机械原理课程范文10篇

时间:2023-11-08 17:13:59

机械原理课程

机械原理课程范文篇1

机械原理课程设计的内容主要分为两个阶段:第一阶段为机械系统的运动方案设计,要求学生通过对常用机构的组合或创新设计,实现简单机械系统的功能需求;第二阶段为机构尺度综合,以及对机械系统中指定机构进行运动分析和动态静力分析。目前在机械原理课程设计的教学过程中主要存在问题:

(1)设计题目类型单一,实践过程枯燥。设计任务主要以典型加工设备为对象,拟定机械传动方案,对其主传动机构进行运动分析和动态静力分析,并在此基础上通过限定执行构件的速度波动以确定飞轮的转动惯量,最后设计其中的齿轮机构或凸轮机构。这样的设计题目单一且缺乏新颖性,与学生的实际生活脱节。设计过程的枯燥使得学生无法正确认识课程设计的重要性,设计兴趣不强,参与积极性不高,难以达到实践目的。另外,由于设计题目比较成熟,与之配套的设计手册和指导书等资料较多,其设计思路和模式比较程式化,因而学生不需太多思考,仅仅只是按照指导书的要求翻书查表,按部就班地进行模仿设计,这样的题目不利于学生创新思维和工程实践能力的培养和训练。

(2)设计方法陈旧,实践重点偏移。目前,在机构运动尺寸确定、机构运动分析及力分析等基本知识和基本技能的训练中,学生主要采用图解法或解析法。图解法概念清晰,形象直观,便于学生理解与分析,但设计精度差,效率低,当学生需要分析多个瞬时的运动情况时,需要花费大量时间作图,工作量大。解析法能获得精确的计算结果,学生通过模型建立和程序设计可以分析任意点位置的运动情况。解析法的求解过程要求学生具备较好的数学功底和编程设计能力,但实践证明多数学生欠缺独立完成编程求解的能力,他们不得不把大部分精力放在程序实现上,这样机械原理课程设计就演变成了计算机语言的训练],偏离了机构综合设计与分析的实践目的。同时,繁琐的程序编写,也会影响学生创新设计的积极性。

(3)设计时间紧张,实践内容缩水。学校目前将机械原理课程设计和机械设计课程设计整合为3周的“机械综合课程设计Ⅰ、Ⅱ”。由于从内容上设置为同一机械系统的不同阶段性设计,因而从时间上两者并没有严格区分开。统计表明历届学生完成机械原理课程设计所需的时间约为1-1.5周,相对而言学时紧张。为了追赶进度,学生避重就轻甚至是掩盖问题。比如在机械系统运动方案设计阶段,学生普遍采用仿型设计和改型设计的方法,照搬相近的设计案例,或是仅改变某些结构和尺寸,更有甚者忽略创新构思的环节设计直接进入常规设计,整个设计过程中,机械系统的方案设计和机构的选型设计等相关内容体现不足乃至缺失,无法锻炼学生的系统设计能力和创新设计能力。

2机械原理课程设计的教学改革与实践

教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员机械原理课指组2009年制定了《关于深化机械原理课程实践教学改革的建议》,明确提出了新形势下机械原理课程设计教学改革应关注的重点问题。近年来,学校针对相关内容也开展了一系列的改革,主要集中在设计内容、设计方法及组织管理等方面。

2.1设计内容强调“理实一体”,避免纸上谈兵

考虑到实践教学环节是对前期所学知识综合应用的阶段性检查,机械原理课程设计的内容应尽量包含各种运动形式和传动机构的基本技能训练,同时为了提高学生应用所学知识解决实际问题的能力,在题目的选择上强调了“理实一体”的原则。结合专业方向,突出特色,如包装工程专业选用石蜡叠摞包装机构设计,机制方向选用冲床和插床的传动机构设计,机设方向选用往复式物料运输机构设计,模具方向选用造型机翻箱机构设计等。这样将题目与专业有机结合起来,使设计过程充满现实感,可以有效激发学生设计兴趣,端正其设计态度;借鉴学科竞赛主题,推动学赛融合,学科竞赛的特点在于规定竞赛主题的前提下为学生提供更大的创作空间,更符合工程设计的实际情况。因而在题目选择时,也借鉴了学科竞赛中有关无碳小车、家居机械、环保机械以及康复机械等方面的设计主题,一方面能让更多的学生了解和参与到学科竞赛中,加强其在自主设计方面的锻炼,激发其创造力,另一方面也能发掘和培育优秀的学生和作品,为后续的学科竞赛做准备;贴近实际生产生活,倡导学生自主选题,鼓励学生个人或小组结合学习和生活中遇到的问题,自主拟定课程设计题目,通过发现问题、分析问题和解决问题这一较为系统的实践过程,全面培养学生主动实践能力。

2.2围绕机械系统的运动方案设计和机构综合,注重“虚实结合”的设计方法

对机械类学生而言,当通过机械原理学习了常用机械的工作原理、组成原理和设计原理后,为满足工程实际需要或功能需求,首先面临的是如何构想出一些新的机械系统,或是如何对熟知机构构造出新的集成。因此,机械原理课程设计应注重机械系统的运动方案设计和机构综合,再辅以对主体机构的运动分析和动态静力分析。但是由于设计方法和学时等问题,现有课程设计过程中对运动方案进行优化比较以及对运动学和动力学的变参数分析存在诸多局限性,因而将CAD/CAE技术引入课程设计中,通过“虚实结合”的方式提升学生运动方案设计能力,加强其对机构的分析和综合训练。当经过初步分析拟定传动方案后,要求学生利用UG、Pro/e等软件对传动机构进行三维建模,并借助ADAMS等仿真软件对主体机构进行运动或力分析,学生通过对理论分析结果和仿真分析结果进行比较,检验其传动方案的合理性。接下来学生可以利用实验平台,自己动手对主体机构进行实际搭接并测试主要运动参数,通过分析实际测试结果进一步证明传动方案的正确性,从而辅助机构设计。通过这样的实践过程,学生可以直观地体会设计的各个环节,而CAD/CAE技术的应用也让学生可以及时发现设计过程中的错误和问题,使其可以将更多地精力投入到改良设计和创新设计中去,更有利于学生设计能力和创新能力的培养。

2.3加强课程设计的组织和过程管理,强调互助学习和团队协作

为了克服学时短、任务重的矛盾,在理论课程开始阶段,就将课程设计任务书在课程网站上,使学生有充分时间熟悉设计题目,思考设计内容。同时在授课过程中,将设计内容与知识点讲解结合起来,既用实例引导加强了学生对基础知识的学习,又能让学生提前开展方案的构思。考虑到学生学习能力存在差异,在设计过程中不能一味强调独立完成,应引导学生互助学习,强调团队合作。要求学生以小组的形式选定设计题目,然后根据学生的学习能力和兴趣特点将设计内容任务化。在设计过程中,指导老师把控该小组的总体任务框架,负责解决团队所遇到的共性问题,具体任务则由学生通过交流讨论,利用合作与他人共同完成。而设计结束时,小组须采取答辩的形式来汇报其设计成果,老师则通过面对面的问答来检验学生的设计能力,了解学生对课程设计中相关问题的掌握程度。最后在成绩评定环节,老师根据小组的任务难度、设计结果和水平给定该团队成绩范围,然后各小组根据组员的工作量大小、团队参与程度等进行自评,两者相结合客观地评定每个学生的课程设计成绩。

3结论

机械原理课程范文篇2

关键词:机械原理;课程设计;教学改革;综述

一、概述

机械原理课程设计是高等院校机械类及近机类专业的一个重要教学实践环节,是学生第一次较全面机械设计方面的初步训练,为学生从事机械产品的开发和创新设计打下必要的基础。其核心是对机器的机械系统方案和机构方案进行设计,直接决定机械系统设计的质量,是机械设计中最具有创新力的地方[1-2]。本课程设计的内容主要包括两个部分:第一部分为机械系统的运动方案设计,要求学生对常用机构进行组合或创新设计,实现简单机械系统的功能需求;第二部分为机构尺度综合,对机械系统中指定机构进行运动分析和动态静力分析[3-4]。在大量查阅国内公开发表的机械原理课程设计教学改革论文的基础上,对现有的教学方法及改革成果进行了汇总,对其中比较有代表性的成果进行了梳理、归纳和探讨,抛砖引玉,为大家开展相关教学改革提供有益的参考和借鉴,以期达到提高教学质量、更好地培养适应新时代国家和社会发展需求的创新型工程人才的目标。

二、国内现状及存在的不足

(一)现状。从现有的国内资料和我校现状来看,机械原理课程设计的时长一般为1-2周,大多安排在机械原理理论课程教学的学期末集中进行。传统的教学方式主要为:在课程设计开始时,教师对设计内容进行集中讲解,布置设计任务及要求,下达设计任务书;学生参照指导书进行机构组合,拟定运动循环图,按照要求进行相关的设计计算;利用解析法对机构进行运动分析及尺寸设计,并利用计算机编程得到运动分析结果;最后画出功能系统图和机构运动简图、并利用图解法对一些构件如凸轮等进行设计;简单答辩后上交设计资料,教师评分。在整个实践环节实施过程中,教师主要负责解答学生遇到的一些问题和督促检查学生的设计进度,学生按步骤和程序进行设计。这种传统的人才培养模式,在历史上曾发挥过重要作用[5],但随着产业的转型升级和对创新型工程人才需求的提升,已不能适应社会的需求。(二)存在的不足。1.设计题目类型单一陈旧教师根据指导书指定设计题目,多为一些加工型机械或者机床类设备的主传动机构[3-4],多数情况下一个班甚至全年级共用几个题目,同一个题目之间只是设计参数略有不同。传统的题目主要有:牛头刨床[6]、平板印刷机和压力机等,上述题目有部分和学生实际生活完全脱节[3]、有部分是已淘汰或即将被淘汰的机械,题目类型单一陈旧[1-5,7-11],学生创新性设计的空间较少,积极性不强[2,9]。由于设计题目比较成熟[3-4],多年不变[12],在学生之间甚至网络上都有很多现成的资料可供参考,不可避免出现雷同或抄袭现象[6-7,13]。其设计思路和模式比较程式化,仅通过对指导书翻书查表[3-4],按部就班地就可以完成设计任务。2.设计手段落后,缺乏设计验证环节对于机构运动尺寸确定、机构运动分析及动力分析等方面的设计,学生仍然采用图解法或解析法[3-5,9-10,13-15]。为了避免抄袭,大多仍用手工绘图和手写设计说明书的形式,设计手段落后[8,11,14-15]。图解法精度太低已不能满足现代机械设计要求[14],解析法对学生的理论分析要求比较高,并需要借助计算机编程进行分析[14,16],手工绘图和理论推导花费学生大量的时间和精力,关键还缺少最重要的环节———利用现代设计手段对设计方案进行可行性验证和分析[9],造成学生对设计质量好坏没有清晰、定量的标准,不利于培养学生全局观和整体意识。3.模仿设计/参考设计,不利于培养学生的创新能力本实践环节的核心是机械系统方案和机构方案设计,由于已有现成的教师或者指导书推荐的机构形式及其组合,学生所需做的工作就是按照自己的参数进行简单修改,属于一种系统方案和机构方案已定的模仿设计[4,8]或参考设计[2]。在整个设计过程中,受已有设计方案潜移默化地影响,思维模式被固化,很难锻炼学生的系统设计能力和创新设计能力。4.设计周期短时间紧,学生没有足够的时间反复思考完成设计创造性设计工作是一项艰苦的脑力劳动过程,不可能一蹴而就,需不断地反复思考修改[2]。所以设计需要足够多的时间去查资料、构思及修改,反复应用理论知识以及现代设计手段进行设计、评价和验证。而课程设计工作集中安排在1-2周内完成,要在这么短的时间段内完成各项设计任务本来就非常困难[3-4,7,10,13,17],有时学生还需要准备课程的复习考试,因此他们不可避免会压缩最重要也是最具创新性的方案构思和机构选型等方面的定性分析工作,使课程设计内容明显缩水[3,7]。5.单打独斗为主,缺乏团队协作精神在国内现有的教育教学模式下,在大学四年里,许多高校学生不管是完成课程作业还是做课程设计、毕业设计,几乎都是单打独斗,普遍缺乏团队协作、沟通交流能力方面的有效培养和训练[5]。

