1、實驗技術與管理第23卷第10期2006年10月CN11-2034/TExperimentalTechnologyandManagementVol.23No.10Oct.2006機械設計實驗教學的現代化改革與創新張超,任秀華,趙志超,耿宗亮,原政軍(山東建筑工程學院機電工程學院,濟南250101)摘要:針對當前高校機械設計實驗教學中存在的不足,提出不斷以創新實踐為主題,運用現代化的教學手段改革實驗教學,、創新能力、基礎。關鍵詞:機械設計;:100224956(2006)1020097204Modernizedreformandinnovationinexperimentalteachingofm

2、echanicaldesignZHANGChao,RENXiu2hua,ZHAOZhi2chao,GENGZong2liang,YUANZheng2jun(SchoolofMechanical&ElectronicEngineering,ShandongInstituteofArchitecture&Engineering,Jinan250101,China)Abstract:OntheanalysisoftheproblemswhichcurrentlyexistintheexperimentalteachingofMechanicalDesignatcollege,theo

3、pinionisputforwardinthepaperbasedonthethemeofcontinuousinnovationandpracticethattheex2perimentalteachingreformstartedwithteachingmodeandmethodshouldbecarriedoutbymodernizedteachingman2ner.Itisobviousthatstudentsabilityofobservation,integrativedesignandinnovation,practice,theanalysisandsettlementofpr

4、oblemsisenhancedandimprovedbypractice,whichestablishesthefoundationforthecultivationofappliedtalentswithcomprehensivecompetence.Keywords:mechanicaldesign;experimentalteaching;reform;innovation機械設計在工科院校機械類專業中是一門承上啟下的專業基礎課程,實驗是該課程教學中重要的實踐性環節。傳統機械設計實驗內容固定、功能單一,且以驗證為主、學生動腦機會少,已無法更好地滿足21世紀人才培養的要求。隨著現代計算機

5、技術、網絡技術、虛擬技術及多媒體技術的飛速發展,教學方式更加多樣化。我們要不斷以創新實踐為主題,運用現代化的教學手段改革實驗教學,更好地發揮實驗教學直觀性、實踐性、綜合性與創新性的特點,增強學生的創新能力、動手能力、分析和解決問題能力。內容、方法、步驟的簡單重復,嚴重制約了對學生實際動手能力和創新能力的培養。實踐證明,要使實驗教學取得良好成效,必須對傳統的實驗教學模式、內容進行改革,實現由驗證性向設計性、單一性向綜合性實驗的轉變,由教師指定實驗方案的教學模式向綜合性實驗和學生自行設計進行創新性實驗的教學模式轉變,構建新型實驗教學模式。1.1實驗教學體系的改革傳統教學模式過分注重理論課教學,課程

6、設置大都以理論課為主干,對實驗教學的重視度不夠,實驗目的也只是為了驗證、鞏固和加深理論教學的內容。因此,我們要突破原有的界限,構建以機械設計實驗自身特點為主線的實驗教學新體系,采用模塊結構進行分階段教學,并單獨設置“機械設計實驗課程”,施行實驗學分制。根據我院現有實驗教學儀器和設備情況,構建1實驗教學模式的改革傳統實驗教學中學生僅僅是對老師所講實驗收稿日期:2005212230作者簡介:張超(1979),男,山東省淄博市人,碩士,助教,研究方向是機械產品設計與智能控制技術.實驗技術與管理表1實驗最終成績構成考核項目實驗考勤實踐動手能力綜合設計能力創新能力考核方法根據實驗課前、課末考勤情況考查實

7、驗中學生的實際動手情況、實驗態度考查學生對已學知識的設計和綜合應用能力20%20%25%如圖1所示的機械設計實驗新體系。實驗課程設置了4個驗證性實驗、6個設計性和綜合性實驗,占實驗總數的60%。學生可根據理論課堂教學計劃及進度,自主地在3類實驗中選作2個。占總成績比例10%25%1.為更好地激發學生的求知欲,建立了配套的教學管理體系與制度,實驗室采取“全天候”開放,并成立了學生課外興趣小組,在一定程度上放手讓學生自主實驗。圖1機械設計實驗新體系2應用新技術1.2以培養學生創新能力為主“要迎接科學技術突飛猛進的知識經濟迅速興起的挑戰,最重要的是要堅持創新,勇于創新。”而創新的關鍵在人才。所以實驗

8、教學不僅要以提高學生的全面素質為根本,更要以培養學生的創新意識和實踐能力為重點。首先,要培養學生的形象思維能力和創新意識。也就是說,開設實驗課時,要充分將驗證性實驗與綜合性實驗相結合,讓學生把機械產品及各種機構的復雜實物形態信息轉化為容易接收的具有客體特征的信息存儲在大腦中。只有具有豐富的信息儲備,在進行機械產品創新設計過程中才能夠做到才思噴涌,舉一反三。其次,充分將分析、設計與創新思維緊密結合并融合到實驗中,激發學生的積極性與主動性,培養學生創新思維能力、實踐動手能力及分析和解決問題能力。最后,還要對一些在動腦、動手及創新方面有特長的學生進行重點培養,因材施教。如組成課外興趣小組,鼓勵、指導

9、參加“挑戰杯”之類的課外科技活動,拓展創新實踐途徑,增強團隊協作意識。1.3制定嚴格而有效的實驗成績考核方式在科學技術飛速發展的今天,如何利用先進的科學技術尤其是計算機技術和網絡技術,以激發學生的學習興趣、優化教學過程以及提高實驗課的教學質量已迫在眉睫。2.1應用虛擬實驗技術虛擬實驗技術就是借助圖像處理技術、傳感器技術、仿真技術,在計算機上建立一個可視化的虛擬實驗室(Virtuallaboratory)。該技術用軟件將原有實驗環境進行虛擬,每一個虛擬器件代表一種實驗器材,學生可隨時在計算機上進行虛擬實驗。以我院開設的曲柄搖桿虛擬綜合設計實驗為例。進入實驗系統首先顯示曲柄搖桿機構的三維動畫及實驗

