數(shù)字化機械創(chuàng)新設計能力培養(yǎng)的教學設計與實踐論文

　　創(chuàng)新設計是指充分發(fā)揮設計者的創(chuàng)造力，利用人類已有的相關科技成果進行創(chuàng)新構思，設計出具有科學性、創(chuàng)造性、新穎性及實用成果性的一種實踐活動。以下是學習啦小編今天為大家精心準備的：數(shù)字化機械創(chuàng)新設計能力培養(yǎng)的教學設計與實踐相關論文。內(nèi)容僅供參考閱讀!

　　數(shù)字化機械創(chuàng)新設計能力培養(yǎng)的教學設計與實踐全文如下：

　　機械設計能力是機械類專業(yè)大學生的一項非常重要的專業(yè)基礎課，教學內(nèi)容主要由理論教學和相關課程設計兩部分組成。它在整個培養(yǎng)計劃中起著承上啟下的橋梁作用。傳統(tǒng)的教學內(nèi)容體系只注重對學生傳統(tǒng)設計理論的培養(yǎng)，設計實踐還停留在二維繪圖階段，忽略學生三維數(shù)字化設計思想和能力的培養(yǎng)。以三維數(shù)字化設計技術為代表的數(shù)字化設計作為現(xiàn)代設計的一種核心技術，在機械設計的應用中，不僅為機械工程師提供了一種方便高效的繪圖工具，更重要的是機械設計的設計程序、思維方式、交流與協(xié)作方式及機械工程師的角色等，都將會因為數(shù)字化設計的出現(xiàn)而發(fā)生重大的變化。所以，對面向數(shù)字化設計對機械設計課程體系和教學方法進行改革，使機械類專業(yè)的學生能夠迅速適應數(shù)字化設計的要求，更加貼近企業(yè)對應用型機械設計專業(yè)人才的需求。

　　一、數(shù)字化機械創(chuàng)新設計能力培養(yǎng)教學改革的作用

　　1.適應社會和就業(yè)的需要

　　從對上海的企業(yè)調(diào)研和畢業(yè)生反饋的信息看，當前大部分機械制造業(yè)的企業(yè)基本上實現(xiàn)了三維數(shù)字化設計和制造，其中國內(nèi)大中型企業(yè)和研究院已全部實現(xiàn)三維設計，機械工程技術人員普遍采用三維數(shù)字化設計技術來完成工程設計已成為一種必然趨勢。因此，轉變教學觀念，注重知識及應用的與時俱進，已成為培養(yǎng)機械行業(yè)人才要求。把數(shù)字化設計引入到機械設計能力培養(yǎng)當中，使學生掌握更現(xiàn)代的設計方法，為學生專業(yè)課程的學習和就業(yè)打下堅實的基礎。

　　2.促進機械設計能力的提高

　　在我校學生在大學一年級主要學習《機械制圖》和《計算機繪圖》等課程，重在培養(yǎng)學生的二維繪圖和識圖能力;而在高年級的專業(yè)課程中，直接講授三維數(shù)字化設計軟件的工程應用，難度大、效果差。在大二期間，將數(shù)字化設計結合《機械設計》《現(xiàn)代機械設計》課程教學，不但可以為學生后面專業(yè)課程的學習打基礎，降低專業(yè)課程的學習難度，而且能對機械設計能力的提升起到促進作用。數(shù)字化設計改變了傳統(tǒng)課程設計作圖多、任務重的缺點，設計結果具有較強的直觀性，容易引起學生的興趣。

　　3.利于學生工程實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

　　隨著各高校對卓越工程師培養(yǎng)計劃的重視，培養(yǎng)學生的工程實踐和創(chuàng)新能力，已經(jīng)成為高等學校一項非常重要的教學改革內(nèi)容。機械創(chuàng)新設計作為一項“卓越計劃”培養(yǎng)機械類專業(yè)學生工程實踐和創(chuàng)新能力的重要一環(huán)，必須更新教育理念、探索新的課程教學模式、加強課程內(nèi)容與社會實踐的聯(lián)系、積極探索以素質(zhì)教育和能力培養(yǎng)為特征的新型課程模式。將數(shù)字化設計引入到機械創(chuàng)新設計培養(yǎng)當中，對學生工程實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)可以起到積極的推動作用，因為數(shù)字化設計優(yōu)勢十分有利于學生空間想象能力、設計能力和自主學習能力的培養(yǎng)，學生可以借助數(shù)字化設計軟件把自己的工程設計想法通過三維實體設計表達出來，激發(fā)學生不斷探索、實踐和創(chuàng)新的欲望，進而促進其工程實踐和創(chuàng)新能力的提高。