三、教改措施和方法

许多学校根据生源的具体情况和自身教学的实际要求,提出了许多各具特色的教学改革方案,通过对现有的文献进行梳理和归纳,教学改革的内容主要有:(一)改革设计题目。设计题目改革的常见方式有:1.沿用原来的教学思路,改革力度相对较小,主要通过对传统的题目提出更高设计要求[5,18],提出一些新的题目以增加题目的类型和数量[2,5-6,8,11-12,17],按专业方向进行选题[1,4]等方式对题目进行改革;2.完全改变原有的教学思路,改革力度相对较大,将题目分为创新型题目和传统型题目[17](自主选题和指定题目[3,13,19]),学生可以根据自身实际情况在以下几个方面[1,5,7-8,12,17,20]自由选题:指导书中的传统型题目、教师科研项目、机械创新设计大赛题目、创新创业项目以及挑战杯的拟参赛题目等。上述两种方式都在不同程度上给予学生自由选择的权力和创新设计空间,有利于将模仿型设计转变为创新思考型设计,提高教学质量和学生设计积极性。(二)延长或者分散设计时间。通过延长或者分散课程设计时间的方式对设计时间进行了调整,让学生有比较充分的思考和设计时间,有利于学生设计创新。具体来说主要有以下几种方式:1.提前几周布置题目[11,17-18];2.采用先分散后集中的方式,将设计分散到机械原理课程教学的整个学期,最后才在设计周集中进行[3,5-6,10,14,19],并适当调整机械原理理论课的教学安排,以适应课程设计进度的要求;3.提出将机械原理、机械设计及其两个课程设计综合到一起考虑,或者把两个课程设计有机整合在一起进行教学[11,16,19-20],以便将机械的原理方案设计与执行机构、传动机构的设计有机结合,将机构的运动设计和结构设计有机结合,加深学生对机械整机系统设计的认识,提升学生设计的全局观和整体意识。(三)设计手段的改革和提升。引入现代的设计手段和方法,提高设计效率,通过对设计进行不同程度的仿真和验证,培养学生的设计全局观和对设计质量的基本定性分析。主要方法有:1.采用SolidWorks、UG和PRO/E等设计软件,构建机构的三维模型,并通过动态仿真[1,10,16-17,20]完成设计分析验证;2.利用ADMAS或者ANSYS等分析软件进行机构的动力学或有限元分析[3-5,8,14-15,18],完成设计分析验证;3.利用VB、C/C++、MATLAB等编程实现机构的动力学分析[1,6,10,20]。(四)分组形式及考核方式的改革。为培养学生团队协作、沟通交流的能力及相关的工程素养[5,12],按照自愿和适当调配的原则对学生进行设计分组。总的来说,在分组上每个学校都各有其特点[4-5,7,10,12-13,18-20],一般3-5人一组为宜,创新型题目推荐强强联合的自由组合,传统型题目可采用教师分组或自由组合适当调配,学生还可采用独自完成的方式。在成绩评定上各具特色[3-4,9-10,19],在传统的平时成绩+设计成绩+答辩成绩的基础上,对成绩进行了细化,如选题成绩+平时成绩+设计成绩+答辩成绩,特别将平时成绩进行了分解如考勤、网上活跃度、方案答辩和软件应用能力等,有些还采用小组贡献度的方式对小组成员的成绩进行评定。不管采用何种方式,都是期望能公平公正地对成绩进行评定,尽力做到在学习态度、创新点、中间过程和最终成果上进行相对全面的考核和评价。

四、对现有教改方式的一些思考

(一)师资队伍的要求和培养。与传统的教学方法相比,教学改革对教师提出了更高要求[10,14],主要包括以下几个方面:1.加大了教师的工作量,设计时间的延长,设计题目类型和种类以及设计方案的多样化等方面都需要指导教师投入更多的时间和精力,一般情况下工作量的考核计算并没有因此而增加,关键问题还在于花费教师很多时间和精力的教学改革对职称评定不一定有作用;2.对教师的能力水平提出了更高要求,创新型选题的范围广,学生提出的方案变化无常,有效分析及解决各种方案和问题,正确引导学生以达到有效训练学生的目的,对教师自身的专业理论知识、实际工程经验及计算机应用能力都提出了挑战。国内高校包括我校在内的一些应用型本科院校,年青教师现在的入校门槛基本都要求博士毕业,而大部分年青的博士都是从学校到学校,缺乏在企业工作的实际工程经验[7],存在能否保证改革后的课程设计顺利完成,是否胜任这些高要求的指导工作等问题。因此对于工科专业来说,需要培养一批具有较强实际工程能力的年青教师队伍[7],同时通过工作量考核和职称评定等一系列措施来保护和激发教师,特别是青年教师教学改革的积极性,这些都对学校的管理层面提出了要求,也是许多高校必须面对和思考的问题。(二)考核方式的改革。考核方式的改革是课程改革的一个重要组成部分,和课程改革是相辅相成、互相促进的,将直接影响学生的积极性、课程教改质量、创新性以及教改能否继续开展的一个重要因素,课程设计的考核方式不同于一般的课程考核,人为影响因素较多,更需要公平公正公开,因此更需要制定一个相对完善的考核机制。在制定考核方式时要考虑的因素比较多,既有宏观的因素也有微观的问题,其中还不乏存在矛盾和冲突。如何相对准确地评定学生的工作量和创新点?分组评定时如何按照贡献率来评定同组同学之间的工作量和成绩?创新型题目和传统型题目之间在成绩评定时是否要区别对待?是否需要采用不同的评分标准?平时成绩除了集中时的考勤和阶段检查以外,还需要考虑哪些因素?如何评定网络活跃度?等等都是需要根据各个学校的具体特点,在教学实践中继续探索和研究,从而得到一个相对定量化、易操作的评分方式或考核标准。

五、结束语

机械原理课程范文篇3

关键词:机械原理课程;教学质量;思考

将机械原理课程与其他课程进行对比可知,其不仅对学生的实践性要求较高,而且还需要学生具备较强的逻辑能力。因此,在针对这一课程进行学习时,学生必须主动地参与到实践和操作过程中,而就教师来讲,则需要为学生提供更多、更丰富的实践操作机会。

1机械原理课程概述

机械原理课程是机械设计制造及自动化专业中不可或缺的基础课程内容,具有应用性强和工程性强等特征[1]。在学习此课程时,一方面要求学生对机构结构、机构运动学和机构动力学等理论知识有充分地了解与掌握,另一方面还需要借助实践这一载体促进其理论分析能力和水平的提升。以微观角度来讲,机械原理课程将对学生创新机构运动方案设计能力进行培养作为立足点,以多样化设计目的和设计任务为中心进行深入研究与分析,并依托多样化方案的综合比对和评价从中挑选出最优方案,因此,从这个角度来讲,机械原理课程也具有较强的实践性特征。

