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半岛体育官方网站机械制造课程设计总结十篇


  机械基础系列课程在机械类专业人才培养中占有极重要的地位,其教学内容和课程体系的建构直接关乎人才培养的质量。所谓机械基础系列课程,主要是指工程图学、机械原理、机械零件、机械设计,金属工艺实践、互换性与测量技术、力学基础等。因此,机械基础系列课程的改革“既是工科各相关专业基础课程改革的重要组成部分,也是机械学科教学改革的重点和难点。围绕机械学科的培养目标和培养模式构建新的系列课程体系,将对我国机械类人才培养乃至机械制造业发展产生重大影响。”[1]

  我国大规模的机械基础系列课程体系和教学模式的改革始于20世纪90年代中期。经过了二十年的改革取得了一些可喜的成果,但在一些方面仍有改革的空间。本文通过查阅二十年来国内高校发表的机械基础系列课程教学改革的文献,试图通过陈述、分析和评论,梳理改革的成就和不足,以期今后的教学改革更加具有针对性。改革的具体目标集中于删减课程内容、建立新的课程体系、课程体系模块化以及课程高度综合化等几个方面。

  高校的课程体系是高等学校人才培养目标的主要载体,是高校教育思想和教育观念付诸于实践的桥梁。它体现教育价值理念。如果说大学人才培养目标只是对学生知识、能力和素质方面提出的应然要求,则课程体系在很大程度上决定学生所能呈现的知识、能力和素质结构的教育实然。因此,课程体系的构建和改革问题是大学教育的关键问题,[2]科学合理的课程体系是保障和提高教学质量的重大因素。传统的机械基础系列课程体系形成和成熟于高等工科教育理念以知识传授为目标,和机械加工以机床加工为主要手段的时代。有两个原因说明改革是必然的。

  1.随着信息化时代的到来,知识爆炸,任何人都无法获取如此丰富的知识。因此,必须摈弃传统的以知识获取为终结目标的培养体系,重构以培养学生的工程意识和创新设计能力为主线.现代机械制造已由原来的机床加工转向数控加工。数控加工集机械、控制和计算机信息三位一体,是机、电、液和计算机技术的高度集成。因此,必须以数控加工为龙头,重构新的课程体系,拓宽机械基础,更新机械类专业的教学内容,促进系列课程体系的建设。[1]

  二十年来,机械基础系列课程体系的改革可谓是改革重中之重。目前构建新的体系有如下几种举措。

  (一)依据培养目标与现代工程科学技术实际,优化课程体系,整合、重组重点课程。

  整合、重组重点课程,即对原来的课程体系进行削枝强干和有机重组的改革措施,重构一门或两门综合性较强的核心课程。精简传统课程的门类,对一些陈旧过时、实用性较差的内容进行删减,对内容重复出现较多的课程进行合并,形成新的课程体系。典型案例如兰州工业高等专科学校,其新的课程体系以工程应用为主线,将理论力学、材料力学、机械原理与机械零件四门课程教学内容有机整合、融揉一体,形成机械力学与机械设计这样一门综合性的技术基础新课程。该新课程体系特点体现为:①将力学中相关摩擦、机构的运动分析等原理渗透到机械设计的全过程,涉及设计环节中的力学问题合并至同一课题中,避免重复。②将动力学部分内容重点置于惯性力、达朗伯原理、刚性转子平衡、机械运动速度波动调节等上。将理论力学中基础理论部分分散至机构运动分析与力分析中,相关机构则突出运动分析与设计,零件设计则注重其失效分析、计算准则及工作能力设计。并简化理论推导与论证,突出“学以致用”,立足基础理论以够用为度。③围绕工程应用实例,跨越原有学科体系,按通用机械的设计过程组织教学内容,梯次引出各种必需概念,重点突出各种概念和公式的物理意义和应用场合,使之相互揉合,有机地融为一体,增强工程氛围。④在保证原课程基本要求条件下,教学课时得以大幅度缩减。将省出的学时用于实践教学和新知识、新技术、新工艺的学习,增强实践能力。⑤强调在机械零件课程设计中采用AutoCAD、KMCAD等软件进行绘图,将计算机技术贯穿于图学教学全过程,增强培养计算机技术应用能力。[3]

  重庆大学从工程应用原则出发,取消公差与技术测量课程,将尺寸公差的定义与标注、标准融入机械制图的零件图、装配图中;将表面粗糙度、形位公差的定义及作用融入机械制造基础,结合相应的加工过程与实现方法及成本等内容进行授受。而将公差与配合的正确选用融入机械设计中,结合零件与传动系统的功能结构设计进行授受,以帮助学生进一步理解公差配合的实质和正确选用的原则。[4]

  此外,还有如北京科技大学将机械原理、机械零件和机械制图并为机械设计制图[5];佳木斯大学将机械原理和机械零件并为机械设计,机械制图与计算机辅助制图并为现代机械制图[6];天津科技大学将机床概论、金属切削原理和机械制造工艺学合并精简为机械制造技术基础[7];番禺职业技术学院和顺德职业技术学院将原机械制图、机械设计基础和机械制造技术基础三门课整合为机械分析制造技术基础。[8]国防科学技术大学并机械制图与互换性与技术测量为机械制图[9]等,都是通过整合内容达到减少课程名类的。

  (二)以设计为主线,理顺、协调、优化组合教学内容,对课程体系进行模块化设计

  机械基础系列课程设置模块化是许多高校进行课程体系改革的又一尝试热点。其典型案例如北京理工大学、中南大学、中北大学、山西农业大学、北京工业职业技术学院等院校。

  北京理工大学从整体优化的角度对课程内容进行整合,将原来的工程图学、机械原理、机械设计、互换性及测量技术四门机械基础系列课的重组为机械概论、制图设计、精度设计、机构设计、机械设计和综合设计六个模块,体现以综合设计能力培养为主线,创新设计能力培养为核心,现代设计能力培养为关键,把各门课群的各教学环节融入系列课的整体规划中,并进行优化重组,形成了一个完整的新体系。[10]

  中南大学则是根据能力培养层次,将课程体系划为机械构形与表达能力、机械设计基础能力、机械制造工艺基础能力和创新能力四大模块。分别以工程制图课程和计算机辅助绘图课程教学为主,培养学生空间构思能力和将设计意图用工程图的表达能力;以机械原理和机械零件课程教学为主,培养学生进行总体方案设计、分析、择优和零件结构设计的能力;以常用制造方法及设备的确定、公差、零件加工工艺规程的编制、质检方法与技术为主,由金工实习完成,培养学生的工程实践能力;以机械产品创新的基本原则、创新思维方式与方法、创新设计实例分析为主,培养学生的创新意识、创新思维和创造设计能力。[11]

  河北农业大学将机械基础系列课程划分成绘图、力学、机械制造、气液传动四大模块。其中,绘图模块作为机械设计制造的表达方式,为后续课程学习和设计提供有利的工具;力学模块中,并理论力学和材料力学为工程力学,以建立动、静两者之间的有机联系,便于联合解决工程力学问题;并机械原理和机械设计为机械工程设计原理,简化强度校核,增加利用软件进行强度校核试验内容,用综合实验完成机械原理和机械设计部分实验;机械制造模块由材料成型技术基础、工程材料和机械制造技术基础三部分构成。材料成型技术基础重点介绍后续课程中不涉及的内容。工程材料中,纳米技术及精密加工、超精密加工技术、材料的微观结构、不锈钢材料及热处理作为重点内容。机械制造技术基础部分进行了较大幅度整合。机床、刀具、切削原理部分加入数控机床及刀具;互换性与技术测量部分的尺寸链内容调整到机械制造工艺学部分,配合及项目标注调到绘图模块,只介绍测量及特征,适当增加误差理论与数据处理内容;机械制造工艺学部分加大成组技术内容量;为后续CAD/CAM课程中CAPP内容打下基础。气液传动模块中,把流体力学从力学模块调至气液传动模块,使理论与应用紧密结合。加大电液伺服内容,以便掌握模糊控制和智能控制技术。[12]

  此外,山西农业大学则是按照零件的种类划分模块,以“齿轮传动设计”、“轴系结构设计”、“标准件选型设计”等进行模块化教学的设计和实践,形成跨课程甚至跨多学科的课程体系。[13]北京工业职业技术学院则是将课程体系分为总论、机械设计计算、机械常用金属材料及热处理、机械加工及精度、机械设计基础和计算机辅助设计六个模块。其目的是有利于在各专业在制订教学计划时,保证必要的学时数,从而保证正常教学顺序和教学质量,满足不同专业的需求,达到有的放矢、因材施教的目的。[14]

