機械設(shè)計基礎(chǔ)論文
摘要：通過對工業(yè)設(shè)計專業(yè)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)的開展和實踐, 分析了目前教學(xué)過程中存在的問題。針對這些問題, 結(jié)合工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學(xué)科特點, 從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法, 實踐教學(xué)和課程考核等方面詳細介紹了課程教學(xué)改革的一些探索, 以此來豐富和完善該課程的教學(xué), 使得《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)教有所成學(xué)有所用。
關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計; 機械設(shè)計基礎(chǔ); 教學(xué)改革;
工業(yè)設(shè)計專業(yè)的知識體系包括了工學(xué)知識體系、設(shè)計學(xué)知識體系和人文藝術(shù)知識體系, 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是工業(yè)設(shè)計專業(yè)重要的一門工學(xué)基礎(chǔ)課程。工業(yè)設(shè)計師如果沒有掌握機械設(shè)計等方面的工程知識, 就很難深入理解產(chǎn)品工作的基本原理, 無法和產(chǎn)品工程師很好地溝通。通過該課程的學(xué)習(xí), 掌握常用機構(gòu)的性能、特點, 掌握典型通用機械零部件的功能特點、選用原則、常用材料選取, 初步具有設(shè)計常用機構(gòu)的能力, 解決產(chǎn)品設(shè)計中的結(jié)構(gòu)問題, 為產(chǎn)品設(shè)計服務(wù)[1]。在目前的機械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)中, 教學(xué)觀念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和課程考核等沒有充分考慮到工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學(xué)科特點。因此, 本文通過在機械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)中的經(jīng)驗方法, 探討機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革, 使其適應(yīng)工業(yè)設(shè)計專業(yè)特點, 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和工程設(shè)計能力。
1 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程改革研究現(xiàn)狀
國內(nèi)已有部分高校對《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程進行改革和建設(shè)[2]。以機械設(shè)計基礎(chǔ)課程為研究對象, 基于U nity 3D游戲技術(shù)引擎, 利用三維建模融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計了基于Web的三維虛擬實驗平臺[3]。建立了一套與應(yīng)用技術(shù)型教育相適應(yīng)的機械設(shè)計基礎(chǔ)課程考核評價指標體系[4]。運用Solid Works教學(xué)方法對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程進行改革[5]。以網(wǎng)絡(luò)資源共享為基礎(chǔ), 通過模塊化建設(shè)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的資源共享[6]。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)中, 以項目為載體, 采用項目化教學(xué)為主導(dǎo)的多元化教學(xué)法[7]。通過應(yīng)用多媒體技術(shù)、三維仿真軟件, 開發(fā)創(chuàng)新性實驗等措施對機械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)進行改革探索[8]。通過加強與工程實際的聯(lián)系、及時更新教學(xué)內(nèi)容、改進教學(xué)方法等措施改革機械設(shè)計基礎(chǔ)課程。
上述《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程改革主要針對機械類專業(yè), 而工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后主要從事工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計, 結(jié)構(gòu)設(shè)計和人機交互設(shè)計。對于該課程, 學(xué)生只需掌握常用機構(gòu)和通用零件, 產(chǎn)品設(shè)計過程中產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件之間的連接、受力特點、機構(gòu)原理等知識, 不必掌握背后復(fù)雜的公式計算和推導(dǎo)。因此, 工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生需要掌握的機械知識與機械類專業(yè)學(xué)生不同, 上述《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程改革對工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生并不適用。
