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篇(1)

關(guān)鍵詞 非線性；機(jī)械系統(tǒng)；PID控制；漸進(jìn)穩(wěn)定性

中圖分類(lèi)號(hào)TH13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2012）64-0099-02

雖然當(dāng)前控制理論與技術(shù)實(shí)現(xiàn)了持續(xù)的發(fā)展和進(jìn)步，同時(shí)人們也提出了不同的非線性比例的積分和微分方程，有效改善了傳統(tǒng)線性PID品質(zhì)，但大多數(shù)的實(shí)際機(jī)械控制系統(tǒng)依舊采用傳統(tǒng)的線性PID進(jìn)行控制。而PID控制的非線性機(jī)械系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析一直是研究中的難點(diǎn)。

Arimoto提出了不確定的非線性機(jī)械系統(tǒng)PID局部控制趨向穩(wěn)定性，而Kelly則提出根據(jù)飽和函數(shù)在實(shí)踐中的引入明確了非線性不確定機(jī)械系統(tǒng)控制的全局漸進(jìn)穩(wěn)定性。相應(yīng)的專(zhuān)家還了解到自適應(yīng)飽和P加D控制過(guò)程中所呈現(xiàn)的機(jī)械系統(tǒng)全局穩(wěn)定性特點(diǎn)。根據(jù)近期的文獻(xiàn)研究了解到，專(zhuān)業(yè)的研究者所提出的新型的飽和函數(shù)，有效證明了P加D飽和同步誤差的非線性控制機(jī)器人系統(tǒng)的全局漸進(jìn)穩(wěn)定特點(diǎn)。

1 機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型與特性

n自由度的自由度旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)非線性機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型描述如下：

上述公式中，q為關(guān)節(jié)位置， 為速度矢量， 為加速度矢量，M（q）為對(duì)稱(chēng)正定慣性矩陣，而B(niǎo)0為關(guān)節(jié)線性阻尼摩擦力矩陣，C(q，)為哥氏力以及離心力矩陣，而g（q）是重力向量，U(q)是由于重力而形成的勢(shì)能，而則是力矩控制矢量。

非線性機(jī)械系統(tǒng)一般具有一下所示的結(jié)構(gòu)特性：

1）當(dāng)B0，實(shí)際上也是線性阻尼矩陣為對(duì)角正定矩陣，慣性矩陣保持對(duì)稱(chēng)正定且并非無(wú)限，是有界的，其范圍滿足如下關(guān)系式：

其中的λm（M）以及λm(M)表示的是在M（q）矩陣中的最小特征值和最大特征值。

2）對(duì)于特定的qd以及任意的q以及α>0，有一個(gè)恒定的對(duì)角正定矩陣保證下列關(guān)系式成立：

在實(shí)際的分析過(guò)程中，也就是公式中，對(duì)于任意的qd，也就的任意給定的期望位置，設(shè)計(jì)出線性PID控制器，通過(guò)綜合的考量能與任何的模型信息適用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了非線性機(jī)械系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定性位置的控制，從而致使非線性機(jī)械系統(tǒng)從初始的位置漸進(jìn)穩(wěn)定達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。

2 非線性機(jī)械系統(tǒng)PID控制漸進(jìn)穩(wěn)定性分析

2.1 傳統(tǒng)線性控制半全局漸近穩(wěn)定性

傳統(tǒng)PID線性控制:

公式中的Kp+Ki為恒定對(duì)角正比例，而Kd為微分增益矩陣；Ki為積分增益矩陣。

將上述兩個(gè)公式帶入非線性機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型后，可得出閉環(huán)系統(tǒng)的方程如下：

其中B=B0+Kd，通過(guò)上述公式，可得知ΔqT TzT為相應(yīng)系統(tǒng)中唯一靜態(tài)平衡點(diǎn)。

根據(jù)對(duì)傳統(tǒng)線性PID控制的非線性機(jī)械系統(tǒng)的分析，可得出相應(yīng)的定理：

根據(jù)非線性機(jī)械系統(tǒng)模型定義，傳統(tǒng)線性PID控制系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)傳統(tǒng)控制器的比例與微分增益參數(shù)適宜的不等式方程的設(shè)定和完善，那么系統(tǒng)的位置誤差處于半全局的漸進(jìn)收斂狀態(tài)。也就的存在穩(wěn)定的吸引域保證。

由于公式所表示的Lyapunov函數(shù)V保持正定的。并且函數(shù)V的值將順著閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了時(shí)間倒數(shù)在平衡點(diǎn)附近內(nèi)部吸引域的半負(fù)定。同時(shí)實(shí)際上值為零實(shí)際上也是Δq的值為零以及的值為零。根據(jù)LaSalle的不變性原理可了解到，吸引域D的值使處于其吸引域內(nèi)部的初始值都將漸進(jìn)穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)平衡位置的收斂。這似乎達(dá)到了局部漸進(jìn)穩(wěn)定的結(jié)果，然而實(shí)際上影響吸引域大小的常數(shù)值沒(méi)有出現(xiàn)在非機(jī)械系統(tǒng)的控制器中，這個(gè)影響的正常數(shù)值大小可隨意自定。同時(shí)也是吸引域的大小為整體的狀態(tài)空間體系，由此，根據(jù)相關(guān)學(xué)者的相似討論可推算出閉環(huán)系統(tǒng)的半全局漸進(jìn)的穩(wěn)定性特點(diǎn)。

2.2 改進(jìn)后的非線性PID控制的全局漸近穩(wěn)定性

根據(jù)相應(yīng)的仿真模擬實(shí)驗(yàn)可知，改善完成之后的NPI-D控制器當(dāng)中，控制系統(tǒng)中的等價(jià)比例的控制參數(shù)小于或者等于線性PID的控制參數(shù)，非線性機(jī)械系統(tǒng)控制器的位置和誤差可根據(jù)仿真試驗(yàn)的結(jié)果看出，在通過(guò)了初始控制值的誤差暫時(shí)狀態(tài)過(guò)渡完成后，機(jī)器人系統(tǒng)位置控制誤差逐漸接近零。同時(shí)實(shí)現(xiàn)改善后的非線性機(jī)械控制系統(tǒng)，也就是NPI-D系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)相比具有更快的反應(yīng)速度。根據(jù)推算的理論體系和結(jié)論明確到，本論文提出的非線性機(jī)械系統(tǒng)NPI-D控制器的改進(jìn)措施引入了較新的且將小誤差放大的飽和函數(shù)，從而明確了在較小的控制增益狀況下依舊能實(shí)現(xiàn)較快的過(guò)渡過(guò)程。為了保證非線性機(jī)械系統(tǒng)全局區(qū)域穩(wěn)定性而采取的，通常所用的雙曲余切函數(shù)無(wú)法放大誤差，為了實(shí)現(xiàn)滿意的系統(tǒng)過(guò)渡，機(jī)械系統(tǒng)中的比例以及積分的增益都相對(duì)大一些。

首先通過(guò)相類(lèi)似的勢(shì)能函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定性特點(diǎn)的推導(dǎo)：

針對(duì)近似的勢(shì)能函數(shù)求導(dǎo)可得出非線性的飽和函數(shù)如下所示：

其中唯一的靜態(tài)平衡點(diǎn)為

對(duì)于公式中所控制的閉環(huán)系統(tǒng)，可推出如下定理：

對(duì)近似勢(shì)能函數(shù)所表示的非線性機(jī)械系統(tǒng)，通過(guò)改進(jìn)的非線性機(jī)械NPI-D控制系統(tǒng)，控制器比例以及微分增益都要滿足相應(yīng)的不等式，那么系統(tǒng)位置位差呈現(xiàn)全局漸進(jìn)收斂，也就是。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)相應(yīng)線性控制的非線性機(jī)械系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定的分析，清晰明確地回答了這一開(kāi)放性問(wèn)題。雖然并沒(méi)有對(duì)線性控制全局的漸進(jìn)穩(wěn)定性進(jìn)行闡述，但實(shí)際證明了實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)中的半全局的漸進(jìn)穩(wěn)定性，同時(shí)在傳統(tǒng)的線性PID控制半全局漸進(jìn)穩(wěn)定性的分析基礎(chǔ)之上，提出了改進(jìn)的NPI-D控制體系，通過(guò)相應(yīng)專(zhuān)業(yè)理論的應(yīng)用證明了閉環(huán)系統(tǒng)呈現(xiàn)全局漸進(jìn)穩(wěn)定性，通過(guò)實(shí)際的實(shí)例進(jìn)一步表明了理論分析結(jié)果的正確和有效。

參考文獻(xiàn)

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篇(2)

根據(jù)國(guó)家機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)畢業(yè)能力要求之4“具有設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)、部件的能力”要求，整合現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容，形成了基礎(chǔ)知識(shí)遞增和設(shè)計(jì)能力遞進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)類(lèi)課程教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)。其中先修課程包括數(shù)學(xué)類(lèi)、工程力學(xué)、機(jī)械制圖、公差與技術(shù)測(cè)量等基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。為達(dá)到“具有設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)、部件的能力”的畢業(yè)要求，設(shè)計(jì)了課程教學(xué)及課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)三個(gè)能力遞進(jìn)培養(yǎng)環(huán)節(jié)。

2機(jī)械設(shè)計(jì)類(lèi)課程教學(xué)及課內(nèi)實(shí)驗(yàn)

課程教學(xué)及課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)分為機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，每部分。含課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，課程內(nèi)容及培養(yǎng)目標(biāo)如下：機(jī)械原理課程是一門(mén)培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)與分析的技術(shù)基礎(chǔ)課，主要研究機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，常用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論和方法，機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)方案的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，其主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生：第一，理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，設(shè)計(jì)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。第二，掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的能力。第三，具有機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制，計(jì)算機(jī)輔助機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的能力。機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是機(jī)械原理課程教學(xué)中的實(shí)踐環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)安排部分課程基本理論的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解。通過(guò)增設(shè)一些綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生基本知識(shí)、基礎(chǔ)理論與實(shí)際項(xiàng)目需求的理論知識(shí)應(yīng)用能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力。通過(guò)設(shè)立較多的選修實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)課程是一門(mén)培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課，在教學(xué)內(nèi)容方面著重掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、基本理論、基本方法和創(chuàng)新思維，通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)和機(jī)器中各種通用零件的基本理論和基本知識(shí)，初步具有機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的分析、設(shè)計(jì)能力，同時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過(guò)設(shè)立部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步加深理解課堂教學(xué)的內(nèi)容；通過(guò)設(shè)立一些綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力；通過(guò)強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力；通過(guò)設(shè)立較多的選做實(shí)驗(yàn)，滿足學(xué)生的求知欲，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。

