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绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇机械结构设计基础知识，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
关键词：混凝土结构；双筋截面；适筋破坏；超筋破坏；少筋破坏
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）14-0160-02
《混凝土结构设计原理》涉及的知识面较多，很多理论必须通过实验验证与理论分析相结合，并进行详细的讲解，使学生理解混凝土结构设计的计算理论。该课程的主要特点是公式多、符号多、构造要求多[1]，学习难度相对比较大，学生较难理解。因此，大多数学生的作业都是机械式地模仿例题，不能灵活地应用公式，采取机械的死记硬背的方法，对知识的运用能力较差。
为了改变这种状况，提高教学效果，本文根据多年的教学经验，对《混凝土结构设计原理》中双筋矩形截面正截面承载力计算的教学作一些探讨。
1 理解基本计算公式的应用条件
双筋矩形截面是混凝土结构设计的基础知识，与单筋矩形截面不同之处在于双筋矩形截面在截面的受拉区和受压区同时配有纵向受力钢筋的矩形截面。因双筋矩形截面的受压区配有受力钢筋，其计算简图及适用条件较单筋矩形截面相比要复杂，见图1。
运用理论力学中力的平衡和弯矩平衡，可得双筋矩形截面承载力计算公式为：
以应力图形为中心，重视应力简图的画法[5]，通过图形分解简化分析过程，实现学生对公式更深入的理解，避免机械式的死记硬背造成的记不牢靠。
3 比较各类受力构件计算上的相互联系
单筋矩形截面正截面承载力计算是受弯构件正截面承载力这章的第一部分内容，也是学生学习的基础，其配筋形式及受力简图见图4。进行单筋矩形截面正截面承载力计算内容与双筋矩形截面正截面承载力计算内容的类比分析，可以增加学生对双筋矩形截面正截面承载力计算公式的理解。
找出它们的不同之处，即可将双筋矩形截面问题转化为单筋矩形截面的问题，从而使复杂的问题简单化。
4 结论
《混凝土结构设计原理》是土木工程专业最为重要的专业课，且涉及的知识面较多，很多理论不是简单的计算，必须通过详细的讲解，使学生理解计算理论的由来。双筋矩形截面正截面承载力计算为本书教学的难点之一，计算公式复杂、学生难以理解，因此，教师应针对学生学习中存在的困难进行分析，通过对公式的适用条件、计算公式的意义应用图形分解的方法进行类比分析，将复杂的问题层层分解转化为已知的知识，使学生对计算公式有更清晰的认识，并取得良好的教学效果。
参考文献：
[1]雷洋，刘幸.对学生在混凝土结构原理作业中常见问题的探讨[J].东南大学学报：哲学社会科学版，2012，（14）：249-250.
[2]李志强，仝倩倩，夏多田，等.混凝土结构设计课程教学改革与实践[J].中国西部科技，2014，13（1）：123-124.
[3]梁兴文，王社良，李晓文.混凝土结构设计原理[M].北京：科学出版社，2003.
从上个世纪60年代起，我国的工业与军用电子装备开始从仿制走向自行研制，经历了40多年的发展历程，积累了丰富的经验，目前已在电子装备的设计与制造上走向世界的先进水平，与此同时也深刻认识到结构与工艺对电子装备的性能有着重要的影响，电子装备中电气设计、结构设计及制造工艺是密不可分的，并趋向融为一体设计。电子机械是研究电子与信息系统中的机械与结构问题的一门机电光相结合的边缘学科，它通过研究机械、电磁、热之间的耦合关系，把电子设备的原理设计转化为机械和结构的设计，提高其在机械、电磁、热环境中的可靠性，以保证其电气性能指标。与一般机械专业相比，电子机械的研究有其自身的特点：在目的上，电子机械在于捉高电子装备系统的电气性能，而常规机械则是为了提高其机械性能。在实现手段上，前者主要通过改变、优选机械结构参数与工艺来实现，而后者则主要通过电子信息、光电子信息来实现。在机电一体化的载体方面，前者是电子系统，后者为机械结构系统。从对系统的重要程度看，机电一体化对电子装备而言不但重要而且是其生命之所在。现代国防武器装备对军用电子装备提出了越来越高的要求，突出表现为高频段、高增益，快响应、高指向精度，高密度、小型化。为适应上述发展趋势和要求，在电子信息行业，亟须培养具备电子机械专门知识，从事电子机械的工程应用型人才和研究人才。
二、电子机械人才知识结构体系和课程结构体系
如何有效地培养出适应电子信息领域需求的高层次电子机械人才，或者说，如何科学合理地建立起电子机械人才培养模式和课程结构体系，是我们从创办这一专业开始就一直探讨的问题。一个真正合格的电子机械人才必须把机械知识和电子技术、计算机技术以及信息技术等知识有机地融合在一起，全面、综合地设计电子设备。在制定教学计划和建立课程体系时，从构建学生知识结构的角度，按模块化分课程体系更容易建立知识结构与课程体系的对应关系。将电子机械方向人才培养的知识结构，划分为基础知识模块、专业基础知识模块和专知识模块。基础知识模块分为工程基础知识、机械基础知识、电子及信息基础知识、机电控制基础知识和工程测量基础知识5个子模块，重点是保证学生具有扎实的数理基础、良好的外语能力和熟练的计算机应用能力。专业基础知识模块主要是掌握机械设计及其自动化专业的通识知识，包括机电一体化知识、机电控制工程知识等。专业知识模块是在结合基础知识模块如何构建交叉融合的知识结构，对于电子机械培养方向，除了掌握机电一体化方面的基础知识之外，更重要的是掌握面向电子信息领域的电子设备的设计和集成化制造方面的知识，这其中主要包括电子设备环境防护、天线结构设计、办公自动化设备和高密度组装等知识。
