慧魚工程技術(shù)機械設(shè)計創(chuàng)新實踐教學
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摘要：機械設(shè)計實踐實驗教學課程是培養(yǎng)學生機械創(chuàng)新設(shè)計能力、創(chuàng)造性思維和工程實踐能力的重要課程。為解決機械設(shè)計實踐實驗教學效果差的問題，文章提出可基于Fischertechnik模型搭建機械創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺，結(jié)合教師科研、機械工程專業(yè)學科競賽與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目以及16+2實踐周“職業(yè)技能訓練”開展機械設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗訓練，培養(yǎng)學生的綜合設(shè)計能力、工程實踐能力、創(chuàng)新實踐能力、團隊協(xié)作能力等，并取得了良好的教學效果。
關(guān)鍵詞：慧魚工程技術(shù)；機械設(shè)計；實踐實驗教學；創(chuàng)新能力
一、引言
機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)作為學校向應(yīng)用型綜合大學轉(zhuǎn)變中專業(yè)建設(shè)的重要組成部分，是培養(yǎng)應(yīng)用型機械類本科專業(yè)人才的主陣地。《機械設(shè)計》是該專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，專業(yè)教學計劃圍繞《機械設(shè)計》教學目標開設(shè)了工程實踐實驗課程，如《機械設(shè)計課程設(shè)計》《16+2職業(yè)技能訓練》等，培養(yǎng)學生的綜合設(shè)計能力、工程實踐能力、創(chuàng)新實踐能力、團隊協(xié)作能力等，要求學生能綜合利用所學知識解決工程實際問題。但是在實踐實驗教學環(huán)節(jié)，教學效果差，一是因為機械設(shè)計實驗教學所開實驗多是認知性實驗和驗證性實驗[1]；二是因為《機械設(shè)計課程設(shè)計》命題陳舊且單一，缺乏現(xiàn)代設(shè)計，無法達到綜合訓練的目標[2]。為此，本文提出基于慧魚工程技術(shù)的機械設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗教學方法，培養(yǎng)學生的綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新工程實踐能力等。
二、機械設(shè)計實驗教學弊端及改進策略
1.機械設(shè)計實驗教學弊端。《機械設(shè)計》是一門綜合性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，以《機械制圖》《理論力學》《材料力學》《機械工程材料》《互換性和測試測量技術(shù)》《機械原理》等課程為依托，對機械零件設(shè)計準則、摩擦磨損及潤滑、螺紋連接、軸轂連接、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿渦輪傳動、軸系設(shè)計、滾動和滑動軸承、機械系統(tǒng)設(shè)計以及其他常用零部件設(shè)計等知識進行講解[3]。其課程特點是內(nèi)容多且雜，存在大量經(jīng)驗公式與圖表，教學內(nèi)容抽象等，多數(shù)學生反映內(nèi)容零亂，找不到重點。為此，通常在制訂教學計劃開設(shè)相應(yīng)實驗課，輔助學生理解并掌握相關(guān)知識，如《機械設(shè)計課程設(shè)計》《機械設(shè)計實驗》。隨著技術(shù)的發(fā)展，社會對學生的綜合創(chuàng)新設(shè)計及工程實踐能力提出更高的要求[4]，但目前《機械設(shè)計課程設(shè)計》《機械設(shè)計實驗》仍然存在一定的弊端，實踐實驗教學效果差，無法滿足社會需求?！稒C械設(shè)計課程設(shè)計》是對漸開線圓柱齒輪二級減速器進行設(shè)計，該實踐項目存在一些弊端：一是課程設(shè)計命題陳舊且單一，是對通用漸開線圓柱二級齒輪減速器進行設(shè)計，主要內(nèi)容為機械方案設(shè)計、傳動系統(tǒng)詳細設(shè)計、裝配圖繪制及減速器設(shè)計說明書，相關(guān)設(shè)計技術(shù)指導書成熟，網(wǎng)絡(luò)資源豐富，學生設(shè)計時基本是依葫蘆畫瓢，查手冊，套公式，設(shè)計過程就是仿造，部分學生存在抄襲、買賣現(xiàn)象，嚴重影響教學秩序和教學質(zhì)量；二是重視二維裝配圖，輕視二維零件圖、爆炸圖和三維建模及裝配的訓練，不足以滿足機械設(shè)計綜合訓練的要求。機械設(shè)計實驗方面，主要包括機器組成及典型機械傳動零件感性認識、傳動試驗（齒輪傳動、帶傳動和鏈傳動等）、機械傳動軸系部件設(shè)計與分析。由于我校教學計劃安排，無明確的機械設(shè)計實驗有關(guān)課程，僅在《機械設(shè)計》理論教學時，組織學生參觀機械典型零部件多功能語音教學示范箱，加深對《機械設(shè)計》各章節(jié)的理解。