机械运动教学设计范例（5篇）

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机械运动教案1

知识目标

1、知道什么是机械运动，什么是参考系，知道运动和静止的相对性．

2、理解质点的概念，知道质点是用来代替实际物体的有质量的点，是一种理想化的物理模型，知道是否能把研究对象看作质点要根据研究的问题决定．

3、知道时间和时刻的区别与联系．

4、理解位移的概念，知道位移是表示质点位置变化的物理量，是矢量，能够区别位移和路程．

能力目标

1、培养学生自主学习的能力，训练学生发现问题，提出问题，解决问题的能力．

2、培养学生的实验能力，学会使用打点计时器，并会通过分析纸带上的数据得出相应的结论．

情感目标

1、激发学生学习兴趣，培养学生良好的意志品质．

教学建议

教材分析

本节教材主要有以下一些概念：机械运动，参考系，质点，时刻和时间间隔，位移和路程，重点是质点和位移的概念，难点是位移概念．教材在本章开始处列举了大量的实例，给出机械运动的概念，在本节一开始，也是通过生动的实例，给出参考系的概念，接着从研究对象的角度，学习质点的概念，渗透理想化思维方法；再进一步学习时刻与时间，位移和路程等概念．每一小节重点突出，又相互关联，实例鲜明，配图恰当，便于学生的接受，是进一步学习的基础．

教法建议

本节教材的特点是概念较多，很多知识初中时学过，并且这些知识与生活实际密切相关，建议让同学自学讨论的方法进行，可让同学提前预习或课上给出时间看书，教师提出一些问题，或让同学看书后提出问题，展开讨论，达到掌握知识，提高能力的目的，并结合多媒体资料加深理解和巩固。

教学设计示例

教学重点：质点和位移的概念

教学难点：位移概念的引入与理解

主要设计：

一、参考系：

（一）提出问题，引起思考和讨论．

1、什么叫机械运动？请举一些实例说明．

2、描述物体是否运动，先要选定什么？看什么量是否在改变？什么叫参考系？为什么说运动是绝对的，静止是相对的？

3、同一运动，如果选取的参考系不同，运动情况一般不同，请举例说明．

4、选择参考系的原则是什么？（虽然参考系可以任意选取，但实际上总是本着观测方便和使运动的描述尽可能简单的原则选取）

（二）展示多媒体资料，加深理解（穿插在讨论问题之间进行）

1、太阳系资料：行星绕太阳运转情况．

2、银河系资料：星系旋转情况．

3、电子绕原子核运转情况．

4、飞机空投物资情况．

二、质点：

（一）提出问题，引起思考和讨论：

1、投掷手榴弹时怎样测量投掷距离？把教室的椅子从第五排移到第一排怎样测量椅子移动的距高？汽车绕操场一周怎样测量它经过的距离？以上几种情况用不用考虑这些物体的形状和大小？

2、什么叫质点？

3、小物体一定能看成质点吗？大物体一定不能看成质点吗？请举例说明？

4、什么叫轨迹？什么叫直线运动？什么叫曲线运动？

（二）展示多媒体资料，加深理解．

1、火车（200米长）穿山洞（100米长）情况．

2、地球公转及自转情况．

（三）总结提高：

1、对于什么样的物体才可以看成质点的问题，关键在于对物体的运动情况进行具体分析，在我们研究的问题中，物体的形状、大小，各部分运动的差异等，如果对我们研究的问题影响不大，就可以把该物体看成一个质点．

2、学习质点概念时，要有意识地向学生介绍一种科学抽象的方法，我们抓住问题中物体的主要特征，简化对物体的研究，把物体看成一个点，这是实际物体的一种理想化模型，是实际物体的一种近似．

