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1傳統(tǒng)機械原理課程設計中存在的問題

機械原理課程設計的內(nèi)容主要分為兩個階段:第一階段為機械系統(tǒng)的運動方案設計，要求學生通過對常用機構(gòu)的組合或創(chuàng)新設計，實現(xiàn)簡單機械系統(tǒng)的功能需求;第二階段為機構(gòu)尺度綜合，以及對機械系統(tǒng)中指定機構(gòu)進行運動分析和動態(tài)靜力分析。目前在機械原理課程設計的教學過程中主要存在問題:

(1)設計題目類型單一，實踐過程枯燥。設計任務主要以典型加工設備為對象，擬定機械傳動方案，對其主傳動機構(gòu)進行運動分析和動態(tài)靜力分析，并在此基礎(chǔ)上通過限定執(zhí)行構(gòu)件的速度波動以確定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量，最后設計其中的齒輪機構(gòu)或凸輪機構(gòu)。這樣的設計題目單一且缺乏新穎性，與學生的實際生活脫節(jié)。設計過程的枯燥使得學生無法正確認識課程設計的重要性，設計興趣不強，參與積極性不高，難以達到實踐目的。另外，由于設計題目比較成熟，與之配套的設計手冊和指導書等資料較多，其設計思路和模式比較程式化，因而學生不需太多思考，僅僅只是按照指導書的要求翻書查表，按部就班地進行模仿設計，這樣的題目不利于學生創(chuàng)新思維和工程實踐能力的培養(yǎng)和訓練。

(2)設計方法陳舊，實踐重點偏移。目前，在機構(gòu)運動尺寸確定、機構(gòu)運動分析及力分析等基本知識和基本技能的訓練中，學生主要采用圖解法或解析法。圖解法概念清晰，形象直觀，便于學生理解與分析，但設計精度差，效率低，當學生需要分析多個瞬時的運動情況時，需要花費大量時間作圖，工作量大。解析法能獲得精確的計算結(jié)果，學生通過模型建立和程序設計可以分析任意點位置的運動情況。解析法的求解過程要求學生具備較好的數(shù)學功底和編程設計能力，但實踐證明多數(shù)學生欠缺獨立完成編程求解的能力，他們不得不把大部分精力放在程序?qū)崿F(xiàn)上，這樣機械原理課程設計就演變成了計算機語言的訓練］，偏離了機構(gòu)綜合設計與分析的實踐目的。同時，繁瑣的程序編寫，也會影響學生創(chuàng)新設計的積極性。

(3)設計時間緊張，實踐內(nèi)容縮水。學校目前將機械原理課程設計和機械設計課程設計整合為3周的“機械綜合課程設計Ⅰ、Ⅱ”。由于從內(nèi)容上設置為同一機械系統(tǒng)的不同階段性設計，因而從時間上兩者并沒有嚴格區(qū)分開。統(tǒng)計表明歷屆學生完成機械原理課程設計所需的時間約為1－1．5周，相對而言學時緊張。為了追趕進度，學生避重就輕甚至是掩蓋問題。比如在機械系統(tǒng)運動方案設計階段，學生普遍采用仿型設計和改型設計的方法，照搬相近的設計案例，或是僅改變某些結(jié)構(gòu)和尺寸，更有甚者忽略創(chuàng)新構(gòu)思的環(huán)節(jié)設計直接進入常規(guī)設計，整個設計過程中，機械系統(tǒng)的方案設計和機構(gòu)的選型設計等相關(guān)內(nèi)容體現(xiàn)不足乃至缺失，無法鍛煉學生的系統(tǒng)設計能力和創(chuàng)新設計能力。

2機械原理課程設計的教學改革與實踐

教育部高等學校機械基礎(chǔ)課程教學指導分委員機械原理課指組2009年制定了《關(guān)于深化機械原理課程實踐教學改革的建議》，明確提出了新形勢下機械原理課程設計教學改革應關(guān)注的重點問題。近年來，學校針對相關(guān)內(nèi)容也開展了一系列的改革，主要集中在設計內(nèi)容、設計方法及組織管理等方面。

2．1設計內(nèi)容強調(diào)“理實一體”，避免紙上談兵

考慮到實踐教學環(huán)節(jié)是對前期所學知識綜合應用的階段性檢查，機械原理課程設計的內(nèi)容應盡量包含各種運動形式和傳動機構(gòu)的基本技能訓練，同時為了提高學生應用所學知識解決實際問題的能力，在題目的選擇上強調(diào)了“理實一體”的原則。結(jié)合專業(yè)方向，突出特色，如包裝工程專業(yè)選用石蠟疊摞包裝機構(gòu)設計，機制方向選用沖床和插床的傳動機構(gòu)設計，機設方向選用往復式物料運輸機構(gòu)設計，模具方向選用造型機翻箱機構(gòu)設計等。這樣將題目與專業(yè)有機結(jié)合起來，使設計過程充滿現(xiàn)實感，可以有效激發(fā)學生設計興趣，端正其設計態(tài)度;借鑒學科競賽主題，推動學賽融合，學科競賽的特點在于規(guī)定競賽主題的前提下為學生提供更大的創(chuàng)作空間，更符合工程設計的實際情況。因而在題目選擇時，也借鑒了學科競賽中有關(guān)無碳小車、家居機械、環(huán)保機械以及康復機械等方面的設計主題，一方面能讓更多的學生了解和參與到學科競賽中，加強其在自主設計方面的鍛煉，激發(fā)其創(chuàng)造力，另一方面也能發(fā)掘和培育優(yōu)秀的學生和作品，為后續(xù)的學科競賽做準備;貼近實際生產(chǎn)生活，倡導學生自主選題，鼓勵學生個人或小組結(jié)合學習和生活中遇到的問題，自主擬定課程設計題目，通過發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題這一較為系統(tǒng)的實踐過程，全面培養(yǎng)學生主動實踐能力。

