重点和难点问题的讲解和答疑学生的问题,促使学生更好地掌握知识。例如在挖掘机械这一章节中,相关基础知识学生可以通过班级群中的微课视频和在线PPT进行学习,相关案例操作可以访问我校反铲式液压挖掘机工作性能虚拟仿真实验进行仿真操作,通过在线学习和仿真实验操作,学生可以发现本节课程的重难点为工作装置的工作原理和运动特点、挖掘包络图的线段组成和整机作业稳定性及相关概念;同时掌握整机作业挖掘力及其分布规律。教师在实际的课程教学中只针对重难点进行讲解即可,同时在课后学生线上学习复习时进行线上辅导,学生主动学习和思考的能力得以培养,学习效果明显提高。我校工程机械专业已通过工程教育专业认证,为培养学生工程实践能力,在授课过程中注重工程实例讲解,从小项目开始,以学生为主体,教师引导的教学方式,将学生分成若干个小组进行合作学习,以实际工作需求为导向分析学生需要掌握的基本技能,并将教学内容与教学目标进行细化,编制一个个的教学项目,并根据教学项目之间存在的逻辑关系来确定教学形式以及教学进度。通过提出问题、分析问题的方法来驱动学生自主查阅资料、提出问题,进而培养学生解决问题和主动实践的能力,在分析过程中教师可以通过播放视频、图片以及一些真实的数据,模拟现场方式清晰地将工程实例呈现在课堂上,系统地扩展关联性课程的学习,使学生在解决实际问题过程中建立一种“一点多面”的思维,有效地提高了解决工程实际问题的能力。这种任务驱动式或项目化的教学模式,可以大大激发学生的学习热情,提高教学效果。
2.专业基础课学习阶段纺织机械门类繁多、性能各异,有纺纱机械、织造机械、化纤机械、针织机械、非织造机械、染整机械、服装机械、纺织器材与仪器8大类,分别对应8个纺织机械子行业,仅纺织机械的主流机型就超过200种。这些门类繁多的纺织机械几乎涵盖了所有的机械结构、光机电控制系统及工程材料。因此,在通用机械类课程教学中,以纺织机械为载体,将纺织机械的案例融入到如“机械原理”“机械设计”“机械工程材料”“机械制造技术基础”“微机原理及应用”“测试技术”“液压气动技术”等相关课程中,尽可能以纺织机械为案例进行授课。
3.专业课学习阶段对于实行学分制的高校来说,学生有一定的选课自由,但由于专业课的学时有限,因此,纺织机械类选修课不宜开设太多,以免因选课人数太少而导致课程设置流产。我校(东华大学)机械工程学院机械工程及自动化专业设有4个专业方向:机械设计及理论、机械制造及其自动化、机械电子工程、幕墙工程与机械。在机械设计及理论专业方向开设3门纺织机械类课程:(1)“纺织机械概论”,64学时,基于大纺织范畴,涉及纺纱机械、织造机械、针织机械、化纤机械、染整机械、非织造机械等内容,使学生了解纺织机械的工作原理、基本构成。(2)“纺织机械设计(1)”,48学时,使学生掌握纺纱机械、织造机械、针织机械的共性关键机构及系统的设计原理和方法。(3)“纺织机械设计(2)”,48学时,使学生掌握化纤机械、染整机械、非织造机械的共性关键机构及系统的设计原理和方法。机械设计及理论专业方向的选修课设置如表1所示。要求学生至少选修12学分。选课组合方案如下:(1)偏“通用机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、机械优化设计、机械动力学基础、机械噪声控制。(2)偏“纺织机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、纺织机械设计(1)、纺织机械设计(2)。(3)“通用机械+经典纺织机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、纺织机械设计(1)、机械优化设计、机械动力学基础(或机械噪声控制)。(4)“通用机械+新型纺织机械”的选课方案:纺织机械概论、现代设计方法、纺织机械设计(2)、机械优化设计、机械动力学基础(或机械噪声控制)。
4.实践教学在机械类实验教学、工程实践教学、课程设计、毕业设计中,以纺织机械为载体,设计相关题目或课题;在专业实习(实验)阶段,确保有4个学时的参观实习B体育,要求撰写参观实习报告。
(1)首次出版“十二五”省部级规划教材《纺织机械概论》(陈革、杨建成主编,中国纺织出版社,2011年5月出版)。该教材基于“大纺织”的概念,介绍纺织机械的分类,分析纺纱机械、织造机械、针织机械、化纤机械、染整机械、非织造机械的基本工艺原理、核心技术、关键设备、产品分类等;还简要介绍了国内外纺织机械制造业的现状、光机电一体化技术在各类纺织机械上的应用情况及现代纺织机械设计的发展趋势。
(2)出版“十二五”省部级规划教材《织造机械》(陈革主编,中国纺织出版社),获2011年中国纺织服装教育学会优秀教材奖、2012年中国纺织工业联合会科技进步二等奖。
(3)出版“十二五”省部级规划教材《纺纱机械》(毛立民、裴泽光主编,中国纺织出版社)。教材介绍了纺纱机械的分类、机构组成、工艺过程和工作原理,以及近年来纺纱机械的新装备和新技术,特别是机电一体化技术在纺纱机械上的应用。
(4)正在编写“十二五”部委级规划教材《机械专业导论》。该书为面向纺织特色高校机械工程及自动化专业的概论性教材,其中包含纺织机械概论的相关内容。主要内容有:机械工程概述、机械工程中的力学、机械设计、机械制造基础、机电一体化技术、新材料及其工程应用、纺织机械导论。
(5)正在编写“十二五”部委级规划教材《纺织机械设计》。教材从各类纺织机械中提炼出关键共性机构(装置或系统),强调对机构(装置或系统)的综合设计。主要内容有:梳理机构的设计、牵伸机构的设计、卷绕机构的设计、往复运动机构的设计、同步传动机构的设计、烘干装置的设计、纺丝成型装置的设计、自调匀整系统的设计、针织成圈机构的设计、立体织物编织机构的设计。
《机械类课程的纺织机械案例集》拟收集各类纺织机械的典型机构(装置或系统)案例,可用于“机械原理”“机械设计”“机械制造技术基础”“液压与气动技术”“测试技术”“机电控制系统”“机械工程材料”等机械类课程的教材编写、课件制作、授课举例等,从而将纺织机械的案例融入到相关课程中。表2为机械类课程的知识点与纺织机械典型机构(装置或系统)的对照表。
