本文作者：姜韶華 吳宇 楊俊燕 單位：濰坊職業學院

《機械設計基礎》是一門專業基礎課,本課程的教學目標不僅在于傳授常用機械和通用零部件的基本知識、基本理論和設計方法,更重要的是培養學生設計實際機械的能力。高等職業教育是以培養高素質技能型專門人才為目標,為此,我們結合《機械設計基礎》的教學實際,對傳統的教學進行改革,以培養學生的實際機械設計能力為出發點,加強學生的動手能力、獨立分析問題和解決問題的能力,從而提高其創新設計能力,確保高等技術應用型人才培養目標的實現。

1改革《機械設計基礎》教學內容

《機械設計基礎》課程包括了機械原理和機械零件兩門課的內容,它涵蓋了從機械方案設計(原理設計)、參數設計到結構設計的所有內容。過去的《機械設計基礎》教學,過分強調學科本身的系統性和完整性,注重單個機械及機械零部件的介紹,而對實用性的機械設計方法介紹不多,忽視對學生進行機械綜合能力的培養。學生對單個機械和零部件的分析能力尚可,但沒有形成一個完整的機械產品形象,不利于學生創新能力的培養。因此,根據新的課程體系,進行必要的教學內容改革。

1.1充實教學內容,突出創新設計能力的培養

教學過程中注重激發學生的創新欲望,培養其創新設計能力。為此,在教學內容上適當補充一些創新設計的方法,并結合課程的有關內容,營造創新環境,培養學生的創新意識、思維方法和技能。第一,機械原理部分除介紹平面連桿機構、齒輪機構、凸輪機構、間歇運動機構等各機構的組成、原理、結構特點及設計方法外,適當補充一些創新設計的方法。機器的創新在很大程度上取決于機構的創新,大多數的機構都可以認為是由基本機構或這些機構通過構件尺寸、形狀及運動副形狀的變化,經過倒置,或增加輔助構件等手段而得到的新的變異機構,或者是由上述這些機構用一定方式組合而成的新機構。例如,在平面四桿機構的設計中,不僅介紹平面四桿機構的基本形式,還要充實機構演化部分的內容,適當補充一些創新設計的方法,有助于培養學生的創造性思維能力。在講授這些機構的特點及演化方式時,要借助多媒體輔助教學手段,演示各機構的運動過程,增加學生的感性認識,啟發和引導學生積極思維,激發學習興趣,增強教學效果。第二,機械零件部分的主要內容是通用零部件的設計及選用,包括聯接零件、傳動零件、支承零部件等。在掌握了通用零部件的基礎上,增加機械系統的方案設計。主要內容包括:執行系統的方案設計;原動機類型的選擇;傳動系統的方案設計等。在進行傳動系統的方案設計時,涉及到帶傳動、齒輪傳動、鏈傳動、蝸桿傳動等相關知識,學生在設計過程中,加深對上述知識的理解,同時為課程設計做準備。

1.2加強教學內容與工程實際的聯系,培養學生的工程意識

由于大多數的學生缺乏工程實踐,對機械的感性認識也十分匱乏。因此,學生普遍反映《機械設計基礎》課程難學,不能將所學知識應用于工程實際中。因此,在教學過程,應從工程實際出發進行知識的傳授,加強學生的工程意識。如滾動軸承部分,由于滾動軸承為標準件,在教學內容安排上,首先介紹滾動軸承的標準,然后是軸承的選擇與壽命計算,最后是軸承的組合設計。在教學中,由于軸承的組合設計(包括軸承的固定、安裝、配合、調整、潤滑和密封等)是生產一線技術人員接觸最為廣泛的實際問題,因此可以把這部分內容進行重新整合,以實際機器為例,介紹軸承的固定、安裝、配合、調整、潤滑和密封等實踐性很強的技術問題。通過這樣的整合,使學生既學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《機械設計基礎》在工程實際中的應用實例,充實和豐富教材中的例題和習題。

2采用靈活多樣的教學方法,激發學生對《機械設計基礎》的學習興趣

在課堂教學上,要結合不同的講授內容采用不同的講授方法,如啟發式、案例式、討論式、項目引導式教學等。如講授輪系傳動比的計算時,采用直接提問啟發法和案例教學法。首先扼要地介紹輪系的有關內容,然后引出案例:分析汽車變速箱輸出軸的轉速。在學生進行分析時,直接提出問題:汽車變速箱屬于哪種輪系,如何實現變速,如何計算輸出軸的轉速等。在計算輸出軸的轉速時,啟發學生先判斷輪系的類型,然后應用相應輪系傳動比的計算公式進行計算。再如,在講授常用機構的設計這部分內容時,結合歷年學生參加機電產品創新設計大賽的作品,介紹機構的創新與應用,開展討論式教學。除了以上方法,還可以在某一階段將項目引導法應用于教學中。如軸的設計部分,可以把設計加工一減速器中的從動軸作為一個項目。

主要教學過程如下:一步,教師通過任務單的形式讓學生明確本項目的主要任務,并以資訊單的形式提出一些與本項目有關的問題,如軸的結構設計應考慮哪些因素?軸上零件常用的固定方法有哪些?軸的加工方法等,學生通過閱讀教材、參考書等掌握應具備的知識和技能。二步,學生通過小組討論,制定工作計劃。在該階段,學生要考慮到軸的材料選擇、結構設計、強度計算、加工等,根據討論結果,填寫計劃單。三步,以小組形式展開討論,分析設計方案,教師可參與其中,幫助其分析方案,然后由學生自己做出決策。四步,學生根據所制定的方案獨立完成工作任務。在該階段,學生通過設計加工減速器中的從動軸及進行軸上零件的裝拆,進一步驗證方案是否合理,若存在不合理之處,要求學生及時修改方案。五步,以小組的形式展示設計加工出的軸,然后由其它小組找出設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,學生不僅了解了自己設計過程中存在的問題,知道了改進的方法,還鍛煉了學生的語言表達能力。六步,教師根據學生的作品,結合前幾個階段的完成情況做一個客觀公正的評價,讓學生清楚在軸的設計加工過程中容易出現的問題以及在今后工作中應注意的問題。學生在完成該項目的過程中,學到了探索知識的方法,讓枯燥的知識變成有趣的體驗,增強了學習專業知識的興趣。

3重視實踐環節,培養學生機械設計的動手能力

大多數的學生沒有社會實踐經驗,因此要學好這門課,實踐環節尤為重要。在課程的前期應組織學生到工廠參觀、進行金工實習、參觀機械零件陳列室,使學生對常用機構和通用零部件有一個感性認識。課程設計是培養學生綜合設計能力的一個有效手段。在課程設計之前,應先通過觀看錄像、拆裝減速器等,使學生熟悉減速器各部分結構及功能、各個零件之間的連接關系與特點等。在設計過程中,學生根據工作要求,利用機械設計基礎所學知識,并綜合利用所學過的其它知識,如機械制圖、金屬工藝學、材料力學等,完成各零部件的設計,繪制出減速器的裝配圖和各零件圖。通過設計,使學生不僅鞏固了本課程及有關課程的知識,還提高了學生綜合運用這些知識和技能去分析和解決技術問題的能力。教師在參與指導的過程中,要鼓勵設計結果的多樣性,培養學生的創新、創造意識和能力。