  20世纪60年代以来,科学知识激增。为解决科学知识的急剧增长与学校教育时间的相对有限这一矛盾,课程综合化是世界各国课程改革的重要发展趋势。目前,美国的著名大学中,课程的综合化程度非常高,例如,MIT的机械系列课程“设计和制造Ⅰ、Ⅱ”就包括设计过程、机械设计、制造过程和系统、质量和过程控制等内容,包含了我国现阶段的若干门课程,甚至是跨学科的交叉的课程[15];密歇根大学的机械工程课程体系是ME250、ME350、ME450课程。其中ME250即固体力学与材料系列,是我国目前理论力学、材料力学和工程材料三门课的综合;ME350即热与流体系列课程,包含工程热力学、传热学和流体力学等课程;而ME450即设计与制造系列课程,包括机械制图、机械原理、机械设计以及有关机械制造的一些知识等[16]。加州大学圣地亚哥分校工程制图与设计引论课程融合了制图、设计、制造、2D和3D CAD、加工知识等内容[17]。

  目前,国内率先实施机械基础系列课程高度综合化的高校是上海交通大学。该校的改革始于2000年,依据打破原有课程设置的界限,建立新型的机械基础系列课程体系,实现两个转变,即传统设计向现代设计转变、传授设计知识向培养设计能力转变,为培养具有开拓精神的高级设计人才打下扎实基础的指导思想与目标,借鉴美国密歇根大学的设计与制造系列课程体系,对其原来的机械工程专业课程做出整合和调整,实现课程综合化[16]。改革取得了一定成效,但也遇到一些具体的困难。

  知识的爆炸与发展,学科的不断分化与细化,使课程门类不断增多。而学生的学习时间和精力总是有限度,这就要求构成课程体系的课程内容必须去粗取精,却旧迎新。课程体系改革还应考虑如何使课程链中内容的整体优化,追求教学的最佳效果。

  清华大学于20世纪90年代初就以优化知识结构,向学生传授有用知识为出发点,对工程制图、机械原理、机械设计基础等课程内容和体系进行了大调整。将机械制图教学重点放在零部件的表达、视图选择及徒手绘制草图的能力上,同时增加创造性构形设计思维的内容;机械原理由过去以机构分析为主的教学体系改为以机构设计为主的教学体系,增加机械方案创造性设计等环节。机械设计基础则按设计过程建立包括机械运动方案设计、机械零部件工作能力设计和机械零部件结构设计三部分内容的新教学体系。教学内容进行精选优化,各门课内容体现传授最有用知识,改革成效明显[18]。

  西北工业大学以机械设计为主线,侧重学生工程素质、综合应用和创新设计能力培养建立系列课程新体系,根据新体系进行课程之间教学内容的整合、协调和优化。精选课程内容。工程制图课程加强学生徒手绘草图、仪器绘图及计算机绘图能力的训练;工程材料及机械制造基础课程精选典型材料毛坯成型工艺和传统机械制造工艺等基本内容,充实现代工程新材料、新工艺和现代先进制造技术有关的内容,以加强学生对选材、零件与毛坯形成工艺和机械加工工艺设计能力的培养;机械原理课程加强学生机构综合应用和机械运动方案创新设计能力的培养;机械设计加强机械系统总体设计和结构创新设计能力的培养。[19]

  天津科技大学在机械原理、机械设计、材料成型工艺基础和机械制造技术基础等课程中增加计算机应用方面的内容。[20]

  我国机械基础系列课程体系的改革起步晚,时间不长,但是有了一个良好的开端,同时还有国外的一些成功经验可资借鉴,可以期望能有一个美好的未来。笔者在以上分析的基础上,梳理我国高校机械基础系列课程体系20年改革的得失,有如下几个特点。

  1.改革在全国范围内各高校展开。本研究虽然只是参阅了公开发表的近100所高校的有关机械基础系列课程体系改革的情况,但它们涉及到我国工科高等教育各个层次的方方面面,具有广泛的代表性。一些院校虽没有公开发表有关的举措的文章,但改革已经有了实际的行动。

  2.改革在稳妥中进行。教学改革是一项关乎人才培养成功与否、需要极其严肃和认真对待的大事。因此,改革,只能“改良”、“改好”,不能“改劣”、“改坏”。课程的实施最少是5年为一个周期,如果改好,固然收益,如果改坏,则至少影响5届学生,可谓贻害无穷。文献资料显示了大部分院校采取了稳妥的步骤,先提出一些方案,再经过认真讨论和论证,最后稳妥逐步实施。

  3.改革总体尚处于初始阶段。我国绝大多数工科高校建校时间不长,而且机械专业均脱胎于苏联模式或深受其影响。改革开放后,几乎都经过了一个较长时期的痛苦抉择和改革设想的酝酿阶段。目前,清华大学、上海交通大学、华中科技大学等名校起步较早,在改革的道路上行进较远,步子也较大。一些高校进行了初步尝试,并取得了一定的成效。但也还有相当多的高校仅仅只是提出了初步的设想。

  4.重视学生创新设计能力的培养。各校都把培养学生的机械创新设计能力、创新思维、动手能力、综合设计能力和激发学生创新设计积极性摆在重要的位置。

  5.课程门类和课时数略有减少。改革试图减少改革试图减少课程门类,减少课时数,提高教学效率,课程体系的综合化和交叉性有所提高。

  6.课程内涵体现了先进性和时代性。随着科学技术的不断向前发展,机械工程的内涵和外延都在不断扩充。主题在变,问题在变,活动在变,要求机械基础系列课程体系内涵紧跟时展的步伐,实时引入了新内容。

  然而,正如特点3所说,改革还只停留在初步阶段,其成效非常有限,这种局限性与不足通过国家精品课程建设结果可以得到证实。笔者从国家精品课程建设网上得知,始于2000年前后的国家精品课程建设,固然对提高机械基础系列课程教学质量起到了非常积极的作用。教育部共批准机械工程部级精品课程603门,其中大多数为机械基础系列课程。较多的如“机械设计”课程被评为部级精品课的有46所高校,“机械原理”有51所,“机械设计基础”有28所,“工程制图”或“工程图学”共有60多所,“机械制图”有14所,“画法几何及机械制图”有10所,“画法几何及工程制图”有8所,“机械制造基础”或“机械制造技术基础”共有36所,“工程训练”有9所,“互换性与技术测量”有9所。[21]这些数据一方面说明,我国工科大学的机械基础系列课程的教学条件和质量得到了较大幅度的提升。但从另一个角度来看问题,也可表明,虽然课程的高度综合化和交叉性成为全球大学的共识,但在我国现阶段,真正具有综合性和交叉性的课程和高校还极其少,像清华大学的“设计系列课”综合性精品课程成为凤毛麟角。各校的机械基础系列课程仍是以沿袭传统的课程体系为主的形式,各课程之间的分化和自守,使已形成的自身独立的学科系统难以打破藩篱。二十年来大部分改革仅在本课程系统内进行,始终围绕自成系统、自我完善与发展,追求各自的系统性和完整性而做着不懈努力。课程的综合性和交叉性还远远不够,一些改革仍然还停留在研究和纸上谈兵阶段,离现代大机械背景下的时代需求还有相当的距离。机械基础系列课程体系改革空间仍然很大,任重而道远。

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  机械设计制造及其自动化专业课程改革的迫切性,为了解决上面的问题,为社会培养更多的机械工程专业人才,必须对专业进行改革。最早的机械设计制造以其自动化专业不是这个名字,是由石油矿场机械到机械设计及制造专业,然后再和机械工程专业合二为一,才有了现在的名字。其实经过一系列的改革,虽然课程不断完善,但是还是不够健全。现阶段,如何解决课程专业面过窄、教学模式机械化、教学内容单一等问题,是现在专业改革迫切要解决的问题。

  高校教育的目的是培养整体高能力与高素质的人才。高素质人才必须身心素质、工程素质、科技素质、科学文化素质、思想品德素质都很强。现在高校机械工程教育的主要目标是:把课程中的科学技术变成生产力的机械工程技术人才。专业人才培养目标是:培养我国现阶段建设需要的人才,他们必须德智体美全面发展,而且专业知识过硬,可以从事机械设计制造及其自动化的设计制造的人才。

  现阶段,社会经济发展很快,机械技术也不例外,从积雪产品的更新换代速度就可以看出。主要是因为新材料发展、新设计理论、新制造技术综合发展造成的。所以,机械设计制造及自动化专业主要教程是材料工程、设计、制造,其次是外延课程。本文主要对课程进行分析,不仅对整体课程体系进行了分析,还对专业课程和技术课程进行了分析,冰箱制定了改革方案,下面讲解一下。