从以往的毕业设计或课程设计题目中,精选出包括各类纺织机械典型机构、典型系统的题目,在此基础上修改、扩展,设计新的课程设计或毕业设计题目;从所承担的纺织机械类科研项目中,提炼出一些典型机构或共性技术,设计出适合本科生毕业设计或课程设计的选题,同时编写《纺织机械课程设计(毕业设计)选题集》。
机械专业认知导论是机械设计与制造专业的一门专业技术课程,是本专业学生进入专业课程学习的重要课程。
通过学习学生应基本掌握机械概念及机械技术范畴,基本了解机械制造与设计的概念,认识机械制造企业环境。认识将来自已可能从事的职业岗位与岗位任职要求,培养专业认同感与学习兴趣,在今后的学习和工作过程中认真学习B体育、努力工作把自己培养成社会有用人材,为国家作出应有的贡献。
学生们怀着极大的热情和兴趣报考机械设计与制造专业,都想通过认真学习成为这方面高素质人材。但机械制造技术是实践性、实用性、综合性、经验性、专业性、工程性很强的学科。学生们有热情和兴趣,但对机械制造技术常识和感性认识基本是空白。有一部分学生学习很长时间后对机械制造技术的认识模糊,缺少整体认识。针对学生的现状,在学生入学初期应用25-30课时集中学习机械专业认知导论课。
在本课程的教学过程中向学生介绍学习本课程的意义和性质、本课程与其它课程的关系、了解机械制造的概念和机械制造业在国民经济中的重要地位、学习了解机器的组成知识、机械设计与制造的常识、机械传动知识、标准件的知识、材料使用性能、加工工艺与设备的一般知识、机械设计与制造的技术要求、等相关知识。
课程实施计划;分别订出课堂理论教学和到企业现场参观时间,安排讲课内容与准备训练项目教学方法手段与资源利用,教学环境说明教学载体。
理论教学部份由具有一定的机械工程生产背景,系统掌握机械设计与制造知识,实践经验丰富、在行业有一定影响。熟悉现代机械制造技术和高职教育规律、教学效果好、掌握一定的教学方法与艺术、具有高级职称的“双师”教师。向学生指导性的、概貌性的讲解机械制造业在国民经济中的重要地位、机器的组成、机械传动知识、标准件的知识、材料使用性能、机械设计与制造加工方法、学习材料加工工艺与设备的一般知识、学习掌握零件制造方法、机械设计与制造技术要求,了解现代制造新技术和机械行业发展规划。在理论教学过程中并用图片、视频、多媒体课件、实物等进行辅助教学。
组织学生到企业现场参观,在参观企业过程中企业兼职教师向学生讲解与交流,主要目的是要学生认识机械企业及环境、机械企业文化、了解生产过程、技术及管理,职业岗位与职业环境、了解机械设计与制造技术范畴和增加学生们的感性认识。再由教师组成学生讨论,要求学生写出个人的心得。
中国的文化市场正在逐渐形成,在舞台机械设备方面中进入中国市场的国外的企业越来越多。中国企业要想在这种激烈市场竞争中占据有利的地位,应该加强舞台机械设备方面的技术的创新能力,同时在保证质量的前提下降低设备在制造过程中的成本,以及完善在舞台机械设备方面的售后服务。在现代的设计中往往将一件商品的设计过程分为四个部分:产品前期规划、概念设计阶段、技术设计阶段和物品施工阶段,其中的概念的设计阶段是这四个阶段中的最重要的阶段。笔者通过这几年的工作实践,来分析概念设计的理论在舞台机械设备中应用的重要性问题。
概念设计是产品设计中最重要的环节,概念设计中的任务是为商品寻找最优的工作原理方案,能够在很大程度上决定可产品的性能、创新性、速率等问题,在商品的成本的方面决定了商品的很大的成本,因此概念设计在舞台机械设计中具有非常重要的作用。在传统的对舞台机械设备的设计中,依据设计师的平时设计经验将设计中心放在了施工设计中的零部件的设计上,在概念的设计上没有运用科学地设计手段,在这样的设计流程下设计出来的商品很难再商品市场中占据有利的地位。在产品的概念的设计阶段,引进前进的概念的设计方法,能够有效地激发对产品的创造的能力,能够快速寻找出商品的设计方案,大大缩短设计的时间,减少商品的设计成本,使舞台机械设备能够在激烈的市场竞争中处于有利的地位。
概念设计的具体内容是根据产品的设计任务,来抽象化拟定概念设计的流程,之后寻求适合产品的最优的解决方案。用现代设计的方法中来分类,可以将舞台机械设计的概念的设计分为以下三类:
在舞台机械设备的工作原理等未知的情况下,通过概念设计的具体的要求来为舞台机械设备制定一份新的工作原理,在对产品进行科学的工作原理之后,通过运用现代的科学技术对这种新拟定的工作原理进行验证,看其在市场中是否具有可行性。概念设计的这个阶段是对产品的一种创新性的设计,创造出行的产品。
在产品的质量方面为了满足舞台机械设备的使用的需求,在舞台机械设备工作原理不变的情况下,对舞台机械设备进行局部的变更或者创造不来一个新的部件。
这里产品的变形设计是指,在舞台机械设备的工作原理不变的情况下,对舞台机械设备的整体尺寸以及零部件的配置等,使其适应概念设计的要求。
从以上三个有关舞台机械设备概念设计的阶段可以看出,在舞台机械设计中概念设计具有重要的作用。在概念设计的核心在与对产品的总功能的分解,在对总共能分解为对个小功能之后,在得到设备的工作原理之后对这些小设备进行相关的细分和评估。评估的方法可以通过查找文献、进行模型设计等方法得来,也可以通^设计目录,因为设计目录是设计实验和设计经验的总和B体育,可以通过运用计算机设备进行科学地辅助的设计。对于设计目录来说它承载了产品设计过程中的设计信息,将产品设计过程中的各个设计阶段的设计信息通过一定的编排和整理进行分类,然后作为信息进行存储。其中目录可以分为对象目录,对象目录是不针对具体的目录信息进行存储;解法目录是针对在产品设计中针对产品的具体的解法的信息,它可以详细了解产品在各个设计阶段总的解法的具体的信息,可以推动在舞台机械设备中的概念设计的有效进行。