2 目前教學(xué)中存在的問題
2.1 學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣與動力
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程內(nèi)容理論性較強, 很多知識點需要通過抽象思維理解。工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生抽象思維較弱, 形象思維較強;工程意識薄弱, 對機構(gòu)及零部件認識不足, 缺乏機械工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識。使得工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生覺得課程枯燥乏味, 提不起學(xué)習(xí)興趣和動力。
2.2 教材案例與工業(yè)設(shè)計專業(yè)結(jié)合不夠緊密
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教材中的單缸內(nèi)燃機、鄂式破碎機、牛頭刨床、鶴式起重機等案例與工業(yè)設(shè)計的研究方向結(jié)合不緊密, 造成了工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生在認知和理解上的困惑。
2.3 教學(xué)方法單一, 理論與實踐結(jié)合度差
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程具有很強的工學(xué)和理學(xué)的綜合性。因此, 課堂教學(xué)以教師為主的理論講授, 上課氣氛呆板, 讓工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學(xué)生不適應(yīng), 失去學(xué)習(xí)興趣;直接讓學(xué)生進行設(shè)計實踐, 學(xué)生又無從下手。
2.4 和專業(yè)課的銜接問題
目前《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)注重系統(tǒng)性地講授課程內(nèi)容, 而忽略了與工業(yè)設(shè)計專業(yè)課的結(jié)合, 由于課程間缺乏銜接, 學(xué)生很難運用所學(xué)知識解決產(chǎn)品設(shè)計中的實際問題。
2.5 考核形式單一
目前課程考核以考試為主, 過多地關(guān)注考試結(jié)果, 而忽略了學(xué)習(xí)的完整性, 導(dǎo)致部分學(xué)生放松平時的學(xué)習(xí), 臨時突擊復(fù)習(xí), 死記硬背、抄襲, 缺乏深入的思考。
為解決上述問題, 結(jié)合工業(yè)設(shè)計專業(yè)的學(xué)科特點, 對《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程進行有針對性的創(chuàng)新調(diào)整。
3 改革內(nèi)容
工業(yè)設(shè)計專業(yè)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程改革, 以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力, 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析能力和解決實際工程問題的能力為目標, 降低理論計算要求, 以工業(yè)設(shè)計常見設(shè)計產(chǎn)品為對象, 堅持實用為主、夠用為度, 發(fā)揮學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)地位, 將理論教學(xué)和技能訓(xùn)練有機結(jié)合, 培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。
3.1 教學(xué)內(nèi)容改革
構(gòu)建知識理論與實踐一體化課程結(jié)構(gòu)與內(nèi)容。新的課程體系, 以能力為本位, 以工業(yè)設(shè)計常見機械結(jié)構(gòu)設(shè)計為主線, 以“必需、夠用”為原則, 遵循學(xué)生認知規(guī)律, 從對簡單機械結(jié)構(gòu)認識入手, 由淺入深, 循序漸進, 逐步掌握機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本理論和基本方法, 突出知識的實用性與針對性。設(shè)計師學(xué)習(xí)工科技術(shù)需要的是邏輯, 而不是數(shù)學(xué)。刪除不必要的公式推導(dǎo)和涉及復(fù)雜計算的內(nèi)容, 對于需掌握的公式, 只要求學(xué)生理解公式中每個參數(shù)的意義, 會應(yīng)用公式分析計算。工業(yè)設(shè)計能用到的機構(gòu)運動的原理性內(nèi)容100多年前既已停止發(fā)展, 指定一本機構(gòu)圖冊讓學(xué)生反復(fù)學(xué)習(xí), 熟悉機構(gòu)運動的各種變形與組合應(yīng)用實例, 從而掌握機構(gòu)運動的原理。增加適合工業(yè)設(shè)計專業(yè)方向的教學(xué)案例, 如交通工具類、家用工具類、玩具類、健身器械類等靈巧機械產(chǎn)品, 用生動、直觀的產(chǎn)品實例闡述機械工程與工業(yè)設(shè)計之間的緊密關(guān)系。跟蹤學(xué)科發(fā)展動態(tài), 豐富教學(xué)內(nèi)容, 在授課過程中適時地傳達新的理論和研究方法, 如機器人技術(shù)、微型機械、撓性機械、納米機械等最新研究成果, 培養(yǎng)專業(yè)興趣, 增加學(xué)生的知識面, 拓展學(xué)生的視野, 提高學(xué)習(xí)熱情。
3.2 教學(xué)模式改革