  教育部针对高等学校专业教学颁发了《普通高等学校本科专业目录和专业介绍》,其中对于机械设计制造及其自动化专业有了相关规定,并且把专业进行分类。其实大学生的类型不一样,培养的方向也是不一样的。每一个分类的教学课程是不同的,因为不同分类的人才起到的作用与地位是不同的。还有,对自动化专业的人才进行了分析,主要是从道德、知识、能力三方面着手分析的,然后制定相对应的模块。技术课程分为五大类,包括计算机应用、测试控制技术、电、制造技术、机械设计。主要是根基整体课程、培养方案、培养目标进行分类的,技术课程的分类把材料、设计、制造与外延课程结合在一起,而且每一类的学分占有的比重不同,计算机应用和测试控制都为五点五一,电位三点七六,制造技术为三点五一,机械设计占有的比重做大,为五十三。

  分析自动化专业教学课程,总结概括出自动化教学课程的类型,把课程体系根据类型分为三类目标,既道德养成目标、知识教授目标、能力培养目标。为老师制定教学方法体系,也就是三大类目标各自采用的教学方法。为学生制定学习方法体系,也就是什么方法可以使自己充分理解老师教授的内容。教法与学法结合在一些的设计依据是各种课程之间的联系,理论和实践的结合。教师教学方法主要有三个方面,用自己的言行影响学生、示范、讲解。每一种方法运用的模块是不同的,用自己的言行影响学生方法主要用于道德教学中。讲解法只要用于知识模块,教师用这种方法要适当,不能不管什么内容都一一讲解给学生听,这样学生分不清请重点,很难吸收。要少讲,从全部知识中找到精华部分传授给学生,让学生吸取最有价值的知识。示范主要用于专业技能教学中。各大高等学校对于机械自动化专业的课程体系不同的。其实这样是不合理的,因为我国教育部对于他们有专业标准,高等院校制定专业课程体系要根据国家教育部制定的专业标准,这样我国高校教学目标才能够统一。

  专业课程分为两大类,主要是专业任选课与专业限选课。任选课是供学生自由选择的课程,而限选课是必须要学习的课程。主要是为了学生在学习专业知识的基础上,可以向关联学科拓展,提高学生的综合素质。限选课占有的比重为五点零一,任选课为三点零。

  上面对于课程改革的内容、学分进行了讲解,通过对比可以看出,改革后的课程特点如下A总体的学习时间减少,技术课程的学习时间占有的比例一如既往的高,而专业课程的学习时间比重却减少很多。B很好几类课程的重要性在学分中得到体现,比如计算机应用类课程的学分占有的比重为一百零三,测控类占有的比重为八十三点七,电类占有的比重为三十八点七。C为了确保教学质量,对于一些教学内容进行了改革,制造类与设计类的课程为主要改革目标。主要体现在教学手段与教学方法上的变化。增加了多媒体与电化教学,对内容进行了重新组合和完善。制造类与设计类虽然占总体学分的比重还是比较高,但是比例却下降了很多,制造类减少了二十八点二,而设计类降低了十六点八。D专业课程调整比较大,虽然原有机械专业的特色还在,但是已经看不出原有专业的模样,专业面越来越广。

  改革进行了六年,现在已经形成已经形成三大类课程方案,分别为专业课程、机械设计制造及其自动化专业课程、技术课程方案,而且这三类课程方案比原来的课程更加合理,更加完善,更加系统。改革后的课程体系和方案与教育部对于专业的要求是相同的。而且改革方案已经在一些学校进行了实验,实验结果非常满意,制定的教学方案与培养方案都大大提高了教学质量、学生的专业面,为社会培养了创新能力强、专业能力强的人才。A学生不仅理论知识和知识面得到提高,而且还了解了一些关联学科知识。懂得多种学科之间知识结合,创新能力得到了提高。最近几年,在校生研究的越来越多,考研的人数与理论知识竞赛获奖者的增加,都可以改革课程对于学生的影响程度。B学生计算机应用能力越来越强。现在社会,计算机技术迅速发展,从而导致了计算机应用的范围越来越广。计算机应用能力的强弱关系工作能力的强弱。两千年以后,机械设计毕业论文,学生都是运用计算机进行设计的,从这一点可以看出,学生运用计算机进行辅助设计越来越多,也表明学生的专业面越来越广。C学生综合能力越来越高。从各大高校的毕业论文可以看出,参加科研项目的人数增加,而且科研项目难度和水平增强,从而导致学生设计的毕业论文专业度越来越高。大学生毕业后从事的工作不只局限于机械行业,很多相关行业都可以看到机械设计制造及其自动化专业学生的身影。

  机械设计课程设计是机械设计课程的一个十分重要的实践教学环节,旨在培养学生运用机械设计及其他先修课程的相关知识解决工程实际问题的能力。通过课程设计这一环节的训练,强化学生对机械设计课程的相关知识的理解,对一般机械零件设计的准则、方法和步骤有一个系统全面的掌握,充分培养学生的机械综合设计能力、工程应用能力和创新能力,为后续的专业课学习和毕业设计奠定良好的基础。随着我国高校教育教学体系改革的不断发展与深入,机械设计课程设计这一实践教学环节也越来越受到重视[1]。机械设计课程设计教学改革已成为高校机械类专业教学改革的一项重要内容。

  随着我国高校教育教学改革的不断深入,机械设计课程设计的教学改革也受到了越来越多的关注。由于机械设计课程设计的改革成效不仅取决于其自身的改革,还受到机械设计课程教学改革的制约,虽然近年来不少专家学者进行了大量针对性的研究,但目前仍未能有效解决在设计内容、教学模式、评价标准等方面的问题,难以充分发挥其在培养学生应用创新能力方面应有的功能,与当前应用创新性人才培养的总体要求还有较大的差距。具体而言,目前的机械设计课程设计教学还存在以下几个方面的问题。

  1.设计题目单一,设计内容雷同。目前的机械设计课程设计绝大多数为二级减速器的设计,原因在于减速器为典型的通用设备,包含了机械设计课程中介绍的几何所有零件类型,对于学生掌握常用零件的设计方法有重要意义,但是,这种沿用了几十年的单一设计主题模式,已难以适应现代人才培养模式的要求[2]。由于设计题目单一,导致学生的兴趣大打折扣,难以调动其积极性。虽然是一人一题,但都只是在具体的设计参数上有所差别,在设计内容、设计步骤方面无任何区别,因此,仍难以从根本上杜绝抄袭现象。同时由于设计过程过于程序化,相关教材与资料上都有详细介绍,容易使学生感觉枯燥、乏味,不能充分发挥其创造性思维。

  2.教学方法僵化,教学手段守旧。目前机械设计课程设计基本上是沿用传统的教学方法,即在任课教师拟定设计题目后,学生按照课程设计指导书介绍的方法和步骤依次完成方案设计、零部件设计计算、装配图设计、零件图绘制、设计说明书撰写和答辩。由于这一套流程多年来已基本程序化,学生只需机械地照搬,依葫芦画瓢即可,难以展开创新性思维,而任课教师的指导工作主要是督促学生按照设计流程完成各项具体任务和解答学生设计过程中的细节问题,较少注重学生的独立思考与创新能力的培养。虽然CAD技术等先进设计技术在机械设计领域已广泛应用,但目前的机械设计课程设计大多仍采用图板绘图,虽然这样做不仅可以培养学生的手工绘图能力,还能减少学生相互投机抄袭的机率,但并不能因噎废食,毕竟计算机绘图已是目前机械设计的主流。

  3.计划安排不周全,评价标准不科学。机械设计课程设计一般与机械设计课程教学安排在同一学期,在授课结束后的学期末进行。由于考试科目较多,许多学生忙于应付考试,难以集中精力进行课程设计,因而课程设计质量难以保证。部分高校为了便于管理,将学期的最后一周设为考试周,致使整个课程设计阶段,学生的主要精力都用于准备考试,对课程设计不重视,甚至是敷衍应付,致使课程设计流于形式。此外,课程设计成绩的评定也缺乏科学、规范的标准,基本上由任课教师自行确定。目前的机械设计课程设计考核主要从四个方面进行考核:平时考核,包括考勤、进度、态度和独立完成能力等;图纸考核,包括结构正确性、整洁性和规范性;设计说明书考核,包括内容完整性、正确性和规范性;答辩考核,包括回答问题的正确性和使用手册的熟练性。虽然这种评价方式相对比较全面,但只是一种事后评价机制,缺失了对学生进行正确引导的功能,而且在实际执行时缺乏量化指标,主观性较强,受学生扩招的影响,一名教师往往指导多个班级的课程设计,每个班级学生多达40多人,教师很难把握每名学生的具体情况。此外,现有评价体系中对学生创新能力的评价尚未引起足够重视,难以激发学生创造性思维与创新能力的培养。

  为了有效提高机械设计课程设计的教学质量,强化学生工程实践能力和创新能力的培养,解决目前存在的上述问题,必须从设计内容、设计模式、教学方法和考核评价等各个方面进行全面改革,建立一套系统高效的机械设计课程设计教学体系。总体而言,改革应从以下几个方面进行。