随着现代科学的迅猛发展,传统的机械工程学科发生了极为深刻的变革。控制理论、微电子技术、计算机技术与机械制造理论与技术的结合,促使机械工程领域各个方面发生根本性的变化,并且促进了机械工程中先进制造技术的发展,《机械工程控制基础》课程的开设就是为了适应这一现代科学技术变革的需要。“机械工程控制”是一门研究“控制论”在“机械工程”中的应用的科学,同时,它又是一种方法论,是科技工作者分析和解决问题的有效手段。《机械工程控制基础》课程是一门专业基础课,主要面向机械设计制造及其自动化专业本科生开设,既为后续的数控技术、机电一体化技术、机械工程测试技术、机器人技术等专业课程提供理论基础,也为学生毕业后进一步深造,以及从事机电一体化控制相关领域的应用与研究工作打下必要的理论基础。本文从课程的教学目标出发,结合课程的特点,对课程的教学方法进行分析研究,提高学生学习兴趣,培养学生的知识综合能力,使课程教学达到良好的效果。
教学目标是课程教学的主线,教学过程中要时刻谨记课程的教学目标,深入理解课程的教学要让学生掌握什么、理解什么、最终要达到怎样的效果,所有的教学手段、教学方法应紧紧围绕这一主线进行。我校开设的机械工程控制基础面向机械设计制造及其自动化专业,总学时40学时(其中实验6学时),根据学时的设置和课程内容的系统性要求,我们制定课程的教学目标如下:①使学生理解控制系统的基本概念和掌握自动控制系统分析、设计(校正)的基本方法。②学会运用Matlab进行控制系统辅助设计和分析。③使学生能以动态(动力学)的观点而不是静态观点去看待一个机械工程系统;从整体而不是分离的角度,从整个系统中的信息传递、转换和反馈等角度来分析系统的动态行为。④能结合工程实际,应用经典控制理论中的基本概念和基本方法分析、研究和解决其中的具体问题。教学目标的设定针对学生的个体发展需要,分层次,逐步提高。其中,既有共性,即所有学生必须掌握的,又包含个性,即体现学生自我发展的需要。
教学方法的制定应从课程的特点出发,才能达到良好的教学效果。工科类课程大多枯燥乏味,机械工程控制课程更加如此。机械工程控制基础课程内容涉及面广,课程的内容侧重理论,使得课程内容复杂且抽象,因此,如何提高学生学习课程的兴趣,从而发挥学生学习的主动性,是该课程教学中存在的普遍问题。
1.精彩的绪论,是激发学生兴趣的关键。机械工程控制基础课程的特定决定了该课程丰富的内涵,通过精彩的绪论内容,让学生进入课程中来,体会到课程的重要性,激发学生学习该课程的愿望,是整个课程教学成败的关键。①感性认识阶段。通过控制理论的发展历史、丰富的多媒体素材、控制理论在军事中的应用以及控制理论在家用智能电器中的应用,不但让学生耳目一新,又让学生感受到它与自己息息相关。②理性思考阶段。经典的实例和素材不单是简单的堆积,更要带领学生去深入的思考,通过讨论和师生互动的方式,让学生体会控制论的思想、方法,从而为理论教学奠定基础。
2.深入理解课程教学目标,系统化理论教学内容。课程的教学内容以系统建模―系统分析―系统校正为主线,首先让学生了解课程教学的总体结构。①了解系统模型:系统的微分方程、传递函数、频率特性模型之间的转换关系。②了解系统分析:时间响应分析、频率特性分析、系统的稳定性分析。③理解系统建模和系统分析的目的:系统的综合校正。通过使学生了解课程的总体结构,使学生明确学习目的。
3.深入理解课程教学目标,系统化理论教学方法。①侧重结论,淡化过程。结论的理解和总结贯穿于课程的始终,对结论的理解是课程教学目标的基本要求。结论的产生通常的教学过程是:物理模型―抽象―数学模型―分析―结论。在教学过程中应让学生理解和掌握这一分析结论的过程和方法,并淡化每一次结论分析过程中的数学推导过程,避免教学内容的枯燥和抽象使学生产生厌学的心理。②侧重应用,深化综合。通过具体化物理模型,应用基本概念与基本理论解决具体问题,最终使学生深入理解概念和理论的内涵。
机械工程控制基础课程实验采用Matlab软件进行仿真分析,将课程理论应用通过软件进行实践应用,提高了学生对课程理论学习的兴趣,并加深了对理论知识的理解。课程的实验具体设置如下:①Matlab软件基本操作实验:应用Matlab软件进行基本的数学运算。②控制理论仿真基本操作实验:应用Matlab软件进行控制系统建模、时间响应分析、频率特性分析和系统的稳定性分析。③综合性试验:针对给定的系统及其性能指标要求,建立系统模型,应用Matlab软件进行系统的综合与校正。④设计性实验:自己设计控制系统,建立系统数学模型,进行Matlab仿真分析,应用自动控制原理实验箱,连接控制电路,分析系统。
机械工程控制基础课程中的基本概念、基本理论和基本方法,贯穿于课程的始终,对课程中基本概念、基本理论和基本方法的理解是课程的基本要求,但课程的教学目标更注重对知识综合应用能力的培养。因此,在考试内容的设置上应以综合试题为主,突出教学目标,通过知识的综合应用体现学生对基本概念、基本理论和基本方法的理解,避免学生考前突击、死记硬背、甚至考试作弊等现象。
机械工程控制基础课程的考核采用期末考试占60%,考勤占10%,作业占10%,实验占10%,文献查阅实例分析占10%的考核方式。采用全程考核模式,降低了期末考试在总成绩中的比重,使成绩构成多样化。作业的布置应少而精,使学生更多的思考问题,查阅资料,分析和解决问题,不但减轻了学生的学生负担,更锻炼了学生的自主学习能力。
本文就机械工程控制基础课程的教学目标和课程特点,分析了课程的理论教学方法,制定了课程实践教学内容与考试内容的设置,提出了课程的考核改革方法,实践证明,采用该教学方法,提高了学生的学习兴趣,锻炼了学生的自主学习能力,达到了良好的教学效果。
职业中专机械基础课甚至有个性化需求,如每年的技能大赛参赛情况呈金字塔状态,校级技能大赛参赛人数最多,县、市、省、部级逐级减半,不同级别的技能大赛参赛学生的情况不同、要求不同,教师的教学方法也不同。不论是金属工艺学、机械制图、钳工工艺还是汽车制造与维修及焊接等专业的技能大赛对机械基础都有不同程度的要求,总之,职业中专机械基础课的基本定位是综合基础课。
