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導語:在礦山機械設(shè)計論文的撰寫旅程中,學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
Key words: outstanding engineers;Basic Mechanical Design;mining engineering
中圖分類號:G423.07 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2016)07-0202-02
0 引言
知識經(jīng)濟時代,教育的使命在于知識的創(chuàng)新和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)?!秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》以及《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》中,均把“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”列為重大改革項目,以促進我國由工程教育大國向工程教育強國轉(zhuǎn)變?!逗邶埥「叩冉逃C合改革試點實施方案》把我校列為實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃試點學校之一。“卓越計劃”的核心便是對學生工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。2012年,黑龍江科技大學最先在采礦專業(yè)成立了采礦卓越班。從基礎(chǔ)課教學的角度考慮,怎樣配合卓越計劃來開展課程教學,這是一個值得思考的問題。
1 采礦卓越班的學生狀況
采礦卓越班學生大部分來自農(nóng)村,且班級沒有女生,因此班級學習氣氛比較濃厚,班級具有很強的凝聚力,學生對機械有很大的興趣,并有一定的動手能力,對新鮮事物有很強的求知欲。
2 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的特點
機械設(shè)計基礎(chǔ)課程具有一定的理論性和很強的實踐性,是介紹機械基礎(chǔ)知識和培養(yǎng)學生設(shè)計能力的課程,主要以組成機器的常用機構(gòu)及通用零部件為研究對象。課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學生設(shè)計通用零件和機械傳動裝置的能力,掌握重要機械參數(shù)的測定以及運動標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)設(shè)計資料進行初步的工程設(shè)計能力,培養(yǎng)學生分析問題、解決問題、動手實踐和創(chuàng)新設(shè)計能力。
3 針對采礦卓越班的教學改革
3.1 合理設(shè)置授課內(nèi)容
機械設(shè)計基礎(chǔ)課程涉及知識面廣、知識點多,因而結(jié)合采礦專業(yè)的特點和需求,在授課內(nèi)容方面盡可能貼近專業(yè)背景即從教學內(nèi)容的設(shè)置、教學實例的選取、典型機械設(shè)備在行業(yè)中的應(yīng)用,到相關(guān)實踐環(huán)節(jié)的安排,都盡可能貼近采礦專業(yè)背景;學時的安排上應(yīng)該壓縮太專業(yè)的理論學時而提高實際應(yīng)用能力的學時。如在講解各種常用機構(gòu)如齒輪時,結(jié)合采礦專業(yè)的特點重點講解其組成、特點、工作原理及應(yīng)用,對理論性較強的公式等內(nèi)容則只強調(diào)公式中個參數(shù)的選取,意義即可,不必過多講解公式的推導;在引入案例時側(cè)重于與采礦專業(yè)相關(guān)的設(shè)備,如礦山機械、起重機械、帶式輸送機等,極大激發(fā)了學生的學習興趣,加強了知識的連貫性和統(tǒng)一性,對后續(xù)專業(yè)知識的學習奠定了基礎(chǔ),并且培養(yǎng)了學生的工程實踐能力。
3.2 案例教學,激發(fā)學生的興趣
在傳統(tǒng)的黑板教學、實物和圖像等課堂講授的基礎(chǔ)上,充分利用現(xiàn)代化的教學手段,采用多媒體教學,將課程教學內(nèi)容條理化、簡明化和形象化,用學生日常生活中用的或常見的實物案例和錄像增加學生的理解,如在講解運動副時可通過教室內(nèi)的風扇,門的合頁,校園內(nèi)的運動器材等形象生動地讓學生了解轉(zhuǎn)動副的組成及其工作原理,拓展教學空間,增加教學信息,盡量達到化繁為簡和化難為易的目的,豐富教學內(nèi)容。