2提高机械原理课程教学质量的具体措施

2.1对绪论课设计予以重视。绪论课是机械原理设计的第一节课,具有至关重要的作用。良好的绪论课教学既可以使学生对机械原理课程及重要性有较为深刻的认识与了解,又可以为学生更好地学习机械原理课程提供了重要的方法与辅助。在绪论课教学环节设计这一依托下,机械原理课程将更具丰富性和感染力,对提升学生学习积极性、培养学生创新能力、提高教学质量等大有裨益。在绪论课教学过程中可以将多媒体教学手段应用到其中,以此达到活跃课堂氛围,吸引学生学习兴趣的目的。一般来讲,机械专业学生中男生数量较多,其对于汽车有着较强的好奇心和兴趣,而机械原理课程中机构的结构分析和运动分析又是围绕汽车发动机展开论述的,因此,借助多媒体方式将世界名车的发动机工作过程进行生动化展示,不仅可以使学生直观、生动地学习汽车发动机工作原理,而且对提高学生学习兴趣和教学质量也具有重要作用。就绪论课教学内容来讲,不仅仅要对机械原理课程中的研究对象、内容、性质、学习目的和方法等予以明确,还要将重难点知识进行整合和梳理,同时,各个章节学习内容所花费的课时时间也要进行详细地梳理,从而确保后续学生安排学习时间时的合理性。教师还要根据以往教学经验总结出学生课程学习过程中容易遇到的困难和问题,并在后续教学过程中有针对性地进行侧重与解决。例如机械原理课程的学习是基于学生对理论力学方面知识有一定掌握下来开展的,所以学生在面对机构各点位移、速度等进行分析时,通常会借助理论力学为手段来解决相关问题。但是,机械原理和理论力学在运动层面来讲,无论是其表达方式还是求解方法等都会存在明显不同,如果对其二者间的相同点和不同点不能明确,不仅会制约学生知识迁移能力和举一反三能力,而且对概念理解也会不够清晰甚至混淆,增加了后续学习的难度。在解决移动副两个构件重合点间的速度这一问题时,学生对于动点动系选择和牵连角速度求解过程中会存在疑惑,同时,在针对相对运动原理予以描述时,机械原理和理论力学两者间的描述方法会存在显著的差异,因此无论是动点选择还是动系选择时都会不同,而受到运动件关系不同的影响,列出的矢量方程也会存在显著差异。在开展绪论课教学过程中,将机械原理课程和先驱课程间具有的联系和差异向学生明确,对学习效率的提升具有积极意义。此外,对绪论课中的内容进行剖析可知,其中也囊括了多个重要的概念解释,例如机械、机器、运动链等,且上述概念间也是相互联系又相互区分的。只有对这一内容予以明确,才能更好地掌握此课程学习的本质目的和根本任务,是后续机械系统方案分析与设计的重要基础。2.2借助问题引发学生主动思考。想要使教学质量得到有效地提高,那么还要对学生在课堂教学中的参与度给予重视,推动学生由以往被动学习向主动学习的转变。这就需要教师对机械原理课程教学内容有较高的熟悉度,并将其中的重难点问题予以整合,在问题这一主线引导下拉开教学序幕,学生在试图解决教师提出的问题时,思维就会活跃起来,并积极参与到课堂学习当中,教学质量和效果也由此提升。以机构自由度计算这一部分内容为例,由于此部分内容是需要学生重点掌握的知识内容,对此,教师要遵循深入浅出的原则,对构件和运动副概念予以讲述,并在分析其作用的同时引出平面机构自由度计算的公式。在给出相关计算例题后,教师还要故意展示出解答的误区,引导学生发现其中存在的问题,并借助这一契机,将复合铰链、局部自由度和虚约束等三个需要注意的因素向学生明确,同时还要注重对其的整合与归纳,为学生的理解与掌握奠定良好的基础[2]。就此部分内容来讲,每一小节内容间都存在较强的内在联系,同时逻辑性较强,对于其中涉及到的概念和公式等都需要借助自由度这一主线进行清晰表述。在讲解过程中还可以向学生提出以下问题,如:“在得出公式表达时我们的推理过程是怎样的?我们得出的结构对机构运动具有哪些重要意义呢?”从而使学生以问题为引导,深化对课程重难点知识的理解与掌握,课堂内容的系统性也得到了充分地强化,无论对学生分析和解决问题能力的提升还是教学质量的提升都具有不可忽视的作用。2.3提升实验课程内容的完善性。机械原理实验与理论教学息息相关,是机械理论课程学习过程中的重要实践环节。在实验课开展下,学生的感性认识得以强化,对概念的掌握和理解得到更深层次的巩固,对基本原理掌握更加牢固,机构分析和综合设计的基本方法也得以掌握。机械原理实验课程将学生动手能力和独立分析问题能力以及解决能力作为了着重培养的内容,因此,对学生创新思维的培养和综合素质的提升也具有重要意义。对此,在开展实验课程时,还要根据实际情况增加其在课程中所占比重,并基于现有的验证性实验下将参观实验和综合性、设计性的创新实验纳入到其中。通过实践教学笔者发现,当前许多学生对常用机构掌握不熟练,针对机械感性认识不足,这就使得在面对教材中二维图像时,不能根据机构特性和构成形成具有立体性的直观画面。而通过参观实验室等内容的增加,学生不仅可以亲眼看到丰富的各类型的机构模型、真实机械和一体化设备,而且也是学生获取对抽象运动全面化、清晰性认识的重要辅助。依托新增的组合机构创新设计实验,在实际机构应用设计和搭接依托下也能帮助学生深化对各类机构运动特性的理解与掌握。同时,在典型机构组装这一载体下,无论是活动连接还是固定连接的结构和特征都能得到更好地掌握,学生动手能力和随机应变能力也能得到同步地培养。另外,实验多样化方案的设计也是促进学生发散思维和创新设计能力提升的重要路径[3]。除了上述提到的外,机构仿真设计综合实验的增设也具有突出意义。教师可以在现有实验教学基础上将ADAMS软件应用到实验教学过程中,使学生在软件辅助下建构机构模型,并以预设边界条件和仿真分析为依托,以此获取机构特定点基于运动状态下的位移、速度和加速度等多个变化曲线,其运动特性也能得以确立。之后,还要以此为基础,以仿真结果为依据和参考,实现对机构运动设计方案的调整与优化,借助实验室现有资源整合完成实物搭接和动画演示,通过相关仪器,围绕机构特定点运动曲线实施准确测量,并将最终得出的测量结果与仿真结果进行比对。在这一过程中,学生不仅能够深刻体会到学习具有的乐趣,激发其求知欲,而且学生创新设计意识和能力也得到了潜移默化地培养。此外,依托ADAMS软件对机构运动规律进行设计与分析,一方面使原本复杂、繁琐的计算过程得到了有效地简化,另一方面也是对以往图解法等方法的有效弥补,避免了以往学生掌握不透彻等问题。2.4推动教学团队作用的充分发挥。在信息迅猛发展的今天,如果仅仅依靠教师个人力量进行学习与探索是远远不够的,这时,需要对教学团队的重要性给予充分重视,从而为教学质量的提升及教学水平的提高奠定良好的基础。对此,学校可以建立一支高质量的教学团队,从而使团队中的每一位教师的知识和技能都能得到有效地互补,更好地服务于教学活动。同时,在高质量教师团队的建立下,教师们的教学经验沟通和交流以及知识共享等获得了重要平台。对于青年教师来讲,可以在助课等方式依托下向经验丰富的老教师学习教学经验,并以老教师指导为方向,促进自身教学技能的持续提升[4];而对于老教师来讲,可以加大与青年教师的沟通与交流,并从中获得当前学科最新资讯与动态,确保自身观念和知识的与时俱进。此外,在建设教学团队过程中,还要保证每个教师研究方向的个性化,并在了解和学习其他教师研究课题基础上,实现其与课程章节内容的匹配与整合,将教材中讲述的理论知识与工程实践进行结合,这样不仅可以使学生学习到的理论知识得以灵活运用,体会到学以致用具有的成就感和乐趣,而且在丰富的研究课题支撑下对科研和教学两者间的整合也具有重要辅助作用。

3结束语

总而言之,机械原理课程教学质量的提升需要依赖于新型的、切实可行的教学手段和方式。对此,除了本文提到的几点提高其教学质量的措施外,教师还要加大在此方面的探索力度,注重反思和经验的总结,从而使机械原理课程的教学质量迈向更高的台阶。

参考文献:

[1]刘雨薇.提高机械原理课程教学质量的教学改革探索[J].学理论,2019(01):139-140.

[2]倪陈强,唐伟,陈艳,高扬.工程教育认证背景下的机械原理课程教学探索[J].科技经济导刊,2018,26(20):164.

[3]尹桂敏,方涛,贺长生.提高机械原理课程教学质量的思考与实践[J].南方农机,2018,49(18):210,227.

机械原理课程范文篇4

关键词:工程教育专业认证;课程设计;陶瓷机械;教学改革

工程教育专业认证是针对高等学校工科专业实施的专门性认证,也是实现工程教育和工程师资格国际互认的重要基础[1]。高等教育质量问题成为社会关注重点,为进一步提高工科专业教学质量,对标国际标准,教育部于2006年启动了工程教育专业认证试点工作,2013年,中国成为《华盛顿协议》预备会员,2016年正式加入国际工程教育组织[2]。“机械原理与机械设计课程设计”是机械类专业培养学生综合机械设计能力和创新能力的重要实践教学环节[3]。课程主要任务为简单结构运动分析,简单的机械设计,旨在引导学生整合机械原理和机械设计的所学知识:机构运动简图、基本零部件设计校核、传动方案设计等,以期培养学生工科思维。如何对“机械原理”和“机械设计”课程设计教学进行改革,以适应新时代工程教育认证的新要求,是摆在各工科院校面前的一大挑战。

1对“机械原理”和“机械设计”课程设计现状的分析

“机械原理”和“机械设计”作为机械专业学科非常重要的专业基础课程,其课程设计大纲明确了常用机械零部件、机械传动系统、联系实际设计过程、正确的设计思想、分析和解决问题能力等要求指标。但传统的课程设计难以满足新时代工程教育专业认证标准。本校目前仍存在以下问题:①机械课程设计的选题较为单一。“机械原理”课程设计只是对典型机构、四杆机构或凸轮机构运动分析。“机械设计”课程设计一直以来都是以二级圆柱齿轮减速器作为设计题目。题目传统单一,学生抄袭现象严重,不求甚解风气较重。与工程教育专业认证标准的符合学校定位、适应经济发展需要的培养目标尚有差距。机械作为一门工科,理应与实际接轨,应与生产实践相结合,与社会发展需要契合,充分体现出各地区高校的机械专业特色。②机械课程设计的相关性不足。虽然机械原理中的执行机构和机械设计中的零部件设计都得到了训练,但学生学完机械基础系列课程后,缺乏对整体机械的认识,“机械原理”课程设计着重于运动分析,“机械设计”课程设计着重于机构零部件性能参数,二者甚至不在同一机构中,两门课程没有建立必要的对接点,使学生没有形成一个有机的整体系统工程的认识以及掌握机器设计的完整过程。

2课程设计改革探索

[4]景德镇陶瓷大学于2019年全面启动工程教育专业认证工作,“机械原理”和“机械设计”课程设计正是培养机械电子工程学院学生创新及实践能力的关键教学环节之一。对照工程教育专业认证标准,考虑将“机械原理”和“机械设计”课程设计在选题和内容上加以融合,实行统一题目,并且结合立足于本校特色的陶瓷机械,以期满足工程教育专业认证标准的培养目标、课程体系、毕业要求等要求。对照标准,在教学内容、教学目标和组织实施上提升对机械课程设计的改革。2.1教学内容的改革。对照工程教育专业认证标准的培养目标标准:突出学校特色、学校课程特色。根据本校培养方案和要求指标,教研组对课程设计大纲进行探讨,将课程设计的选题立足于极具本校的陶瓷机械特色。从实际陶瓷机械中提炼难度适中又符合机构运动和传动教学重点来自陶瓷生产中实际的设计题目,如颚式破碎机、高压注浆机、厢式压滤机、真空练泥机等。并且带学生进入现场参观陶瓷生产过程,讲解陶瓷机械的内部结构和动作。例如讲解颚式破碎机连杆机构的粉碎黏土材料过程,辊压机的电机到辊轴上的传动过程,在学习专业知识的同时还与实际结合、与陶瓷特色相融合。另一方面,结合教师的科研项目拟定合适的课程设计题目,允许并鼓励学生根据经验和兴趣自己拟定课程设计选题。2.2教学目标的改革。工程教育专业认证标准的课程体系标准为工程类专业课程要体现整体系统设计和实现能力的培养。本课题课程设计的选题需具有综合性,全面培养学生的机械设计能力,所选的设计题目所需的机构应覆盖“机械原理”课程中所学的主要机构和“机械设计”重点讲授的带传动系统。在工程教育专业认证理念指导下,将“机械原理”课程设计和“机械设计”课程设计结合起来,统一题目,完成设计的全过程训练。使学生将“机械原理”和“机械设计”的课程设计为相同机构的不同题目,例如高压注浆机机构及传动装置设计、厢式压滤机机构设计及传动装置设计、真空练泥机机构设计及传动装置设计、颚式破碎机机构及传动装置设计,如图1所示。内容之间逐步递进,深入完成课程设计,并且题目贯穿两个课程,由浅而深引导学生自主思考,完成综合性的课程设计。2.3组织实施的改革。工程教育专业认证标准的工程能力和工程要求标准:能否解决简单的实际工程问题,能否就复杂工程问题和同行、其他专业人士及社会公众有效沟通。考核的标准重点分别放置在如下方面:①学生的工程实践性。学生查阅资料的能力、观察分析问题的能力和设计计算的能力,学生对设计课题的理解程度,传动方案和执行机构是否可行。特别关注受力分析、材料选择、工作能力计算、主要参数及尺寸确定、结构设计、设计资料和标准的运用等。鼓励利用计算机二维CAD或者等三维软件进行课程设计。培养学生的创新精神,应对未来工程挑战。②学生撰写报告、文稿设计和发言表达能力,答辩时学生的语言表达能力和对问题的论述能力。并全面分析所设计的机构的优缺点。剖析整个设计计算过程,对设计资料和标准的运用情况的表述,提出今后在设计中应注意的问题,并设想出改进方案。通过这个综合课程设计掌握机械设计的方法和步骤,培养学生发现和分析、解决工程实际问题的能力。