由于电子机械方向涉及多个领域的知识，课程设置的主要问题是如何在有限的学习时间内合理地安排机、电等多学科的课程问题，如果只是将课程硬性叠加，则学生不堪重负，且学生对相关知识的应用不能有机地结合，会使学生感到对各方面的知识都没有学好，因此必须对原有机类和电类课程进行优化、精简、合理的组合并创新。我们结合自身的情况，所遵循的原则是：“面向电子信息领域，以电子设备CAD/CAM为主线，以创新设计为核心，强化基础、注重实践”。贯穿4年培养计划的主线是电子设备设计制造综合能力培养。在培养计划和课程体系的框架上，结合电子机械知识结构体系要求，2005年，按照教育部新的专业目录，本专业制定了新的教学计划和课程体系，我们设计了平台模块式课程框架结构，突出了课程的整体优化与整合，突出了加强基础，突出了方向的灵活性和适应性。新的课程体系课内总学时设定为2559学时，其中分为必修课、限选课与选修课程，开出课程总学分为272.5，准许毕业的最低学分186.5。
课程体系为四级平台(平台体现了课程的分类与整合)：
1.公共基础平台。作为通识教育部分，对全校学生统一要求。课程分为5大模块：数学、自然科学模块，人文社会科学模块，工具与方法类模块工程概论模块以及体育。
2.机械工程学科群技术基础平台。(这一平台课程与部分机电工程学院其他专业共同使用。)
3.机械设计制造及其自动化专业基础平台。
4.电子机械方向平台。
三、课程的建设与改革工作
1.机电化合，解决机电结合、设计与制造相结合过程中教学时数剧增的问题
正确处理机械与电子、设计与制造的关系，强调以机为主，以设计为主。在教学计划实施过程中，机械类课程中基础课、专业基础课与一级机械类专业一致。电子类课程主要着重基本原理与定性设计，区别与电子类专业。专业课程中重点探讨机械结构如何保证优良的电子性能。
2.设置与电子机械领域发展相适应的教学内容
针对电子信息行业特点，开设具有明显电子机械特色的课程，如：电子设备热控制技术、天线结构设计、电磁兼容性设计、现代电子装联工艺学等课程，以使所培养的人才能自如地应用所学的专业基础知识和专业知识进行电子行业电子设备设计的技术工作。
3.全方位提高学生的科学研究素质
通过丰富多样的方式培养学生的多种能力，尤其是学生参加科学研究能力的培养，一直是课程体系改革追求的目标。首先在加强教学环节建设的同时，实行实验室开放制度，增加电子机械方向上综合性、设计性实验项目。其次实行导师制，遴选优秀学生在本科阶段参加导师的科研工作。再者组织学生参加“全国大学生机器人大赛”，“全国大学生电子设计竞赛”、“全国挑战杯竞赛”、“全国大学生机械创新设计大赛”、“全国大学生数学建模竞赛”等活动。通过这些措施，在相当程度上激发了学生的创新意识，提高了科研能力，也进一步夯实了基础。
4.结合专业发展的要求，强化实验室建设
实验室是学生综合素质和科学思维培养的重要场所。为适应学科发展和人才培养需要，我们把本学科实验室硬件建设和管理体制改革结合起来同步进行，以先进制造技术为基础，以制造信息技术为纽带，建设学院的专业基础课实验室。在机电工程学院形成了一个集现代设计技术、制造技术、控制技术、测试测量技术、信息技术为一体的院级综合实验平台。为本科生及研究生的基本技能训练、创新能力培养提供强有力的支持。
5.抓好教材建设工作，形成具有本学科特色的教材体系
在本专业初创时期，我们编写了首批机电结合型的教材，填补了国内空白。几十年来，始终把教材建设放在十分重要的位置，常抓不懈，形成了统编教材、自编教材及实验讲义相互配合的、比较完整的、有特色的机电结合型的教材体系。10年间出版了教材25部，获国家优秀教材奖2项，省部级优秀教材奖7 项，校级优秀教材和讲义26项。我们在教材建设方面的体会是：第一，要有明确的教材建设规划和目标。第二，在教材建设的方向上，始终不渝地坚持机电结合的特色。第三，坚持国内外著名教材与本专业特色相结合。第四，始终注意教材的社会效益。不仅仅局限于满足大专院校教学的需要，而且非常注意其学科性与工程实用性，及时将科研体会与工程实践的内容加入教材中，以使教材成为本学科领域各部门各行业工程技术人员的参考用书，提高教材的社会效益。
[关键词]机械原理；机械设计；课程设计；内容
[中图分类号]G632 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432（2013）34-0179-02
机械原理和机械设计是职业学校机械专业的一门专业基础课，它是沟通学生理论课和专业课的桥梁。机械基础课程设计是课程学习之后进行的综合性，实践性很强的课程，如何搞好课程设计，如何通过课程设计使学生的设计能力，实践能力，协作能力等综合能力得到提高，基础知识得到巩固，是从事本课程教师值得探讨的问题。笔者在从事机械基础课程设计的教学实践中，为了培养学生的综合能力和工程素质，进行了一些有益的改革尝试，使学生受益匪浅。
