機構運動方案創新設計實驗的改革與探討

【摘要】分析現有實驗進行情況，提出實驗過程的不足，通過改進設備，建立模擬仿真實驗平臺，采用CDIO實驗教學模式及多樣化實驗考核模式，激發學生學習的積極性，培養學生創新設計思維及創新設計能力，提高了實驗教學質量。

【關鍵詞】CDIO 教學模式 考核模式 教學質量

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）28-0247-02

一、前言

為適應新的人才培養需求，我校對機械原理課程及實驗教學環節進行了改革，使其在人才培養目標上也更加注重人才素質及綜合創新能力的培養，機構運動方案創新設計實驗是《機械原理》實踐教學環節增添的一個重要的具有綜合性創新性的實踐教學環節，通過該實驗教學環節的學習培養學生機械綜合設計能力和創新思維能力，增強學生的創新意識及工程實踐動手能力。

二、機構運動方案創新設計實驗教學現狀

目前我校所開機構運動方案創新設計的實驗項目，存在各方面需要改進之處。如實驗課時設置不夠合理，實驗臺沒有機構運動參數的測量系統。現有的實驗教學是學生根據實驗指導書中指定的常見機構運動方案，在有限的2課時內學生利用實驗臺組合模塊將機構拼接完成，然后調試使機構能夠正常運轉，由于熟悉實驗臺模塊及機構拼裝調試需要花費大量的時間，學生根本無時間進行機構創新設計，且沒有運動參數的測量，有些運動特性不易直觀表達出來，運動特性是否滿足設計要求難以保證，不利于對學生綜合設計能力，創新能力的提高。實驗考評方法單一，實驗過程中有的學生不能夠積極參與在其中，不能真正體現實驗教學目的，為進一步提高教學質量需對教學現狀進行改革。

三、實驗教學的改革

1.建立虛擬仿真實驗平臺，改進實驗設備

建立虛擬仿真實驗平臺，學生可利用虛擬實驗平臺課余時間進行設計構思方案并在平臺上進行虛擬組裝，裝配過程中調試檢查有無運動干涉現象，及時調整，并在其基礎上進行創新設計，驗證運動的確定性，分析運動特性及應用場合。

三維軟件較強的表現力，能夠激發學生學習興趣及對機構創新設計的積極性，在原有的實驗臺上增添一些測試系統，如購買一些位移，速度，加速度傳感器及測試模塊，學生通過機構運動參數的測量對現有機構運動特性進行分析，計算機構的運動參數、掌握機構運動性能，可以判斷機構運動特性是否達到預先設計要求，還可以使學生機構的急回特性，機構死點等運動特性建立一個直觀的認識，加深學生的理解，為下一步的創新設計奠定基礎。

2.實踐教學模式的改變

CDIO是近年來國際工程教育改革的一種新的工程教育模式，它是以工程實踐設計為主線，將產品的系統構思、設計、實施、運行構成一體，現將CDIO引入到實驗教學過程中，通過這個模式的實踐教學使學生明確工程師的角色和職責，以產品的生產流程為導向進行實驗，拓展學生創新思維意識，提高創新設計能力。

第一階段構思，建立理論實踐結合的一體化教學模式，在實踐中心建立多媒體一體化教室，把理論課堂搬到實驗室現場去上。

第二階段設計，學生根據自己模擬組裝的機構進行分析及桿組拆分，并創新設計新的機構運動方案，并進行機構運動仿真，分析機構運動特點及適用場合。

第三運行階段，進入實驗室進行實物組裝，通過之前的模擬設計，學生能在較短的時間內完成實物拼裝。解決課堂時間的不足，給學生留出更多的創新設計空間。最后實施階段，裝入測量系統，對機構運行情況進行測量，分析機構運動特性是否滿足設計要求，并進行調整改進。將CDIO工程教育模式貫穿于整個實踐教學過程，增強學生對產品設計流程認識，加強了學生實踐動手能力，又培養了學生創新意識及創新能力。

3.實驗教學考核方法的改革

現在采用多元化的考核方法，將實驗考核分成四部分，各部分考核分值如下：實驗預習預作部分占20%，實際操作及團隊協作部分占50%，答辯占10%， 實驗總結及報告成績占20%。從機構運動方案的構思，模擬設計，組裝過程，到最后的答辯都進行考核，學生進實驗室后首先檢查實驗與預作情況，以預習報告，機構簡圖及機構仿真模擬圖為依據，實際操作部分以學生現場動手操作能力及解決問題能力為依據，答辯主要考核學生對所設計機構的運動特性及應用場合的認識程度，實驗結束后學生對實驗進行總結并填寫實驗報告。通過實驗考核方式的改變能最大限度地調動起學生參與實驗的積極性，更加公正地體現出學生的實際水平，也進一步提高了實驗教學效果。

四.結束語

機構運動方案創新設計實驗的改革，使學生在實踐中體現產品的生產流程。通過新的教學模式有效地調動了學生的學習積極性培養學生創新思維方式及創新設計能力，培養了學生團隊協作精神，提高了實驗教學質量，同時也為學生參加學校及全國各種專業技術性競賽奠定良好的基礎。

參考文獻：

[1]付曉莉，車江寧等.機構創新設計實驗立體化教學模式研究[J].實驗室科學，2011，14（2）：41-43

[2]孫桓，陳作模等.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2013.

作者簡介：

靳亞維（1972-），女，陜西興平人，講師，從事機械設計及制造的教學和研究工作。