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机械原理与设计范文1
从18世纪以来，机器逐步代替人力劳动，用于做功或转换能量。做功的机器不仅大大提高了劳动生产率，而且很好地保证和提高了产品的质量。由于机器实现的能量转换，人们发明了多种多样的工作机械，提高了人类的生产水平，改善了自己的生活条件。机器的设计是由具体的机构物化为实体的产品，以提供用户所要求的使用功能。因此，机械的结构设计是产品设计的重要一环，在机械设计课程中，机械结构设计也是非常重要的教学内容。在机械结构的设计中，应“勤于学习、善于思考、勇于探索、敏于创新”，以伟大的接纳之胸怀学习前人成果，并以开拓的精神实现伟大的创造。机械结构的设计不是具体案例的机械堆砌，而是有其内在的知识基础、设计的方法和物理原理。本文拟从机械结构的设计方法和设计原理两个方面，讨论机械结构设计的内在知识和结构创新的基本途径，但本文不讨论机械制造工艺性对机械结构的要求。
二、机械结构设计的方法
1.经验设计。从现代科学诞生以来，机械科学与技术已有300年的历史。机械的连接结构、传动结构和支撑结构等已经积淀有汗牛充栋的实践案例，但如何掌握这些案例的基本原理和设计方法，而不是记忆这些案例的具体结构设计，这是经验设计中的关键。具体的产品设计，例如车床，其结构设计可以参考前人的设计图纸，这对于提高设计效率，汲取前人经验、避免犯前人的错误具有实际意义。通过借鉴前人的经验，可以吸收他人的结构创新方法，同时也拓宽了自己的设计思路。随着机械结构数据库的出现和搜索方式的更新，对他人的相关结构设计的学习将更加方便。经验知识是结构设计的宝贵财富，也是公司的知识资产。通过对国内外同类型专利知识的学习，也是一条提升自己结构设计能力的途径。另一方面，要注意避免侵犯他人的知识产权。“古人传下来的学问，就是装在船里的货物。现在的新潮流、新趋势，就是行船的风。”在学习他人的结构设计创新点的基础上，设计者应有自己的革新与发明、自己的创造。
2.理论设计。机械结构设计的理论方法，讨论的是机械结构设计的理性方法，具体的有：模块化和组合化设计、复合化设计、分级结构设计、载荷均布性设计和变结构设计。随着结构优化、结构可靠性和概率设计等方面的发展和具体应用，机械结构的理性设计方法也在不断的推陈出新。模块化和组合化设计。一台机器总体是由提供不同功能的结构单元有机的组合而成，因此模块化的以及模块之间的组合化就是早期的方法之一。在复杂的机电系统和设备中，模块化和组合化的设计理念是有效的结构设计方法，同时也是机械制造的方法之一。例如，组合航空母舰的设计概念；我国的组合化机床的设计在上世纪70年代就已经取得了很大的成功。模块化和组合化，一般是按功能单元、结构单元来划分模块，然后组合起来成为一台机器。复合化设计。复合化的基本特点就是将两个或两个以上的功能零件组合成一个部件或构件来设计，其功能可以是运动功能、承载功能等。例如，组合凸轮结构的设计就是将两个凸轮设计成一个零件；一根连杆在组合结构中同时作为两个或两个以上机构的结构件。复合化方法可以降低机械的制造成本、减轻机器的重量、缩小机器的尺寸和降低产品的成本。分级结构设计（层次化设计）。复杂的制造设备是由分级的机械结构组成，大功能层次的结构是由若干个分功能结构组成。层次化不仅是功能树结构的要求，而且也是制造工艺对结构设计的要求。例如，床头箱由多个轮系组成，而每个轮系又由次一层次的系统组成。复杂机电产品的设计，例如组合挖掘机的设计，集推土机和挖掘机的功能在一起，而共用一个动力系统，在执行系统处分开。层次化结构设计方法在构想分级结构阶段，能够帮助设计者厘清思路，从而找出结构设计的关键点，集中解决结构设计中的难点问题。载荷均布性设计。由于机械结构设计的特点，希望载荷分布均匀，充分发挥材料的机械力学性能或者取得降低最大载荷的目的。例如，修形齿轮的设计、对数滚子的设计，为了取得接触应力的均布，从而修形零件，实现结构的优化设计。行星齿轮减速器的设计也体现了载荷均布性的设计理念，从机构运动学来看只需一只行星齿轮；然而从受力平衡、承载能力和提高齿面的抗磨损来说，三只行星齿轮的结构设计更好。变结构设计。机械结构的创新常常采用变结构的方法，变结构可以改变机械结构的功能，例如，非圆连接形式的成形连接、曲柄滑块结构设计变为转动导杆结构设计。变结构可以改变实现功能的形式，例如径向柱塞泵和轴向柱塞泵的设计。变结构也可以降低机器的设计成本，例如利用死点的桌面支承设计。
3.模型试验设计。相似模型试验设计。基于机器物理模型的相似，运用相似科学理论，对于大型的机器设备进行模型试验设计。通过模型结构设计和试验分析，获取机械结构的可靠性、并预测机器的工作性能。模型相似的设计方法已在工程领域有广泛的运用，例如大型水轮机组的结构设计。通过制造大型水轮机组的模型，测试试验模型的工作性能以及其可靠性等指标，优化水轮机组的结构设计和工作能力。机械结构的设计方法不是一成不变的，而是随着人们的发明和新的科学原理的发现，在日新月异地发展，不断出现新的机械结构设计方法，同时对前人的机械结构设计进行革新。
三、机械结构设计的原理
