導(dǎo)語：如何才能寫好一篇機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計方案，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

[關(guān)鍵詞] 機(jī)械安全； 機(jī)械設(shè)備； 優(yōu)化設(shè)計； 遺傳算法

一 引言

煤礦行業(yè)作為我國的一種重要的傳統(tǒng)能源行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)、人民生活等眾多領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用。但現(xiàn)階段我國的煤礦企業(yè)普遍存在著機(jī)械化的建設(shè)水品嚴(yán)重的滯后，在生產(chǎn)中，技術(shù)資源嚴(yán)重的不足，開挖的成本居高不下。而與其相對的是近些年來，機(jī)械安全技術(shù)的興起，改變了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的諸多不足之處，使得機(jī)械化技術(shù)滲透了人們生活的每個角落。在很多地方已經(jīng)將引進(jìn)機(jī)械安全技術(shù)這種重要的輔技術(shù)作為一種衡量公司運營好壞的標(biāo)準(zhǔn)。

而現(xiàn)階段我國的煤礦企業(yè)基本上受制于機(jī)械化系統(tǒng)不發(fā)達(dá)，從而使得各個單位之間缺乏機(jī)械運轉(zhuǎn)中的協(xié)調(diào)，同時，機(jī)械內(nèi)部的各個應(yīng)用之間也難以連通，不利于系統(tǒng)集成，致使系統(tǒng)內(nèi)溝通繁瑣。不止如此，缺乏有效的機(jī)械化技術(shù)也使得領(lǐng)導(dǎo)缺乏及時有效的數(shù)據(jù)用于推斷預(yù)測企業(yè)的發(fā)展與行業(yè)的發(fā)展趨勢。這些問題在一定程度上嚴(yán)重的制約了我國的煤礦行業(yè)發(fā)展，利用現(xiàn)有基于機(jī)械安全的煤礦機(jī)械設(shè)備優(yōu)化技術(shù)完全可以大大改善這種現(xiàn)象。因此，將機(jī)械安全的技術(shù)引入我們煤礦行業(yè)勢在必行。而將機(jī)械設(shè)備的優(yōu)化方案在煤礦行業(yè)可以有效的將信息資源集中到各個管理機(jī)構(gòu)，從而推進(jìn)煤礦行業(yè)的機(jī)械化進(jìn)程，促進(jìn)煤礦行業(yè)的發(fā)展。

二 煤炭機(jī)械的危害

1 靜止的危險

設(shè)備處于靜止?fàn)顟B(tài)時存在的危險即當(dāng)人接觸或與靜止設(shè)備作相對運動時可引起的危險。包括：

（l）切削刀具有刀刃。

（2）機(jī)械設(shè)備突出的較長的部分，如設(shè)備表面上的螺栓、吊鉤、手柄等。

（3）毛坯、工具、設(shè)備邊緣鋒利和粗糙表面，如未打磨的毛刺、銳角、翹起的銘牌等。

（4）引起滑跌的工作平臺，尤其是平臺有水或油時更為危險。

2 直線運動的危險

指作直線運動的機(jī)械所引起的危險，又可分接近式的危險和經(jīng)過式的危險。

（l）接近式的危險：這種機(jī)械進(jìn)行往復(fù)的直線運動，當(dāng)人處在機(jī)械直線運動的正前方而未及時躲讓時將受到運動機(jī)械的撞擊或擠壓。

①縱向運動的構(gòu)件，如龍門刨床的工作臺、牛頭刨床的滑枕、外國磨床的往復(fù)工作臺等。

②橫向運動的構(gòu)件，如升降式銑床的工作臺。

（2）經(jīng)過式的危險指人體經(jīng)過運動的部件引起的危險。包括：

①單純作直線運動的部位，如運轉(zhuǎn)中的帶鍵、沖模。

②作直線運動的凸起部分，如運動時的金屬接頭。

③運動部位和靜止部位的組合，如工作臺與底座組合，壓力機(jī)的滑塊與模具。

3 機(jī)械旋轉(zhuǎn)運動的危險

指人體或衣服被卷進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械部位引起的危險。

（l）卷進(jìn)單獨旋轉(zhuǎn)運動機(jī)械部件中的危險，如主軸、卡盤、進(jìn)給絲杠等單獨旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件以及磨削砂輪、各種切削刀具，如銑刀、鋸片等加工刃具。

（2）卷進(jìn)旋轉(zhuǎn)運動中兩個機(jī)械部件間的危險，如朝相反方向旋轉(zhuǎn)的兩個軋輥之間，相互嚙合的齒輪。

三 煤炭機(jī)械安全的優(yōu)化

煤炭機(jī)械安全優(yōu)化方案在煤礦機(jī)械設(shè)備建設(shè)的領(lǐng)域有不俗的變現(xiàn)。在基于安全的煤礦機(jī)械設(shè)備優(yōu)化設(shè)計方案中，改善了原有的單一矩陣單點計算的方法，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)終端的信號聯(lián)接，讓顯影的圖像和數(shù)字更加直觀的顯現(xiàn)在屏幕上。在動態(tài)撲捉成像中，有更多的高保真設(shè)計，完全可以滿足在煤礦生產(chǎn)中對機(jī)械情況安全的有效控制。

安全技術(shù)正由于其強(qiáng)大的數(shù)值處理能力，因而用于機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計，這種設(shè)計也是最近幾年才開始使用，它將機(jī)械的運轉(zhuǎn)原理與計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用聯(lián)接在一起，最生產(chǎn)中自動得出施工的最佳方案組合，為生產(chǎn)提供了很好的科學(xué)方案設(shè)計。在使用了機(jī)械安全技術(shù)優(yōu)化機(jī)械系統(tǒng)后，可以大大提高設(shè)計效率和質(zhì)量，還保障了煤礦生產(chǎn)中的安全。基于安全技術(shù)的煤礦機(jī)械設(shè)備優(yōu)化設(shè)計方案優(yōu)化的目的是讓機(jī)械在最少的材料和最低成本的情況下，用最合理的技術(shù)完成要求的工作，最大程度的完成機(jī)械在結(jié)構(gòu)方面的性能指標(biāo)，把機(jī)械內(nèi)部的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性能都 發(fā)揮出來該技術(shù)就是比人工系統(tǒng)多出了智能識別，自動的在系統(tǒng)內(nèi)部生成機(jī)械的最有配置，這樣也可以合理的使用材料的性能，在一些技術(shù)，如切割上，達(dá)到更大的精度，對于幾何尺寸要求高的構(gòu)建，使用優(yōu)化技術(shù)后可以完全達(dá)到設(shè)計的要求。接下來我們就優(yōu)化的方法進(jìn)行簡單的敘述。

（1）非線性的優(yōu)化設(shè)計法

非線性的優(yōu)化設(shè)計是不同的約定的函數(shù)數(shù)值所產(chǎn)生的一種優(yōu)化方案。系統(tǒng)在使用時，會自動生成約定之外的函數(shù)數(shù)值，這些數(shù)值直接用于機(jī)械的編程使用中，指導(dǎo)機(jī)械運行。這種非線性方案可以分為兩種。一種是利用目標(biāo)定位將一次積分和二次積分在相乘的情況下，再次加權(quán)，以得到相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計方案。這種方法具體有共軛替代法、變化模式階層法以及多普勒開根號法。這些在基于機(jī)械安全的機(jī)械優(yōu)化方案中正是由于穩(wěn)定性能良好，計算較為簡便，所以使用比較廣泛。另外一種就是假定一個多元函數(shù)，將函數(shù)在定義域范圍內(nèi)縮減至有效值，把目標(biāo)函數(shù)的第三種類型編程可分析區(qū)域加以利用。這種方法雖然比較簡單，但是用于機(jī)械優(yōu)化中卻很少，最主要的原因是在轉(zhuǎn)變編程中多次使用機(jī)械安全。

（2）線性優(yōu)化設(shè)計法

在機(jī)械設(shè)備優(yōu)化設(shè)計問題大多要使用線性函數(shù)，根據(jù)線性函數(shù)出來數(shù)據(jù)時又可以分為直接法和間接法。直接法通常有復(fù)雜圖形靜態(tài)變現(xiàn)法，在機(jī)械設(shè)備在運轉(zhuǎn)中會遇到一些人為情況下無法處理的事情，這時利用機(jī)械安全所生成的處理技術(shù)，可以很好的在具體的點位固定目標(biāo)，將機(jī)械設(shè)備指引到正確的位置。構(gòu)造中，函數(shù)不斷的迭代，自動加載出合適的運行模式，在一系列的數(shù)學(xué)計算后，得出線性解答，最終得到合理的解決方案。

四 基于機(jī)械安全的煤礦機(jī)械設(shè)備優(yōu)化設(shè)計分析

基于機(jī)械安全的煤礦機(jī)械設(shè)備優(yōu)化設(shè)計是在以往傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計理念上加上了更多的計算機(jī)數(shù)據(jù)編程，是一種更加科學(xué)的現(xiàn)代化手段。為在煤礦生產(chǎn)效率中也得到了很好的優(yōu)化，也能使機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量達(dá)到更好、更高的要求。接下來，我們將著重介紹在煤礦機(jī)械設(shè)備中使用機(jī)械安全優(yōu)化方案中的遺傳算法。

遺傳算法，是20世紀(jì)70年代初期由美國密執(zhí)根大學(xué)霍蘭教授提出的一種基于機(jī)械安全下全新機(jī)械設(shè)備全帶概率優(yōu)化方法。GA是一種在人為施工條件下非確定性的擬自然算法，這種算法是根據(jù)自然界仿照生物的固有進(jìn)化規(guī)律，對一個大的群體進(jìn)行隨機(jī)抽樣，觀測其繁衍變化以及淘汰機(jī)制。其中就會有適者生存，不適者就會被淘汰，按照這樣的規(guī)律不斷重復(fù)，使整個群體在繁衍的素質(zhì)上和種群的數(shù)量上都會有很大的提高。

主要應(yīng)用領(lǐng)域有：函數(shù)優(yōu)化方面、機(jī)械的組合優(yōu)化、機(jī)器概念學(xué)習(xí)、設(shè)備的控制方面、三維圖型顯示、機(jī)械設(shè)備故障診斷、人工生命、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等最近幾年中遺傳算法在機(jī)械工程領(lǐng)域也開展了多方面的應(yīng)用。本文中提到的基于機(jī)械安全下的設(shè)計優(yōu)化就是選取這樣的設(shè)計理念，在優(yōu)勢上有了很大的突顯，主要表現(xiàn)在：

（1）煤礦機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計：在煤礦生產(chǎn)中，多考慮到機(jī)械的方便和使用性，遺產(chǎn)法在結(jié)合機(jī)械安全軟件后，針對多樣的遺傳算法中的彈性改變量、固定動態(tài)與波段概率等是不能夠改變機(jī)械設(shè)備的運行模式，也就不能對煤礦機(jī)械設(shè)備有任何的優(yōu)化過程。在提出了交叉適應(yīng)變于線替改變的方法后，彈性改變量就會維持在一個平穩(wěn)的狀態(tài)，遺傳算法中的頻率會體現(xiàn)在設(shè)備的轉(zhuǎn)動上，這種遺傳算法為解決機(jī)械設(shè)備在工程使用中結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、多峰值函數(shù)求極值等問題提供了參考。

（2）可行性分析：在機(jī)械的整個框架系統(tǒng)中，模擬了固定模式中的運行，加上基于機(jī)械安全下的運轉(zhuǎn)方式，把整個系統(tǒng)的優(yōu)化性再次提升，能夠在加工材料和零件上的加工都有很好的保護(hù)作用，避免了很多機(jī)械設(shè)備在使用中對于不明施工環(huán)境變化導(dǎo)致的機(jī)械損壞，提出框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性優(yōu)化的遺傳算法在機(jī)械設(shè)備升級優(yōu)化都有積極的幫助。