2．2圍繞機械系統(tǒng)的運動方案設計和機構(gòu)綜合，注重“虛實結(jié)合”的設計方法

對機械類學生而言，當通過機械原理學習了常用機械的工作原理、組成原理和設計原理后，為滿足工程實際需要或功能需求，首先面臨的是如何構(gòu)想出一些新的機械系統(tǒng)，或是如何對熟知機構(gòu)構(gòu)造出新的集成。因此，機械原理課程設計應注重機械系統(tǒng)的運動方案設計和機構(gòu)綜合，再輔以對主體機構(gòu)的運動分析和動態(tài)靜力分析。但是由于設計方法和學時等問題，現(xiàn)有課程設計過程中對運動方案進行優(yōu)化比較以及對運動學和動力學的變參數(shù)分析存在諸多局限性，因而將CAD/CAE技術(shù)引入課程設計中，通過“虛實結(jié)合”的方式提升學生運動方案設計能力，加強其對機構(gòu)的分析和綜合訓練。當經(jīng)過初步分析擬定傳動方案后，要求學生利用UG、Pro/e等軟件對傳動機構(gòu)進行三維建模，并借助ADAMS等仿真軟件對主體機構(gòu)進行運動或力分析，學生通過對理論分析結(jié)果和仿真分析結(jié)果進行比較，檢驗其傳動方案的合理性。接下來學生可以利用實驗平臺，自己動手對主體機構(gòu)進行實際搭接并測試主要運動參數(shù)，通過分析實際測試結(jié)果進一步證明傳動方案的正確性，從而輔助機構(gòu)設計。通過這樣的實踐過程，學生可以直觀地體會設計的各個環(huán)節(jié)，而CAD/CAE技術(shù)的應用也讓學生可以及時發(fā)現(xiàn)設計過程中的錯誤和問題，使其可以將更多地精力投入到改良設計和創(chuàng)新設計中去，更有利于學生設計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2．3加強課程設計的組織和過程管理，強調(diào)互助學習和團隊協(xié)作

為了克服學時短、任務重的矛盾，在理論課程開始階段，就將課程設計任務書在課程網(wǎng)站上，使學生有充分時間熟悉設計題目，思考設計內(nèi)容。同時在授課過程中，將設計內(nèi)容與知識點講解結(jié)合起來，既用實例引導加強了學生對基礎(chǔ)知識的學習，又能讓學生提前開展方案的構(gòu)思?？紤]到學生學習能力存在差異，在設計過程中不能一味強調(diào)獨立完成，應引導學生互助學習，強調(diào)團隊合作。要求學生以小組的形式選定設計題目，然后根據(jù)學生的學習能力和興趣特點將設計內(nèi)容任務化。在設計過程中，指導老師把控該小組的總體任務框架，負責解決團隊所遇到的共性問題，具體任務則由學生通過交流討論，利用合作與他人共同完成。而設計結(jié)束時，小組須采取答辯的形式來匯報其設計成果，老師則通過面對面的問答來檢驗學生的設計能力，了解學生對課程設計中相關(guān)問題的掌握程度。最后在成績評定環(huán)節(jié)，老師根據(jù)小組的任務難度、設計結(jié)果和水平給定該團隊成績范圍，然后各小組根據(jù)組員的工作量大小、團隊參與程度等進行自評，兩者相結(jié)合客觀地評定每個學生的課程設計成績。

3結(jié)論

機械原理課程設計是培養(yǎng)學生綜合設計能力，獲得工程技術(shù)訓練的重要實踐環(huán)節(jié)，在機械設計系列課程體系中占有十分重要的地位。為了切實提高機械原理課程設計的實踐質(zhì)量，近年來，學校在虛擬與實際相結(jié)合的選題原則，虛實結(jié)合的設計方法以及強調(diào)團隊協(xié)作的組織管理等方面對課程設計進行了一系列的嘗試和改革。實踐證明，改革措施的實施有效地調(diào)動了學生學習的積極性和主動性，使學生的動手實踐能力、創(chuàng)新設計能力和團隊合作能力得到了提高，其個人綜合素質(zhì)得到了培養(yǎng)，整體實踐效果明顯提升。

作者:李平杜力單位:重慶工商大學