机械原理教学与创新设计相结合的实践与探索

第17卷第4期 2010午12月 辽东学院学报(自然科学版) JoumalofEasternLiaoningUnive鸺ity(NaturalScience) V01．17No．4 Dec．20lO 【高等教育研究】 机械原理教学与创新 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 相结合的实践与探索 佟瑞宏，董 炯，卢 岩 (辽东学院机电学院，辽宁丹东 118003) 摘要：把机械创新设计理念融入到课程教学中，使课程教学内容与机械创新设计知识有机融合在一 起，向学生全面贯彻机械创新设计理念，提高学生的创新意识。同时结合一些学生创新设计的优秀作品。 说明这种教学方式，可以使学生在增加感性认识的同时，更能深刻了解工程实践，促进学生工程实践能 力、创新能力等综合素质的培养和提高。 关键词：机械原理；创新设计；创新意识；创新能力 中图分类号：C,642文献标志码：A 文章编号：1673—4939(2010)04—0365—04 从我国教育改革实践的成效来看，目前大学生 创新意识不够、创新能力不强⋯。二十一世纪是 人才竞争尤为激烈的时代．这里所说的人才是指创 新型人才，他们在当今社会所起的作用是不可估量 的。那么，培养具有创新意识的创造、创新型人才 也成为了当今各高校的热点【2】。在机械原理课程 方面，开展以“培养创新精神与实践能力”为专 题的教学改革探讨也进行了很多年，目前来看主要 还是侧重于改革教学方法、实验内容和考试模式等 方面¨。6j，有一定的局限性，作者除了进行上述几 方面的改革外，同时还尝试将机械原理教学与创新 设计有机结合，以实现培养出一批具有较高机械创 新设计能力的高层次技能人才的教学目的。 l 将创造性思维方式贯穿于整个教学过程中 杨振宁教授指出：“中国的教育与美国的教育 态度截然不同。最大的区别是中国偏重于灌输式教 育。中国的学生的根基非常扎实，这是优点．也有 缺点，中国的学生面对新事物总有畏缩心理，与美 国学生比起来创新意识较差”【7J。而创新意识的强 弱在很大程度上决定了一个人的创造能力。因此将 创新意识的强弱列为课程教学的主要目标之一，其 重点在于培养学生具有二种强烈的创新意识和创造 性设计的欲望。为达到这一目标，将创造性思维方 式贯穿于整个教学过程中。 首先在讲解机械原理概念和设计方法时．要立 足于实际，紧紧扣住生活或生产实际中的例子来讲 解。比如结合自行车轮圈和辐条讲解构件和零件的 概念；结合开关教室的门讲解转动副、自由度及如 何来判断机构是否具有确定的运动；结 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 学喜欢 熟悉的汽车讲解曲柄滑块机构、转向机构、变速机 构；结合机械钟表时针、分针、秒针的变速关系讲 解定轴轮系传动比计算等等。让学生意识到所学知 识与生活中熟悉的事物息息相关，这样容易激发学 生的创新、创造欲望。 此外，鼓励学生多了解实践知识，让他们了解 机器中众多的零部件都是怎么设计出来的。为什么 要这么设计?尽量让学生将所学的知识应用到实践 中去。例如，在学习四杆机构时，结合生产和生活 的众多的应用实例重点讲解各机构之间的联系和演 变。介绍一些创造性思维的基本规律旧J。并加强 收稿日期：2010—10—01 作者简介：佟瑞宏(1968一)，女，硕士．副教授，现主要从事机械原理、机械设计方面的教学与研究 万方数据 ·366· 辽东学院学报(自然科学版) 第17卷 创造性小设计教学环节。教学也可采用没计的形式 进行，初步拟定一个设计题目，由学生进行充分的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 搜索和讨论，并综合出较优方案。如在辽宁省 普通高等学校大学生机械创新设计竞赛获奖的可燃 气报警排险装置，针对平开窗和推拉窗两种不同型 式的自动开启机构，学生们列举了十几种不同方 案，经过激烈的讨论、作图与计算，最后分别选择 了曲柄摇杆和齿轮齿条两种。这种教学方式，不仅 能使学生更好地掌握连杆、凸轮、齿轮这些典型机 构的工作原理、结构特点、设计方法和应用场合， 并且对学生的创造及综合能力培养也具有重要意 义，且学生也愿意积极参与。在设计过程中遇到书 本上无法解决的问题，学生会主动去图书馆、网上 查阅，这更促进了他们理论学习的主动性和积极 性。 2利用课程设计拓展学生的创新设计能力 创新能力的培养在机械原理课程设计中占有十 分重要的位置。因此在两周的机械原理课程设计 中，鼓励学生自选课程设计题目，勇于创新。通过 各种途径搜集机械创新设计作品、科技作品图片， 并向学生展示。