　　二、機械創(chuàng)新設計能力培養(yǎng)教學改革的思路

　　數(shù)字化設計應當是根據(jù)數(shù)字化設計本身的特點及其在機械創(chuàng)新設計的應用特點來進行，不能簡單地增加設計軟件使用操作教學內(nèi)容，或在原來的課程體系中再增加幾章獨立的、自成體系的數(shù)字化設計教學內(nèi)容。而應結合數(shù)字化設計和機械設計能力培養(yǎng)的特點，對整個課程內(nèi)容體系進行必要的改革。

　　(1)以工程素質(zhì)教育和實際能力培養(yǎng)為目標，構建數(shù)字化機械設計課程內(nèi)容體系。主要包含數(shù)字化設計基礎，數(shù)字化設計理念、流程及特點，數(shù)字化設計工具簡介，數(shù)字化設計實務訓練等類型的課程內(nèi)容。同時探尋建立數(shù)字化設計與傳統(tǒng)設計教學內(nèi)容之間，以及與其它數(shù)字化設計課程之間有機的聯(lián)系。

　　(2)機械設計中傳統(tǒng)設計教學內(nèi)容應做相應的改革，使數(shù)字化設計的思想和方法真正融合到機械設計的教學與實踐當中，最理想的方式是能夠讓學生在課程的學習中熟悉和掌握數(shù)字化設計工具，這樣機械設計能力的培養(yǎng)的才能夠適應數(shù)字化時代的要求。

　　三、機械創(chuàng)新設計能力培養(yǎng)的教學設計

　　1.課程教學內(nèi)容改革

　　在授課時，應淡化對理論公式的推導，加強對工程應用的講解，如齒輪的強度計算，螺紋連接強度計算等;對一些非重點章節(jié)，如鏈傳動、進行引導性的講解;對難度相對簡單的章節(jié)，如聯(lián)軸器、離合器與制動器、彈簧等，可以采用教師簡單概述，讓學生課下與結合思考題自學方式。這樣可將機械原理機械設計理論教學壓縮到96學時左右，留出大約20學時對數(shù)字化設計進行講授。在數(shù)字化設計教學當中，不追求難度和深度，以使學生能夠完成課程設計為目標，注重學生學習能力的培養(yǎng)，如教授學生如何利用軟件自帶的幫助文件和用戶手冊，獨立進行軟件功能的自主學習。在課程的安排上，采用每兩周2學時的上機課堂教學模式，讓學生模仿課堂的例子，并安排一定量的課外習題。這樣使學生長期不斷地學習，便于學生提高實際設計能力。

　　2.課程設計環(huán)節(jié)的數(shù)字化設計應用

　　對于機械設計能力培養(yǎng)中重要實踐環(huán)節(jié)――課程設計，將三維數(shù)字化設計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二維作圖是改革的一個重點。目前，我校課程設計題目一般采用通用機械傳動裝置設計，以齒輪減速器設計為主。學生在兩周的設計時間內(nèi)完成設計任務的設計方案的分析和計算、零件設計裝配圖和零件圖的繪制、設計說明書的編寫等任務。在設計過程中需要學生查閱大量的資料，進行反復設計。

　　由于課程設計時間較緊，大部分同學在進行零件強度設計后，直接進行零件圖和裝配圖手工繪制，往往忽略設計的整體性，草草地畫完所有圖紙，直接影響教學效果。將數(shù)字化設計引入到課程設計后，學生可以應用設計軟件參數(shù)化功能，對原零件圖和裝配圖進行特征修改，使零件結構的變化直接在三維視圖中展現(xiàn)。然后，利用三維轉二維圖紙的功能生成工程圖，并進行必要的視圖表達修改和標注。這樣就大大節(jié)省傳統(tǒng)二維作圖的時間，使學生有更多的時間去考慮“設計”，從而可以提高課程設計質(zhì)量。