1 机械基础课程设计的内容改革
1.1 课程设计的目的
机械基础课程设计是职业学校机械类专业的学生在学完课程后独立进行的一次工程实践。该课程的最终目的是让学生进行一次较全面的设计训练，培养他们理论联系实际，提高综合应用理论知识和生产实践知识去分析和解决有关工程实际问题的能力，为以后的专业课程设计打下坚实的基础。
1.2 课程设计的内容改革
选题是课程设计内容的关键，教师的选题应尽可能把教学过程中涉及的知识在课程设计中得到综合体现，同时要保证学生能够按时完成。改革前，江苏省张家港工贸职业高级中学机械原理和机械设计课程设计是分别进行的，互相之间没有联系。机械原理课程设计在第4学期开设，内容以机构的运动分析为主；而机械设计课程设计在第五学期开设，以零件的强度分析和绘制装配图，零件图为主。不论是机械原理还是机械设计，课程设计的题目和设计方案都是教师给定的，而且有设计题目的样机，机械原理题目是插齿机插刀系统基本运动设计，机械设计课程设计的题目是减速器的设计。这样的选题都有一定的依据。插齿机插刀系统的方案设计中涉及连杆机构，凸轮和齿轮等机构，能够很好地反映教学的内容，学生通过参观样机基本能够在较快的时间内完成规定的任务，所以两周的设计过程显得很轻松，真正能够设计不同方案的学生并不多见，这样在创新能力的培养方面得不到很好的锻炼。而减速器作为传统的设计题目，其零件的选择包括电机、皮带、螺栓、齿轮、轴、轴承、键、销、联轴器、、密封以及箱体等，它的设计结合书本知识最多，而且难度适中，能够较全面地反映机械设计课程内容的教学要求。作为学生机械设计的题目在较长时间都没有得到改变。而且单独进行机械原理和机械设计的课程设计，最大的弊端是学生缺乏对整体机械的认识和系统工程的认识。为了使学生各方面的能力得到综合提高，我们将机械原理和机械设计课程设计整合为机械基础课程设计，设计题目暂时定为包装机械（包括液体包装机和固体包装机）的设计。设计时间由原来的“两周”加“三周”改为现在的“四周”，设计方式也做了相应的调整，原来不管机械原理还是机械设计均为三人一组，三人的设计题目，已知条件均相同，这样可能会导致三人互相抄袭，而且多年的课设结果也反映出这样安排的弊端；改革后仍为三人一组，但是三人是负责整机的设计，他们之间相互联系而又互不相同。他们必须按照给出的设计任务，商定设计方案，其中一人的不合作就会影响整个小组的设计，导致方案失败。这样，学生在相互协作能力和创新能力方面均可得到相应的锻炼。从总体的工作量来看，原来机械原理课程设计包括机构运动简图的绘制（1#）；插刀的位移，速度，加速度线图的绘制；凸轮的位移线图和对应的凸轮工作图；和编写设计说明书。机械设计课程设计包括装配图的绘制（0#），轴和齿轮的设计，以及编写设计说明书。改革后，机械基础课程设计总体工作量基本保持不变，但同一组三人各有侧重，把包装系统分成三部分（输送部分，热封部分，装料部分），每人负责其中一部分的设计，最后要求学生绘制出整个机械系统的机构运动简图（1#），相应的部件图（0#），轴和齿轮（或凸轮）零件图，和编写设计说明书。经过几轮的尝试后，打算每一组人数增加到6～8人，能够在四周的课程设计过程中，相互分工，做出液体包装机（或固体包装机）的整机设计。
2 改善教学方法，注重能力培养
2.1 注重设计能力的培养
设计能力的培养是一个循序渐进的过程，要完成一个好的设计，需要各门课程之间的相互支撑，相互融合。而目前许多课程的学习是孤立的，一门课程考核完成后即告结束。而针对机械类专业的特点，在课程的教学过程中不同知识的融合给课程设计提供了一次有益的尝试。其中设计计算和结构设计是设计能力的两个主要方面，我们将后者作为课程设计的重点。结构设计是确定零部件形体的主要阶段，是一个难点。对于机械类专业的学生来说，由于机械基础知识比较扎实，欠缺的是工程实践经验，所以在进行结构设计时，思维局限在书本知识上。为此要求学生提出结构设计合理，表达清楚的设计意图有一定的难度。所以，在实践过程中要求学生设计产品时要考虑到产品的造型、制造、市场等生命周期，即学生的设计能够解决工程实际问题，这样首先可以激发学生的设计热情。课程设计的全过程都要突出结构设计，鼓励设计新颖结构，以结构合理性和工艺合理性作为评价结构设计部分的主要方面。同时在课程设计过程中，教师应善于给学生创造一个能够发挥最大想象力的空间，在布置任务时，只给出设备能够最后实现的功能，而不规定具体是如何实现的，这样有利于学生在设计过程中最大限度地发挥自己的想象空间。教师在设计过程中还应注意引导学生发现问题，进而分析问题，解决问题。鼓励学生大胆创新，在想象和创新中提高学生的自信心和设计能力。
2.2 注重实践能力的培养
课程设计的题目应能够符合工程实际的需要，一般设计的题目尽量选用真题。在以往的课程设计中，教师给出设计参数，布置设计任务以后，学生一般参考样图进行绘制，这样思维必然局限于教师的设计思路，对学生创新意识的培养非常不利。在改革后，学生可以到机械厂和实验室去参观小型的装置，这样对机器有一个总体的印象，可以观察机器的运动情况，同时学校还给学生提供了两台包装机供学生装拆，这样学生可以从不同角度了解机器的结构，整个机器的组装过程和零部件的形状，立体感强，层次清楚，学生基本能够从视觉角度感知机器内外部的情况。而且，在实际项目的设计过程中，学生必须根据实际情况，从资料收集，设计计算和结构设计等方面考虑，提出合理的设计方法，这对于学生综合设计能力的培养有一定的促进作用。