三、时刻和时间间隔

提出问题，引起思考和讨论．

1、“上午8时开始上课”，到“8时45分下课”，这里“8时”和“8时45分”的含义各是什么？“每一节课45分”的含义又是什么？

2、“现在是北京时间8点整”中“8点”的含义是什么？

3、校百米纪录是、第2s末、第2s内的含义各是什么？

四、位移和路程

（一）提出问题引起思考和讨论：

1、说“物体由A点移动500米到达B点”，清楚吗？

2、如何描述物置的变化？

3、什么叫位移？为什么说位移是矢量？

4、位移和路程有什么区别？它们之间有关系吗？

（二）展示多媒体资料，加深理解．

1、从天津到上海，海、陆、空三种路线抵达情况．

2、在400米跑道上进行200米跑和400米跑情况．

探究活动

机械运动教案2

自动机械是指自动化程度较高的机械系统，其教学内容与“机械系统设计”类似。要培养创新能力，必须先具备坚实的基础理论和设计方法，因此我们根据自动机械与一般的机械系统相比，有自动化程度高、结构复杂等特点，在教学内容上以自动机械的四大结构组成部分，即驱动系统、传动系统、执行机构和控制系统为主要内容展开，着重共性问题，力求照顾到系统性和完整性，深入阐述了自动机械设计中普遍性的理论问题，重点分析自动机械中普遍应用的机构、装置的设计原理和方法以及现代控制技术，注重机械设计与现代机械设计理论和方法相结合，同时列举了大量实例，力求做到理论联系实际，突出专业特色和现代科学技术发展水平。课程内容不仅体现传统的机械及其设计方法，还体现了现代自动机械及其制造技术的新进展和现代设计方法的新应用，注重教学内容的更新。我们主要参考了崔久浩的“自动机械设计”一书，编辑出版了“自动机械设计”教材，在基本内容上比一般的“机械系统设计”教材更全面和丰富。在教学中，力求把发明创新意识贯穿于整个教学过程。教学过程中除了上述主要内容外，充分利用多媒体教学手段，通过大量的自动机械和机构的工作视频和照片提高教学效率，创造视觉的新感受，增强感性认识，激发学生的学习兴趣和热情，同时有效提高了教学效果和学生的知识面。在教学过程中，注重自动机械各组成部份的基本工作原理、结构特点和设计方法，淡化理论模型和推导。利用启发式、提问式、反问式等方法，激发学生的创造性和想象力，提高综合应用所学知识进行机械设计、探索新知识、新技术、开发新的机械产品的能力和水平。推荐并组织学生观看中央电视台的“我爱发明”节目，提高发明创造的兴趣，学习发明创造的一般思路和方法。支持鼓励学生参与教师发明专利的申请工作。增加课堂讨论环节，设计能激发学生发明创新意识的讨论题。例如：原理方案设计时，每组提出至少3种机器，每种机器采用两种以上的原理实现其功能。总体设计时，以小型代步工具为例，不限定条件，发挥学生的创造性，分组提出方案并讨论其特点和可行性。在讲述执行机构有关内容时，让学生提出分解用机器代替手工操作的动作，并提出可能实现这些动作的机构或组合机构并加以比较。在讲间歇机构和供料机构时，提示学生生活中可能应用的场合并让学生注意观察后，讨论为什么在此场合会应用此机构，是否可用其他机构代替，如果能用其他机构代替，就有可能创新发明新的装置或机器。另外，鼓励学生参加山东省机电产品创新大赛等各类校、省、全国创新大赛，并可在讨论课中做专题讨论论证方案，指导学生充分发挥想象力和创造性开发新的机械产品。在历年“山东省大学生机电产品创新设计竞赛”中获得了多个一等奖，在其他创新竞赛中也屡创佳绩。

二、考试考核方式的多样化

考试考核目标是使学生在掌握基本理论、基本知识和基本技能的基础上，增强职业素养与专业技能，提高分析问题及解决问题的能力，成为具有较强创新意识和实践能力的高技能人才。考试考核以有利于学生运用知识能力、实际工作能力和创新能力的培养，有利于学生学习方法的改变为指导思想，使教学工作的重点落实到学生创新能力的培养和自身素质的提高上。为了激励学生学习兴趣和创新性，笔者设计了以下考试考核方式。

1.大作业。分组整理讨论课中的讨论结果以及新的创新想法方案形成大作业，内容可是完整机械，也可是关键机构、部件；时间可从课程开始到最后笔试之前，期间还可通过邮件、QQ和微信以及校核心课程网等及时得到教师的指导。

2.答辩式。建立具有综合性、适宜答辩的试题库，成立答辩小组，答辩小组由至少3位教师组成，可包括助课研究生。考核时每个学生按顺序先后随机抽取题目，准备10分钟。准备时可翻阅参考资料以及和同学讨论，此时学生参与讨论的积极性非常高，不仅有利于抽到考题的学生掌握该知识，也使参与讨论的学生学习掌握了考题中的知识点，每个学生表面上是考核自己抽到的有限的考题，实际上在整个考核过程中，参与了几乎全部学生的考题准备，从而将考试变成了学生积极主动的学习、交流、巩固所学内容的过程，学生不再是应付考试，厌烦、害怕考试，同时也锻炼了学生综合利用所学知识、收集资料、口头表达的能力以及答辩和应变能力等，有利于将来找工作时的面试，这使得学生的收益是全方位的。