机械结构的设计必然要依据技术科学的原理，例如：理论力学原理、材料力学原理、弹性力学原理、疲劳力学原理、流体力学原理、热力学原理、摩擦学原理、声学原理、智能原理和一切可能的新物理原理。这里讨论以上各种原理在机械结构设计中的应用，以期总结机械结构设计的常用原理，讨论机械结构设计的原理在今后结构创新设计中的可能性。理论力学原理。理论力学是机构设计的基础理论，对于机器的运动学和动力学分析，得到的结构必然反映到机械结构的设计中来。例如，轴承转子系统动力学的设计，其动力学及其稳定性的设计，要求修改轴承的设计和轴的刚度设计。材料力学原理。机械零件的强度和刚度设计是基于材料力学理论的，强度或刚度不足时，就需要修改零件的结构设计。例如，齿轮轮齿接触强度和齿根弯曲疲劳强度的设计，当齿面接触强度不足时就要求增大小齿轮的分度圆直径；当齿根弯曲强度不够时就要求增大齿轮的模数。弹性力学原理。弹性力学分析是零件应力应变计算的基础，例如滚动轴承中滚子修形的设计，基于弹性力学的接触分析，确定滚子的修形曲线和修形量。在机械零件的结构优化设计中，常常用到弹性力学理论。疲劳力学原理。机械零件上的机械载荷在工作过程中常常是变动的，例如汽车中的轴、轴承和齿轮上的载荷都是变化的，这种变化的载荷具有一定的统计特征。变载荷下轴和滚动轴承的疲劳寿命设计等工程内容，已经发展成机械零件的概率设计。
为了更精确地设计机械零部件，疲劳力学在机械结构设计中会得到越来越多的应用。流体力学原理。流体传动和动静压轴承等的设计是依据流体力学原理的，流体力学也是机械结构创新的基本原理之一。例如静压导轨的设计、动压滑动轴承的设计，要依据流体的质量守恒定律、平衡原理等，优化设计的结果要求修改导轨或轴承的结构型式和尺寸参数。热学原理。热力学和传热学在机械零部件的设计中有很广泛的应用，导轨的热精度设计、齿轮和滚动轴承的胶合分析、隔热结构设计等等。摩擦学原理。耐磨或加快磨损是摩擦学设计的核心，例如圆锥销的设计、组合螺母的设计，就是为了补偿零件的磨损，使得零件在磨损后仍能实现其设计的功能。磨削和抛光制造工艺是利用零件磨损的加工方法。声学原理。在机械系统的噪声分析和研究中，依据物理声学的原理及其分析方法，得到噪声的频谱和功率谱等分析结果，以指导机械结构的设计，例如低噪声滚动轴承的设计。今后，可以考虑利用机械噪声来进行产品设计，例如声爆弹的设计、信号中噪声信息干扰的设计等。智能原理。机械结构设计的原理将向智能化、生物化的方向发展。随着智能技术的应用，机械结构具有灵敏的智能功能。测试技术、控制理论和信息论是机械结构智能设计的基础。
机械原理与设计范文2
关键词：机械；创新能力；培养
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）41-0225-02
机械原理及设计是高等院校机械类专业重要的专业技术基础课，是对学生进行设计能力、创新能力、工程意识训练的主要课程，对学生学习专业课程起承上启下的重要作用。近年来，随着课程体系的改革和深化，课程内容在不断更新和增加，课时却在不断减少，学时与内容之间的矛盾较突出。机械原理及设计又是我校省级精品课程，根据国家教育部提出的高等工程教育应适应21世纪人才需要的培养目标，本课程体系、教学内容、教学手段及实践教学等改革势在必行。作者经多年《机械原理及设计》、《机械设计基础》课程的教学实践，对如何在有限的学时内向学生讲授更多、更新的本学科知识和信息，更好地培养学生分析解决问题的能力，培养工程意识和创新能力，进行了一些探索和尝试。
一、国内外的机械创新设计能力培养概况
国外高校很重视学生创新能力的培养。课程体系上，设置相关创新设计课程和实践环节，建立创新实验室；在教学方法上，采取项目研究式的教学模式，其特点是：（1）强调通才教育，专业基础宽。（2）注重实践教学，学生须参加科研创新活动，并获得科研学分，培养了学生的工作能力、创新能力与组织能力。我国高校创新设计能力培养同西方发达国家相比，还有差距。目前，教育领域存在着一些不科学的教育观念与教育方法。以考试为手段，以分数为考量的应试教育，使教师和学生陷入十分苦恼的境地。它严重制约着教育、教学质量的提高，只能培养出高分低能的不合格品。教师在课堂上只重灌输，不重思考，在教学实践中不去揭示假说，只是验证假说，使得学科知识与科学实践脱节。学生被动接受大量知识，教学效率不高，加上学生学习目标不明确，被动学习，使学生对学习渐渐缺乏兴趣，甚至产生抵触情绪。尽管我们也意识到了当前教育的弊端，也开展了如大学生机械创新设计大赛等科研活动，但教学方法、手段的限制，如实验条件、设施的陈旧，综合性实验少，学生动手机会少，教学手段单一，高校仍存在重视理论知识传授，忽略创新能力与实践能力培养的现象。
二、树立正确的教育观念是创新能力培养的前提
只有具有创新精神的教师进行创造性教学，才能培养出创造型的人才。培养学生的创新意识和创新精神，关键在于教师。教师自身的素质已成为高等教育发展的重要因素。作为教师，必须做到与时俱进，及时了解和掌握本学科最新科技动态，积极开展专业研究，并钻研教材，改革教学内容，掌握各种教学方法，不断丰富和提高自身的教书育人水平。教师要自觉把学生创新能力的培养和提高与教学活动相结合，在教学中善于激发学生好奇心、创造欲、求知欲，使其在掌握理论的过程中，发展自学能力、思维能力和实践能力，敢于求新、求异。
三、努力提升教学质量
机械原理及设计具有一定的系统性，更偏重实践。课程重点是常用机构、通用零件的类型、特点、工作原理、失效形式及设计准则。但难点是与工程实践相结合，需要一定的理论基础，还涉及许多实践性问题，就要求灵活采用多种教学方法。
1.重视课堂教学方法和手段。教学实践中，多媒体技术已普遍应用。本课程具有信息量大、图片动画多等特点，采用多媒体教学生动直观，教师把教学内容制成课件，除课堂讲授外，还可挂在网上利于学生自学。教学中常展示机械原理图、三维立体图，有助于学生加深理解，利用多媒体既节约了时间又取得了很好的教学效果，起到事半功倍的作用。例如机构中周转轮系的运动、轴系设计与减速器装拆，由于有运动与三维演示，学生很容易理解其工作原理，并记忆深刻。还可以根据课堂反应情况，重现一些视频，让学生了解某些参数的改变对过程、结果的影响。课程讲授与课件制作过程中，注意引入适应机电一体化产品设计要求的、反映本学科最新科技成果的相关概念与知识。增加新机构、新传动和机器人设计的内容，加强机构系统设计中机构创新设计理论及方法的内容，以利于培养学生的工程实践能力和创新设计能力。灵活采用多种教学方式，充分采用互动式教学、启发式教学和课堂讨论教学等多种方法相结合，调动学生的学习积极性，以取得较好的教学效果。