2.3 注重协作能力的培养
各同学之间协作能力的培养在课程设计过程中占有重要的地位。改革后在机械基础课程设计中，一般以3人为一组。小组成员之间在形成具体的方案时要求各成员之间相互讨论，在设计方案基本确定以后，组织一次小组间的讨论，提出每组方案中存在的优缺点。这样既可以培养学生与他人之间的协作，又有独立的构思和设计，分组设计带来的一个意外收获是形成了小组之间的良性竞争，这种竞争增加了学生的工作热情，体现了学生是教学设计主体的原则。在课程设计过程中，教师是每组的一个成员，在教学过程中和学生共同讨论设计方案的可行性，在关键的问题上对学生进行指导，掌握每位学生的设计进度。
3 改革考核方式，提高课程设计质量
最初课程设计的考核方式比较单一，一般是“师评”，即教师根据图纸的质量和平时的印象给学生打分，这样存在一定的不合理性，教师可能只关注图纸的质量和课程设计的进度，存在一定的片面性。为了克服这种不合理性，在随后的课程设计中作了一定的修改，但原则上还是每位同学均参加答辩，答辩的最后成绩分阶段给出，总共由四部分组成（平时考勤占10%，设计计算部分占20%，草图和最后图纸质量占40%，答辩30%）。经过这样的改革后，发现同学们在设计阶段思维会更加活跃，自主性会得到更充分的发挥。而且由于答辩时面临的是全班同学和老师，准备答辩和答辩的过程对每位同学的心理承受能力和口头表达能力都得到了锻炼。
通过从教学内容，教学方式和考核方式的改革，学生才能从全方位真正提高课程设计质量，真正锻炼同学们的能力，与课程设计目标相一致。
参考文献：
关键词：计算辅助设计与制造专业 职业发展导向 人才培养 专业特色
浙江省是长三角的重要组成省份，地理位置优越，外资和民营企业众多，制造业是浙江工业经济的支柱，也是国民经济增长的重要驱动力，政府非常重视制造业的发展，把打造先进制造业基地作为事关工业化和现代化的重大战略任务。近年来，浙江制造业众多企业加快推进制造业的转型提升，构筑产业优势，形成了资源节约型、生态环保型的制造业发展新格局，能够直接吸纳利用先进技术和设备，尤其是计算机辅助设计与制造技术得到企业的广泛应用。这几年从企业调研情况来看，企业急需具备机械基础技能，同时具备扎实的二维、三维数字化能力，能熟练完成二维工程图和三维造型、分析以及运用等能力的高技能人才。浙江机电职业技术学院作为浙江省制造业应用技能型人才的培养基地和摇篮，培养“服务企业，满足企业技能人才需求”的计算机辅助设计与制造类应用技能型人才，是进行计算机辅助设计与制造特色专业建设与改革的出发点。
一、专业人才需求分析
通过对企业的人才需求以及近年来毕业生就业情况的调研，计算机辅助设计与制造专业技能型人才可以应用于CAD／CAM软件应用、模具设计与制造、机械加工与检验、电加工、中小企业机械设计与辅助管理等职业岗位。根据调研，学生的工作岗位（群）主要包括：
1、计算机辅助设计绘图员：能利用计算机辅助工程软件进行机械产品数字化设计与制造，能设计与绘制产品的二维工程图、三维工程图，具备熟练的机械产品成图技术。
2、产品结构设计辅助工作：能利用机械设计与结构设计知识结合计算机辅助设计技能进行机电类产品模具、钣金结构设计以及出图工作。
3、产品造型、工业设计相关工作：能利用常规和先进的工具、仪器以及设备（如常规测量工具、三坐标测量机、扫描仪、数码摄像机等）进行机电类产品外形的正向和逆向设计，并能对产品工业设计质量进行常规分析。
4、计算机辅助制造相关工作：能按图纸编制相应数控机床能识别的加工程序，操作数控设备进行工件切削加工编程。
5、计算机辅助工艺设计信息管理工作：能利用机械加工专业基础知识与CAPP软件应用，进行制造业信息化相关工作。
6、机电类其他工作：质量检测以及机械设备维修、管理、销售等工作。
二、人才培养模式与专业特色的结合
作为培养机械CAD/CAM高级技能人才的高职计算机辅助设计与制造专业，作为机电职业技术学院机械类专业，应基于机电人才培养模式，立足于服务地方企业，满足行业产业结构调整对高技能人才知识能力结构的需求，以学生职业发展为导向，围绕浙江省制造业的发展以及各类企业对高技能应用人才的需求，围绕学生的目标岗位群和职业发展需求，培养学生良好的专业职业能力以及职业素质；依托浙江制造业的发展，打造具有浙江机电特色的3D－CAD人才培养摇篮，构建特色课程和职业技能培训基地，形成突出的职业岗位核心能力和职业素质的专业人才培养模式。
“职业发展导向”人才培养模式强调学生就近岗位迁移的职业能力、学生在经历社会实践后形成的个人期望的岗位职业能力、学生学会学习的能力以及学生自主设计职业生涯的能力。计算机辅助设计与制造专业作为机械制造业急需的复合型专业，应培养具有扎实的机械基础技能、掌握了计算机辅助设计（CAD）和制造（CAM）技术专业技能的具备首岗能力以及职业发展能力的学生，在专业培养中注重工程实践、强化基础与CAX应用技能的融合，建设以“掌握机械制造的基本理论、材料及其加工的基本知识，掌握常用CAX软件，熟练进行机械产品三维数字化设计与制造”为培养目标的专业，即学生通过学习，在毕业时成为具备使用软件进行机械产品三维数字化设计与制造的高技能人才，使本专业培养的学生在操作技能、工程实践能力以及在中小企业的适应能力等方面要优于省内同类专业的学生，从而形成特色优势。
