在綜合課程設(shè)計(jì)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

1、在綜合課程設(shè)計(jì)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為適應(yīng)社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型和復(fù)合型人才的需求， 機(jī)械專業(yè)的課程 體系和培養(yǎng)模式不斷改進(jìn)。 電子科技大學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng) 化專業(yè)開設(shè)了綜合課程設(shè)計(jì)課程， 是一門以培養(yǎng)機(jī)械專業(yè)學(xué)生的 創(chuàng)新思維和提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力為目的實(shí)踐類課程， 該門課 程體現(xiàn)了專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、 三維建模軟件和工程分 析軟件的結(jié)合。機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供將設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)易機(jī)構(gòu) 的平臺(tái)，學(xué)生在平臺(tái)上體驗(yàn)從搭接、驗(yàn)證、調(diào)試、改進(jìn)到確定設(shè) 計(jì)方案的過程， 改變了傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生對(duì)平面機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì) 只停留在理論設(shè)計(jì)的狀況。將機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接實(shí)驗(yàn)與綜合課程設(shè)計(jì)相結(jié)合， 鼓勵(lì)學(xué)生將機(jī) 構(gòu)創(chuàng)意

2、拼接實(shí)驗(yàn)中的作品進(jìn)行的詳細(xì)設(shè)計(jì)， 為拼接實(shí)驗(yàn)中的簡(jiǎn)單 形狀構(gòu)件選擇材料、設(shè)計(jì)尺寸、進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，并繪制零件 圖和系統(tǒng)裝配圖。 這種有機(jī)結(jié)合使學(xué)生模擬經(jīng)歷產(chǎn)品開發(fā)的完整 流程，有助于學(xué)生形成完整的工程意識(shí)和系統(tǒng)觀念。一、綜合課程設(shè)計(jì)課程分析1. 開設(shè)綜合課程設(shè)計(jì)的意義和可行性 傳統(tǒng)的機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)兩門課程都設(shè)置了課程設(shè)計(jì)環(huán) 節(jié)，兩門課程的課程設(shè)計(jì)都是在期末進(jìn)行的， 相互之間沒有關(guān)聯(lián)。 多年來一直沿用的課程設(shè)計(jì)題目較少， 相似或相同課題的學(xué)生較 多，在網(wǎng)站上也能夠找到許多參考資料，抄襲情況屢見不鮮，不 利于學(xué)生的獨(dú)立思考，造成課程設(shè)計(jì)無法達(dá)到預(yù)期目的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展， 機(jī)械

3、專業(yè)的基礎(chǔ)課程除 了傳授機(jī)械設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)知識(shí)以外， 還應(yīng)融入現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和 工程計(jì)算軟件知識(shí)。 電子科技大學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè) 培養(yǎng)方案中增加了一門獨(dú)立的實(shí)踐課綜合課程設(shè)計(jì)， 在第六學(xué) 期開設(shè)，取代了原有的相對(duì)獨(dú)立的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)。綜合課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能 力的實(shí)踐性環(huán)節(jié)， 設(shè)置該課程的目的以培養(yǎng)卓越工程技術(shù)人才為 目標(biāo)，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)分析技術(shù)和 設(shè)計(jì)手段解決工程實(shí)際問題的能力。在大三上學(xué)期，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了機(jī)械制圖、理論力學(xué)、材料 力學(xué)和機(jī)械原理、 工程控制等專業(yè)基礎(chǔ)課程， 具備了進(jìn)行產(chǎn)品設(shè) 計(jì)部分的基礎(chǔ)知識(shí)。在大

4、三下學(xué)期，開始學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)、產(chǎn)品造 型設(shè)計(jì)、 CAD/CAE/CA、M 產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)等課程，對(duì)產(chǎn) 品進(jìn)行強(qiáng)度校核、造型設(shè)計(jì)、工程分析、公差設(shè)計(jì)需要這些課程 的知識(shí)。因此，在學(xué)期開始時(shí)布置設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)生可以先進(jìn)行方 案設(shè)計(jì)，隨著相關(guān)課程學(xué)習(xí)的逐步深入，有針對(duì)性、有目的地拓 展產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的知識(shí)， 到期末提交設(shè)計(jì)作業(yè)， 對(duì)于進(jìn)展較慢的 學(xué)生，可以延至下一學(xué)期開學(xué)時(shí)提交作業(yè)。在整個(gè)過程中，學(xué)生 將綜合運(yùn)用各門學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)課程的知識(shí)，完成自己的作 品，既體驗(yàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)過程， 又能夠體會(huì)到機(jī)械工程學(xué)科體系中各門課程之間的聯(lián)系2. 綜合課程設(shè)計(jì)的教學(xué)過程設(shè)計(jì) 綜合課程設(shè)計(jì)為學(xué)生提供一個(gè)實(shí)踐訓(xùn)

5、練的平臺(tái)， 要求學(xué)生按 照機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程， 綜合應(yīng)用機(jī)械類各門課程的知識(shí)， 設(shè)計(jì) 一種具有工程應(yīng)用價(jià)值的機(jī)構(gòu)。 主要工作包括選擇構(gòu)件類型， 進(jìn) 行構(gòu)件的強(qiáng)度剛度計(jì)算并確定其主要尺寸， 在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行有限 元分析和裝配仿真， 接下來確定尺寸公差和形位公差， 繪制主要 零件圖和裝配圖。 鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行產(chǎn)品主要尺寸的優(yōu)化 設(shè)計(jì)以及工藝過程的設(shè)計(jì)。綜合課程設(shè)計(jì)采用講授和輔導(dǎo)答疑相結(jié)合的方式進(jìn)行。 在教 學(xué)過程中，講授機(jī)械設(shè)計(jì)的流程，詳細(xì)講解各環(huán)節(jié)的主要工作， 使學(xué)生了解每一環(huán)節(jié)所需知識(shí)，以及所需知識(shí)來自哪一門課程， 從而指導(dǎo)學(xué)生有目的地學(xué)習(xí)各門相關(guān)課程， 對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)相 關(guān)課程的熱情有

