高职机械设计基础教材建设的实践研究

贺敬宏

摘要:目的:为高职院校课程内容体系和教材建设提供借鉴和帮助。方法:以高职《机械设计基础》教材建设实践为基础,从不同的侧面分析了高职院校课程内容体系和教材建设以及教学质量有关问题。结果:从综合化、模块化和优化编排等三个方面介绍了高职《机械设计基础》课程内容体系和教材建设的具体方法。结论:高职《机械设计基础》应以培养学生的全面机械设计素质和实际机械设计能力为目标,对课程内容进行精选综合、模块化组合和优化编排,构建以设计能力培养为主线,基本知识完备、基本理论适当、基本方法多样,应用性、实践性、职业性突出,实用、先进、科学的课程内容体系和教材,才能提高完成教学目标的有效性,提高对专业培养目标的贡献度。

关键词:高职教育;机械设计基础;教材建设;综合化;模块化

引言:实际工程中,机械设计的一般程序为:首先,将构件按照机械的工作原理要求组成机构;其次,分析各构件的运动情况及构件在外力作用下的平衡问题;第三,分析构件在外力作用下的承载能力问题,合理地选择材料、热处理,确定构件(零件)的形状、具体结构、几何尺寸;最后,绘制装配图及零件工作图。由机械设计的一般程序可知,从事机械设计工作必须具备全面的设计基本理论知识和实际设计能力。其中涉及机械制图、理论力学、材料力学、互换性与测量技术、金属工艺学、机械原理、机械零件、机械制造工艺学等众多课程的内容。即机械设计过程实际上是综合运用众多相关课程的基本理论、设计方法、设计技能完成设计任务的过程。根据机械设计岗位对知识结构和能力素质的要求,结合高职教育培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才的培养目标,高职《机械设计基础》课程应以培养学生的全面机械设计素质和实际机械设计能力为教学目标,并据此进行课程内容体系建设和教材建设。

一、 综合化

针对高职教育教学内容多,专业技能训练要求高和就业岗位针对性强的特点,根据本课程技术基础性、知识综合性、实际应用性强的性质,结合高职教育有效教学时间短的实际情况,课程内容力求必须性、够用性、实用性和先进性,不求理论的系统性、完整性,充分体现高职教育特色和专业特色。以支撑职业岗位核心能力的知识、技能课程的需要为原则,从培养全面机械设计素质、实际机械设计能力和启迪创新能力出发,将理论力学、材料力学、机械原理、机械零件等课程的教学内容进行精选和优化整合,突出实用性、知识的综合应用性和能力素质培养,通过典型实验、机械拆装现场教学、测绘和设计的技能实训等将课堂教学与实践训练融为一体,以全新的课程内容体系和教材为课程改革奠定基础。

综合化整合后的《机械设计基础》课程主要包括以下内容:(1)以理论力学为基础的“构件静力分析”,(2)以材料力学为基础的“构件承载能力计算”,(3)以机械原理为基础的“常用机构”,(4)以机械零件为基础的“常用机械传动”,(5)以机械零件为基础的“通用机械零部件”。

为了突出“以全面机械设计素质培养为中心、实际机械设计能力培养为主线”的课程内容体系建设和教材建设思想,对与机械设计相关的机械制图、互换性与测量技术、金属工艺学等诸多内容,没有作集中介绍,但其知识及其进行机械设计时的应用方法在相关内容模块中均有渗透。为了彰显本课程的设计性、实用性和应用性,有效实现课程教学目标,提高本课程对实现专业人才培养目标的贡献度,突出高职人才培养的高技能特色,课程内容以“必须、够用”为原则,突出机械设计主题。即在综合化整合时,仅仅从原来课程诸多内容中选取符合高职教育培养目标的内容。(1)删减过深的、不必要的理论推导和证明,注重于如何运用公式、定理、方法等来解决实际设计问题,保证实用性;(2)删减重复内容,提高教学效率;(3)删减过时内容,补充现代科学技术内容,牢牢把握住本学科的发展脉搏,保证先进性,培养创新设计的思路和方法;(4)完善设计所必要的基本知识和基本理论,增加实验、测绘、基本设计方法和设计技能实训项目等实践性内容。以设计为线索,以解决工程实际设计问题为目标,构建起设计基本知识和基本理论比较完备,设计方法实用、多样的基本内容体系。(5)特别注意设计思路、方法、步骤的总结归纳,突出应用性,将学生引向实际设计。

二、 模块化

为了增强教学内容与教学目标的针对性,将课程内容进行模块化处理。即将课程内容组合为构件静力分析、构件承载能力计算、常用机构、常用机械传动、通用机械零部件、机械设计基础综合训练等六个模块。