為了讓學生能更好地了解機械零部件在礦山設(shè)備中的應(yīng)用,機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教師利用各種機會到各地礦山、井下、礦山機械廠,煤機廠等進行實地考察學習,拍攝了大量的礦山設(shè)備及其關(guān)鍵零部件(齒輪、軸、軸承、帶、帶輪、鏈條、鏈輪和箱體等)相片,并錄制了真實的相關(guān)機器的作業(yè)視頻畫面,把搜集到的大量資料整理后插入到多媒體課件中,從而在一定程度上豐富了課程內(nèi)容。同時,也為提高課程的講授質(zhì)量提供了有力保障。
3.3 課后作業(yè)與具體實際問題相結(jié)合
課后作業(yè)的主要作用是使學生進一步理解和鞏固課堂上教師所講授的知識,但如果作業(yè)的內(nèi)容僅限于抽象的公式推導和數(shù)據(jù)分析,學生勢必以完成任務(wù)的心態(tài)去完成課后作業(yè),而不會進行深入思考與觀察,因此學生不僅對課后作業(yè)的興趣不高,而且可能產(chǎn)生逆反心理。為此課程組編撰了一系列與生活及工程實際相關(guān)的習題,包括鐘公交車車門開閉機構(gòu)運動見圖的繪制,汽車變速箱鐘齒輪機構(gòu)的各檔傳動比計算,螺旋式千斤頂?shù)淖枣i條件等,此類結(jié)合生活實用裝置與生產(chǎn)實際的題目大大激發(fā)了學生的興趣,對學生起到了良好的課后訓練作用。
3.4 發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)在課程教學中的作用
機械設(shè)計基礎(chǔ)課程具有很強的實踐性,即使在課程講授中采用多媒體動畫和實驗等多種方式,但學生的實踐經(jīng)驗明顯不足,通過虛擬仿真技術(shù)在課堂中的應(yīng)用,可在一定程度上彌補相片或視頻的不足,提高學生對相關(guān)知識的理解。
針對機械中的典型零部件如齒輪、軸和軸承等,通過課堂講授可以讓學生了解掌握其特點,組成及工作原理,但學生并不能真正的了解它們真實的、具體的工作過程與實際應(yīng)用,通過虛擬仿真技術(shù)模擬現(xiàn)實設(shè)備,一方面,讓學生置身與計算機還原出的虛擬設(shè)備中,可以解剖開整個設(shè)備,并從各個角度了解、掌握其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各個組成零部件的機構(gòu)特點,彌補了相片或視頻的不足,從而讓一些抽象知識直觀化,具體化,加速學生對相關(guān)知識的理解、消化與吸收;另一方面鼓勵學生參與機械設(shè)計基礎(chǔ)教學內(nèi)容相關(guān)的虛擬設(shè)計,建立資源庫,不僅可以豐富教學素材,也可以提高學生的學習興趣與應(yīng)用能力。
3.5 增加創(chuàng)新設(shè)計大賽
結(jié)合課程特點與專業(yè)特色,針對實際生產(chǎn)生活中的實例,在班級設(shè)置創(chuàng)新設(shè)計大賽,以提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力,具體方式可以采用計算機應(yīng)用或?qū)嶋H小制作,從而提高學生的軟件應(yīng)用能力和實際動手能力。引導學生自學機器或機械方面的小發(fā)明、新型傳動、機器人等知識,并在學生的創(chuàng)新設(shè)計作品中選出優(yōu)秀的參加學校組織的創(chuàng)新大賽,并相應(yīng)在平時成績中給予適當加分措施,提高學生的積極性。
3.6 微信助學
卓越班雖然是小班上課,但也是1名教師面對30名學生,而且考慮學生的個性不同,僅憑課堂的交流時間,教師并不能掌握所有學生的學習狀態(tài),學生存在的問題也不能及時反饋給教師并獲得解答。
通過微信,教師在課堂教學之外,可以把本次課程的重點難點內(nèi)容上傳到微信互動平臺以供學生課下反復學習,學生可以隨時發(fā)表評論和回答問題,并對于個別不自信的學生還可以通過私聊方式獲得教師的解惑;教師可以了解到學生的學習狀態(tài),知識掌握程度,并且因此不是面對面交流,可以使學生與教師之間的溝通更隨性,更拉近教師和學生的距離,師生互動變得容易,從而進一步提高學生學習的積極性。
3.7 考核方式的改革
培養(yǎng)卓越工程師的核心思想是在加強文化知識的基礎(chǔ)上,強化工程實踐能力、設(shè)計能力和創(chuàng)新能力,因此在課程考核方式上也應(yīng)該有所體現(xiàn),即平時成績占50%,期中考試成績占20%,期末成績占30%。在考核中應(yīng)該重視學生能力,在平時成績中出勤及課堂表現(xiàn)占10%,作業(yè)10%,實驗10%,創(chuàng)新設(shè)計10%,其他10%(包括小制作、小發(fā)明,和科技論文等等),在平時表現(xiàn)中采取適當加分策略鼓勵學生主動思考,積極發(fā)言;卷面考試分兩次期中和期末考試,機械設(shè)計基礎(chǔ)課程內(nèi)容雜,章節(jié)之前關(guān)聯(lián)性不是很大,學時多,一般為60學時,因此當課程快結(jié)束時,學生為了期末考試只能拿出大量時間和精力來復習書本上的知識點,考試內(nèi)容也多為課本知識點的再現(xiàn),學生是為了考試而學習,造成了學生重知識而輕能力,而這與卓越計劃相違背,因此為了提高學生能力的培養(yǎng),在卷面考核中增加期中考試,可以減輕學生學習負擔,把更多時間和精力解放出來,放在實驗、創(chuàng)新設(shè)計、小制作小發(fā)明上,從而提高學生的操作動手能力、創(chuàng)新能力。通過考核方式的改革,卓越班學生與普通采礦班學生的成績相對比,卓越班的平均成績,優(yōu)良率和及格率都比普通班要高(見表1),具有一定的推廣價值。