3.笔试。笔试在课程结束后，时间由学校统一安排，主要考核基本概念和理论。创新发明必须在掌握扎实的机械设计基本概念和理论基础上，因此，掌握这些概念非常重要。例如自动机械生产率的概念、评价工作性能的指标等。

三、紧密结合实际应用的课程设计

课程设计是自动机械设计课程的一个重要教学环节，是培养学生独立运用所学知识、综合分析和解决工程实际问题能力的重要教学步骤，为学生将来从事工程技术工作和毕业设计打下良好的基础。在此教学环节中，学生可将所学的自动机械设计知识应用于设计中，这是有效的练兵和检验，同时还可以提高、巩固教学效果的环节。因此，我们要紧密结合实际应用进一步加强培养学生的机械创新能力，使学生在课堂教学环节中的创新性想法得以进一步实现，距实际应用更进一步。注重培养大学生的创新设计能力、综合设计能力与团队协作精神。

1.课程设计内容。在自动机械的四大结构组成部分，即驱动系统、传动系统、执行机构和控制系统中，驱动系统通常为选型设计，包括在总体设计的内容中，不单独作为课程设计题目，控制系统涉及电气电子液压、计算机等相关的学科知识较深，在课程设计中我们将这部分作为选做内容。因此，课程设计的主要内容包括传动系统、执行机构和总体设计三种。比较复杂的机械3个人一组，自由组合，每人主要负责一部分内容，其中总体设计的学生由小组成员推荐选举产生并担任组长，除了自己承担的内容外还要负责协调3个人的方案应能满足整机的任务书要求，完整一致。各种题目的具体内容如下是。（1）自动机械总体方案设计。①根据给定机械的工作要求，确定实现功能要求的原理方案。②根据原理方案确定工艺方案。③确定工作循环时间，拟定机械的工作循环图。④确定采用的动力形式、总体布置、总体结构来设计机架。（2）执行机构设计。①参与原理方案和工艺过程的设计。分析确定工艺操作动作、顺序、运动形式和运动规律。②拟定机构的选型与组合方案，提出多个方案分析并选择最佳的。③机构的设计计算，主要构件的运动分析、仿真等。④机构的结构设计，画机构简图，包括运动轨迹、极限位置图。（3）自动机械传动系统设计。①参与原理方案和工艺过程的设计。分析工艺操作动作、各机构运动形式和运动规律选择动力机。②确定传动机构方案和采用的传动形式，分析传动效率和传动精度，提出多个方案并分析选择最佳的。③传动比分配、设计计算，主要零件的强度校核。④传动系统结构设计，画传动系统结构图。

2.课程设计题目。笔者精心设计了多于学生人数的课程设计题目和相应的任务书，制定了课程设计大纲和指导书。学生选题具有灵活性，可从给定的题目中选题，也鼓励自选题目。学生自选题目要经过论证方可作为课程设计题目并有一定的加分，同时要与教师的科研以及各种创新竞赛题目紧密结合，有效激发学生的学习兴趣和参与的积极性、主动性。山东省大学生机电产品创新设计竞赛每年暑期进行，而自动机械课程设计正好是每学年的第二学期，可以说这个学期是学生申请准备方案、进行结构设计的阶段。采取提前选题的方法可以使学生在上课期间有目的的听课，有充分的时间酝酿设计方案，使自动机械课程设计教学环节不局限于培养方案中设置的1周时间，有效地提高了课程设计的质量和效果，有些题目最后还申请了发明专利。“用于大粒种子的精密排种器”、“家用瓜子去皮机”、“顶尖可收集式仿形棉花打顶机”等项目就获得了山东省大学生机电产品创新设计竞赛的一等奖。

四、结语

机械运动教案3

关键词高职；机械创新设计；策略分析

中图分类号TH122-4文献标识码B文章编号2095-3089（2015）35-0018-01

1.引言

创新是人类文明进步、技术进步、经济发展的原动力，是国民经济发展的基础。技术进步一般通过技术创新来实现。我国《高等教育法》第五条指出：“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”[1]。高等职业教育作为高等教育的组成部分，任务就是培养一大批具有必要的理论知识和较强实践能力、创新能力的一线高级技术人才，以填补我国人才结构中的巨大缺口[2]。

高职机械类学生作为将来中国机械行业人才的重要组成，培养其技术创新意识，提高其机械创新设计（MechanicalCreativeDesign，MCD）能力，以备将来在行业竞争中，甚至在提高综合国力与提高国际竞争力的过程中起到至关重要的作用。高职机械类学生动手能力强，能较快的接受新事物，但是对于工作出现的新问题，新困难接受能力低，难以独立的思考与解决新问题，更不用说发现新问题的能力了。个人总结，对于高职机械类学生创新设计能力的培养主要从学生为主体的主观策略及学校与老师为主体的客观策略两个方面进行分析。