2.加强实验教学环节。学生将学过的知识通过思考付诸于实践环节是培养学生创新能力的根本。可分步进行认识、分析和创新设计训练。首先让学生参观机械实物和创新实例，了解并认识机械。其次对学生进行综合训练专题教学和“机械分析”实践教学，要求学生对机械案例提出有新意的改进方案。最后完成从原理方案到参数、结构设计的机械设计训练，以提高其综合能力和创新能力。贯穿课程教学，我们开设“机械创新设计实验”、“机器人创新设计”、“实用机构设计”、“机械传动方案设计”等多个综合实验，结果学生创新能力大大提高了，也提高了整体教学效果。
3.加强课外科技创新指导。鼓励学生参加各种大学生科研活动，作者指导了数位学生的科技创新实践，如6足爬行机器人的成功设计。通过科研实践，调动了学生的科研积极性，通过创新设计把知识综合应用，学习目的也明确了，会主动去学习课内、课外的相关知识，开拓了知识面，也加深了对专业的理解。指导学生创新时应掌握一些技巧和方法，如类比法，培养学生从事物间相似处的类比中得到创新，如从手搓数钞票类比中，设计出点钞机；如移植法，把某产品的先进技术应用到另一种产品中，如将静电技术移植到耐磨喷剂上，可以提高耐磨剂的吸附性能等。
4.加强课程设计实践。机械原理和机械设计课程的体系和内容，前者主要以机构分析与设计为主线，后者则以零部件工作能力设计计算为主线。这两门课程存在着部分的交叉和重复，但又几乎不涉及机械系统总体方案设计和创新设计，这样的体系显然已不能适应新世纪科技发展和人才培养的要求。应以培养学生设计能力和创新能力为目标，在介绍机构运动设计、通用零件工作能力设计的基础上，突出现代机械系统方案设计。如设计园艺机器人，功能上为行走与园艺操作，柴油机提供动力，有多个工作头，引导学生进行机构方案设计和零件设计。在设计中结合常用传动装置，筛选出四种较为典型的方案：带——直齿圆柱齿轮传动、带——斜齿圆柱齿轮传动、链——圆锥齿轮传动和带——蜗杆传动。引导学生进行方案优选，提醒他们要考虑技术性能、经济性，要尺寸紧凑、维修方便等。再利用UG、Solidworks等进行产品的虚拟设计。
通过教学中进行创新能力的培养，学生对本课程表现出较高的兴趣，充分调动了学生的积极性。很多学生的创造性设计非常有研究和应用价值。不仅培养了学生的设计能力，也激发了学生的创新意识，起到了考试考核成绩起不到的作用。总之，教师应适应高等教育发展的需要，培养出更多的一线实用人才。
参考文献：
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机械原理与设计范文3
针对当前《机械原理》课程设计的教学现状，分析其不足，并基于OBE工程教育理念，对《机械原理》课程设计的教学模式改革进行了探讨并付诸实践。《机械原理》课程设计是机械类各专业学生在学习《机械原理》课程后进行的一个重要的实践性教学环节，其模式的改革为适应新形势下对机械类学生机构选型、机械系统运动方案设计和创新设计能力的培养提供了良好的平台和借鉴，具有重要意义。
关键词：
OBE；工程教育；《机械原理》课程设计
为了推进工程教育改革，促进中国工程教育的国际互认，培养与国际接轨的中国工程师，由专门的职业或行业协会（联合会）、专业学会针对高等教育机构开设了工程类专业实施专门性认证，工程教育认证强调工科专业人才培养质量达到行业提出的基本质量标准要求，是一种合格性评价[1，2]。工程教育专业认证强调的三个核心理念：产出导向（Outcomebasededu-cation，简称OBE）、学生为中心、持续改进，这些理念代表了工程教育改革的方向，是一种先进的教育理念[3]。我国若要成为《华盛顿协议》正式签约组织，就必须基于OBE理念，深化我国的工程教育改革和工程教育认证体制。《机械原理》是机械类专业必修的一门重要的技术基础课，它是研究机械的工作原理、构成原理、设计原理与方法的一门学科，而《机械原理》课程设计是紧随《机械原理》课程之后的实践性教学环节，是《机械原理》课程的延伸[4]。基于OBE工程教育认证的12条毕业能力要求及课程规划，《机械原理》课程设计需培养的主要能力包括：1）掌握工程基础理论知识并能将其应用于工程问题（毕业要求1）；2）具有分析和解释数据，得到合理、有效结论的能力（毕业要求2）；3）具有综合运用机械设计理论和技术手段设计复杂机械系统、部件和过程的能力（毕业要求3）。本文基于OBE工程教育理念对《机械原理》课程设计课程能力的上述四条要求，结合近年实践经验，阐述我校《机械原理》课程设计改革模式，并为其《机械原理》课程设计改革提供参考。
一、机械传动系统设计能力
《机械原理》内容包括两部分，其一是对现有机构的学习，包括构型分析、运动学和动力学的学习；其二是针对具体任务，利用所学机构学知识，设计传动方案。前者称为分析，后者称为型综合，《机械原理》学习的最终目的，就是要达到型综合的高度，《机械原理》课程设计正是锻炼综合能力的实践教学。遗憾的是，传统的《机械原理》课程设计，体现不出OBE所要求的设计系统的能力，复杂机械系统更无从谈起，因此，改革势在必行。基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化，调动学生设计的积极性而不限制其思维，并且课程设计只提出最终要求而不限制方法，为了让学生在规定的时间内独立完成设计任务，题目不宜太深太复杂，其原则为：题目具有综合性，以运动方案设计为主；题目要覆盖《机械原理》课程的主要内容；题目应结合生产实际，是学生在日常生活、生产实践中所熟悉的；题目的设计结果应包括两到三种基本机构，也允许选用其他常用机构或组合机构；题目要有一定的灵活性和创新性，有利于发挥学生的创造力。在设计题目确定后，需对已选题目提出三种运动方案，并经反复论证，确定一种最佳运动方案进行设计和分析。这种自由选题的模式可大大提高同学的兴趣。设计方案由学生独立提出，经独立地分析、比较后确定最佳方案，以发挥其主观性、创造力，使学生受到一次真实的设计训练，进而提升其机械传动系统设计能力。此外，改革后的课程设计，学生们可以自由组合，每个小组自由选择设计题目，小组成员分工协作，共同完成设计任务。从选题、论证、设计到最后提交设计成果，共同讨论、研究，各自发挥自己的长处，不仅培养了创新意识和创新能力，也使他们体会到团队合作的作用。这也符合OBE培养大纲中工程毕业生个人能力和人际团队能力培养的要求。