盡管遺傳算法在機(jī)械安全指導(dǎo)下已解決煤礦生產(chǎn)中了許多難題，但還存在許多不足之處，如算法本身的參數(shù)優(yōu)化問題、如何避免過早收斂、如何改進(jìn)機(jī)械有效的工作時間和工作方法來提高算法的效率、遺傳算法與其它優(yōu)化算法的結(jié)合問題等。用遺傳算法求解約線性和非線性優(yōu)化問題時，一般采用共軛發(fā)散函數(shù)法，如何合理的選擇共軛因子是算法的難點之所在。共軛因子取得過小時，可能造成整個發(fā)散函數(shù)的極小解不是原目標(biāo)函數(shù)的極小解；共軛因子取得過大時，搜索過程增加困難，所以對基于機(jī)械安全的煤礦機(jī)械設(shè)備優(yōu)化中遺傳算法中的一系列問題還有待于進(jìn)一步研究、討論。

五 結(jié)束語

基于機(jī)械安全的煤礦機(jī)械設(shè)備優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計作為一項革命性的技術(shù)，在許多行業(yè)中都有著巨大的發(fā)展空間及應(yīng)用價值。在煤礦企業(yè)機(jī)械化進(jìn)程中引入機(jī)械安全技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢，它在簡化管理，加強(qiáng)安全監(jiān)控等方面具有不可比擬的優(yōu)勢，十分適合我國煤礦企業(yè)的發(fā)展。利用機(jī)械設(shè)備的優(yōu)化方能能實現(xiàn)對煤礦資源的合理開發(fā)利用，使得煤礦行業(yè)能可持續(xù)發(fā)展。

將機(jī)械設(shè)備安全優(yōu)化創(chuàng)新方案引入到煤礦企業(yè)的機(jī)械化建設(shè)中是一種十分有前景的嘗試，可以預(yù)見的基于機(jī)械安全的煤礦機(jī)械設(shè)備優(yōu)化設(shè)計能推進(jìn)我國煤礦企業(yè)的升級。但作為一個長期復(fù)雜的建設(shè)工程，在這個建設(shè)過程中定會有一些困難的出現(xiàn)。希望通過相關(guān)部門的共同努力，讓基于機(jī)械安全的煤礦機(jī)械設(shè)備優(yōu)化設(shè)計的整體系統(tǒng)能早日實現(xiàn)，并且進(jìn)一步推進(jìn)我國煤礦企業(yè)的發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 濮良貴. 機(jī)械零件[M]. 北京高等教育出版社， 1982，5（13）：23-26.

[2]蒲 俊，吉家鋒. 機(jī)械安全數(shù)學(xué)手冊[M]. 上海浦東電子出版社，2002，9（11）：100-108.

篇2

關(guān)鍵詞：機(jī)械結(jié)構(gòu)；創(chuàng)新設(shè)計；優(yōu)化；變元法

中圖分類號：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）05-0104-02

當(dāng)前，人們在對機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計展開評價時，通常所使用的方法為模糊綜合評價法。即在挑選一個最優(yōu)方案時，對機(jī)械的關(guān)鍵零部件展開可靠性設(shè)計，以達(dá)成結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化。本文擬選用鉆井轉(zhuǎn)盤為大家詳細(xì)介紹變元法在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運用。

1 變元法簡介

變元法的含義通常有兩個：

①定義機(jī)械結(jié)構(gòu)的變元，主要包括如下七個部分：數(shù)量、形狀、材料、位置、聯(lián)接、尺寸、工藝。

②借助改變這七大變元，創(chuàng)新性的構(gòu)造出更多的結(jié)構(gòu)方案。下面為大家詳細(xì)地介紹變元法中所包含的七類變元。

1.1 數(shù)量變元法

機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)里零件相關(guān)部分的元素，比方說輪廓線、工作面及加工面，甚至于整個零件都可以看成是基本元素，可借助更改機(jī)械結(jié)構(gòu)里基本元素的數(shù)量達(dá)成機(jī)械結(jié)構(gòu)的改變。

1.2 形狀變元法

更改機(jī)械結(jié)構(gòu)零件的表面形狀和零件的類型及規(guī)格均可以獲得不一樣的結(jié)構(gòu)方案。

1.3 材料變元法

零件采用不一樣的工程材料通常會造成此零件尺寸結(jié)構(gòu)的相應(yīng)變化，同時加工工藝也會產(chǎn)生變化，進(jìn)而影響整臺機(jī)械的結(jié)構(gòu)，所以借助改變材料變元可以形成不同的結(jié)構(gòu)方案。

1.4 位置變元法

借助改變機(jī)械結(jié)構(gòu)里基本元素間的布局位置可獲得不一樣的結(jié)構(gòu)方案。

1.5 聯(lián)接變元法

此變元法通常包含兩層意思：

①聯(lián)接方式，包含螺紋聯(lián)接、鉚接及盈聯(lián)接等。

②對每一類聯(lián)接方式均具有多類聯(lián)接結(jié)構(gòu)。借助改變聯(lián)接方式及聯(lián)接結(jié)構(gòu)獲得不一樣的結(jié)構(gòu)方案。

1.6 尺寸變元法

尺寸包含長度及角度等，借助改變零部件和構(gòu)件的尺寸可獲得一樣的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

1.7 工藝變元法

結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝有著異常緊密的聯(lián)系。鑒于零件的制造工藝不一樣，零件與機(jī)械的制造費用、質(zhì)量和性能也會不一樣，進(jìn)而影響機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)。

2 機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)注意的防腐蝕細(xì)節(jié)

機(jī)械結(jié)構(gòu)的防腐蝕設(shè)計對于機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新及優(yōu)化而言具有至關(guān)重要的意義，為了更好地完成機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，各機(jī)械設(shè)計企業(yè)在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計的過程中理應(yīng)注意如下防腐蝕細(xì)節(jié)：

①必須確保設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)于停車期間完全空干，以防止因介質(zhì)殘留淤積而造成的腐蝕。

②防止間隙結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，以杜絕腐蝕介質(zhì)的入侵。

③高溫及高質(zhì)量濃度將導(dǎo)致沉淀物及冷凝物的出現(xiàn)，進(jìn)而增加腐蝕幾率，因此設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須避免此類現(xiàn)象的出現(xiàn)。

④異類金屬接觸可能導(dǎo)致接觸性腐蝕出現(xiàn)，因此設(shè)計人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時理應(yīng)盡可能地將異類金屬有效地隔絕開來。

⑤避免高速流體接觸流道壁面，以降低侵蝕腐蝕。

⑥遵守最小化表面積原則，也就是說在容積一樣的情況下讓結(jié)構(gòu)被腐蝕的表面積最少，比方說球體結(jié)構(gòu)最好，其次便為圓柱體。

3 機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計與變元法應(yīng)用

我們在對某一結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案展開評價時，理應(yīng)對其將帶來的經(jīng)濟(jì)效益、所具有的工藝性、技術(shù)可行性等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行綜合的考量，隨后從諸多備選結(jié)構(gòu)方案中選出最佳的結(jié)構(gòu)方案。在機(jī)械結(jié)構(gòu)方案已然確定的情形下，也可對重要結(jié)構(gòu)或零件展開不同變元的研究，甚至于變元間展開綜合的聯(lián)合修改，已實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計的目的。此外，也可選用某些數(shù)學(xué)模型，之所以建議大家選擇數(shù)學(xué)模型，主要是由于數(shù)學(xué)模型能夠較好地介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中的尺寸及數(shù)量變元，同時還能夠?qū)Σ牧献冊归_間接的介紹。

以機(jī)械設(shè)備的不同要求及特征為依據(jù)，綜合使用不同變元，使用設(shè)計人員掌握的經(jīng)驗和知識，借助創(chuàng)造性思維的方法，設(shè)計出不一樣的機(jī)械結(jié)構(gòu)。比方說如下轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)。

在以上三大結(jié)構(gòu)圖里，假如把結(jié)構(gòu)設(shè)計方案1（如圖1所示）里的錐齒輪間與主軸承二者之間的位置進(jìn)行調(diào)整，且借助調(diào)整位置變元，接著再改變水平軸位置的左軸承形狀，即借助更改形狀變元后得到結(jié)構(gòu)設(shè)計方案2（如圖2所示）。假如更改方案1里的主軸承及齒輪的尺寸、大小與數(shù)量，且借助調(diào)整二者的數(shù)量變元與尺寸變元，隨后再調(diào)整齒輪構(gòu)件及軸承零件的位置，再改變位置變元，即能夠得到設(shè)計方案3（如圖3所示）。從以上分析上我們可以得出這樣一個結(jié)論：即以上三大不同類型的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)方案都可采用變元法較好的實現(xiàn)。如果進(jìn)一步運用變元法，同樣可以獲得更多類型各異的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

借助對比以上三大結(jié)構(gòu)方案，綜合研究社會效益可行性與制造工藝等諸多內(nèi)容，我們可以得出這樣的結(jié)論：方案2系三大方案中最佳結(jié)構(gòu)組合。某一機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的綜合評估，理應(yīng)以實際使用效果充當(dāng)最后評估的事實依據(jù)。如果對轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)里的齒輪構(gòu)件展開進(jìn)一步的可行性分析與優(yōu)化設(shè)計，同時對滾動軸承和齒輪工作展開彈性流體壓研究，接著實施精密計算，均能夠為改善轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)設(shè)計提供諸多參考數(shù)據(jù)。

4 結(jié) 語

深入分析機(jī)械創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計對于機(jī)械行業(yè)的發(fā)展而言具有舉足輕重的作用，它不僅能夠更好地滿足當(dāng)前社會對機(jī)械設(shè)備不斷升高的要求，實現(xiàn)各類機(jī)械零件的最佳組合，同時還可以推動機(jī)械行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此各機(jī)械設(shè)計企業(yè)理應(yīng)在機(jī)械設(shè)備設(shè)計過程中充分采用創(chuàng)新設(shè)計理念，尋找最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計，以設(shè)計出更多的結(jié)構(gòu)方案，推動企業(yè)自身的發(fā)展，最終促進(jìn)社會的良性發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐慧勇.淺析機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的創(chuàng)新設(shè)計[J].黑龍江科技信息，2010，（30）.

篇3

關(guān)鍵字：機(jī)械;創(chuàng)新設(shè)計;創(chuàng)新思維

中圖分類號：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計

（1）機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計是設(shè)計人員針對新的或預(yù)測的需求，充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力和智慧，利用已有的相關(guān)科學(xué)理論、方法和原理，進(jìn)行新的構(gòu)思，設(shè)計和制造出新穎、，有創(chuàng)造性及實用性的機(jī)構(gòu)或裝置的實踐活動。其主要強(qiáng)調(diào)的是人在設(shè)計過程中的主導(dǎo)性及創(chuàng)造性作用。因此，人的創(chuàng)新思維在創(chuàng)新設(shè)計中占主導(dǎo)地位。

（2）機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的過程始于形象思維，再經(jīng)過邏輯推理和判斷及相應(yīng)的綜合分析與決策產(chǎn)生設(shè)計方案，然后進(jìn)一步將方案具體化，即建立新的結(jié)構(gòu)和機(jī)械系統(tǒng)等模型，進(jìn)而進(jìn)行計算和技術(shù)細(xì)節(jié)的設(shè)計。創(chuàng)新設(shè)計反映出的是和諧統(tǒng)一的技術(shù)美。

（3）機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計是創(chuàng)造設(shè)計出新機(jī)器和產(chǎn)品，以滿足新的生產(chǎn)和生活的需要。

2.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計過程、目標(biāo)及特點

2.1 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計過程

根據(jù)設(shè)計任務(wù)及要求確定機(jī)械結(jié)構(gòu)類型、機(jī)構(gòu)運動尺寸及機(jī)械運動學(xué)參數(shù)和動力參數(shù)，這便形成了機(jī)械設(shè)計的優(yōu)選方案，而后進(jìn)入機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計階段。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計與常規(guī)機(jī)械設(shè)計相比，其過程沒有多大差異，它主要強(qiáng)調(diào)的是人在設(shè)計過程中的主導(dǎo)性及創(chuàng)造性作用。

2.2 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的特點

（1）機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計是多門科學(xué)技術(shù)交叉、滲透、融合的產(chǎn)物;

（2）機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計是在知識和經(jīng)驗積累的基礎(chǔ)上，經(jīng)過思考、推理及判斷，并運用創(chuàng)造性及發(fā)散思維的方法而后實現(xiàn)的;

（3）機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計是在知識、經(jīng)驗、靈感與想象力的系統(tǒng)中搜索并優(yōu)化出的全新設(shè)計方案;