职业中专机械基础课授课原则与方法具有综合性。机械基础课是职业中专的传统课程,教师们在长期的教育教学中,形成了比较成熟的教育教学方法和值得坚持的教育教学原则。
无论是理论课还是实训课,教师先要摸清学生的需求,机械基础课在学生职业发展规划中需要的内容及形式,教师要“量体裁衣”,恰到好处地施教。教师还要掌握学生对这门课的兴趣程度,做好引导预案。才能有的放矢地进行教育教学,驾驭课堂。
职业中专机械基础课有它本身的特殊性,理解不了的知识要记忆,记忆了的东西才能有理解的基础。机械基础课不要求学生“全理解”,“全理解”是不可能也是不现实的,理解不了的知识怎么消化,需要靠记忆,记忆的方式有很多种,教师在课堂上要学会选择,选择要根据学生的情绪、意向、学习态势,以学生愿意的方式让他们记忆。调控学生的学习节奏,由60%的理解度逐步过渡到80%的理解度。留出一定的时间让学生记忆和强化记忆。
机械基础课概念多,有最基本的概念,也有深层次的概念;有大概念,也有小概念;有形象的概念,也有抽象的概念。教学中从最基本的概念入手。起点清楚,才有学习的基础,起点越清楚,学生的学习效率越高。
职业中专机械基础课实训器材比较多,课时也比较多,教师要合理搭配理论课和实训课,二者相得益彰,才能取得最佳教学效果。
职业中专机械基础课授课步骤具有综合性。职业中专机械基础课授课步骤的理论研究是建立在实践的基础之上的。这种研究是实用性研究,学生在课堂上可以获取多少知识和机械基础课授课步骤有很大关系。职业中专机械基础课授课步骤的起点是教师要观察教育教学环境,清点教育教学资源,统计学生手头资料,盘点自己手头资料;第二是建立广泛的联系,教师和社会的联系包括校内外教育教学资源,学校教育环境包括教室、班级、学生基本情况、施教氛围等,以学生为核心建立联系;第三,建立备课平台,把学生的学法纳入备课平台;第四,授课采用章节负责制,按机械基础给学生分解知识点。每个学生负责几个知识点,不仅自己会而且还要负责大家学会;第五,总结,采用小组交流形式,口头、书面形式交流都可以,在交流过程中发现学生的个性、兴趣、特长,逐步培养,学生之间取长补短、互相切磋,发表自己的见解;第六,课后复习,采用学生喜欢的方式,教师不做统一要求。教师检查的方法也多种多样,让学生自己选择。突出学生的学习主体性,突出职业中专机械基础课的形象化特点。
对于机械产品的可靠性而言,其与社会效益、经济效益和人身安全具有十分紧密的关系,因此在工程设计过程中需要保证机械产品的可靠性与安全性。一般机械产品的可靠性技术涉及到产品的保养、维修、运输、使用、试验、装配、研制和设计等环节,需要对可靠性设计方法加以大力推广,从而促进产品成本的降低,提高产品的质量、作业效率和可靠性。
对于机械动态与渐变可靠性的设计而言,其属于机械设计范畴,因此可靠性设计应以动力概率学为依据,深入研究运动和振动情况下的可靠性指标。一般机械可靠性主要是指机械在运动的情况下,能够在预期时间内执行相应功能的能力。大部分机械产品在安装、制造与设计等环节会存在一定的偏差,在很大程度上影响机械系统的参数,因此需要进行机械产品的可靠性分析。而以机械可靠性为基础的动态可靠性则是结合机械产品的设计目标和动态特性,详细分析产品运动情况下展现的物理特性和几何特性,从而目标修改与预测[1]。同时动态可靠性强调了动力行为对机械失效率与可靠性的影响、影响机械动力学特征的损伤因素以及机械动态行为等,如果没有充分考虑动态特性,机械系统在实际投入使用过程中,则会出现信息失真现象,降低可靠性。此外,对于渐变可靠性而言,需要将渐变失效的理念加以引入,主要是指产品受外界物化因素的影响,在性能和外形尺寸等方面发生变化,从而导致产品功能的失效。从形式层面来说,机械产品的渐变失效可分为变形失效、断裂和表面损伤等,而渐变可靠性则是以失效情况为依据来分析产品的可靠性。机械动态与渐变可靠性的研究需要以机械产品为基础,结合冲击与振动环境来分析机械产品的可靠性能,研究影响产品可靠性及渐变性能的因素,并在此基础上整合随机过程和可靠性水、统计概率及动力学,从而改进机械设计,实现机械的数字化,提高经济效益与社会效益。
对于机械动态与渐变可靠性的发展而言,其主要可从以下三个方面进行分析:一是基于概率信息缺失的可靠性设计。在机械产品的可靠性设计过程中,需要对机械零部件及其系统的随机参数的概率分布信息加以准确了解与掌握,但是在实际过程中,由于数据和资料的缺乏,往往难以对随机参数的概率分布加以确定。随着科学技术的发展与进步,机械产品在可靠性设计方法方面得到了较大的突破,但是这些方法都是要求设计参数服从于正态分布,而由于统计数据缺乏和工程实际复杂性等因素的限制,相关设计参数多是服从于不同形式的概率分布,甚至不服从正态分布[2]。由此可知,如果单纯采用正态分布的方法来进行机械产品的可靠性设计,往往会存在一定的误差,难以达到理想的设计效果。基于机械产品可靠性设计的难题,要想在数据资料和概率信息缺失的情况下解决该问题,需要科学应用机械动态与渐变可靠性理论及技术。
二是动态与渐变机械耦合失效的可靠性设计。目前机械动态与渐变可靠性理论及技术的研究方面,多是分析动态与渐变耦合机械产品的可靠性设计,但是没有涉及因振动导致的随机耦合、动态渐变、相互耦合、渐变失效以及静态失效等可靠性问题。当前需要重点解决的问题就是如何解决各失效类型间的耦合问题以及机械可靠性制造、预测和设计问题。这些问题的解决会对机械产品的可靠性发展产生直接影响,关系到机械产品的社会价值与科学价值。
三是渐变机械体系与非线性随机动态的可靠性设计B体育。在机械产品的可靠性设计过程中,需要对非线性多自由度随机体系的渐变失效和动态行为进行综合考虑。就机械产品而言,其部分参数的劣化会对其动态行为产生一定影响,严重时会导致其失效,当然产品的动态行为也会对参数的劣化过程产生影响,因此对可靠性模型加以构建时需要将两种耦合因素进行科学考虑。一般来说,参数的劣化过程往往具有一定的随机性,从而使得机械产品动力学方程的参数也具有随机性,由此可知构建的动态力学与渐变耦合模型具有多自由和非线性特点,其荷载与参数也带有随机性质[3]。目前,渐变耦合与动态的多自由度非线性随机系统的可靠性设计与动力学分析方面的文献较少,在很大程度上影响了机械产品的长远发展。