2.主观策略分析

专业知识的深度掌握

以机械设计和制造专业为例，大部分高职院校都开设了四大专业课程领域：（1）专业基础课程，如机械制图、工程力学、工程材料与热处理、公差配合与技术测量、电子电工基础等；（2）设计类核心课程，如机械设计基础、塑料模设计、冲压模设计、夹具设计等；（3）制造类核心课程，如机械制造工艺、金属切削原理与刀具、金属切削机床、数控加工与编程等；（4）计算机辅助设计与制造课程，如AutoCAD、UG、Pro/E、MasterCAM等。专业创新能力的提高，离不开专业基础知识的掌握，没有专业知识作为基础，创新设计能力就如无源之水，无本之木。如采用功能原理方案进行机械运动方案的创新设计，就必须对机械运动过程中的原动机、执行机构，传动方案，控制方式的特点和适应性有熟悉的了解和掌握，再從中选取最优良的方案作为设计方案，这其实就是功能组合与分解的创新设计。而设计出来的产品要进行理论仿真验证和图纸表现，这时就用到了我们学过的机械制图知识与相关的计算机辅助设计软件。所以专业知识的掌握是一切创新设计的基础，虽然创新思维的形成过程离不开灵感与顿悟，但专业知识才是一切的前题。而且由此可知，大学生机械创新设计能力的培养，并非是一、二门课程就能解决的问题，它是一种观念、一个目标、一个过程。

创新原理与创新技法的深刻理解

总的说来，机械创新设计的创新原理有组合原理、分离原理、还原原理、移植原理、迂回原理、完满原理等。机械创新设计的方法有智力激励法、提问追溯法、联想类推法、返向探求法、系统分析法、组合创新法等[3]。不管是教学还是科研，世界上任何一种事物都有其规律可循，创新设计也是一样，我们的先辈在不断的探索与总结中才使科学发展到今天，技术在不断的进步，科研方法也在不断的归纳与总结，前人已经求证且证明正确的方法是宝贵的经验，只有在深刻掌握和理解这些方法和经验的基础上，我们才有资格去寻求新的方法。

创新思维的训练与形成

一般认为，每个人都有创新思维的生理机能，但大多数人处于休眠状态。学源于思，业精于勤，我们有意识的培养自己的创造性思维，并 首先培养创新意识，善于在生活中发现问题，比如人们发现不管是滚动轴承还是滑动轴承，只要轴孔相接触，摩擦便不可避免，精度、效率、寿命都达不到最佳要求，近年来，人们利用电磁学原理，开发出了轴颈与轴瓦不接触的磁悬浮轴承，并已推广利用。其次要培养创新思维能力。车工实习后，我曾经问过学生一个问题：你们想一想，能不能用一台普通车床加工出一个正方体出来呢？同学们想一想，表示不能。问题留到第二天，有同学找到我说，这是可行的，只是相当于车六个端面。主动的同学就在主动的培养这种意识。还要是要善于归纳和总结，机械专业的同学都学习了机械设计基础，那么，大家可曾归纳过运动的相互转化吗？周转运动转化为直线运动，直线运动转化为周转运动。运动方向，运动形式，运动轨迹的改变我们学到过哪些？我们还能想到新的方法吗？

3.客观策略分析

通过改善课堂教学方法，使学生授受知识变被动为主动

大力倡导采用现代化的教学方法，综合运用图片、视频、实物等更加直观的方法进行启发式教学，教师由主体变成主导，促进教与学的互动。在专业课教学过程中，适当安排跨课程设计案例，将多学科知识与经验综合应用，强调解决问题的新颖性，不追求答案的标准，只追求思维的活跃。灵活运用课堂教学，指导学生多角度、多方向、多途径思考问题，既加深了所学知识的掌握，又培养了学生创造性思维的提高。

创新设计平台的建立

强调运用CAD/CAM/CAE等计算机辅助软件进行机械设计、三维造型、仿真分析等。开始培养学生运用计算机辅助创新技术（ComputerAidedInnovation，CAI），如运用ADAMS软件进行机构虚拟设计；运用快速成型技术（RapidPrototyping，RP）进行反求设计；ANSYS软件进行仿真分析等。

