本文作者：姜韶華 吳宇 楊俊燕 單位：濰坊職業(yè)學(xué)院

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》是一門專業(yè)基礎(chǔ)課,本課程的教學(xué)目標(biāo)不僅在于傳授常用機(jī)械和通用零部件的基本知識、基本理論和設(shè)計方法,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實際機(jī)械的能力。高等職業(yè)教育是以培養(yǎng)高素質(zhì)技能型專門人才為目標(biāo),為此,我們結(jié)合《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》的教學(xué)實際,對傳統(tǒng)的教學(xué)進(jìn)行改革,以培養(yǎng)學(xué)生的實際機(jī)械設(shè)計能力為出發(fā)點,加強(qiáng)學(xué)生的動手能力、獨立分析問題和解決問題的能力,從而提高其創(chuàng)新設(shè)計能力,確保高等技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。

1改革《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)內(nèi)容

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程包括了機(jī)械原理和機(jī)械零件兩門課的內(nèi)容,它涵蓋了從機(jī)械方案設(shè)計(原理設(shè)計)、參數(shù)設(shè)計到結(jié)構(gòu)設(shè)計的所有內(nèi)容。過去的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué),過分強(qiáng)調(diào)學(xué)科本身的系統(tǒng)性和完整性,注重單個機(jī)械及機(jī)械零部件的介紹,而對實用性的機(jī)械設(shè)計方法介紹不多,忽視對學(xué)生進(jìn)行機(jī)械綜合能力的培養(yǎng)。學(xué)生對單個機(jī)械和零部件的分析能力尚可,但沒有形成一個完整的機(jī)械產(chǎn)品形象,不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此,根據(jù)新的課程體系,進(jìn)行必要的教學(xué)內(nèi)容改革。

1.1充實教學(xué)內(nèi)容,突出創(chuàng)新設(shè)計能力的培養(yǎng)

教學(xué)過程中注重激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望,培養(yǎng)其創(chuàng)新設(shè)計能力。為此,在教學(xué)內(nèi)容上適當(dāng)補(bǔ)充一些創(chuàng)新設(shè)計的方法,并結(jié)合課程的有關(guān)內(nèi)容,營造創(chuàng)新環(huán)境,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、思維方法和技能。第一,機(jī)械原理部分除介紹平面連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運動機(jī)構(gòu)等各機(jī)構(gòu)的組成、原理、結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計方法外,適當(dāng)補(bǔ)充一些創(chuàng)新設(shè)計的方法。機(jī)器的創(chuàng)新在很大程度上取決于機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新,大多數(shù)的機(jī)構(gòu)都可以認(rèn)為是由基本機(jī)構(gòu)或這些機(jī)構(gòu)通過構(gòu)件尺寸、形狀及運動副形狀的變化,經(jīng)過倒置,或增加輔助構(gòu)件等手段而得到的新的變異機(jī)構(gòu),或者是由上述這些機(jī)構(gòu)用一定方式組合而成的新機(jī)構(gòu)。例如,在平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計中,不僅介紹平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式,還要充實機(jī)構(gòu)演化部分的內(nèi)容,適當(dāng)補(bǔ)充一些創(chuàng)新設(shè)計的方法,有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。在講授這些機(jī)構(gòu)的特點及演化方式時,要借助多媒體輔助教學(xué)手段,演示各機(jī)構(gòu)的運動過程,增加學(xué)生的感性認(rèn)識,啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生積極思維,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)教學(xué)效果。第二,機(jī)械零件部分的主要內(nèi)容是通用零部件的設(shè)計及選用,包括聯(lián)接零件、傳動零件、支承零部件等。在掌握了通用零部件的基礎(chǔ)上,增加機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計。主要內(nèi)容包括:執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計;原動機(jī)類型的選擇;傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計等。在進(jìn)行傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計時,涉及到帶傳動、齒輪傳動、鏈傳動、蝸桿傳動等相關(guān)知識,學(xué)生在設(shè)計過程中,加深對上述知識的理解,同時為課程設(shè)計做準(zhǔn)備。

1.2加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容與工程實際的聯(lián)系,培養(yǎng)學(xué)生的工程意識

由于大多數(shù)的學(xué)生缺乏工程實踐,對機(jī)械的感性認(rèn)識也十分匱乏。因此,學(xué)生普遍反映《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程難學(xué),不能將所學(xué)知識應(yīng)用于工程實際中。因此,在教學(xué)過程,應(yīng)從工程實際出發(fā)進(jìn)行知識的傳授,加強(qiáng)學(xué)生的工程意識。如滾動軸承部分,由于滾動軸承為標(biāo)準(zhǔn)件,在教學(xué)內(nèi)容安排上,首先介紹滾動軸承的標(biāo)準(zhǔn),然后是軸承的選擇與壽命計算,最后是軸承的組合設(shè)計。在教學(xué)中,由于軸承的組合設(shè)計(包括軸承的固定、安裝、配合、調(diào)整、潤滑和密封等)是生產(chǎn)一線技術(shù)人員接觸最為廣泛的實際問題,因此可以把這部分內(nèi)容進(jìn)行重新整合,以實際機(jī)器為例,介紹軸承的固定、安裝、配合、調(diào)整、潤滑和密封等實踐性很強(qiáng)的技術(shù)問題。通過這樣的整合,使學(xué)生既學(xué)會了軸承的基本知識,又明確了軸承在工程實際中的重要地位。此外,廣泛挖掘《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》在工程實際中的應(yīng)用實例,充實和豐富教材中的例題和習(xí)題。