总而言之,机械动态和渐变可靠性理论进一步深化和升华了典型可靠性理论,其理论与技术的应用能够推动机械产品的研制及开发,保证产品运行的安全性和可靠性。机械动态与渐变可靠性的深入研究,是对渐变可靠性理论及技术的充分体现,能够为机械设施提供重要的技术支持。
《机械基础》是职业学校机械类专业的一门重要基础理论课,它的学习不仅关乎着相邻专业基础课的认知,也直接影响到学生对生产实习课题的理解和技术技能的掌握,从这个意义上讲,学好《机械基础》显得尤为重要。
《机械基础》这门课程具有内容广、概念多、易懂难记的特点,这使得学生在记忆方面存在诸多障碍,教师教学过程中也常常出现深浅程度难以把握的情况。概念教学在很大程度上影响到学生对本学科知识的掌握,因此,我们在教学中应注意采用多种方法,加强基本概念的教学,尽量与实践结合起来,加深学生对概念认识和理解,努力提高教学效果。
《机械基础》的内容包括机械传动,常用机械以及液压传动的工作原理、结构特点和应用特点等,其中有大量的概念需要以直观的认知做基础才能做到真正掌握,因此,我在教学过程中,就概念的讲解采取了以下措施:
对于以具体形象思维为主要思维方式的初中生来说,机械知识领会的起点,就在于观察,充分利用直观性原则,才能帮助学生了解,认识它们的特征。因大多机械都是运动的,属于动态概念,因而介绍各类机械结构特点的概念,如果通过教具或机械实物的演示、讲解,就能使学生在演示中能够更好地理解和掌握,在实物面前展示概念的内涵,将动态的全过程演示出来,增加学生的感性认识,给学生便于记忆的直观映象,变理性为感性,变抽象为具体,通过具体的感性认识变成抽象的理性概念,加深学生的认识和理解,从而提高教学效果。例如,在讲解四杆机构中的“曲柄”、“摇杆”;轮系中“定轴轮系”、“周转轮系”等概念时,我都是通过演示教具先让学生看明白而留下深刻的感性印象,然后再引伸出新的概念。
现象是指人们对事物的大量的例证观察中,通过他人的肯定与否定所获得的表面印象。概念是指通过对现象的总结、定义而概括出来的内涵。这类概念高度精确地概括了事物的本质,是从内涵上认识事物的本质,只有在一定的表象积累的基础上,才能正确地认识事物的本质。学生思维发展的阶段性决定了其思维的经验的积累。比如“死点”这个概念,我们在教学中从“缝纫机的卡死”和“死点夹具的夹紧”等日常生活及生产实习中的现象入手,帮助学生积累充分的表象,在此基础上学习“死点”的概念,取得了较好的效果。
《机械基础》是一门与生产关践紧密结合的学科,其内容是从生产实践中来的,其中的概念都是生产实践中各类机械设备的发展过程中总结概括而来的,技校学生的学习也需要与生产实际结合起来,学生对生产中直接运用的知识往往具有强烈的学习兴趣,在教学过程中选择生产实践中经常运有的具体结构来验证有关概念,往往能够激发学生更加浓厚的学习激情,形成强大的学习内在力,进一步增加学生对于基本概念的认识和理解。我们在讲解螺纹传动时,把学生带到车间里,参观车床丝杠传动以及台虎钳,让学生具体观察丝杠传动的具体结构和工作情况,然后再在课堂上讲解有关的内容,学生看到这些机构是自己在工作中经常见到和使用的,学习兴趣很浓,积极性很高,这样对概念的掌握就容易多了。
提高质量是世界各国进入高等教育大众化阶段后面临的共同问题,也是我国高等教育发展的必由之路。面对经济社会发展的新形势与新任务,目前我国高等教育改革,已从高等教育的规模发展向高等教育的内涵式发展改变。重基础、宽口径已成为高等教育改革的方向,为适应应用型、复合型、创新型人才培养,提高学生就业创业能力,增强高校人才的适应性,就必须加强基础理论知识的学习、工程素质的培养。
机械工程基础课程作为一门非机械类专业基础课程,是以原工程制图、金属材料及热处理、机械设计基础、机械制造技术等机械类课程进行整合的一门基础课程,它向学生提供机械产品使用、设计和制造所需的基本理论、方法和技能。该课程是大学阶段培养非机械类学生工程素质的一门重要课程。但目前该课程的设置存在以下几个问题:①由于在教学过程中没有建立认同的课程目标定位标准,目前现有的教学方案仅仅是将相关机械类课程内容的简单组合,教学内容实际是分离的,没有达到课程综合的真正目的;②现有的课程教学内容过分强调内容的系统性、完整性,而没有反映应用型本科教学所要求的“应用型”特点,教学内容过于繁杂;③相关教学内容未能很好地整合,内容重复、前后颠倒、衔接不好等问题不同程度地存在, 不利于学生综合能力的培养;④未与学生的所学专业相关联,学生的学习兴趣要求不高,学习效果较差,学生的工程素质提高不明显[1]。
机械工程基础课程教学改革以盐城工学院电气工程与自动化专业为例,以培养电气工程师能力为本,以工程素质、应用能力和创新能力培养为主线,进行课程教学改革。教学改革中主要体现“一精二重三讲四会”的教学原则和方法:一精是指基础理论教学要精练,以满足专业课教学所必需的基本理论;二重是指在教学重点上强调基本概念的应用和实践能力的训练;三讲是指授课上要做到基本概念讲清楚,重点内容讲透彻,知识点讲全面;四会是指教学要求上做到基本理论会运用,基本方法会掌握,基本技能会操作,基本问题会分析解决。
根据我校电气工程与自动化专业的教学改革目标要求,机械工程基础作为该专业开设的一门唯一的机械工程类课程,我们对该课程的教学目标设置、教学内容的准备及教学方法的实施等进行了多方面研究与探讨,使其符合该专业人才培养要求,提高学生的专业素养。
高等教育培养的是生产、建设、管理、服务需要的高等技术应用型人才,在全面推进素质教育的过程中,不仅要加强文化素质,更要注重工程素质教育。因此,将非机械类的机械工程基础课程性质定位成一门以“机械工程基本素质教育”为主的工程类基础课,符合工程实际对应用型人才基本素质的要求,也符合我校电气工程与自动化专业人才培养目标的要求。