课堂外，多渠道多种形式拓展学生见识

如成立大学生机械创新设计活动社团，定期邀请相关专家进行现场讲授，了解创新设计的理论，方法及最新发展；带领同学参观工厂，科技博览会，甚至到商店里的各种产品，建立创新设计产品陈列室，让同学们在实物中切身感受到创新设计带给科技与生活的变化；自己组织各类机械竞赛到参加各级创新设计大赛，开拓视野，激发同学们的创新热情。

4.结束语

高职机械类毕业生主要为相关机械类企业输送能服务于一线生产的高技能型人才，随着机械工程技术的日新月异，对机械类学生的素养要求也有了新的要求，尤其是机械创新能力。因此我们要未雨绸缪，为了适应新的形势，努力提高学生专业技能的同时，也要提高学生机械创新设计的能力。

参考文献

[1]吕晓辉。 提高高职学生创新能力的途径探析[J]. 吉林省经济管理干部学院学报，2014（5）

[2]陈峰等。高职“ 机械创新设计”课程教学探索[J].广西轻工业，2007（8）

机械运动教案4

（龙岩学院 机电工程学院，福建 龙岩 364012）

摘 要：本文分析了机械专业实验室建设的背景与现状，然后对机械原理、机械设计实验室建设创新的预期目标进行概括，最后提出了提高实验室建设水平的几点对策。

关键词 ：机械原理；机械设计；实验室建设

中图分类号：G48；G64文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）08-0215-02

在高校教学改革的背景之下，实验室在整个教育教学活动的重要意义得到了进一步的凸显。甚至可以说，高校各个专业实验室的建设情况将直接决定着本专业的教学能力以及高校综合教育实力。加强有关机械原理以及机械设计实验室建设工作是逐步实现创新教育目标，培养高素质、复合型人才的重要内容，也是突出当前实验教学工作全新要求与特点的重要手段。本文即围绕机械原理、机械设计实验室建设方面的关键问题进行分析与探讨。

1 机械原理、机械设计实验室建设背景及现状

以前的机械设计课程实验大多是验证性的试验，只偏重于一些几何参数、运动参数、动力参数的测定和分析。这些实验对学生掌握课堂中所学的基本概念，加深理解一些基本原理具有显著的效果，但这些实验作为课程教学的一部分，在培养学生初步具有拟定机械运动方案，分析和设计新机构的能力，以及培养学生的创新与动手能力方面还远远不够。具体而言，当前机械原理、机械设计实验室建设方面还存在以下几个方面的问题：

实验设备相对缺乏，无法开展系统性的实验训练

当前，高校所配备的机械专业实验室与国际一流水平高校机械专业实验室之间的差距仍然是非常大的。由于在实验设备的配置上存在局限性，因此导致机械专业的学生丧失了部分动手训练与实践的机会。很多实验都纯粹以教学教材所涉及到的理论知识要求进行配置，实验主要内容围绕着课堂中所学的基本概念开展，属于验证性试验，虽然能够帮助学生认识相关概念与理论，但在提高学生分析思考能力，启发创新、发散思维能力方面缺乏促进作用，不利于学生创造性思维的培养。

实验类型过于单一，较少涉及到综合性知识实践

目前高校机械原理以及机械设计实验室中虽然围绕教学需求配置了一定数量的实验装置与设备，但设备配套比较局限，能够开展的实验内容以及类型过于单一，无法帮助学生灵活应用机械原理以及机械设计方面的相关知识。

2 机械原理、机械设计实验室建设预期目标

在机械原理以及机械设计实验室的建设创新过程当中，必须针对当前实验室建设中存在的问题，采取一系列有针对性的创新建设策略与方法，克服机械专业实验室中存在的缺点与局限性，使机械原理、机械设计课程理论知识能够更好的与实验实践相结合，激发学生参与机械原理、机械设计相关知识学习的主动性，由被动的学习、实验模式转变为主动、创新的实验实践模式。

因此，在有关机械原理以及机械设计实验室建设创新的过程当中，预期目标应当设置为：从实验室操作环节入手，以机械专业基础、经典理论为依托，促进实践性知识的合理应用，展示本专业领域最新的设计方法，实现分析、综合、转化的数学模型与程序。从机械原理与机械设计课程教学内容的安排上来说，实验室建设中的具体目标如下表所示（见表1）.