（4）機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計是多次反復(fù)，多級篩選的過程，每一設(shè)計階段都有其特定內(nèi)容及方法，各階段之間又密切相關(guān)，形成一個整體的設(shè)計系統(tǒng)。

3.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計思維

3.1 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計思維的定義

創(chuàng)造性思維是指突破原有的思維模式，重新組織已有的知識、經(jīng)驗、信息和素材等要素，在大腦思維反應(yīng)場中超序激活后，提出新的方案或程序，并創(chuàng)造出新的思維成果的思維方式。要創(chuàng)造，首先要有創(chuàng)造性思維，創(chuàng)造性思維是人類大腦的特有屬性;創(chuàng)造性思維就是“想到別人沒有想到的觀念”;創(chuàng)造性思維是新穎獨到的信息加工藝術(shù)，是人腦的各種思維活動形式和思維活動的各個要素之間相互協(xié)同進(jìn)行的有機(jī)結(jié)合的高級整體過程;創(chuàng)造性思維不同于在設(shè)計領(lǐng)域常用的邏輯思維，其主要在于創(chuàng)造性思維有創(chuàng)造想象的參與，而且，創(chuàng)造性思維是一種立體思維，通常沒有固定的延伸方向，它更加強(qiáng)調(diào)直觀、聯(lián)想、幻想和靈感，所以創(chuàng)新設(shè)計不是靠邏輯推理出來的，而是靠創(chuàng)造性思維的激發(fā)所產(chǎn)生的。

3.2 機(jī)械創(chuàng)造性思維的基本形式

（1）發(fā)散型思維。發(fā)散型思維就是在思維過程中，通過所得到的若干概念的重新組合，大膽地向四周輻射，擴(kuò)散出兩個或更多個可能的答案，設(shè)想或解決方式。發(fā)散型思維，就是不墨守成規(guī)，不拘泥于傳統(tǒng)，對所思考的問題標(biāo)新立異，達(dá)到“海闊天空”，“異想天開”的境界;發(fā)散型思維能力的高低，取決于知識面和想象力。發(fā)散型思維具體表現(xiàn)形式有：立體思維，多路思維，反向思維，相關(guān)思維等等。發(fā)散型思維所追求目標(biāo)是獲得盡可能多、盡可能新、盡可能獨創(chuàng)的，它為機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計提供了多種可能。（2）聚合型思維。聚合型思維就是以某個思考對象為軸，從不同的方向和不同的角度，將思維指向這個中心點以供選擇，達(dá)到解決問題的目的。聚合型思維要求思維具有概括性、及時性、正確性;聚合型思維能力的高低，取決于一個人的分析、綜合、抽象、概括和判斷推理能力強(qiáng)弱。發(fā)散型思維和聚合型思維都是創(chuàng)造性思維的重要組成部分，兩者互相聯(lián)系，密不可分，任何一個機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計都必然從發(fā)散思維到聚合思維，再從聚合思維到發(fā)散思維，多次循環(huán)往復(fù)，直到解決問題或創(chuàng)造性思維形成。（3）靈感思維。靈感是指經(jīng)過長期的思考和探索之后，受某種現(xiàn)象的啟發(fā)，在頭腦中突然閃現(xiàn)的獨創(chuàng)性的意念或設(shè)想。它是人們的創(chuàng)造活動達(dá)到后出現(xiàn)的一種最富有創(chuàng)造性的飛躍思維的智能狀態(tài)。靈感是思維的迅速升華與高級濃縮，是過程的省略;靈感既是一種思維形式，又是大腦加工信息的一種高層次功能。（4）想象思維。想象是一種抽象的形象思維活動，想象可以是非理性的憑空想象，也可以是理性的在已有確定性基礎(chǔ)上進(jìn)行重新組合或部分更新性質(zhì)的想象。想象思維具有以客觀現(xiàn)實為基礎(chǔ)，具有高度概括性和形象性及重新組合與再創(chuàng)造等特點，想象是人類思維之樹上最美麗和神奇的花朵。沒有想象就沒有創(chuàng)造，創(chuàng)造離不開想象，想象是創(chuàng)造的精髓。

4.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計方法

4.1 智力合成法

智力合成法是一種發(fā)揮集體智慧的方法。她通過集體討論的形式，發(fā)散和激勵創(chuàng)新思維。討論時，事先要有準(zhǔn)備，目標(biāo)要明確。其原則是：鼓勵自由思考，隨心所欲，設(shè)想新異;不許批評別人的設(shè)想;推遲評價，不過早定論;有的放矢，不泛空談;討論者一律平等，不提倡少數(shù)服從多數(shù);及時歸納、總結(jié)、記錄各種設(shè)想，留作下次再議;最后挑選最合適，最有前途的見解，并審查其可行性。

4.2 仿生類比法

仿生類比法是通過對自然界生物機(jī)能的分析類比，從事物不同程度的對應(yīng)和相似之處的類比中得到。

篇4

[關(guān)鍵詞] 機(jī)械原理 案例教學(xué) 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計能力 應(yīng)用

一、引言

機(jī)械原理課程主要研究機(jī)械產(chǎn)品運動方案設(shè)計的基本設(shè)計理論與方法,是機(jī)械類專業(yè)課程體系中最能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一門課程。案例教學(xué)是以“案例分析”為核心的一種參與式教學(xué)模式,在經(jīng)濟(jì)學(xué)和管理學(xué)等課程中應(yīng)用較多、效果也較好。深圳大學(xué)鐘杏云進(jìn)行的問卷調(diào)查表明,案例教學(xué)法與其他教學(xué)法相比對學(xué)生的作用最大,最受學(xué)生歡迎,也是學(xué)生最希望老師采用的方法。該方法對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的能力具有重要的作用。目前,案例教學(xué)而在機(jī)械學(xué)科應(yīng)用不多,探索和實踐的成果也不夠明顯。

機(jī)械原理課程的教學(xué)效果直接影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和學(xué)生創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。如何使學(xué)生掌握好課程內(nèi)容,培養(yǎng)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計能力,是擺在任課教師面前的重要課題。結(jié)合工程實際和課程需要,各高校在機(jī)械原理課程教學(xué)中所舉的應(yīng)用例子較多,這些例子是將工程實際中復(fù)雜的問題簡單化,使同學(xué)很容易理解課程有關(guān)章節(jié)所要說明的簡單問題。而案例則不同,它只是一些較為全面和真實的材料,供進(jìn)一步討論和分析用,并非“最佳做法”,其目的是為了討論課程中具有復(fù)雜邏輯聯(lián)系的復(fù)雜決策問題。

二、案例教學(xué)在機(jī)械原理課程教學(xué)中的實施過程

1.教學(xué)案例的選擇與設(shè)計

案例是實施案例教學(xué)的前提條件之一。案例選擇要圍繞課程教學(xué)目標(biāo)和專業(yè)培養(yǎng)方向,并考慮學(xué)生的現(xiàn)狀和特點。技術(shù)本科院校的學(xué)生文化素質(zhì)差別較大,理論基礎(chǔ)相對較弱,也無生產(chǎn)實際經(jīng)驗和工程背景,缺乏參與工程實際設(shè)計的體會。案例教學(xué)不僅要教授課程的理論知識,而且更重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和解決實際問題的能力。選擇案例時,教師首先要研究所授班級的專業(yè)培養(yǎng)方案和課程的教學(xué)目標(biāo),確定案例要傳授給學(xué)生的知識點和培養(yǎng)學(xué)生哪些能力;其次,要選擇來源于生產(chǎn)實際、有一定技術(shù)含量、最好是學(xué)生可以操作或能夠接觸到并易于接受和理解的、教師能夠把握的有時代氣息的案例。第三,案例要反映課程的重要知識點、核心能力和關(guān)鍵問題,體現(xiàn)對學(xué)生核心能力的培養(yǎng)。我校在教學(xué)中選擇電動護(hù)理床作為案例。首先,護(hù)理床是真實的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品,蘊(yùn)涵著包括機(jī)構(gòu)學(xué)理論在內(nèi)的豐富的工程理論的思想。其機(jī)械結(jié)構(gòu)包含課程中重要的連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和螺旋機(jī)構(gòu);其次,護(hù)理床是用于醫(yī)院或家庭的助老助殘產(chǎn)品,與人們的生活密切相關(guān),是學(xué)生易于接受和理解的案例。我校又在該產(chǎn)品的研究方面有一定的技術(shù)積累和多臺不同功能護(hù)理床的樣機(jī),同學(xué)既能觀察到其動作原理和結(jié)構(gòu)組成,又能實際操作和親身體會。有利于學(xué)生分析出目前產(chǎn)品存在的問題。再經(jīng)調(diào)研、分析和討論交流等活動,可以培養(yǎng)學(xué)生求異的思維方式,發(fā)揮其主動性及創(chuàng)新潛力;第三,護(hù)理床的設(shè)計不僅需要機(jī)械學(xué)理論,還需要電學(xué)、控制學(xué)和人體工學(xué)理論。護(hù)理床的最佳方案的確定需要考慮諸多因素以及這些因素之間的復(fù)雜邏輯聯(lián)系。設(shè)計具有最佳方案的護(hù)理床需要理論聯(lián)系實際的思考、分析和研究以及全面細(xì)致的討論,對于培養(yǎng)學(xué)生的綜合決策能力具有重要的意義。第四,護(hù)理床案例包含課程的核心概念“機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計”、核心能力“機(jī)械的分析能力”、“機(jī)械的設(shè)計能力”和“機(jī)械的創(chuàng)新能力”和機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本概念“極位夾角”、“死點”、“壓力角”和“傳動角”等。該案例的實施有助于學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計理論,并應(yīng)用這些理論解決護(hù)理床的設(shè)計問題。選擇并設(shè)計好案例教學(xué)是確保案例教學(xué)實施的重要條件,護(hù)理床案例包括:案例名稱、案例來源及背景、產(chǎn)品功能描敘、案例素材發(fā)放時間、案例的調(diào)研分析要求、案例的討論地點、形式、提綱和具體組織步驟、案例討論過程中可能出現(xiàn)的問題及對策、案例教學(xué)效果分析等。