3课程设计具体实施

工程教育专业认证标准提倡的是“做中学”的教学模式和“以工程为导向”的教学方法,以期培养学生的工程设计能力与实践操作能力,有效地提高教学效果。以“化整为零”的教学方式进行课程设计改革,结束“机械原理”和“机械设计”课程学习后再将相关课程设计的集中式设计模式,变为先分散再集中的设计模式,使课程设计所进行的理论设计计算与结构分析设计与理论教学同步进行。具体措施如下。在开始学习“机械原理”课程时,介绍“机械原理”和“机械设计”课程设计的相关内容和设计要求,让学生按自愿组合的方式组成研究学习小组,一般为3~5人,并要求学生优先选择从陶瓷机械中广泛搜集的合适的综合性课程设计题目。在“机械原理”课程教学结束后,进入综合设计的第一阶段,时间为1周。此阶段包含两方面的内容:方案设计,典型机构的分析与综合。方案设计阶段以小组为单位,组织学生参观讨论,在分析机器的结构、传动方式、工作原理以及各部件的功能顺序的基础上,绘制机器运动循环图,确定最佳设计方案;机构的分析与综合阶段主要是从设计方案中选取最具代表性的机构,进行机构的尺寸综合、机构运动分析和力分析,并初步确定其传动方案,编写机构设计说明书,准备第一阶段答辩。“机械设计”课程教学结束后,进入综合课程设计的第二阶段——机械设计课程设计部分,时间为3周。针对第一阶段确定的最佳设计方案中的执行机构及其传动方案,在理论教学中,以课外作业形式要求学生完成挠性传动、齿轮传动、键、轴、轴承等零件的设计计算和选用;在“机械设计”课程教学结束后的集中设计阶段,学生利用所学的零件设计的相关知识,评价在第一阶段初定的传动方案的合理性,并加以优化改进。传动方案确定后,进行传动装置的设计计算、零件的结构设计和强度校核,然后绘制装配图和零件图,编写此阶段的设计说明书,准备第二阶段答辩。明确有目的性的考核。增大课程设计在总分中的比例,以还原工科课程实际工作时的能力要求。考核的标准重点放置在学生的实践性和创新性上,主要考察学生观察分析能力和机械设计计算能力。其中课程期末考试占40%,课程设计占40%,平时成绩占20%。鼓励学生学习并且利用CAD完成课程设计,或者用ADAMS、UG等三维软件进行三维建模或仿真设计,对做出正确仿真的学生给与一定加分。全面准确地反映学生学习能力,刻意地引导学生解决可提升实际运用能力的问题[5]。

4结束语

传统机械课程设计已然无法满足新时期的工程要求,对机械设计及其自动化专业学生的课程设计进行改革迫在眉睫。工程教育专业认证作为推进工程教育改革的主要手段,是增强工程教育人才培养对产业发展的重要保障,是促进工程教育的竞争力的关键因素。实现工程教育标准对学生能力的要求,在学习中走向实践,在实践中把知识反馈给社会,还需不断探索。

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机械原理课程范文篇5

为进一步促进我国工程教育的深化改革,加快建设我国向工程教育强国的转变,更好地推进我国经济转型的升级,2017年,教育部提出了新工科建设[1]。建设与发展新工科成为我国由制造强国向创造强国发展的必然要求,高校培养新工科人才对当今社会新经济发展有重要战略意义。大学生是实施创新发展战略的人才储备,新工科人才的培养是当今社会对高等学校的迫切要求,也是高校义不容辞的职责[2]。

二机械原理课程地位

机械原理课程是机械类各专业必修的一门重要的技术基本课程,其知识面更宽、适用性更广、更接近工程实际,在培养新工科人才中将起到不可或缺的重要作用。本课程研究的内容主要包括机构结构分析的基本知识、机构的运动分析、机器动力学、常用机构的分析与设计和机械系统的方案设计等问题[3]。通过本课程的学习,使学生掌握各种机构中的一些共性问题,理解基本原理,并初步具有设计机械系统方案的能力。本课程的学习为学生后续专业课程的学习打好理论基础,为机械产品的创新设计打下良好基础,为机械的合理使用和革新改造打下良好基础。本课程在创新机械所需的知识结构中占有核心地位,在高层次的人才培养中具有提升学生对机械新产品的开发和创新能力的作用[4]。

三实验教学现状

机械原理实验教学是机械原理课程整个教学过程中的一个重要部分,是学生将机械的理论知识与工程实际相结合的必要手段,对培养学生的创新能力和综合素质起着关键作用[5]。但是,目前的实验教学存在一定的问题,具体表现在以下几个方面。(一)考核方式不完善。传统的机械原理实验教学一般是作为理论教学的辅助手段,大多依托于相应的理论课程。对实验教学的考核也是依托于课程成绩,没有单独的考核成绩,只是作为最终课程考核成绩的一小部分,一般占10%左右。实验考核大多以实验报告完成情况作为评分依据,很难体现出学生对知识的掌握程度。因此教师更加注重学生对课堂理论知识的掌握和理解,对实验教学的重视程度不够;学生为了应对课程考试,也仅仅是注重对理论知识的学习,对实验课程学习的重视程度也不够。这严重阻滞了学生工程实践能力的培养,对学生的培养极为不利。(二)实验教学模式滞后。传统的机械原理实验缺乏系统性,没有形成一个完整的实验教学体系[6]。实验教学的基本要求仅仅停留在学生加深对理论知识的理解以及对课堂上所学理论知识的验证,没有发挥实验教学的真正作用。在实验的开设过程中,往往以教师的讲解为主,学生很少思考,对实验的原理和仪器的测试方法处于一知半解,甚至完全不懂的状态,不主动参与实验,做实验的积极性不高,只是照本宣科的按照实验指导书的步骤和方法进行,不能充分发挥学生作为实验课堂的主体作用。这种实验的开设对学生自身的锻炼意义不大,学生只是为了完成任务,不能真正参与其中,实践动手能力差,不能满足当今社会对人才培养的要求。这些实验的开设没有体现实验课程对学生创新能力发展的价值,只是加深了对理论知识的理解。(三)实验手段简单。传统的机械原理实验中,实验手段比较简单,主要以认知性和验证性试验为主,综合设计性实验没有发挥作用[7]。例如机构结构创新设计实验,学生没有设计思路,为了应付实验,搭建的机构过于简单,而且完全按照书上已有的模型进行搭建,没有自己的思考。这种实验由于学时有限,没有获得充分的重视。但这种实验恰恰是最能锻炼学生的,培养学生如何根据所学知识解决现实生活中遇到问题的能力,能够充分发挥学生的主观作用,有理论教学不可替代的作用。

四实验教学改进措施

新工科背景下对大学生的创新设计能力提出了更高的要求,传统实验教学显然已经不能满足对人才培养的需求。针对传统实验教学中存在的不足,提出以下改进措施。(一)加强实验教学的考核。加强机械原理实验教学的考核,可以增加本实验课程在整个机械原理课程成绩中的比重;也可以单独开设机械原理实验,单独考核,单独计入学分。实验教学的考核可以根据学生出勤、实验完成度、实验创新性、实验报告等综合情况进行评分。这样学生对实验课程的重视程度也会提高,可以大大提高学生对于实验课程学习的自主性和积极性。(二)构建实验教学体系。根据机械原理教学模式的改革,结合我校机械原理实验教学现状及实验室实际情况,采用逐层递进的方式构建新的实验教学体系。1.认知性实验。这是第一阶段实验,带领学生走进机械的世界,学生可以根据机械原理陈列柜中的语音讲解以及动画演示,对课堂上所学的理论知识有一定的感性认知。2.验证性实验,包括机械运动简图的测绘,渐开线齿轮参数测量实验,齿轮范成实验,转子动平衡实验。这是第二阶段实验,此类实验的开设可以增加学生对机械原理课程中理论知识的掌握,实验学时不必过长。3.综合设计性实验,包括平面(空间)机构创意组合实验、机械系统装配训练实验、机械运转速度波动调节实验。这是第三阶段实验,此类实验的开设目的是培养学生的动手能力以及让学生掌握现代化的实验测试手段和方法,适当增加实验学时。(三)增加综合设计性实验。综合设计性实验是当前实验教学的趋势。在保留传统实验课程内容的同时,应大大增加综合设计性实验的开设比例,以此增强学生综合认识问题和解决问题的意识和能力,培养学生的设计能力和创新能力。如平面机构创意组合实验,教师可以根据实际生活中存在的一些问题,让学生们思考如何运用所学知识设计一个方案来解决这些实际问题。学生可以分小组完成也可以独立完成,运用所学的平面机构的知识,提出设计方案,画出机构运动简图,计算自由度,验证设计方案的可行性,在试验机构上进行机构的搭接训练。在搭接过程中,学生可以加深对机构组成原理的认识。同时还可以利用试验机构上配套的计算机仿真软件对搭建的机构运动参数进行测试,掌握测试方法,提高动手实践能力。在此基础上,还可以增加空间机构创意组合测试分析实验。学生在解决生活中实际问题的同时,会大大增加其自信感和成就感,激发学生的热情和兴趣,营造良好的学习氛围。这类实验的开设,能够充分调动学生学习的积极性,对学生的创新设计能力有很大的提高。(四)营造开放式实验环境。机械原理课程是大学生接触的与工程实际联系最紧密的第一门专业基础课程,其教学内容丰富且抽象,这对实验教学提出了颇为严苛的要求。学生对机械的认知完全借助于实验室。就我校目前的机械原理实验室而言,仅在开设实验课时对学生开放,而且个别实验设备出现了闲置的现状。这就要求学校对实验室的开放时间进行合理安排,每个工作日定期对实验室进行开放,这样可以保证有需求的学生能随时接触到实验设备,为学生搭建一个良好的实验环境。同时还可以提高实验设备的有效利用程度,减少实验设备的闲置时间,合理利用资源。开放性的实验环境可以增加学生的学习积极性,给予学生更多自由发挥的空间,引导鼓励学生参加机械类的学科竞赛,有利于培养学生的创新精神。

五结语

新工科对机械工业中创新型人才的渴求与日俱增。然而,传统的实验教学对学生综合能力的培养显然是不够重视的,无法达到教学大纲的要求,无法满足新工科对机械原理课程实验教学的要求。通过加强实验教学的考核,构建实验教学体系,增加综合设计性实验,营造开放性实验环境等措施,提升学生的动手能力和独立思考的能力,这对培养基础扎实,实践能力强,综合素质高,具有创新精神的创造型人才具有重要的现实意义。未来社会最重要的是人才的培养,而创新能力的培养是人才培养的重中之重。只有重视创新人才的培养,才能更好地服务未来的产业。

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[6]张超.机械设计基础实验教学模式的探究[J].课程教育研究,2013,(26):254.

