机械原理课程改革和创新设计实践的探索.docx

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1、机械原理课程改革和创新设计实践的探索 摘 要为适应科学技术的高速发展和社会需求的日渐多样化，培育高素养应用型人才，高等院校须要持续推动课程改革和建设。结合我院创新育人模式，对机械原理教学内容进行精选和优化，进一步改进教学方法和教学手段，改革试验教学，强化实践性教学环节，并对课外科技创新实践进行一些改革尝试和探究，取得了肯定的成效。通过加强基础学习、改进教学方法和教学手段、强化实践教学环节、开展课外科技创新活动等教学改革措施，有效培育了学生的综合设计实力和创新实践实力，增加了学生的社会竞争实力。 关键词机械原理 课程改革 创新设计 实践 中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 209

2、5-343705-0131-03 一、引言 随着科学技术的迅猛发展、社会竞争的日益加剧以及社会需求的日渐多样化，探究并实践集传授学问、培育创新实力、激励特性发展、全面提高学生素养为一体的人才培育模式，是培育适应社会发展的高素养应用型人才的一个基本思路。本文以南京航空航天高校金城学院为例，进一步深化机械原理课程改革和创新设计实践的探究。 机械原理课程作为机械类专业的一门主干技术基础课，在培育学生综合设计实力的全局中，担当着培育学朝气械系统方案创新设计实力的任务，在机械设计系列课程体系中占有非常重要的地位。1本文从教学内容、教学方法和教学手段、实践教学环节及课外创新设计实践等方面进行改革和探究。

3、二、精选教学内容，改进教学方法和教学手段 机械原理是一门以机器和机构为探讨对象的学科。针对我院培育高级应用型人才的目标和要求，教学内容以加强基础，突出重点和工程应用，加强实践教学环节，着重培育学生的综合设计实力和创新意识为目标进行设置。课堂教学精选讲授内容2 3 4，依据每部分的特点，改进并敏捷设置教学方法和教学手段，以工程设计实例引导学生主动参加课堂学习。 对于各种机构的共性问题，要注意让学生弄清基本概念，理解基本原理，驾驭机构分析和综合的基本方法，以及这些原理和方法在工程实际中应用的范围和条件。机构的结构分析是合理设计机构和创新机构的重要途径和方法，讲授时结合试验室中常见机构的模型让学生多

4、视察、多分析机构的组成原理。机构的运动分析与理论力学干脆相关，是理论力学中运动学部分的持续和推广，但探讨对象从质点和刚体转换为构件和机构，要让学生以工程的观点分析和解决有关问题。如以学生熟识的牛头刨床为例，分析构件的运动参数及机构的运动特性。机械中的摩擦和效率，涉及理论力学中的受力分析，应以习题课的形式分析工程实际问题。机械的运转及其速度波动的调整和机械的平衡的学习放在试验课环节，让学生直观的学习有关的基本原理和方法等。 在常用机构及其设计的学习中，须要加强理论和实际的联系。老师以课外作业的形式要求学生在每种机构学习之前查找其应用实例，并分析其工作原理等，让学生提前了解机构的应用，调动了学生学

5、习的主动性，提高了课堂学习质量和效率。老师在讲授时，选择一两个典型的创新设计工程实例为切入点，引出讲解内容。为了增加教学的直观性和形象性，常用机构的部分讲授内容支配在机械原理模型室进行，即开展校内情景式教学。情景式教学，可把抽象的理论和形象详细的实物联系起来，引导学生从理论与实践的结合中去理解理论学问，进而去分析问题，解决问题。5借助机构实物模型的运动，老师可便利地开展启发式、探讨式、引导式课堂教学，激发学生的学习爱好，增加师生间的课堂互动性，课堂效果良好。对其他常用机构如间歇运动机构、螺旋机构等，要求学生自学，并开放机械原理陈设室，让学生可通过课余时间分析这些机构的实物模型仿真运动。针对不同

