對中職生機械設計的建模思維培養

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對中職生機械設計的建模思維培養

摘要:在中職院校當中,建模思維是機械專業學生所需要掌握的蜎種技能6要想推進當今時代機械專業的教學發展,也就需要對中職學生的建模思維加以培養。這樣不僅可以幫助學生獨立思考,提高學生理論聯系實際的能力,還可滿足現代社會對人才的不同需求6因此,現階段在中職院校當中,教師普遍存在的問題就是如何幫助機械專業學生營造培養其建模思維的良好氛圍?;诖?,主要圍繞機械創新項目設計,對中職學生的建模思維培養策略展開了研究,幫助學生對各種機械零件進行了解,做到學以致用,在未來時X作當中發揮出自己的才干,滿足社會對機械專業人才的需求。

關鍵詞:中職學生;創新項目設計;建模思維;培養策略

近年來,國家在對機械專業人才進行培養的過程3中,不僅僅局限于満足讓學生懂得如何看懂機械零件圖以及手工繪制圖紙等系列維技術,還伴隨著現代計算機技術的不斷進步和發展,不管是對中職學校的機械專業課程,還是以專業技能對學生進行培養的機械專業課程標都是通過對學生的三維空間模型能力進行訓練。通過對機械工程專業學生的模型思維進行訓練,能夠提高學生對機械工程學科基本概念的認識,増強學生對各種機械零件的理解,進而幫助學生運用所學的知識達到學以致用的效果,促進學生的綜合能力發展。

1機械專業教學的現狀

在機械類的專業教學當中,教師通常都會利用實物模型、CAI以及掛圖等開展教學。但是,由于機械設計以及機械原理等課程所涉及的知識面比較廣且雜,且與工程緊密連接,因此老師在實際教育的過程當中,很難充分調動學生的學習積極性,導致學生們在實際教學的過程3中覺得此類課程枯燥乏味,再加上教師對課程的設計也比較統P固定,導致實際教學效果不容樂觀。現階段,在機械專業的教學過程當中,所選用的教學用具基本為實物的模型,型號比較落后,而且體積也比較大,很難進行演示以及存放。且教師所選用的教學方式基本都是運用flash動畫,雖然這一技術比較直觀、形象,但教師基本會以功能的演示為主要教學方法,僅僅幫助學生對理論加以驗證,無法使學生動手實踐。因此,學生僅能夠對實際的;t作原理加以掌握,并不會動手操作,很難提高學習的效果'與此同時,在早期的教學模式之下,學生只會在教師的演示之下學習各種知識,這也導致有很多試驗設備已經組裝好,但學生沒有掌握具體的架構原理,僅僅依據說明書上的實驗步驟展開操作,進而得到數據。在這一過程中,學生并沒有了解機械的結構,也就無法對學生的創新思維以及建模思維加以培養。因此,學生很難提高學習興趣。不僅如此,在實際教學的過程當中,很多教師占據著主導地位,學生僅僅依靠教師提前準備好的課件來學習,被動地接受知識。在課堂上,教師所傳授的知識大多與實際工程應用的何題有關,這也就導致學生不能擁有自主創新的能力,很難使得學生依據實踐來對工程問題展開研究,不能滿足當今社會對于機械專業人才的需求。

2機械專業學生進行建模教學的策略

2.1由淺入深

在中職院校的教學當中,要想對學生進行建模教學,需要依據教學目標由淺入深地進行教育。在實踐教育的過程中,必須幫助學生對單個零部件和重要器械的構造、造型及其功能加以了解。然后,根據機械的信息對各個零件的應用范圍及其在整體機械i程當中的功能進行了解。最后,學生在對各個零部件的特性具有了g定的認識以后,就會把外部的機械形狀運用圖紙來表現。在這-教學過程中,基本都會通過二維機械的圖紙設計軟件或是手工繪圖技術來進行繪制,基本實現對老HU?、學生的機械零件設計教育要求。

2.2專業能力的培養

在機械專業的教學當中,學生對相關知識進行學習,主要就是對各個機械當中的零部件性能以及零部件構成加以了解,再結合實際的操作經驗設計出滿足各種_求的機械圖紙。在對學生專業能力進行培養的過程_中,教師需要對學生進行機械零部件外觀、形態以及用途等方面的教學,同時利用讓學生自行裝卸以及觀察零件實體的做法,幫助學生對機械產品進行更全面的理解%

3建模思想的教學方式探索

3.1結合建模的思想,驗證課堂上的基本知識

課堂的教學包含齒輪機構、連桿機構等內容。因此,教師可以利用建模的思想將各種機構進行整合,引導學生對其進行自主的拆卸以及安裝驗證。通過這種方法,幫助學生對各種知說點掌握更加透徹,并不是更加單純地對知識加以理解記憶幫助學生了解機構的工作原理。