二、工程基础理论知识应用能力
传统的《机械原理》课程设计中，方案确定之后，其相关运动参数也随之给定，每个学生需要做的就是绘制机构运动简图，利用图解法和解析法对所选机构的位移、速度、加速度及力进行分析，并绘制机构运动线图和作误差分析，最后编写课程设计说明书。从本质上来说，这样的设计仅能算一次作业，效果并不理想。尽管学生都能按部就班地完成设计任务，但却调动不了学生的设计兴趣，对工程基础理论知识的应用缺乏深刻理解，谈不上对学生的毕业能力的培养。基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化，只提出最终要求而不限制方法，学生可以充分地利用所学的理论知识去解决实际的问题。考虑到《机械原理》课程设计时间较短，教师在《机械原理》课程教学中，需提前做出安排，如现代工具的使用、软件的学习、各种方法的比较、综合性作业安排等。任务的不确定性导致解决方法的多样性。学生需要根据所选择任务，基于所学的机构学知识，甚至查阅相关文献去设计解决方案，当多个设计方案确定后，需要比较各方案的优缺点，必然会深入了解每个所设计的传动方案，最终方案确定后，需对其进行结构、运动学和动力学分析，因有了方案设计的深刻理解，设计的目的已非常清楚，在相应分析时，对方法的选择和掌握自然水到渠成，加深了对所学理论知识的认识，明确了理论知识的实际应用，从而不至感觉学无所用。
三、分析和解释数据能力
在我国的工程教育认证中，第二条毕业要求学生能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论[5]。传统课程设计整个传动方案为教师所指定，分析方法固定，无需学生深入了解，只需按部就班完成画图和分析即可，可见，传统课程设计在第二条毕业能力要求上基本没起到培养作用。改革后的课程设计，从设计任务到设计方案的确定，均需要学生根据具体情况进行分析，然后根据所学知识，自己设计传动方案，并需要通过多方案的比较而得出可行方案。在方案确定后，详细设计传动系统时，需要根据实际任务确定各参数，最后对机构进行分析，并对数据进行误差分析。为了更真实地让学生理解数据的意义和正确性，要求学生对所设计的传动方案进行全部或者部分的搭接实验，通过搭接实物并测量参数，再与理论分析数据进行对比，找出误差存在原因，从而得出相应结论。
四、考核方式的改进
评估学习产出是OBE教育模式中十分重要的环节，如何合理地对各项能力进行客观评价，对课程的改革及持续改进有非常重要的作用，与课程设计所培养能力相对应，《机械原理》课程设计成绩分为四部分：选题成绩、平时成绩、设计成绩及答辩成绩。各部分成绩分值及考核依据如下。选题成绩占总成绩的30%。主要考查设计机械传动系统方案能力。每个团队均需通过PPT形式，结合参考文献查阅或调研情况，对自己团队的设计任务进行说明，根据所定任务设计两到三种机械传动方案，每个方案中必须包含两至三种典型传动机构，并且必须包含四杆以上连杆机构。根据传动方案是否合理、考虑是否周全、有无创新点、是否实用进行综合考核。平时成绩占总成绩的10%，主要依据设计阶段的出勤情况和态度评定，这是设计正常进行的基本保证，也是初步对毕业要求9中个人与团队能力的培养。设计成绩占总成绩的40%，主要评估工程基础理论知识应用能力与分析和解释数据能力，根据所选择分析方法、数据分析的正确性、模型建立、运动仿真、简图绘制等进行评价。答辩成绩占总成绩的20%，各组将集中设计阶段的工作及成果以PPT形式作汇报，主要介绍组员分工及完成情况，组员自评分，搭接视频等，并回答提问，据此评判答辩成绩。通过此类考核方式，对毕业生的能力9（个人与团队）和10（沟通，包括撰写报告和陈述发言、清晰表达或回应指令）也起到初步培养的效果。此外，上述基于OBE工程教育理念的考核方式对教师的教学投入提出很高要求。例如：教师需要投入较多的精力和心血研究繁琐的教学目标分解和教学方法选择，要求其自身具有扎实的专业理论知识、较广博的基础知识面、较强的动手能力及计算机应用能力。对设计中可能出现的各种方案及其特点要有充分认识，能够正确引导学生，使他们经过认真思考和分析比较后，可以选择一个适当的方案。这样才能适应当前实践教学改革和发展的需要，从而有效引导学生积极思考，培养他们的创新能力。
五、结束语
经过近两年的实践，发现根据OBE教学理念改革后的《机械原理》课程设计，为学生机械传动系统设计能力、工程基础理论知识应用能力、分析问题和解决问题的能力以及团队合作和工程实践能力的锻炼和提高提供了很好的平台，并确实取得了较好的效果。然而，OBE工程教学模式是一个系统的工程，无论是在设计内容，还是在设计方法和评估方式上，还有很多需要完善之处，需要进一步的改革和探索，持续改进，以更好地培养学生相应的毕业能力，实现培养与国际接轨的中国工程师的目标。
作者：曾达幸 李飞 侯雨雷 宜亚丽 郑立娟 张芳芳 单位：燕山大学机械工程学院
参考文献：
[1]中国工程教育专业认证委员会.工程教育认证一点通[M].北京：教育科学出版社，2015.