6、的机构，老师设置不同的问题，启发学生探讨这些机构的工作原理、运动特点和用途，不仅提高了学生的视察实力、分析实力，且扩展了学生的学问面，完善了学生的学问机构。 在课程起先之初，老师要对课程的地位、任务及学习方法进行具体介绍，强调机械原理与高等数学、物理、理论力学等课程之间的交叉渗透作用，让学生提前为本课程的学习做好打算。在课程学习过程中，应引导学生将前面所学内容和方法应用到后续所学内容中，如机架转换法在平面连杆机构的演化和设计、凸轮轮廓曲线的设计、周转轮系传动比的计算中都有应用，包络原理在滚子及平底凸轮轮廓曲线的设计、范成法加工齿轮齿廓曲线中都有应用，应前后联系起来，学会融会贯穿，为提高学生的应

7、用实践实力和创新实力打下良好的基础。 本课程实践性强，为了增加教学效果，提高教学质量，在讲授时，要合理地利用计算机协助教学课件。如在学习平面连杆机构的各种演化形式时，通过演示构件形态及相对尺寸的渐变，加以老师的启发，让学生形象直观地驾驭各类平面连杆机构之间的区分和联系；在学习凸轮轮廓曲线的设计原理时，推杆的反转演示动画可形象地展示出凸轮轮廓曲线的形成过程。这样，通过动画演示，让学生易于驾驭抽象、难懂的理论学问。探究制作交互式课件，将课程教学内容、交互式设计方案以及丰富的教学参考资料形象、生动、直观地展示出来，提高课堂教学的有效性和互动性6，是对现有教学课件进行优化的一个新思路。因课堂教学课时的

8、限制，可增加学生的课外自学课时，开放网络课件及试验室，丰富学生自学资源。 三、改革试验课，强化实践教学环节 为了进一步提高学生的实践动手实力和创新设计实力，在原有6学时课内试验课的基础上，增设了机构运动方案创新设计综合试验课。本试验课支配在机械原理课程结束之后的下一个学期，由机构运动方案创新设计搭建和Pro / E上机两个实践环节组成。本试验旨在让学生驾驭机械传动系统方案拟订及机构选型、变异的基本学问，驾驭常见机构的组合方式及机械各执行构件间的协调运动设计方法，了解机构选型的评价体系，逐步树立工程设计的观点。同时，运用计算机三维协助设计软件Pro / E对所设计的方案进行运动分析和优化，不仅增

9、加了学生的软件应用实力，更让学生驾驭了现代设计和创新设计的特点，并把现代设计和创新设计的思想融合在本课程实践之中，培育学生实践动手实力和创新设计意识。 依据老师布置的任务要求，每个学生至少自行设计5个结合实际应用的机械传动系统方案。在上机环节，根据设计的方案，结合机构运动方案搭建试验平台供应的功能零部件的参数和尺寸，在Pro / E软件中对方案中运用的零部件进行三维建模、虚拟装配和运动仿真，从而直观形象地分析机构运动的可行性和构件布局的合理性，并对机构进行运动学分析。利用Pro / E软件的“测量”功能，可对机构各部分的运动特性进行测量，分析机构在整个运动过程中的各个运动参数，如从动件上指定点

10、的位移、速度、加速度等，而利用运动仿真结果输出的运动参数图表，可实现对设计方案的调整和优化设计。在实物模型搭建环节，参加试验学生3个人一组，利用机构运动方案创新搭建和仿真试验平台，对所设计的方案进行实物模型的拼装和运动演示，利用平面机构创意组合，可对所设计的方案进一步优化和创新设计。对于搭建后的机构，依据对某个从动件的运动要求，组建测试系统，实现对位移、速度、加速度等参数的测试，进而对机构的运动性能进行分析和优化。 在本试验课程开设过程中，学生表现出深厚的学习爱好和主动性，每组同学协作互助，共同完成每一个设计方案的搭建。学生设计的方案新奇多样，切合工程实际，如工业机械手、自动打标机、精压机、无