机械原理课程范文篇6

关键词:产出导向,创新意识,工程应用

社会经济发展中出现的新产业、新技术、新业态,对工程技术人才的培养提出了更高要求。紧紧把握世界高等教育发展的先进理念,参考工程教育专业认证的标准,在人才培养中遵循三大基本原则:(1)教育价值转型,“突出学生为中心”。(2)教学模式转型,“突出产出导向”(Outcomebasededucation,OBE)。(3)“突出教学质量持续改进”。各高校专业点根据人才培养目标,确定相适应专业人才毕业要求,合理设计特色鲜明的课程体系,落实产出导向的教育(OBE),培养适合经济社会发展需求的各类专业人才。地方本科高校如何按照《专业教学质量国家标准》要求,参考工程教育专业认证要求,对培养目标、培养标准、培养方案和培养模式进行相应调整,重构工程人才培养体系,提高人才培养的社会需求符合度,促进地方区域的经济发展,提出了新的研究课题。

1《机械制造装备》课程教学改革的特点

《机械制造装备》课程是高等院校机械制造类学生的一门主干专业课程,是机械制造技术的重要载体。这门课的学习需要学生有前期机械、电子和自动控制等方面较扎实的专业基础知识,同时还要能设计出满足实际工况的机床传动系统和维护各种机械设备。就需要学生具有较强的机械结构识图能力,对机械行业的工作现场、机械设备的系统性及工程设计制造的合作性等方面有一定的了解和熟悉,才能有很好的学习效果,真正达到该课程的教学目的。

2存在的问题

目前机械制造装备课程教学中存在以下问题:1.根据人才培养方案教学课时需缩减为50学时左右,但课程教学内容多而课时少,在有限学时数如何完成教学目标,是该课程教改面临的首要问题;2.目前该课程为大班授课的形式,教师无法对所有学生对知识的理解程度的差异化来进行因材施教;3.课程专业性较强,学生自身的学习能力较弱,需要教师引入更加生动灵活的教学手段进行驱动。4.学生学习的主动性不够。学生长期以来习惯于教师密切指导下的学习,以课堂讲授为主,依据教材逐章讲解说明,常常满足于上课能听懂,在课余时间很少能主动参阅相关书籍。传统的教学中只注重知识传授,对学生主动汲取知识能力和工程能力的培养不足,这样就形成了“学生被动的学习,教师被动的教”的局面,很难达到课程的教学目的和人才培养目标。

3课程改革的内容

机械类专业教学质量国家标准要求在人才培养中遵循“以学生培养为中心”、引入“产出导向(OBE)”、突出“持续改进”的教学改革理念。在课程教改中结合工程教育专业认证标准和地区行业发展的需要,将机械制造装备课程教学目标和教学模式重新整合,明确课程具体教改内容和教学形式,在课程教学中突出“一个核心、两个关键点”,即以培养学生应用能力为“一个核心”,以课程教学目标达成度和教学过程的评价为两个关键点。在课程建设中注重“三度”即关联度、饱和度及亮度的融会贯通。在课程目标的制定中注重与前期课程的关联度,前期专业基础课的实现度在该课程中需进行监测和检验,以便持续改进前期课程的目标实现度。在教学内容的完善中,需结合地区经济和产业结构特征,增加新的教学内容和实践环节,实现课程建设具有饱和度和亮度。在课程内容的理论教学部分以概念和基础原理为主,强化应用;在实践教学环节加强基础素质和能力的培养,把培养学生工程系统理念和解决复杂工程问题的能力放在突出的位置来考虑。通过课程开设的实践环节,将课堂教学与实验实践、工业现场项目相结合,突出学生工程实践及工程应用能力的培养,构建一个由课堂教学和多层次实验实践环节组成的完备课程教学体系。在课程教学中发现问题,持续改进,提高课程教学效果,实现应用型人才培养目标。(1)完善课程教学目标,形成具体指标。根据贵州省及西南地区经济发展和产业结构调整的需要,通过“五业”(产业、行业、企业、职业和专业)联动对机械类人才需求进行调研和分析研究,在机械类专业教学质量国家标准的指导思想下对机械专业人才培养方案进行完善和补充。根据培养方案确定培养目标,由培养目标的实现度提出相应的毕业要求,将各项毕业要求分解成一系列可量化的指标点,由指标点的完成需要构建课程体系,明确课程体系中《机械制造装备》课程的教学目标,并通过该课程的理论和实践教学环节,落实课程教学完成的具体指标点,由课程教学完成后的具体指标考核结果对照毕业要求中该课程对应的指标点的达成度,通过教学过程中的分析和评价发现教学中存在的问题和不足,不断完善课程教学目标和人才培养方案,对后续教学持续改进,提高机械类应用型人才培养质量。(2)教学内容的改革。《机械制造装备》这门课程由金属切削机床、机床典型部件和传动系统设计、机床刀具及夹具等内容构成。根据《国标》的要求在相关的知识点设置课程考核指标内容。在教学内容的组织和编排上突出培养学生的应用能力为主。机械制造装备课程的知识内容主要由两条主线贯穿,一条主线是知识递进的过程:功能→原理→应用。从零件成型运动的实现引入机床主运动和进给运动传动原理的分析设计,进一步应用到不同机床总体传动系统的设计。另一条主线是按系统构成的过程,从零件→机构→整机。从刀具切削零件成型运动的过程中引入机构的功能和典型部件结构,从机床总体传动系统的实现引入整机结构的思想。教学中这两条主线不是平行延伸,其中功能→原理→应用的主线需要嵌入到零件→机构→整机的主线中。但这两条主线的知识的延伸都是要为机床和机械设备的设计制造运行服务,从机械制造工程应用的角度对机床、刀具和夹具的有效结合来进行强调和突出。同时考虑专业课程的递进和关联性,在教学内容上知识体系以理论和应用有机结合,在实践教学过程中通过工程项目引入《机械制造技术基础》《金属切削原理与刀具》《单片机原理及应用》《机床电气控制》等相关课程内容,将这些课程贯穿起来,培养学生的工程装备系统意识,培养对复杂工程问题的分析能力,增强学生学习的主动性和积极性,使学生从“被动的学习”转变为“我要学”从而提高课程教学效果。(3)教学实践环节的改革。在机械制造装备课程的实践教学环节将工程教育的CDIO理念应用于该课程的教学中,在课程实践环节知识体系的安排中,根据“基础—提高—创新”的思想,从学生认知过程建立以演示性实验、动手拆装实验和工业现场项目实验构成三个层次的实践。在各种机床成形运动、传动原理和分类等内容的讲授中以演示性实验来巩固知识点,通过带领学生参观典型机床加工,使学生能“看中学”;在机床机构的讲授中以让学生动手拆装机床的主要部件结构来加深理解,使学生能“做中学”;在机床系统的知识点讲授中以普通机床和数控机床传动系统的设计使学生理解具体应用,使学生能“用中学”。在这三个层次的实践环节中根据项目内容设置指标点,并对学生学习效果进行考核。将学生分成多个组,使学生在组中通过实践环节中的合作、交流,培养团队协作精神和交流沟通能力。通过三个层次的实践环节使学生形成团队工作、相互沟通、应用知识和总结知识的能力,进一步提高学生分析复杂工程问题的能力。同时通过学生实践环节的考核情况发现存在的问题,持续改进,完善课程教学体系。(4)教学方法的改革。突出教学方法的创新对学生学习的重要性,通过引入现场教学和混合式教学模式,让学生参与教学过程,教师教学的重点从课堂知识讲授变为既有课堂教学也有工程情境创设教学,培养学生专业学习兴趣,以工业现场与课堂教学相结合激发学生学习的内动力,教师从教学的“主导者”变成引导者,教学过程实现以“以学生的培养为中心”,有助于创立一种认知环境使学生更深刻地理解工程理论和原理。(5)制定课程评价方法。结合课程在人才培养中的要求,建立基于“持续改进”课程教学质量评估体系。课程成绩的评定方法采用:考试成绩(60%)、自主学习(5%)、课堂讨论(10%)、出勤(5%)和实践环节(20%)。在课前通过提问形式了解学生自主学习情况,在教学中通过课堂讨论、提问方式掌握学生学习状态,通过出勤和实践环节了解学生专业课程学习的热爱度。通过这种成绩评定形式突出学生学习的主体责任,在教学过程中全程监控学生学习情况,培养学生的专业学习兴趣,发现教学中存在的问题,不断改进,提高人才培养质量。

4教学效果的评估

经过近几年的教学改革实践,通过课程“三度”教学研究的深入,不断完善课程知识体系和引入有效的教学模式,学生学习的积极性得到了提高,连续两届机制专业学生的期末考试成绩普遍提高,不及格率大幅降低,课程改革取得显著效果。

5结语

机械原理课程范文篇7

关键词:机械基础;教学模式;考核形式;教学效果

一、前言

机械基础课程是将机械设计与机械原理课程内容综合的一门课程,是高等工科院校工科类近机械专业必修的一门重要专业基础课程,如交通运输专业、包装专业、材料专业、能源与动力工程专业及工业工程专业等;是研究有关机械的基本理论问题的专业基础课;是着重研究一般机械的共性问题,即机构的结构分析和综合、零件设计的基本理论及方法,这些理论和方法是紧密为工程服务的[1]。该课程是一门理论与实践紧密结合的课程,传统的停留在理论讲解上的教学模式使得学生的学习效果不佳,因此本文以机械基础课程教学过程为例,总结教学过程中存在的问题,探索提升“教”与“学”的有效途径。

