机械设计基础实验教学改革与创新能力培养

摘要 机械设计基础课程的实验教学在整个教学体系中占有十分重要的地位。不断摸索该实验教学环节的组织、设计和教学方法，使其达到培养学生创新意识、创新能力的作用，将会使理论教学更主动，学生掌握知识更容易。

关键词 机械设计基础 实验教学 创新能力

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.05.067

“机械设计基础”是机械专业学生的主要技术基础课程之一，是培养学生分析、解决工程实际问题和创新能力的主干课程，是连接基础理论知识和实践的桥梁。机械基础实验教学不仅是培养学生理论与实践相结合、解决分析问题的能力，同时它也是启迪学生创新思维、开拓学生创新潜能的重要手段。因其自身的基础性和平台作用，可以方便地指导学生进行发散思维训练和创新设计工作。而机械设计基础实验教学正是培养学生创新能力的一个重要环节。

1实验教学的重要作用

实验教学是使学生在特定的环境下通过学生的主观努力完成的教学过程，它在培养学生综合能力方面具有特定的优势，它的直观性、实践性、综合性是理论教学不可替代的。学生通过实践教学培养出来的综合能力包括动手能力、观察分析能力和勇于探索的创新精神。在实验的过程中，学生不仅可以学会选择、正确使用各种仪器，而且可以验证所学的基本理论，培养实事求是的科学态度。同时，实验教学是学生巩固理论知识、掌握实验技能、培养创新思维的重要环节，从某种意义上讲，对启发学生的想象思维和创新意识起着点石成金的作用。

机械设计基础课程是学生进行机械综合设计的基础课程，同时也是工程意识训练的主要课程。机械设计基础实验教学是一个必不可少的实践环节，它对实现理论课程教学目标起着特别关键的作用。

加强实践教学环节是高等工科院校课程教学改革的一个特别重要的方向。改革以往高校课程教学中重视理论知识，轻视实践环节、忽略实际应用的状况；完成全新的实验教学体系的构建；满足社会对创新型人材培养的要求。为此目的，我们紧紧围绕机械设计基础课程教学内容与体系，对机械设计基础实验教学的方法进行了改革探索，完善了实验教学体系、改革了实验教学手段和方法。

2重视基础性实验，培养学生的基本技能

基础性实验大多属于演示性和验证性实验，如机械认知实验、齿轮范成实验、带传动实验等，但这些实验对促进学生理解课程内容基本原理，掌握基本技能，消化吸收基本概念，巩固基础知识，培养科学思维的能力和严谨的工作作风起着直接的作用，是由感性认识进一步发展成理性认识的过程。因此，如何最大限度发挥基础性实验在教学中的作用，是广大教师应该深思的问题。我院结合机械原理及机械设计实验室目前的具体情况，在实验教学方法、实验要求和方式上的进行完善和改造，使其发挥更好的作用。

如在机械认知实验中，我们针对机械原理部分、机械设计部分分别配备了实验演示柜、实物展示柜和机械系统展示厅，组成了机械认知的实验教学体系，并有机地与工程训练中心、机电一体化实验室等相关专业实验室相结合，充分做到可看、可记、可操作。在整个机械认知实验中，教师除了做认真的讲解外，允许学生随时提问，鼓励学生动手操作，引导学生开展讨论，充分调动学生学习的积极性，激发学生对机械认知的兴趣，培养学生掌握实验操作技能，这样的教学模式深受学生欢迎。

又如在机构运动简图测繪实验中，实验室提供大量的机构模型，让学生亲手测量机构尺寸，并按一定的比例关系绘制出合理的运动简图，增强学生对理论教学内容的理解，然后再对一台真实的内燃机进行实际机构的测绘，实验的难度逐步加大，锻炼学生实际动手能力、发现问题、解决实际问题的能力。这些实验为实验教学有力开展打下了坚实的基础，为实验教学顺利有序的进行提供了基本保障。

3更新实验教学内容，培养学生的综合能力

提高实验教学质量，培养学生的综合能力，必须对实验教学内容、手段、方法进行更新，改变实验教学环境，提高实验教师水平。为了培养学生的综合能力，必须改善现有的教学条件，为此，我们购置一些新的实验设备，编写实验大纲、实验指导书，开展应用性较强的设计性、综合性实验研究。