3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類(lèi)課程的重要實(shí)踐性環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)，使學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論和實(shí)際知識(shí)，熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，掌握機(jī)械通用零部件及簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)方法。培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想，樹(shù)立工程意識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和以后從事工程設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。課程的教學(xué)目的：第一，學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法、步驟，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。第二，學(xué)會(huì)從機(jī)器的功能要求出發(fā)，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類(lèi)型，制定傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案，正確計(jì)算零件的工作能力，確定它的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及材料，并考慮制造工藝、使用、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問(wèn)題，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)能力。第三，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能訓(xùn)練，例如計(jì)算、繪圖，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和設(shè)計(jì)資料，以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)等。第四，通過(guò)編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，提高學(xué)生文字表達(dá)能力，掌握撰寫(xiě)技術(shù)文件的有關(guān)要求；培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)撰寫(xiě)論文的能力。第五，訓(xùn)練學(xué)生用CAD繪圖的能力。機(jī)械綜合課程設(shè)計(jì)是形成機(jī)械裝備設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。內(nèi)容以車(chē)床或銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線，以所學(xué)過(guò)的機(jī)械制造裝備的基礎(chǔ)知識(shí)為支撐，完成主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、操縱裝置布置、工程分析計(jì)算等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。其目的是在相關(guān)先修課程學(xué)習(xí)后，進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練，使學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基本步驟和方法，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

4創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)

學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)包括機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與仿真和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作兩個(gè)環(huán)節(jié)：機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與仿真是學(xué)生以項(xiàng)目組的形式自主開(kāi)展的為期一年的研發(fā)與制作項(xiàng)目，在學(xué)院的統(tǒng)一命題下完成一項(xiàng)任務(wù)。提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、問(wèn)題求解、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、項(xiàng)目管理、綜合創(chuàng)新等方面的能力和素質(zhì)。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作是結(jié)合學(xué)生已有的知識(shí)儲(chǔ)備，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維，通過(guò)機(jī)構(gòu)綜合模擬現(xiàn)實(shí)自然界生物的動(dòng)作行為，并輔以相應(yīng)的控制系統(tǒng)達(dá)到機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。在教師的啟發(fā)和指導(dǎo)下，學(xué)生以組為單位自主地進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容科技文獻(xiàn)檢索、方案設(shè)計(jì)、虛擬仿真、繪制加工圖紙、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)并進(jìn)行答辯，通過(guò)工程實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)的能力。

5結(jié)論

篇(3)

關(guān)鍵詞：專(zhuān)業(yè)學(xué)位；培養(yǎng)模式；實(shí)踐環(huán)節(jié)；工程特色

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）31-0131-02

一、引言

專(zhuān)業(yè)學(xué)位工程碩士從培養(yǎng)方式上分為非全日制在職工程碩士和全日制工程碩士?jī)煞N，在職工程碩士通常有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，而全日制工程碩士與工學(xué)碩士相似，其學(xué)生大多數(shù)為應(yīng)屆本科畢業(yè)生，缺乏實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)。全日制工程碩士雖然在招生對(duì)象上與工學(xué)碩士相似，但由于二者的培養(yǎng)目標(biāo)不同，其培養(yǎng)模式、培養(yǎng)方法、教學(xué)體系、論文標(biāo)準(zhǔn)均有較大的區(qū)別。以往的非全日制工程碩士和工學(xué)碩士的培養(yǎng)模式、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和保障體系已不能完全適用，必須構(gòu)建出適合全日制工程碩士培養(yǎng)目標(biāo)的各種體系和機(jī)制，以適應(yīng)專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生教育的發(fā)展。

我校機(jī)械工程學(xué)科作為最具綜合性和工程實(shí)踐特征的學(xué)科之一，從1999年開(kāi)始，在培養(yǎng)管理工作中積極探索、改革創(chuàng)新，通過(guò)學(xué)科建設(shè)、人才隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)踐基地建設(shè)等有效措施，保持工程碩士教育的健康發(fā)展，取得較大進(jìn)展。

二、全日制專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)存在的問(wèn)題

（一）培養(yǎng)模式與定位不能全面體現(xiàn)工程特色

目前，許多機(jī)械類(lèi)的研究生教育仍沿用學(xué)術(shù)型研究生的培養(yǎng)方式，無(wú)法突出專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生的工程特色和應(yīng)用背景，達(dá)不到學(xué)術(shù)型研究生在理論與創(chuàng)新方面的要求。

（二）課程體系不能全面突出實(shí)踐性和應(yīng)用性

大多數(shù)院校目前沒(méi)有專(zhuān)門(mén)用于培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生的課程教學(xué)體系，在必修課和選修課方面沿襲學(xué)術(shù)型研究生的課程體系，忽略對(duì)專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

（三）教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法與工程需求存在差距

專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生大多是應(yīng)屆本科畢業(yè)生，目前教學(xué)內(nèi)容存在“重理論、輕實(shí)踐、多灌輸、少研討”的現(xiàn)象，達(dá)不到豐富學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、提高工程實(shí)踐能力的要求，不符合企業(yè)需求。

（四）研究課題單一，不能全面體現(xiàn)工程實(shí)際

部分專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生在校期間從未參與過(guò)工程實(shí)際項(xiàng)目，學(xué)位論文幾乎是理論分析與公式推導(dǎo)，既不符合專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)目標(biāo)，也背離了國(guó)家設(shè)立專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生的初衷。

因此，在全日制專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)過(guò)程中，探索出理論和實(shí)踐相結(jié)合的培養(yǎng)機(jī)制，研究出具有機(jī)械類(lèi)行業(yè)特點(diǎn)、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的培養(yǎng)模式，制訂切實(shí)可行的培養(yǎng)方案、教學(xué)體系和教學(xué)方法，使機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生具有綜合的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和良好的實(shí)踐能力，具備較強(qiáng)的可持續(xù)發(fā)展能力，注重全面綜合發(fā)展，這無(wú)疑是一個(gè)重大的課題，對(duì)以大機(jī)械人才觀，培養(yǎng)更具特色與競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)、實(shí)用復(fù)合型人才具有重要的意義。

三、改革思路

（一）創(chuàng)新培養(yǎng)模式

工程碩士的培養(yǎng)必須改革傳統(tǒng)的“重學(xué)術(shù)、輕實(shí)踐”的培養(yǎng)模式，明確培養(yǎng)工程實(shí)踐能力強(qiáng)、具有解決工程實(shí)踐問(wèn)題和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型、復(fù)合型高層次工程技術(shù)和工程管理人才的培養(yǎng)目標(biāo)，制訂符合現(xiàn)代化建設(shè)要求的專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)內(nèi)容，堅(jiān)持“強(qiáng)基礎(chǔ)、重實(shí)踐，求創(chuàng)新”的指導(dǎo)思想，以綜合素質(zhì)培養(yǎng)為基礎(chǔ)，以能力培養(yǎng)為主線，對(duì)知識(shí)、能力、素質(zhì)等方面進(jìn)行合理安排，力求整體優(yōu)化，培養(yǎng)具有工程背景的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。

（二）注重課程設(shè)置

制訂專(zhuān)業(yè)型工程碩士的培養(yǎng)計(jì)劃是保證人才培養(yǎng)的重要基礎(chǔ)。培養(yǎng)計(jì)劃中的課程設(shè)置應(yīng)充分體現(xiàn)“厚理論基礎(chǔ)、重實(shí)際應(yīng)用、拓前沿知識(shí)、強(qiáng)工程實(shí)踐”的特點(diǎn)，采用學(xué)分制和模塊化，將模塊分為必修模塊和選修模塊。減少公共必修課學(xué)時(shí)，增加能代表學(xué)科前沿、富有實(shí)用性的案例課和高水平選修課，增加實(shí)踐環(huán)節(jié)。針對(duì)專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生的工程實(shí)踐背景，在實(shí)踐環(huán)節(jié)方面要求學(xué)生深入企業(yè)，時(shí)間為0.5～1年，兩個(gè)學(xué)分，撰寫(xiě)出實(shí)踐環(huán)節(jié)總結(jié)報(bào)告，由企業(yè)導(dǎo)師簽字認(rèn)定，而且，其學(xué)位論文也可以此為背景展開(kāi)，充分體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)學(xué)位工程碩士的培養(yǎng)特色。

在教學(xué)過(guò)程中，要求教師采用主題式的教學(xué)模式，按工程項(xiàng)目、工程案例和工程問(wèn)題組織教學(xué)內(nèi)容，針對(duì)不同內(nèi)容提出設(shè)計(jì)主題，注重課程內(nèi)容的銜接，不斷激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望，營(yíng)造創(chuàng)新環(huán)境，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、思維、方法和技能。通過(guò)淡化分析，加強(qiáng)綜合，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的綜合訓(xùn)練。同時(shí)，要求教師針對(duì)課程內(nèi)容，以企業(yè)實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)研究、參加科研、協(xié)助導(dǎo)師指導(dǎo)本科生實(shí)踐等方式強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，為論文寫(xiě)作奠定基礎(chǔ)。

（三）突出實(shí)踐環(huán)節(jié)

校內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)。在選修課中，應(yīng)規(guī)定每門(mén)課程必須有實(shí)踐操作，同時(shí)構(gòu)建高水平的校內(nèi)實(shí)踐基地，承擔(dān)與理論課程配套開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，并為研究生完成學(xué)位論文工作提供必要的工作場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

企業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)。企業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)是機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，充分的、高質(zhì)量的企業(yè)實(shí)踐是專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要保證。通過(guò)該環(huán)節(jié)，應(yīng)達(dá)到基本熟悉本行業(yè)工作流程和相關(guān)職業(yè)及技術(shù)規(guī)范，培養(yǎng)實(shí)踐研究和技術(shù)創(chuàng)新能力，并結(jié)合實(shí)踐完成論文選題工作。