二、机械基础教学过程中存在的问题

我国现阶段对制造业提出了新的目标,即由“制造大国”向“制造强国”逐步发展,因此对制造相关专业的人才需求量也逐渐增大,很多高校工科类近机械专业也都开设了机械专业的相关课程,为培养机械化人才做出了一系列努力,但在教学过程中仍然存在许多问题。1.教学模式的问题。无论是机械专业教学还是其他学科的教学,很多高校一般是采用传统的教学方式,即“填鸭式”教学和“灌溉式”教学[2]。机械基础课程实践性和综合性较强,如何在教学过程中考虑实践性是高校教师需要考虑的问题,同时机械基础是培养学生创新能力的一门重要课程,在教学过程中需要考虑相关创新方法的融入,特别是面向汽车、建筑专业的学生。由于机械专业的课程比较复杂,理论分析和计算较多,学生普遍反映学习偏难,特别是近机械专业学生的学习,他们的课程课时比机械专业少,而学习的内容比较多,这就需要采用通俗易懂的教学方法和教学手段。2.课程设置的问题。机械基础课程是将机械设计与机械原理课程内容综合的一门课程,对于工科类近机械专业的学习本身就具有一定的难度,而且课程教学安排的课时明显少于机械专业学习机械设计和机械原理课程的总课时,在短时间内要求学生掌握两门课的内容,由于知识点多,所以掌握难度比较大。3.教学条件的问题。部分院校虽然开设了机械基础课程,但教学条件远远不够,课堂上缺乏与之相关的教具和必要的演示模型,单纯的口头授课很难让学生理解如此复杂的抽象知识,学生缺乏对学习内容的感性认识,自然无法深刻理解和掌握。随着机械、汽车、交通运输等与机械相关专业的学生越来越多,再加上机械设备比较昂贵,学校购买的数量有限,在一定程度上制约了机械基础课堂实践环节教学的发展。4.课程考核的问题。这门课程考试的形式主要是书面考核,由于考核题目的数量有限,这种考核方式并不能覆盖机械基础整门课程的内容,所以不能有效地衡量学生对这门课的掌握程度,因此有必要改进考核形式,提出比较完善的课程考核体系。

三、促进机械基础课程教学发展的建议

对比传统的教学方法,在现代化的机械教学过程中,教师必须要为学生提供科学的引导,把学生作为主体来开展相应的教学活动。与此同时,教师也要明确教学目标和范围,切实抓住教学重点,不断健全教学任务和教学方法,从而形成系统化的机械教学体系。1.转变教学模式,提高课堂质量。由美国发起的“翻转课堂”是一种新型的教学模式,这种教学模式引起了许多国内外教育者的关注[3]。国外学者一致认为,这种教学模式能够促进学生对知识的掌握,提高学生的学习主动性,有助于学生个性化的发展,也使其综合能力得到了全面发展。但是由于它本身的特殊性,翻转课堂教学模式在我国当前教育体制下显得有些“水土不服”,学生参与人数不高,总体效果不佳。因此,以机械基础课程中的平面机构运动分析章节为例,笔者认为可以在课前引导学生借助机械系统动力学自动分析软件ADAMS和数学软件MATLAB自主进行数值计算和建模仿真,课中分组展示和组织交流探讨,课后积极反思以及补充练习,打造“课前准备—课中互动—课后反思”的教学模式。再以机械零部件等章节为例,可以利用虚拟现实技术制作虚拟零件库,绘制课程所涉及的机械零部件,教师通过控制鼠标从各方位和角度来展示机械零部件的结构。这样一来,逼真的虚拟零部件可以很清晰地展示在学生眼前,增加了学生的学习兴趣,从而提高了课堂教学效果。2.完善课程设置,明确教学目的。机械基础主要是面向工科类近机械专业的学生,该门课程设置的初衷在于让相关专业学生对机械基础知识有一定的了解,所以其教学目的是让学生尽可能多的了解机械原理和机械设计的基本内容,掌握部分核心知识点,为其后续的专业知识学习奠定基础。因此,教师在教学过程中要分清知识点的“孰重孰轻”,尽量减轻学生的学习负担。3.增加教学投入,完善学校软硬件资源。学校和政府要加大对学校的教育投入,以机械基础课程为例,在课程教学中尽量多购买一些必要的教具和模型,也可以借助虚拟样机技术制作机械设备的实体模型。同时,应该加强优质教育资源库的建设和共享,良好的教学视频可以代替教师的课堂教授,激发学习兴趣。因此,以学校为平台,加强优质教育资源库的建设,实现与精品课程、视频公开课等各种开放教育资源平台的合作与共享,提升教学资源的质量[4]。4.完善考核体系,实时反映教与学的效果。相比于传统的依靠期末笔试这种单一形式来考核学生的学习情况,采用动态的、多形式的课程考核体系,可以帮助教师及时调整教学,提醒学生反思学习效果。采取教学效果的实时动态监控,教师实时收集学生学习过程中的每一次学习效果,积极调整教学方法,开展反思教学法。采取全学期的多形式课程考核,考核动态贯穿于教学的始终,从学生的“言、行、果”多方位评价,形成一套全过程监督的考核评价方案。

四、总结

对于工科类近机械专业的本科生而言,机械基础课程是他们学习后续专业课程的基础,要全方位考虑教学模式、教学方法、教学条件、考核形式等的改革与创新,才能让学生更容易理解知识、掌握知识和运用知识。通过转变教学模式、采用动态的多形式的课程考核评价体系,以学生为主体,借助计算机辅助技术以及虚拟样机技术,在每一个教学环节都鼓励学生自主参与,增强了学生的学习兴趣,也提高了教学质量。

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机械原理课程范文篇8

【关键词】机械原理与机械设计;实验教学改革;成效分析

随着现代职业技术的快速发展和社会、行业对技术技能型人才的需求不断提升,机械原理与机械设计课程的实验教学改革面临着诸多挑战。课程涉及的实验设备、教学内容、评量方式以及学生积极性都对教学效果有着显著的影响,如何全面提升教学效果、调动学生积极性,是机械原理与机械设计课程的实验教学改革致力于解决的主要问题。

1课程改革背景

1.1实验教学概况。教研室遵循人才培养方案要求,在机械制造与自动化、机械设计与制造两个专业中开设机械原理与机械设计课程,共计48学时教学外加36学时(两周)课程设计,课程涵盖的实验主要包括以下三类:1.1.1演示类实验。包含机构运动演示和机构运动简图测绘,前者目的是使学生了解构件间运动关系及主动件、从动件概念,并深化机构及其组成概念;后者主要要求学生掌握比例尺运用、视图选取、运动副符号及自由度计算等方面。1.1.2验证类实验。包括齿轮范成原理实验和齿轮参数测绘实验,前者要求学生使用范成仪绘制正、负变位齿轮和标准齿轮,通过观察、分析和比较,了解标准齿轮与变位齿轮的区别;后者要求学生使用游标卡尺测量奇、偶数齿轮基本参数,了解齿数、模数、分度圆、齿顶圆、齿根圆、齿距等参数和尺寸计算基本知识。1.1.3减速机拆装试验。该实验为演示性试验,10-20人一组,部分同学拆装,部分同学观看,主要了解减速机的结构、轴上零件的装配关系、窥视孔、放油塞、油标尺、放气孔、及吊钩等附件的位置、尺寸大小等,为减速机设计奠定基础。1.2教学改革前存在问题。1.2.1部分实验设备老化,无法满足实验要求。由于实验室搬迁和设备自身老化,部分实验设备准确性、稳定性和可靠性不足,此前开设的相当一部分演示与测绘实验已无法开出,教学效果受到了较大影响。课程相关实验在一段时间里主要是减速机拆装实验,但由于设备有限,分组时每组学生较多,限制了学生实践能力的提高。1.2.2教学方法较为模式化。多数实验教学模式较为固定,学生严格按照步骤详细、易于操作的实验指导书完成实验,教师主要指出原则性错误并负责学生安全。该模式在培养学生严谨细致、精益求精的素养方面具有积极意义,但与激发学生求知欲、树立其创新精神并最终解决实际工程问题的目标具有一定的矛盾。1.2.3个性化考核方式有待实现。目前考核内容主要包括实验完成度和按时到课情况。实验内容的设定方面未能充分反映学生的水平差异,学生完成的实验项目以及实验报告内容基本相似,而考勤情况相同的学生基本会取得相同的实验成绩。评量方式与因材施教、个性化评估的初衷存在冲突。1.2.4学生的学习重视度有限。由于上述原因,外加本课程实验为课内实验,并未单独设置考核学分,学生对实验环节的重视程度有限,直接导致日后进行课程设计和毕业设计时毫无头绪,也对学生参与各级各类机械创新设计大赛和学历提升方面产生了一定的负面影响。