6、積極的作用。為鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，學(xué)生可以自由組成二人小組， 每組提交一份在設(shè)計(jì)說明書和設(shè)計(jì)圖紙， 在封面上按照貢獻(xiàn)大小 排序署名， 在說明書中詳細(xì)說明兩人各自完成的工作。 題目由學(xué) 生自行擬定， 創(chuàng)意設(shè)計(jì)一種有應(yīng)用價(jià)值的機(jī)構(gòu)。 設(shè)計(jì)說明書包括 功能原理設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)選型設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)、公差與配合設(shè)計(jì) 等內(nèi)容。課程的考核成績(jī)根據(jù)初期檢查、中期檢查、答辯和設(shè)計(jì) 報(bào)告質(zhì)量來綜合評(píng)定。二、結(jié)合機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接實(shí)驗(yàn)是一門獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生在搭接實(shí)驗(yàn) 臺(tái)上任意選擇平面機(jī)構(gòu)類型，組裝調(diào)整機(jī)構(gòu)尺寸，能夠比較直觀、 方便的搭接、驗(yàn)證、調(diào)試、改進(jìn)和確定設(shè)計(jì)方案，較好地改善

7、了 在校學(xué)生對(duì)平面機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)只停留在理論設(shè)計(jì)的狀況。開設(shè)機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接實(shí)驗(yàn)的目的是加深學(xué)生對(duì)平面機(jī)構(gòu)的組成原理 及其運(yùn)動(dòng)特性的理解和感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及綜合設(shè)計(jì) 的能力，訓(xùn)練學(xué)生的工程實(shí)踐動(dòng)手能力。機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接實(shí)驗(yàn)與綜合課程設(shè)計(jì)在同一學(xué)期開課，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上經(jīng)過反復(fù)嘗試與修改，已經(jīng)設(shè)計(jì)出了具有某種功能的機(jī)構(gòu)，構(gòu)件的基本尺寸已經(jīng)確定， 如能將設(shè)計(jì)成果直接代入后續(xù) 的綜合課程設(shè)計(jì)課程，可以節(jié)省大量的時(shí)間。針對(duì)已初步完成的 機(jī)構(gòu)，接下來需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析，計(jì)算作用在各構(gòu)件上的載荷，進(jìn)行零部件工作能力計(jì)算、總體設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。將兩門課程相結(jié)合，使學(xué)生能延續(xù)由一個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖向機(jī)

8、器過渡的設(shè)計(jì)過程。學(xué)生在機(jī)構(gòu)創(chuàng)意拼接實(shí)驗(yàn)中完成了機(jī)械設(shè)計(jì) 流程中功能設(shè)計(jì)和方案設(shè)計(jì)工作，完成了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制和 機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。在綜合課程設(shè)計(jì)中，直接進(jìn)入總體設(shè)計(jì)和結(jié) 構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。繪制裝配草圖，進(jìn)行機(jī)架、構(gòu)件與機(jī)架連接、 軸承座、軸與軸上零件定位和固定方式的設(shè)計(jì)，對(duì)主要構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算。綜合考慮材料、加工工藝、裝配、潤滑、耐磨性 以及性價(jià)比問題，確定重要尺寸和公差配合、 形位公差及表面粗 糙度等，最終確定各構(gòu)件的形狀、尺寸和材料，并繪制零件圖 和裝配圖。在設(shè)計(jì)過程中，可以根據(jù)學(xué)生能力的實(shí)際情況， 在上述工作 的基礎(chǔ)上，利用三維建模軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和裝配仿真， 利用有限元 方法來進(jìn)行載

9、荷和應(yīng)力分析，利用優(yōu)化設(shè)計(jì)來優(yōu)選零件尺寸。主體工作完成后，要求學(xué)生將設(shè)計(jì)構(gòu)思和設(shè)計(jì)方案整理成設(shè) 計(jì)說明書。說明書需要按照規(guī)定的格式撰寫， 培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)范意 識(shí)。經(jīng)過了三年的教學(xué)實(shí)踐和不斷改進(jìn)，已經(jīng)取得了一定的成 果。在一個(gè)學(xué)期之內(nèi)，大部分學(xué)生能夠協(xié)調(diào)合作，完成概念設(shè)計(jì) 到圖紙的基本設(shè)計(jì)流程， 建立了系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)理念， 在規(guī)范整理 文檔方面也得到了鍛煉。部分優(yōu)秀的學(xué)生能夠利用相關(guān)課程所學(xué) 知識(shí)，運(yùn)用三維建模軟件、有限元分析軟件和數(shù)學(xué)計(jì)算軟件進(jìn)行 機(jī)構(gòu)的建模、優(yōu)化設(shè)計(jì)和工程分析，綜合能力明顯提高。綜合課程設(shè)計(jì)課程有助于學(xué)生形成完整的工程意識(shí)和系統(tǒng) 觀念，對(duì)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力起著重要作用。將機(jī)構(gòu)拼接實(shí)驗(yàn)與 綜合課程設(shè)計(jì)相結(jié)合，相當(dāng)于延長了課程設(shè)計(jì)時(shí)間， 學(xué)生在拼接 試驗(yàn)臺(tái)上完成了機(jī)構(gòu)的