全日制專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生的實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容由校內(nèi)外導(dǎo)師共同協(xié)商決定，認(rèn)真組織開(kāi)展相應(yīng)的企業(yè)實(shí)踐活動(dòng)，并進(jìn)行必要的總結(jié)和考核評(píng)估，獲得相應(yīng)的學(xué)分。

（四）體現(xiàn)工程特色

強(qiáng)化工程實(shí)踐的總體思路是：面向工程，建設(shè)基地，提升工程實(shí)踐能力；依托課程，融合課外，協(xié)調(diào)開(kāi)展創(chuàng)新教育。在與相關(guān)企業(yè)建立研究生培養(yǎng)基地與社會(huì)實(shí)踐基地的同時(shí)，不斷豐富學(xué)位論文的選題來(lái)源，使其有明確的職業(yè)背景和應(yīng)用價(jià)值。在指導(dǎo)方式上，以校內(nèi)導(dǎo)師指導(dǎo)、校外導(dǎo)師參與為主，合理運(yùn)用理論知識(shí)和技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題。

培養(yǎng)過(guò)程采取課程學(xué)習(xí)、企業(yè)實(shí)踐和學(xué)位論文相結(jié)合的方式。注重對(duì)工程應(yīng)用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，增長(zhǎng)工作經(jīng)驗(yàn)，縮短就業(yè)適應(yīng)期。在研究生入學(xué)后，導(dǎo)師要從學(xué)生的實(shí)際和社會(huì)需求出發(fā)，為其制訂培養(yǎng)計(jì)劃。課程設(shè)置要以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，以職業(yè)需求為目標(biāo)，以綜合素養(yǎng)和應(yīng)用知識(shí)與能力的提高為核心。

對(duì)于企業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，可采取集中實(shí)踐與分段實(shí)踐相結(jié)合的方式。通過(guò)建立校企培養(yǎng)基地，共同培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生，改革創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式，積極探索人才培養(yǎng)機(jī)制。

四、實(shí)施效果

（一）建立具有科學(xué)性、實(shí)用性的培養(yǎng)模式及課程體系

機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士的課程內(nèi)容要根據(jù)企業(yè)需求和近幾年畢業(yè)生的就業(yè)情況來(lái)設(shè)置。機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生開(kāi)設(shè)《機(jī)械工程領(lǐng)域工程實(shí)踐問(wèn)題案例分析》、《機(jī)械制造技術(shù)應(yīng)用與實(shí)踐》、《機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)與分析》及《實(shí)踐環(huán)節(jié)》等工程實(shí)踐與案例課程；同時(shí)還開(kāi)設(shè)了相關(guān)的選修課，充分體現(xiàn)培養(yǎng)特色。

（二）確立科學(xué)、系統(tǒng)、前后呼應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容

機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)將《現(xiàn)代制造技術(shù)》、《現(xiàn)代控制理論及應(yīng)用（機(jī)械）》、《現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法》集設(shè)計(jì)、制造、控制于一體，與選修課《復(fù)雜表面制造技術(shù)》、《數(shù)控設(shè)備設(shè)計(jì)與分析》等制造、設(shè)計(jì)、測(cè)試、分析相呼應(yīng)，形成完整的課程體系。同時(shí)，將教師的典型科研項(xiàng)目加入課堂教學(xué)，按工程項(xiàng)目、工程案例和工程問(wèn)題組織教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和綜合實(shí)踐能力。

（三）建立實(shí)踐教學(xué)基地，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力

注重吸納使用社會(huì)資源，加強(qiáng)合作辦學(xué)，建立聯(lián)合培養(yǎng)基地，充分發(fā)揮我校機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)學(xué)位人才培養(yǎng)的優(yōu)勢(shì)。從2000年開(kāi)始，以機(jī)械工程領(lǐng)域?yàn)橐劳校群笈c沈陽(yáng)多家大型裝備制造業(yè)企業(yè)建立研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地，并保持長(zhǎng)期合作關(guān)系，邀請(qǐng)?jiān)擃I(lǐng)域?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)家參與專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)，參加學(xué)位論文評(píng)審、答辯等環(huán)節(jié)。2010年5月，由沈陽(yáng)市政府牽頭，我校與沈陽(yáng)六家企業(yè)共同組建“沈陽(yáng)鐵西裝備制造業(yè)聚集區(qū)公共研發(fā)促進(jìn)中心”，為機(jī)械專(zhuān)業(yè)型工程碩士的培養(yǎng)提供更大的平臺(tái)。

（四）穩(wěn)步實(shí)施“雙導(dǎo)師”制，建設(shè)一只具有工程實(shí)踐背景的師資隊(duì)伍

建設(shè)一支專(zhuān)兼結(jié)合，既有較高學(xué)術(shù)水平又有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，具有工程實(shí)踐背景的師資隊(duì)伍，是做好工程碩士培養(yǎng)工作的關(guān)鍵。為體現(xiàn)工程碩士的培養(yǎng)特點(diǎn)，積極探索校內(nèi)外“雙導(dǎo)師”制，即以校內(nèi)導(dǎo)師為主，企業(yè)導(dǎo)師為輔，共同指導(dǎo)實(shí)踐環(huán)節(jié)、項(xiàng)目研究與學(xué)位論文等多個(gè)培養(yǎng)環(huán)節(jié)，共同承擔(dān)專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生教育的培養(yǎng)工作。

通過(guò)聘任更多有著較高理論水平和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)單位專(zhuān)業(yè)人才做兼職導(dǎo)師，同時(shí)不斷提高校內(nèi)師資隊(duì)伍的專(zhuān)業(yè)化水平，鼓勵(lì)教師參與橫向課題，加強(qiáng)內(nèi)部培訓(xùn)，參加專(zhuān)業(yè)技能培訓(xùn)等方式，豐富教師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不斷提高專(zhuān)業(yè)課教師的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力，提升整個(gè)專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生教育師資隊(duì)伍的專(zhuān)業(yè)化水平。自開(kāi)始招收機(jī)械工程工程碩士始，即要求其導(dǎo)師由學(xué)術(shù)造詣深、工程實(shí)踐能力強(qiáng)，且有企業(yè)橫向科研課題背景的教授擔(dān)任，保證工程碩士的培養(yǎng)質(zhì)量。幾年來(lái)，有20余位校內(nèi)教師及每年吸納10余名不同學(xué)科領(lǐng)域的專(zhuān)家、學(xué)者和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的人員做校外導(dǎo)師，參與實(shí)踐課程、項(xiàng)目研究與學(xué)位論文等多個(gè)培養(yǎng)環(huán)節(jié)，共同承擔(dān)專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)工作，增加學(xué)生的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，縮短就業(yè)適應(yīng)期，取得良好效果。

（五）強(qiáng)化結(jié)合工程實(shí)踐背景的學(xué)位論文選題

論文選題應(yīng)源于生產(chǎn)實(shí)際，或具有明確工程背景與應(yīng)用價(jià)值，或具有一定的技術(shù)難度，體現(xiàn)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，或有足夠工作量。論文研究應(yīng)體現(xiàn)作者的知識(shí)更新及在具體工程應(yīng)用中的新意，研究結(jié)果能對(duì)行業(yè)特別是所在單位的技術(shù)進(jìn)步起到促進(jìn)作用。

篇(4)

關(guān)鍵詞：虛擬制造技術(shù)；現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計(jì)；機(jī)械制造；機(jī)械產(chǎn)品；機(jī)械設(shè)計(jì)

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A中圖分類(lèi)號(hào)：TH166文章編號(hào)：1009-2374（2016）05-0073-02

作者簡(jiǎn)介：伊紀(jì)斌（1994-），男，山東淄博人，山東理工大學(xué)國(guó)防教育學(xué)院學(xué)生，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)制造的快速發(fā)展，現(xiàn)代化的市場(chǎng)要求產(chǎn)品生產(chǎn)廠商要以最快的速度、最優(yōu)的品質(zhì)、最短的研發(fā)時(shí)間、最低的成本消耗和最佳的服務(wù)來(lái)滿足顧客的需求。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)一般是在圖紙結(jié)合產(chǎn)品的特性和設(shè)計(jì)的具體要求進(jìn)行的，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要提前對(duì)設(shè)計(jì)中的設(shè)備裝配的干擾因素的不確定進(jìn)行考慮，但是產(chǎn)品在裝配中的缺陷只有在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的后期才能暴露出來(lái)或者在產(chǎn)品的試制階段和裝配中顯現(xiàn)出來(lái)。如果設(shè)計(jì)的零件已經(jīng)開(kāi)始投入生產(chǎn)了，那么損失就更加嚴(yán)重了。產(chǎn)品的質(zhì)量在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造方式上不能得到很好的保證，并且傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的工藝比較粗糙、開(kāi)發(fā)的效率低、花費(fèi)時(shí)間比較長(zhǎng)、耗費(fèi)的資金比較大。在變化速度快、持續(xù)性發(fā)展和不可預(yù)測(cè)性市場(chǎng)中難以適應(yīng)。因此，企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)需要具備高度的柔性和快速的反應(yīng)，與此同時(shí)信息技術(shù)的飛速發(fā)展保證了機(jī)械制造的先進(jìn)性，信息化的使用對(duì)于現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計(jì)十分重要。

1虛擬機(jī)械制造技術(shù)