各个模块的教学内容和教学目标如下:(1)构件静力分析模块。主要研究物体在力系作用下平衡的普遍规律。内容包括物体的受力分析、力系的简化、物体在力系作用下处于平衡的条件及其在工程实践中的应用。重点为构件在平面力系作用下的平衡问题。教学目标为掌握工程结构和机构中简单构件的受力分析方法。即掌握构件及构件系统受力图的画法,力系的简化与合成原理,力系的平衡条件及其在工程实际中的应用方法。(2)构件承载能力计算模块。主要研究保证机器和工程结构在载荷作用下正常工作时,构件应具备的承载能力问题。内容包括构件的强度、刚度、稳定性等设计计算。重点为构件在拉、压、剪、扭、弯等基本变形时的强度设计问题。教学目标为初步具有将工程构件抽象为力学模型的能力,掌握材料在拉、压、剪、扭、弯等典型变形下的力学性能、内力和应力的分析计算方法及杆件强度计算方面的基础知识,能对杆件进行强度计算。(3)常用机构模块。研究对象为组成机器的几种常用机构。内容包括机构的结构分析、常用机构及其设计等。重点为常用机构的工作原理、组成、特点、运动分析及设计的基本方法。教学目标为熟悉平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构等常用机构的工作原理、特点及应用,掌握常用机构设计的基本方法和基本技能。(4)常用机械传动模块。以常用啮合传动和常用摩擦传动为研究对象,从承载能力出发,考虑结构工艺性和维护等因素,研究这些常用机械传动的组成、工作原理、运动特性、零件结构特点、受力分析、运动分析、失效分析及设计的基本方法等。教学目标为掌握常用机械传动的工作原理、特点、选用、维护以及设计计算方法,初步了解机械设计的一般知识,具有运用与常用机械传动有关的标准、规范、手册、图册等技术资料的能力。(5)通用机械零部件模块。以键、螺纹连接、轴、轴承、联轴器、离合器等通用机械零部件为研究对象,研究一般工作条件下这些通用机械零部件的设计问题,包括其工作原理、类型选择、外形和尺寸确定、材料选择、精度等级选择、表面质量及技术条件确定,以及基本设计方法等。教学目标为掌握一般通用零部件的工作原理、结构特点、选用、维护和设计的基本方法,初步具有与通用零件设计相关的计算及应用标准、手册等有关技术资料的能力,初步具有设计通用零件和简单机械传动装置的能力,以及相应的分析和解决问题的能力。(6)机械设计基础综合训练模块。重点为一般机械传动装置设计的主要内容、一般方法与步骤。教学目标为:通过对机械设计基础课程的理论和实践知识的综合运用和实际训练,巩固、深化、扩展所学知识,培养分析和解决实际问题的能力;通过对通用机械零件和机械传动装置的设计训练,学习、掌握机械设计的一般方法与步骤,培养工程设计能力;通过选材、计算、数据处理、绘图、公差确定、运用资料、熟悉规范等实践,培养机械设计的基本技能。机械设计基础综合训练模块对机械设计中涉及的设计任务研究和制订、工作原理的选择设计、总体设计、技术文件编写、鉴定与评价等设计内容做相应系统训练,并力求接近工程实际。

三、 优化编排

经过综合化整合后,《机械设计基础》课程内容既多又繁杂,各部分内容之间既存在着密切的内在联系,又有其独立性。为了提高教学效率,有效实施全面机械设计素质和实际机械设计能力培养,对课程内容应进行有机整合,优化编排。

教材总体内容以及每个模块内容的安排遵循以下原则:(1)由浅入深,从易到难,从简单到复杂,符合人的认知规律;(2)以基本知识、基本理论、基本方法为线索,循序渐进,达到增长知识、启发思维、训练技能、提高能力、形成职业能力的目的;(3)尽可能按照工程上机械设计运用知识的顺序编排课程内容,针对教学目标,实施设计思路、方法、技巧以及创新能力培养。教材总体内容的编排顺序为:(1)构件静力分析模块,(2)构件承载能力计算模块,(3)常用机构模块,(4)常用机械传动模块,(5)通用机械零部件模块,(6)机械设计基础综合训练模块。每个模块内容的编排顺序为:(1)基本知识,(2)基本理论,(3)设计方法,(4)设计技能训练。

四、 结语

经过内容精选综合、模块化组合以及优化编排,高职《机械设计基础》课程内容体系和教材具有显著的高职特色。加强了针对性,即针对课程教学目标、专业培养目标、职业岗位需要和高职学生的实际学习能力,课程内容以必须、够用、实用为原则,改变了以往重理论轻实践、重知识轻技能的现象。突出实践性、应用性和职业性,以培养全面机械设计素质和实际机械设计能力为主线,构建设计能力训练模块,注重设计实践教学环节,强化设计技能训练以及职业综合实践能力与综合技能的培养。实现了知识、方法与设计技能的统一,也实现了本课程、后续课程、职业岗位与发展等多种需求的统一,更加符合高职教育的人才培养规律和教学需要。提高了完成教学目标的有效性,提高了对专业培养目标的贡献度,取得了良好的教学效果和社会效益。

参考文献:

[1]蒋大平.高职教材建设的几点原则[J].

职业技术教育,2002(22).

[2]黄峰.当前高职教材建设面临的问题及

对策[J].中国职业技术教育,2003(28).

(陕西国防工业职业技术学院)