3.2將建模思想應用于翻轉課堂的教學

學生在了解基本知識點以后,老師將運用機構模型的設計思路進行翻轉課程的實際教學。從具體分析來看,老師在實際授課的過程當中,能夠指導學生對^些具體的機構模型進行設計,同時要求學生在實際設計過程當中掌握一爸基本運動方式。隨后,學生通過老師的指導、學生的小組探討以及分工搭建模型,對各種功能加以驗證,進而組織教學的工作。教師經過集中的點評之后》學生將對知識點進行鞏固,加強對模型的使用能力,從而提高學習的效果氣

3.3搭建具有完整功能的創新模型

在實際教學的過程當中,教師可以為學生組織創新設計大賽,以作為綜合測試題,引導學生對方案進行設計,在確定方向之后,鼓勵學生大膽拓展思路,進而從多種方面考慮問題,最終通過模型實現。對這種教學模式來說,會具有著題材新穎和充滿著挑戰性的特點,顛覆了—般的機械設計方法,它用一種更加全新的方法來獲得更加滿意的教學效果,深受學生的喜愛》

3.4通過模型培養學生的興趣以及創新意識

教師在對液壓方面的知識進行教學的過程虐中,霈要將提前搭建好的氣動機器人搬到講臺,將理論聯系實際,這樣不僅可以幫助學生消化知識,還可以調動學生的學習興趣。與此同時,在課堂上學生也可以發揮出主觀能動性,對于同一個問題提出更多的方案,然后進行討論。在課后,學生也可以將自已的方案利用組合模型的形式來實現,這樣學生不僅可以鞏固所學的知識,還可以培養學生的創新意識以及創新能力》

4機械創新項目設計思路

通常機械科技項目的設計流程中包含以下五大過程a.項目必須選定新產品,進行市場調査,并對其所要研發的對象加以判斷。在實際研究的過程_中,還必須研究已有產品的設計缺陷以及改變這有產品的功能和創新設計產品等;b.需要實現產品功能上的革新。在對產品功能加以革新的過程中使用先進科技以及先進工藝技術,還能夠進行各種功能的結合;C.進行產品功能的實現,能夠利用很多不同方式進行。通過運用組合機構的設計方式,對生產c藝、制作難度、生產成本等各種因素進行全方位的綜合考量,就能夠得到比較完善的總體設計方法以及制造方法;d.需要財務分析以及計量9通過對在機械工程專業班級中所學習到的齒輪機構、連桿機構等進行分析,依據機械設計等內容,對最終的方案進行具體的分析以及設計的計算,進而對機構的結構尺寸加以確定;e.需要進行仿真的驗證。在這一環節當中,需要利用計算機的編程工具來對所設計出的項g進行運動的仿真,進而對所設計項百是否滿足設計功能以及設計要求等進行驗證

5機械創新項目設計案例分析一節能劃船健身器

學生在對連桿機構的基礎知識進行掌握和優化設計以后,老師也可以指導學員根據市場的調研情況,對現有劃船健身器做出更完善的產品設計。同時通過比對鉸鏈四連桿機構的各種運動輸出軌跡和實際的劃船手臂動作軌跡后,也將會使用四桿機構作為原動機構。同樣,曲柄搖桿機構也具備了急回的特點,可以真正滿足劃船的劃水特點和回漿的運動特點。通過使用Matlab的軟件系統對它進行優化設計,將會達到四桿機構的標準結構尺寸。在動力的傳遞機構鏈當中》會利用機械原理的集中常見機構,比方說,多級齒輪機構來進行増速、棘輪實現間歇動作以及連續的單向運動輸出等。在輸出軸方面,會増加飛輪,以利子平衡輸出速度的波動。通過對節能環保的理念加以結合,也就會實現輸出連接到電動機上,進而存儲為電能,如圖1所示級在此次的機械創新項目設訐_中,會引導學生利用建模的思想,了解機械的零部件性能以及構成,設計更加滿足需求的機械圖紙,進而實現建模制圖。不僅如此,在創新項目設計當中,會包含很多機械原理的課程教學內容。對于學生來說,通過利用建模的思想來創新機械項目設計,也就可以鞏固機械專業的課程,實現理論與實踐的結合,對學生的建模思維加以培養,實現學生機械創新能力的提高。

6結語

在中職院校機械專業的教學當中,建模思維的培養是教師需要注重的教學目標。通過對學生進行建模思維的培養,可以激發學生各方面的潛能,使得學生可以在機械設計方面擁有獨立思考以及積極創新的能力,將相關的機械知識應用于機械創新項目設計當中,使學生可以學以致用,提高自己的綜合能力。在本文中列舉的機械創新項目設計為節能劃船健身器,通過帶領學生們對節能劃船健身器進行創新的設計,可以幫助學生提高機械創新設計的能力,靈活運用建模的思維,不僅可以増強學生的動手能力,還可以對學生的團隊合作能力加以培養,使得學生獲得全方位的發展,在今后的工作當中,能夠靈活運用建模的思想來解決問題。

作者:周麗萍 單位:常州市高級職業技術學校

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