現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

【摘 要】本文論述現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用，提出在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法時(shí)要注意合理設(shè)計(jì)課程方案，與實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)制造市場(chǎng)需要相結(jié)合，并以機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、工程力學(xué)、工程圖學(xué)等課程為例探索在專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 應(yīng)用

【中圖分類(lèi)號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2018）03C-0157-02

隨著現(xiàn)代知識(shí)技術(shù)的不斷更新，傳統(tǒng)的機(jī)械專(zhuān)業(yè)教學(xué)方式的缺點(diǎn)變得更加突出，表現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的成本高、整體周期長(zhǎng)，而且不能為機(jī)械的設(shè)計(jì)提供保障。這些缺點(diǎn)的存在主要是因?yàn)楝F(xiàn)代的機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)都十分復(fù)雜，專(zhuān)業(yè)人員很難掌握機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)原理，這直接導(dǎo)致傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法不能很好地滿(mǎn)足生產(chǎn)單位的需求，也不能為所生產(chǎn)的商品提供質(zhì)量保障。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)需要數(shù)量較多的機(jī)械元件來(lái)進(jìn)行制造，不符合生產(chǎn)企業(yè)節(jié)省制造成本的原則，不能使生產(chǎn)企業(yè)得到更多的經(jīng)濟(jì)利益。因此，需要新型的設(shè)計(jì)方式，將較為先進(jìn)的技術(shù)加入到現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中，這樣才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

一、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)中應(yīng)用的必要性

第一，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是一種新型的機(jī)械設(shè)計(jì)制造方法，這種方法不僅僅擁有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中的優(yōu)勢(shì)，還將其優(yōu)勢(shì)進(jìn)行創(chuàng)新，在發(fā)揮傳統(tǒng)教育方法的基礎(chǔ)上還改善了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法的不足。如今新型的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法已經(jīng)自成一門(mén)設(shè)計(jì)學(xué)類(lèi)的專(zhuān)業(yè)學(xué)科，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法將相關(guān)的最新科學(xué)研究理論成果融入進(jìn)來(lái)，因此在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)法十分必要，它不僅可以開(kāi)闊機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生的視野，還能有效地推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的發(fā)展。

第二，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法所包括的學(xué)習(xí)內(nèi)容很多，比較特別的如有限元設(shè)計(jì)以及有優(yōu)化設(shè)計(jì)等。雖然現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法覆蓋的學(xué)科范圍較廣，相關(guān)課程較多，但是高校給該專(zhuān)業(yè)安排的教學(xué)時(shí)間是固定的，而現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法相關(guān)的學(xué)科要根據(jù)其特點(diǎn)來(lái)制定教學(xué)方案，一般不同學(xué)科的教育方案都有所不同，這就對(duì)教師的教學(xué)設(shè)計(jì)水平提出了更高的要求，需要教師從學(xué)科角度、課程時(shí)間角度以及學(xué)生接受能力角度來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)方案，由此來(lái)達(dá)到在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方案的目的。

第三，雖然傳統(tǒng)的機(jī)械專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式有著一些優(yōu)勢(shì)，但是教學(xué)行業(yè)在不斷地發(fā)展，教學(xué)要求也在不斷地更新，這就直接導(dǎo)致傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)教學(xué)方式已經(jīng)不再適用，如果在長(zhǎng)期教學(xué)中一直應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法會(huì)為機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)一些不可忽視的負(fù)面影響，同時(shí)也不能更好地培養(yǎng)該專(zhuān)業(yè)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)能力。另外，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中加入了最新的科學(xué)理論，學(xué)習(xí)的范圍面也會(huì)更廣一些，這樣更加有利于學(xué)生的發(fā)展以及專(zhuān)業(yè)能力的培養(yǎng)。而且想要完善現(xiàn)代化的教學(xué)體系，在專(zhuān)業(yè)教學(xué)的過(guò)程中融入現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是十分重要的，應(yīng)用該方法可以更好地為教學(xué)體系的創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

二、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中的具體應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的步驟主要分成三個(gè)步驟：

第一步，對(duì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法進(jìn)行全面的介紹。因?yàn)樵诟咝C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的修讀課程中沒(méi)有專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法這一門(mén)課程，因此需要教學(xué)工作者在其他專(zhuān)業(yè)課程中專(zhuān)門(mén)抽出2個(gè)學(xué)時(shí)來(lái)對(duì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法進(jìn)行一個(gè)整體的簡(jiǎn)介，讓學(xué)生大概了解現(xiàn)代設(shè)方法的內(nèi)容，然后教師再與本課程的內(nèi)容相結(jié)合，由此來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生探究現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的動(dòng)力，從而在一定程度上引導(dǎo)學(xué)生選擇與現(xiàn)代控制方法相關(guān)的專(zhuān)業(yè)選修課程。例如，在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)這門(mén)課程教學(xué)中，教師可以將現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法教學(xué)內(nèi)容中的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)加入進(jìn)來(lái)，然后引導(dǎo)學(xué)生在對(duì)機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)用仿真軟件對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真，機(jī)械專(zhuān)業(yè)必修課程機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)過(guò)程中可以加入優(yōu)化設(shè)計(jì)以及有限元分析這兩種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，教師可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中提出要求，讓學(xué)生應(yīng)用有限元分析法來(lái)分析所設(shè)計(jì)機(jī)械的各個(gè)部位受力情況，應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法來(lái)對(duì)機(jī)械的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行完善設(shè)計(jì)。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造專(zhuān)業(yè)的“畢業(yè)設(shè)計(jì)”中要以教師布置的設(shè)計(jì)題目為主，再加入現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，由此來(lái)提高機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法來(lái)完成設(shè)計(jì)方案的能力，從而讓學(xué)生養(yǎng)成應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法來(lái)完成機(jī)械制造方案的設(shè)計(jì)部分。