  1.优选设计课题,强调应用与创新能力的结合。针对目前设计内容单一、设计流程固化的问题,应结合课程教学要求与专业培养计划精心选择设计题目,优化设计内容,不仅要深化学生对课堂教学内容的理解与消化,强化其工程应用能力的培养,还要兼顾学生的创新能力的培养。传统的减速器设计题目虽然单一,但其涵盖了机械设计课程教学中涉及的几乎全部零件,有助于学生掌握通用机械的设计方法,是其他任何类型的机械结构都不可替代的。因此,应在保留减速器设计内容的基础上,选择更加灵活、更富有创造性的设计题目,如搬运机器人、牛头创床、糖果包装机等。这些题目既涉及到机构方案选择与运动原理分析,又涉及到减速器等具体零部件的设计计算,在方案设计时可以培养学生的创造性思维与创新意识,在详细设计时则强化了学生对一般零部件设计的具体方法,有效实现了应用能力与创新能力的结合。同时,也深化了机械原理相关知识的掌握与应用,实现了机械原理与机械设计课程的有效结合。考虑到课程设计周期较短,上述课题难以单独完成,应采用课题组形式,每个课题组2~3人,承担一个设计课题。总体方案由小组全体成员共同完成,每个成员独立完成一部分零部件的详细设计。采用这种模式既可培养学生的团队意识和协作意识,也能培养学生的独立工作能力。

  2.改进设计模式,由简单模仿向深度思考转变。传统的课程设计虽然在形式上是一人一题,但除了具体参数有所差别以外,设计内容、设计步骤及方法都是一模一样的,且相应的课程设计指导书中均给出了相应的案例,学生只需简单地模仿即可完成全部设计任务。许多学生在设计过程中依葫芦画瓢,生搬硬套,甚至在别人的设计结果基础上修改参数变成自己的设计,导致课程设计的基本教学要求都难以保证。通过改进设计模式,采用分组设计模式,使设计题目真正做到差异化,总体方案与设计步骤必须通过团队协作和个人深度思考完成,杜绝简单模仿甚至抄袭的可能性,有效培养学生的创新思维与创新意识。其次,为了防止课程设计与期末考试冲突,对有课程设计任务的学生,应在课程设计之前进行课程考试。对于目前实行小学期制的高校,将课程设计安排在小学期更为合理。此外,为了更好地促进课程设计效果,改变目前课堂教学与课程设计完全分离的模式,将两者融为一体,即在课程开始时将课程设计的任务下达到每个学生,学生在课程学习过程中便开始构思并不断完善设计方案,熟悉设计方案中涉及的相关零部件的设计方法,不仅为后期的正式设计奠定了良好的基础,也可激发学生的课堂学习兴趣,真正做到有的放矢、学以致用。

  3.丰富设计手段,熟练掌握多种现代设计方法。装配图与零件图的绘制是机械设计课程设计的一项重要内容,目前绝大多数高校仍要求学生采用手工绘图,有多方面的原因:一是没有足够的机房和电脑供学生使用;二是为了锻炼学生的手工绘图能力;三是防止学生抄袭,因为不同学生图纸内容基本相同,仅参数不同,采用电子图纸更易于修改抄袭。然而,CAD绘图已成为目前制造领域的主流,计算机绘图已成为大学生必须掌握的基本技能,因此高校教务部门和任课教师应积极创造条件,尽可能让学生采用CAD绘图,至少要做到部分图纸采用计算机绘制。此外,虚拟仿真、有限元分析等现代设计技术在机械设计领域也得到了广泛应用,为了使学生更好地适应社会需求,课程设计中应增加相应的训练内容,让学生熟练掌握多种常用的现代设计技术,为后续的学习及就业奠定良好的基础。

  4.规范考核评价体系,激发学生学习兴趣与潜能。考核评价体系是课程设计教学体系的一项重要内容,既是检验学生课程设计完成质量的标准,也是教师总结改进教学方法的依据。建立规范科学的考核机制不仅可以有效引导学生按照教学要求高质量、高效率地完成课程设计,也可激发学生的学习兴趣与自主思考的潜能。针对目前机械设计课程设计考核模式存在的弊端,将考核评价纳入课程设计的全过程,实行分阶段考核模式,依次进行设计方案考核、设计过程考核和设计结果考核。设计方案考核重点考核设计方案的创新性、合理性、实用性,激励学生在实用背景下进行创新设计;设计过程考核侧重考核学生结构设计的合理性、设计手册与设计软件使用的熟练程度、完成设计任务的独立性与积极性等;设计结果考核则是对设计图纸、设计说明书进行考核,重点检查设计计算的准确性、完整性和设计图纸的正确性、规范性,对于手绘图纸还应兼顾整洁性。为了检验学生对设计中相关知识的理解与应用,并及时解决出现的问题,将答辩考核分散到设计过程中,重点针对学生设计中出现的问题进行质询,使答辩不仅只是一种考核形式,更可作为解决学生设计中出现问题的一种手段,强化学生对相关知识点的理解与掌握。采取分段式考核方式,可将学生对设计结果的关注转为对设计过程的重视,防止投机取巧和模仿抄袭等现象的发生,有效保证和提高课程设计质量。

  机械设计课程设计是机械类大学生重要的实践环节,也是一项复杂的系统工程,不仅涉及设计选题、设计指导和考核评价等多个方面的内容,还与教学计划、软硬件条件等因素有关。为了有效提高这一实践环节的教学质量,必须不断深化教学改革,改革课程设计的教学模式,克服现有机械设计课程设计教学体系中存在的各种弊端,建立一套规范合理、行之有效的新的教学体系,并在不断的教学实践中进行改进与完善。

  [1]吴宗泽,高志,罗圣国,李威.机械设计课程设计手册[M].北京:高等教育出版社,2012.

  [2]刘贺平,罗阿妮,杨思霞,庞永刚.机械设计课程设计融入课堂教学的方法研究[J].中国电力教育,2013,(17):51-52.

  包括金属切削过程及其控制。机械加T设备与典型刀具、机床夹具设计、机械加1二质量及其控制、工艺规程设计、机械制造技术的发展概况等内容。

  课程涉及的知识面广.实践性强。除理论教学外,“机械制造技术基础”课程教学体系还包括实验教学、课程设计、生产实习教学环节,注重学生实践能力和创新能力的培养。通过各个教学环节的训练。融知识传授、能力培养、素质教育于一体,使学生树立现代程意识。掌握机械T程领域中必备的基础知识和基本理论,具备分析解决机械工程中一般技术问题的基本能力.为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术T作打下坚实的基础。

  因此,在教学过程中如何使学生对“机械制造技术基础”课程的重要性有足够的认识,如何使学生能真正在兴趣之中掌握机械制造技术的相关理论知识,如何提高学生的机械制造技术应用能力,是一个值得探讨的问题和教学改革的核心。

  二、“机械制造技术基础”内容改革“机械制造技术基础”课程内容丰富,计划教学学时多安排个学时,包括金属切削机床、金属切削原理、金属切削刀具、机械制造工艺学、机床夹具设计等内容。按照全国高校教学改革要求,贯彻“重视基础、精简学时、拓宽口径”的改革思路,以机械制造工艺学为主线,以金属切削理论为基础,以产品质量、加工效率与经济性三者之间的协调发展为目标,对原机械专业课程进行整合,强调应用性和能力的培养。

  在教材内容的选取上。侧重机械制造方面的基础知识、基本原理和基本方法,注重工艺原理的实际应用。课程总学时为48学时。

  其中理论教学42学时,实验教学6学时。表1为该课程的教学内容的学时安排。

  三、“机械制造技术基础”教学改革.课堂教学改革“机械制造技术基础”课堂教学的难点在于内容比较枯燥,不能激发学生的学习兴趣。为了达到预期的教学效果,应该做到以学生为主体、教师为引导,调动学生学习的积极性和主动性。

  采用多媒体课件、教学录像等现代教学手段进行教学,将图形、文字、动画和声音有机地结合在一起,加大课堂教学的信息量,使学生对学习的内容有直观的视觉认识。增加了.学习兴趣。例如在讨论CA6140型卧式车床的传动系统时,必须将车床的一些主要结构,如主轴箱、溜板箱中的双向多片式摩擦离合器、制动器及其操纵机构、纵向/横向机动进给及快速移动的操作机构、超越离合器等的结构特点、工作原理等充分理解,才能对整个传动系统图进行透彻的分析。讲解时可将相关的视频、动画等穿插在课堂教学中,把抽象的fnJ题形象化,静态的问题动态化,不仅提高了教学的针对性,也真正提高了课堂实效。除此之外,通过建立“机械制造技术基础”精品课程网站,设置了课程设计、视频教学、多媒体课件、模拟试卷、习题、在线学习问答等环节,增加了学生同老师之间的交流。

