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職業(yè)教育論文-機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)“四位一體實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式”探討摘要:通過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置的開發(fā)探索以工程為背景開展綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)形式,闡述了“理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、設(shè)計(jì)”四個(gè)環(huán)節(jié)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中綜合運(yùn)用的方法。關(guān)鍵詞:四位一體;實(shí)驗(yàn)教學(xué);創(chuàng)新能力新世紀(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的要求是加強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力的訓(xùn)練,拓寬學(xué)生的知識(shí)面,培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐動(dòng)手能力,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及綜合設(shè)計(jì)的能力,從而提高學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。天津工程師范學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革始終遵循著實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方式改革重點(diǎn)以設(shè)計(jì)為主線,注重創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng),淡化實(shí)驗(yàn)論證,加強(qiáng)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),不斷實(shí)踐與探索“理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、設(shè)計(jì)”四個(gè)環(huán)節(jié)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的綜合運(yùn)用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中只提供各種傳動(dòng)零件、機(jī)構(gòu)與動(dòng)力元件,不向?qū)W生提出具體要求,只提出需實(shí)現(xiàn)的功能及研究的內(nèi)容,由學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室提供實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上任意選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備和相應(yīng)儀器,并獨(dú)立實(shí)驗(yàn),編寫、總結(jié)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,同時(shí)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中開發(fā)自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備。實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式、內(nèi)容及創(chuàng)新設(shè)備的開發(fā)堅(jiān)持以學(xué)生為主體。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中掌握設(shè)計(jì)的基本方法與技能,在完成一系列不同類型的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)裝置的開發(fā)要培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐動(dòng)手能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及綜合設(shè)計(jì)能力,必須為學(xué)生創(chuàng)造相應(yīng)的條件。實(shí)驗(yàn)裝置的開發(fā)應(yīng)以工程實(shí)際為背景,以學(xué)生實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn),使學(xué)生可以更具體地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技能、工程實(shí)際設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維,使學(xué)生從被動(dòng)實(shí)驗(yàn)變?yōu)橹鲃?dòng)探索學(xué)習(xí)。筆者根據(jù)近幾年的教學(xué)體會(huì),研究開發(fā)了“漸開線齒輪范成原理加工實(shí)驗(yàn)裝置”。實(shí)驗(yàn)裝置依據(jù)漸開線齒輪范成法加工原理設(shè)計(jì),主要實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)、展成運(yùn)動(dòng)、豎直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。相應(yīng)的傳動(dòng)鏈有主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈和輔助運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。傳動(dòng)鏈構(gòu)成包括蝸輪蝸桿傳動(dòng)、滑槽傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和聯(lián)軸器等等。實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料可自行拼裝組合,可完成實(shí)際齒輪模擬加工。具體實(shí)驗(yàn)裝置組成如圖所示。1齒輪坯料2.工作臺(tái)3.刀架(第一部分)4.滾刀5.刀架(第二部分燕尾滑塊)6.溜板(燕尾滑槽部分)7.齒輪的軸8.溜板(燕尾滑塊部分)9.手柄10.萬(wàn)向聯(lián)軸器11.滾刀軸12.蝸桿13.蝸輪14.錐齒輪15.墊片16.工作臺(tái)17.圓錐銷18.螺母19.絲杠(豎直)20.絲杠(水平)機(jī)構(gòu)原理圖突出學(xué)生的自主性和實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)作為認(rèn)知活動(dòng)的重要環(huán)節(jié),可使學(xué)生加深對(duì)某一理論知識(shí)的理解。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)要有利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能、分析解決問(wèn)題的綜合能力的培養(yǎng),即學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。