2.案例教學(xué)的實施

首先,將護(hù)理床案例布置給學(xué)生,有針對性的講解解決問題的方法和思路。然后帶領(lǐng)學(xué)生到實驗室實地觀察護(hù)理床的結(jié)構(gòu)和動作原理,讓學(xué)生在床上親身體驗護(hù)理床的各項功能,再分組(4人一組,學(xué)生選定1人為組長)談體會、分析其結(jié)構(gòu)及動作不合理之處,提出最佳方案護(hù)理床應(yīng)具有的特征。每組同學(xué)提出要完成最佳方案護(hù)理床的設(shè)計應(yīng)解決哪些問題,如何解決。每組同學(xué)合理分工,檢索相關(guān)文獻(xiàn),查閱有關(guān)資料,調(diào)研護(hù)理床的銷售公司和用戶,掌握護(hù)理床產(chǎn)品及技術(shù)研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。這個過程會促使學(xué)生不斷學(xué)習(xí),充實自己。學(xué)生在調(diào)研分析的基礎(chǔ)上,會綜合運用所學(xué)知識和經(jīng)驗去分析和解決問題。具體包括:解決現(xiàn)有產(chǎn)品問題的技術(shù)依據(jù)、新方案的動作原理和機(jī)械結(jié)構(gòu),機(jī)構(gòu)的干涉檢驗和仿真分析以及控制原理和控制方案等。最后,形成本組的最佳方案,并形成匯報、討論稿。由于每組同學(xué)需要獨立完成,全班可能有多種完全不同的合理方案。第二,按規(guī)定時間和地點,每組選定1名同學(xué)在班級介紹本組的設(shè)計方案,充分發(fā)表本組同學(xué)的獨到見解。完畢后,教師組織全班同學(xué)按確定的主題認(rèn)真討論,形成以學(xué)生為中心的發(fā)言、提問和解答,讓全班學(xué)生充分展示自己的觀察、溝通、決策和表達(dá)能力。在實施過程中,由于班級每名同學(xué)對護(hù)理床均有深刻的思考和研究,針對匯報者的設(shè)計方案,其他同學(xué)發(fā)言很主動,也有一定深度,這對匯報者設(shè)計方案的進(jìn)一步完善具有一定的作用。教師和班級其他同學(xué)認(rèn)真傾聽。同組同學(xué)還要做好記錄,共同回答其他同學(xué)的質(zhì)疑。鼓勵同學(xué)圍繞主題互相爭論。教師既是與同學(xué)平等的討論參與者,還是討論主題方向把握著,教師要及時進(jìn)行點評并對討論中出現(xiàn)的問題予以指導(dǎo)。待匯報和激烈的案例討論結(jié)束后,教師要對課堂教學(xué)的全過程進(jìn)行歸納、總結(jié),并引導(dǎo)學(xué)生對本組在案例教學(xué)中所取得的成果經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié),對其他組的研究成果進(jìn)行分析。分析總結(jié)有利于學(xué)生進(jìn)一步思考問題和完善設(shè)計方案。本次案例教學(xué)的成果有:(1)同學(xué)們親身體會到機(jī)械產(chǎn)品新方案的形成過程,鍛煉了學(xué)生綜合運用各種理論知識和經(jīng)驗以及流行軟件解決實際問題的能力,培養(yǎng)了學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新技能;(2)護(hù)理床連桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計和應(yīng)用是課程教學(xué)的重點和難點,機(jī)構(gòu)的核心概念在護(hù)理床的方案設(shè)計中都得到了應(yīng)用。案例教學(xué)的實施鞏固了所學(xué)知識,加深了學(xué)生對課程基本原理和概念的理解,也活化了知識,并將知識轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用知識解決實際問題的能力;(3)培養(yǎng)了大學(xué)生的創(chuàng)新意識和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計能力。同學(xué)們完成了多種護(hù)理床的機(jī)械結(jié)構(gòu)方案,并申請了四項國家專利;(4)案例教學(xué)以學(xué)生為主體,培養(yǎng)了學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力,使學(xué)生由被動接受知識變?yōu)榻邮苤R與運用知識解決實際問題并舉,使案例教學(xué)實現(xiàn)了既“授之以魚”,又“授之以漁”的教學(xué)目的;(5)案例教學(xué)教師是主導(dǎo),但需要對學(xué)生提出的各種方案和討論中的問題進(jìn)行點評,這要求教師對案例有深入的研究,掌握案例相關(guān)知識和經(jīng)驗。為此,任課教師需要充分做好準(zhǔn)備工作,有利于教師自身素質(zhì)的提高。

為保證案例教學(xué)效果,在課堂討論案例結(jié)束后,教師組織學(xué)生對各組完成的方案進(jìn)行進(jìn)一步完善。并安排學(xué)生寫心得體會,對案例教學(xué)效果和案例本身的問題進(jìn)行分析,指出教師工作和案例實施中的問題或不足,并對今后的案例教學(xué)提出意見或建議。

三、實施案例教學(xué)應(yīng)注意的幾個問題

1.案例教學(xué)法要與其他教學(xué)法密切結(jié)合

盡管案例教學(xué)法有明顯的優(yōu)點,但在實踐中也發(fā)現(xiàn)它存在的一些缺陷,如單位時間傳授知識效率不高;知識傳授的系統(tǒng)性及完整性不易實現(xiàn)等。為此,在采用案例教學(xué)法的同時,還要結(jié)合其他理論授課方法,使案例教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)中的一些有益做法互為補(bǔ)充。傳統(tǒng)的教師授課方式有利于知識傳授的系統(tǒng)性、嚴(yán)謹(jǐn)性,有利于學(xué)生打下深厚的理論功底,培養(yǎng)抽象思維能力。案例教學(xué)重視實際問題的分析和解決,既可在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足,又可推動傳統(tǒng)教學(xué)方法本身的不斷改進(jìn)。案例教學(xué)也需要學(xué)生有一定的理論基礎(chǔ),并掌握有關(guān)的基本概念和基本原理,否則,案例教學(xué)難以開展。因此,案例教學(xué)法一定要與其他理論教授方式密切結(jié)合。

2.教學(xué)案例要準(zhǔn)確反映課程對學(xué)生核心能力的培養(yǎng)

案例教學(xué)要圍繞課程的核心概念和核心能力開展。由于學(xué)生缺乏工程背景和專業(yè)知識,若案例涉及過于專業(yè)化的知識,學(xué)生將難以調(diào)研、分析和提出問題的解決方案;若案例太簡單對學(xué)生來說缺少吸引力、沒有新奇感,同樣達(dá)不到案例預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。實施案例教學(xué)要因材施教,兼顧案例的實踐性和理論性這兩個方面,這樣才能有效地提高案例教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生只有真正的理解和掌握課程的核心概念,才能夠把理論與實際有機(jī)的結(jié)合起來,使實際問題迎刃而解。成功的教學(xué)案例一定要實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

3.案例教學(xué)要注重課堂和課外相結(jié)合

案例教學(xué)的主體是學(xué)生,教師只起引導(dǎo)作用。對于同樣知識點的課程內(nèi)容,采用案例教學(xué)法所用時間較傳統(tǒng)教學(xué)法多得多,所以,課程的案例教學(xué)不易多。機(jī)械原理課程我們選擇兩個案例實施案例教學(xué),一個為護(hù)理床,另一個結(jié)合專業(yè)選擇,對于機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)(數(shù)控技術(shù)方向)選擇了四軸加工中心的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。對于布置給學(xué)生的案例及要求,學(xué)生需要將自己置于產(chǎn)品設(shè)計師的位置,從產(chǎn)品的使用要求出發(fā),在課外查閱資料、參觀考察和小組討論,分析案例產(chǎn)品存在的問題、產(chǎn)生原因和解決方法以及改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計內(nèi)容和過程等,并在對比分析的基礎(chǔ)上形成本組新的設(shè)計方案。由于這些內(nèi)容需本組同學(xué)在課外通力合作、發(fā)揮集體智慧完成,所以案例的課外研究工作十分重要。課堂討論由教師主持,按組發(fā)言、全班交流討論,這是全班同學(xué)設(shè)計經(jīng)驗的共享過程,也使學(xué)生真正體會到他們才是案例教學(xué)的主體。課堂與課外相結(jié)合,才能完成案例教學(xué)目標(biāo),同時完成護(hù)理床的“最佳方案”。

4.案例教學(xué)需要師生雙方的共同努力

案例教學(xué)要求學(xué)生和教師共同參與教學(xué)。教學(xué)是否成功既取決于教師,又取決于學(xué)生。選擇和提煉案例需要教師熟悉案例內(nèi)容并進(jìn)行深入研究,準(zhǔn)備好課堂討論案例可能涉及到的有關(guān)知識。這樣,既有利于案例的布置,又有利于解答課堂討論學(xué)生提出的各種疑難問題。因此,教師需要通過科學(xué)研究、走進(jìn)企業(yè)和進(jìn)修學(xué)習(xí),不斷充實和更新自己的知識,拓寬知識面,提高自身綜合素質(zhì)。案例教學(xué)法強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、獨立思考和工作,自主形成解決問題的最佳方案。在課堂討論過程中,學(xué)生應(yīng)積極思考、認(rèn)真準(zhǔn)備、踴躍發(fā)言,積極參與課堂案例討論,配合教師完成案例教學(xué)任務(wù)。

5.案例教學(xué)要重視對學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

案例教學(xué)縮短了教學(xué)場景與實際生活情景的差距,把抽象的原理、概念等具體化,促進(jìn)從理論到實踐的轉(zhuǎn)移,有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和能力,激發(fā)其探究意識。實踐證明:案例教學(xué)對學(xué)生分析、解決問題和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),對知識的接受程度和保留的持久性等方面富有成效。我校機(jī)械原理課程的案例教學(xué)是“以培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械裝置原理方案設(shè)計能力為主線,以機(jī)構(gòu)基本概念和原理的應(yīng)用為重點,以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為核心”組織教學(xué)的,通過案例教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)法的結(jié)合,使學(xué)生掌握了課程的基本概念和核心能力,提高了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計能力。

參考文獻(xiàn):

[1]張麗梅.案例教學(xué)法的研究與教學(xué)實踐[J].黑龍江教育,2006,(3):51-52.

[2]鐘杏云.充分利用案例教學(xué)法以提高學(xué)生的吸引力[J].技術(shù)經(jīng)濟(jì)與管理研究,2005,(1):122-123.

篇5

作為重要的計算機(jī)信息化技術(shù)，自動化技術(shù)的應(yīng)用對于提高機(jī)械設(shè)計的質(zhì)量和水平具有重要作用。本文首先分析了自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的重要作用，然后具體探討了機(jī)械設(shè)計自動化技術(shù)的實際應(yīng)用，以期為相關(guān)技術(shù)與設(shè)計人員提供參考。

機(jī)械自動化是指將自動化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械制造的過程中，對自動生產(chǎn)過程進(jìn)行不斷優(yōu)化改造，以促進(jìn)加工對象生產(chǎn)連續(xù)性和自動化，提高生產(chǎn)投入的流動速度與加工轉(zhuǎn)換。機(jī)械自動化技術(shù)的應(yīng)用水平將直接影響著機(jī)械行業(yè)的整體發(fā)展質(zhì)量，其良好應(yīng)用有利于改善機(jī)械制造業(yè)的技術(shù)手段和工藝方式，對于提高機(jī)械制造的整體質(zhì)量具有重要作用。而作為機(jī)械制造中的重要組成部分，機(jī)械設(shè)計更需要加強(qiáng)與自動化技術(shù)的結(jié)合，以促進(jìn)機(jī)械制造的發(fā)展。因此，加強(qiáng)有關(guān)機(jī)械設(shè)計中自動化技術(shù)的應(yīng)用探討，對于改善自動化技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義。

1.自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的重要作用

（1）改善資源利用率。機(jī)械制造中自動化技術(shù)的應(yīng)用，對于降低資源能源消耗、提高資源利用率具有重要作用。具體表現(xiàn)為：自動化技術(shù)能夠改良原材料材質(zhì)及尺寸等方面的適應(yīng)性；促進(jìn)機(jī)械生產(chǎn)與設(shè)計的精細(xì)化發(fā)展，進(jìn)而加強(qiáng)殘料的利用，利于原材料成本的節(jié)省。

（2）提升機(jī)械制造質(zhì)量。相比傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計與制造技術(shù)，自動化技術(shù)擁有更高的精準(zhǔn)性、優(yōu)越性和高效性。具體表現(xiàn)為：能夠完成大批量的生產(chǎn)過程，生產(chǎn)環(huán)節(jié)與流程更為明確與具體，工作效率得到明顯提高，減少了誤產(chǎn)情況的發(fā)生：改良了傳統(tǒng)制造工藝，提高了傳統(tǒng)評價、測量等指標(biāo)的數(shù)字化水平和信息化水平，執(zhí)行過程更易控制與調(diào)節(jié)，同類產(chǎn)品之間的參數(shù)與運行誤差大幅度減小。

（3）提高機(jī)械運行水平。采用自動化技術(shù)能夠改善機(jī)械的運行狀況，可利用實時數(shù)據(jù)模型對機(jī)械的運行狀況進(jìn)行準(zhǔn)確和有效監(jiān)控。具體表現(xiàn)為：通過數(shù)字化數(shù)據(jù)模式的使用，增強(qiáng)了機(jī)械故障的可比性和可診斷性，利于故障問題的維修與機(jī)械的養(yǎng)護(hù)；能夠及時報告機(jī)械生產(chǎn)過程中存在的安全隱患及缺陷狀況，利于機(jī)械設(shè)備的維護(hù)與檢修能夠根據(jù)設(shè)定參考數(shù)據(jù)對機(jī)械工作狀態(tài)、維護(hù)狀況等進(jìn)行綜合分析研究，利于優(yōu)化設(shè)備運行環(huán)境及參數(shù)結(jié)構(gòu)。

（4）促進(jìn)生產(chǎn)質(zhì)量可靠性的提高。自動化技術(shù)能夠監(jiān)控機(jī)械制造成整體過程與環(huán)節(jié)，能夠檢測各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)與生產(chǎn)安全數(shù)據(jù)，并報告錯誤指標(biāo)。具體表現(xiàn)為：能夠?qū)崟r監(jiān)控機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)參數(shù)等運行指標(biāo)，并以設(shè)定參數(shù)模型為依據(jù)提供故障報警，對于安全事故問題發(fā)生率的降低及生產(chǎn)預(yù)測判斷可靠性的提高具有重要作用；將生產(chǎn)操作過程更加細(xì)化，并簡化操作步驟，有效避免了由人為操作失誤而導(dǎo)致的安全事故問題的發(fā)生。