立足于浙江省制造业以及浙江机电职业技术学院机电人才培养平台，构建以扎实的机械基础和专业基础为专业建设的“双基”特色，是为了满足学生在机械类岗位迁移的能力，使学生能在“零件装配与产品设计”、“逆向工程方向”、“零件质量检测方向”、“模具结构设计”、“钣金结构设计”、“计算机辅助制造方向”等具备职业发展的专业能力。
三、专业建设特色探索
通过对浙江省多个地区的调研以及多届毕业生的反馈，基于机电人才培养模式下的计算机辅助设计与制造专业应围绕专业技能和岗位核心能力，构建基于机械基础和专业（CAD）基础，突出岗位基本技能、岗位核心技能、岗位综合技能，具备职业发展能力，满足浙江制造业需求的“双基”的专业培养模式。“双基”的专业培养模式针对浙江制造业的大环境，强调机械基础技能和专业基础技能，通过职业活动导向和工作过程导向的专业能力训练，培养学生的岗位基础技能、岗位核心技能、岗位综合技能以及职业发展能力，使学生具备在机械类岗位迁移的能力，在具备首岗胜任能力的基础上，学生能在“零件装配与产品设计”、“逆向工程方向”、“零件质量检测方向”、“模具结构设计”、“钣金结构设计”、“计算机辅助制造方向”等具备职业发展的专业能力。如图1所示：
图1、专业人才培养特色体系
专业特色主要体现在：
1、形成为浙江省制造业服务的CAX应用人才培养模式，强化机械基础技能＋CAD专业技能。
2、构建能力递进培养（岗位基础能力岗位核心能力岗位综合能力职业发展能力）教学模式，形成基于机电平台的行动导向课程体系。
3、构建培养学生产品造型设计加工和逆向工程能力的实训体系。
四、总结
浙江省是制造业的大省，有明显的区域经济模块。浙江机电职业技术学院以服务浙江制造业为己任，致力于培养制造业高技能人才，确定了“职业发展导向”的人才培养模式创新的指导思想。计算机辅助设计与制造专业作为机械领域的一个专业，基于机电人才培养模式建设服务企业，满足学生职业发展需要的专业人才培养方案，提出了围绕专业技能和岗位核心能力，构建基于机械基础与专业（CAD）基础，突出岗位基本技能、岗位核心技能、岗位综合技能，具备职业发展能力，满足浙江制造业需求的“双基”的专业培养模式；立足于浙江省制造业以及浙江机电职业技术学院机电人才培养平台，构建了以扎实的机械基础和专业基础为专业建设的“双基”特色，满足了学生在机械类岗位迁移的专业能力。
参考文献
[1]黄锡昌 高职计算机辅助设计与制造专业人才培养的思考.职业教育研究，26（5）133-134 2010。
2、主干课程：
机械制图、机械设计基础、电气技术基础、机械制造技术、产品三维造型与结构设计、数控加工工艺与编程、电气控制与PLC技术、液压与气压传动技术等。
3、培养目标：
本专业培养德、智、体、美全面发展，具有良好职业道德和人文素养，掌握常用零件的制造工艺编制、工装设计与选择、普通和数控加工、质量检测及机电设备应用等基本知识，具备机械加工工艺编制、数控编程与加工、机械产品安装与调试等能力，从事较简单产品的机械加工工艺编制、机械产品加工、机电设备安装调试生产线维护、生产现场管理等工作的高素质技术技能人才。
4、培养要求：
本专业培养具备机械制造基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。
5、培养模式：
关键词：机械设计基础 研究性学习 创新能力
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2012)02(a)-0208-01
机械设计基础课程是机电专业的一门重要的专业基础课，它不仅要求学生要掌握扎实的基础理论知识，还要具备将所学到的理论应用到工程实践中去的能力。虽然随着多媒体教学手段的完善，和立体化教学资源的逐步建设，教学效果有了一定的提高，但学生仍然是被动地接受老师讲授的知识，缺少学生自主性地参与、探究性的学习。而在本课程中引入研究性学习，在教学过程中创设一种类似科学研究的情境，让学生在教师引导下，从学习、生活及社会活动中去选择和确定研究专题，通过收集、分析和处理信息来实际感受和体验知识的过程，进而了解社会，学会学习，培养分析问题、解决问题的能力和创造能力。
1 开展研究性学习的工作基础
在机械设计基础的课程教学中，我们一直重视基础和实践，并不断尝试改革和创新。也取得了一定的成绩，这些正是开展研究性教学不可或缺的资源。
1.1 研究性学习的基础――立体化教学包的建立
在机械设计基础的整个教学中，我们不仅注重教材的建设，还建立了一系列与教材相配套的教学辅助资源。制作了多媒体辅助教学系统，编写了电子教案和试题库，编写了机械设计基础的学习指南与典型题解，建立了网络课程，以方便学生自学。这种立体化教学包的建立，在课堂教学中发挥了积极的作用，有助于研究性教学的开展。在学生进行探究学习的过程中，有全方位的教学资源可供参考，这无疑为学生自主学习创造了条件，起到了很好的促进作用。
1.2 研究性学习的雏形――“全课程系统课堂讨论”的教学方法一