這就要把以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心,讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主體,教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中起到啟發(fā)、引導(dǎo)的輔助作用,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍受到重視,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一種有效途徑,是實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和教學(xué)方法改革的一大進(jìn)步。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的各個(gè)階段,始終要求學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)與創(chuàng)新,始終貫穿觀察能力、想象能力、思維能力、實(shí)踐能力和信息獲取能力等創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生根據(jù)本實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)室原有設(shè)備以及教師提供的研究性問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。例如:齒輪加工的方法有哪些?加工原理是什么?用齒條型刀具加工齒輪的兩個(gè)重要因素是什么?運(yùn)用范成法加工的齒廓曲線全部是漸開線嗎?齒廓曲線由哪幾部分組成?齒廓漸開線的起始位置在什么部位?用齒條型刀具和齒輪型刀具加工齒輪有什么不同?學(xué)生以自主性、研究性、設(shè)計(jì)性的態(tài)度來(lái)完成實(shí)驗(yàn),改變以往教師“滿堂灌”的做法,改變以往教師示范、學(xué)生“依葫蘆畫瓢”的實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,包括毛坯尺寸選擇、毛坯加工、齒輪種類選擇、齒輪參數(shù)選擇、加工工藝制定、齒輪參數(shù)測(cè)量等。經(jīng)指導(dǎo)教師審核批準(zhǔn)后,學(xué)生自主完成齒輪加工全過(guò)程。這樣,學(xué)生由被動(dòng)模仿轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)設(shè)計(jì),杜絕了以往對(duì)實(shí)驗(yàn)沒興趣、拼湊數(shù)據(jù)、抄襲報(bào)告等現(xiàn)象,學(xué)生更為主動(dòng)地探索問(wèn)題、解決問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)課從簡(jiǎn)單重復(fù)型變成綜合創(chuàng)造型、設(shè)計(jì)型,給學(xué)生發(fā)揮的空間,使學(xué)生成為主體。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中起著啟發(fā)、引導(dǎo)的輔助作用。該裝置提倡學(xué)生的自主性、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)性,更適合應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。推進(jìn)“四位一體”教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革我院自實(shí)施面向21世紀(jì)教學(xué)改革以來(lái),逐步形成了理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、設(shè)計(jì)“四位一體”教學(xué)模式的概念和框架。漸開線齒輪范成原理加工實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué),對(duì)“四位一體”教學(xué)模式的實(shí)施具有很好的推動(dòng)作用。該實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué),要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,改變了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)只看表層、不思考問(wèn)題、不結(jié)合理論課內(nèi)容的不良習(xí)慣。采用該裝置做實(shí)驗(yàn),學(xué)生必須首先自主設(shè)計(jì)一個(gè)齒輪。在設(shè)計(jì)中學(xué)生會(huì)面臨一些問(wèn)題,如設(shè)計(jì)一個(gè)什么類型的齒輪、直齒還是斜齒或錐齒輪、齒輪材料如何定、該齒輪參數(shù)如何定等。這就要求學(xué)生結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)課程上的相關(guān)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)裝置的基本要求動(dòng)手計(jì)算并得出結(jié)論,這一過(guò)程鍛煉了學(xué)生設(shè)計(jì)能力。接著學(xué)生要根據(jù)自己的設(shè)計(jì)加工一個(gè)齒輪(如直齒圓柱齒輪),并觀察包絡(luò)線的形成。加工將面臨以下問(wèn)題:采用什么工藝?如何加工?漸開線齒輪包絡(luò)線如何形成?應(yīng)要求學(xué)生結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)課程和機(jī)械制造課程自己思考、自己解決。這就實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與加工的有機(jī)結(jié)合,培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力。實(shí)驗(yàn)進(jìn)程由學(xué)生自己掌握。實(shí)驗(yàn)中,也有問(wèn)題出現(xiàn):需要哪些運(yùn)動(dòng)才能加工出漸開線齒輪?如何變位?由于齒輪生成實(shí)驗(yàn)裝置完全由手動(dòng)輸入動(dòng)力,操作時(shí)可以一邊思考一邊操作,試著進(jìn)行實(shí)驗(yàn),一有錯(cuò)誤可以及時(shí)改正,不影響實(shí)驗(yàn)效果。學(xué)生完全可以看清包絡(luò)線的形成過(guò)程,弄清什么是變位齒輪以及如何變位。這樣,學(xué)生不僅了解了漸開線齒輪包絡(luò)線形成的真實(shí)過(guò)程,也理解了齒輪加工原理與方法,對(duì)機(jī)械類相關(guān)課程有了綜合性的理解。實(shí)驗(yàn)過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?dòng)手能力、思考能力的過(guò)程,是學(xué)生理論水平和實(shí)際運(yùn)用能力的提高過(guò)程。該實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用于教學(xué),加強(qiáng)了理論與實(shí)踐的結(jié)合。通過(guò)學(xué)生獨(dú)立自主地學(xué)理論、做實(shí)驗(yàn)、練技能、搞

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