带领学生到企业工厂等场所观察产 品。多方面、多渠道让学生了解机械创新设计作 品，使学生对机械创新设计作品有真实的感受和全 面的了解，以启发学生的设计思路。比如：2007 级李太阳等同学设计的健身按摩椅就是自选的设计 题目，根据中医按摩的疗法，相对于背部的按摩提 倡以揉动按摩为主，按摩机构采用滑块驱动曲柄， 曲柄采用偏心轮设计，偏心轮实现的平面圆周运动 给人以“揉”的感觉。如图1所示，其传动部分是 采用人踏脚踏板，通过链传动传给后部的曲轴，曲 轴带动连杆，连杆带动滑块。再由滑块作为主动件 带动背部按摩板作往返运动，在背部按摩板上安装 四个固定的偏心轮，从而限定了按摩板的运动轨 迹，从而达到按摩板的平面圆周运动，按摩板上的 按摩柱从而也到达以“揉”的动作进行按摩。该 设计将机械原理课程中所学的偏心轮机构、连杆机 构等常用机构的运动巧妙组合来达到预定的机械功 能要求，构思新颖、独特。2009年这个设计的作 品在辽宁省普通高等学校大学生机械创新设计竞赛 的获二等奖。 图1健身按摩柱的总体结构图 这样结合一个简单的机械系统，综合运用所学 理论和方法，使学生能受到机械运动方案的设计和 构思、各种传动机构和执行机构的选用和创新设计 的初步训练，并能通过对方案中某些机构进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和计算，进一步加强了其理论学习的根基与兴趣。 更为重要的是培养了学生开发和创新机械的能力。 3近年来学生的机械创新设计成果 自2007年8月开始学院建立了由教师、学生 和校机械厂组成的创新设计与制作中心。在这里， 学生可以自己动手将自己的设计制作成作品，参加 校内和省组织的大学生机械创新设计竞赛。几年来 创做了很多较好的作品，如图2所示的连续装塞葡 萄酒瓶压塞器。该设计作品是学生运用机械原理课 程所学的齿轮传动、机械系统方案设计等知识，在 创新设计与制作中心自行研制的，适用于中、小批 量生产的葡萄酒酒瓶封装的压塞器。其工作原理 是：手摇正转，传动轴空转，主动轴通过齿轮传 动、链传动带动旋动压头，同时自动装塞装置自动 上塞，根据木塞与瓶口套的摩擦力，使瓶口套套住 瓶口，从而将瓶子稳住，进而将木塞压进葡萄酒瓶 内，当木塞完全压人葡萄酒瓶内时，瓶口套上的弹 簧将瓶口套装置弹起。手摇反转，传动轴转动，通 万方数据 第4期 佟瑞宏，董 炯，卢 岩：机械原理教学与创新设计相结合的实践与探索 ·367· 过齿轮传动使圆盘底座顺时针转动，同时主动轴带 动旋动压头回到原位，当旋动压头回到原位时，圆 盘底座旋转180。。第二个瓶到达压塞位置，同时 自动装塞装置自动上塞，依次循环。 图2连续装塞葡萄酒瓶压塞器总体结构图 由上述的例子可以看出．机械创新设计的产品 一般均需要实现生产和操作过程的自动化，或者实 现某一工艺动作过程。因此，要求学生综合运用所 学知识及一些未修课程的内容，这大大激发了学生 探求知识的欲望，更有助于他们学好后续机械制造 工艺、自动控制等专业课。为他们进一步参与更高 层次、更高难度的机械创新设计活动打下良好的基 础。 几年来，学生在机械创新设计中，取得的一些 阶段性的成果，见表l。 表l 辽宁省普通高等学校大学生机械设计竞赛获奖情况统计表 机械原理课程是机械类各专业研究机械共性问 题的一门主干技术基础课，也是一门学位积点课。 在课程在近三年的考试中，2006届学生机械原理课 程及格率只有56％、学位积点的获得率只有3l％； 2007届学生机械原理课程及格率提高到90％、学位 积点的获得率81％；2008届学生机械原理课程及格 率达到9l％、学位积点的获得率87％。成绩逐年提 高．说明了创新设计更促进了机械原理课程的学习。 这为学生今后从事机械设计、研究和产品的开发创 新奠定了重要的基础。 4启示与建议 把机械创新设计理念融人到课程教学中。使课 程教学内容与机械创新设计知识有机融合在一起。 万方数据 ·368· 辽东学院学报(自然科学版) 第17卷 向学生全面贯彻机械创新设计理念，提高学生的创 新意识。达到了在机械系统方案设计、结构设计等 不同层面培养了学生的创新思维和创新能力的目的。 学生在构思设计、采购材料、动手制作、编写技术 说明书及参赛P刀的整个过程中，从市场调研，判 断该设计的研究背景意义及发展前景到设计计算、 分析作图、制作成品这个综合锻炼，加强了学生动 手能力的培养和工程实践的训练，培养学生根据实 际需求进行创新思维、机械设计和工艺制作等实际 工作的能力，并以此为契机促进学生课外科技创新 活动的蓬勃开展，发现和培养一批在科技创新上有 潜力、有作为的优秀人才。同时，创新设计的成功 更加强了学生理论课学习的兴趣与热情及自学能力， 提高了机械原理课程的学习效果。 