在《机械设计基础》课程前期的教学中，我们就有一定的研究基础。我们过去在整个教学过程中，采用“全课程系统课堂讨论”的教学方法，将整机(减速器)的设计步骤中主要环节分为五个专题：即从已学过的力学知识开始，逐个讨论系数选择、受力分析、结构设计等，最后到设计出一整减速器。但在实行过程中发现还是有欠缺，总有部分学生置身于课堂讨论以外，没有积极的参与其中。而开展研究性学习后，把学生编成小组，给每个学生进行分工，让每个人有事干，则有助于改变这种部分学生“不作为”的现状。
1.3 研究性学习的促进――丰富的课外实践活动
为了培养学生的创新能力和研究能力，本课程组一直积极组织与指导学生参加我校的创新大赛、“机电杯动力小车大赛”、“全国机器人大赛等活动”，在“全国足球机器人大赛”、“游中国机器人大赛”……在活动中既培养了学生的实践能力和科研能力，也进一步激发了学生探究性学习的热情。
2 开展研究性教学的基本思路
研究性教学并不是一味地脱离基础知识的教学，而是在基础知识的教学中融入研究的理念，加入实践的训练。所以学科基础知识的理解和掌握是进行研究性学习的基础，但在研究性学习模式下，获取学科基础知识的方法要有所改变。过去的常规教学模式主要通过学生预习、同学交流、教师讲授、师生交流等方式，达到新知识的全面理解，但这是一种被动学习模式。而在研究性学习模式下，教师根据每一章节的教学计划，根据重点、难点的要求，布置相应的研究任务。该任务要难度适中，且尽可能从现实生活中寻找与现实生活息息相关的真实材料，提出挑战性问题，布置真实任务等。让学生能够利用已有相关知识和经验，去同化和旁通当前所学的知识，启发学生思考与创造。对综合性内容，通过选取“项目”来创设“情境”，通过“协作方式”开展学习讨论，通过完成“项目”实现知识的更新。
2.1 学习方式的多样性
研究性学习模式要综合多种教学方式，互相促进，而且研究性学习的方式也是依课程内容而变化的。比如：在土《机械设计基础》课程绪论时，为了激发学生的学习兴趣和了解机械方面的相关扩展知识，可布置有关“了解机械发展的历史，机械学科的新发展”方面的研究性论文；对平面四杆机构和凸轮机构等内容可以让学生在实际生活中寻找连杆、凸轮机构的应用实例，并通过实际的使用来自行研究机构的特点、种类，发现相应的缺点，撰写调查报告；比如在介绍轴的结构设计这一章时，我们准备了错误的图例让大家进行结构分析。过去都是教师先行讲解，现在我们让大家课前分组讨论，画出正确的结构图，并且让每一小组做成PPT在课堂讨论。这样在讨论中大家都能畅所欲言，也不再会出现“冷场”或教师“一言堂”的现象了。此外还可以有问卷、读书笔记等等形式，充分地将学生调动起来，通过各种研究手段来掌握所学知识。
2.2 组织形式要合理
在研究的过程中，一般以小组为单位，小组成员按学习成绩、性格特长合理搭配以进行互补。组内分工由学生自行决定，如创造能力强的可以制定计划或进行方案设计，力学好的同学可以进行运动学或动力学的分析、研究，制图好的同学可以进行画图，其余的同学可以帮忙查资料、调研等。这样可以各尽其才，也能够使每一位同学都主动参与到研究中来，享受探究带来的学习乐趣。
2.3 实施步骤要细致
由教师布置研究任务，并根据情况提供适当资料一各研究小组经研究确定相应的研究主题一组内讨论分工协作，并制定研究计划和方案一按研究任务的不同，展开项目实施工作(在学生的项目研究过程中，教师要进行适时、适当的指导，引导学生质疑、探究和创新，使他们学会思考。)一组内成员制作成果的展示或撰写研究报告等一教师点评、总结。
2.4 成绩评定要客观
对学生进行研究性学习的评价不应同于对学生的知识评价，采取以过程评价为重点，过程与结果相结合的原则。研究性学习强调的是研究过程，通过探究性的过程，达到自主学习的目的。所以成绩主要分两部分：一是平时成绩，主要依据学生收集信息、提出问题和在项目研究的的参与情况来评分，占总分的60％。为避免研究流于形式，在平时成绩的评定时，由小组和教师根据学生在小组中的参与情况共同评分；二是项目成果，主要依据项目成果的展示、介绍和答辩的情况来评分，占总分的40％。
机械装备制造业是为我国经济发展和国防建设提供技术装备的基础性产业,对我国推进经济结构战略性调整,推动产业升级,扩大国内需求,实现经济可持续发展的战略至关重要。
“制造装备及自动化”是机械设计制造及其自动化专业的一门主要专业课,它以机械制造装备为研究对象,重点介绍机械制造装备设计相关理论和技术,较为全面、系统地讲述机械制造装备的设计原理和方法。[1]本课程应注重理论联系实际,注重所学知识的综合应用。通过本门课程的学习,学生应掌握机械制造装备设计的相关概念和技术,具备机械制造装备总体设计和结构设计能力,从中可以看出该课程教学内容综合性强、知识面广、实践性强。
然而近年来,随着高校教学改革的深入,该课程学时压缩至32个学时,其中课堂教学课时只有26课时,实验只有6课时。采用传统的教学方法难以满足教学的需要。另外,随着我国经济结构的战略调整,产业不断升级,对工程应用型人才的需求也不断增大。因此,怎样有效地讲好这门课,让学生了解国内外装备制造业的技术现状及发展趋势,掌握机械制造装备先进的设计原理和方法,并具备一定的机械制造装备总体设计和结构设计的能力,是一个值得思考的问题。