為彌補《機械設(shè)計》實踐實驗課程的不足，我校除了積極對《機械設(shè)計課程設(shè)計》教學內(nèi)容、教學方式以及考核方式做調(diào)整外，還積極探索以16+2實踐周“專業(yè)技能訓練”作為實驗實踐教學的補充，但由于不規(guī)范存在教學效果差的問題。2.設(shè)計實踐實驗教學，對大學生工程實踐能力的培養(yǎng)具有重要的意義[5]。為此，我校對《機械設(shè)計課程設(shè)計》教學進行創(chuàng)新改革，積極探索機械設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗教學。Fischertechnik，即“慧魚”，是德國人基于六面體接體發(fā)明創(chuàng)造的工程技術(shù)智趣拼裝模型，包含各類機械構(gòu)件（齒輪傳動、絲桿傳動、鏈傳動、皮帶傳動、連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、減速器等）、電氣元件（電機、電氣開關(guān)、氣動零件、各類傳感器、控制器、導線及導線接頭等）和編程軟件等模塊。該模型是《機械設(shè)計》的理想教學工具?；诖宋倚?，利用Fischertechnik模型搭建機械創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺，結(jié)合教師科研、機械工程專業(yè)學科競賽與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目等，在16+2實踐周“職業(yè)技能訓練”時機械設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗題目，學生自由組隊，綜合利用《機械原理》《材料力學》《理論力學》《機械設(shè)計》《機械制圖》等課程知識，合理分工，利用Fischertechnik組合模型，完成相關(guān)綜合創(chuàng)新實驗設(shè)計任務(wù)，力求達到培養(yǎng)綜合設(shè)計能力、工程實踐能力、創(chuàng)新實踐能力、團隊協(xié)作能力等的教學目標。
三、機械設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗教學示例
為解決菠蘿采摘生產(chǎn)效率低、人工成本較高、果農(nóng)勞動強度高、芒刺對果農(nóng)傷害較大等問題，我校17機械班某組學生基于慧魚組合模型設(shè)計了一款小型手扶式菠蘿自動采摘機。右上圖為菠蘿采摘機部分功能裝置，分別為成熟識別裝置、傳輸裝置，考查學生對《機械設(shè)計》教學中電動機、減速器裝置、齒輪傳動、皮帶傳動、鏈條傳動/螺栓連接等知識的理解與掌握?；诨埕~工程技術(shù)的機械設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗教學中，我校學子在第八屆全國大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽（慧魚組）中獲得國家三等獎1項，立項大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目國家級2項、省級1項，發(fā)表省級以上科技學術(shù)論文3篇，申報專利1項。目前，我們正在以國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目為依托，積極備戰(zhàn)中國—東盟高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育聯(lián)盟大學生創(chuàng)意機器人設(shè)計大賽和第九屆全國大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽，期望取得優(yōu)異成績。
四、結(jié)語
機械設(shè)計實踐實驗教學對學生工程實踐能力培養(yǎng)具有重要的意義。為解決實踐實驗教學效果差的問題，本文提出可基于Fischertechnik模型搭建機械創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺，結(jié)合教師科研、機械工程專業(yè)學科競賽與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目以及16+2實踐周“職業(yè)技能訓練”開展機械設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗。該教學模式不僅使學生對課程知識加深理解，而且也調(diào)動了學生的學習積極性，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造性思維，教學效果良好。
參考文獻：
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[3]濮良貴.機械設(shè)計[M].北京:高等教育出版社,2006.
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作者：馬登秋 葉振環(huán) 安玉 付娟 單位：遵義師范學院