[2]余天佐，刘少雪.从外部评估转向自我改进—美国工程教育专业认证标准EC2000的变革及启示[J].高等工程教育研究，2014，（6）：28-34.
[3]顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式———汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014，（1）：27-37.
机械原理与设计范文4
关键词 机械原理 科技创新活动 创新设计能力
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.10.054
The Exploration of Mechanical Principle Course Teaching Based on
Extracurricular Technological Innovation Ability
WEI Junying， WANG Jidai
（College of Mechanical and Electronic Engineering， Shandong University of Science and Technology， Qingdao 266590）
Abstract Aimed at the mechanical principle course teaching situation and existing problem， extracurricular technological innovation ability should be paid attention such as taking part in teacher's scientific research projects and technological innovation competition to combining mechanical principle knowledge with technological innovation. In this way teaching activities are implemented which has obtained good effect and improved students' ability in innovation design.
Key words mechanical principle; technological innovation ability; innovative design ability
指出“谋创新就是谋未来”，“科技发展的方向就是创新、创新、再创新”。面对复杂的国内外形势以及我国的改革环境和发展任务，“创新”已经成为21世纪产品的重要“代言人”。作为培养人才的高等教育领域，高度重视学生的创新设计与实践能力培养，努力培养出高等创造型人才是高校教师责无旁贷的责任。①
机械原理主要研究机构组成原理、常用机构的特点及应用与设计、机构运动学及机构动力学、机械系统的方案设计等问题，②是学生掌握设计能力、提高创新思维的重要知识基础，因此，有着其他课程不可代替的作用。③
1 机械原理教学现状
机械原理是高等院校机械类专业的一门十分重要的主干技术基础课程，这门课程的主要目的是让学生认识和了解机械、为机械类有关专业课程学习打好理论基础，更重要的是为机械产品的创新设计、现有机械的合理使用和革新改造打下良好基础。
目前，在机械原理的教学过程中，教师一般较为注重于去“教”机构原理、运动学及动力学分析这些基本知识。通常老师讲解得仔细透彻，但学生往往自主学习能力不强、不够积极，且机械原理有些知识比较抽象，很多学生头脑中对一些机构没有感性认识，因此往往不能很快掌握、进而问题遗留拖延，导致积累更多问题，课堂效率低下。④
1.1 课堂理论教学与工程实践脱节
目前，我校机械原理的教学模式仍然偏重于理论知识的教学，且学生对课程中涉及到的常用机构普遍缺少直观认识，因此对一些内容不能做到很好理解。机械原理是机械类专业一门重要的专业基础课，由于不能将课堂上学到的原理知识与实践相结合，因此很多学生对老师讲解的知识难以理解，很难打好机械入门的基础。尽管机械原理课程也有相应的实验环节安排，例如认识机构、机构运动简图绘制等，但多数学生基本上走马观花，对机构认识很肤浅，仍然不能与课堂上学过的机构、原理联系起来，故实验效果很差。
机械原理目前多采用多媒体教学辅助教学，在课件中也有大量机构及其原理的应用实例，但由于课堂教学学时有限，有些学生没有生活、生产中机构的实际应用概念，故不能很好地将这些实例与理论知识联系起来，这些都造成了理论教学与工程实践的脱节。
1.2 机械原理知识不能融入到创新设计中
机械原理课程中，有些内容是比较枯燥的，在授课过程中如果不能激发学生的兴趣和能动性，那么学生对课程知识的掌握就更加不理想。机械原理课程是设计道路上的第一道关口，学生创新设计能力是机械原理教学中很重要的环节。很多学生有许多新颖的构思和创新的思想，但教师不能很好地引导他们将机械原理理论知识融入到创新设计中，不能开拓他们的创新思维，因此学生不能充分发挥想象力和创造性思维，不能将课堂上学到的知识灵活应用于实践中。