以往傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的設(shè)備條件比較差，設(shè)計(jì)技術(shù)性不強(qiáng)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念比較保守，設(shè)計(jì)的手段主要依靠的是粗略的計(jì)算和估算，主要是在較多的簡(jiǎn)化和靜止化假設(shè)中完成機(jī)械工程的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)具有較大的隨意性，并且設(shè)計(jì)的關(guān)鍵過(guò)程還對(duì)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)習(xí)慣具有很大的依賴(lài)性。設(shè)計(jì)的過(guò)程很難實(shí)現(xiàn)合理、高效和準(zhǔn)確。但是在現(xiàn)代化虛擬設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)依賴(lài)性強(qiáng)、設(shè)計(jì)過(guò)程靜態(tài)性和設(shè)計(jì)理念隨意性向現(xiàn)代化設(shè)計(jì)精確性、以數(shù)據(jù)知識(shí)工程和專(zhuān)家系統(tǒng)為保證的設(shè)計(jì)方式的發(fā)展，虛擬計(jì)算機(jī)技術(shù)需要對(duì)必要的信息進(jìn)行檢索、分析和收集。最終找出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案和數(shù)值運(yùn)算的方式，當(dāng)然也會(huì)對(duì)CAD技術(shù)和人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等進(jìn)行大量的應(yīng)用。虛擬機(jī)械制造技術(shù)主要是在虛擬環(huán)境下對(duì)計(jì)算機(jī)的模型進(jìn)行虛擬分析的一種計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)。該技術(shù)集成并綜合應(yīng)用了綜合性的機(jī)械制造環(huán)境，主要包括了各種仿真、分析、應(yīng)用等工具以及信息模型和控制工具等。虛擬制造需要經(jīng)歷的主要階段有裝配產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)仿真、回收利用。依靠虛擬制造技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)人員不需要將所有的零件設(shè)備生產(chǎn)制造出來(lái)，可以通過(guò)對(duì)零件模型的建立，隨后對(duì)零件進(jìn)行虛擬裝配，并對(duì)各零件部位之間的裝配間隙進(jìn)行干涉、對(duì)裝配的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)檢查，對(duì)零件設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤及時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果零件不符合設(shè)計(jì)要求，可以依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)方便及時(shí)更改模型，最后形成新的零部件設(shè)計(jì)圖和裝配圖，達(dá)到設(shè)計(jì)、裝配和制造檢驗(yàn)的協(xié)調(diào)。

2虛擬制造技術(shù)的關(guān)鍵

虛擬制造技術(shù)包含了許多方面，主要有設(shè)計(jì)技術(shù)的提出、產(chǎn)品制造過(guò)程的抽取、原模型的建立、集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、建模仿真等。下面就對(duì)虛擬制造技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的介紹：

2.1虛擬技術(shù)中的建模技術(shù)

虛擬指的是在系統(tǒng)中將現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)映射到虛擬環(huán)境下，主要涉及了RMS的模型化、形式化、計(jì)算機(jī)化的抽象描述和表示。VMS建模的主要內(nèi)容有生產(chǎn)模型建立、產(chǎn)品模型建立、工藝模型建立的信息化體系結(jié)構(gòu)的建立。生產(chǎn)模型中有靜態(tài)描述和動(dòng)態(tài)描述兩種。靜態(tài)描述主要是關(guān)于對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特性。動(dòng)態(tài)描述是在已經(jīng)被得知的系統(tǒng)狀態(tài)和需求的性質(zhì)上對(duì)產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行全面的預(yù)測(cè)。在制造過(guò)程中我們將種種實(shí)體對(duì)象總的稱(chēng)之為產(chǎn)品模型。在產(chǎn)品的模型建立中需要對(duì)產(chǎn)品的明細(xì)、形狀特征等方面進(jìn)行描述。對(duì)于VMS而言，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品實(shí)施過(guò)程的全部繼承必須具備完整的產(chǎn)品模型。因此在虛擬制造中的產(chǎn)品模型不再是單一和靜止的，它可以運(yùn)用抽象的技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種模型面貌的提取。工藝模型主要指的是在制造過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品的工藝參數(shù)和關(guān)于產(chǎn)品功能的各種因素進(jìn)行聯(lián)系，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品模型和生產(chǎn)模型之間相互作用的反映。

2.2虛擬制造技術(shù)中的仿真技術(shù)

仿真指的是通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的抽象化和簡(jiǎn)潔化最終形成的系統(tǒng)模型，并且在仿真的基礎(chǔ)上對(duì)模型進(jìn)行應(yīng)用，最終得到相應(yīng)的系統(tǒng)性性能分析。仿真主要以系統(tǒng)模型為主體的研究方法，它對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)系統(tǒng)沒(méi)有直接的干擾作用，并且仿真系統(tǒng)可以對(duì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)完成在實(shí)際工作中需要很長(zhǎng)時(shí)間的工作，有效縮短了生產(chǎn)決策的時(shí)間，最大化地避免了對(duì)人力、物力和資金的投入以及浪費(fèi)。計(jì)算機(jī)技術(shù)還有很好的仿真修復(fù)功能，最大化地保證了方案的最優(yōu)。仿真技術(shù)過(guò)程的主要步驟有系統(tǒng)研究、數(shù)據(jù)收集、系統(tǒng)模型建立、仿真算法的確定、仿真模型的計(jì)算、仿真模型的運(yùn)行、結(jié)果的輸出和分析。仿真在產(chǎn)品的制造過(guò)程主要被分為制造的仿真和加工的仿真。在系統(tǒng)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中主要涉及的是產(chǎn)品建模、設(shè)計(jì)交互行為仿真等。方便對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的評(píng)價(jià)，及時(shí)進(jìn)行反饋，降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。加工過(guò)程的仿真主要有切削、裝配、檢驗(yàn)及焊接、壓力加工和鑄造等。以上兩種仿真過(guò)程是相對(duì)獨(dú)立的，兩者不能實(shí)現(xiàn)集成，而VM中應(yīng)建立全面過(guò)程的統(tǒng)一仿真。

2.3虛擬制造中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的目的是改善計(jì)算機(jī)的交互方式，提高計(jì)算機(jī)的可操作性，它是在對(duì)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和多種顯示以及控制等接口設(shè)備的基礎(chǔ)上，以交互的三維環(huán)境為人提供沉浸體驗(yàn)的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要由圖形系統(tǒng)和多種接口設(shè)備組成，使人在虛擬環(huán)境中感受到真實(shí)的沉浸感覺(jué)，交互性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中有操作者、機(jī)器和人機(jī)接口。它幫助提升人和計(jì)算機(jī)間的和諧度，同時(shí)也是最有力的仿真工具。在VRS的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的模擬。在用戶交互輸入以及輸出修改虛擬環(huán)境的條件下，使人達(dá)到身臨其境的沉浸感覺(jué)。VM的關(guān)鍵技術(shù)之一就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

3機(jī)械虛擬樣機(jī)技術(shù)介紹

虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中被稱(chēng)作機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)，它是20世紀(jì)80年代在計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展中發(fā)展起來(lái)的一種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)。在計(jì)算機(jī)建立樣機(jī)模型后，對(duì)模型的多種動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行具體的分析，最后對(duì)樣機(jī)方案實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。用數(shù)字化模型代替物理性的樣機(jī)。通過(guò)虛擬樣機(jī)技術(shù)的作用，簡(jiǎn)化了機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程，有效縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間，最大程度降低產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本和費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和系統(tǒng)性能的提升，使設(shè)計(jì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化和最具創(chuàng)新性。綜合以上優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)就受到了眾多工業(yè)發(fā)達(dá)和高等院校及設(shè)計(jì)和生產(chǎn)企業(yè)的重視，許多著名的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)者都對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了引入并運(yùn)用在自身產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中，并且取得了極好的經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)效益。在機(jī)械工程設(shè)計(jì)

中應(yīng)用仿真技術(shù)對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工序等方面的選用以及工藝參數(shù)、加工工藝、裝配工藝等構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性等均可以實(shí)現(xiàn)建模仿真。

4虛擬制造技術(shù)在機(jī)械工程中發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)

4.1強(qiáng)大的通用性和分析處理復(fù)雜問(wèn)題的能力

虛擬樣機(jī)技術(shù)建立和發(fā)展的基礎(chǔ)是分析力學(xué)和多體運(yùn)動(dòng)力學(xué)，該技術(shù)的關(guān)鍵是對(duì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)建模。因此，大多數(shù)的虛擬樣機(jī)技術(shù)軟件主要運(yùn)用的是帶約束乘子的微分代數(shù)混合方程。令每個(gè)構(gòu)件都有六個(gè)自由度是它的核心，還要要求其對(duì)多余的自由度進(jìn)行限制，實(shí)現(xiàn)其具有良好的通用性，達(dá)到適用性強(qiáng)的目的。與此同時(shí)，虛擬樣機(jī)技術(shù)還對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的詳細(xì)環(huán)節(jié)進(jìn)行考慮，具體指彈性、接觸和摩擦等因素。

4.2為機(jī)械系統(tǒng)建模帶來(lái)便利

傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)建模中要先建立運(yùn)動(dòng)分析，隨后在運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行動(dòng)力分析，這中間需要許多的圖形分析和公式推導(dǎo)。但是圖形的分析和公式的推導(dǎo)過(guò)程往往比較復(fù)雜，并且錯(cuò)誤率高。同樣的建模過(guò)程中設(shè)計(jì)人員只需要將機(jī)械的構(gòu)成方式和連接方法以及相應(yīng)的物理參數(shù)實(shí)施輸入，其后的建模和求解只需要計(jì)算來(lái)完成就可以了，極大地幫助設(shè)計(jì)人員承擔(dān)了許多的設(shè)計(jì)難度。

4.3強(qiáng)大的后期處理能力

在傳統(tǒng)的分析方法上通常得出的是大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的理解還要依靠豐富的經(jīng)驗(yàn)和理論。但是運(yùn)用虛擬樣機(jī)計(jì)算軟件為復(fù)雜性的數(shù)據(jù)提供了可視化技術(shù)，使得設(shè)計(jì)人員直觀地看到機(jī)械設(shè)計(jì)的性能和運(yùn)動(dòng)效果。

5結(jié)語(yǔ)

虛擬制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代工程機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的設(shè)計(jì)、試制等一系列過(guò)程的直觀性。實(shí)現(xiàn)了在產(chǎn)品真正制造出來(lái)前，可以在虛擬的制造環(huán)境中生成產(chǎn)品的原型，更好地替代現(xiàn)實(shí)中的硬件產(chǎn)品，更方便地對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能和可生產(chǎn)性進(jìn)行評(píng)估，極大地縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期，最大化地節(jié)約了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成本，保證產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)可以適應(yīng)市場(chǎng)的靈活性的變化。虛擬制造技術(shù)是現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在機(jī)械制造中的綜合應(yīng)用。在現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的幫助下實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，不僅不會(huì)造成實(shí)際物質(zhì)的浪費(fèi)，并且還能更直觀地了解產(chǎn)品生產(chǎn)的具體情況，打開(kāi)了機(jī)械制造和設(shè)計(jì)的全新局面。

參考文獻(xiàn)

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篇(5)

關(guān)鍵詞 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 工程應(yīng)用 創(chuàng)新能力 實(shí)踐能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Curriculum Reform of "Mechatronics System Design" in Universities

ZENG Yudan, DU Liuqing, ZHANG Mingde, YANG Xiangyu, WANG Yali

(Chongqing Automobile Institute, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054)

Abstract "Mechatronics System Design" as a core curriculum in group of mechanical engineering curriculum, has strong comprehensive and practical features. In this paper, our undergraduate institutions in the curriculum development and teaching reform emerged as the major issue, the demand for the industry, for engineering applications, emphasizing awareness and sense of innovation and engineering training, a typical mechatronic systems - NC special main design feature for teaching, student-centered, self-study students for the purpose of awareness and self-learning ability, the students involved in the actual design process was focused on teaching content, teaching reform, to build and improve enhance undergraduate project quality, to develop students' practical ability and creative ability of the curriculum and teaching model are discussed.

