基于三維CAD的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革探索論文
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程是高職機(jī)械類專業(yè)的核心課程之一，該課程知識(shí)涉及面廣，實(shí)用性強(qiáng)，也是學(xué)生今后在工作單位從事制造、裝配、檢測和維護(hù)機(jī)械設(shè)備等工作所必需具備的基本知識(shí)。我們通過與天地(唐山)礦業(yè)科技有限公司的校企合作，依托企業(yè)資源，和現(xiàn)場專家共同開發(fā)該課程，將牛頭刨床、插床和減速器等機(jī)器設(shè)備融入課程項(xiàng)目，并通過ProE軟件的應(yīng)用將三維CAD技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程相結(jié)合，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了重組與整合，實(shí)現(xiàn)了該課程教學(xué)模式向能力本位的轉(zhuǎn)換。
一、課程目標(biāo)的確定
本專業(yè)工作領(lǐng)域多為產(chǎn)品加工、機(jī)械設(shè)備的裝配、調(diào)試、檢測、維護(hù)和維修，以及簡單機(jī)構(gòu)和工裝零部件的設(shè)計(jì)等，這些工作首先需要認(rèn)識(shí)機(jī)械零部件及各種運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上根據(jù)零件結(jié)構(gòu)及特性調(diào)配組裝，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)方面的技能，像零件承載能力計(jì)算、校核等，在工作中逐漸被計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件所替代，因此我們將課程定位為“以機(jī)械傳動(dòng)和零部件分析及其參數(shù)化的三維造型設(shè)計(jì)為主，以設(shè)計(jì)計(jì)算為輔”，注重學(xué)生對(duì)機(jī)器的認(rèn)識(shí)和對(duì)實(shí)際問題的分析和解決能力的培養(yǎng)。
二、課程整體設(shè)計(jì)思路
本課程以服務(wù)社會(huì)，對(duì)接崗位技能為目標(biāo)，課程設(shè)計(jì)以能力培養(yǎng)為核心環(huán)節(jié)，將能力培養(yǎng)目標(biāo)任務(wù)化、項(xiàng)目化，任務(wù)設(shè)置盡量以達(dá)到教學(xué)目標(biāo)為基本原則，同時(shí)選擇合適的載體承載教學(xué)目標(biāo)。因此，本課程按照由簡單至復(fù)雜的認(rèn)知過程，依托機(jī)器實(shí)物載入教學(xué)項(xiàng)目，讓學(xué)生在真實(shí)的情境中去學(xué)和做，學(xué)生通過具體任務(wù)的完成可以逐步認(rèn)識(shí)和建立產(chǎn)品質(zhì)量意識(shí)、安全意識(shí)、經(jīng)濟(jì)意識(shí)和社會(huì)意識(shí)，并認(rèn)識(shí)到完成工程任務(wù)中非技術(shù)因素(意志品質(zhì)、團(tuán)隊(duì)精神)的重要性。這樣，課程的設(shè)計(jì)不但使學(xué)生達(dá)到既定的知識(shí)、技能的培養(yǎng)目標(biāo)，也有助于學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。所以，為了讓學(xué)生盡快進(jìn)入職業(yè)角色，我們構(gòu)建以實(shí)踐為導(dǎo)向、項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)課程教學(xué)模式。
三、課程項(xiàng)目開發(fā)與設(shè)計(jì)
從課程整體內(nèi)容來看，本課程既有系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論知識(shí)、又有較強(qiáng)三維CAD實(shí)踐技能。在機(jī)械設(shè)計(jì)中主要研究機(jī)械傳動(dòng)和通用機(jī)械零部件設(shè)計(jì)，在三維CAD課程中不僅可以研究各類機(jī)械零部件建模的方法，而且還能進(jìn)行相關(guān)的分析、運(yùn)動(dòng)仿真。那么如何將這兩門課程有機(jī)的融合到一起，是我們?cè)陧?xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。因此，根據(jù)本課程培養(yǎng)目標(biāo)的要求及我院現(xiàn)有條件，利用和天地(唐山)礦業(yè)科技有限公司的校企合作，課程組成員根據(jù)現(xiàn)場職業(yè)崗位需求，反復(fù)推敲、不斷比較，最終根據(jù)本課程所包含的教學(xué)內(nèi)容制定出3個(gè)通用性好、操作性強(qiáng)、趣味性高、難易適中的教學(xué)項(xiàng)目，并依托牛頭刨床、插床和減速器3臺(tái)完整的典型機(jī)器，將多種機(jī)構(gòu)和零部件的零散知識(shí)有機(jī)地聯(lián)系在一起，通過ProE軟件參數(shù)化的造型展示出不同的三維模型。在3個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上設(shè)置了15個(gè)學(xué)習(xí)情境，制定了36個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，其中項(xiàng)目一和項(xiàng)目二為并行項(xiàng)目，每個(gè)工作任務(wù)緊密聯(lián)系，共同服務(wù)于整個(gè)項(xiàng)目，當(dāng)任務(wù)逐一完成時(shí)，工作項(xiàng)目也就得以完成。
四、課程教學(xué)組織與實(shí)施
在教學(xué)過程中，學(xué)生依據(jù)任務(wù)單進(jìn)行學(xué)習(xí)，每個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容都是以“學(xué)生工作任務(wù)單”的方式接受，按照任務(wù)單的指導(dǎo)要求，學(xué)生分小組完成工作任務(wù)，每4～6人為一組，學(xué)生在工作過程中學(xué)習(xí)操作技能和必需的理論知識(shí)，學(xué)生是行動(dòng)的主體，教師是學(xué)習(xí)過程的組織者和協(xié)調(diào)人，起到答疑解惑的作用。學(xué)生以任務(wù)書為指導(dǎo)完成工作任務(wù)，并按檢查評(píng)價(jià)辦法進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和互相評(píng)價(jià)，然后教師按照“檢查評(píng)估評(píng)價(jià)表”的內(nèi)容對(duì)學(xué)生工作過程進(jìn)行過程考核和量化考核。課程具體實(shí)施環(huán)節(jié)如下:
(一)任務(wù)布置，建立感性的認(rèn)識(shí)
機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容比較抽象，因此在實(shí)施任務(wù)前應(yīng)先使學(xué)生建立感性的認(rèn)識(shí)，布置任務(wù)時(shí)首先展示三維CAD的效果圖，通過視覺刺激來激發(fā)學(xué)生的求知欲，再進(jìn)一步到實(shí)訓(xùn)車間拆裝機(jī)械零部件，觀察認(rèn)識(shí)其結(jié)構(gòu)和作用，促使學(xué)生在探究中學(xué)習(xí)，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)際操作能力，通過實(shí)踐的感性認(rèn)識(shí)，奠定理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，有助于專業(yè)知識(shí)的更好掌握。
(二)通過資訊獲得任務(wù)知識(shí)點(diǎn)
學(xué)生接受任務(wù)后，帶著實(shí)踐的認(rèn)知和任務(wù)的問題去接受教師的課堂理論講授，進(jìn)而能更有效的獲取完成任務(wù)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。比如在“傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算及三維CAD造型設(shè)計(jì)”任務(wù)中，如果直接講階梯軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算，學(xué)生們會(huì)感到很枯燥，可能會(huì)出現(xiàn)上課注意力不集中等現(xiàn)象，如果有了第一個(gè)環(huán)節(jié)的認(rèn)知情況，明白了軸上零件的裝配順序、軸及軸上零件需要定位與固定等，很快就會(huì)分析該軸系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，他們的學(xué)習(xí)興趣和積極性被調(diào)動(dòng)起來后，會(huì)很快地投入到完成任務(wù)的自主學(xué)習(xí)中去。
(三)根據(jù)任務(wù)要求制定計(jì)劃
當(dāng)學(xué)生們獲得任務(wù)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)后，以小組為單位制定完成本次任務(wù)的實(shí)施計(jì)劃，并通過組內(nèi)成員充分討論與論證后確定可行方案。
(四)按計(jì)劃進(jìn)行任務(wù)實(shí)施
由于本課程融合了機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和三維CAD的內(nèi)容，所以在本環(huán)節(jié)中學(xué)生們除了需要完成設(shè)計(jì)相關(guān)的任務(wù)外，還需要完成該設(shè)計(jì)的三維造型，所以本環(huán)節(jié)的.工作量比較大，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)許多不可預(yù)知的問題，因此教師要控制好進(jìn)度，并及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生們分析問題、解決問題，監(jiān)控學(xué)生們按規(guī)定時(shí)間完成任務(wù)。
(五)檢查展示
學(xué)生們按照老師提供的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)自己完成的任務(wù)進(jìn)行自檢、互檢，檢查完畢以小組為單位進(jìn)行任務(wù)成果的匯報(bào)展示。
(六)評(píng)估反饋
根據(jù)匯報(bào)展示結(jié)果及任務(wù)實(shí)施過程中學(xué)生們的綜合表現(xiàn)，教師對(duì)學(xué)生們完成任務(wù)情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并對(duì)其進(jìn)行綜合能力評(píng)估。對(duì)于學(xué)有余力的同學(xué)，啟發(fā)他們課后運(yùn)用CAD技術(shù)構(gòu)造一些課堂內(nèi)未作演示的機(jī)構(gòu)模型，這樣既啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)本課程的興趣，又能保持正常的課程進(jìn)度。
教學(xué)過程中，每個(gè)步驟所采用的教學(xué)方法，因情況、因?qū)W習(xí)項(xiàng)目、因需完成的任務(wù)的具體情況而定。現(xiàn)以任務(wù)3-3-2傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算及三維CAD造型說明課程具體實(shí)施環(huán)節(jié)。
五、總結(jié)
這幾年課改后，我們經(jīng)常組織和指導(dǎo)學(xué)生參加比賽，在參加的全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽和河北省電子信息技能大賽計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，我們多次取得省級(jí)一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)的好成績，并有多名學(xué)生獲得“河北省電子信息行業(yè)技術(shù)能手”的稱號(hào)，取得的這些成績，見證了我們課改的歷程，也給予了我們繼續(xù)前進(jìn)的動(dòng)力和奮斗的目標(biāo)，同時(shí)，我們深深的體會(huì)到培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的工程實(shí)踐能力是高職重要任務(wù)。可見，本次課程的改革，是適應(yīng)社會(huì)需求的，不僅促進(jìn)了課程理論與實(shí)踐的結(jié)合，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生求知的主動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和職業(yè)能力。
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