  根据不同的教学内容。采取相应的教学方法。主要采用的有现场比较教学法、案例教学法、提问教学法和讨论教学法、主线贯穿教学法等。要结合教学的内容、特点以及学生感受,尽量贴近生活,灵活地运用各种方法唤起学生的求知欲望,提高学生的理解能力,使学生对课堂教学感兴趣,自主地融入到课堂教学中来。例如,在讨论定位原理中的过定位时,应该采用3个支撑钉实现平面定位,若采用4个支撑钉,则出现了过定位情况。过定位是否允许,应视具体情况而定。这个问题可以结合日常生活中的桌椅板凳来讨论,四条腿的凳子比较多,其与地面的接触属于过定位。若地面平整。凳子的四条腿等高,且四条腿与地面接触的面都是小平面,则凳子与地面能很好地接触。人坐上去后很稳定;若地面不平或凳子的四条腿不等高。则凳子的四条腿与地面就不能完全很好地接触,最多3条腿接触。具体是哪3条腿接触,还要视具体情况而定,人坐上去后就不稳定。而对于野外作业的i脚架,:乏条腿与地面之间是小锥面接触,属于完全定位。作业的时候比较稳定;如果用四脚架,则无法稳定地实现野外作业。

  疾验教学改革为了加深学生对理论知识的理解和掌握,课程理论教学中需要对重点和难点内容设置实验,如车刀几何角度测量、切削力的测量、机床结构模型分析试验,机床静刚度测量和误差复映规律试验。

  以往开设的这些实验大多都是验证性的实验,不能很好地发挥学生的思维和想象,不能很好地锻炼学生的实际动手能力。针对这个问题,在课程实验中,减少验证性的实验,增加综合性和创新性实验,如典型零件的工艺分析和机床夹具综合分析等,给定一个具体的零件,首先进行零件的结构1=艺性分析、工艺路线的拟订及论证并制订机械加丁T艺规程。其次针对某道工序进行等用夹具的总体方案设计与论证,最后和实验室已有的工装夹具进行对比分析,指出各自的利弊。这样以来,就可以很好地将实验环节和理论学习及后续的课程设计、生产实习联系起来,既町以对书本上所学的较抽象的理论内容很好地理解,又为后面的专业课的学习及实践环节打下一定的基础。在一定稃度上较好地实现了理论与实践相结合。

  因此,只有充分利用学生课堂所学的知识和实验窒现有的仪器设备去设计实验,让学生自主地搭建实验平台,使用实验设备、使用实验仪器仪表,选择测餐的方法及处理试验数据的、分析实验结果等,才能使学生在复习、巩同已有的争业知识的同时,动手能力获得实质性的提高。

  .课程设计教学改革课程设计和生产实习是“机械制造技术基础”课程中重要的实践环节,是指导学生学以致用的有效途径。在现有的课程体系中,由于课程设计和生产实习的学时比以前大大削减,所以如何在更短的时间中使学生得到真正的锻炼是“机械制造技术基础”课程设计改革面临的问题。

  提前下达课程设计任务,课程设计贯穿于课堂教学和认识实习、生产实习。首先是在两周的认识实习期间就将课程设汁任务分配下去,然后让学生带着任务和疑问去学习机械制造技术基础课程,最后在4周的生产实习环节检验课程设计结果的合理性与可行性。能让学生带着最关心的问题去实习和学习,有利于取得较好的实习效果和学习效果.符合“实践一认识一实践”的认知规律生产实习、课程讲授、课程实验和课程设计共同完成)。

  调整课程设计任务和课程设计内容。由原来的一人一题变为多人题.分工明确,4.6名学生共同完成一零件的机械加工工艺规程设计(2。3种方案),而每名学生设计不同道工序的夹具。

  课程设计中间答辩环节。能及时发现设计中存在的问题,如方案的合理性,设计的难易程度,能否实现等,同时可以解答学生的一些疑问,集中起来共同讨论.有利于取得课程设计较好的成绩。

  .考核评估体系改革以往的考试模式大多沿用传统的考试管理模式,采用闭卷考试.试卷成绩和平时成绩各占80%和20%,平时成绩主要由考勤和作业组成,更多地注重了所学的理论知识。而对实践环节的检验不够充分。因此,打破传统的考试模式,对考核评估体系进行改革是必要的。具体做法是将认识实习、课堂学习、课程设计及生产实习全过程中学生的表现纳入考核范围。总成绩由平时成绩和期末考试卷面成绩组成,以百分制计算,平时成绩占40分,期末考试成绩占60力o平时成绩中,考勤、课堂随机提问、平时作业及实验20分,实习、课程设计及答辩情况20分。期末考试卷面成绩以实际卷面得分为依据,按满分60分计入课程成绩。考试试卷从试卷库巾随机选择。笔试环节严格实行教考分离,建立科学合理的试卷库,采取流水阅卷。

  机械cad/cam技术是机械工程类专业的核心课程,但传统的教学或改进的教学主要是体现在cad/cam软件如何使用,而基于工作过程的机械cad/cam课程开发是在校内专任教师和校外专家即企业技术人员进行职业工作任务分析与调研基础上进行的,以工作内容为依据组织课程内容,以学习性工作任务为载体设计教学活动。笔者拟以数控技术专业为例,介绍基于工作过程的机械cad/cam课程开发。

  对应的典型工作任务 机械cad/cam学习领域对应的主要是机械产品的cad设计、cam制造、数控加工工艺设计、工装夹具开发设计等典型工作任务,是数控技术专业的主要学习领域。本学习领域实用性强,应用面广,主要培养学生运用cad/cam软件完成机械产品的数字化设计与制造能力、产品加工工艺分析与设计能力,查阅标准、手册、规范及有关资料的能力,同时培养学生的社会能力和方法能力。

  典型工作任务描述 机械cad/cam工作人员根据客户对机械产品设计与制造的要求,深入企业进行市场调研,确定任务要求;然后对产品造型与加工工艺分析,提出可能的解决方案,并对所有方案的可行性、社会效益、经济效益进行论证和评价,确定最终设计方案。由产品造型师利用计算机完成产品的cad造型,由数控加工工艺员借助计算机完成产品cam加工,完成工装夹具设计;用计算机绘制零件图和总装图,编制设计说明书和相关的技术文件,在加工车间进行零件的加工、组装、试制,最后交付给客户,征求客户意见并进行改进,承诺终身维护和维修。

  前修课程与后续课程的关系 机械cad/cam是数控技术专业的一门核心技术学习领域课程,通过学习本课程,既可以为后续专业课的学习打下基础,又可以直接应用于工程实际。前修学习领域课程主要有典型零部件测绘与造型、典型零件机构分析与设计、典型零件加工、典型零件检测、数控加工等;后续学习领域课程主要有典型零件数控加工与生产实施、数控加工工装、顶岗实习等专业课。

  教学过程以学生为主体,以职业能力目标的实现为核心。学生在教师指导下或借助引导文、参考手册等资料,制定产品造型、cam加工工艺、工装夹具设计等计划,并实施和检查反馈,在产品cad设计与cam加工过程中,使用的工具、设备及材料等应符合劳动安全和环境保护规定。

  学生能够在规定时间内按计划和要求完成产品cad设计与cam加工及其工装夹具设计、绘制产品二维图、三维图、编制工序卡片及相关的技术文件等项目。

  学习完本课程后,学生应当具备机械产品cad设计与cam加工的能力。包括:掌握一般产品实体造型、泵类产品的cad造型、利用曲面功能完成复杂产品的cad造型,树立正确的设计思想;掌握机械产品cam加工方法,具备设计可靠、高效的加工工艺的技能;了解复杂产品多轴加工工艺;具备运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料进行工程设计的能力;掌握机械cad/cam的新发展和现代机械产品的设计与制造方法;能够正确阅读、撰写产品说明书和技术文件,能够进行工作记录、技术文件存档与评价反馈。

  学生能够自觉保持安全和健康的工作环境,自觉遵守劳动法规和环保条例,加强合作意识、责任感以及与他人的沟通和交流。

  学习情境是在实训场地对真实工作过程的教学化加工,以完成具体的工作任务为目标,每一个学习情境均为一个或几个独立的学习性工作任务,是对典型工作任务的细化或重组。学习情境的前后排序要符合学生的认知规律,采取从简单到复杂、从单一到综合的排列方法。学习情境的设计要尽量覆盖常见的生产对象,并根据地方特色制造产业的不同调整任务载体。