Key words Mechatronics System Design; engineering applications; innovation ability; practical ability

0 引言

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制及信息處理技術(shù)、系統(tǒng)工程、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域，是機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)學(xué)科課程群中的核心課程。本課程技術(shù)含量高，內(nèi)容更新快，要求學(xué)生能綜合運(yùn)用機(jī)械、電子、控制與信息處理等多學(xué)科的知識(shí)，完成對(duì)系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、優(yōu)化等一系列過(guò)程，具有很強(qiáng)的綜合性和工程實(shí)踐性，相比其它專(zhuān)業(yè)課程而言，課程建設(shè)和教學(xué)改革面臨更多問(wèn)題，具有更大難度。

目前課程建設(shè)中存在的主要問(wèn)題有：①教學(xué)內(nèi)容過(guò)分側(cè)重于工程科學(xué)理論知識(shí)的灌輸，缺少工程分析設(shè)計(jì)的實(shí)踐過(guò)程，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工程應(yīng)用要求；②教學(xué)模式基本還是傳統(tǒng)的以教師傳授知識(shí)為主，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的模式，“以教師為中心，以課堂為中心，以書(shū)本為中心” 的單向灌輸式教學(xué)模式方法仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，學(xué)生動(dòng)手解決實(shí)際工程問(wèn)題的機(jī)會(huì)很少。以上問(wèn)題使得學(xué)生理論知識(shí)與工程實(shí)踐相脫離，實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力薄弱，不能適應(yīng)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)和工程技術(shù)發(fā)展的要求。

1 課程教學(xué)改革研究

我校自1999年開(kāi)設(shè)機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)方向以來(lái)，一直對(duì)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程建設(shè)和教學(xué)改革進(jìn)行了不斷的探索，現(xiàn)將教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式改革的過(guò)程小結(jié)如下：

1.1 教學(xué)內(nèi)容改革

高檔數(shù)控機(jī)床和基礎(chǔ)制造裝備是《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》16個(gè)重大專(zhuān)項(xiàng)之一，也是國(guó)家振興計(jì)劃的重要組成部分，因此在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上，緊跟這一重大決策，響應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略需求，將典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)――數(shù)控專(zhuān)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)題作為主要內(nèi)容，在前續(xù)課程所講授的理論知識(shí)和工程應(yīng)用實(shí)例基礎(chǔ)上，教師指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)，特別是數(shù)控專(zhuān)機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行較系統(tǒng)完整的學(xué)習(xí)，并循序漸進(jìn)地進(jìn)入實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程，并最終完成數(shù)控專(zhuān)機(jī)的方案設(shè)計(jì)和優(yōu)化、各元部件選型、軟件流程圖、電氣原理圖等所有理論設(shè)計(jì)和功能模塊細(xì)部設(shè)計(jì)過(guò)程。教學(xué)所用的工程設(shè)計(jì)案例大部分來(lái)自學(xué)校教師所承擔(dān)的實(shí)際科研項(xiàng)目，如數(shù)控電焊專(zhuān)機(jī)設(shè)計(jì)、錐齒輪傳動(dòng)質(zhì)量智能檢測(cè)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)控彎管機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，避免了空泛地照搬教材進(jìn)行照本宣科，而是由教師指導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中自主查閱、了解相關(guān)知識(shí)，進(jìn)一步掌握相關(guān)技能，并將所學(xué)所得結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行鞏固，在此過(guò)程中，教師將自己的設(shè)計(jì)思路、方法和經(jīng)驗(yàn)毫無(wú)保留地對(duì)學(xué)生進(jìn)行傳授和討論，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐動(dòng)手能力等機(jī)電復(fù)合型工程技術(shù)能力的培養(yǎng)。這對(duì)于在校學(xué)生來(lái)說(shuō)是非常難得的學(xué)習(xí)和實(shí)踐的機(jī)會(huì)，也真正體現(xiàn)出課程面向社會(huì)需求、面向工程應(yīng)用的實(shí)質(zhì)。

1.2 教學(xué)模式和教學(xué)方法改革

本課程是一門(mén)面向工程應(yīng)用，分析解決實(shí)際工程問(wèn)題，對(duì)“系統(tǒng)”進(jìn)行“設(shè)計(jì)”和“整合優(yōu)化”的專(zhuān)業(yè)核心課程。因此在教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生始終要以系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，以整體全局性的高度，對(duì)所設(shè)計(jì)的數(shù)控專(zhuān)機(jī)進(jìn)行化整為零、化繁為簡(jiǎn)的分析，將一個(gè)大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)分解為各個(gè)子系統(tǒng)乃至各個(gè)單獨(dú)的功能模塊和功能部件的設(shè)計(jì)和選型，再經(jīng)過(guò)接口設(shè)計(jì)，將各功能模塊有機(jī)地融合在一起，組成一個(gè)整體性能高于各部件之和的完整系統(tǒng)。

在教學(xué)過(guò)程中，始終堅(jiān)持面向工程應(yīng)用，以學(xué)生為主體的模式，課堂時(shí)間主要用于重要理論和技能、關(guān)鍵問(wèn)題和練習(xí)作業(yè)的學(xué)習(xí)和討論，其余所需知識(shí)技能交由學(xué)生課后通過(guò)圖書(shū)館、網(wǎng)絡(luò)等查閱設(shè)計(jì)案例、論文、產(chǎn)品技術(shù)手冊(cè)等相關(guān)資料和自學(xué)完成，同時(shí)學(xué)習(xí)運(yùn)用一些常用設(shè)計(jì)工具，并通過(guò)作業(yè)和小組討論等方式進(jìn)行鞏固，有疑難問(wèn)題可提出并在全班進(jìn)行討論，最后在教師指點(diǎn)下得出正確結(jié)論。這種以具體工程設(shè)計(jì)任務(wù)為教學(xué)主線的方式讓學(xué)生明確意識(shí)到課內(nèi)外所學(xué)知識(shí)技能在實(shí)踐生產(chǎn)中大有用武之地，認(rèn)識(shí)到教師布置的作業(yè)均是完成設(shè)計(jì)任務(wù)必需環(huán)節(jié)，從而大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使其在課堂上的注意力非常集中，課后能根據(jù)任務(wù)所需而主動(dòng)自發(fā)地進(jìn)行學(xué)習(xí)和討論以完成任務(wù)，而不再像以往那樣由于不明白所學(xué)知識(shí)具體有何用處而造成理論和實(shí)際脫節(jié)，甚至產(chǎn)生忽視和厭學(xué)心理。在此過(guò)程中學(xué)生逐漸認(rèn)識(shí)到自己理論知識(shí)上的薄弱點(diǎn)和缺少的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有針對(duì)性地學(xué)習(xí)參考相關(guān)理論知識(shí)和前人的方法經(jīng)驗(yàn)，彌補(bǔ)以往知識(shí)技能系統(tǒng)的缺失環(huán)節(jié)，并能及時(shí)將所遇到的問(wèn)題及心得體會(huì)在課內(nèi)課外與教師和同組同學(xué)進(jìn)行交流討論，最終較系統(tǒng)完整地完成對(duì)各相關(guān)知識(shí)和技能進(jìn)行總結(jié)，并在工程項(xiàng)目中綜合應(yīng)用的過(guò)程。

本課程是涉及到機(jī)械、電子、控制、信息等多學(xué)科知識(shí)和技術(shù)的一門(mén)交叉課程，在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，普遍出現(xiàn)的情況是將本課程作為前續(xù)課程中“機(jī)”、“電” 、“控制”等學(xué)科知識(shí)的簡(jiǎn)單組合和回顧，導(dǎo)致本課程應(yīng)具有的系統(tǒng)性、綜合性、實(shí)踐性不能體現(xiàn)，與其余專(zhuān)業(yè)課程間也無(wú)法形成科學(xué)合理的承接脈絡(luò)。改革教學(xué)模式和方法后，以整個(gè)工程設(shè)計(jì)過(guò)程為主線，將所涉及到的各學(xué)科關(guān)鍵理論知識(shí)，進(jìn)行系統(tǒng)性邏輯性的梳理，形成清晰的脈絡(luò)和層次，并指導(dǎo)學(xué)生在完成設(shè)計(jì)任務(wù)的過(guò)程中，有意識(shí)地綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、工具和技能，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

例如，在講授“機(jī)械子系統(tǒng)設(shè)計(jì)”章節(jié)時(shí)，把握住“各子系統(tǒng)有機(jī)融合”這一本質(zhì)，讓學(xué)生不僅掌握書(shū)本上陳述的對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的性能要求等知識(shí)點(diǎn)，更要明白這些要求的提出不是孤立地從機(jī)械系統(tǒng)本身穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性等性能指標(biāo)出發(fā)，而更要從控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的角度來(lái)看待。通過(guò)運(yùn)用經(jīng)典控制理論中的時(shí)域分析和頻率分析兩種方法，了解機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)中系統(tǒng)阻尼比和無(wú)阻尼固有頻率這兩個(gè)最基本的參數(shù)，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)變化引起的控制性能變化的過(guò)程、原理進(jìn)行分析推導(dǎo)，同時(shí)通過(guò)課堂上采用MATLAB對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真的實(shí)例演示，使學(xué)生了解這一控制設(shè)計(jì)領(lǐng)域的經(jīng)典工具，經(jīng)過(guò)教師指導(dǎo)和課后自學(xué)，掌握該軟件的基本使用方法并在設(shè)計(jì)中加以運(yùn)用，從而將控制工程領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)、技能與機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)緊密聯(lián)系起來(lái)。