2 改变教学模式，利用各种课外科技创新设计活动提高创新设计能力
目前，国内外高校都十分重视培养学生的科技创新能力，我校机械原理课程建设结合理论知识与工程实践之间的密切联系，突出了对学生综合设计能力、创造性思维及创新设计能力的培养。在创新设计能力培养方面，特别提出通过参与教师科研项目、科技创新模块等加强对学生能力的培养。⑤
2.1 教学模块突出创新设计能力培养
机械原理课程教学模块分为两大主要模块：课堂理论教学模块与实践教学模块。
在课堂教学模块中，动力设计模块、机构设计模块为机械原理的基础模块，通过其学习使学生掌握机械原理机构分析、机构设计的基本原理和方法。另外，综合设计模块是前两个模块的延伸和提高，主要进行机械系统方案的设计，要求学生在所学机械原理理论知识的基础上，结合各种实践经验，充分发挥个人主观能动性及想象力，灵活运用现代设计理论和方法、技巧，设计出新颖独特、节能高效、紧凑灵巧的机械系统，这些对于培养工科机械类专业学生的综合设计水平、创新设计能力有尤为重要的意义。
在实践教学方面，包含实验教学模块、课程设计模块和科技创新模块。前两个模块注重对学生机械原理基本知识的实践掌握和巩固，科技创新模块则注重于鼓励、支持学生参加政府、教育厅等各部门举办的各类科技创新竞赛活动，将所学理论知识应用到实践中，以提高他们创新设计的能力。
2.2 科研项目多参与
在机械原理课堂教学中，把教师的科研项目、科技创新的理念融入其中，加强对学生创新设计能力的培养。根据自己的科研项目开展相关机构创新的教学内容，例如在学习平行四边形机构时，结合科研项目码垛机器人手臂、钢制容器壁面爬行机器人手臂的研究，使学生加深对平行四边形机构运动特征、应用、设计及其存在问题的深入理解，鼓励学生将所学机械原理理论知识与科研项目中实际设计结合起来，这样既提高了学生学习机械原理的兴趣，掌握、巩固并应用了所学的理论知识，又极大提高了创新设计能力和工程实践能力。
2.3 课外科技创新竞赛活动多参与
为了提高学生的创新设计能力，学校建立了三个层次的大学生课外科技创新活动的组织机构和保障、各种奖励措施对学生的课外科技活动提供制度及物质保障。⑥其中，第一层次为学生科技创新领导小组，由学校领导和有关职能部门牵头，另外由各领域知名专家教授组成，负责课外科技创新活动的发展规划和开展、筹集活动资金、工作协调及评比表彰等;第二层次为教学管理与服务组织，主要由学校教务处、科研处等具体实施、监控部门以及各二级学院的教学管理部门组成，负责课程教学过程的具体设计和组织实施、质量监控等;第三层次为课外科技创新活动组织实施，由共青团、学生会、各类学生社团等组成，负责课外科技创新实践活动的规划与具体实施。学校相关部门制定各类科技活动及竞赛奖励办法，依据参加赛事级别及获得奖项名次等级及时给予相应的表彰与奖励。
通过这些课外科技活动组织、保障措施和激励机制，能持续鼓励、支持保障学生参加各类课外科技创新实践活动，如山东省挑战杯大学生课外学术科技作品竞赛、山东省大学生机电产品创新设计竞赛、山东省大学生科技创新大赛。学生根据竞赛主题与相关要求，结合所学理论知识，充分发挥想象力和创造性思维进行构思设计，构建产品的虚拟样机或实物模型，将理论与实践结合，极大提高了创新设计和工程实践的能力。
3 各类课外科技创新设计实践活动成果
目前，各种科技创新竞赛活动已成为大学生素质教育的重要项目。在课题组相关老师参与及指导下，学生能够在学习机械原理课程过程中或者结束该课程后，积极参加各种创新设计竞赛。在近几年参与大赛中，取得全国大学生机械创新设计大赛中二等奖2项，全国大学生过程装备创新与实践大赛中二等奖1项、三等奖2项;在第十四届山东省挑战杯学生课外学术科技作品竞赛中获得特等奖并推荐进入国赛;山东省大学生机电产品创新大赛中获一等奖9项、山东省大学生首届科技创新大赛一等奖1项、山东省电子产品设计大赛中获得一等奖1项等等。这些荣誉和奖项极大鼓舞了大学生们参加科技创新实践活动的积极性，提高了他们学习机械原理等课程的兴趣，更重要的是提高了将理论知识与实践相结合的能力、创新设计的能力。
4 结语
创新设计能力是工科机械类专业学生培养过程中非常重要的一个环节。本文分析了机械原理课程教学现状及其存在问题，提出在教学过程中融入创新设计，将科技创新实践与教学活动相结合，鼓励支持学生参与教师科研项目、参加各类科技创新竞赛。通过在教学活动中实践，极大提高了学生创新设计与工程实践的能力，取得了预期效果。
注释
① 袁爱霞，高中庸，李宝灵.机械原理与机构创新设计[J].高教论坛，2007（6）：78-79.
② 孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].高等教育出版社，2006.
③ 侯莉侠，侯俊才，郭红利等.在机械原理课程教学中引入创新设计的探讨[J].中国教育技术装备，2014（24）：139-140.
④ 巫海平.机械原理教学与创新设计相结合的实践与探索[J].职业技术，2013（6）：149-150.