  机械cad/cam学习情境的设计要考虑尽量覆盖机械产品设计与制造中典型零件cad与cam技术,最后考虑当地企业的制造业支柱产业特色。在开发过程中,笔者从技能学习规律出发,结合地方制造业的支柱产品泵阀、汽摩配、缝纫机、塑料模具以及小家电等,选取典型的任务载体作为学习性工作任务,依据工作任务设计学习情境,依据不同的学习情境设计教学活动。共设计了8个教学情境,涵盖了机械cad/cam课程的内容,这些学习情境都是校企合作的产物。学习情境设计见表2。

  每个学习情境按照cad/cam的工作过程进行设计,覆盖了机械cad/cam学习领域所有的知识点和技能点。同时,考虑当地企业的制造业支柱产业特色,每一个学习情境又是一个完整独立的工作过程。学习情境4的设计见表3。

  学材和相关资源开发 为更好地实施工作过程导向的任务式教学,要开发任务驱动式学材,包括工作任务书、任务指导手册等。在任务实施过程中,还需借助《刀具使用手册》、《加工工艺手册》等参考资料,查阅相关标准等。同时还需多媒体教学课件、实训车间、虚拟实验室等有助于项目教学的课程资源。

  考核方式 考核采取过程考核与期末考核相结合的方式,将重点放在对学生职业能力的综合评价上,其中过程考核成绩占总成绩的70%,期末考核成绩占总成绩的30%。过程考核按任务进行,每项任务结束后,根据学生完成学习性工作任务的情况、工作态度与表现进行考核,主要考核学生的知识运用能力、综合能力。期末考核按照教学要求,也侧向于能力考核。

  条件配备 一是积极吸纳行业企业技术专家充实到教师队伍中,形成互兼互聘、互惠互利的教师队伍建设机制;二是配备理实一体化专用教室,按照单班教室配置六边形课桌、投影仪、电脑;配备完成任务所需的资料,供学生随时查阅;三是多开展校企合作,这样可以组织设计真实的学习情境。

  [1]姜大源.职业教育学研究新论[m].北京:教育科学出版社,2007.

  [2]赵志群.工学结合课程开发指南[m].北京:清华大学出版社,2007.

  [3]欧盟asia2 link项目“关于课程开发的课程设计”课题组.学习领域课程开发手册[m].北京:高等教育出版社,2007.

  近年来,我国机械制造工业获得了飞跃性发展,整个制造技术不断升级,机械制造与相关接近专业应不断改进人才培养模式、全面提升人才培养规格,以适应机械制造企业的人才需求。

  先进制造技术在各制造领域不断推广和应用,急需大量掌握加工技术及工装设计的高素质技术技能型人才。为了紧密对接机械装备制造产业,学校必须根据机械制造企业对加工制造一线岗位的职业能力要求重构课程体系,实时引入新技术、新工艺,整合教学内容,提高技能型人才的培养质量。

  以行动为导向,设计教学情境,改革教学模式,并将职业规范、职业道德等融入专业教学全过程。继续推进理论教学与实践教学的深度融合,增加理实一体化课程的比例,加强实践教学场所的建设。教学管理与生产现场管理接轨,加强学生的职业素养。进一步深入教学评价体系的改革,建立健全以职业能力和岗位操作能力为核心的教学评价体系。因此,把纯理论课《机床夹具设计》改为理实一体化教学课符合当前高职教育研究与改革发展的需要,符合当前市场对高职机械制造及相关专业人才培养质量要求的需要,具有较强的现实意义。

  本课程是机械制造及相关专业的一门专业课程。是依据机械装备、工程机械、机床、汽车等制造企业中工装夹具设计与制造(维护、维修)等职业岗位群的任职要求而设计。本课程的主要任务是让学生掌握典型机床夹具的组成和工作原理及基本知识内容,掌握机床夹具装调的基本方法,掌握专用机床夹具设计步骤的基本方法等内容。

  (1)熟悉典型机床夹具的组成和工作原理;(2)熟悉机床夹具中各种常用的定位元件与定位方法;(3)熟悉机床夹具中各种常用夹紧装置与夹紧方法;(4)熟悉机床夹具的夹具体和其它装置;(5)了解专用机床夹具的设计步骤。

  (1)查阅机床夹具设计的标准、手册、图册等技术资料的能力;(2)按零件加工要求合理确定机床夹具的定位装置的能力;(3)按加工要求合理确定机床夹具的夹紧装置的能力;(4)按夹具中的定位元件和夹紧装置要求确定夹具体和其它装置的能力;(5)能按零件加工要求完成设计一副中等复杂程度的专用机床夹具。

  (1)具备基本职业道德和职业素质,正确做事,做正确的事;(2)具备质量意识、安全意识和节约意识;(3)树立正确的工作态度:互相帮助、共同学习、共同达成目标;(4)具有应用理论知识解决工程实际问题的能力。

  在教学中以专用机床夹具为载体。将全班学生分成几个小组。每个小组都有一副专用机床夹具,以职业能力培养为目标,把知识内容溶入到教学项目中去,由老师单一讲授和学生单一听课的教学形式,转化为以学生为主体,以教师为主导,知识教学与技能训练有机融合,“教学做”一体化的教学模式,使学生在实践中学习知识和运用知识,学生的能力素质得到大大的提高。理实一体化的课程教学模块与项目设计。(表1)

  课程考核结合现场操作、课堂提问、模块考核、技能竞赛等手段,加强实践性教学环节的考核,并注重平时采分。各任务模块可参照表3进行评价。

  第一步:演示:在第一个教学模块中打破常规的先理论后实践的教学模式先让学生进入机床夹具拆装室,增加感性认识,提高学习兴趣。职业教育招收的学生基本上直接来自普通高中。他们在现实生活中很难接触到机械加工类设备及工装设备,更别说去进行操作。如果先进行理论教学,不仅增加了授课教师的讲解难度和授课时间,而且学生因为缺乏感性认识而难以理解。教师首先对选定的拆装课件进行拆装演示,激发学生的好奇心。

  第二步:讲解;教师对演示过的课件进行循序渐进的讲解。对其中涉及的机床夹具在各类机床上加工特定的零件及在机械制造中发挥的作用、机床夹具的组成、定位装置、夹紧装置、夹具体及其它装置、夹具设计方法等理论内容进行针对性、分模块内容深入讲解。

  第三步:实践:按课程模块进行,对课件进行初次的感官认知和相关理论讲解后,分组让学生根据机床夹具拆卸工艺流程对机床夹具实物进行拆卸,清洗后按机床夹具的组成归类零件,测绘各组成部分的零件,并画出一张完整的装配图。通过这一环节的练习学生对机床夹具的组成就有一定的了解,学生对机床夹具的整体结构就有一个清醒认识。再通过后续的模块练习和相关知识学习,以达到理论知识与实训操作的较好结合,从而掌握知识与动手能力得到大大提升。

  第四步:评价:整个课程教学按模块进行,学生的动手实践也是分模块进行的,在学生的动手实践过程中,找出不妥之处进行讲评,采用边修改边讲解的教学方法,从而收到较好的教学效果。每一个教学模块内容完成后,对学生都有一个评价,综合五个模块内容就有总评价,这种评价方式达到促使学生既掌握理论知识又增强动手能力的目的。

  经过我院高职机械类专业班级的教学实践,本课程的教学模块内容与考核方案逐步完善。采用理实一体化教学后,学生的学习积极性得到极大的提高,动手能力普遍增强。实践证明,《机床夹具》课程理实一体化教学改革符合当前高职教育研究与改革发展的需要,能提升本课程教学效果,具有较强的现实意义。

  [1]吴拓.机械制造工艺学与机床夹具[M].北京:机械工业出版社,2012.

  [2]肖继德,陈宁平.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社,半岛体育官方网站2009.

  [3]徐嘉元,曾家驹.机械制造工艺学(含机床夹具)[M].北京:机械工业出版社,2009.