又如，在進(jìn)行“伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”章節(jié)的教學(xué)時(shí)，通過(guò)課堂討論和課后作業(yè)，讓學(xué)生將伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以及交直流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、力矩電機(jī)等常用伺服電機(jī)的性能、特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合、性?xún)r(jià)比等主要指標(biāo)逐一進(jìn)行分析和比較，針對(duì)數(shù)控專(zhuān)機(jī)任務(wù)要求設(shè)計(jì)合適的驅(qū)動(dòng)方案，并查閱技術(shù)資料，完成電機(jī)選型計(jì)算以及電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的接口設(shè)計(jì)，從而將前續(xù)課程所學(xué)的機(jī)電控制知識(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)完整地運(yùn)用。

再如，在“控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)，教師通過(guò)簡(jiǎn)要講解和演示PLC梯形圖編制、單片機(jī)編程和仿真、VB/VC++或LABVIEW等高級(jí)語(yǔ)言編程驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制卡等控制實(shí)例，使學(xué)生了解各控制系統(tǒng)的軟、硬件組成及其設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)方法，課后自行查閱資料，對(duì)各種控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)、最新應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析總結(jié)，設(shè)計(jì)出合適的控制方案，并在課堂演示實(shí)例基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)運(yùn)用相關(guān)工具，進(jìn)行初步的控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)。

運(yùn)用以上教學(xué)模式和方法，使學(xué)生在系統(tǒng)性地了解基礎(chǔ)理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上，迅速地掌握關(guān)鍵理論知識(shí)和必要技能，并有效地在工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目中加以應(yīng)用，在培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和理論聯(lián)系實(shí)踐的能力方面頗有成效，為其今后的工程應(yīng)用和技術(shù)研究工作打下了良好的基礎(chǔ)。

2 結(jié)論

我國(guó)政府在2006年初已將建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家確立為一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略目標(biāo)，高質(zhì)量的工程科技人才正是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的重要力量。我國(guó)高校機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)必須積極面向社會(huì)的迫切需求，以培養(yǎng)能滿足產(chǎn)業(yè)需求、具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力和綜合能力的機(jī)電一體化科研技術(shù)人才作為最重要的工作目標(biāo)。本文對(duì)機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的核心課程――機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容建設(shè)和教學(xué)模式方法改革進(jìn)行了探討，提出了面向產(chǎn)業(yè)需求、面向工程應(yīng)用、以典型機(jī)電一體化系統(tǒng)――數(shù)控專(zhuān)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程為教學(xué)主線，以學(xué)生為主體，以學(xué)生參與實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程為教學(xué)重點(diǎn)等改革措施，以期逐步構(gòu)建科學(xué)合理的課程內(nèi)容體系和教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)、提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的目標(biāo)。

基金資助：重慶市重大教改項(xiàng)目“以培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)的機(jī)械工程系列核心課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐（09-1-005）”

重慶理工大學(xué)高等教育研究立項(xiàng)項(xiàng)目 “《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革研究（2010009）”

參考文獻(xiàn)

[1] 崔軍,汪霞.反思目標(biāo) 回歸本質(zhì)――本科工程教育問(wèn)題分析與改革對(duì)策[J].江蘇高教,2009(4).

篇(6)

論文關(guān)鍵詞：建筑機(jī)械施工安全管理設(shè)備調(diào)配

論文摘要：建筑企業(yè)的機(jī)械設(shè)備，是完成施工任務(wù)的物資基礎(chǔ)。建筑機(jī)械施工的安全管理工作在建筑企業(yè)運(yùn)作中占有重要位置.現(xiàn)代建筑機(jī)械對(duì)設(shè)備調(diào)配管理工作也提出了更高的要求。筆者根據(jù)自己多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，分析了施工機(jī)械設(shè)備安全管理問(wèn)題的原因及安全管理改革的對(duì)策，接著也對(duì)施工機(jī)械的調(diào)配進(jìn)行了研究。

隨著我國(guó)建設(shè)行業(yè)的迅速發(fā)展,特別是城市住宅區(qū)的不斷增加,使機(jī)械化施工在工程建設(shè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。但伴隨著工程施工的發(fā)展,搶速度、保質(zhì)量、要效益,三者之間的矛盾也日益突出,這就對(duì)工程施工提出了新的要求。也就是要解決快速、高效、高質(zhì)量地對(duì)工程進(jìn)行施工的問(wèn)題。傳統(tǒng)的人力,簡(jiǎn)單機(jī)械的施工方式已不適應(yīng)工程施工的要求,對(duì)于現(xiàn)代化建筑的施工只有采用機(jī)械化作業(yè)。因此,對(duì)施工機(jī)械的安全管理以及選型和配置都顯得十分重要,也十分迫切。

1.施工機(jī)械設(shè)備安全管理問(wèn)題原因分析及對(duì)策

建筑機(jī)械施工安全是一門(mén)科學(xué)，它主要研究在一定的條件下，建筑機(jī)械在工作或在裝拆、調(diào)試、運(yùn)輸?shù)葼顩r下，對(duì)操作者所產(chǎn)生的傷害及其保護(hù)措施。建筑機(jī)械安全關(guān)系到施工人員的人身安全、企業(yè)的財(cái)產(chǎn)安全，是可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。我國(guó)建筑機(jī)械安全事故發(fā)生率雖然近幾年總體呈下降趨勢(shì)，但形勢(shì)依然嚴(yán)峻，存在問(wèn)題還較多。因此，如何科學(xué)實(shí)行并加強(qiáng)建筑施工機(jī)械的安全管理，是我們目前面臨的一個(gè)問(wèn)題。

1.1施工機(jī)械設(shè)備安全管理問(wèn)題原因分析

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，各類(lèi)建筑機(jī)械使用日益增多，安全問(wèn)題也越來(lái)越突出，這些安全問(wèn)題主要是由以下原因造成：

(1)安全管理法律體系不健全。

(2)不能?chē)?yán)格執(zhí)行國(guó)家和行業(yè)規(guī)范性文件。

(3)安全監(jiān)督存在多頭管理。

(4)建筑機(jī)械操作人員管理不善。

(5)建筑機(jī)械技術(shù)檔案不完善。

(6)機(jī)械設(shè)備施工現(xiàn)場(chǎng)管理不善。

(7)機(jī)械設(shè)備施工環(huán)境惡劣。

1.2建筑機(jī)械安全管理改革對(duì)策

1.2.1健全安全規(guī)制法律體系

健全安全法律、法規(guī)及規(guī)章。結(jié)合我國(guó)安全律體系現(xiàn)狀和存在問(wèn)題，做好以下幾個(gè)方面：1）加快安全管理立法。2）制定配套規(guī)章。3）實(shí)行機(jī)械強(qiáng)制報(bào)廢制度。

1.2.2安全監(jiān)督部門(mén)權(quán)限依法嚴(yán)格劃分

依法嚴(yán)格劃分部門(mén)權(quán)限，強(qiáng)化行業(yè)監(jiān)管職責(zé)；及時(shí)制定執(zhí)法所需的法律法規(guī)，認(rèn)真清理部門(mén)間交叉打架的法律法規(guī)條文。國(guó)家設(shè)置各部門(mén)，都有明確的職責(zé)分工，各部門(mén)只有各司其職，才能保證社會(huì)的健康運(yùn)行。各級(jí)建設(shè)行政主管部門(mén)承擔(dān)著對(duì)安全生產(chǎn)日常性監(jiān)督檢查的工作職責(zé)，在建筑工程安全監(jiān)管工作中屬于核心地位，發(fā)揮著極其重要的作用。部門(mén)規(guī)章交叉必然導(dǎo)致執(zhí)法行為的混亂，有關(guān)部門(mén)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到這個(gè)問(wèn)題的危害性，對(duì)現(xiàn)行的法律法規(guī)也要組織人員盡快清理，確保法律、法規(guī)的尊嚴(yán)和權(quán)威性。

1.2.3嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范、建立現(xiàn)場(chǎng)規(guī)章制度

施工現(xiàn)場(chǎng)使用的機(jī)械設(shè)備必須嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。并在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械管理中應(yīng)制定有效的現(xiàn)場(chǎng)管理制度：1）施工現(xiàn)場(chǎng)各方主體應(yīng)配備專(zhuān)職(兼職)機(jī)械設(shè)備管理人員，負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備使用安全管理工作。2)施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)建立相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備安全管理的規(guī)章制度（安全管理職責(zé)、安全技術(shù)交底、交接班、維護(hù)保養(yǎng)、檢查、資料管理等）。3）主要機(jī)械設(shè)備實(shí)行定機(jī)、定人、定崗位責(zé)任的三定制度。4）機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備和施工機(jī)具不得帶病運(yùn)轉(zhuǎn)。5）施工現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備應(yīng)做到正確使用和安全運(yùn)行，嚴(yán)禁拼設(shè)備和超負(fù)荷使用。21寫(xiě)作秘書(shū)網(wǎng)

1.2.4完善技術(shù)檔案

根據(jù)建設(shè)工程施工進(jìn)度對(duì)不斷進(jìn)退場(chǎng)的各種類(lèi)建筑機(jī)械進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤、收集整理發(fā)生在整個(gè)施工過(guò)程中的安全管理技術(shù)資料，能及時(shí)建立起有關(guān)建筑機(jī)械的安全管理技術(shù)檔案。安全管理技術(shù)檔案可以清晰地反映建筑機(jī)械在工程施工中的狀態(tài)，便于各種安全生產(chǎn)檢查，落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任。是具體貫徹執(zhí)行《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》一項(xiàng)有效措施；既滿足了建設(shè)工程竣工驗(yàn)收中施工生產(chǎn)安全管理檔案資料的要求，又符合建立技術(shù)檔案的原則。

2.施工機(jī)械調(diào)配的研究

機(jī)械化施工是一個(gè)具有聯(lián)系的機(jī)械系統(tǒng)的綜合作業(yè)過(guò)程和管理體系,其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)過(guò)程和體系最佳經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效果。要做到建筑的機(jī)械化施工,就必須根據(jù)各類(lèi)工程的特點(diǎn),按照建筑施工內(nèi)容和要求解決施工機(jī)械的合理調(diào)配問(wèn)題。滿足施工工程對(duì)施工任務(wù)、質(zhì)量、工期的最基本要求,保證工程的各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)。提高施工機(jī)群的協(xié)調(diào)性。目的是提高機(jī)械的利用和施工任務(wù)的質(zhì)量和效率,同時(shí)提高工程效益,降低機(jī)械成本。提高機(jī)械的系統(tǒng)性。使機(jī)械的性能、生產(chǎn)能力適應(yīng)建筑施工的特殊要求,盡量降低設(shè)備的投資額。