机械原理与设计范文5
关键词：园林设计；施工；协调管理模式
近年来，在社会经济不断进步的背景下，人们的生活质量有所提升，对日常生活及工作环境的绿化程度要求越来越高，园林设计与施工的重要性日益凸显。
1园林设计与施工中不协调性产生的原因
1.1设计意图往往忽略实际施工的可行性和实用性
首先，设计绿化工程时，独具匠心的设计理念很容易忽略施工现场的可实施性，只看到表面的施工环境。园林设计师为了能够创造良好的景观，应追求物种的多样性，力求通过对灌木、乔木等植物的合理搭配和精心设计，提升园林景观的整体效果。然而在此基础上设计，不能深入探究地质情况，设计图纸中的物种不符合施工现场地质状况等现象，往往导致施工人员很多时候无法完全按图施工，造成园林设计与施工的不协调。其次，一味地追求绿化实时效果，一些本应该重修剪的苗木没能适当地修剪，以致于在追求景观和绿化效果的过程中，苗木成活率不高。总而言之，这种忽略实际施工的可行性和实用性的设计意图，不仅导致园林设计与施工的不协调性，还导致工程施工成本大大增加。
1.2设计师过度重视效果图而忽视工程效果
园林设计过程中，在没有对施工现场进行充分考察的基础上设计的效果图，尽管拥有迷人的图片效果，但在实际施工过程中，由于难度过大、不符合实际，因此，工程效果不够理想。例如，在改造道路绿化的过程中，要求设计师在现有道路绿化状况的基础上，丰富植物层次，因此，实际是将中层灌木和2排乔木应用于现有道路绿化中，实现了色叶物种和常绿搭配，这种设计虽拥有迷人的图片效果，然而在实际的施工过程中，例如，种植灌木，必须大规模破坏原有的模纹，导致连续性在现有模纹当中遭到破坏，无法实现园林设计的预期效果。
2园林设计与施工协调管理模式
2.1在施工可行性和经济性基础上进行园林设计
园林景观建设是一项复杂的工程，需要经历多个环节，包括招投标、设计以及施工等，每一个环节对工程整体质量以及园林绿化的效果都具有直接的影响，而各个环节也处于相互影响的关系之中。针对设计和施工来讲，现阶段，要想提升园林工程质量，设计人员在设计阶段必须增加对该工程实际施工的可行性以及经济性的考虑。因此，设计师应做好充分的现场勘查工作，全面考虑当地植物市场状况、植物生长环境、地形等因素。同时，同施工专业人员进行充分沟通，在充分了解园林工程实际施工的基础上开展设计工作，能够有效提升设计的可行性。因此，设计人员在开展工作前，应当首先进行现场调研，单纯依靠建设单位提供的图片以及现场资料是远远不够的，只有在充分了解施工现场实际状况的基础上，才能够提升设计方案的实用性。
2.2应用设计指导施工
园林施工过程中，施工人员必须首先深刻掌握设计图纸以及设计理念，同设计师充分沟通，正确理解设计师的意图，并在实际施工过程中，有针对性地采取有效措施，提升工程质量。在实际施工过程中，由于施工人员拥有不同的理解能力、审美水平等，同样的设计图纸会创造出完全不同的园林景观。在实际施工过程中，会对不同的植物树种、色彩以及大小等进行搭配，从而造成施工同设计目标之间的差异。因此，现阶段，要想提升园林设计与施工的协调性，应积极应用督导制协调管理模式，设计师定期深入施工现场，充分了解施工进程和某一阶段的施工质量以及创造效果，并根据设计图纸对施工人员的技术以及施工途径进行指导，促使园林施工同设计理念保持高度的一致性。设计师在深入施工现场的过程中，可以及时给予施工人员相关建议，同施工人员沟通，并及时纠正施工中的错误行为。值得注意的是，应用督导制模式的过程中，设计师同施工人员最主要的任务就是提升园林工程的艺术性，为构建出具有意境美的园林工程做出贡献。设计师同施工人员只有同时身临施工现场，才能够从整体上有效地控制工程质量以及所营造出来的艺术效果。
3结论
在社会经济不断进步的背景下，人们的生活质量明显提升，对于日常生活及工作环境的绿化程度要求越来越高，园林绿化工程的重要性日益凸显。然而，园林工程要想实现绿化以及美化环境的效果，必须能够在设计和施工过程中实现高度的协调性。施工专业人员参与设计，促使设计师充分掌握工程实际限制性因素，从而提升园林设计的可行性。设计人员也应适当参与施工，保证实际施工能够真正体现出设计意图。
参考文献
[1]刘泉.浅谈园林设计、施工与管理三方面的协调工作[J].绿色科技，2014（4）
机械原理与设计范文6
关键词： 院级教材 编写立项 建设与管理
教材建设是一项体现学校人才培养理念，展示学术和教学研究成果的标志性工作。为适应高等职业教育改革发展趋势及对未来教育教学的需求，高职院校应加强对教材编写立项的建设与管理，鼓励教师从人才培养、课程建设和学科发展的角度出发，编著更多具有本校特色且满足高职教学需要的高水平、高质量教材，发挥教材在提高人才培养质量中的基础性作用。
一、高职院校院级教材编写立项原则
高职院校编写立项的教材，必须是经过论证与学校培养各层次人才的规格要求相匹配，且经过教学实践检验，使用效果好，具有内容创新、富有特色的通识必修课程、学科基础必修课程和专业主干课程的教材。教师在编写立项院级教材时需遵循以下原则：
（一）补缺性原则
高职院校需立项编写的教材，应是目前市场上尚无同类书籍，且能考虑教学急需，填补学科专业建设空白，弥补原有教材不足的新教材。
（二）特色性原则
高职院校需立项编写的教材，应以服务人才培养为目标，围绕人才培养模式改革，及时反映学科行业新知识、新技术、新成果，彰显学校办学水平、办学特色和教改思路，在相关领域具有引领作用的教材。
（三）高规性原则
高职院校需立项编写的教材，应考虑由本校高级及以上技术职务，或者具有硕士研究生学历，在教学和科研方面均具有一定成就的教师担任主编。若选取讲义作为教材，要求讲义至少经过一个周期的使用，且学生反映良好。
（四）首版性原则
高院校需立项编写的教材，应是符合补缺性、特色性、高规性原则，且首次出版的教材。
二、高职院校院级教材编写立项存在的问题
（一）教师申报教材立项的积极性不高
1.预计出版字数较少。教材主编填写的《教材立项资助出版申报书》“预计编写字数”约为10万字，有的甚至只有7万字，这样少的字数无法承载职业教育的文化信息，也无法适应市场需求的灵活性。