机械工程基础课程是将机械制图、工程材料、机械原理、机械设计、机械制造等机械设计制造相关内容,经统筹安排、有机结合而成的一门综合性的技术基础课程。机械工程基础作为非机械类专业开设的一门唯一的机械工程类课程,涉及内容广泛。课程综合化不仅解决了课时有限的问题,而且使学生对机械工程有一个比较全面的了解。以专业岗位职责需求整合相关教学内容,不求原课程知识体系的完整性和系统性,突出实用性和针对性,注重对机械工程知识了解,理顺机械工程知识与专业知识之间的关系,培养学生的横向扩展能力。
对电类专业而言, 机械工程基础是一门介绍机械工程有关基本概念、基本理论及基本计算、设计方法的一门综合性技术基础课。课程围绕“机械工程材料”、“工程图样表达”、“常用机械传动装置”、“常用机械加工方法与机床”几个典型项目,将与机械设计制造相关的基本内容统筹安排、有机贯通与融合,体现“实用、够用”为度的原则。力图用较少的学时侧重于对涉及机械工程的有关基本概念、基本理论加以阐述。以理实一体教学为纽带,以理论教学与现场教学相结合的手段,培养学生学习理论、实践认识、发现问题、分析问题、解决问题的能力;为后续课程的学习打下坚实基础。
通过本课程学习,使学生的具有初步工程意识和标准化意识;能用准确、简明、规范的工程语言表达设计思想和意图。学生应达到的能力目标确定为:①能初步确认一般机械零件所用的一般工程材料;②能初步绘制和阅读简单机械工程图样;③了解机器的组成和平面机构的相关知识,了解机械传动和常用零部件的基本内容;④正确理解机械制造的相关概念,了解常用的机械加工方法,能初步确定零件的成型或加工的基本方法。
随着我国高速公路车辆的不断增多,对高速公路的路面质量要求越来越高。高质量的路面不仅会增加施工成本,而且会使施工企业利润降低。因此,对于施工单位来说,寻找在保证路面质量条件下,确定合理的施工方案以达到降低施工成本的目标显得尤为重要。施工成本主要由:路面材料费和机械台班费两部分。在施工方案制订后,路面材料费基本是不改变的,能改变的只有机械台班费。一般说来,在进行机械设备配置时,施工机械的数量和型号在确定之后其费用是基本不变的,能变化的只有运输车的吨位和数量,而运输车的吨位通常是确定好的,变化的只有运输车数量,所以要达到节约成本的目的,就要严格动态地配置运输车的数量。实践表明,通过动态调配运输车数量,不仅能够有效的提高施工效率,而且能够达到降低施工成本的目的。
高等级公路在施工前应铺筑试验段,铺筑试验段是不可缺少的步骤,应该成为一种制度。根据沥青路面各种施工机械相匹配的原则,确定合理的施工机械组成路面机械化施工系统,该系统主要施工机械:沥青混凝土拌合设备(以下简称搅拌设备)、运输车、转运车、摊铺机和压路机等设备组成。在施工过程中,通过优化配置以上施工机械达到节约成本,保证施工质量的目的。具体是:首先根据施工方案选定合适的主导机械—搅拌设备,其次在确保主导机械生产率最大的原则条件下,选定与之匹配的转运车、摊铺机、压路机。通过电子通讯设备智能化控制各施工机械,采集各机种的状态信息和参数通过电子通讯设备送到计算机监控中心,然后计算机通过分析所采集到的信息,提出控制意见,指导它们的工作或进行一些参数的调整,合理地为路面机械施工系统组配运输车数量,降低施工生产成本。
在运输车工作过程中,运输车从搅拌设备处装料到摊铺处之间运距一般较长,故认为到达搅拌设备处的运输车的概率是相互独立且不相关,也就是说,在同一时刻有且只有一辆运输车到达搅拌设备处。
设某一段时间t内,把其分成n段,那么,t=t/n,运输车在单位时间内到达的概率为 ,则运输车在t时间内到达的可能性为p= t。
由于运输车到达搅拌设备过程可看作是在n个t内做n次独立试验,所以,在n个t内有k辆运输车到达搅拌设备处的概率为:
同理分析可知,运输车离开搅拌设备的概率同样也应服从泊松分布。运输车在搅拌设备处装料的时间应服从指数分布,运输车到达转运车处的概率服从泊松分布,运输车卸料的时间服从指数分布。
排队论反映各拥挤现象的排队系统的概率规律性,目前应用排队理论在运输车数量动态调配中应用较少,下面具体探讨利用排队理论来解决运输车数量配置最优化问题。
下面是本文研究的模型:多服务台负指数分布排队系统。在该系统中,统称“顾客”为需要得到服务的对象,“服务员”为提供服务的服务者,排队系统的种类虽然繁多,但基本都可以描述为:顾客到达服务台接受服务,当服务台没有及时提供服务给顾客,顾客排队等待服务,直到得到服务后才离开服务台。
一个大的工程,通常不同路段同时开工,这时一个搅拌设备,将不能满足工作需要,本文采取多个搅拌设备同时工作,各个搅拌设备之间无相互协作关系。因此可以将运输车和搅拌设备组成的系统看成为顾客源有限的排队系统,即随即服务系统。由前面运输车运行规律知:搅拌设备和摊铺机对单台运输车服务的时间服从负指数分布,运输车到达概率服从泊松分布,设搅拌设备的台数为C,多服务台负指数分布排队系统——M/M/C/∞/∞/FCFS。
通过以上公式可以求得每吨材料的最小机械成本费Cx,和此时运输车数量N。设备的空闲率、成本最小时每吨材料的机械成本费Cx和运输车数量N可以通过编写C语言程序求出。求出的运输车数量N,虽然可以很好地保证整个施工系统正常运转,但为了防止施工过程中受到一些不可预测因素影响,使运输车数量不能够满足实际施工的需求。一般在设定运输车的数量时应有一定的余量,通常是根据实际施工工况确定闲置的运输车数量(一般为3台)。因此,在施工过程中一般配置N+3台运输车。在此时确定的运输车台数下,计算出每吨材料最小机械成本费Cx。
本文通过对运输车运行规律分析,以及传统运输车数量静态配置的不足,利用排队理论的多服务台负指数分布排队系统,对大工程同时施工的运输车数量进行动态配置,并且采用排队系统最优化理论,对所设模型,求得最优解,得到了最佳组合配置,达到了即实现节约机械成本的目的,又避免以前经验的盲目性,使整个施工系统能够稳定地工作,提高沥青路面的施工质量。
[1] 郭小宏,郭嘉银.高等级沥青混凝土路面机械化施工的理论及实践[J].重庆交通学院学报,1994(1).