2.自動化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用

2.1機(jī)械設(shè)計與自動化體系

產(chǎn)品的概念設(shè)計是指產(chǎn)品的原理方案設(shè)計過程，其是提高產(chǎn)品創(chuàng)新性的重要關(guān)節(jié)。為保證機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的新穎性，需要利用多種思維方法和角度對同一問題進(jìn)行重復(fù)考證以形成一系列解，組成解空間。以三維平臺為急促的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計及自動化系統(tǒng)組成自動化體系，其具有快速的產(chǎn)品開發(fā)和創(chuàng)新性的方案設(shè)計功能。

2.1.1在概念設(shè)計過程中，系統(tǒng)將采用改良功能分解與重組創(chuàng)新設(shè)計方法和利用設(shè)計規(guī)則的創(chuàng)新設(shè)計方法兩種計算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計方法。此兩種方法提供的設(shè)計方案都將利用符合方案方式呈現(xiàn)；符號方案隨后被自行分解為基本機(jī)構(gòu)及其連接關(guān)系。對于能夠識別的基本機(jī)構(gòu)，可以采用基本機(jī)構(gòu)運動分析方法對機(jī)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行分析以獲取平面運動分析數(shù)據(jù)。為保證產(chǎn)品開發(fā)的速度，通常還會將面向?qū)ο蠹夹g(shù)應(yīng)用到基本機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。利用三維平臺的二次開發(fā)過程，通過數(shù)據(jù)庫的驅(qū)動和特征控制參數(shù)過程，并能完成使用較少特征控制參數(shù)驅(qū)動整體基本機(jī)構(gòu)的三維設(shè)計過程，從而有效克服了基本機(jī)構(gòu)的短時虛擬建模難題。

2.1.2在概念設(shè)計中形成的符號方案會通過自動化轉(zhuǎn)換過程生成相應(yīng)的二維虛擬樣機(jī)以開展虛擬仿真，利用此種方式，產(chǎn)品方案的評價過程就從概念設(shè)計的價值評價轉(zhuǎn)換為虛擬樣機(jī)的定量行為評價，使得更多具有創(chuàng)新性和可靠性的設(shè)計方案能夠被選擇出來。

2.1.3為保證產(chǎn)品的運動剛度要求及工藝美學(xué)設(shè)計特點，按照基本機(jī)構(gòu)之間的連接關(guān)系與機(jī)構(gòu)占據(jù)空間，可以采用最優(yōu)布局算法對機(jī)構(gòu)的空間位置進(jìn)行確定，從而使復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的空間占據(jù)體積最小。依據(jù)運動分析數(shù)據(jù)與機(jī)構(gòu)的布局方式，采用“后臺預(yù)制”裝配技術(shù)，便能將基本機(jī)構(gòu)的三維虛擬模型安置到特定的布局空間中。通過對驅(qū)動構(gòu)件位置進(jìn)行連續(xù)變化，就能獲取同概念設(shè)計符號方案相一致的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)。

因此，采用復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計與自動化體系，既能改善產(chǎn)品設(shè)計的新穎性與創(chuàng)新性，又能提升產(chǎn)品的開發(fā)速率。

2.2信息自動化與生產(chǎn)自動化

信息自動化過程主要是在機(jī)械生產(chǎn)中利用自動化設(shè)備對電子信息進(jìn)行識別來完成的。通過信息自動化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)系統(tǒng)管理、工藝方式、過程設(shè)計、生產(chǎn)參數(shù)設(shè)定等過程的數(shù)據(jù)化改進(jìn)。如在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中采用的高爐自動化技術(shù)，其利用了軟測量技術(shù)、智能化檢測技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、高精度傳感器技術(shù)及惡劣環(huán)境的可靠性技術(shù)為手段對高爐工藝流程進(jìn)行連續(xù)性檢測，并采用數(shù)字成像技術(shù)使?fàn)t內(nèi)經(jīng)驗?zāi)Ｐ?、檢測等具有可視化特性。其可根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行模塊化設(shè)計，且在圖像設(shè)計中可以利用離線三維成像及在線二維成像，具有較高的成像速度。

篇6

【關(guān)鍵詞】高職；機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計；策略分析

【中圖分類號】TH122-4【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B【文章編號】2095-3089（2015）35-0018-01

1.引言

創(chuàng)新是人類文明進(jìn)步、技術(shù)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的原動力，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。技術(shù)進(jìn)步一般通過技術(shù)創(chuàng)新來實現(xiàn)。我國《高等教育法》第五條指出：“高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才”[1]。高等職業(yè)教育作為高等教育的組成部分，任務(wù)就是培養(yǎng)一大批具有必要的理論知識和較強(qiáng)實踐能力、創(chuàng)新能力的一線高級技術(shù)人才，以填補(bǔ)我國人才結(jié)構(gòu)中的巨大缺口[2]。

高職機(jī)械類學(xué)生作為將來中國機(jī)械行業(yè)人才的重要組成，培養(yǎng)其技術(shù)創(chuàng)新意識，提高其機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計（MechanicalCreativeDesign，MCD）能力，以備將來在行業(yè)競爭中，甚至在提高綜合國力與提高國際競爭力的過程中起到至關(guān)重要的作用。高職機(jī)械類學(xué)生動手能力強(qiáng)，能較快的接受新事物，但是對于工作出現(xiàn)的新問題，新困難接受能力低，難以獨立的思考與解決新問題，更不用說發(fā)現(xiàn)新問題的能力了。個人總結(jié)，對于高職機(jī)械類學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力的培養(yǎng)主要從學(xué)生為主體的主觀策略及學(xué)校與老師為主體的客觀策略兩個方面進(jìn)行分析。

2.主觀策略分析

2.1.專業(yè)知識的深度掌握

以機(jī)械設(shè)計和制造專業(yè)為例，大部分高職院校都開設(shè)了四大專業(yè)課程領(lǐng)域：（1）專業(yè)基礎(chǔ)課程，如機(jī)械制圖、工程力學(xué)、工程材料與熱處理、公差配合與技術(shù)測量、電子電工基礎(chǔ)等；（2）設(shè)計類核心課程，如機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、塑料模設(shè)計、沖壓模設(shè)計、夾具設(shè)計等；（3）制造類核心課程，如機(jī)械制造工藝、金屬切削原理與刀具、金屬切削機(jī)床、數(shù)控加工與編程等；（4）計算機(jī)輔助設(shè)計與制造課程，如AutoCAD、UG、Pro/E、MasterCAM等。專業(yè)創(chuàng)新能力的提高，離不開專業(yè)基礎(chǔ)知識的掌握，沒有專業(yè)知識作為基礎(chǔ)，創(chuàng)新設(shè)計能力就如無源之水，無本之木。如采用功能原理方案進(jìn)行機(jī)械運動方案的創(chuàng)新設(shè)計，就必須對機(jī)械運動過程中的原動機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳動方案，控制方式的特點和適應(yīng)性有熟悉的了解和掌握，再從中選取最優(yōu)良的方案作為設(shè)計方案，這其實就是功能組合與分解的創(chuàng)新設(shè)計。而設(shè)計出來的產(chǎn)品要進(jìn)行理論仿真驗證和圖紙表現(xiàn)，這時就用到了我們學(xué)過的機(jī)械制圖知識與相關(guān)的計算機(jī)輔助設(shè)計軟件。所以專業(yè)知識的掌握是一切創(chuàng)新設(shè)計的基礎(chǔ)，雖然創(chuàng)新思維的形成過程離不開靈感與頓悟，但專業(yè)知識才是一切的前題。而且由此可知，大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計能力的培養(yǎng)，并非是一、二門課程就能解決的問題，它是一種觀念、一個目標(biāo)、一個過程。

2.2.創(chuàng)新原理與創(chuàng)新技法的深刻理解

總的說來，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的創(chuàng)新原理有組合原理、分離原理、還原原理、移植原理、迂回原理、完滿原理等。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的方法有智力激勵法、提問追溯法、聯(lián)想類推法、返向探求法、系統(tǒng)分析法、組合創(chuàng)新法等[3]。不管是教學(xué)還是科研，世界上任何一種事物都有其規(guī)律可循，創(chuàng)新設(shè)計也是一樣，我們的先輩在不斷的探索與總結(jié)中才使科學(xué)發(fā)展到今天，技術(shù)在不斷的進(jìn)步，科研方法也在不斷的歸納與總結(jié)，前人已經(jīng)求證且證明正確的方法是寶貴的經(jīng)驗，只有在深刻掌握和理解這些方法和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，我們才有資格去尋求新的方法。

2.3創(chuàng)新思維的訓(xùn)練與形成

一般認(rèn)為，每個人都有創(chuàng)新思維的生理機(jī)能，但大多數(shù)人處于休眠狀態(tài)。學(xué)源于思，業(yè)精于勤，我們有意識的培養(yǎng)自己的創(chuàng)造性思維，并且成為一種習(xí)慣。首先培養(yǎng)創(chuàng)新意識，善于在生活中發(fā)現(xiàn)問題，比如人們發(fā)現(xiàn)不管是滾動軸承還是滑動軸承，只要軸孔相接觸，摩擦便不可避免，精度、效率、壽命都達(dá)不到最佳要求，近年來，人們利用電磁學(xué)原理，開發(fā)出了軸頸與軸瓦不接觸的磁懸浮軸承，并已推廣利用。其次要培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。車工實習(xí)后，我曾經(jīng)問過學(xué)生一個問題：你們想一想，能不能用一臺普通車床加工出一個正方體出來呢？同學(xué)們想一想，表示不能。問題留到第二天，有同學(xué)找到我說，這是可行的，只是相當(dāng)于車六個端面。主動的同學(xué)就在主動的培養(yǎng)這種意識。還要是要善于歸納和總結(jié)，機(jī)械專業(yè)的同學(xué)都學(xué)習(xí)了機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)，那么，大家可曾歸納過運動的相互轉(zhuǎn)化嗎？周轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，直線運動轉(zhuǎn)化為周轉(zhuǎn)運動。運動方向，運動形式，運動軌跡的改變我們學(xué)到過哪些？我們還能想到新的方法嗎？

3.客觀策略分析

3.1通過改善課堂教學(xué)方法，使學(xué)生授受知識變被動為主動

大力倡導(dǎo)采用現(xiàn)代化的教學(xué)方法，綜合運用圖片、視頻、實物等更加直觀的方法進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，教師由主體變成主導(dǎo)，促進(jìn)教與學(xué)的互動。在專業(yè)課教學(xué)過程中，適當(dāng)安排跨課程設(shè)計案例，將多學(xué)科知識與經(jīng)驗綜合應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)解決問題的新穎性，不追求答案的標(biāo)準(zhǔn)，只追求思維的活躍。靈活運用課堂教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生多角度、多方向、多途徑思考問題，既加深了所學(xué)知識的掌握，又培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)造性思維的提高。

3.2創(chuàng)新設(shè)計平臺的建立

強(qiáng)調(diào)運用CAD/CAM/CAE等計算機(jī)輔助軟件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計、三維造型、仿真分析等。開始培養(yǎng)學(xué)生運用計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)（ComputerAidedInnovation，CAI），如運用ADAMS軟件進(jìn)行機(jī)構(gòu)虛擬設(shè)計；運用快速成型技術(shù)（RapidPrototyping，RP）進(jìn)行反求設(shè)計；ANSYS軟件進(jìn)行仿真分析等。

3.3課堂外，多渠道多種形式拓展學(xué)生見識

如成立大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計活動社團(tuán)，定期邀請相關(guān)專家進(jìn)行現(xiàn)場講授，了解創(chuàng)新設(shè)計的理論，方法及最新發(fā)展；帶領(lǐng)同學(xué)參觀工廠，科技博覽會，甚至到商店里的各種產(chǎn)品，建立創(chuàng)新設(shè)計產(chǎn)品陳列室，讓同學(xué)們在實物中切身感受到創(chuàng)新設(shè)計帶給科技與生活的變化；自己組織各類機(jī)械競賽到參加各級創(chuàng)新設(shè)計大賽，開拓視野，激發(fā)同學(xué)們的創(chuàng)新熱情。