10、內容、步驟及操作說明;然后,點擊設計仿真按鈕,進入圖2所示的曲柄搖桿機構設計參數輸入界面,學生可設計輸入曲柄、連桿、搖桿的長度、質量和轉動慣量,許用速度不均勻系數及電動機特性等參數。若參數不滿足要求,系統還具有自動查錯功能,學生可根據提示的錯誤信息及原因進行改錯。機構設計完畢,學生可進行相應的曲柄、連桿運動仿真測試、機構振動仿真測試如圖3所示,并可對機構進行即時運動模擬及任一點的運動軌跡仿真。該實驗利用計算機對平面機構參數進行優化設計、數據采集處理,仿真實測,并可作出相應的動態參數曲線。虛擬實驗教學作為傳統教學方式的輔助手段,通過簡潔明快的操作、豐富的人機交互功能及動畫演示,不但可激發學生的興

11、趣,培養學生對現代虛考核是檢驗教學效果的一種手段,以往由于沒有嚴格的考核方式,很多學生不重視實驗。所以制定嚴格而有效的實驗成績考核方法勢在必行。結合我院實際情況,將學生的實驗成績主要分成5部分,如表1所示。通過這種劃分,可有效地避免只注重實驗結果的考核方式所帶來的弊端,更好調動學生的積極性和主觀能動性。張超,等:機械設計實驗教學的現代化改革與創新圖2曲柄搖桿機構設計參數輸入界面圖3機構振動仿真與測試分析界面擬設計和測試手段的靈活運用能力,而且還能很好地展示、仿真出機構尺寸與性能的動態關系,解決了機械設計實驗對實驗硬件依存性較強,部分實驗費時、費力、效率低的不足。2.2應用遠程實驗技術遠程實驗教

12、學是建立在虛擬實驗技術基礎之上,利用網絡技術發展起來的一種現代化實驗教學方式。該教學方式可以擺脫實驗教學對地域和時域的限制,較好地解決了實驗設備維護、更新及資金困難的問題,可使學生在任何時間、地點,方便進行各種實驗,從而真正實現實驗室的開放。如圖4所示,學生、教師和管理員可在客戶端通過網絡遠程訪問、控制、管理虛擬實驗系統,方便快捷。這種以軟代硬、以虛代實的現代實驗教學方式不僅給學生提供了靈活、多樣的實驗方式,還極大方便了教師的實驗教學及管理。2.3CAI在實驗教學中的應用CAI又稱計算機輔助教學(ComputerAssistedInstruction),可實現一個虛擬的實驗過程,通過計算機的動

13、態模擬和仿真,讓學生看到那些象真的實物或機構一樣的運動規律。CAI不僅擴大了現代實驗教育的規模、提高了教學質量,而且大大改變了實驗教學的觀念、模式和方法;有效地克服了傳統機械設計實驗課上“教師口述+板書”的教學方法帶來的老師難講,學生難懂的不足。實驗技術與管理(1)通過對實驗教學模式、管理體系及考核方式的改革,實現了由驗證性向設計性、單一性向綜合性實驗的轉變。(2)實驗中重點以培養學生創新能力為主,增強了學生的創新意識。(3)充分運用現代化科技手段,如計算機技術、網絡技術、,構建現代化實驗室。(實驗教師也要,努力提高教師,使教學質量和實驗教學水。參考文獻(References):1沈萌紅,周震

14、宇.現代實驗教學模式和“機械設計教學實驗室”的現代化建設J.實驗技術與管理,2003,20(20):圖4遠程實驗平臺13215.2裴立德,張大玉,陳家瓏,等.綜合型實教學改革的研究與實踐J.實驗技術與管理,2002,19(18):427.3結束語針對當前高校機械設計實驗教學的不足,我們要不斷以創新實踐為主題,運用現代化的教學媒介進行教學改革,培養高素質的創新型人才。3崔欽華.對機械原理機構運動測繪實驗課的教學研究與體會J.洛陽工業高等專科學校學報,2002(12):28230.4邱文龍.機械原理與機械設計實驗教學改革J.實驗室研究與探索,2004(23):78281.5陸鳳儀,楊文.改革機械原

15、理實驗教學J.理工高教研究,2004,23(3):90291.(上接第68頁)的程序小巧,可以快速地發送,收取,解碼信件;支持遠程郵件管理,瀏覽條目后再決定下載或直接刪除信件;此外還有本地郵箱加密功能和多地址簿功能,方便用戶管理。根據需要還可以裝一些語言環境,如VB、VC和Java等語言,讓學生在做網絡實驗的時候,不要忘了要自己編一些小的網絡應用軟件。豐富多彩。今后的網絡實驗室將會涵蓋諸多領域,例如計算機技術、網絡技術、通訊技術、廣播技術等,它將是一個有特色的綜合性實驗室。學生在網絡實驗室里會有充分的發展空間,做他們想做的實驗,檢驗他們自己的發明和創造,實現他們自己的夢想。參考文獻(References):1王振川.CCNA實驗手冊M.北京:人民郵電出版社,2003.2李進.服務器配置性能安全和注冊表M.北京:科學出版3結束語建立有特色、高水平的實驗室,這是廣大的實驗工程技術人員所面臨的重要課題。如果一個實驗室的建設沒有特