  中图分类号:TU;G642文献标志码:A文章编号:10052909(2012)05001304课程体系是指诸多课程相互联系而构成的整体,包括根据培养目标设置哪些课程,如何设置课程,内容、形式、形态各异的课程如何结合才能达到整体优化的效果。课程体系直接反映人才的培养目标。机械专业课程体系的研究对特色专业建设和培养高素质应用型人才都具有重要的意义。

  中澳教育存在很多差异,不少学者从不同角度进行了论述[1-5]。笔者通过对比新南威尔士大学(以下简称“UNSW”)与沈阳建筑大学(以下简称“SJZU”)机械专业本科生培养模式和培养方案,分析两所学校在课程体系建设(包括专业课程设置、课程群、实践教学环节等)方面的特色,对借鉴澳大利亚高等教育教学经验,培养应用型高级人才提出建议。

  课程设置是人才培养方案的核心内容。根据培养目标,要求学生在单一性的基础上实现多样性,即体现不同的个性发展,突出专业特色和个性。因此,课程设置要充分体现学科融合,突出专业特色;要着重加强综合性教学实践内容,强化综合能力。课程设置要有利于培养学生扎实的理论基础,使他们既有通才的素质,又有专才的技能。课程设置的设计属于课程体系范畴,它应以培养目标和培养规格为依据,在一定教学方案设计原则的指导下,选择课程内容和组织教学过程。

  UNSW机械学院和SJZU机械学院都建立于1949年。目前两学院建设规模和招生人数都相似,都以培养机械工程类人才为目标,前者在澳大利亚工程院校排名前5位,后者于2008年获批部级特色专业建设点。

  UNSW各专业方向每学期开设4门课,4年共开设32门课程。每门课程均为6学分,总共192分;总学时根据不同专业方向略有不同,以机械设计方向为例,总学时为2 028。其中所有的实践环节,包括实习、课程设计、毕业设计等都穿插在课程中,不单独设置。SJZU机械专业分为理论课程和公共实践环节及专业方向实践环节,其中理论课共开设41门课程,其总学分为150,总学时为2 394,除此外所有实践环节有52学分,共53周。

  课程设置按照通识教育平台、基础教育平台、专业基础教育平台和专业教育平台归类,从开课门数、所占学分和学时比例等几个方面进行对比,如表1所示。

  从表1可以看出,在通识教育平台中,SJZU开设的课程数、所占学分和学时均比UNSW多,前者大约是后者的4倍;在基础课程中,SJZU开设的课程数比UNSW少2门,所占学分和学时少8%~10%;在专业基础课程中,SJZU开设的课程数是UNSW的2倍,所占学分比例比UNSW多12%;在专业教育平台中,SJZU开设的课程数比UNSW的少4门,所占学分和学时比例少24%。总体看,SJZU在专业基础平台中所设置的课程较多,重点培养学生的专业基础,有利于学生进一步深造;UNSW开设的基础课程和专业课程所占比重大,说明该校对基础教育和专业教育非常重视。重视基础课程,即“厚基础”可以提高学生的就业适应性;重视专业课程,即“强专业”有利于提高学生的工程适应性,这也是澳洲高校人才培养的普遍规律。

  深入研究课程体系内部的关系,考虑人才培养知识结构需求,根据课程内容相关性等因素构建不同课程群。课程群就是把具有相关性或有一定目的的不同课程编排到一起,组成一个“群”,进行系统的学习和教授。在课程群内部,以核心主干课为主线,优化教学内容,通过各课程相关知识点的有机结合,研究各课程之间的关系,使之相互促进,相映成彰。通过对UNSW和SJZU机械专业课程群进行对比,分析各自特色(表2)。表2UNSW和SJZU机械专业课程群对比表课程类型课程群UNSW机械专业开设课程SJZU机械专业开设课程通识教育平台社科类通识教育1思想道德修养与法律基础、中国近现代史纲要、思想和中国特色社会主义理论体系概论、马克思主义基本原理科普类通识教育2军事理论、健康教育、外语、体育基础教育平台计算机类计算机1计算机文化基础、C语言数学类高等数学1A、高等数学1B、工程数学2E、数值方法与统计高等数学1、线、概率与统计物理类物理1A、固体力学1、固体力学2、热力学、流体力学大学物理、物理实验专业基础平台创新类机械工程与创新建筑机械概论、综合素质训练制造类制造设计基础、工程材料与化学机械制造技术基础、机械精度设计与测量技术、机械工程材料力学类工程力学1理论力学2、材料力学2设计类工程设计2、机械设计1机械原理、机械设计电子与控制类电子与通讯工程、线、控制工程基础、机电传动与控制、微机原理测试类工程试验测试技术方法与管理类工程管理现代设计方法制图类画法几何2、工程制图与CAD2液压类液压传动与控制专业教育平台力学类设计类专业类工程力学2结构力学机械设计2工程机械、钢结构高级热流体学内燃机与工机底盘计算机工程工程机械液压系统高级振动学机械振动实践实践类专业工程、毕业设计1、毕业设计2生产实习、认识实习、毕业设计选修专业选修1、专业选修2专业选修1、专业选修2通过对比和深入调研,课程群的构建和课程内容的深浅程度、涉及范围等都有所不同。

  学科基础教育平台主要由数学、物理和计算机这3个课程群组成。通过深入调研和对比发现,在数学课程群中,UNSW开设的高等数学是分在2个学期开设,尽管基本内容与SJZU大体相同,但是更有利于学生的吸收和消化;通过教学大纲了解到,UNSW开设的数值方法与统计,其内容宽泛但难度较低。在物理课程群中,UNSW除了普通物理外,还开设了热力学和流体力学,以后的专业课中还继续热传导等方面的学习。在计算机课程群中,UNSW开设的计算机主要学习C语言,以锻炼学生的编程能力为目标,其作业难度较大,学生要完成3个大的编程任务;SJZU开设的计算机课程则以掌握基础知识为主。

  在专业基础教育平台中,根据课程内容的相似性划分课程群,如力学类、设计类、制造类、电子与控制类、测试类、方法与管理类和创新类等类课程群,在专业教育平台中有力学类、设计类和专业类等课程群。

  在力学类课程群中:UNSW只开设了工程力学1、2,却包含了理论力学、材料力学、机械原理、结构力学,以及疲劳断裂等力学知识,所涉内容广泛,但难度较低。UNSW力学类课程群重点在于将不同的知识点融合在一起,培养学生解决工程中的综合性问题的能力,避免对知识的割裂,并拉近与工程实践的距离。而SJZU分别开设了理论力学、材料力学和结构力学等3门力学类课程,内容难度较大,理论性较强,往往因用人单位的需求而设置。

  在设计类课程群中,UNSW将机械零件的设计分在大二和大三的3门课程中,课程内容前后衔接合理,有利于学生循序渐进地学习,且涉及范围宽泛,普适性较强,但是比较零散,缺乏系统性。而SJZU开设的机械设计课程群学时虽不多,却具有较强的系统性和内容的完整性,有利于学生对这类知识模块的迅速掌握。

  在电子与控制类、制造类、方法与管理类和测试类课程群中,UNSW都具有一个共同的特点,就是课程紧密结合实际工程,以课程任务为主线引导学生掌握知识和技能,培养学生动手动脑能力。如UNSW开设的工程试验就是以测试为主要内容的实践性课程,在实验室进行教学,要求学生完成对不同传感器的测试、安装及实际应用等任务,从而达到学以致用的目的。

  在创新类课程群中,双方各有特色:如UNSW开设的机械工程与创新课,内容涵盖了机械制图、快速设计、工具使用、项目规划和作品制作等内容,综合性和实践性非常强,将机械工程基本素质培养集于一体,强化培养学生的创新意识和动手能力,也培养了学生的项目管理能力和团结协作能力。又如SJZU开设了综合素质训练实践环节,学生通过拆装机械产品增强感性认识,并通过机械创新方案的构思和制作增强动手能力和创新意识。

  比较两校专业课有以下特点:(1)UNSW注重培养学生解决实际问题的能力。如开设的专业工程课程,是一个类似毕业实习的一门实践课,要求学生到企业解决实际问题,如设计环保装置等,应用以前学过的理论知识提出解决方案,并为以后的毕业设计打下伏笔。(2)SJZU在专业课程设置上更重专业化,知识分门别类,系统性和专业性强,如机械设计专业方向开设了钢结构、工程机械和工程机械液压系统等特色课程,突出了面向建设行业特色的培养模式,紧密联系建筑机械装备,为培养学生建筑机械产品的设计制造与运行管理能力打下基础,有利于学生就业。

  UNSW课程内容宽泛而难度较低,注重知识点衔接和综合应用,理论与实践环节相辅相成,注重实用性和工程应用,并着力培养学生的动手能力和创新意识;SJZU课程设置注重知识的系统性和完整性,重视理论知识学习,课程具有行业特色,为培养高级专业技术人才做准备。

  中澳高校在实践教学环节设置安排上差别很大。国内工科院校普遍都将课程设计、毕业设计、实习等环节单独设置,集中训练,用整周的时间完成某一环节;而UNSW的所有实践环节都穿插在不同的课程中,没有独立的课程设计或实习,课堂内容直接与实践结合,边学边练,在实践中发现问题并找到解决问题的方法。

  其一,金工实习。国内高校一般安排2~3周在金工实习基地集中训练;而UNSW则作为一年级的工程设计与创新课程中的一个环节,带学生去车间培训,学习加工工具的使用和简单的实物制作。国内高校都有独立生产实习和毕业实习环节;而UNSW不统一安排,只是要求学生在假期找企业进行12周的实习,完成实习报告并带回企业反馈,并在专业工程课程上完成实习内容和结果的汇报和验收。

  其二,对于机械原理、机械设计等课程的课程设计,国内采用集中训练的方式,便于学生集中思路完成设计;而UNSW以大作业的形式根据课程进度进行课程设计,并且大多数课程中都有多个设计类的大作业,以课程任务为主线引导学生学习,从而达到知识的活学活用。