在实践过程中，也发现大学生机械创新设计能 力的培养，并非是一、二门课程就能解决的问题， 建立一个以培养创新能力为主线的课程体系，由机 械类专业创新人才培养 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 、创新系列课程和创新 教育实践性教学体系、创新人才培养基地等构成的 机械类专业创新人才培养的教学体系，对有效推进 学生创新意识、机械创新设计能力的培养起着至关 重要的作用。 参考文献： [1]梁晓俐，邬冰．在教师教育中实施研究性学习的实践与 探索[J]．辽东学院学报：自然科学版，2009，16 (2)：177—180． [2]从玉华，扬振宁．比较中美教育体制优劣[N]．中国青 年报。2003一09—16． [3】段巍．<机械原理)课程改革实践与创新能力的培养 [J]．中国电力教育，2008(2)：81—82． [4]洪业，秦志钰．改革机械原理课堂教学注重培养创新设 计能力[J]．太原理工大学学报：社会科学版，2008 (6)：73—74． [5]薄瑞峰，李瑞琴．机械原理实践性环节的教学探索与实 践[J]．中北大学学报：社会科学版，2007(23)增 刊：165—167． [6]孙敬延，粱思平．论高校课程中心开放式教学模式的设 计[J]．辽东学院学报：自然科学版，2009(4)：284— 286． [7]李克旺，膳献银，郑清春．基于培养创新能力的机械设 计系列课程改革[J]．太原理工大学学报：社会科学 版。2008(26)：64—65． [8]邦卫东．机械原理课程教学方法和手段的改革与实践 【J]．太原理工大学学报(社会科学版)，2008(26)：56 —59． (责任编辑：王漓江) HowtoCarryoutCreativeDesign——integratedMechanicalPrincipleTeaching TONGRui—hong，DONGJiong，LUYan (CollegeofMechanicalandElectrical胁￡，聊而lg。EasternLiaoningUniversity，Dandong118003，China) Abstract：Thecreativeconsciousnessofstudents’canbeimpmvedbycarryingoutcreativedesignintheteach- ingofmechanicalprinciple．Itispmvedbysomeexcellentdesignsofthestudentsthatstudentscanmoredeeply understandengineeringpracticebysuchateachingmode；thustheirabilitiesofpracticeandinnovationcanbeim- pmved． Keywords：mechanicalprinciple；creativedesign；∞n∞ofinnovation；abilityofinnovation 万方数据 机械原理教学与创新设计相结合的实践与探索 作者： 佟瑞宏， 董炯， 卢岩， TONG Rui-hong， DONG Jiong， LU Yan 作者单位： 辽东学院机电学院,辽宁,丹东,118003 刊名： 辽东学院学报（自然科学版） 英文刊名： JOURNAL OF LIAODONG UNIVERSITY(NATURAL SCIENCES) 年，卷(期)： 2010,17(4) 参考文献(8条) 1.郭卫东 机械原理课程教学方法和手段的改革与实践[期刊论文]-太原理工大学学报(社会科学版) 2008(26) 2.李克旺;膝献银;郑清春 基于培养创新能力的机械设计系列课程改革[期刊论文]-太原理工大学学报(社会科学版) 2008(26) 3.孙敬延;梁思平 论高校课程中心开放式教学模式的设计[期刊论文]-辽东学院学报(自然科学版) 2009(04) 4.薄瑞峰;李瑞琴 机械原理实践性环节的教学探索与实践[期刊论文]-中北大学学报(社会科学版) 2007(增23) 5.洪业;秦志钰 改革机械原理课堂教学注重培养创新设计能力[期刊论文]-太原理工大学学报(社会科学版) 2008(06) 6.段巍 《机械原理》课程改革实践与创新能力的培养[期刊论文]-中国电力教育 2008(02) 7.从玉华;杨振宁 比较中美教育体制优劣 2003 8.梁晓俐;邬冰 在教师教育中实施研究性学习的实践与探索[期刊论文]-辽东学院学报(自然科学版) 2009(02) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_ddfzxb201004020.aspx