2采用靈活多樣的教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生對《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》的學(xué)習(xí)興趣

在課堂教學(xué)上,要結(jié)合不同的講授內(nèi)容采用不同的講授方法,如啟發(fā)式、案例式、討論式、項目引導(dǎo)式教學(xué)等。如講授輪系傳動比的計算時,采用直接提問啟發(fā)法和案例教學(xué)法。首先扼要地介紹輪系的有關(guān)內(nèi)容,然后引出案例:分析汽車變速箱輸出軸的轉(zhuǎn)速。在學(xué)生進(jìn)行分析時,直接提出問題:汽車變速箱屬于哪種輪系,如何實現(xiàn)變速,如何計算輸出軸的轉(zhuǎn)速等。在計算輸出軸的轉(zhuǎn)速時,啟發(fā)學(xué)生先判斷輪系的類型,然后應(yīng)用相應(yīng)輪系傳動比的計算公式進(jìn)行計算。再如,在講授常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計這部分內(nèi)容時,結(jié)合歷年學(xué)生參加機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計大賽的作品,介紹機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新與應(yīng)用,開展討論式教學(xué)。除了以上方法,還可以在某一階段將項目引導(dǎo)法應(yīng)用于教學(xué)中。如軸的設(shè)計部分,可以把設(shè)計加工一減速器中的從動軸作為一個項目。

主要教學(xué)過程如下:一步,教師通過任務(wù)單的形式讓學(xué)生明確本項目的主要任務(wù),并以資訊單的形式提出一些與本項目有關(guān)的問題,如軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮哪些因素?軸上零件常用的固定方法有哪些?軸的加工方法等,學(xué)生通過閱讀教材、參考書等掌握應(yīng)具備的知識和技能。二步,學(xué)生通過小組討論,制定工作計劃。在該階段,學(xué)生要考慮到軸的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、強(qiáng)度計算、加工等,根據(jù)討論結(jié)果,填寫計劃單。三步,以小組形式展開討論,分析設(shè)計方案,教師可參與其中,幫助其分析方案,然后由學(xué)生自己做出決策。四步,學(xué)生根據(jù)所制定的方案獨立完成工作任務(wù)。在該階段,學(xué)生通過設(shè)計加工減速器中的從動軸及進(jìn)行軸上零件的裝拆,進(jìn)一步驗證方案是否合理,若存在不合理之處,要求學(xué)生及時修改方案。五步,以小組的形式展示設(shè)計加工出的軸,然后由其它小組找出設(shè)計中存在的一些問題,如軸的各段直徑是否滿足定位和固定要求、軸上零件裝拆是否方便等。在該階段,學(xué)生不僅了解了自己設(shè)計過程中存在的問題,知道了改進(jìn)的方法,還鍛煉了學(xué)生的語言表達(dá)能力。六步,教師根據(jù)學(xué)生的作品,結(jié)合前幾個階段的完成情況做一個客觀公正的評價,讓學(xué)生清楚在軸的設(shè)計加工過程中容易出現(xiàn)的問題以及在今后工作中應(yīng)注意的問題。學(xué)生在完成該項目的過程中,學(xué)到了探索知識的方法,讓枯燥的知識變成有趣的體驗,增強(qiáng)了學(xué)習(xí)專業(yè)知識的興趣。

3重視實踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計的動手能力

大多數(shù)的學(xué)生沒有社會實踐經(jīng)驗,因此要學(xué)好這門課,實踐環(huán)節(jié)尤為重要。在課程的前期應(yīng)組織學(xué)生到工廠參觀、進(jìn)行金工實習(xí)、參觀機(jī)械零件陳列室,使學(xué)生對常用機(jī)構(gòu)和通用零部件有一個感性認(rèn)識。課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計能力的一個有效手段。在課程設(shè)計之前,應(yīng)先通過觀看錄像、拆裝減速器等,使學(xué)生熟悉減速器各部分結(jié)構(gòu)及功能、各個零件之間的連接關(guān)系與特點等。在設(shè)計過程中,學(xué)生根據(jù)工作要求,利用機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)所學(xué)知識,并綜合利用所學(xué)過的其它知識,如機(jī)械制圖、金屬工藝學(xué)、材料力學(xué)等,完成各零部件的設(shè)計,繪制出減速器的裝配圖和各零件圖。通過設(shè)計,使學(xué)生不僅鞏固了本課程及有關(guān)課程的知識,還提高了學(xué)生綜合運用這些知識和技能去分析和解決技術(shù)問題的能力。教師在參與指導(dǎo)的過程中,要鼓勵設(shè)計結(jié)果的多樣性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)造意識和能力。