  其三,国内大部分高校安排在最后一个学期进行毕业设计,作为对几年理论学习的总结和对所学知识的应用。UNSW则作为两门课程分布在大四的两个学期,也就是用一年的时间完成毕业设计,同时还要学习其他的专业课程,边学边做。前一学期不写毕业论文,但要完成对课题的深入了解,提出问题并找到解决方法,并在专业工程课程中参加答辩;后一学期根据具体的研究项目撰写毕业论文,根据相关要求制作出实体,并进行最终的答辩。尽管毕业设计在组织形式等方面有所不同,但两校对毕业设计的要求同样严格。

  综合比较UNSW和SJZU的课程体系,从课程设置、课程群特点、实践环节等几方面进行了对比,找出各自特点,借鉴国外的经验,提出一些操作性强、易于实践的新想法,为深化教学改革、优化课程体系,完善课程体系建设以及特色专业建设提供依据。

  其一,在课程设置上,UNSW重基础,更重专业教育。“厚基础”可以提高学生的就业适应性,“强专业”有利于提高学生的工程适应性;SJZU更重视专业基础教育,有利于学生进入更高层次的学习。借鉴国外的课程设置情况,取长补短,在兼顾通才与专才教育的前提下,要进一步完善修订培养方案,调整课程体系,探索适应SJZU特色专业的人才培养模式。

  其二,在课程群建设上,既要保持知识的系统性和行业特色,又要注重知识点的融合以及理论和实践教学的融合,并侧重知识的宽泛性和工程实用性。在课程群建设中,删减重复课程,加强知识点之间的内在联系,注重课程内容的衔接,强化知识的综合应用。

  其三,在实践环节中,实施课堂教学与实践教学的衔接,并逐步形成以“课程任务”为主线的教学思路。通过课堂中的“课程任务”,锻炼学生的动手能力,培养创新意识,使他们在完成各种课程任务过程中,将知识学以致用,不仅掌握知识,锻炼能力,而且也培养他们的学习兴趣,增强自信心,最终达到理解知识、运用知识的目的。

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  [2] 周宁之.中澳教师教育课程目标比较研究[J].湖南科技大学学报:社会科学版,2011,14(1):139-140.

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  [4] 朱麟飞.澳大利亚基础教育见闻与思考[J].教育,2011(1):63-64.

  [5] 李力,张屹,赵春华.中外机械工程专业本科课程体系比较分析与启示——以澳大利亚JCU大学与三峡大学比较为例[J].中国电力教育,China Electric Power Education,2009(6):178-179.

  机械设计制造及其自动化专业的人才培养目标是现代机械工程师,使学生接受机械工程领域的基本知识和专业理论知识,受到机械工程师基本技能的训练。学生毕业进入企业后,除具备机械设计制造及其自动化专业的一般知识与能力外,作为现代机械工程师,还应具备以下能力:(1)能够正确判断机械设计制造及其自动化专业领域的工程实际问题;(2)具备针对工程实际问题的系统分析能力和解决问题的能力;(3)具备机械制造行业的工程设计、工程开发能力;(4)能适应机械制造行业涉及学科的交叉性和复杂性,具备协调与合作能力;(5)具备终生学习的能力。

  机械工程系列核心课程包含机械制图、机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、电工电子技术、互换性与测量技术基础、机械制造工艺学、机电传动控制、液压传动与气压传动、数控技术等理论课程,以及课程设计、专业课程设计、毕业设计、认识实习、生产实习等实践教学环节。每门课程的理论性和实践性都非常强,与相关课程关联关系强,在机械类学生的知识结构中都具有举足轻重的地位。以《机电传动控制》为例,该课程的理论性、实践性和综合性强,涉及动力学基础、电机与拖动、传感器、机床电气自动控制、电力电子技术、传动控制系统、可编程序控制器等知识面,关乎《理论力学》、《电工电子技术》、《机械制造技术基础》等前期课程,和《金属切削机床》、《机床夹具设计》、《液压传动与气压传动》等同期课程,甚至《数控技术》、专业课程设计、生产实习、毕业设计等后期课程的关联教学,在机械设计制造及其自动化专业人才培养体系中尤为重要。现有教学体系中,机械工程系列核心课程均存在内容量大,知识面广,教学以理论为主,实验为辅的现状。理论教学方面,由于原理图多,文字叙述较抽象,学生又无实物接触,难以全面了解、掌握机械工程技术在生产实际应用中的内涵和精髓,不仅影响了学生的实际应用能力,也降低了学生在今后的工作中不断学习提高的后劲。在工科教学中尤为重要的实验或实践教学环节,多采用验证型实践教学,且往往由于受控对象体积大、重量重、价格高、维护难等因素,难以大量装备于实验室,使学生在实践教学中无法感受工程实践的趣味性、知识性和实验成功后的成就感,在很大程度上挫伤了学生的积极性,更谈不上对工程设计能力的培养。对于教学另一重要环节,即考试,现有的考试方式仅注重于考查具体知识点的了解或掌握,比较理论化,并不注重与工程实际的联系,往往出现教师为考而教,学生为考而考、考后即忘的现象,无助于对工程技术人才的培养。机械工程领域知识的复杂性和交叉性,使得实际工程问题通常是隐性的,学生毕业进入企业后,无法再像课堂学习一样根据已知条件和固有步骤得到答案,企业必须投入相关资源进行二次培养,企业的经济效益和高校的人才竞争能力都大受影响。因此,工科院校机械设计制造及其自动化专业,针对机械工程系列核心课程实施以培养工程设计能力为目标的课程改革,培养学生对工程实际问题的分析判断能力、工程设计能力和终生学习能力是实现该专业人才培养目标的需要,是适应社会发展需求的需要。

  核心课程教学改革研究与实践我校以培养工程设计能力为目标的机械工程系列核心课程教学改革的思路是以培养学生工程设计能力为总体目标,贯彻以工程项目构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运作(Operate)全过程为载体的CDIO高等工程教育理念,打破以理论知识全面性为原则的专业课程群设置方式和课程教学内容安排方式,以完成工程项目CDIO过程作为课程群设置或整合、课程教学内容(含实践教学)安排、教学方法以及师资和教材建设的核心,系统推进教学改革。一个典型的领域工程项目(一级项目),其CDIO过程所需的专业知识和技能几乎可以涵盖一个专业方向甚至一个专业的所有课程(含实验),这就给专业课程群设置及其教学内容整合提供了一个内在的“纲”,极大地增强了专业课程群的整体性。与此同时,工程项目的实施流程及各部分工作内容也为专业课程的教学内容和教学重点安排提供了有效依据。以工程项目运行过程来驱动课程教学实施,构建真实的工作场景,以完成“完整技术工作”的训练并以此来实现工程综合应用能力的培养,加速学生从在校生到工程技术人员的角色转变。解决现有教学体系中重理论轻实际、教学过程中缺乏工程实践和工程设计的引入、教与学均是纸上谈兵等教学问题;解决现有实验环节以传统的验证型实验为主的实验教学模式下,学生动手能力差、综合分析问题能力欠缺,以及现有实验设置与工厂实际脱离、与先进技术的发展和应用相脱离的现状,使实验教学环节与培养工程设计人才目标相促进;解决现有考试方式“考”老师所“教”、考试内容简单化、命题标准化等教学问题,真正避免现有教学制度下,老师教学生“考”而不是教学生“学”和“用”的现状。针对教学体系改革,建立以能力培养为中心、以工程设计为主线的课程教学体系,优化课程结构,改革教学内容。如教学过程中,以“车用气瓶螺纹接口自动加工专机”的完整设计工作为主线,给出学生某企业待加工气瓶产品的不同形状与尺寸规格、加工精度要求、加工效率与设备成本要求等参数,要求学生直接进行该产品加工设备的设计。整个教学过程既围绕“气瓶螺纹接口自动加工专机”的实际工程课题研究,又紧密围绕《机电传动控制》课程各章节内容,注重工程实际在恰当知识点的引入。如进行第二章“机电传动系统的动力学基础”内容的教学时,将转矩折算与电机选择、专用钻孔动力头设计、车床变频器主轴改造等工程实际案例逐层相结合,扎实培养学生的工程设计思路和能力。教学过程中适当引入“三通球阀加工专机设计”、“铝塑药品包装机改造”“、80喷漆线伺服系统”等相关工程设计实例贯穿课堂的教学和设计指导。部分章节如“继电器接触器控制系统”、“PLC控制技术”等采用了现场教学模式,使学生易学,老师易教。在《机电传动控制》课程教学改革过程,共有三条主线:其一,课程自身教学系统主线;其二,工程设计项目与实验教学主线;其。