慧魚工程技術(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)

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摘要：機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)造性思維和工程實(shí)踐能力的重要課程。為解決機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果差的問題，文章提出可基于Fischertechnik模型搭建機(jī)械創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺(tái)，結(jié)合教師科研、機(jī)械工程專業(yè)學(xué)科競(jìng)賽與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目以及16+2實(shí)踐周“職業(yè)技能訓(xùn)練”開展機(jī)械設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等，并取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：慧魚工程技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)；實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)；創(chuàng)新能力

一、引言

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)作為學(xué)校向應(yīng)用型綜合大學(xué)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(jī)械類本科專業(yè)人才的主陣地。《機(jī)械設(shè)計(jì)》是該專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，專業(yè)教學(xué)計(jì)劃圍繞《機(jī)械設(shè)計(jì)》教學(xué)目標(biāo)開設(shè)了工程實(shí)踐實(shí)驗(yàn)課程，如《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》《16+2職業(yè)技能訓(xùn)練》等，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等，要求學(xué)生能綜合利用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問題。但是在實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，教學(xué)效果差，一是因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所開實(shí)驗(yàn)多是認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)[1]；二是因?yàn)椤稒C(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》命題陳舊且單一，缺乏現(xiàn)代設(shè)計(jì)，無法達(dá)到綜合訓(xùn)練的目標(biāo)[2]。為此，本文提出基于慧魚工程技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新工程實(shí)踐能力等。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)弊端及改進(jìn)策略

1.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)弊端。《機(jī)械設(shè)計(jì)》是一門綜合性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，以《機(jī)械制圖》《理論力學(xué)》《材料力學(xué)》《機(jī)械工程材料》《互換性和測(cè)試測(cè)量技術(shù)》《機(jī)械原理》等課程為依托，對(duì)機(jī)械零件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、摩擦磨損及潤(rùn)滑、螺紋連接、軸轂連接、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿渦輪傳動(dòng)、軸系設(shè)計(jì)、滾動(dòng)和滑動(dòng)軸承、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及其他常用零部件設(shè)計(jì)等知識(shí)進(jìn)行講解[3]。其課程特點(diǎn)是內(nèi)容多且雜，存在大量經(jīng)驗(yàn)公式與圖表，教學(xué)內(nèi)容抽象等，多數(shù)學(xué)生反映內(nèi)容零亂，找不到重點(diǎn)。為此，通常在制訂教學(xué)計(jì)劃開設(shè)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)課，輔助學(xué)生理解并掌握相關(guān)知識(shí)，如《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》。隨著技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)學(xué)生的綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)及工程實(shí)踐能力提出更高的要求[4]，但目前《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》仍然存在一定的弊端，實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果差，無法滿足社會(huì)需求。《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》是對(duì)漸開線圓柱齒輪二級(jí)減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)，該實(shí)踐項(xiàng)目存在一些弊端：一是課程設(shè)計(jì)命題陳舊且單一，是對(duì)通用漸開線圓柱二級(jí)齒輪減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容為機(jī)械方案設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)、裝配圖繪制及減速器設(shè)計(jì)說明書，相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo)書成熟，網(wǎng)絡(luò)資源豐富，學(xué)生設(shè)計(jì)時(shí)基本是依葫蘆畫瓢，查手冊(cè)，套公式，設(shè)計(jì)過程就是仿造，部分學(xué)生存在抄襲、買賣現(xiàn)象，嚴(yán)重影響教學(xué)秩序和教學(xué)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(xùn)練，不足以滿足機(jī)械設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練的要求。機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方面，主要包括機(jī)器組成及典型機(jī)械傳動(dòng)零件感性認(rèn)識(shí)、傳動(dòng)試驗(yàn)（齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)等）、機(jī)械傳動(dòng)軸系部件設(shè)計(jì)與分析。由于我校教學(xué)計(jì)劃安排，無明確的機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)有關(guān)課程，僅在《機(jī)械設(shè)計(jì)》理論教學(xué)時(shí)，組織學(xué)生參觀機(jī)械典型零部件多功能語音教學(xué)示范箱，加深對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)》各章節(jié)的理解。為彌補(bǔ)《機(jī)械設(shè)計(jì)》實(shí)踐實(shí)驗(yàn)課程的不足，我校除了積極對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式以及考核方式做調(diào)整外，還積極探索以16+2實(shí)踐周“專業(yè)技能訓(xùn)練”作為實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的補(bǔ)充，但由于不規(guī)范存在教學(xué)效果差的問題。2.設(shè)計(jì)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)大學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)具有重要的意義[5]。為此，我校對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新改革，積極探索機(jī)械設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)。Fischertechnik，即“慧魚”，是德國(guó)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(jī)械構(gòu)件（齒輪傳動(dòng)、絲桿傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、減速器等）、電氣元件（電機(jī)、電氣開關(guān)、氣動(dòng)零件、各類傳感器、控制器、導(dǎo)線及導(dǎo)線接頭等）和編程軟件等模塊。該模型是《機(jī)械設(shè)計(jì)》的理想教學(xué)工具。基于此我校，利用Fischertechnik模型搭建機(jī)械創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺(tái)，結(jié)合教師科研、機(jī)械工程專業(yè)學(xué)科競(jìng)賽與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目等，在16+2實(shí)踐周“職業(yè)技能訓(xùn)練”時(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生自由組隊(duì)，綜合利用《機(jī)械原理》《材料力學(xué)》《理論力學(xué)》《機(jī)械設(shè)計(jì)》《機(jī)械制圖》等課程知識(shí)，合理分工，利用Fischertechnik組合模型，完成相關(guān)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù)，力求達(dá)到培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等的教學(xué)目標(biāo)。

三、機(jī)械設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(dòng)強(qiáng)度高、芒刺對(duì)果農(nóng)傷害較大等問題，我校17機(jī)械班某組學(xué)生基于慧魚組合模型設(shè)計(jì)了一款小型手扶式菠蘿自動(dòng)采摘機(jī)。右上圖為菠蘿采摘機(jī)部分功能裝置，分別為成熟識(shí)別裝置、傳輸裝置，考查學(xué)生對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)》教學(xué)中電動(dòng)機(jī)、減速器裝置、齒輪傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)/螺栓連接等知識(shí)的理解與掌握。基于慧魚工程技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我校學(xué)子在第八屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽（慧魚組）中獲得國(guó)家三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，立項(xiàng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目國(guó)家級(jí)2項(xiàng)、省級(jí)1項(xiàng)，發(fā)表省級(jí)以上科技學(xué)術(shù)論文3篇，申報(bào)專利1項(xiàng)。目前，我們正在以國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目為依托，積極備戰(zhàn)中國(guó)—東盟高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育聯(lián)盟大學(xué)生創(chuàng)意機(jī)器人設(shè)計(jì)大賽和第九屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，期望取得優(yōu)異成績(jī)。

四、結(jié)語

機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)具有重要的意義。為解決實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果差的問題，本文提出可基于Fischertechnik模型搭建機(jī)械創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺(tái)，結(jié)合教師科研、機(jī)械工程專業(yè)學(xué)科競(jìng)賽與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目以及16+2實(shí)踐周“職業(yè)技能訓(xùn)練”開展機(jī)械設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。該教學(xué)模式不僅使學(xué)生對(duì)課程知識(shí)加深理解，而且也調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，教學(xué)效果良好。

參考文獻(xiàn)：

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作者：馬登秋 葉振環(huán) 安玉 付娟 單位：遵義師范學(xué)院