机械专业课程教学与信息技术融合的研究

王秀玲 卜玮晶 刘永胜 于晓慧 何秀媛 赵悦

摘 要：在机械专业课程的教学中，要夯实基础知识，重视理论与实践的相结合，更要重视专业教学与信息技术，与专业软件的融合。本文着重介绍教学中几门比较重要的专业课程与软件的融合情况。

关键词：机械专业课程;信息技术;软件;融合

进入新世纪以来，互联网、云计算、大数据这些信息技术日新月异、飞速发展。现在基本上所有的办公都离不开电脑，都是应用电脑与软件的结合，作为培养现代化建设者的专业教育，更要适应新时代的呼唤，紧跟新时代的步伐，以信息化为引领，以数字化为手段，践行教育信息化，勇担建设社会主义现代化的责任感和使命感。

在机械专业课程的教学中，要夯实基础知识，重视理论与实践的相结合，更要重视专业教学与信息技术，与专业软件的融合，适应当今智能制造的需要。在一些基础的专业课教学中，讲清重点的基础理论，同时凸现以数字化技术体系为主，产品表达数字化、制造装备数字化、制造工艺数字化、制造系统数字化。这样在教学中采用数字化手段，采用数字化计算、仿真等手段，把数字化设计、制造的知识和教学内容紧密地结合起来。

下面简单介绍，教学中几门比较重要的专业课程与软件的结合情况：

1.在理论力学和材料力学教学中采用与Matlab相融合。

传统的力学教学最难解决的问题就是包括数值计算、符号计算、微积分等方面的数学计算，数学计算问题不但浪费很多教师和学生的精力，尤其对于数学基础比较差的学生来说，听着枯燥，算着困难。

教学中通过与Matlab结合，把手工计算变成了Matlab编程，既能保证学生专业知识的掌握，又让学生摆脱了枯燥的计算，提高编程能力，加深了计算机应用的理解。同时，与Matlab结合，把许多的力学演示做成动画，比如椭圆规的运行原理、做圆周运动的点的速度方向、曲柄连杆机构的工作演示、构件的基本变形演示、参数的变化对各种数学曲线的影响等等，形象地把复杂问题简单化、形象化、直观化。

2.电工电子技术在教学中采用与Multisim软件结合。

通过应用仿真软件验证课堂教学内容。在直流电路中应用Multisim软件对基尔霍夫定律、支路电流法、结点电压法等定理进行仿真验证，使学生加深理解。也可以通过Multisim软件的仿真，学习正弦交流电的三要素，观察电容、电感的充放电过程，观测运算电路输入输出波形，验证组合逻辑电路设计结果，帮助学生直观的看到课本上的理论内容，使学习内容生动形象，增强学生学习兴趣。

3.机械原理教学中采用与SolidWorks、MATLAB相结合。

在机构的运动分析、连杆机构的设计、凸轮机构设计中进行应用，利用MATLAB可以求出速度加速度等，设计出连杆机构和凸轮机构。在连杆机构、凸轮机构、齿轮机构中应用，可以直接展示出机构的形式，同时利用SolidWorks也可以设计出凸轮结构。学生可以直观的看到机构的样式，提高学生学习兴趣，同时使学生学会用现代化手段进行设计。

4.在机械设计教学中采用与SolidWorks、MATLAB相结合。

在设计齿轮传动、带传动时，利用MATLAB进行编程设计，方便快捷。用SolidWorks可以展示齿轮传动、带传动等。轴的结构设计中可以根据零件位置形象设计轴的结构。学生可以直观的看到机械传动的样式，提高学生学习兴趣，同时使学生学会用现代化手段进行设计。

5.液压与气压传动教学中采用与Amesim仿真软件相结合。

在已有的液压传动理论基础的前提下，在Amesim中创建草图模型，正确选择液压元件，并将元件连接成一个完整可工作的模型。对选择的每一个液压元件进行型号的选择。即在仿真系统中设置子模型。对选好型号的液压元件的工作参数进行设置，使仿真对象的参数设置能保证正确的工作，得出相对准确的仿真结果，用软件进行后台求解计算。使得学生能在学习理论的基础上，掌握仿真的基本方法和过程，加深对理论知识的理解、记忆和运用，增强实践能力。对今后在实际工程中的应用积累经验和技巧。

6.可编程控制器课程教学中，与STEP7-Micro/WIN相结合。

运用STEP7-Micro/WIN编程和修改控制程序，用梯形图编程，简单容易上手，在学习PLC基本指令时可以应用到，除了梯形图编程还可以用指令表编程，STEP7-Micro/WIN软件可以将梯形图与指令表进行转换，使学生灵活掌握西门子S7—200中简单的基本指令的使用，编写后的程序用S7-200仿真软件进行仿真验证，使学生对设计的PLC程序进验证，避免因为强电实验带来的危险性，又能达到实验效果。

7.单片机原理及应用课程教学中运用编程软件仿真软件Proteus相结合。

应用Proteus软件，在单片机原理及应用课程教学中，只要完成好元件属性，导入程序，连接好电路图，就能进行单片机的仿真虚拟测试，在"流水灯"等单片机实验中有效應用，使枯燥的理论知识更加影响具体。

8.机械工程控制基础教学中，与Matlab相结合。

应用Matlab软件，进行拉氏变换和反变换的计算;求解复杂方框图系统的传递函数;搭建Simulink的仿真模型进行时域分析;绘制奈奎斯特图和伯德图，进行频域分析;求解特征方程的根，对系统的稳定性进行判定。通过Matlab的结合，从而使得复杂的计算简单化，绘图容易化，仿真形象化，判定数字化，易于对知识的学生的学习、掌握。

9.机电传动控制教学中，结合Matlab/SIMULINK软件。

通过应用仿真软件验证课堂教学内容。使用Matlab/SIMULINK对直流电动机与交流电动机的启动、调速和制动进行仿真，掌握直流与交流电机的控制过程。使学生对晦涩难懂的理论知识，有了简单直观的理解与认识，帮助机械类学生了解电机的相关知识.

通过专业课程教学中采用与信息化技术相融合的教学手段，使得计算程序化、公式函数化、演示仿真化、复习查询化、复杂问题简单化，促进了学生对专业基础知识的学习与掌握，夯实专业基础。

参考文献：

[1] 《独立学院应用技术型人才培养的探讨》 王秀玲 张国福 -《中国培训》 -2017

[2] 《Multisim 10在数字电子技术教学中的应用》 鲁世斌 范程华 蒋先伟 -《合肥师范学院学报》 -2010

[3]《Multisim仿真软件在电工电子实验教学中的应用》 刘景艳 李玉东 -《中国现代教育装备》 -2018

[4]《Matlab软件在机械原理课程OBE教学改革中的应用》 李永湘 何晓芬 张卫华 -《内燃机与配件》 -2019

[5]《基于MATLAB/simulink的《机械工程控制基础》仿真》 张斌 -《深圳职业技术学院学报》 -2015

作者简介：

王秀玲（1976—），女，汉族，吉林省梨树县人，长春工业大学人文信息学院，教授，硕士，研究方向为机械设计与制造，（E-mail）04317769772@163.com。

基金项目：JLW8837120190724115757，民办高校机械类专业应用技术型人才培养体系的研究与实践