以機械認識——機械設(shè)計——機械研究——機械創(chuàng)新為主線, 堅持“實在” (有豐富多樣的具休內(nèi)涵) 、“實用” (密切結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計中的實用技術(shù)) 的基本原則, 從簡單到復(fù)雜, 從一般到先進, 從局部到整體, 從單一到綜合, 在教學(xué)過程中采用課堂討論式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、案例教學(xué)、情境教學(xué)、項目教學(xué)、匯報點評等教學(xué)模式, 注重基礎(chǔ)應(yīng)用性, 從理論的傳授過渡到方法的學(xué)習(xí)。允許學(xué)生展開想象, 自由發(fā)揮, 激勵學(xué)生主動思考、合理思考, 鼓勵學(xué)生多向思維, 調(diào)動學(xué)生的積極性。感受機械設(shè)計成果的美感, 并以此增強學(xué)生的審美情趣。鼓勵學(xué)生結(jié)合生活和產(chǎn)品設(shè)計實踐中的各種案例, 提出問題或假設(shè), 通過分析、歸納、總結(jié), 增強對基礎(chǔ)理論的理解。
3.3 教學(xué)方法改革
遵循以學(xué)生為主體, 以教師為主導(dǎo)的教育理念, 改進教學(xué)手段和教學(xué)方法。充分利用實物、模型、計算機多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行立體化教學(xué)。用Authorware、Power Point等軟件制作課件, 運用Solidworks、3Dmax、ADAMS等軟件將常見的機構(gòu)制作成三維動畫, 增強學(xué)生對機構(gòu)運動的感性認識, 使課堂教學(xué)更加生動, 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣, 提高教學(xué)效果。如在進行機構(gòu)運功簡圖繪制和機構(gòu)自由度計算教學(xué)中, 通過動畫演示展現(xiàn)機構(gòu)運功簡圖繪制的步驟和機構(gòu)實際的運動情況。在進行平面連桿機構(gòu)的教學(xué)中, 通過圖片、動畫或錄像演示風(fēng)扇搖頭機構(gòu), 抓片 (膠片) 機構(gòu), 門窗啟閉機構(gòu), 汽車前輪轉(zhuǎn)向架等實例闡述曲柄搖桿機構(gòu), 雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)的區(qū)別。與解析法相比, 圖解法具有方法直觀、原理簡單、作圖便捷等優(yōu)點, 比較符合工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生形象思維強、抽象思維相對較弱的特點。在進行機構(gòu)分析和設(shè)計的教學(xué)中, 舍棄解析法, 改用更加直觀和易于理解的圖解法。
3.4 實踐教學(xué)改革
加強實踐教學(xué), 注重理論與實踐的結(jié)合, 形成“理論一實踐一再理論一再實踐”螺旋式推進的實踐教學(xué)。在教學(xué)中讓學(xué)生動起來, 實現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做”學(xué)做合一。讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣和特長, 制作機械創(chuàng)新設(shè)計作品, 鼓勵并指導(dǎo)學(xué)生積極參加各類工業(yè)設(shè)計大賽, 機械創(chuàng)新大賽和大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃 (SRT) 項目, 挖掘?qū)W生創(chuàng)新潛能, 培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力, 團隊協(xié)作能力, 開拓創(chuàng)新能力和綜合設(shè)計能力。
3.5 課程考核改革
從“如何運用基本理論和方法, 發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決實際問題”的角度, 對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行客觀合理的考核。建立能激勵學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的過程性考核和終結(jié)性考核相結(jié)合, 定性與定量相結(jié)合的綜合考核體系。過程性考核主要包括個人作業(yè)、團隊作業(yè)、分析報告、課堂討論、[資料閱讀、設(shè)計實踐等要素, 過程性考核注重考查學(xué)生對知識的理解和掌握情況, 引導(dǎo)學(xué)生重視平時學(xué)習(xí), 培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力;終結(jié)性考核注重考查學(xué)生的知識應(yīng)用能力。
4 結(jié)語
本文對工業(yè)設(shè)計專業(yè)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革做了分析介紹, 課程改革針對工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)科特點, 突出以學(xué)生為主體, 強調(diào)理論與實踐, 采用富有實效、靈活多樣的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性, 提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和解決實際問題的能力, 為社會培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的工業(yè)設(shè)計專業(yè)人才。
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