在JCY机械传动性能综合性实验台上开设机械传动性能综合性实验。该实验可对齿轮传动、带传动、链传动、蜗杆传动等机械传动或上述组合的传动系统进行综合性能测试。实验突出了设计性、综合性的特点。通过该项实验学生掌握合理布置机械传动的基本要求，机械传动方案设计的一般方法，并利用机械传动综合实验台对机械传动系统组成方案的性能进行测试，分析组成方案的特点，设计满足条件的机械传动系统，完成传动系统运动参数和组成方案设计。掌握机械传动系统性能测试的基本原理和方法，测试常用机械传动装置在传递运动与动力过程中速度曲线、传动比曲线、效率曲线等各种参数曲线。按照组成方案搭接机械传动性能测试系统并进行测试，完成组成方案的机械性能分析，树立用实验手段来分析机械设计方案的思想，加深对常见机械传动性能的认识和理解，培养了学生的综合能力。

在3DMC实验台开展机构组合与创新实验。学生通过机械原理、机械设计学习中所萌发的创造性思维可以从本实验台上得以实现。该实验台可拼装连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇运动机构、带传动、链传动、蜗轮蜗杆传动以及由它们组合成的性能各异、平面的、空间的机械传动系统，培养了学生机械传动方案的设计能力。实验台可以测试原动件和执行构件以及中间任意构件的位移、速度、加速度等参数，学生将测试的参数与设计结果及理论分析结果进行比较，增强了学生的创新意识和实际动手能力。

轴系结构设计与分析实验。轴系结构是机械系统的重要组成部分，涵盖了轴承、联轴器、键联接及螺纹联接，转子动力学等内容。通过该项实验，学生们掌握了轴及轴上零件的结构、功用、工艺要求和装配关系；熟悉轴的结构设计和轴承部件组合设计的基本要求，掌握轴及轴上零件的定位与固定方法；通过轴系部件的组装与测绘，学会对现有机械部件进行结构分析，培养结构设计能力。

4引入创新性实验，培养学生的创新意识

创新性实验是指通过实验获得的新的发现与发明，获得新的技术和方法，具有一定社会价值的原创性实验，这类实验应在分析、综合性实验基础上，探索奥秘，获取新数据、新理论和新方法。创新是人类文明进步的原动力，是国民经济发展的基础。实验教学是培养学生实践能力及创新能力的重要方法之一。

在JPCC-II平面机构创新组合及运动参数分析实验台开设平面机构创新组合测试分析实验。该实验是为本科生和研究生而设计的有关平面机构创新设计的综合性、设计性、研究创新性实验。可进行基本平面机构的设计、拼装（本实验台提供13种以上传动方案）及进行运动、动力学分析，培养学生创新意识和工程实践能力。

在JDT-A/I机构系统动力学调速实验台开设机构系统动力学调速实验。该实验可对机构原动件及执行构件的动态参数进行测试和仿真，利用计算机软件，角位移动传感器，数据采集卡，观察机构的周期性速度波动现象和绘制测试和仿真曲线；利用飞轮的质量变化，观察分析速度波动变化情况；学生利用计算机程序进行设计，独立自主完成实验。

开设计算机凸轮机构仿真设计测试综合实验。该实验通过计算机软件对机构的动态参数进行测试，计算机软件对机构的运转进行动态仿真，凸轮可更换，配备8个不同运动规律的平面凸轮和一种圆柱凸轮，还配备凸轮制图软件，可自行在线切割机上加工任意规律的凸轮实验。计算机软件具有多媒体教学功能，学生可自主地进行实验，培养学生的独立工作能力。

5开放实验室，发挥学生的创新能力

针对学生在机械设计方面具备的基础知识、实验技能、感性认识，為培养提高学生的创新能力，我们开放机械创新实验室，为学生提供工程实验、工程设计平台。让学生走进实验室，组建创新团队，发挥学生主体作用，激发学生学习的积极性，把理论与实践结合起来，提高学生的创造性综合素质，培养学生团结合作精神。

学生创新团队从课题选题、资料收集、申请立项、实验方案设计、数据分析到报告编写、结题答辩，充分发挥团队每个学生的特长，运用所学的知识，分工合作，开展课题研究，将理论与实践相结合。同学们克服了眼高手低、只说不做的通病，团结合作精神得到加强，创新意识、创新思维得到拓展，实际动手能力、工程设计能力得到了全面锻炼。

学生在开放的实验室里，在老师的指导下完成了多项大学生创新项目，发表了科技论文，有的项目还申请了国家专利。通过参加创新项目，不但提高了学生的动手能力，而且对已学过的理论知识也起到了融会贯通的作用。在这个开放式教学平台上学生的想象力得到充分发挥，创新意识明显加强。同时实验室资源得到了充分利用。

6结束语

实验教学环节的教学改革对任何一门课程都是十分重要的。对于机械设计基础这样一门重要的技术基础课程，如何更好地整合资源、发挥优势，在大学生创新能力培养上发挥更大的作用，需要我们不断的努力和探索。

推荐访问： 教学改革 创新能力 机械设计 培养 实验

---