机械设计基础论文

摘要：通过对工业设计专业《机械设计基础》课程教学的开展和实践, 分析了目前教学过程中存在的问题。针对这些问题, 结合工业设计专业的学科特点, 从教学内容、教学模式、教学方法, 实践教学和课程考核等方面详细介绍了课程教学改革的一些探索, 以此来丰富和完善该课程的教学, 使得《机械设计基础》课程教学教有所成学有所用。

关键词：工业设计; 机械设计基础; 教学改革;

工业设计专业的知识体系包括了工学知识体系、设计学知识体系和人文艺术知识体系, 《机械设计基础》是工业设计专业重要的一门工学基础课程。工业设计师如果没有掌握机械设计等方面的工程知识, 就很难深入理解产品工作的基本原理, 无法和产品工程师很好地沟通。通过该课程的学习, 掌握常用机构的性能、特点, 掌握典型通用机械零部件的功能特点、选用原则、常用材料选取, 初步具有设计常用机构的能力, 解决产品设计中的结构问题, 为产品设计服务[1]。在目前的机械设计基础教学中, 教学观念、教学内容、教学方法、教学手段和课程考核等没有充分考虑到工业设计专业的学科特点。因此, 本文通过在机械设计基础教学中的经验方法, 探讨机械设计基础课程的教学改革, 使其适应工业设计专业特点, 培养学生的创新意识和工程设计能力。

1 机械设计基础课程改革研究现状

国内已有部分高校对《机械设计基础》课程进行改革和建设[2]。以机械设计基础课程为研究对象, 基于U nity 3D游戏技术引擎, 利用三维建模融合网络技术设计了基于Web的三维虚拟实验平台[3]。建立了一套与应用技术型教育相适应的机械设计基础课程考核评价指标体系[4]。运用Solid Works教学方法对机械设计基础课程进行改革[5]。以网络资源共享为基础, 通过模块化建设机械设计基础课程的资源共享[6]。机械设计基础课程教学中, 以项目为载体, 采用项目化教学为主导的多元化教学法[7]。通过应用多媒体技术、三维仿真软件, 开发创新性实验等措施对机械设计基础教学进行改革探索[8]。通过加强与工程实际的联系、及时更新教学内容、改进教学方法等措施改革机械设计基础课程。

上述《机械设计基础》课程改革主要针对机械类专业, 而工业设计专业学生毕业后主要从事工业产品造型设计, 结构设计和人机交互设计。对于该课程, 学生只需掌握常用机构和通用零件, 产品设计过程中产品的结构形式、构件之间的连接、受力特点、机构原理等知识, 不必掌握背后复杂的公式计算和推导。因此, 工业设计专业学生需要掌握的机械知识与机械类专业学生不同, 上述《机械设计基础》课程改革对工业设计专业学生并不适用。

2 目前教学中存在的'问题

2.1 学生缺乏学习兴趣与动力

《机械设计基础》课程内容理论性较强, 很多知识点需要通过抽象思维理解。工业设计专业学生抽象思维较弱, 形象思维较强;工程意识薄弱, 对机构及零部件认识不足, 缺乏机械工程领域的基础知识。使得工业设计专业学生觉得课程枯燥乏味, 提不起学习兴趣和动力。

2.2 教材案例与工业设计专业结合不够紧密

《机械设计基础》教材中的单缸内燃机、鄂式破碎机、牛头刨床、鹤式起重机等案例与工业设计的研究方向结合不紧密, 造成了工业设计专业学生在认知和理解上的困惑。

2.3 教学方法单一, 理论与实践结合度差

《机械设计基础》课程具有很强的工学和理学的综合性。因此, 课堂教学以教师为主的理论讲授, 上课气氛呆板, 让工业设计专业的学生不适应, 失去学习兴趣;直接让学生进行设计实践, 学生又无从下手。

2.4 和专业课的衔接问题

目前《机械设计基础》课程教学注重系统性地讲授课程内容, 而忽略了与工业设计专业课的结合, 由于课程间缺乏衔接, 学生很难运用所学知识解决产品设计中的实际问题。

2.5 考核形式单一

目前课程考核以考试为主, 过多地关注考试结果, 而忽略了学习的完整性, 导致部分学生放松平时的学习, 临时突击复习, 死记硬背、抄袭, 缺乏深入的思考。

为解决上述问题, 结合工业设计专业的学科特点, 对《机械设计基础》课程进行有针对性的创新调整。

3 改革内容

工业设计专业《机械设计基础》课程改革, 以培养学生创新设计能力, 产品结构分析能力和解决实际工程问题的能力为目标, 降低理论计算要求, 以工业设计常见设计产品为对象, 坚持实用为主、够用为度, 发挥学生的主体地位和教师的主导地位, 将理论教学和技能训练有机结合, 培养学生的综合应用能力。