關(guān)鍵詞:卓越計劃;課程設(shè)計;校企合作;系統(tǒng)化設(shè)計
課程設(shè)計是教學中非常重要的實踐環(huán)節(jié),它不僅僅是培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力,提高實踐創(chuàng)新的能力 [1 ],而且是學生將所學的專業(yè)理論知識應(yīng)用于實際的最佳途徑 [2 ]。然而,目前針對課程設(shè)計進行改革實踐的研究并不多,大多集中在畢業(yè)設(shè)計改革上。課程設(shè)計是實踐教學環(huán)節(jié)中最為關(guān)鍵的教學環(huán)節(jié)之一,在整個實踐教學中起到了承上啟下的作用,既是專業(yè)課程的綜合應(yīng)用,又是畢業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ)和鋪墊。因此,課程設(shè)計要具有綜合性強和接近工程實際的特點,通過課程設(shè)計,培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力及團隊合作精神,實現(xiàn)符合產(chǎn)業(yè)需要的高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求。因此,課程設(shè)計工程化改革已勢在必行,使其具有綜合性強和接近工程實際的特點。
一、 “卓越工程師”教育培養(yǎng)計劃
教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》的重大改革項目,也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。該計劃旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才,為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù) [3 ]?!白吭接媱潯本哂腥齻€特點: 一是行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程;二是學校按通用標準和行業(yè)標準培養(yǎng)工程人才;三是強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力。
在中國從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期,工科院校創(chuàng)建以培養(yǎng)機械類卓越工程師為導向的教育模式,更加強化了學生的服務(wù)企業(yè)的工程意識及工程素質(zhì) [4 ]。
二、教育理念的深刻變革
結(jié)合學校辦學定位和人才培養(yǎng)目標定位,我校在實踐中凝煉出“大德育、大工程、大實踐”(簡稱“三大”)教育理念,其中,“大德育”是先導,體現(xiàn)做人的素質(zhì),“大工程”是背景,體現(xiàn)社會需求,“大實踐”是核心,體現(xiàn)做事的能力 [5,6 ]。
“三大”教育理念要在課程設(shè)計中加以落實,使卓越工程師培養(yǎng)與課程設(shè)計更好地結(jié)合,是應(yīng)用型本科院校不可忽視的重要問題。課程設(shè)計要面向社會需求,核心是培養(yǎng)學生創(chuàng)新和工程實踐能力,確保知識、能力、素質(zhì)的綜合發(fā)展,把學生能力培養(yǎng)貫穿到課程設(shè)計的全過程中。
三、課程設(shè)計依托校企合作
目前多數(shù)學校都在一定規(guī)模進行校企合作,且多集中在畢業(yè)設(shè)計階段。在近幾年畢業(yè)設(shè)計的指導過程中,我們發(fā)現(xiàn)多數(shù)學生的機械專業(yè)基礎(chǔ)知識還比較扎實,但工程素質(zhì)較差,對性能指標的要求、成本控制等沒有概念,僅僅局限于要求功能的實現(xiàn),這是不滿足“卓越工程師”培養(yǎng)計劃要求的。