2.1建筑施工機(jī)械設(shè)備的調(diào)配原則

1)機(jī)械設(shè)備的調(diào)配必須與建筑施工組織相一致;2)機(jī)械設(shè)備的調(diào)配必須有利于施工,有利于機(jī)械利用率和完好率的提高,有利于提高機(jī)械化施工水平,有利于提高經(jīng)濟(jì)效益;3)機(jī)械設(shè)備的配制必須適應(yīng)建筑工程項(xiàng)目多變的特點(diǎn),具有一定的應(yīng)變能力;4)機(jī)械設(shè)備的調(diào)配要符合集中、分散相結(jié)合的原則。

2.2機(jī)械配套必須滿足的簡(jiǎn)便條件

1)各機(jī)械的技術(shù)規(guī)格必須滿足既定工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);2)在工藝允許的條件下,盡可能采用重型機(jī)械并保證為其安排足夠的工作量;3)機(jī)械必須具有良好的性能;4)機(jī)械必須具有良好的可靠性。

2.3施工機(jī)械的調(diào)配方法

施上機(jī)械的調(diào)配過(guò)程大體是:分析問(wèn)題，確定目標(biāo)，擬定及分析方案，方案選擇，方案實(shí)施。在進(jìn)行方案選擇時(shí)，通過(guò)對(duì)影響施上機(jī)械調(diào)配方案因素的分析，應(yīng)從以下四方而考慮:機(jī)械的施上質(zhì)量指標(biāo);調(diào)配方案對(duì)施上任務(wù)的適應(yīng)性;調(diào)配方案的經(jīng)濟(jì)性與施上機(jī)械間的協(xié)調(diào)性。這此綜合指標(biāo)中既有定量因素又有定性因素，即使是定量因素，在不同的管理水平和使用條件下，也有較大差異，需要根據(jù)具體情況來(lái)確定。另一方而，各個(gè)因素往往相互影響，其相關(guān)程度準(zhǔn)確判定，也可以認(rèn)為是模糊的。因此，采用模糊綜合評(píng)判法解決施上機(jī)械的調(diào)配問(wèn)題既適合施上機(jī)械實(shí)際情況，又具有可操作性。

篇(7)

關(guān)鍵詞：卓越教育；機(jī)械原理；機(jī)械設(shè)計(jì)；精品課程；課程改革

作者簡(jiǎn)介：張洪雙（1976-），男，吉林梅河口人，河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，講師；樓力律（1973-），男，浙江湖州人，河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，副教授。（江蘇 常州 213022）

基金項(xiàng)目：本文系2013年江蘇省高等教育教改研究立項(xiàng)課題（課題編號(hào)：2013JSJG121）、面向“卓越計(jì)劃“的機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革研究和實(shí)踐（項(xiàng)目編號(hào)：XZX/13A001-25）的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）05-0067-03

我國(guó)提出的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱(chēng)“卓越計(jì)劃”）旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類(lèi)型工程技術(shù)人才。河海大學(xué)是首批卓越計(jì)劃的試點(diǎn)高校，同批的高校包括清華、北航、浙大、南大等重點(diǎn)高校，目前國(guó)內(nèi)各高校在機(jī)械原理和設(shè)計(jì)課程上主要從課程的教學(xué)體系、課程內(nèi)容、教學(xué)方法、課程的配套教材、課程的師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)管理等方面進(jìn)行努力和嘗試，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。[1]國(guó)外和國(guó)內(nèi)“卓越計(jì)劃”相近的工程教育模式為CDIO：[2]構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）、運(yùn)作（Operate）。該工程教育模式由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)自2000年起，經(jīng)過(guò)四年的探索研究后提出的，是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果。

機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)是以高等數(shù)學(xué)、機(jī)械制圖、理論力學(xué)、普通物理、材料力學(xué)和工程材料等先修課程為基礎(chǔ)的，并為學(xué)習(xí)有關(guān)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程奠定必要基礎(chǔ)的一門(mén)課程。通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生需要掌握機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)械動(dòng)力學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能；初步具有擬定機(jī)械系統(tǒng)方案、分析和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的能力；掌握通用機(jī)械零、部件的設(shè)計(jì)原理、方法和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，具有設(shè)計(jì)通用機(jī)械零件和簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置的能力；具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力等。因此本課程具有從理論性課程過(guò)渡到結(jié)合工程實(shí)際的設(shè)計(jì)性課程，從基礎(chǔ)課程過(guò)渡到專(zhuān)業(yè)課程的承先啟后的橋梁作用。機(jī)械原理及設(shè)計(jì)課程理論性較強(qiáng)和實(shí)踐結(jié)合緊密，且各章節(jié)相對(duì)較獨(dú)立，內(nèi)容多，因此在其教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注重貫徹少而精原則，不強(qiáng)調(diào)面面俱到，知識(shí)點(diǎn)要突出，適當(dāng)增加寬廣度，注重機(jī)械發(fā)展的新概念和新方向。

國(guó)家提倡的精品課程建設(shè)是以一流教師隊(duì)伍、一流教學(xué)內(nèi)容、一流教學(xué)方法、一流教材、一流教學(xué)管理等為特點(diǎn)的示范性課程。面向卓越工程師的機(jī)械原理及設(shè)計(jì)精品課程建設(shè)的目的是針對(duì)卓越教育的特點(diǎn)，從教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革、先進(jìn)的教學(xué)方法和手段、教材建設(shè)、理論與實(shí)踐結(jié)合、課程建設(shè)全面規(guī)劃等方面進(jìn)行努力和發(fā)展，使卓越教育的機(jī)械原理課程教育教學(xué)在各方面符合國(guó)家示范性課程的要求。[3]

一、課程建設(shè)方法

根據(jù)精品課程建設(shè)的要求，并結(jié)合河海大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我校”）自身的發(fā)展和基礎(chǔ)條件，從以下幾個(gè)角度進(jìn)行了相關(guān)工作：

1.面向工程應(yīng)用的課程設(shè)置

機(jī)械原理及設(shè)計(jì)是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，在整個(gè)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)和課程體系中具有十分突出的地位，是從基礎(chǔ)課過(guò)渡到專(zhuān)業(yè)課、從理論性分析為主過(guò)渡到工程實(shí)踐為主的一門(mén)課程。該課程是學(xué)生接觸工程化的第一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，因此如何深化工程化的概念對(duì)于機(jī)械原理的教學(xué)十分重要。

隨著各高校的擴(kuò)招，年輕教師的數(shù)量越來(lái)越多，而且具有博、碩士學(xué)位的比例越來(lái)越高。目前各校新引入的年輕教師主要是從學(xué)校到學(xué)校，缺少工程經(jīng)驗(yàn)；企業(yè)導(dǎo)師具有豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但在理論高度和課程教育上又有所欠缺，所以工程化教育的師資隊(duì)伍建設(shè)成為時(shí)展的需求。結(jié)合國(guó)家級(jí)“河海大學(xué)—寶菱重工卓越工程實(shí)踐中心”的建設(shè)，為增加年輕教師的工程實(shí)踐經(jīng)歷，在學(xué)生進(jìn)駐企業(yè)的同時(shí)，各專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)教師需要全程陪同，參與到企業(yè)的實(shí)踐項(xiàng)目建設(shè)中。建立企業(yè)內(nèi)實(shí)踐的各學(xué)習(xí)模塊，為各模塊配備校內(nèi)教師和企業(yè)導(dǎo)師，采用雙導(dǎo)師制，企業(yè)導(dǎo)師負(fù)責(zé)實(shí)踐教育，校內(nèi)教師負(fù)責(zé)理論教育，相互學(xué)習(xí)，既提高了校內(nèi)教師的實(shí)踐能力，也為企業(yè)帶來(lái)了較新的理論分析方法。而為了提高課堂教學(xué)時(shí)課程中工程應(yīng)用的比例，進(jìn)一步借鑒了蚌埠學(xué)院的相關(guān)做法：[4]優(yōu)先引進(jìn)同時(shí)具有高學(xué)歷和工程實(shí)踐背景的師資人才，聘請(qǐng)企業(yè)內(nèi)高級(jí)技術(shù)人員做校外兼職導(dǎo)師；集合學(xué)院乃至校區(qū)的力量，積極參與常州市及周邊地區(qū)的建設(shè)，增強(qiáng)校企聯(lián)合；鼓勵(lì)專(zhuān)利、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合和技術(shù)服務(wù)，而不僅僅是理論研究和科技論文。

2.課程實(shí)施條件

在課程建設(shè)的具體實(shí)施過(guò)程中，主要從教師隊(duì)伍建設(shè)、教材規(guī)劃、教學(xué)條件保障等方面入手。

（1）主講教師：從機(jī)械原理及設(shè)計(jì)的教學(xué)人員構(gòu)成來(lái)看，任課教師中有1名教授、1名副教授、3名講師，學(xué)歷均在碩士以上，年齡從35歲到50歲，結(jié)構(gòu)合理、年富力強(qiáng)，形成了一個(gè)教師梯隊(duì)。課程的主講教師在本科教育教學(xué)、教改研究等方面具有十分豐富的經(jīng)驗(yàn)。為了提高教育教學(xué)效果，全體任課教師定期召開(kāi)教學(xué)例會(huì)、集中備課、針對(duì)教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)處理和分析，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

（2）教材規(guī)劃：理論課教學(xué)選用了由東南大學(xué)出版、吳克堅(jiān)編著的《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材。該書(shū)是教育部“高等教育面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革計(jì)劃”的研究成果，是面向21世紀(jì)課程和普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。該教材以機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線，將機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行有效的整合。精品課程建設(shè)中，教材規(guī)劃參考天水師范學(xué)院的立體化教材建設(shè)方法。[5]立體化教材包括主教材、教師參考書(shū)、學(xué)習(xí)指導(dǎo)書(shū)、電子教案、CAI課件、網(wǎng)絡(luò)課程、試題庫(kù)等。該教材的建設(shè)與機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容、改革體系相結(jié)合，電子教案和課件能夠及時(shí)反映教學(xué)改革的要求，網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)促進(jìn)教學(xué)改革的嘗試，逐步提高機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)水平。

