工程教育背景下的機械裝備課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)探究

蔣曉耕 劉暢

摘? 要：基于國際工程教育背景的大環(huán)境，著重分析《機械制造裝備設(shè)計》課程授課內(nèi)容，結(jié)合該課程實踐性強、概念內(nèi)容多、理論性較弱的課程特點，根據(jù)實際教學(xué)過程中存在的問題，重新提出與《機械制造裝備設(shè)計》課程相結(jié)合的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，對該課程的轉(zhuǎn)變教學(xué)模式提出新的探索性的研究。結(jié)果顯示，通過一年的課程改革教學(xué)實踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率得到顯著提升，學(xué)習(xí)結(jié)果更加符合該課程的工程教育要求，為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的積極主動探索精神、提升學(xué)生的創(chuàng)新動手能力奠定了堅實基礎(chǔ)。

一、課程概要

“機械制造裝備設(shè)計”（又名“機械裝備及設(shè)計”）是機械工程專業(yè)本科生的必修專業(yè)課，也是機械專業(yè)學(xué)生的核心課程，具備實踐性強、概念內(nèi)容多、理論性較弱等特點。該課程和其實踐環(huán)節(jié)在天津工業(yè)大學(xué)機械工程專業(yè)開設(shè)的時間一般是在第七學(xué)期，即大學(xué)本科四年級上學(xué)期。該課程開設(shè)的實踐晚于“大學(xué)物理”“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”“機械原理”“機械設(shè)計”“互換性與技術(shù)測量”等機械專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”“數(shù)控技術(shù)”“專業(yè)英語”等專業(yè)課。這門課程及其實踐環(huán)節(jié)涉及的專業(yè)內(nèi)容多、牽扯的知識面廣，需要結(jié)合大量前期的基礎(chǔ)知識和專業(yè)技能。因此需要在教學(xué)及實踐環(huán)節(jié)重點關(guān)注學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力、知識總結(jié)能力、探索未知的能力、解決實際問題的能力，并注重與實際工程的結(jié)合。為了適應(yīng)近些年來工程教育的發(fā)展需要，結(jié)合我校機械工程專業(yè)的工程教育認(rèn)真工作穩(wěn)步推進(jìn)，針對《機械制造裝備設(shè)計》課程及其實踐環(huán)節(jié)需要進(jìn)行更進(jìn)一步的教學(xué)研究與改革實踐。

二、課程內(nèi)容安排情況

專業(yè)課程設(shè)計的性質(zhì)是機械工程專業(yè)獨立實踐環(huán)節(jié)中的課程設(shè)計環(huán)節(jié)，也是必修課。課程任務(wù)是通過機床主傳動系統(tǒng)機械變速的設(shè)計，使學(xué)生在擬定傳動系統(tǒng)、傳動機構(gòu)、裝配結(jié)構(gòu)和制造工藝等各種方案以及在機械設(shè)計制圖、零件設(shè)計計算和編寫技術(shù)文件等方面得到綜合訓(xùn)練，以培養(yǎng)學(xué)生具有初步的運動和結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計計算能力。

課程目標(biāo)1：掌握機床主軸變速箱全部構(gòu)造、機構(gòu)原理、每個零件的功用、形狀、尺寸位置、相互連接的方式、配合性質(zhì)及運動關(guān)系。

課程目標(biāo)2：掌握機床主軸變速箱展開圖的繪制，了解機床主軸變速箱的軸向剖視圖的繪制。所有零件按照標(biāo)準(zhǔn)代號、非標(biāo)準(zhǔn)件代號編序號、參數(shù)和數(shù)量。展開圖除標(biāo)注配合件的配合尺寸和配合性質(zhì)外，還要選擇一個能影響軸向裝配尺寸的軸向尺寸鏈進(jìn)行標(biāo)注。