我校作為黑龍江省唯一一所以礦業(yè)工程為特色的本科院校,立足“大礦業(yè)”特色,根據(jù)專業(yè)特色加強與煤礦企業(yè)的聯(lián)系,與黑龍江省四大礦業(yè)集團都建立了多方位的人才培養(yǎng)基地。通過與雞西煤礦機械有限公司合作,成功申報了國家級工程實踐教育基地。工程實踐教育基地的建設(shè)和發(fā)展為實踐教學改革提供有力的保障。在制定課程設(shè)計規(guī)范和要求時,聘請企業(yè)的專家和技術(shù)人員共同擬定符合社會需求的,體現(xiàn)應(yīng)用性和創(chuàng)新性的課程設(shè)計文件規(guī)范。
選擇和適當簡化企業(yè)的真實項目,引入課程設(shè)計,開發(fā)出一系列與生產(chǎn)實際緊密相關(guān)的課程設(shè)計題目,實現(xiàn)實踐教學與企業(yè)接軌,要求學生進行系統(tǒng)全面的調(diào)研和分析,確定設(shè)計方案。
四、系統(tǒng)化的設(shè)計原則
課程設(shè)計采取小組分工形式,組內(nèi)成員分別調(diào)研后討論,確定總體設(shè)計方案,再由組長根據(jù)組內(nèi)成員的特長進行局部計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計等的分工,每個小組成員之間的工作都是相互關(guān)聯(lián)的,這樣達到互相監(jiān)督、共同進步的目的。同時也培養(yǎng)了學生的團隊合作意識和互幫互助的工作作風。
對于礦山機械課程設(shè)計,分為提升運輸機械設(shè)計、采掘機械設(shè)計和礦井通風機械設(shè)計三部分,學生根據(jù)個人興趣和就業(yè)意向選擇其中的一部分進行設(shè)計。例如進行礦井提升設(shè)備選型時,要求學生對當前礦井所用的提升設(shè)備進行調(diào)查,吸取實踐經(jīng)驗以改進設(shè)計工作。做設(shè)計要有發(fā)展的觀點,既要考慮到當前,也要考慮到長遠。對于主提升設(shè)備,一般對第一水平要留有20%左右的富余能力。另外在選型設(shè)計時往往要提出幾個方案進行比較。再如順槽帶式輸送機的選型設(shè)計,首先應(yīng)清楚順槽運輸多為幾臺帶式輸送機搭接運輸,所以必須根據(jù)現(xiàn)場的實際情況,即按要求的輸送能力并考慮各臺設(shè)備之間搭接轉(zhuǎn)載運輸時結(jié)構(gòu)及尺寸上的要求,合理地確定每臺帶式輸送機的形式及鋪設(shè)長度。原則是設(shè)備投資及運轉(zhuǎn)費用最少,即最經(jīng)濟同時也要便于管理。井下電機車運輸選型設(shè)計,應(yīng)考慮運輸量、采煤方法,裝煤點集中、貯煤量大和運距較長時,應(yīng)選用較大噸位的機車,否則選用小噸位機車。另外還考慮運輸人員、材料和線路維修等業(yè)務(wù)配備小噸位機車。本課程設(shè)計包括選型計算和繪圖兩部分,學生可按設(shè)計任務(wù)書中給定的原始數(shù)據(jù)進行計算。繪圖部分,如提升機房布置圖、機房布置形式及帶式輸送機裝置圖可參考相關(guān)手冊選用,并結(jié)合調(diào)研情況進行相應(yīng)的設(shè)計。設(shè)計及計算步驟力爭完整、清晰、簡潔,圖紙繪制符合制圖標準及相關(guān)要求。
對于液壓傳動課程設(shè)計,考慮學時及設(shè)計工作量,將典型液壓系統(tǒng)的設(shè)計分解為總體設(shè)計和典型的液壓元件的選型和設(shè)計。將學生分成幾個小組,組內(nèi)成員協(xié)作完成整個課程設(shè)計內(nèi)容。其中液壓缸是液壓傳動中的典型的應(yīng)用最廣泛的元件,因此每組內(nèi)都要求有液壓缸的設(shè)計計算和繪圖。液壓缸是液壓傳動的執(zhí)行元件,它與主機及主機的工作結(jié)構(gòu)有著直接的聯(lián)系。不同的機型和工作機構(gòu)對液壓缸則有不同的工作要求。因此在設(shè)計液壓缸之前,首先應(yīng)了解主機的用途和工作條件、工作機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點、負載值、速度、行程大小和動作要求、液壓系統(tǒng)所選定的工作壓力和流量等作為設(shè)計原始依據(jù)的主要內(nèi)容,這就要求學生在設(shè)計前充分到企業(yè)和生產(chǎn)實際中了解和分析總結(jié)。
五、課程設(shè)計改革實踐效果
經(jīng)過對我校機械工程學院兩屆學生進行課程設(shè)計改革試點,發(fā)現(xiàn)多數(shù)同學能夠按照指導教師要求深入企業(yè),詳細調(diào)研,全面分析,確定出合理的設(shè)計方案。計算內(nèi)容完整,圖紙繪制規(guī)范。這期間,企業(yè)教師的指導起到了非常關(guān)鍵的作用,他們將設(shè)計經(jīng)驗無私地告訴學生,使學生少走了許多彎路。學生由循序漸進地完成一個系統(tǒng)設(shè)計,掌握了系統(tǒng)設(shè)計思路,大大提高學生綜合設(shè)計能力。
參考文獻:
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