[2] 郝培文.沥青路面施工与维修技术[M].北京:人民交通出版社,2000.
机械工程基础是普及机械和机械工程的基本知识、基本概念和基本内容的课程。对文科类、管理类、计算机类、艺术设计类等专业具有开拓学生的视野、增加知识面、拓宽专业、提高学生的工程能力的作用;其任务是培养学生认识机械和机械工程的能力,是工科类非机械类专业具有工程特色,适应高新科学技术社会发展的需要。机械工程基础的内容选择是根据机械工程的基本内容确定的。主要讲授机械发展与人类社会进步的关系及机械工程发展的趋势,介绍工程力学、工程材料、工程制图的基本知识,简述机械的组成原理与工作原理、常用机械零件强度、刚度的概念、机械产品的制造技术、液压传动和气动技术的概念、现代设计方法等等内容。学生通过对各部分内容的学习,了解机械及其产品从设计、制造到使用过程中需要哪些知识及其在机械产品中的地位和作用。
机械工程基础实验按照实验课教学体系分为设计与制造工艺、检测与分析、材料与性能三个部分。机械工程基础实验是一门独立的实验课程,所有实验都在机械基础课实验教学示范中心进行。本实验课与工程力学、工程制图、机械原理、机械设计、工程材料及成型技术基础、互换性与技术测量基础等课程的理论教学相衔接。
(1)韧、脆性材料在受拉、受压和扭转时力学性能测试的原理和方法;电测法基本原理,单向、平面应力状态的静态应变测量与应力计算的原理和方法;冲击动荷系数测定的原理和方法;现代光弹测量的基本概念。(2)组合体模型的测量和组合体视图及剖视图的绘制方法和尺寸标注方法,机械零件功能和结构分析方法以及机械零件测绘方法和步骤,部件功能和结构分析方法以及部件测绘方法和步骤。(3)机构运动简图测绘与结构分析,机械运动分析方法,渐开线齿轮范成加工原理,刚性转子的动平衡原理,机械动力学,典型机械零件状态测试,滑动轴承性能测试与分析的原理和方法,减速器结构分析方法和步骤,各种典型机构及典型机械的综合分析方法。(4)金相显微分析的原理和方法;试样制备方法,Fe-C状态图、C-曲线;表面强化原理和方法;焊接接头显微组织分析的原理和方法;力学性能(布氏硬度、洛氏硬度、显微硬度、摩擦性能)测试的原理和方法。(5)机械加工完成后零件的尺寸误差、形位误差、表面粗糙度、螺纹几何参数误差的基本原理和方法;零件互换性所进行的必要的精密技术测量的原理和方法;测量数据的处理技术的原理和方法。
着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证;如何组织实验、处理数据和分析实验现象;介绍常用设备和仪器的原理、构造和使用维护方法以及综合实验内容的思路和方案设计等。
(1)培养学生运用实验原理和方法进行科学实验的能力,即如何从实验目的出发,根据什么原理,选择何种实验方案,配套哪些仪器设备,确定实验程序从而获得准确的数据并得出正确的结论。(2)通过实验熟悉常用仪器、设备的基本原理、结构、性能;学会调试仪器和排除故障。同时,要培养学生分析问题和解决问题的能力,使学生的实验技能进一步得到训练和提高。(3)通过本课程的学习,加深对相关理论课程教学内容的理解,加固理论知识。(4)通过实验过程以及完成实验报告,培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和一丝不苟的工作作风。
基本教学要求:初步了解电测机构运动参数的基本原理,利用计算机对平面机构动态参数进行采集、处理、实测、仿真比较优化设计,分析机构参数对机构动态参数的影响。
基本教学要求:掌握根据机械实物模型绘制机构运动简图的技能;计算自由度、验证机构运动确定性;了解正确选择长度比例尺方法。
基本教学要求:熟悉和掌握轴的结构与设计,轴上零件的常用定位与固定的技术方法,轴系结构设计的要求与常用轴系结构,为后续机械设计打下良好的基础。
机械制造技术基础是大多数高等院校为机械类专业本科生开设的一门专业技术课程,由金属切削原理与刀具、金属切削机床、机械制造工艺学和机床夹具设计四门课程优化组合而成[1]。因此,课程涉及的概念性内容多,知识点广,综合性强,与生产实践联系密切,是机械类专业学生在学习专业基础课后最难掌握的内容之一[2]。因此,探索研究有效的教学方法,提高机械制造技术基础的教学质量,对于提高学生的全面素质、培养高层次的工程应用型人才具有重要意义。
机械制造技术基础是机械类专业中一门传统的专业课程,已经积累了许多宝贵的教学经验和教学方法,但是由于这门课程的教学内容比较抽象、复杂,且涉及到生产实践,目前的教学方法还存在一定问题[3]。
随着科技的发展,许多先进的教学仪器如幻灯片、投影仪、多媒体等走进了课堂,这使得教学内容由抽象变为直观,有利于学生理解和掌握较难的知识点。但是,在目前的教学中存在这样的情况:有些教学经验和生产实践经验较少的青年教师,在教学的过程中过分依赖PPT,甚至把所有教学内容都写进PPT,上课即成了机械的PPT放映,重点不突出;另外一个极端情况是有些教师喜欢采用传统的教学方法,即采用讲授和板书的形式,以“填鸭式”的方法进行,教师讲授既成的理论知识,给学生灌输事实。造成一些抽象的机械知识如各种加工方法、切削过程中的现象、机床结构等难以被学生理解,同时,板书耗费大量的教学时间,在如今的信息时代,满足不了拓宽学生知识面的需求。
机械制造技术基础是一门理论与实践密切相关的专业课,切削过程中的现象、各种加工方法、刀具的角度、机床结构等,必须结合生产实践才能得到更好的理解。学到相关内容时,结合生产录像或是到生产现场参观一下会更容易掌握。而现有的教学模式将理论和实践相脱节,学生们在大一懵懵懂懂的时候完成了金工实习,在大三下学期学习机械制造技术基础,仅有的实践知识只停留在记忆中,缺少实践的理论教学,由于缺少感性认识而变得难以理解。而生产实习则安排在大四上学期,这门课程学完之后,此时工厂里的参观实习变成了走马观花,只获得一些感性认识。