2.教材主编人员职称、教研水平较低。从申报书基本数据填报中发现，高职称教师申报教材编写立项的主动性不高，中级职称或从事教学不足三年的青年教师，他们为增添晋升职称的支撑材料，申报的热情异常高涨，但反观他们近三年来取得的教学成果（任教课程、教研成果），实在难以担当主编的重任。
（二）教材呈现形式比较单一
申报编写立项教材介质大多是单一的纸张，没有摆脱“一本书”就是教材的传统观念[1]，没有配套的学习指导书、实训指导书和案例分析等教辅资料，且没有“立体化教材”建设的设计，不便于用多媒体、网络技术等现代化的教学手段调动学生学习的能动性，不能强化教材的“能学”功能，不能发挥教材的“辅教”功能。
（三）市面上已经有非常成熟的规划教材
有教师申报编写的立项教材，是市面上非常成熟的规划教材，倘若把编写提纲与市场上已出版教材进行对比，则不难发现大同小异。教材主编迫于评职称和学校硬性规定的需要，勉为其难参与教材编写，只简单地将市场上已有教材在形式和内容上进行简单剪裁和拼凑，这样无疑会导致高职教材编写与出版的低水平和重复现象。
（四）与人才培养层次的规格匹配程度不高
教师申报编写立项教材，在学科专业建设人才培养方案中无法找到与之相匹配、所适用的课程，或者虽有匹配课程但匹配程度极低。
（五）教材编写缺少行业、企业参与
教材编写人员来源单一，全部来自高职学院的在职教师，没有行业和企业人员参与，这样编写出来的教材在内容上难以同步于行业、企业的发展，教材内容也会与职业标准对接不紧密，无法体现出高职教育的特色。
三、加强院级教材编写立项建设与管理思考
为加强高职院校教材建设，各校应认真审核《教材资助立项出版申报书》，确认预立项教材是已经列入当前人才培养方案中的必需课程，并确定该课程在教学中一定会开设。学校应成立院级教材编写委员会，以提高教材质量为出发点，开发与学科专业建设相适应、课程体系相配套的精品教材；编委会组织教师与企业、行业人员一同进行市场调研，一同完成教材提纲的编写。教材提纲要能充分体现校本特色，对于实践性较强的课程，课程内容的主体元素要来源于生产实际，充分体现岗位技能的需要。书稿编写过程要充分征求企业、行业专家的意见和建议，并进行多次修改和完善。
立项编写需采用过程管理，从定期、定量、定向，资助、帮助，评选优秀院级教材和形成规范管理制度等方面着手，实施一系列的质量保障措施，及时把学科前沿知识带进课堂，让最新的教学改革成果和科学研究成果融入教材。
（一）“三定”
1.定期。教材编写不是一天两天就能够完成的，而是一个周期性较长的过程。教材立项工作采用项目管理的方式，建设周期至少为两年。教材编写团队要广泛听取已使用过该教材师生的意见，并定期与行业、企业进行市场调查与可行性研究，会同有关专家对修订的模块进行可行性研究和修正，并付诸实践。对已立项的教材，教师必须在规定时间内将书稿交付出版社进行出版，否则学校可取消对该教材的资助。
2.定量。高职院校在教材编写立项时，需考虑各教学院（系、部）内部重点与非重点专业之间的均衡。对已有的规划教材、市面上已经非常成熟的教材及本校在各类重项目期间（包括骨干校、普惠专业、省级特色专业、省示范性特色专业等）已立项资助过的教材，立项审批时需严格审核教材编写提纲，尽可能不重复资助。
3.定向。院级教材编写立项要有所侧重，重点资助学校优势学科专业且具有推广价值的专业课教材。对确实有需要立项的教材项目，要优先满足那些有较高编写水平的教师。
（二）“二助”
1.资助。学校可投入专款或通过其他各种途径筹集资金资助教师出版教材。对于一些新上专业或者特色专业教材紧缺的状况，更要增大资助力度，根据学校建设需要制定资助标准，重要教材重点资助，紧缺教材增加资助[2]。
2.帮助。为确保教材编写进度，保证编写质量，教师在完成初稿后，应先交教学院（系、部）组织初审。学校教务处根据初审意见，组织行业、企业及同行专家对书稿进行评审检查。对评审合格的，学校将编写经费直接拨付至编写者所在教学单位，并帮助教材主编落实教材出版事宜。
（三）“一评优”即评选出优秀院级教材
为促进高职院校院级教材编写，可把教材立项、编写与评优结合起来，建立教材立项编写评价标准，即时对教材质量进行跟踪调查和评价。教材介质不能仅限于单一的文本素材，应当把文本、图形（图像）、音频、视频媒体技术、动画媒体技术等多种素材有机结合[3]，实现教材的立体化和多样化，并积极开发具有补充性、更新性、延伸性的教辅资料[4]，形成名师空间、工作过程模拟等多种形式动态、共享的课程教材资源库。
（四）形成管理规范、服务保障的教材管理制度
教材出版成本大、发行周期长、劳动强度大等多方面原因影响教师编写的积极性，高职院校应及时制定、调整相应政策，充分调动教师（特别是高水平教师）的积极性。
1.加强教材建设组织领导。教材编写立项建设实行学校、教学院（系、部）两级管理，校教材建设委员会审议教材建设规划，研究决定教材建设中的重大问题，对教材编写和评价进行指导和监督，教沾Ω涸鹗凳┙滩慕ㄉ璧墓婊，各教学院（系、部）按其承担的任务做好具体落实工作。
2.加强教材编写团队建设。教材编写由主编负责，主编应从事该课程教学工作，具有副教授及以上职称或具有硕士学位，学术水平、教学经验兼备，且具有创新意识，教材主编要保证书稿质量。通过教材编写实践，培育高质量的教学团队，保证教材建设的可持续性。
3.实行教材编写中期检查制。为确保教材立项负责人能保质保量地完成立项项目，教务处、各教学院（系、部）对立项编写的教材要进行中期检查。具体检查教材的编写进展情况，了解未完成教材建设项目存在的困难、解决办法，以及资助经费的使用情况等。
4.实行教材编写质量信息反馈制。教务处会同所在教学院（系、部）对新编教材进行质量追踪调查，收集教师和学生使用后的评价信息，作为以后教材选用、修订的依据。
5.建立教材编写激励机制。为调动高职教师编写教材的主观能动性，可建立一整套关于教材立项、编写的制度和政策。对能按期完成教材编写的教师给予必要的奖励，对优秀院级教材要积极推荐出版和推广，并优先推荐参加国家、省部级优秀教材评选。教材编写质量实行“目标”管理，与奖惩严格挂钩。
参考文献：
[1]易洁.高职教材选用存在的问题及对策[J].教育与职业，2015（6）：147.
[2]许春英，尹红，王祥辉.当前高校教材选用编写现状与教材建设的现状分析[J].新课程学习（下），2014（2）：4.