3 机械原理、机械设计实验室建设水平的提高策略

高校机械原理以及机械设计实验室需要同时负担各个年级段本科生的实验教学任务，同时也需要为学生毕业论文的研究提供基础支持，当然也是高校教师进行科研活动的主要场所。因此，实验室建设中，设备配置必须在满足常规教学需求的基础上，适当增加实验台台数以及实验设备的专业性，促进学生综合实践能力的提升。具体措施有：

构建分层机械原理、机械设计实验室体系

根据高校在机械原理以及机械设计教学开展中的实际内容与实验要求，构建三层实验室体系，不同层次实验室满足不同实验需求。

第一实验室设置机械零件、机械原理和机械创新展示柜，每组展示柜至少需要配备10个或以上的单体陈列柜。展柜中的模型可实现点动或顺序控制运动演示，并配有录音讲解及运动简图和文字说明，具有形象直观的特点。组建该实验室的目的是将部分基本教学内容利用实物模型进行教学。通过对该实验室资源的应用，能够为本专业学生提供认知依据，同时也是课外科技创新活动开展的知识基础。

第二实验室设置机构模型、齿轮范成仪、齿轮减速器和插齿机模型4种设备或器材，可完成机构运动简图的绘制、齿轮范成、减速器的装拆3个基础性必选实验项目和为学员演示齿轮的插齿过程。本实验室的主要功能是为本专业学生的实操作与理论验证、分析提供支持，使学生能够通过实验加深对机构组成原理的认识，对机构运动特性有一个全面的把握。

第三实验室是具有现代化水平的实验室，滑动轴承、皮带传动、螺栓连接、动平衡和波动调速5类实验台均安装测试卡，可以对实验数据进行自动记录、实验结果进行结算分析，在发展学生创新能力方面有重要价值。

具体建设策略

第一，满足平面机构及其可视化实验的创新建设：在有关平面机构及其可视化的实验过程当中，实验室需要配备4台同型号的PC电脑，8套同等规格的实验台，每个实验台上需要配备1套完整的机构模型。以上配置标准下，可以通过设计与并接的方式使平面机构传感系统实现不同类型以及不同方式的运动。同时，实验台在建设过程当中可以于主要构件中设置出安装传感器的对应位置，同时添加与之相对应的数据处理软件以及数据监测系统。通过对以上模块的综合应用，分析在平面机构运动过程当中参数变化所对应的系列曲线，进而分析数据，掌握不同类别机构在特定条件下运动所产生的规律。依照上述方式所建设的实验室还能够通过分析加速度、位移，以及速度等基本要素的方式，掌握运动构件的主要特点，帮助学生更好的认识机械原理，掌握机械设计要点。

第二，有关运动方案组合实验的创新建设：在有关运动方案的组合实验过程当中，实验室可以尝试引入已经获得国家专利的产品，如创新机构组合实验台等，至少配置2台，实验台中包括低副杆组以及高副杆组，同时也包括组成以上杆组的各种机架、构件等。通过这些设置，能够使曲柄滑块机构与连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、以及间歇运动机构等相互拼接，除此以外还能够使由涡轮蜗杆、带传动、以及链传动所形成的传统平面有机、交叉组合，构成一个完整的机械传动系统以及组织结构，在与齿轮齿条传动箱结合的基础之上，通过连接电机以及带传统的方式使拼接机构能够有效、且及时的响应动作指令，执行可靠动作。在这种配置方案下，学生能够更好清楚的掌握运动机构组成这一部分知识的了解程度，通过对实际的机构组成方案的观察，进行学习与标识，同时通过实验的方式培养学生在工程实训方面的动手能力，促进学生设计思维的提高以及综合实践设计能力的提升。教师也可以按照以上操作方法完成拼接实验，并对实验台整个运动机构的运动情况进行观察，从而对运动机构方案的科学性以及可行性进行及时检验。

第三，针对轴系结构设计实验的创新建设：在实验室建设过程当中可以配置具有创意组合特点的轴系结构设计试验箱，通过引入轴系结构设计试验箱的方式，使学生能够更加直观与准确的掌握轴系方面的知识结构。一般来说，一套完整的轴系结构试验箱包含八类，百余个零件。若能够在实验室建设过程当中满足以上标准，则能够使实验室的配置完全满足机械原理以及机械设计教学的具体要求。教师可以根据教学需求，利用不同类型的零件进行自由组合，形成多种轴系结构，利用这些轴系结构解决在教学过程当中存在的回转零件轴向固定，受伤零件拆卸安装，以及轴承轴向位置固定等内�

4 结束语

有关研究中认为，机械原理以及机械设计专业覆盖面占到了工科专业的4/5左右，在提高学生对机械技术工作适应能力方面发挥着非常重要的作用。机械设计课程实验课是机械设计课中重要的实践环节。针对当前机械专业实验室在建设、应用过程中存在的各类问题，尽全力提高机械原理、机械设计实验室建设水平，已成为本专业教研人员最为关注的问题之一。本文在认识机械专业实验室建设现状的基础之上，对机械原理、机械设计实验室建设的基本面进行分析，最后重点从满足平面机构及其可视化实验的创新建设、有关运动方案组合实验的创新建设、对机械设计创新陈列实验展示的建设、针对轴系结构设计实验的创新建设、围绕常用构件制作加工的实验建设等方面入手，探讨了提高机械原理、机械设计实验室建设水平的主要策略。

参考文献：

〔1〕李志尊，王克印，刘红宁，等。虚拟实验室在机械设计基础教学中的应用[J].实验室科学，2014,17(1):50-53.

〔2〕李光雷。案例教学法在高职院校《机械设计基础》课程的应用研究[J].南京工业职业技术学院学报，2014(4):85-87,90.

机械运动教案5

关键词：工程教育；CDIO；机械设计；应用模式

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新优秀成果。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程理论和实践。CDIO工程教育模式在国内高校引起了较大的关注，具有代表性的高校有汕头大学、燕山大学、成都信息工程大学、合肥工业大学、广州大学等。汕头大学最早探索和实践CDIO工程教育模式。从2005年起，汕头大学工学院在执行校长顾佩华教授的指导下，开始学习研讨CDIO工程教育模式并加以实施［1］；燕山大学从2008年开始实施基于CDIO模式的教育教学改革，建立了以� 除上述高校外，北京石油化工学院、浙江工业大学、中南大学、哈尔滨理工大学、黑龙江工程学院等单位也进行了CDIO工程教育模式的探索与实践［4，5］。机械设计类课程是机械设计制造及其自动化专业中的一重要课程群，该课程群将在机械产品的方案设计、技术设计以及优化设计等方面提供基本的理论和方法，在培养高素质、优秀工程人才方面有着其他课程不可替代的重要作用。总结已有研究，尽管CDIO工程教育模式在若干高校中进行了实践，但是该模式还未在机械设计类课程中进行大范围的推广应用。本研究结合CDIO教育理念和机械设计类课程性质及教学目标，提出基于实验室资源的CDIO应用新模式，解决CDIO高等工程教育模式推广应用中难题。

一、CDIO新模式及其实施过程

针对机械设计类课程，提出和建立了基于实验室资源的CDIO应用新模式。该新模式通过系统的CDIO的项目设计，依靠实验台提供的拼装和仿真功能，实现某一产品从构思到运行全过程，达到培养和训练学生创新设计能力和实践动手能力的目的。该模式的思想是将CDIO核心培养理念与现代实验室的开放性、容纳性、多样性、反复使用性和更新性相结合，利用实验室条件实施CDIO四个环节特别是支持“实现、运作”环节的一种的高效应用模式，是实施CDIO工程教育理念的一种可操作性强的运行模式，是对CDIO应用模式的细化和具体实现。根据CDIO工程教育模式的实施步骤，基于实验室资源的CDIO应用新模式实施过程如下：（1）针对不同的课程及教学环节目标，设计CDIO项目；（2）按照项目实施目标，进行构思和设计，提出解决方案；（3）选择实验设备及组件，进行实验设备安排；（4）通过实验设备与组件的拼装、搭建、系统构建或实验设备加工，执行“Implement（实现）”环节；（5）通过实验系统的操作演示、反复修正，执行“Operate（运作）”环节；（6）项目答辩与交流，能力考核，完成CDIO训练项目。

二、支撑CDIO新模式的实验室设备

在机械设计类课程的实验教学中，有大量拼装搭建实验台架，这些实验设备可用来执行本研究提出的CDIO应用新模式，典型实验台架包括：（1）轮系创新设计拼装及仿真实验台该实验台主要进行齿轮与轮系的分类及设计、分析与运用，是引导学生进行积极思维、创新设计、培养学生综合设计能力和实践动手能力的一种新型综合实验台。（2）机械方案创意设计五位一体化实验仪机械方案创意设计五位一体化实验仪是集机构组装、电机驱动、气缸驱动、程序控制和运动测试于一体的多功能实验台架，包含了连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、螺纹连接件、带传动、链传动、轴承等在内的多种典型机构和零部件，主要进行机械系统传动方案的设计与组装演示，特别适用于学生创新能力和动手实践能力的培养。