4.結(jié)束語

高職機(jī)械類畢業(yè)生主要為相關(guān)機(jī)械類企業(yè)輸送能服務(wù)于一線生產(chǎn)的高技能型人才，隨著機(jī)械工程技術(shù)的日新月異，對機(jī)械類學(xué)生的素養(yǎng)要求也有了新的要求，尤其是機(jī)械創(chuàng)新能力。因此我們要未雨綢繆，為了適應(yīng)新的形勢，努力提高學(xué)生專業(yè)技能的同時，也要提高學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計的能力。

參考文獻(xiàn) 

[1]呂曉輝. 提高高職學(xué)生創(chuàng)新能力的途徑探析[J]. 吉林省經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院學(xué)報，2014（5） 

[2]陳峰等.高職“ 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計”課程教學(xué)探索[J].廣西輕工業(yè)，2007（8） 

篇7

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程設(shè)計；創(chuàng)新思維；應(yīng)用

創(chuàng)新設(shè)計思維在機(jī)械工程設(shè)計中的作用是相當(dāng)重要的，相似性思維是創(chuàng)新思維發(fā)展過程中的必然階段，相似性思維在創(chuàng)新思維的發(fā)展過程中是不可或缺的，科研中對事物主要進(jìn)行的是相似性分類，然而在工程機(jī)械產(chǎn)品中主要采用的科學(xué)分類方法是模塊化分類，因此為了能夠有效的生產(chǎn)工程機(jī)械產(chǎn)品就要在設(shè)計的過程中融入創(chuàng)新思維。

1.機(jī)械工程設(shè)計的發(fā)展

1.1.傳統(tǒng)機(jī)械工程設(shè)計

經(jīng)過上百年的積淀，機(jī)械工程設(shè)計發(fā)展目前已經(jīng)比較完善，機(jī)械工程設(shè)計也在不斷的進(jìn)步中，早期的機(jī)械工程設(shè)計受到各種條件限制，如：經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和生產(chǎn)條件的限制，嚴(yán)重阻礙了機(jī)械設(shè)計的持續(xù)前進(jìn)。即便實踐經(jīng)驗豐富的工程技術(shù)人員，在設(shè)計過程中能夠節(jié)省大量的時間，但還是無法擺脫傳統(tǒng)設(shè)計理念的影響，犯錯誤仍然難以避免。因此，早期的機(jī)械工程設(shè)計仍然經(jīng)歷了比較長的過渡期，而且也限制了生產(chǎn)價值的創(chuàng)造。

在機(jī)械工程設(shè)計的理念中，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計操作過程比較復(fù)雜，執(zhí)行難度比較大。首先設(shè)置專門的市場調(diào)查人員，在目標(biāo)產(chǎn)品的調(diào)查過程中使用各種有效的手段，根據(jù)實際的調(diào)查結(jié)果對市場需求進(jìn)行預(yù)測，采取合適的手段對工程設(shè)計存在的問題進(jìn)行分析和整理。而且對于存在的問題進(jìn)行整理，然后進(jìn)行全面的分析，提出具體的解決方案和設(shè)計方案。最后，所有的成員一起進(jìn)行匯總、評價和分析，從而得出結(jié)論，然后制定計劃來完成整體的設(shè)計。在整個設(shè)計過程中，市場調(diào)研，模型框架，討論和測試都是密切聯(lián)系的，在這一系列的過程中，沒有精確的信息數(shù)據(jù)和具體的參考的實例，因此，傳統(tǒng)設(shè)計存在較高的危險系數(shù)。

1.2.現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計

機(jī)械工程設(shè)計本身就是具有創(chuàng)造價值和創(chuàng)造力的工作過程。如今，現(xiàn)代工業(yè)具有驚人的發(fā)展速度，科學(xué)技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量也得到了了顯著的改善，各種企事業(yè)單位的人才都被重用，尤其是重視他們的創(chuàng)造力和主動性，占據(jù)了社會的主導(dǎo)地位。而且人在機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用，是機(jī)械工程設(shè)計的中堅力量，他們通常利用最先進(jìn)的科技成果，挖掘人的潛力，有效的利用創(chuàng)新思維，與此同時先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用，主要有設(shè)計技術(shù)，設(shè)計工具，計算技術(shù)，甚至在機(jī)械工程設(shè)計與制造當(dāng)中運用最新的材料等。從而把設(shè)計人員的創(chuàng)造活力和熱情有效的進(jìn)行激發(fā)，從而改變了單調(diào)而枯燥的機(jī)械設(shè)計過程，使他們突破設(shè)計領(lǐng)域的限制，更多的新產(chǎn)品被開發(fā)出來，從而能夠創(chuàng)造更多的財富。

2.創(chuàng)新思維在設(shè)計過程中的運用

2.1.智力思維法

由于受靈感或潛意識流的作用，新的創(chuàng)意才會被激發(fā)，并組織5至10人的專家組進(jìn)行會議討論，會議通常持續(xù)了一個小時，專家們將對同一個課題進(jìn)行公開討論，發(fā)表自己的意見，專家之間的交流可以產(chǎn)生新的靈感，從而彼此之間互相借鑒，豐富各自的頭腦，再加上各種各樣的想法來制定更多的方案，從而能夠引發(fā)出更多具有創(chuàng)新性的方案。這種模式的會議主要是為了在短時間內(nèi)去對專業(yè)問題和項目進(jìn)行探索。

2.2.組合創(chuàng)新法

組合創(chuàng)新法主要包含兩中不同的方法，一個是模塊組合的方法是將工程系統(tǒng)中具有相似性的功能進(jìn)行全面的分析和系統(tǒng)分類，劃分出基本的功能單元，并將相對獨立的層次進(jìn)行歸類，然后把它們設(shè)計成其他的“模塊”，從而使其具有規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性。用戶只需要購買需要更換模塊對他們的設(shè)備進(jìn)行升級，避免了購買新機(jī)的麻煩和資金支出。另外的方法就是形態(tài)矩陣法，根據(jù)影響因素將復(fù)雜的問題進(jìn)行分解，也就是目標(biāo)標(biāo)記。將參照因素利用圖解法來進(jìn)行合理的安排，將各個參照量可能存在的基準(zhǔn)值清晰的列出來，從而形成矩陣形態(tài)圖表，最終形成各種可能的狀態(tài)組合，這種方法可以繪制出各種設(shè)計方案，并且在大型機(jī)械設(shè)計中進(jìn)行運用。

2.3.聯(lián)想類比法

聯(lián)想類比法主要包含三種方法，首先是相似類比法，在工程技術(shù)中合理的將各個組件進(jìn)行合理的劃分，其中主要包括類似的結(jié)構(gòu)，類似的過程和類似的功能等，從而形成一個合理的分類體系。同時在進(jìn)一步分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行深層的分解，根據(jù)層次進(jìn)行的水平劃分，根據(jù)本單位的客觀需要進(jìn)行綜合分析，最后進(jìn)行總體的整合和優(yōu)化分類，并將新的技術(shù)引進(jìn)來，最終形成全新設(shè)計流程。例如，根據(jù)齒輪嚙合傳動的原理對同步齒形帶傳動的設(shè)計進(jìn)行類比。有時候，人或動物的行為也是機(jī)械設(shè)計的類比依據(jù)，從而能夠形成全新的結(jié)構(gòu)和設(shè)計。例如，蟹爪加載機(jī)制的設(shè)計原理就是依據(jù)蟹鉗的工作原理。第二種方法就是仿生法，例如，仿生機(jī)器人的設(shè)計。第三種是移植法，例如，物理上的激光技術(shù)、電火花技術(shù)就是激光切割機(jī)、電火花成型機(jī)設(shè)計的依據(jù)。

2.4.相似性分類

創(chuàng)新研究的第一步就根據(jù)事物的相似性進(jìn)行科學(xué)分類。在工程技術(shù)中，按層次找出相似的單元對結(jié)構(gòu)相似、功能相似、運動相似的系統(tǒng)或組件進(jìn)行合理分析，同時對分類進(jìn)行進(jìn)一步的分析和分解，最后在做出優(yōu)化和整合，新技術(shù)的融合要根據(jù)有關(guān)單位的客觀需求，同時進(jìn)行分類與整合，運用新技術(shù)創(chuàng)造出新事物。

綜上所述，創(chuàng)新是任何行業(yè)發(fā)展過程中必然要經(jīng)歷的，機(jī)械工程設(shè)計的不斷創(chuàng)新，能夠改善機(jī)械產(chǎn)品的性能，而且企業(yè)的市場競爭力也可以得到顯著的提高，因此企業(yè)就能獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。創(chuàng)新思維是創(chuàng)新設(shè)計的基礎(chǔ)，豐富的知識和經(jīng)驗是創(chuàng)新思維的基礎(chǔ)，在創(chuàng)新設(shè)計方面，創(chuàng)新的思維并不是將所有的想法都列入其中，豐富的理論基礎(chǔ)是創(chuàng)新思維的出現(xiàn)必然要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬耀青，阮玉湘.機(jī)電工程現(xiàn)代設(shè)計方法[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2011.

篇8

關(guān)鍵詞：機(jī)械原理；教學(xué)改革；機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計

中圖分類號：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-9324（2018）02-0128-02

一、引言

“機(jī)械原理”是機(jī)械工科專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，主要研究各種機(jī)構(gòu)的共性問題[1，2]，機(jī)械原理課程理論抽象，研究內(nèi)容寬泛，并對前期的基礎(chǔ)課程有較高的要求，因此導(dǎo)致很多學(xué)生產(chǎn)生畏懼心理，覺得機(jī)械原理課程深奧，內(nèi)容枯燥、課程索然無味。

與機(jī)械創(chuàng)新大賽相結(jié)合的“機(jī)械原理”教學(xué)是利用機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽，通過創(chuàng)新設(shè)計大賽作品的制造，促進(jìn)學(xué)生對課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，督促學(xué)生自己提出問題、分析問題、解決問題，最后最大化地激發(fā)學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新能力[3，4]。目前，湖南文理學(xué)院有效地將機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽與機(jī)械原理課程相結(jié)合，并取得了卓有成效的成果。

二、與機(jī)械創(chuàng)新大賽相結(jié)合的“機(jī)械原理”教學(xué)的實施過程

通過多年來參與機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽，我校對機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽與機(jī)械原理課程教學(xué)相結(jié)合積累了大量的經(jīng)驗，下面對其實施過程予以介紹。

（一）主辦機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽的主題解析會

委派骨干老師參加歷屆的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽主題解析會，對每一年的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽的比賽主題有一個正確和深刻的理解，避免以后的作品出現(xiàn)跑題現(xiàn)象。骨干老師參加完主題解析會后，召集所有的學(xué)生和全院的老師，在學(xué)院內(nèi)部把主題解析清楚，并以自由提問和臨場解答的方式，盡量讓學(xué)生理解每一屆的主題。另外還邀請2名在往屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽中取得優(yōu)秀成績的學(xué)生介紹經(jīng)驗，一方面讓學(xué)生了解機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽的整個流程，另一方面提高學(xué)生參與機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽的積極性。

（二）開展與機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽主題相一致的工程創(chuàng)新三維設(shè)計大賽

為了提高全體學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并進(jìn)一步認(rèn)識機(jī)械原理課程對于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的重要性，我校在全體大二學(xué)生中主辦工程創(chuàng)新三維設(shè)計大賽，并要求全體學(xué)生自發(fā)成立三人協(xié)同小組，為各個協(xié)同小組配備一名指導(dǎo)老師。在此階段，學(xué)生在小組內(nèi)充分討論和互相學(xué)習(xí)，并階段性地與指導(dǎo)老師探討設(shè)計方案，通過反復(fù)查找資料和充分的方案論證，最終完成產(chǎn)品三維圖形的繪制。完成此過程，學(xué)生需要自發(fā)學(xué)習(xí)機(jī)械原理的相關(guān)知識，并與指導(dǎo)老師充分交流。為了完成三維圖形的繪制，學(xué)生還需要自學(xué)三維制圖軟件。通過2個月左右時間的訓(xùn)練，各個小組基本都能拿出一個合理的方案。學(xué)院組織三維設(shè)計大賽評比，由學(xué)校挑選的5名專業(yè)老師作評委，評選出優(yōu)秀作品15件參加下一階段的實物制作，并為期間表現(xiàn)優(yōu)秀的小組和作品頒發(fā)獎狀，一方面是對學(xué)生工作的肯定，另一方面也是對他們的鼓勵，提高他們學(xué)習(xí)的積極性。