一、认真备好每一堂课,将专业基础课中相关知识有效地串起来
“制造装备及自动化”这门课中很多相关的基础知识在其他课程都有介绍,比如机床设计时涉及轴所受的力及轴承的选择等。老师需要了解学生的先修课程及知识结构,并在合适的时期及时复习在专业基础课程中所学过的相关知识。例如讲主轴轴承的选用时,应及时复习在机械设计课程中所学的能承受轴向力的轴承都有哪些,一般有角接触球轴承,圆锥滚子轴承,推力轴承等;轴是通过什么方式将所受的轴向力传递到箱体机体上的,一般来说轴向力的传递顺序是轴肩轴承内圈滚子轴承外圈端盖螺钉机体;斜齿轮如何传递轴向力,一般来说,主动齿轮的轴向力Fa方向根据左右手定则确定、从动齿轮的轴向力Fa根据各个分力之间的关系确定。主动齿轮的左右手定则:主动齿轮是左旋就用左手,主动齿轮是右旋就用右手;将手掌展开,使拇指与四指垂直;使四指的指向与主动齿轮转向一致,并环绕轴线;拇指的指向就是轴向力的方向。诸如此类的相关知识点,在讲到相对应的知识时都应该认真地串一串,或者事先让学生复习其他课程所讲的相关知识点。古人云“温故而知新”,这样学生不但容易听明白,而且还感兴趣、记得牢,不至于学一科,考一科,忘一科。
二、改革课堂组织形式,加强学生的学习主动性
中国的课堂教学中大多是老师讲授,学生坐着听,偶尔记一下笔记,课堂上师生很少交流讨论。经过几年甚至十几年这样的被动接受式的教育,学生逐渐习惯于老师讲什么就听什么,从来不问为什么。以至到大学课堂有时老师课堂上提问,学生不管是会还是不会都不回答,老师教得累,学生缺乏学习的兴趣和内在动力,不愿意学,课堂教学缺乏活力。
分析探讨了“金属结构设计”课程教学过程中存在的问题，结合课程特点，通过整合规划教学内容，改进教学方法和教学手段等，对课程教学进行了改革与探讨，提出了改革措施，取得了较好的教学效果，为地方性高校课程教学改革提供参考。
关键词：
金属结构；课程教学；教学内容；教学方法
“金属结构设计”课程是三峡大学为材料成型及控制工程专业和机械设计制造及其自动化专业学生开设的一门专业主干课程。课程的主要目的与任务是使学生掌握金属结构的基本设计计算方法，培养学生的金属结构设计计算能力。该课程的教学内容对学生后期的课程设计、毕业设计等都能起到主导作用的影响。但以往采用单一传统的教学方法往往使学生产生厌倦和疲劳，导致学生学习积极性不高，教学效果不好。本文在分析探讨“金属结构设计”课程教学过程中出现的诸多问题基础上，结合课程特点，提出了课程教学改革措施，并付诸实施，取得了良好教学效果。
一、课程教学存在的问题与分析
1.课程知识点多，内容涉及的理论深而广，学生学习感到困难。“金属结构设计”课程主要讲述金属结构基本理论和基本构件的设计方法，内容包括：绪论、金属结构材料和性能、金属结构的连接、轴心受力构件、受弯构件、拉弯和压弯构件等。通过课程的学习，要求学生掌握金属结构的基本概念、基本理论和基本构件的设计方法。要达到这个要求，学生必须能熟练运用力学、金属材料学、焊接等学科和领域的诸多相关知识点。因此，这门课程要求学生具有较好的专业基础知识和综合分析能力，这对于那些专业基础知识掌握不太好和综合分析能力较弱的学生来说，学习该课程有一定难度。此外，课程中有很多公式推导内容，推导公式过程中，有时会涉及学生以前少有接触的相关理论知识，遇到这种情况时，学生就会感到很茫然，影响了学生对课程内容的理解。
2.课程章节内容相对独立，逻辑关系不强，学生学习很吃力。“金属结构设计”课程内容是由多个章节组成的，每章的内容都相对独立，前后无严密的逻辑关系，导致课程内容显得繁杂零乱。因此，要学好该课程，学生必须具备一定的综合分析、总结、归纳和理解能力。这对于已经习惯于学习理论体系好、逻辑关系强的公共基础课专业基础课的学生而言，学习该课程就非常吃力，久而久之就会产生厌烦情绪，影响教学效果。
3.课程研究对象与工程实际紧密相关，学生实践知识匮乏，缺少对课程研究对象的认识，增加了学习难度。课程研究对象直接来自于工程实际，如课程讲述的焊缝连接、螺栓连接和三大基本构件等都是工程实际中使用的连接和构件，其构造和尺寸几乎没作简化，课程讲授的设计和理论计算内容都是针对这些真实的连接和构件的。因此，要学好该课程，就必须对实际工程中的连接和构件的构造形式及使用条件等有一定的了解，这对于缺乏实践知识的学生来说，无疑加大了学习难度。
二、课程教学改革措施
针对上述问题，我们从整合规划教学内容、改进教学方法和教学手段等方面对“金属结构设计”课程教学进行了改革，提出了改革措施。
1.整合规划教学内容。教学内容是为满足课程知识和能力的传授服务的，教学内容和课程知识的紧密结合有利于合理利用教学时间，使学生在有限的学时内掌握好课程的知识和应用的能力。“金属结构设计”课程内容广、知识点多，要想使学生在有限学时内掌握课程教学大纲要求掌握的知识，首先必须对课程教学内容进行合理整合规划。多年教学实践告诉我们，如果仅按教材照本宣科，教学效果是不会好的，授课内容只有结合学生的思维模式和认知规律，合理整合规划，循序渐进，才会取得好的教学效果。因此，我们课程组对课程教学内容进行了整合规划，并用于课程教学。在课程教学内容的整合规划上，重点进行了以下几方面的工作。