三、CDIO新模式的实践应用

1．在机械原理课程项目中的实践应用差动轮系是机械原理课程中的一个难点，针对该知识点，设计了差速器三级项目。将本文提出的基于实验室资源的CDIO新模式在该三级项目中进行了实践应用，具体过程如下：（1）设计差速器三级课程项目利用各类典型机构及零部件，以电机为原动机，设计汽车后桥上的差速器系统，将某一构件的运动按可变化的比例分解成两个构件的运动，实现汽车两后轮随着不同的行驶状态而自动改变转速的目的，以减小轮胎和地面之间的滑动。（2）进行构思和设计，提出解决方案解决方案可以有很多种类，现根据学生的设计，举例描述如下。差速器系统由电机、V带、直齿轮减速机构、万向联轴器、后桥差动器系统组成，其组成及传动方案如图1所示：该方案分析如下：由电机1经V带2传动到直齿轮组4减速，再经万向节联轴器5到后桥差动器6运动。同时，在差动轮系两边分别装有角位移传感器7和9，在主动直齿轮上装有一个角位传感器3，通过测试可以分析出其运动规律。通过该传动系统可以掌握后桥差动器的工作原理及其运动规律。1．电机2．带传动3、7、9．角位移传感器4．齿轮传动5．万向联轴器6．差速器8．轮子（3）实验设备与组件安排使用轮系创新设计拼装及仿真实验台。搭建过程中使用电机、V带、齿轮、键、联轴器、轴、螺纹连接件、支架等组件。（4）实验设备与组件的拼装、搭建根据传动方案，利用上述设备与组件，学生亲自动手实践，搭建形成差速器系统。（5）差速器系统运行、方案修正与完善在实验台上运行差速器系统，调试各项参数，反复修正传动方案直至完善。通过测试和分析系统的运动规律，掌握差速器功能，进而加深对差动轮系知识点的理解，了解差动轮系在工程实际中的应用。（6）项目答辩与交流，能力考核项目执行完成后，以小组为单位，制作ppt进行答辩，交流方案设计过程与体会，提交设计报告，给出项目成绩。2．在机械设计课程项目中的实践应用轴系零部件结构及尺度设计是机械设计课程中的一个难点，针对该知识点，设计了轴系零部件结构设计与测量三级项目。CDIO新模式应用过程如下：（1）设计轴系零部件结构设计与测量三级课程项目利用轴系零部件实验台架和可拆装减速器，进行轴、齿轮、套筒、轴承、轴端挡圈等零部件的装配设计、轴结构设计、轴上零件定位与固定、轴各段直径和长度的测量等设计，通过设计和测量明确轴系零部件设计的基础理论和方法。（2）进一步根据课程项目任务和目标，划分项目小组，分工协作，查阅资料，进行构思、设计，提出解决方案；在此基础上，利用实验室设备与组件进行拼装、搭建、测量，将设计方案转化成实际系统，完成项目预期目标；最后，进行项目考核，进行答辩与交流，给出课程项目成绩。通过该模式的实施，学生普遍反映教学效果良好，真正进行了动手实践过程，增强了动手能力，加深了对差动轮系知识点的理解，并对该知识点的工程应用也有了较好的认识。在培养学生创新设计能力方面，通过对CDIO新模式实施前后课程成绩、教师评教、督导评教等各个环节的比较分析，可以看出学生的培养质量都有明显地提高。特别是学生在参与课外各级科技作品创新设计竞赛活动中，取得了比以往都好的成绩，反映出学生的创新能力不断提高。

四、结论

（1）针对CDIO工程教育模式在机械设计类课程中的应用难题，提出基于实验室资源的CDIO新模式。该新模式将CDIO核心培养理念与现代实验室的开放性、容纳性、多样性、反复使用性和更新性相结合，利用实验室条件实施和运行CDIO四个环节。探讨了CDIO新模式的实施过程、支撑CDIO新模式的实验室设备，最后将基于实验室资源的CDIO新模式在机械原理和机械设计课程项目中进行了应用。（2）实践应用表明，基于实验室资源的CDIO新模式在培养学生的工程设计能力、工程创新能力和工程实践能力方面具有较好的效果，能够达到CDIO工程教育目标。（3）本文研究在CDIO工程教育模式具体实践方面具有较大的创新性。当前，机械设计类课程或者还未应用CDIO工程教育模式，或者借助软件在计算机中仿真演示运动方案，这些都不能体现出“做中学”的教育培养理念。而本研究提出的CDIO新模式能够利用实验室资源，通过让学生拼装搭建形成产品实物，来体现和验证创新设计方案，从而能够锻炼学生的创新设计能力和动手实践能力。因此，该新模式较常规教学思路和模式具有较大的创新性。

参考文献：

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