第二步，教師以專(zhuān)業(yè)必修課程為基礎(chǔ)，適當(dāng)加入一些相關(guān)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法內(nèi)容。例如，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)必修課程工程力學(xué)教學(xué)中，教師可以與教學(xué)內(nèi)容中的力學(xué)分析相結(jié)合，加入現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中的有限元分析方法，以力學(xué)分析計(jì)算方法為基礎(chǔ)，再融入應(yīng)用計(jì)算機(jī)知識(shí)的有限元分析法，由此讓學(xué)生在計(jì)算的過(guò)程中掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)計(jì)算知識(shí)。完成教學(xué)課程后，教師應(yīng)當(dāng)就本學(xué)時(shí)所教的內(nèi)容布置一次大作業(yè)，讓學(xué)生應(yīng)用有限元分析方法來(lái)計(jì)算傳統(tǒng)力學(xué)知識(shí)不能計(jì)算的問(wèn)題，這樣可以使學(xué)生對(duì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法有一個(gè)更加清楚的認(rèn)識(shí)。又如，教師可以使用三維運(yùn)動(dòng)仿真以及CAD等技術(shù)來(lái)輔助專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)，如在工程圖學(xué)課程教學(xué)中，教師可以使用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中的SolidWorks來(lái)輔助教學(xué)，在對(duì)機(jī)械的構(gòu)件圖形進(jìn)行介紹時(shí)，教師可以使用CAD軟件來(lái)對(duì)圖形進(jìn)行拉伸、疊加、旋轉(zhuǎn)以及切割等功能。與傳統(tǒng)的圖片操作方式相比，這種方式更加的直觀，還能顯現(xiàn)出來(lái)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的三維CAD軟件制作立體圖形的過(guò)程。這樣可以讓學(xué)生清楚地看到立體圖形生成的過(guò)程，還能通過(guò)CAD軟件的各種命令功能來(lái)展示圖形的半剖、全剖以及局部剖的過(guò)程。三維CAD軟件還能展示機(jī)械零件組裝的過(guò)程，可以讓學(xué)生更好地了解機(jī)械組件的裝配知識(shí)以及三維CAD軟件的展示功能。在輔助教學(xué)中，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用可以讓學(xué)生更加清楚地了解機(jī)械制造的過(guò)程，易于理解，因此獲得了學(xué)生的喜愛(ài)。

第三步，教師在實(shí)踐教學(xué)中融入現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法相關(guān)的知識(shí)。現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法這一學(xué)科具有較高的應(yīng)用性，所以將現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到機(jī)械專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程中很有必要，不僅可以充分發(fā)揮現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)，還能提升現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在學(xué)生思維中的地位，但是在具體實(shí)施這一教學(xué)方案時(shí)還要充分地考慮實(shí)踐課程的本質(zhì)特征。例如，在機(jī)械專(zhuān)業(yè)的課程安排方面，教師要注意將課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化；在專(zhuān)業(yè)管理制度方面，應(yīng)當(dāng)創(chuàng)新師生之間的互評(píng)機(jī)制；在招生方面，由于學(xué)歷為大專(zhuān)的學(xué)生的文化儲(chǔ)備以及思維模式有所差異，因此在學(xué)習(xí)較難專(zhuān)業(yè)課程中會(huì)出現(xiàn)參差不齊的情況，因而學(xué)校應(yīng)當(dāng)將專(zhuān)業(yè)的管理體制向著科學(xué)化的方面進(jìn)行改善。高校應(yīng)當(dāng)對(duì)各個(gè)教師的教學(xué)特色以及性格特征進(jìn)行分析，然后再將專(zhuān)業(yè)課程分配給合適的教師，這樣有利于教師拓展教學(xué)專(zhuān)業(yè)內(nèi)容。高?？梢越M織教師與校外企業(yè)進(jìn)行掛靠實(shí)踐，這樣有利于教師在實(shí)際工作中積累專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)。在實(shí)際的教學(xué)課程中，應(yīng)當(dāng)適量地安排一些實(shí)踐課程來(lái)讓學(xué)生親身感受使用。例如三維CAD軟件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)仿真模擬的過(guò)程，讓學(xué)生先預(yù)想一個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)，然后再使用三維CAD軟件將其仿真出來(lái)。高校還可以舉辦相關(guān)比賽來(lái)使學(xué)生主動(dòng)去學(xué)習(xí)與應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)，這樣可以誘導(dǎo)學(xué)生在競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境下應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，從而增強(qiáng)其專(zhuān)業(yè)技術(shù)。還可以搭建校內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，讓專(zhuān)業(yè)學(xué)生在平臺(tái)中進(jìn)行技術(shù)交流以及自己作品的展示，還可以校外公司進(jìn)行合作，讓學(xué)生去實(shí)習(xí)，從而提升學(xué)生的設(shè)計(jì)制造能力。

總之，我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)在快速的發(fā)展，各種先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)不斷在更新，為了滿(mǎn)足當(dāng)今社會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才的需求，建立完善的機(jī)械設(shè)計(jì)制造專(zhuān)業(yè)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)系統(tǒng)，高校應(yīng)當(dāng)與實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)情況相結(jié)合，合理運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法來(lái)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)以及實(shí)踐活動(dòng)，從而提升學(xué)生的專(zhuān)業(yè)綜合能力，推動(dòng)高校教學(xué)質(zhì)量的提高。

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【作者簡(jiǎn)介】覃薛宇（1986— ），男，壯族，廣西宜州人，本科，廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。

（責(zé)編 王 一）