2课程实验教学的改革思路

基于上述问题,在学校和分院的支持下,我们从软硬件建设、实验教学运行制度、教师素质方面推进课程的实验教学改革,力求使学生在理实一体、个人素质、团队协作和不断创新思维、创新设计方面得到切实提升。2.1整合提升软硬件建设。2.1.1整合实验教学设备,开设各类综合实验。在认知类实验中,购置现代化的机械原理演示设备和贴合行业企业应用的机械机构模型,提升学生对行业企业发展状况与趋势的认知度;引入信息化教学手段和相关软硬件资源,起到辅助教学和增强实验直观度的作用;充分利用实验室现有的小型车床、铣床、钻床等加工设备加工构件,将教学软件应用和实践动手环节充分结合。在此基础之上,开设机构创新设计、机构组合方案设计和机构运动分析及参数测量等实验,学生根据指导书搭建基本机构后,能够自主进行模组拆分、简图绘制、参数测量和误差分析等实验环节。2.1.2结合网络在线资源,开发虚拟仿真实验。引导学生在学习时利用网络平台上教师上传的理论知识、实验指导书、实验课件和实验设备资料,做好预习复习,同时引入一定数量切合实验内容的精品在线开放课程内容,丰富学习素材。同时,利用计算机虚拟仿真技术,开发虚拟实验项目,如机构运动分析及参数测量虚拟实验,机构组合方案和机构创新设计虚拟实验,V带传动与链条传动仿真实验,齿轮的加工方法及参数测量仿真实验等。将实体设备与仪器上运行的实验与信息化手段充分融合,丰富学生的学习方式与手段,提升学生的学习兴趣与学习接受度。2.2改革实验教学运行制度。2.2.1实验类别从验证型向研究创新和综合设计型转化。综合设计实验内容,从以往的验证型实验向研究创新型实验转化,例如将机构创新设计,机构组合方案设计和机构运动分析及参数测量转化为研究性实验;将齿轮范成原理与齿轮参数测绘实验转化为综合设计性实验;将减速机拆装实验纳入到减速机设计当中,引导学生结合现有减速机设备修正优化手工绘制的减速机设计图纸。转化后的实验主要采用开放方式,学生在其中通过自行设计机构、改变构件的结构尺寸、运动副形式和机架并最终调试成功,在强化基本概念、掌握机构基本组成和各种演化手段的基础上,建立机构运动简图和工程实际结构的联系,不断提升自身在实践过程中的研究创新能力。2.2.2推进科研、创新成果转化,有机结合课内外实验。推动最新的教科研成果和各类大赛优秀学生作品向教学资源转化,相比于成果内容介绍,更注重成果获取过程中值得借鉴的思维方式、创新精神和设计灵感,拓展学生在机构制作创新方面的视野,激发学习兴趣。以此结合虚拟试验和网络平台,将部分开放性实验和优秀教学资源的学习任务放在课外完成,使学生不必完全在固定的时间和地点进行实验及学习。在课程结束之前,学生能够充分利用图书馆、实验室和计算机房等设施完成各类实验任务。2.2.3机械原理与机械设计实验正式纳入课程设计考。机械原理方案的实现是机械设计的关键,通过将实验项目纳入课程设计考核提升学生对实验环节的重视。教师参考学生在运动分析、结构设计、受力分析、强度和自由度计算环节后于实验室拼装的机构,结合其运动特性重点考核学生在机构设计合理性、经济型和实用性方面的优秀程度。实验指导教师通过针对性的意见建业以及公开量化的评分标准,一方面提升学生对于自身作品的理解程度,另一方面将优秀机械设计的标准以较为直观的方式传递给学生。2.3实现理论实验教师“双师化”。实验教学由专职实验人员负责向实验员与“双师型”教师共同负责转化。机械原理与机械设计课程的实验内容除了综合性实验之外,还包含开课前由理论授课教师在机械原理实验室开展的“认知实验”,主要目的是增强学生的工程意识和对机构的感性认识;根据理论授课的进度安排,也会统一安排学生前往校内机械类相关的实验室和加工中心进行参观学习,主要目的是提升学生对先进机械设备在总体设计和操作规范方面的直观认识。上述教学过程对于教师的综合素质有着较高的要求,教师要在掌握课程理论知识的同时熟悉各类行业企业先进设备,并将其原理和相关知识深入浅出地传授给学生。这就需要更多教师“双师化”,在实验教学场所由专职实验人员和“双师型”教师共同完成教学内容,提升学生的学习兴趣与成效。

3改革取得的初步成效分析

经过课程组教师的不懈努力,在学校和学院的大力支持之下,课程的教学改革在诸多方面取得了较好的效果。实验设备和教学环境方面,通过充分发挥演示陈列室功能,全面整合新老设备,目前开出的实验项目能够充分实现实验教学目标,外加新配备的投影仪等多媒体设备,实验教学环境得到了较大改善。实验教学方法方面,新增的各类综合实验内容较为开放,教师在教学环节中主要进行方向引导、兴趣激发和工程问题情境创设等方面的工作,学生在方案设计、软件应用和设备操作方面具有较高的自主性,有利于培养学生创新精神并提高其解决实际问题的能力。相应的成绩考核方面,由于自主性高的实验过程具有众多潜在的评分细节,同时采用2-3人的小组人数,指导教师能够全面细致地评价每一名学生在实验过程中的表现情况,最终给出充分体现学生个人水平的考核成绩。最后实验室全开放制度持续推行,目前已有10名学生长期参与实验室管理工作,并结合工作经验和理论知识在职业院校技能大赛、“互联网+”大赛等项目中得到了良好的锻炼并获得各类奖励。这些成果起到了一定示范辐射作用,大部分学生的主动性和积极性随着实验室的全面开放不断改善,整体教学效果逐渐提升。

4结语

机械原理与机械设计的实验教学改革不仅需要充分认识课程的教学概况和存在问题,还需要有科学清晰的教学改革思路,将软硬件条件、实验教学运行制度和教师素质等多方面综合考虑、整体设计。但整个教学改革过程中最重要的是学校为实验教学创造了良好的教学环境,培养了学生们积极学习的良好作风;课程组教师用先进知识武装自己,不断提升自身“双师”素质;全体学生主动学习、重视创新,不断探索新知、锐意进取。

总之,教学改革任重而道远,培养高素质军工特质技术技能人才,服务地方经济发展将是我们不懈追求的目标。

参考文献

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机械原理课程范文篇9

一、机械创新创业人才的培养现状分析

国内高校在培养机械类专业创新创业人才方面进行了很多有益的探索,也在创新创业人才培养课程体系的设置中提出了一些改革方案,但其可行性需进一步验证,培养效果有待观察。当前机械类专业人才培养体系主要存在以下几方面不足:第一,课程设置创新功能不足。专业培养体系知识结构陈旧,传统专业知识占比较大,机械创新及创业类课程缺乏,对各学科发展缺少宏观层面的理解和衔接。第二,课内外联系不够紧密。各个课程之间系统性不强,理论教学、实验教学、实践教学之间及第一课堂与第二课堂之间联系不够紧密,影响学生学习效果。第三,高校创新创业教育模式“缺位”,创新实践能力培养驱动不足。日常的教育教学中重理论、轻实践,在学生创新实践和创业实战能力方面的培养严重不足。

二、创新设计对人才培养的挑战与新要求

近年,我国制造业持续快速发展,取得了长足进步,但在从制造大国向制造强国迈进的进程中,机械产品设计中的创新设计能力、核心技术及自主品牌等依然是制约产品创新升级的关键因素。因此,创新设计必然对创新人才培养提出更高的要求:第一,新产品的设计涉及机、电、液、气和控制等内容,创新设计人才的培养必须跨学科交叉培养;第二,产品的生命周期涉及多个环节,创新设计人才培养应多环节协同配合,形成校企合作及加强第二课堂教学的人才培养模式;第三,新人才培养体系应以创新促创业为导向,设置具有创新创业特色的系列课程,以凸显人才培养体系“双创”的特色。

三、递进式“多元协同、四轮驱动”机械类

专业创新创业人才培养课程体系的构建针对机械类专业学生培养过程中,学生参与工程实践机会少、理论知识与工程实践脱节、创新创业能力不足等问题,本文以机械设计制造及其自动化专业为例,按照《普通高等学校机械类教学质量标准》,从学科发展的角度重构该课程培养体系。

(一)“多元协同”机械类创新创业人才培养课程新体系构建

1.多课程协同教学。人才培养方案中按照原理与方案设计、产品结构设计、产品工艺设计和机电综合设计的工程设计范式来构建机械设计类课程新体系。在《机械原理》《机械设计》后面各设置一门课程设计,第六学期开设《机械创新设计》课程,第七学期开设《机器整机设计》课程,并且在课程后安排能力拓展实训和专业综合能力实训,以强化实践教学、加强学生动手能力培养。方案中从第四学期至第七学期,按照“产品实现过程”的需要来改革专业培养计划和课程内容,加强各课程之间的联系,实现多课程协同教学。

2.理论课与多种实践教学环节的协同教学。理论课程与多种实践教学环节的协同教学,实现分层次、多元化实践教学体系,形成理论课程群、实践教学群和能力课程群。理论课程群与实践教学群协同教学,能力课程群是实践课程教学的延伸。实践课程群可以实现系列课程实践与毕业设计的协同教学,能力课程群则通过举办多层次的课外学科竞赛,逐步提高学生的创新实践能力。

3.以学生为中心,基于创新的课内外协同学习。按产品创新设计方式组织系列课程教学,重心从理论向应用转变。以学科竞赛为抓手、竞赛项目为媒介,探索打通第一课堂和第二课堂教学环节。将《机械制图》《机械原理》《机械设计》和《机械制造技术基础》等课程和学科竞赛结合起来,进行课内外互动教学。课内开展机、电、液、控制、测试等跨学科交叉复合培养,完成项目理论方案设计。课外依据产品的生命周期特征,引导学生参加校企合作、学科竞赛等活动,进行产品结构设计及制作的实践,总结在理论及实践中的学习成果,引导学生申报专利和发表学术论文。

(二)“四轮驱动”式多元化实践平台构建

充分利用校内多媒体仿真、机械创新实验室和创新创业实验室设备开展创新实训,依托校内外生产实习基地开展专业实习,通过组织学科竞赛、挑战杯大赛和双创大赛等竞赛活动推动创新实践,借力创客空间、大学生创新创业训练计划项目等载体促进创新创业实战,形成了创新实训、专业实习、创新实践和双创实战的“四轮驱动”式多元化实践教学平台。

(三)递进式“多元协同、四轮驱动”机械类“双创”

人才培养体系构建在“多元协同、四轮驱动”培养体系下,进一步完成递进式机械类“双创”人才培养体系的构建。新体系以学生设计能力培养为主线、以创新能力培养为核心、以实践教学项目为载体、以学科竞赛为抓手,形成递进式“多元协同、四轮驱动”的机械创新创业人才培养路径。根据课程特点及进度,第一学年主要培养学生的工程意识和创新创业意识,第二学年注重培养学生的方案与机构设计能力,第三学年着力培养学生的结构与性能设计能力,第四学年重视培养学生的工程设计综合能力,形成了从大一到大四不间断、递进式设计能力培养进程。新体系加强课程横向、纵向联系,增强课内外实践协同,可以更好地实现专业基础课程之间、核心课程之间、基础课程与核心课程之间,课内实践之间、课外实践之间及课内外实践之间多课程、多种类环节、课内外协同的多元协同实践能力培养格局。在新体系中,依据专业创新能力培养的内在规律,从大一到大四分别设置先进制图与技能大赛、工程力学创意设计(竞赛)、机械设计认识实习、机械创新设计(竞赛)、毕业设计等课外实践环节,形成“创新实训、专业实习、创新实践和创新实战”多元化实践平台,增强培养体系创新驱动力。同时,新体系以创新促创业为导向,设置《大学生创新创业基础》《专业综合能力实训》、综合工程选题的毕业设计等“双创特色课程”,开辟《机械原理》和《机械设计》课程设计“双创短学期”,凸显培养体系“双创”特色。

四、课程新体系实践

近年,我校大力推进人才培养及课程教学改革,人才培养成效日趋明显。图1、图2分别为我校学生在全国大学生机械创新大赛省赛和国赛获奖统计情况,学生参赛作品水平呈逐年上升趋势。在课外科技作品大赛中,注重挖掘中华优秀传统文化中与当代大学生学习、生活实际相适应的思想精华,如:道德修养、爱国精神、责任意识、大局观念、爱岗敬业、改革创新、淡泊名利、执着专注、精益求精、一丝不苟、追求卓越等系列育人元素。在实践中不断完善、构建德智体美劳全面发展的人才培养体系。