　　3.機械創(chuàng)新設計研討課的開設

　　機械創(chuàng)新設計能力包含應具有良好的學習能力和創(chuàng)新理念、敏銳的創(chuàng)新思維、基本的創(chuàng)新技能和優(yōu)秀的創(chuàng)新人格。研討課有效地探索了研究型、合作式、自助性的課堂教學模式，體現(xiàn)了“學思結合、因材施教、分類培養(yǎng)”的教育思想，促進了在教育思想觀念方面的深刻變革。目前，我校已開設“產(chǎn)品開發(fā)與現(xiàn)代設計”研討課，和機械設計類課程中創(chuàng)新設計研討課，教學效果顯著。

　　4.問題驅動啟動式教學方法

　　針對機械設計和數(shù)字化設計實踐性均較強的特點，強化理論課和實踐課案例教學，注重問題啟發(fā)教學內(nèi)容的精選和問題的設計，著重講清工程設計案例問題是什么、工程設計案例問題的背景是什么、工程設計案例問題的性質(zhì)是什么、工程設計案例問題的解決方法是什么等內(nèi)容。使所學的知識更加具體，并給學生留有一定的思維空間，活躍學生的創(chuàng)新思想。

　　四、數(shù)字化機械創(chuàng)新設計能力培養(yǎng)教學實踐的注意事項

　　1.不斷加強數(shù)字化設計基礎課程的教學

　　數(shù)字化設計基礎課主要是根據(jù)機械類專業(yè)的實際情況，為學生講授有關數(shù)字化設計的軟件、圖形圖像理論、設計與造型方法，設計特點等共性的知識，使學生形成一個清晰的數(shù)字化設計框架，能夠在大腦中實現(xiàn)數(shù)字化模型的構造。

　　2.強化“設計”理念

　　機械設計的最終目的是要實現(xiàn)產(chǎn)品化，其設計應當是為產(chǎn)品及其生產(chǎn)而設計。在課程教學改革時，需要不斷強調(diào)的就是設計。機械類專業(yè)數(shù)字化設計的核心是設計，而不是繪圖。教改應該始終按機械設計基本能力教學為主、數(shù)字化設計學習為輔的教學思路進行，使學生掌握基本的數(shù)字化設計方法，并能獨立進行簡單數(shù)字化設計。對于機械類專業(yè)學生而言，最需要的是在數(shù)字化設計工具的幫助下，獲得對整個產(chǎn)品從概念設計、結構設計、生產(chǎn)加工到市場推廣的全面控制能力。

　　這種設計能力的培養(yǎng)就能夠與CAD、CAE、CAM乃至虛擬設計與虛擬制造系統(tǒng)相銜接。所以，在機械設計課程中強化設計的理念，要讓學生清楚地認識到數(shù)字化機械設計不僅可以用計算機技術來繪制各種各樣的裝配\零件設計圖，尤為重要的是它可以輔助進行動力學和運動學仿真、有限元分析、裝配檢查等功能分析;可以有效地將機械設計各個設計過程有機地結合起來，使各個階段的設計成果為其后的設計制造過程直接使用，從而大大提高了設計效率和質(zhì)量。

　　3.在教學實踐中，由于數(shù)字化機械設計相對降低了機械設計的理論難度，學生對相關數(shù)字化設計軟件學習興趣將會大幅提高，甚至有些同學會主動“開快車”，在數(shù)字化設計軟件學習上花掉太多精力，忽略了對機械設計理論知識學習。所以，任課教師要積極引導學生正確對待數(shù)字化設計軟件和機械設計理論學習之間的關系，做好協(xié)調(diào)工作。

　　4.隨著數(shù)字化設計教學質(zhì)量的不斷提高，教師還可以適當擴展講解運動仿真和CAE的相關知識，使學生對機械設計技術的發(fā)展有進一步的認識，提高學生的學習熱情。

　　五、結語

　　機械數(shù)字化設計能力培養(yǎng)教學的設計和改革，需要在教學理念、課程內(nèi)容、教材建設、師資培養(yǎng)、教學方法，硬件與軟件環(huán)境建設等諸多方面的協(xié)調(diào)配合，需要充分調(diào)動和協(xié)調(diào)學校資源，才可能取得更佳的效果。同時，也需要我們在教學實踐中堅持不懈地研究和實踐，不斷積累，不斷研究，不斷創(chuàng)新。