課程目標(biāo)3：設(shè)計計算說明書應(yīng)包含全部設(shè)計依據(jù)，用以論證設(shè)計正確性。具體應(yīng)包括：機床的規(guī)格和用途;運動參數(shù)的確定;傳動參數(shù)的確定;傳動結(jié)構(gòu)和傳動系統(tǒng)圖的擬定;主要零件的驗算;操縱機構(gòu)及潤滑方式的說明;其他需要說明或論證的問題。

當(dāng)前存在的問題主要有：

1.課程實踐環(huán)節(jié)學(xué)生自主探索積極性不強;

2.受課程學(xué)時所限，實踐環(huán)節(jié)部分內(nèi)容在課程上無法講授;

3.實踐環(huán)節(jié)學(xué)生參與度不高，部分學(xué)生存在“趕工”現(xiàn)象。

三、實踐創(chuàng)新的具體舉措

1.在先修課程的基礎(chǔ)上讓學(xué)生通過對各類機床結(jié)構(gòu)功能的橫向類比，加深對機床結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的理解。

2.教學(xué)手段多樣化。對于學(xué)生難于理解的各種概念和定義，采用實物演示等輔助手段，把抽象問題形象化，復(fù)雜問題簡單化，使學(xué)生由淺入深逐步掌握機床各類參數(shù)的計算方法，掌握機床主軸變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則。

3.注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。在繪制裝配圖的過程中，增加學(xué)生親自動手操縱主軸變速箱的環(huán)節(jié)，給學(xué)生從理論到實物間架起橋梁。

4.為學(xué)生提供更多實際操作演練環(huán)節(jié)，將機械類課程競賽如“機械設(shè)計創(chuàng)新大賽”“無碳小車比賽”“華北五省機器人大賽”等學(xué)科競賽與課程內(nèi)容有機深度融合，并積極聯(lián)系校外實習(xí)實踐基地，為學(xué)生拓展眼界、開闊視野提供機會，也為學(xué)生提前接觸企業(yè)實際需求提供信息。

5.將課程與其實踐環(huán)節(jié)穿插進(jìn)行，打破原有的“課程結(jié)束再實踐”的固定套路。這將為學(xué)生更深入地理解課程理論知識、深化概念理解提供更多幫助，也為實踐環(huán)節(jié)的順利開展提供更多支撐。

6.細(xì)化評價體系。按照國家工程教育專業(yè)認(rèn)證的評價體系，細(xì)化課程與實踐環(huán)節(jié)的課程目標(biāo)，并與畢業(yè)指標(biāo)點詳細(xì)對應(yīng)，將課程目標(biāo)評價機制與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)有機結(jié)合，形成培養(yǎng)過程的“全閉環(huán)”模式。

7.培養(yǎng)過程的評價方法和畢業(yè)生的評價有機結(jié)合。實踐課程的進(jìn)行過程很難采用定量評價手段，需要建立一套更加科學(xué)的方法，衡量學(xué)生除了考勤和參與度之外的各項指標(biāo)，并將過程管理與畢業(yè)生的評價有機結(jié)合，使人才培養(yǎng)更加有針對性，對后期優(yōu)化培養(yǎng)過程起到積極的推動作用。

四、結(jié)束語

機械制造裝備設(shè)計的實踐環(huán)節(jié)機械專業(yè)學(xué)生的核心課程，具備實踐性強、概念內(nèi)容多、理論性較弱等特點，通過構(gòu)建教學(xué)體系、改革教學(xué)模式、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、應(yīng)用現(xiàn)代化教學(xué)手段和綜合創(chuàng)新型實踐教學(xué)方法，整合多種教學(xué)要素，解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題。使學(xué)生能夠熟練掌握機械裝備設(shè)計、制造及控制等相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)學(xué)、自然科學(xué)，工程基礎(chǔ)與專業(yè)知識，能夠分析與解決機械系統(tǒng)復(fù)雜工程問題，具有創(chuàng)新能力、團隊精神、不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)專業(yè)技術(shù)發(fā)展的能力，能夠從事機械產(chǎn)品設(shè)計、制造、應(yīng)用研究、運行維護(hù)、生產(chǎn)管理等方面工作的復(fù)合型高素質(zhì)工程技術(shù)人才。

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