（三）實物作品的制作

進(jìn)入實物作品的制作階段，首先要解決的就是經(jīng)費的來源。我校歷來就重視學(xué)科競賽，教務(wù)處有專用的用以支持學(xué)科競賽的經(jīng)費，學(xué)院內(nèi)部也為實物制作預(yù)留了一定的經(jīng)費。因此，此階段所需費用得到徹底解決。更為重要的是，為了讓學(xué)生盡早盡好地完成作品的制作，我們對所屬的機(jī)械廠和加工中心作了硬性要求，學(xué)生提出作品加工要求后必須在3個工作日內(nèi)得以滿足，并要求學(xué)生自己完成作品的機(jī)械加工，這樣做的目的也是為了提高學(xué)生的生產(chǎn)實踐能力，讓學(xué)生能夠掌握產(chǎn)品的制作流程，也為機(jī)械制造基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

三、近幾年學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽成果

自從學(xué)院將機(jī)械原理教學(xué)與機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽相結(jié)合后，老師和學(xué)生在思想上都更加重視學(xué)科競賽，學(xué)校也加大了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽作品的經(jīng)費投入，近幾年涌現(xiàn)出大量高質(zhì)量的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計作品，在省內(nèi)競賽中也取得了顯著的成績。以下為湖南文理學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院在近兩屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽獲得的一等獎和二等獎的作品匯總表。

實踐證明：在課程在近三年的考試中，2006屆學(xué)生機(jī)械原理課程及格率只有56.5%，2007屆學(xué)生機(jī)械原理課程及格率提高到81.2%，說明了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽促進(jìn)了機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)，這為學(xué)生今后從事機(jī)械設(shè)計、研究和產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)新奠定了重要的基礎(chǔ)。與機(jī)械創(chuàng)新大賽相結(jié)合的“機(jī)械原理”實踐教學(xué)極大地提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)知識的興趣。通過與傳統(tǒng)教學(xué)法的結(jié)合，使學(xué)生掌握了機(jī)械原理課程的基本概念和核心能力，提高了其機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計能力。

四、結(jié)束語

機(jī)械原理是機(jī)械工科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，為了增強(qiáng)學(xué)生對機(jī)械原理課程的適應(yīng)能力和挖掘其開發(fā)創(chuàng)新能力，通過與機(jī)械創(chuàng)新大賽相結(jié)合的“機(jī)械原理”教學(xué)改革，可以顯著提高學(xué)生的機(jī)械原理知識和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計能力。

參考文獻(xiàn)： 

[1]趙永杰，程西云.機(jī)械原理課程探究式教學(xué)改革與探索[J].大學(xué)教育，2014，（9）：141-143. 

[2]施火結(jié).機(jī)械原理教學(xué)內(nèi)容及課程體系的改革[J].教育教學(xué)論壇，2012，（s5）：69-71. 

[3]周永清.機(jī)械原理創(chuàng)新教具學(xué)具進(jìn)課堂[J].實驗技術(shù)與管理，2016，33（2）：11-13. 

篇9

關(guān)鍵詞 創(chuàng)新設(shè)計能力 以教促學(xué) 討論式學(xué)習(xí) 考核方式

中圖分類號：G712文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

創(chuàng)新能力則是人們改造舊事物和創(chuàng)造新事物的能力，它包括發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、發(fā)現(xiàn)矛盾、提出假設(shè)、論證假設(shè)、解決問題及在解決問題的過程中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)新問題、新方法從而推動事物向前發(fā)展的一種能力。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)離不開收集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力、協(xié)作能力等等，也包括較扎實的基礎(chǔ)知識、基本技能、較寬的知識面、較強(qiáng)的實踐能力和豐富的實踐經(jīng)驗。①②

在我國建設(shè)創(chuàng)新性大國的歷史背景下，高職學(xué)生擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)一線的技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新的重任，即工藝流程的革新、加工方法的改良、新產(chǎn)品的開發(fā)試驗、管理形式的變革等都是高技能型人才應(yīng)具備的創(chuàng)新能力。機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)是機(jī)械專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，涵蓋了工程力學(xué)、機(jī)械零件、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計以及機(jī)械課程設(shè)計等課程，內(nèi)容廣、綜合性強(qiáng)，在機(jī)械類課程中起到了承上啟下的作用。而目前的機(jī)械設(shè)計課程重視理論講授、學(xué)生學(xué)習(xí)起來非常吃力、難以提高學(xué)習(xí)興趣，內(nèi)容過于陳舊且抽象單一、聯(lián)系工程實際不夠緊密、實踐環(huán)節(jié)薄弱、并且忽視了對學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，對該課程進(jìn)行以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力為目標(biāo)的改革十分必要，必將對機(jī)械專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到十分關(guān)鍵的作用。③

1 以培養(yǎng)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計能力的培養(yǎng)為主線的項訓(xùn)練目整合課程內(nèi)容

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計能力的提高需要一個長期的培養(yǎng)過程，而且需要扎實的機(jī)械設(shè)計理論知識、較強(qiáng)的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新實踐能力。因此，建立一個以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為主線的機(jī)械設(shè)計課程內(nèi)容，對有效培養(yǎng)高職學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計能力的起著至關(guān)重要的作用。課程內(nèi)容的設(shè)置遵循了學(xué)生認(rèn)知、專業(yè)知識學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力成長的規(guī)律，從簡單到復(fù)雜、從初級到高級，設(shè)置了一條以創(chuàng)新設(shè)計項目為引領(lǐng)、以認(rèn)知項目和常規(guī)訓(xùn)練項目為理論知識掌握和應(yīng)用的課程內(nèi)容新體系，把相關(guān)理論知識的學(xué)些融入具體的項目訓(xùn)練中。④例如，在訓(xùn)練“腳踏式健身自行車的創(chuàng)新設(shè)計”時，先讓同學(xué)們認(rèn)識和操作牛頭刨床和縫紉機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實物模型；其次，講解與此相關(guān)的理論知識：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的工作原理、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的自由度計算以及彎矩強(qiáng)度和彎曲剛度的力學(xué)計算；然后以相關(guān)項目“顎式破碎機(jī)機(jī)構(gòu)分析”訓(xùn)練與強(qiáng)化曲柄搖桿機(jī)構(gòu)相關(guān)知識和分析與設(shè)計該類機(jī)構(gòu)的能力；最后，讓同學(xué)們分組設(shè)計“腳踏式健身自行車”，并強(qiáng)調(diào)其原理設(shè)計不能局限于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，可以考慮棘輪機(jī)構(gòu)、液壓或氣壓傳動系統(tǒng)、以及其他富有想象力的設(shè)計方案。

2 推行以教促學(xué)和討論式學(xué)習(xí)為一體的教學(xué)方法改革

“以教促學(xué)”和“討論式學(xué)習(xí)”均是以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)方法，能夠有效提高學(xué)生的獨立思考能力、協(xié)作能力和創(chuàng)新能力，把二者融為一體，勢必會產(chǎn)生更加有效學(xué)效果。

2.1 通過教而學(xué)的教學(xué)方法

“以教促學(xué)”的教學(xué)方法是基于建構(gòu)主義理論之上的一種教學(xué)創(chuàng)新，基本的教學(xué)方法是真正以學(xué)習(xí)者為中心的交際教學(xué)法和以學(xué)習(xí)為中心的任務(wù)教學(xué)法。最終的目標(biāo)是提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的能力，提高學(xué)生獲取知識的能力、獨立思考的能力和創(chuàng)新的能力。⑤在機(jī)械設(shè)計的教學(xué)過程中，讓每組同學(xué)至少負(fù)責(zé)一節(jié)課的講解，包括PPT制作、講稿，該節(jié)課要求是基于項目或任務(wù)驅(qū)動，項目或任務(wù)的內(nèi)容自選，應(yīng)突出項目的創(chuàng)新性，并講授與之相關(guān)的理論知識。

2.2 小組討論式教學(xué)方法

小組討論是合作學(xué)習(xí)中教學(xué)環(huán)境最寬松、學(xué)生參與度最高的互動學(xué)習(xí)方式。美國教育學(xué)家布盧姆認(rèn)為：當(dāng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為一種合作過程，人人都從中受益時，小組學(xué)習(xí)是十分有效的。⑥

目前的任務(wù)實施主要采用小組討論的方法完成任務(wù)，分組往往很隨意，要么是按學(xué)號分，要么按宿舍分，要么按上課時的習(xí)慣座次分，討論后由一個學(xué)生總結(jié)。這樣會使其他通同學(xué)偷懶，而且效率低，或者成績較差的小組不討論或討論的進(jìn)度很慢。高效的小組討論具備這樣的特征：一是分工明確，二是小組成員積極參與，三是時間被高效利用，四是學(xué)生之間能夠互相幫助。這里提出通過教而學(xué)的小組學(xué)習(xí)法。在分組時，首先使每組中都有成績差的學(xué)生和成績好的學(xué)生，讓成績好的學(xué)生帶動和指導(dǎo)成績差的學(xué)生，以提高討論的質(zhì)量和效率；其次，應(yīng)盡量使小組的數(shù)量比小組成員的數(shù)量多一個。在任務(wù)或項目分配時，每個小組的任務(wù)應(yīng)盡量不同。當(dāng)一個小組討論完后，讓該組每個的成員分別到其他小組去講解或演示其任務(wù)內(nèi)容，直至把其他小組成員全部講會。在講解時，要說明其任務(wù)完成的創(chuàng)新點和具體實施方案及結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。

3 以創(chuàng)新制作為主導(dǎo)改革實踐環(huán)節(jié)

由于相關(guān)的零部件的強(qiáng)度和剛度的計算和校核在理論學(xué)習(xí)時已有訓(xùn)練，而且市場上大量已有成熟的相關(guān)計算軟件，因此，該環(huán)節(jié)應(yīng)注重方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計，掌握相關(guān)的強(qiáng)度和剛度的計算和校核方法和過程，但不必花費大量的時間去計算。項目的設(shè)計時給出的諸如減速器的設(shè)計范例只是參考，學(xué)生需要完成的項目應(yīng)是減速器意外的其他項目，這些項目要么來自于生產(chǎn)實際，如旋轉(zhuǎn)式多工位機(jī)械手、差速輸送機(jī)、用于煙絲輸送的垂直提升機(jī)等；要么是同學(xué)們感興趣的能夠解決實際生活問題的項目，如簡易立體車庫、健身自行車、新型高樓逃生窗簾、輕便式高樓逃生器、多功能野外手術(shù)床、自動鮮肉切片機(jī)等。在該環(huán)節(jié)，仍然要突出學(xué)生的自選自擬題目。在實物的制作過程中，對于體積較大的項目，做出模型即可，對體積較小或創(chuàng)新性較強(qiáng)的項目可做出1:1的實物。

4 建立以機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽內(nèi)容為導(dǎo)向的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計協(xié)會

機(jī)械創(chuàng)新大賽為全國大學(xué)生提供了培養(yǎng)創(chuàng)新能力和科技轉(zhuǎn)化成果能力的舞臺。但以往的大賽只是少數(shù)同學(xué)參加，覆蓋面很小 ，受益的同學(xué)不多。為此，我們成立了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計協(xié)會，下設(shè)十個小組，由一批有實踐經(jīng)驗且創(chuàng)新能力較強(qiáng)的教師指導(dǎo)，并由組織能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新意識較強(qiáng)的學(xué)生負(fù)責(zé)，分工協(xié)作，目的明確。以協(xié)會的形式開展活動，不僅利于學(xué)生充分合理安排時間，更能鍛煉學(xué)生的組織管理能力，加強(qiáng)團(tuán)隊合作精神。每學(xué)期組織一次院內(nèi)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽，并給獲獎的團(tuán)體以獎勵，比賽內(nèi)容不限，比賽的題目以學(xué)生自擬為主，老師給與指導(dǎo)；每兩年組織一次江蘇省暨校內(nèi)選拔賽，比賽內(nèi)容以全國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽的內(nèi)容導(dǎo)向，題目可以是老師給出，也可以是學(xué)生自擬。此舉極大地地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械知識的熱情和創(chuàng)新意識，較大地提高了學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計能力，且參與的學(xué)生數(shù)量得到了很多的提高，也取得了較好的比賽成績，先后獲得了自動黑板擦、萬向液壓救災(zāi)等二等獎8項、機(jī)械摩擦式高樓逃生裝置、液壓救災(zāi)剪等三等獎15項，并于2010年獲得了江蘇省機(jī)械創(chuàng)新大賽優(yōu)秀組織獎。而且，相關(guān)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計獲得發(fā)明專利2項，新型實用專利8項，并有3項正在審理中。