因此,机械制造技术基础这门课程,应针对各部分内容的特点,合理地运用多种教学手段,将抽象的内容直观化,提高课堂教学的效率。同时,用不同的教学方法丰富课堂教学,激发学生对课程的学习兴趣,发挥学生的主体作用,突破教学中的重点和难点。
在传统的教学过程中,教师讲授既成的理论知识,给学生灌输事实,学生被动接受知识,教学多以“填鸭式”的方法进行,学生在课堂上很少主动参与,只是一味地听老师讲,学习没有主动性,只是被动地完成作业、复习和应对考试,缺乏学习兴趣和内在动力。此时应该采用启发式教学,如在介绍车刀的角度时,如果采用实际刀具进行讲解,由于刀具尺寸太小,在课堂上不容易看清楚。此时可以先给出三面两刃一尖的概念,启发学生去思考,并结合多媒体课件上放大的车刀立体图,思考并讨论何谓三面两刃一尖。然后在教授讲解概念之后,针对实际使用的车刀进行指认,这样既调动了学生的积极性,又可以加深学习印象,巩固学习效果。定位也是本课程的难点与重点,在讲解定位时,可以引导学生思考在轴类加工时,为什么常采用固定顶尖和移动顶尖相结合的装夹方式,如果采用两个固定顶尖,会出现什么样的后果,应该怎么解决,这样,很自然地引出“过定位”的概念。这种启发式的教学方法可激发学生的学习欲望,帮助学生实现从要我学到我要学,从被动接受到主动探求的转变,提高教学质量和学习效率。
多媒体课件具有直观、生动、形象的特点,使用多媒体课件进行辅助教学是一种较为理想的现代化教学手段。利用计算机辅助教学手段,模拟现场加工场景,或者仿真、拍摄、查找与实际生产相关的图片和影像,制作多媒体课件。在教学中,多媒体课件的仿真动画和反映生产实际的影像资料,把生产中常用的工艺方法等演示得一目了然、真实生动,使学生有一种身临其境的感觉,从而既较好地理解了工艺方法,又了解了实际生产过程。
如为了让学生加深对铣削这种加工方法的理解,可以放映世界杯比赛奖杯大力神杯的加工动画,学生的热情瞬间高涨,原来大力神杯上面那些立体的复杂的纹路可以在数控机床上预先规划加工轨迹,用球头铣刀进行铣削,这个过程中,学生除了学习用铣刀进行铣削这种先进的加工方法外,也提前了解了五轴半加工机床的概念。在车刀的学习过程中,车刀的六个基本角度一直是学习的难点,学生对正交平面的定义即通过主切削刃选定点并与主切削刃在基面上的投影相垂直的平面[4]这个概念老是搞不清楚,进而不理解正负刃倾角的概念,因为书本上的车刀图中主切削刃是平行于基面的,通过对具有不同主切削刃的车刀立体图的讲解,学生会容易理解主切削刃与基面的空间的位置关系。理解了这个概念以后,可以在电脑上用不同的颜色表示车刀的不同表面,演示刀具几何角度参考系的建立,通过动画展示各平面所处的位置,并对车刀的每个角度进行动画展示,让学生清楚各个角度形成的依据,得到相关的刀具标注角度图形。再结合口诀“一俯一向两剖”,理解并掌握了车刀角度的图形表达。最后教师在黑板上,学生在自己的本子上,师生一起,一步一步把车刀的六个基本角度在二维图上表达出来,这样通过启发式的思考讨论、动画的直观演示和亲自动手绘制,学生对车刀的角度这个难点掌握得非常透彻,教学效果很好。再如,夹具也是机械制造技术基础课程的重点和难点,在学习时,可以用动画直观地表示不同类型夹具的工作原理、工件在夹具上如何被定位和夹紧,接着再介绍夹具的各组成元件,还可以用半透明的彩域表示出定位元件、夹紧元件,这样有助于对夹具知识的掌握。
因此,采用多媒体教学后,通过集文字、图像、声音、动画和视频等为一体的多媒体教学课件,不仅可以调动课堂的积极性,提高学生的学习兴趣,促进学生对概念和知识点的理解,达到事半功倍的效果,还可以加大教学内容的信息量,拓宽学生的知识面。
机械制造技术基础不同于纯粹的理论课,它具有很强的实践性和应用性。采用实践性教学模式是学生理解本课程基本概念、基本原理以及学以致用的重要途径。在本课程教学中,本课程组根据多年的教学经验构建了实践教学体系,即实验、生产实习、课程设计三位一体的教学模式,根据学校已有或周边生产工厂的条件,将理论教学和生产实践结合起来,通过实践与学习相互穿插的方式,或者理论教学与现场教学并行的方式,不仅能很好地消化所学的理论知识,而且能培养学生的独立思考、提出问题并解决问题的综合能力[5]。
实验是课堂教学有效的辅助环节,有助于学生及时加深对课程内容中抽象知识的理解,也有助于教师及时发现学生存在的问题,以便“对症下药,从而改进教学方法和教学手段[6,7]。对于课堂教学中的难点如车刀的角度、夹具、机床的静刚度等,可在课程学习的过程中,通过安排相应的实验内容加深理解。生产实习是课程教学的重要环节,可以使学生熟悉生产实际情况B体育,对课堂中学习的理论知识如加工方法、刀具、加工精度、工艺规程、夹具等有感性的认识。让学生带着问题、任务去车间现场学习,结束后写出实习报告,进一步理解课堂知识。而课程设计既是对前序课程的巩固和综合运用能力的培养,又是对机械制造技术基础课程的总结与应用,针对设计任务即夹具设计和零件加工工艺规程设计,巩固课堂所学知识,培养学生解决实际问题的能力,为将来的工作奠定了一定的基础。
总之,在机械制造技术基础课程理论学习的过程中,将其与实验、工厂实习和课程设计有效地结合起来,实现了学生对机械制造技术基础知识的深入理解,提高了学生的实践能力。
提高机械制造技术基础的教学质量是现代社会和经济发展的要求,是培养合格人才不可缺少的一部分。为了保证机械制造技术基础课程的教学质量,宜采用灵活多变的教学方法和手段,提高教学质量,对提高学生的全面素质、培养高层次的工程应用型人才具有重要意义。
[1]华楚生,梁式.“机械制造技术基础”新课程的继承和改革[J].高教论坛,2004,(4):58-60.
[2]王俊昌,王荣声.工程材料与机械制造基础Ⅱ(热加工工艺基础)[M].北京:机械工业出版社,2000.
[3]张春燕,机械制造技术基础课程教学改革探讨[J].中国教育技术装备,2011,(30):44-45.
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