（3）教學(xué)保障：卓越機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)的教育依托于本科教學(xué)平臺(tái)，能夠充分保障課程教學(xué)的教學(xué)要求。20多年來(lái)，學(xué)校不斷加大投資力度，完善建設(shè)，學(xué)院的教學(xué)設(shè)備先進(jìn)、設(shè)施齊全。學(xué)院設(shè)有本科教學(xué)的機(jī)械基礎(chǔ)省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、河海大學(xué)常州校區(qū)工程訓(xùn)練中心、機(jī)械基礎(chǔ)省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，其中省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在2007年立項(xiàng)建設(shè)，2010年順利通過(guò)江蘇省驗(yàn)收；專(zhuān)用與通用儀器和設(shè)備價(jià)值達(dá)2000余萬(wàn)元；學(xué)院實(shí)驗(yàn)室占地4000余平方米，擁有實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器1200余臺(tái)套。目前實(shí)驗(yàn)室開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程主要包括：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)繪、齒輪參數(shù)測(cè)量和范成、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)、螺栓連接、軸系零件組合、減速器拆裝和自行車(chē)拆裝等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，以及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)拼接和機(jī)構(gòu)組合實(shí)驗(yàn)等多個(gè)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠加深對(duì)課程內(nèi)容的理解和把握；通過(guò)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)可以進(jìn)一步提供學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。除了校內(nèi)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，還依托“河海大學(xué)—寶菱重工卓越工程實(shí)踐中心”，對(duì)企業(yè)內(nèi)部的設(shè)備、設(shè)計(jì)、工藝和檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)進(jìn)行跟蹤學(xué)習(xí)，讓學(xué)生深入到車(chē)間生產(chǎn)一線，切身體會(huì)和了解企業(yè)內(nèi)生產(chǎn)流程，為更好地適應(yīng)企業(yè)環(huán)境打下良好的基礎(chǔ)。

（4）網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)：為了提供一個(gè)自主的學(xué)習(xí)平臺(tái)，提高教師對(duì)學(xué)生的教學(xué)管理能力，增強(qiáng)學(xué)生全方位的素質(zhì)，完善了網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)模式。[6]我校機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)的精品課程網(wǎng)站內(nèi)容（圖1）主要包括課程簡(jiǎn)介、教學(xué)管理、教師隊(duì)伍介紹、教學(xué)資源等。其中教學(xué)資源主要包括助學(xué)式課件、思考題、練習(xí)題、習(xí)題答案、課程重點(diǎn)及難點(diǎn)解析等。網(wǎng)站中設(shè)有留言信箱，方便同學(xué)對(duì)于課程的疑問(wèn)和問(wèn)題能夠及時(shí)與老師溝通、聯(lián)系。

3.課程評(píng)價(jià)體系

課程評(píng)價(jià)圍繞課程培養(yǎng)目標(biāo)，不僅要評(píng)價(jià)學(xué)生掌握的知識(shí)與技能，而且還要評(píng)價(jià)學(xué)生課堂的表現(xiàn)、出勤率和學(xué)習(xí)過(guò)程。評(píng)價(jià)時(shí)以課程考試為主要的評(píng)價(jià)方式，并輔助以課堂表現(xiàn)和出勤率等，力求評(píng)價(jià)方式的多樣化。[6]單純的期末考試不能完全反映學(xué)生對(duì)課程的掌握程度，目前各高校大多都采用多種方式，如課后作業(yè)、報(bào)告、實(shí)驗(yàn)、小測(cè)驗(yàn)、考試等進(jìn)行考核，表1所示為根據(jù)我校卓越教育的特點(diǎn)采用的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和比例。多樣化的考核方式使學(xué)生必須注重平時(shí)的學(xué)習(xí)積累，不能通過(guò)突擊的方式完成課程考試，學(xué)生有了積極學(xué)習(xí)的壓力和動(dòng)力，更能均衡地反映學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際水平和學(xué)習(xí)效果，符合正態(tài)分布。

表1 多樣化的考核方法

考核項(xiàng)目

作業(yè) 實(shí)驗(yàn) 隨堂測(cè)驗(yàn) 企業(yè)實(shí)踐 期末測(cè)試

20% 15% 20% 15% 30%

4.課程改革與創(chuàng)新

機(jī)械原理及設(shè)計(jì)課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和可動(dòng)性的特點(diǎn)。即課程研究的所有問(wèn)題都來(lái)源于生產(chǎn)和生活中實(shí)際的機(jī)構(gòu)與機(jī)器。因此學(xué)習(xí)方法要注意課程的特點(diǎn)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中尤其應(yīng)注意理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用的相結(jié)合、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖與具體實(shí)物的結(jié)合、機(jī)構(gòu)的靜態(tài)分析與動(dòng)態(tài)分析相結(jié)合、形象思維與邏輯思維相結(jié)合，將理論分析內(nèi)容和工程軟件的應(yīng)用相結(jié)合。

機(jī)械原理及設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)、教學(xué)方法與手段等方面力求創(chuàng)新改革，探索適合卓越計(jì)劃學(xué)生學(xué)習(xí)的課程體系和教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新思維和獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

（1）教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新：針對(duì)卓越計(jì)劃教育中學(xué)生的理論學(xué)習(xí)時(shí)間壓縮而需要提高實(shí)際應(yīng)用能力的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和需求，在機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)課堂教學(xué)中的主要內(nèi)容為：機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案選型設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與尺寸綜合、機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析和設(shè)計(jì)、常用零部件的選擇、常用機(jī)構(gòu)選擇及設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。此外還要重視介紹學(xué)科發(fā)展的新動(dòng)態(tài)、新方向、新內(nèi)容，注重激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，讓學(xué)生了解更多更新的理論、技術(shù)與方法。實(shí)踐教學(xué)方面主要包括小項(xiàng)目和專(zhuān)題、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、課外創(chuàng)新等。[7]近年來(lái)國(guó)家以及江蘇省組織了大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃、機(jī)械創(chuàng)新大賽等，在創(chuàng)新競(jìng)賽的過(guò)程中提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生得到了實(shí)踐鍛煉的機(jī)會(huì)，開(kāi)闊了眼界。

（2）教學(xué)方法的創(chuàng)新：機(jī)械原理及設(shè)計(jì)教學(xué)方法配合教學(xué)內(nèi)容的改革，加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng)，將以教師為主的‘灌輸式’教學(xué)向以啟發(fā)式、問(wèn)題式、討論式教學(xué)為主的新的教學(xué)方法轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，真正成為教學(xué)活動(dòng)的主體。

鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用成熟的工程軟件進(jìn)行相關(guān)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)中。例如在原理部分章節(jié)中涉及到的圖形法采用AutoCAD軟件來(lái)分析和設(shè)計(jì)，既可以得到比手工繪圖精確得多的解，又可以鍛煉利用AutoCAD軟件繪圖的能力。在解析法中可以結(jié)合matlab軟件教學(xué)，既可以直接利用matlab編程的方法，具有豐富的庫(kù)函數(shù)、編程簡(jiǎn)單、可視化功能強(qiáng)，又可以采用simulink和simMechanics進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。[8]如圖2所示，某曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，各桿件長(zhǎng)度分別為l1=120mm，l2=40mm，l3=70mm，l4=100mm，在曲柄運(yùn)動(dòng)角速度250rad/s，利用simulink分析得到桿件BC和CD的角速度曲線。零件的強(qiáng)度分析是機(jī)械設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要內(nèi)容，應(yīng)用有限元軟件可以得到非常直觀的應(yīng)力及位移圖形。[9]如圖3所示為應(yīng)用ANSYS 13.0對(duì)某齒輪進(jìn)行強(qiáng)度分析的應(yīng)力和位移圖，其中齒輪模數(shù)mn為2mm，齒數(shù)z為24，螺旋角β為10°，材料45鋼，在輪齒上受到20Mpa的力。對(duì)于這類(lèi)專(zhuān)業(yè)軟件有時(shí)學(xué)習(xí)起來(lái)比較困難，耗時(shí)間，可以采用一些其他三維造型軟件自帶的一些插件進(jìn)行近似的分析，如Solidworks Simulation等，雖然結(jié)果上有一定的差異，但對(duì)于受力的整體變形趨勢(shì)的分析仍然有很大的參考價(jià)值。

（3）教學(xué)手段的創(chuàng)新：在教學(xué)手段上，著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí)，突出課程重點(diǎn)，有效分析課程難點(diǎn)，課堂教學(xué)過(guò)程能夠吸引學(xué)生的注意力，注重學(xué)生的參與，啟發(fā)學(xué)生的思考和聯(lián)想，加深學(xué)生對(duì)課程基礎(chǔ)理論的理解。培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)應(yīng)用課程所學(xué)內(nèi)容，鍛煉其獨(dú)立解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。教學(xué)方法得當(dāng)，充分利用多媒體教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。[10]多媒體課件中除了課程的文字性?xún)?nèi)容外，還要包括自制的動(dòng)畫(huà)課件和機(jī)械相關(guān)的視頻信息，如企業(yè)內(nèi)各種設(shè)備、工具和零部件及加工錄像等。此外，在機(jī)械原理及設(shè)計(jì)課程中有關(guān)結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析、常用零部件選型、強(qiáng)度分析和計(jì)算等方面的教學(xué)還應(yīng)該注意多媒體和板書(shū)的綜合利用。

二、總結(jié)歸納

機(jī)械原理及設(shè)計(jì)課程在“卓越計(jì)劃”教育的課程體系中處于承上啟下的地位，因此加強(qiáng)卓越班級(jí)機(jī)械原理及設(shè)計(jì)的精品課程建設(shè)具有非常重要的意義和作用。在課程建設(shè)過(guò)程中，從面向工程化、保證課程實(shí)施、課程評(píng)價(jià)體系以及課程改革和創(chuàng)新等方面采取不同的措施和方法，可進(jìn)一步提高卓越計(jì)劃的教育教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生能夠牢固掌握機(jī)械原理及設(shè)計(jì)中的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和內(nèi)容，為機(jī)械類(lèi)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

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