5 考核方式改革突出創(chuàng)新能力考核

考核方式的改革與課程體系、教學(xué)方法、實踐教學(xué)改革相輔相成，相互促進(jìn)，而且，后者是前者的基礎(chǔ)，前者對后者具有較強(qiáng)的導(dǎo)向作用。

機(jī)械設(shè)計改變了以往重知識輕能力的“一卷定終身”考核方式，實行理論考核與實踐考核相結(jié)合，采取過程評價與結(jié)果評價相結(jié)合的方式，強(qiáng)化學(xué)生綜合實踐能力，重點評價學(xué)生的職業(yè)能力，突出學(xué)生創(chuàng)新能力的考核。課程考核成績包括形成性考核（60%）和期末考試（40%），其中形成性考核包括以下內(nèi)容：

（1）平時成績（10%）。主要包括平時課后作業(yè)和上課紀(jì)律考核。

（2）課堂項目或任務(wù)（30%）。針對高職生理論分析能力較差、定性分析能力和創(chuàng)新意識較強(qiáng)的特點，課堂任務(wù)考核主要包括機(jī)械設(shè)計的創(chuàng)新點、團(tuán)隊的協(xié)作精神和能力、學(xué)習(xí)態(tài)度和任務(wù)完成情況的考核其中創(chuàng)新點占課堂任務(wù)考核的30%。對于理論創(chuàng)新設(shè)計項目，其方案設(shè)計應(yīng)占最大分值，其次是結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后是相關(guān)理論計算。

（3）課外實踐創(chuàng)新項目（20%）。課外實踐創(chuàng)新項目主要包括方案創(chuàng)新設(shè)計、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計、理論分析和實物制作。其中實物制作占40%，主要考察期功能是否實現(xiàn)、結(jié)構(gòu)是否合理、制作質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)；方案創(chuàng)新設(shè)計、機(jī)構(gòu)設(shè)計和理論分析各占20%。

（4）期末考試（40%）。期末考試除了考核學(xué)生對課程知識掌握程度和一般應(yīng)用能力外，還考核期創(chuàng)新設(shè)計能力，要求學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)，根據(jù)創(chuàng)新題目的要求，擬定出可行性方案，并畫出機(jī)械系統(tǒng)的運動和結(jié)構(gòu)簡圖，該題目占期末考試的20%。

6 結(jié)論

通過以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為主線，對機(jī)械設(shè)計的課程內(nèi)容體系、教學(xué)方法、實踐環(huán)節(jié)和考核方式的的改革，提高了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果、提高了學(xué)生的知識應(yīng)用能力、增強(qiáng)了創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。教學(xué)改革實施使我們看到，雖然高職生的理論分析和計算能力較弱，但學(xué)生們的定性分析能力、實踐能力和創(chuàng)新思維能力是很強(qiáng)的。如果（下轉(zhuǎn)第60頁）（上接第44頁）我們在借鑒他人成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對機(jī)械設(shè)計教學(xué)過程中不斷探索和實踐，必將會摸索出更加適合培養(yǎng)高職生工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的課程內(nèi)容和教學(xué)方法來。

注釋

① 汪劉生.教學(xué)論[M].合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,1996:32-45.

② 楊志勤.等機(jī)械類高職創(chuàng)新能力培養(yǎng)“2332”教學(xué)模式的探索.中國職業(yè)技術(shù)教育,2010.2.

③ 李陽星等.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程體系改革與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與實踐.黑龍江教育,2007(7、8).

④ 翁蓉等.高職高專機(jī)械設(shè)計課程教學(xué)改革研究.科技信息,2010.23.

篇10

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計；創(chuàng)新；綜合能力；改革；人才

隨著新課程改革的逐步推進(jìn)，我國的職業(yè)教育取得了實質(zhì)性突破，不僅在校學(xué)生人數(shù)不斷增加，而且畢業(yè)生就業(yè)存在供不應(yīng)求的現(xiàn)象。高職教育的宗旨在于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，而素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)是高職教育的關(guān)鍵。發(fā)展的巨大動力在于創(chuàng)新，特別是在機(jī)械設(shè)計與制造領(lǐng)域，創(chuàng)新是其發(fā)展的生命源泉，要引導(dǎo)學(xué)生激發(fā)創(chuàng)新意識，培養(yǎng)綜合能力，適應(yīng)未來的職場生活。因此，高職教育應(yīng)當(dāng)將學(xué)生綜合能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作為其最為重要的任務(wù)。

一、改變課程設(shè)計教學(xué)模式

高職院校的實踐教學(xué)課程一般是安排在理論教學(xué)結(jié)束之后，在幾周內(nèi)完成。由教師統(tǒng)一制定題目與進(jìn)度，根據(jù)相關(guān)指導(dǎo)手冊，學(xué)生按部就班地進(jìn)行設(shè)計，對于設(shè)計說明書依葫蘆畫瓢，無須花費太多精力即可完成。因此，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生往往只是對簡單工程進(jìn)行設(shè)計，或者對已有模型進(jìn)行再設(shè)計，無法體驗創(chuàng)造性設(shè)計。

基于此，我們要從以下方面進(jìn)行改革。首先，教師不再是實踐環(huán)節(jié)中的中心，而以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主要方式，學(xué)生進(jìn)行自主擬題。改變以往的教學(xué)模式，不再局限于分析現(xiàn)有的專業(yè)機(jī)械，這樣會使得學(xué)生創(chuàng)新思維受到限制，由學(xué)生主動進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，有效激發(fā)學(xué)生的主動性。其次，任課教師在機(jī)械設(shè)計課程之前就提出具體的設(shè)計要求，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中充分進(jìn)行考察，積極構(gòu)建設(shè)計選題。隨著學(xué)習(xí)的深入，使得自己的創(chuàng)新方案不斷完善，在與同學(xué)的充分交流中能夠更加明確自己的創(chuàng)新設(shè)計，教師起到從旁指導(dǎo)的作用，最終得到設(shè)計草圖。再次，以往的教學(xué)模式是將各個教學(xué)環(huán)節(jié)相割裂的，這種模式不利于學(xué)生融會貫通，將所學(xué)的內(nèi)容連接起來，在機(jī)械設(shè)計過程中難以有效應(yīng)用機(jī)械原理、機(jī)械方案。因此，應(yīng)當(dāng)將各個教學(xué)環(huán)節(jié)相串聯(lián)，利用各種設(shè)計軟件進(jìn)行三維實體總裝圖設(shè)計。連接各個教學(xué)環(huán)節(jié)的主線正是創(chuàng)新設(shè)計，對于機(jī)械設(shè)計的全過程，學(xué)生有了系統(tǒng)認(rèn)識，因此其學(xué)習(xí)熱情、創(chuàng)新能力都有了顯著提高。最后，對于學(xué)生成績評定方式進(jìn)行改革。不再依據(jù)單一的圖紙、數(shù)據(jù)等進(jìn)行設(shè)計成績的評判，不能簡單地將一些不成熟的設(shè)計判定為不合格，而應(yīng)當(dāng)根據(jù)其創(chuàng)新理念給予適當(dāng)評價。對于其中存在的不足進(jìn)行指正和分析，鼓勵學(xué)生繼續(xù)創(chuàng)新設(shè)計，提供更寬闊的想象空間。

二、注重理論與實踐的結(jié)合

機(jī)械設(shè)計是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的學(xué)科，并且在實踐中強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新性。因此，在教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)加大應(yīng)用與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)力度，這是課時內(nèi)訓(xùn)練所無法培養(yǎng)的兩種能力。基于這種情況，我們應(yīng)當(dāng)在教學(xué)過程中充分結(jié)合理論與實踐，以創(chuàng)新為連接主線，拓展學(xué)生業(yè)余科技活動以及實踐項目，將課內(nèi)教學(xué)與課外活動緊密結(jié)合起來，使得學(xué)生的創(chuàng)新型思維得以最大化擴(kuò)展。

例如在分析平面機(jī)構(gòu)的自由度的過程中，針對機(jī)構(gòu)成立，經(jīng)典理論給出了一條基本定理，就是機(jī)構(gòu)的自由度應(yīng)等于具有的原動件的數(shù)目，構(gòu)件間才能獲得確定的相對運動。這一定理，如果從靜態(tài)思維與鼓勵的角度來分析顯然是絕對正確的，但是在具體工程設(shè)計中，上述定理是無法照搬的，對于最小阻力定律應(yīng)當(dāng)加以充分考慮和應(yīng)用，對于各個運動件的重量加以合理分配，而一些設(shè)計不會受到這一定理的限制。在教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生對上述理論的基礎(chǔ)進(jìn)行思考，在實踐中加以具體應(yīng)用，進(jìn)行突破，在創(chuàng)新設(shè)計中突破傳統(tǒng)的理論框架。

教師可以提高業(yè)余科技活動的時間比例，允許學(xué)生將自己的設(shè)計方案轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實的模型或?qū)嵨??？梢耘e辦優(yōu)秀作品展來鼓勵創(chuàng)新，提高學(xué)生的創(chuàng)新熱情，有效增強(qiáng)綜合素質(zhì)與實踐能力。

三、加強(qiáng)實驗室建設(shè)

高職教育中，實踐教學(xué)占據(jù)著相當(dāng)重要的地位，對培養(yǎng)創(chuàng)新人才起到了促進(jìn)作用。對學(xué)生來講，若想得到綜合性的教育，就應(yīng)提高動手實踐能力，動手實踐能力的高低與素質(zhì)教育的水平有著非常密切的聯(lián)系。學(xué)生通過自己的實踐活動，可以使得自身對課本上的理論知識會有更為深刻的認(rèn)識和理解，同時，實踐是學(xué)生獲得創(chuàng)新源泉的重要途徑。通過動手實踐，學(xué)生可以不斷磨煉其進(jìn)取精神以及永不放棄、刻苦鉆研的科研精神。在實際教學(xué)中不難看出，學(xué)校非常重視對實驗室的建設(shè)，這都是出于提高教師的教學(xué)質(zhì)量，重視和加強(qiáng)教學(xué)中實踐部分，以此提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，使得學(xué)校培養(yǎng)出來的人才符合當(dāng)今社會的發(fā)展趨勢和市場對人才的需求。

在實踐過程中，機(jī)械原理陳列柜可幫助學(xué)生對實際操作中的機(jī)械系統(tǒng)有更為清晰的認(rèn)識。機(jī)械原理陳列柜通過向?qū)W生展示和陳列一系列的模型和大量的實際機(jī)械，讓學(xué)生在認(rèn)識真實的機(jī)械的同時，能夠擴(kuò)寬自己的視野，加深對所學(xué)知識的了解，以此提高學(xué)生的洞悉能力，這屬于認(rèn)知實驗的范疇。在一般的機(jī)械設(shè)計方面的教材中，機(jī)械系統(tǒng)集成實驗臺把齒輪傳動部件、聯(lián)軸節(jié)部件等部件組裝在一起。學(xué)生在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行自我創(chuàng)新，通過相關(guān)的部件的結(jié)合形成具有一定功能的機(jī)械傳動方案。通過分析動力過程和傳遞運動，進(jìn)而選擇最優(yōu)方案。此屬于創(chuàng)新性的實驗范疇。

平時教學(xué)中，要開展形式多樣、內(nèi)容豐富的實驗，對學(xué)生的各類創(chuàng)新型需求加以滿足。對于學(xué)生，實驗室采取預(yù)約開放的形式，通過經(jīng)常性實驗來加深對課程內(nèi)容的理解，鍛造學(xué)生的動手能力，使得學(xué)生的創(chuàng)新思維得以激發(fā)。在實驗中，對機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，實現(xiàn)理實一體化的連接與過渡。