11、链条杠杆式自行车等。小组内各成员间对不同方案的对比和探讨，不仅深化了自己对理论学问基础的学习，更提升了自己的创新思维实力，增加了团队协作实力。 四、建立高校生创新设计实践平台，开展课外科技创新活动 机械创新设计是充分发挥设计者的创建力，利用人类已有的相关科学技术学问进行创新构思，设计出具有新奇性、创建性及好用性的机构或机械产品的一种实践活动7，是激发高校生潜能，培育机械类高校生创新意识和创新实力的重要手段。我院建立了开放性的机电工程系高校生创新试验室。该试验室主要面对机电工程系学生开展各类课外科技活动，旨在提高我系学生的科技创新意识，激发学生创新潜能，增加学生实践动手实力，培育学生的团队协作精

12、神，促进学生理论与实践相结合，是提升学朝气械创新设计综合素养和实力的重要平台。经过近几年的发展，试验室具备了进行机械创新设计的各种设备，包含车床、铣床、钻床等加工制造设备，25台智能两轮车，两台电脑鼠及IEEE标准迷宫板，各种电子元器件及制作工具和调试设备等，配备了专用电脑和网络设备，并聘请了一位机械加工技术人员帮助学生进行各种机床、工具等的操作运用，为对机械创新设计有爱好有潜能的学生供应了科技创新实践的良好条件。 为了开阔学生的视野，增加学生对科技创新活动的爱好，试验室选择机器人作为课外创新设计和科技制作的载体之一，成立了机器人爱好小组，并为机器人爱好小组配备了指导老师，为学生进行结构及限制

13、设计指引迷津。我院每年举办一次面对全院学生的机器人创新设计大赛，每次竞赛都吸引了不少学生参与，部分学生制作的机器人结构新奇、功能多样，总体设计和制作水平逐年提高。通过竞赛，调动了学生的学习主动性，激发了他们的学习爱好和潜能，丰富了他们的课外生活，增加了同学间的互动性，使学生所学的理论学问和实践有效结合起来。 依托江苏省高校生创新基金项目，创新试验室小组成员依次顺当完成了多足爬壁机器人和自动化立体停车库等机电一体化作品的设计及制作。试验室小组成员还胜利设计制作了航空模型飞机、旋翼飞行器、遥控模型车、跳高机器人等科技作品。这些科技作品又可以应用到课堂教学之中，丰富课堂内容。 试验室齐全的试验设备和

14、良好的学习氛围，吸引了越来越多的优秀学生参加到科技创新的实践中来。试验室由学生自行管理，要求学生遵守试验室的运用管理规范，满意了学生课外科技创新训练要求，提高了试验室的利用率，已逐步形成可持续发展的课外科技创新活动机制。 五、结论 为适应当前高科技的快速发展和社会形势对高素养应用型人才的需求，结合我院创新育人模式，本文阐述了对机械原理理论及其实践教学进行的一系列改革尝试和探究。通过加强基础学习、改进教学方法和教学手段、强化实践教学环节、开展课外科技创新活动等教学改革措施，有效培育了学生的综合设计实力和创新实践实力，增加了学生的社会竞争实力。 注 释 1 郑文纬，吴克坚.机械原理M.北京：高等教

15、化出版社，11016：1-8. 2 朱如鹏.机械原理M.北京：航空工业出版社，19101：1-5. 3 孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理M.北京：高等教化出版社，2022：1-4. 4 潘存云.机械原理M.长沙：中南高校出版社，2022：1-16. 5 朱焕勤.开展情景式教学实践活动，提高职业教化教学质量J.中国教化发展探讨，2022：67-69. 6 罗继曼，郑夕健，侯祥林.机械原理课程多媒体协助教学系统的探讨与实践J.高等建筑教化，2022：148-150. 7 张春林.机械创新设计M.北京：机械工业出版社，2022：5. 责任编辑：钟 岚 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页