3.1 教学内容改革

构建知识理论与实践一体化课程结构与内容。新的课程体系, 以能力为本位, 以工业设计常见机械结构设计为主线, 以“必需、够用”为原则, 遵循学生认知规律, 从对简单机械结构认识入手, 由浅入深, 循序渐进, 逐步掌握机械结构设计的基本理论和基本方法, 突出知识的实用性与针对性。设计师学习工科技术需要的是逻辑, 而不是数学。删除不必要的公式推导和涉及复杂计算的内容, 对于需掌握的公式, 只要求学生理解公式中每个参数的意义, 会应用公式分析计算。工业设计能用到的机构运动的原理性内容100多年前既已停止发展, 指定一本机构图册让学生反复学习, 熟悉机构运动的各种变形与组合应用实例, 从而掌握机构运动的原理。增加适合工业设计专业方向的教学案例, 如交通工具类、家用工具类、玩具类、健身器械类等灵巧机械产品, 用生动、直观的产品实例阐述机械工程与工业设计之间的紧密关系。跟踪学科发展动态, 丰富教学内容, 在授课过程中适时地传达新的理论和研究方法, 如机器人技术、微型机械、挠性机械、纳米机械等最新研究成果, 培养专业兴趣, 增加学生的知识面, 拓展学生的视野, 提高学习热情。

3.2 教学模式改革

以机械认识——机械设计——机械研究——机械创新为主线, 坚持“实在” (有丰富多样的具休内涵) 、“实用” (密切结合产品设计中的实用技术) 的基本原则, 从简单到复杂, 从一般到先进, 从局部到整体, 从单一到综合, 在教学过程中采用课堂讨论式教学、启发式教学、案例教学、情境教学、项目教学、汇报点评等教学模式, 注重基础应用性, 从理论的传授过渡到方法的学习。允许学生展开想象, 自由发挥, 激励学生主动思考、合理思考, 鼓励学生多向思维, 调动学生的积极性。感受机械设计成果的美感, 并以此增强学生的审美情趣。鼓励学生结合生活和产品设计实践中的各种案例, 提出问题或假设, 通过分析、归纳、总结, 增强对基础理论的理解。

3.3 教学方法改革

遵循以学生为主体, 以教师为主导的教育理念, 改进教学手段和教学方法。充分利用实物、模型、计算机多媒体技术和网络技术进行立体化教学。用Authorware、Power Point等软件制作课件, 运用Solidworks、3Dmax、ADAMS等软件将常见的机构制作成三维动画, 增强学生对机构运动的感性认识, 使课堂教学更加生动, 激发学生的学习兴趣, 提高教学效果。如在进行机构运功简图绘制和机构自由度计算教学中, 通过动画演示展现机构运功简图绘制的步骤和机构实际的运动情况。在进行平面连杆机构的教学中, 通过图片、动画或录像演示风扇摇头机构, 抓片 (胶片) 机构, 门窗启闭机构, 汽车前轮转向架等实例阐述曲柄摇杆机构, 双曲柄机构和双摇杆机构的区别。与解析法相比, 图解法具有方法直观、原理简单、作图便捷等优点, 比较符合工业设计专业学生形象思维强、抽象思维相对较弱的特点。在进行机构分析和设计的教学中, 舍弃解析法, 改用更加直观和易于理解的图解法。

3.4 实践教学改革

加强实践教学, 注重理论与实践的结合, 形成“理论一实践一再理论一再实践”螺旋式推进的实践教学。在教学中让学生动起来, 实现“做中学、学中做”学做合一。让学生根据自己的兴趣和特长, 制作机械创新设计作品, 鼓励并指导学生积极参加各类工业设计大赛, 机械创新大赛和大学生科研训练计划 (SRT) 项目, 挖掘学生创新潜能, 培养学生工程实践能力, 团队协作能力, 开拓创新能力和综合设计能力。

3.5 课程考核改革

从“如何运用基本理论和方法, 发现问题、分析问题、解决实际问题”的角度, 对学生的学习情况进行客观合理的考核。建立能激励学生学习兴趣的过程性考核和终结性考核相结合, 定性与定量相结合的综合考核体系。过程性考核主要包括个人作业、团队作业、分析报告、课堂讨论、[资料阅读、设计实践等要素, 过程性考核注重考查学生对知识的理解和掌握情况, 引导学生重视平时学习, 培养学生的学习能力;终结性考核注重考查学生的知识应用能力。

4 结语

本文对工业设计专业《机械设计基础》课程教学改革做了分析介绍, 课程改革针对工业设计专业学科特点, 突出以学生为主体, 强调理论与实践, 采用富有实效、灵活多样的教学内容、教学模式、教学方法调动学生的学习兴趣和积极性, 提高学生的创新意识和解决实际问题的能力, 为社会培养出更多优秀的工业设计专业人才。

参考文献

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[2]常金光, 顾若阳, 孟丽丽, 等.基于Unity 3D的机械设计基础虚拟实验平台设计[J].机械工程师, 2017, (2) :95-97.

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