五、结语

机械原理课程范文篇10

农业机械学是农业机械化及其自动化专业的主要专业课之一,农业机械化及其自动化专业主要培养适应社会主义市场经济体制和现代化建设需要的技术与管理相结合、具有较强的机械化生产系统的规划设计、企业经营管理和机械化及自动化控制装置的设计、制造、运用、评价及营销等方面能力,素质优良,适应能力强,具有创新精神的复合性、应用型高级工程技术人才,该专业属于生产技术类型,学生应该掌握比较系统的技术基础理论和宽广的专业知识,以及生产技能,具有农业机械的性能设计、试验鉴定、使用推广和新产品开发的能力。农业机械学是一门理论性和实践性都很强的课程I21。传统的教学方法是以传授现成知识为主,学生的学习积极性没有得到充分发挥,自学能力没有得到充分的培养和锻炼,教学手段也不能满足教学需要。特别是在专业课学时明显减少的情况下,必须改革农业机械学教学方法和手段,在现代多媒体技术发展的条件下,培养学生快捷地获取学科知识的能力,使他们在自学、思维、科研和组织管理等方面都能得到充分的培养和锻炼。因此,研究开发农业机械学课程网络课件,对提高农业机械学课程教学效果,具有重要的现实意义。农业机械学课程网络课件是为配合农业机械学课程教学而开发,是课程教学内容的有益补充。在课件中收集了大量与课程内容有关的图片和教学录像,由于学校条件所限,不能大量购置真实设备和现场演示机械原理,学生可以通过这些动画、视频和图片了解各种机械的样式及工作过程,同时还开发了大量的实验模拟内容,学生可以通过实验模拟来完成理论与实践的完美结合,对解决教学中的重点和难点起到了重要的作用。其次,培养学生自学能力。农业机械学课程网络课件是辅助学生自学的工具。课件中按照教学过程分为教学内容、教学动画、教学视频和教学讨论四个模块。学生可以通过教学内容预习、复习知识点,通过教学动画反复练习实验过程,通过教学视频循环播放各种农业机械工作过程,通过教学讨论对教学中出现的问题与教师或者学生展开讨论,对于培养学生自学能力,扩展学生知识面起到了重要的作用。

二、农业机械学课程网络课件开发的过程

(一)制作队伍

农业机械学课件的制作队伍由专家及主讲教师队伍、教育技术人员、计算机技术人员三部分组成。由主讲教师队伍根据课程内容撰写课件的制作稿本,教育技术人员配合教师进行课件的教学系统设计,计算机技术人员负责整个课件制作的技术构架和后期的安装调试。三支队伍组成网络课件开发小组。课件的开发制作汇集了专家、任课教师、教育技术专业人员、计算机技术专业人员等各路精英。在教学内容的选择上有专家的指导和一线教师的经验,在教学设计上有专业的教育技术人员进行教学设计和媒体的选择以呈现各种教学资源,在课件的框架搭建和技术实现上有计算机技术人员的保障。各部分工作人员各司其责,分工合作,共同打造出符合教师教学和学生自学需要的网络课件,满足了教学需求,符合教学规律,运行平稳顺畅。

(二)前期准备

农业机械学网络课件制作,一般使用MacromediaDreamweaverMX2004进行框架设计,并使用FireWorks和PhotoShop等图像处理软件进行界面及艺术字的美观设计,利用FLASH制作动画,使用Adobepremiere对视频进行加工处理,利用ASP技术开发教学讨论模块。开发组根据农业机械学课程的教学大纲,总结以往教学经验,通过分析教学内容和教学目标,讨论课件制作整体框架,确定主要教学内容、课件结构、制作方式和制作工具;收集课件开发中所需的文字、图片、动画、视频以及各种数据;讨论课件教学过程的设计;明确开发组成员的具体任务,分工合作。

(三)教学设计

农业机械学课程课件效果的好坏、是否符合教学需求,关键在于教学设计。农业机械学课程网络课件教学设计过程主要包括教学目标、学习者特征、内容设计、情景设计、学习环境设计、学习评价设计六个模块。开发组通过分析教学目标和学习者特征,合理地选择教学媒体和教学方法,依照教学目标,分析教学中存在的问题和现实需求,确定解决问题的有效步骤,同时对课件的制作和学生的学习进行定期的形成性评价和最终的总结性评价。为教师和学生提供丰富的学习资源,为学生营造良好的学习环境,根据农业机械学课程的教学特点和教学大纲,课件的结构框架设计如图1所示。

(四)课件制作

1.课件整体框架课件主要由首页、各章内容、相关链接以及友情链接四个部分组成。首页主要介绍了课件的主要内容以及特点。以第一章“耕整地机械”为例介绍各章内容。在进入第一章后,首先是问题导人,通过学生回答问题对学习者初始能力进行检验,同时对本章内容进行概括性的了解。第一章包括教学内容、教学动画、教学录像、课程讨论四个模块。教学内容主要以网页形式呈现给学习者,内容中包含了大量的实物图片,增强学生对各种机械的认识,每一章后都包含课后习题,便于学生检测对知识的掌握程度。教学动画是将传统教学中不易演示的实验过程开发成实验模拟内容。教学视频是将各种机械的工作过程完整地呈现给学习者,使学生身临其境,加深学生对农业机械工作原理和工作过程的深刻认识。教学讨论是教师与学生、学生与学生之间进行教与学的互动平台,可以进行课程内容的互动讨论,查看习题答案,实现作业提交,教师实时答疑等各种教学互动活动。四个章节结构一致,颜色有所不同,避免了学习者学习过程中产生厌烦心理。相关链接部分主要是展示与课程有关的参考资料,拓展学生的专业知识面。友情链接部分提供了与课程有关的常用网址,方便学生查询专业资料,有效地进行农业机械学的网络学习。

2.课件调试运营当农业机械学网络课件制作完成后,由开发组成员按照教学活动过程设计中的步骤和方法进行修改和调试。专家和教师负责课件内容的调整和修改,主要检查教学内容的完整Ij生和准确性、教学内容是否符合教学大纲的要求和教学规律、教学知识点是否有遗漏、教学内容是否满足教师和学生的教学需求;教育技术人员负责教学设计的科学性和合理性调整和修改,检查课件内容是否能有效解决教学问题、教学情景是否激发学生学习兴趣、各种教学媒体的使用是否合理和恰当;计算机技术人员负责课件的以及运行测试,主要检查超链接的准确性、是否存在死循环、浏览器的兼容性和是否能自动下载相关插件,并反复修改保证网络课件在网络上的正常运行。同时,任课教师在部分班级试用该课件,根据使用效果和学生反馈意见不断的对课件进行修改和完善,力求完美。

三、农业机械学课程网络课件的特色

(一)拍摄实物图片还原机械构造

由于农业机械学的学科特点,其课件中包含大量的机械实物图片。为了保证图片的真实性,大部分图片都是由课题开发组成员在各种农业机械展览会上拍摄的实物图片,真实地还原了目前流行的各种农业机械,增强了学生对农业机械学知识的直观认识。在准备制作课件的过程中,教师还组织学生共同参与课件制作过程,师生共建课件资源库,极大地调动了学生的积极性和主动性,锻炼了学生的农业机械方面的观察能力和动手能力。

(二)开发Flash动画模拟实验过程

农业机械学课件教学内容包含许多农业机械的工作原理和工作过程。这些知识点在传统教学过程中很难演示,学生不容易掌握那些抽象、复杂的知识体系和原理。因此,开发组成员利用Flash软件将这些内容制作成动画模拟实验过程,形象展示农业机械的工作原理和工作过程。教师在讲授内容时结合动画,形象生动地演示复杂的工作原理和工作过程,便于学生理解抽象的知识点及其教学内容。学生在课后可以通过教学动画反复演示过程,加深对农业机械学知识的理解和掌握。

(三)制作视频素材再现工作过程

由于教学条件和环境的影响,很多农业机械原理的工作过程学生不能有条件在现场观看。农业机械学课程为了给学生营造真实的教学环境,开发组成员在播种和收割的重要季节,亲自到田间拍摄各种农业机械的工作过程,通过编辑制作成教学视频,在讲授知识的同时让学生观看这些来自于农业生产第一线的视频教学片,使学生身临其境,有利于学生将所学原理应用到农业生产实践中。

(四)营造学习环境促进自主学习

为了促进学生的自主学习能力,本课件为学生营造了丰富的学习环境:自主学习环境、协作学习环境、辅助教学环境。自主学习环境主要包括教学内容、教学动画、教学视频的展示,学生可以通过浏览网页自学各个知识点;协作学习环境主要包括课后习题和教学讨论,学生通过完成课后习题检测自己对知识的掌握程度,通过在教学讨论模块与教师和其他同学的讨论教学中遇到的问题,锻炼自己分析问题和解决问题的能力,实现协作学习;辅助学习环境主要包括相关链接和友情链接,通过这些课外资料的阅读和学习,扩展了学生的知识面,同时锻炼了学生通过网络自学的能力,为终身学习打下坚实的基础。

四、农业机械学课程网络课件应用效果

(一)农业机械学课程网络课件的运行界面

在沈阳农业大学的网络教学平台上,农业机械学课程网络课件运行情况良好。课件导航清晰,每个页面之间既独立显示又相互链接,各页面之间的超链接准确无误,使用者进入页面后根据导航可以快速地找到所需内容。在多媒体素材处理过程中,将图片、动画、视频等素材在不损失效果的前提下进行最小化处理,网页的运行速度快,运行过程流畅,保证使用者以最快的速度浏览网页。在运行的过程中,对于课件中存在的问题不断调整和修改,保证课件内容的准确性和安全性,使用者可以通过交互平台随时与管理员保持联系,共同维护课件,使其与时俱进(图2)。

(二)农业机械学网络课件的教学效果

教师利用课件在课堂上向学生演示教学内容模块,将课程的主要内容用图文并茂的方式表现出来,教学中的重点和难点以及难以表述的内容则以相关的教学动画或教学视频资料来模拟和再现。网络课件传送信息量大,教学密度得以提高,可以使抽象的知识更易理解,从而有效的解决了教学重点和难点,提高了教学效果。学生利用网络的交互环境,在课堂讨论模块与其他学习者进行交流,开展基于网络的协作式研究性学习,同时还可以随时与教师展开互动,有效地实现学生之间和师生之间的沟通。本课件中含有大量的实物图片和现场视频,学生在自学时不但可以获取大量知识信息,而且可以感受网络课件创设的教学环境,有效的弥补课堂教学模式的不足,有利于学生创造力的培养。农业机械学是一个不断发展的学科,新的领域层出不穷,新的技术不断出现。教师将有用的相关资料和优秀的网站及时更新到网络课件中,供学生查阅资料使用,学生也可以积极参与到网络课件的建设中,将在学习中的最新的资料上到课件中,使课件资料不断地丰富和更新,实现课件的与时俱进。