（1）精简理论，突出应用。“金属结构设计”课程内容多而繁杂，涉及的理论和公式也较多，在讲述各章节内容时，一般先讲解基本概念，后讲解设计原理和运用，在讲授设计原理过程中，常常要用到许多相关学科领域的理论和知识点，同时还伴随着较多繁杂的公式推导，按照这种教学模式讲授课程内容，从学生学习角度来看，势必会出现两个问题，首先是抽象的理论和烦琐的公式推导过程对学生来说是枯燥且难以理解的，其次是过多地占用和耗费了学生的时间和精力，使学生顾此失彼，注重了公式推导而忽视了基本设计原理的掌握和运用。基于上述原因，本着少而精的原则，在课程讲授中尽量少讲复杂的公式推导，精简理论内容，在讲清基本概念和基本原理的基础上，重点讲述设计原理和方法的运用，这样既能降低学生对课程内容的枯燥感，学生又能把时间和精力放在课程的主要内容上，从而使学生能在有限时间内较好地掌握课程基本理论知识及其应用。
（2）调整授课顺序，精简教学内容。目前的金属结构设计教材都是按照绪论、金属结构材料和性能、金属结构的连接、轴心受力构件、受弯构件、拉弯和压弯构件等章节顺序编排的，这种顺序编排虽然可以满足知识体系的完整性和系统性，但由于后三章中主要涉及构件整体稳定和局部稳定等一些比较抽象的概念，理论性强，若按教材顺序讲授，学生理解、掌握课程内容很困难。为此，在分析这三章内容及相互关系基础上，结合多年的教学实践，我们将授课顺序进行了调整，先讲受弯构件，由于受弯构件的构造和稳定性等内容是相对独立的，先讲这一章不会增加学生的学习难度，然后讲授轴心受力构件，最后再讲授拉弯和压弯构件，由于轴心受压构件和压弯构件的截面形式相似，两者都是受压构件，虽两种构件的整体失稳形式不同，稳定性计算也不同，但两者的内容具有一定的对比性，将这两章调整到前后顺序介绍，结合这种对比性进行课程讲授，可以大大提高学生的学习效率。如学生学习了轴心受力构件一章后，轴心受压构件的整体稳定概念已建立，在随后讲授压弯构件的整体稳定概念时，对比轴心受压构件整体稳定概念进行讲解，学生就很容易理解和接受压弯构件的整体稳定概念了。此外，由于前面课程已讲述了普通螺栓连接内容，因此，在金属结构连接一章中，我们把重点放在焊缝连接和高强度螺栓连接上，对普通螺栓连接内容只做简要介绍，避免了课程内容的重复，节省了授课时间，提高了授课效率。
2.改进教学方法和教学手段。教学方法是课程学习的核心。大学教育的中心任务不仅在于教什么，更在于怎么教，如何教得更好。为了将“金属结构设计”课程教得更好，针对课程教学中出现的上述问题，在整合规划课程教学内容基础上，我们课程组对课程教学方法和教学手段进行了改进，取得了较好的教学效果。
（1）案例教学法。案例教学是当前高校提升教学质量的重要手段。实践证明，案例教学利于强化学生对理论知识的理解与掌握，利于提高学生学习的主动性和热情，利于培养学生理论与实际相结合的思维能力。近些年来，我们课程组在课程教学中尝试了案例教学法，收到了良好的效果。例如在讲授金属结构连接一章时，我们适时引入了三峡工程中一大型临时公路桥主钢箱梁设计实例，该梁因跨度太大，需分三段制作，现场连接组装，设计时需进行段与段之间的连接设计，是采用焊缝连接还是采用高强度螺栓连接？如何设计计算？针对这些问题，组织学生对其进行分析、讨论，并提出自己解决问题的方法，最后由教师进行归纳总结，给出最后结果。通过这个工程案例分析，不仅加深了学生对金属结构连接理论的理解，调动了学生学习的积极性，而且培养了学生理论联系实际的思维能力。
（2）对比教学法。“金属结构设计”课程教学内容中，有些概念和内容之间存在着一定联系和区别，按照传统的依次讲授的方法讲解这些概念和内容时，学生常常概念混淆，难以理解和掌握，但采用对比的方法，将这些慨念和内容排列在一起，进行对比讲解，学生就能较快地理解和掌握了。
（3）利用现代化教学手段提高课程教学效果。现代化教学手段是传统教学的有效辅助手段，先进的教学设备和现代信息技术能使教学内容图文并茂，活泼生动，在增大信息传输量的同时，提高教学效果。在课程教学中。我们将现代化教学手段与传统教学手段相结合，根据教学内容和知识点的需求，将自制的和网上下载的工程实例图片及视频适时呈现给学生，结合图片及视频讲述课程内容。教学实践结果显示：将现代化教学手段融入课程教学，一方面能使学生在课堂直观地接触到工程实际，更好地理解掌握课程内容和相关知识点，实现理论学习与实践学习的完美结合，另一方面能消除学生的厌倦情绪，提高学生学习的积极性和主动性。
三、结论
课程教学改革是教育改革的组成部分，提升课程教学效果是每个任课教师的期望。本文在充分分析探讨了“金属结构设计”课程教学过程中出现的问题基础上，结合课程特点，提出了课程教学改革措施，并付诸了实施。几年的教学实践表明，合理整合规划课程教学内容，教学中适时融入案例教学法、对比教学法等，充分利用现代化教学手段，课程教学效果是可以得到明显改善的。该课程教学改革措施的进一步完善和实施，将对课程教学效果的全面提高和我校材料成型及控制工程专业本科应用型人才培养质量的提升产生极大的影响。
参考文献：
[1]燕怒.金属结构设计[M].武汉：华中科技大学出版社，2012.
[2]龙锐，陈宜虎.优化教学内容，提升土木工程制图教学效果[J].高教论坛，2013，（6）：42-44.
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