靳亞維，鄭雄文

(南陽(yáng)理工學(xué)院 智能制造學(xué)院，河南 南陽(yáng) 473004)

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)分析

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)具有綜合性、創(chuàng)新性，是機(jī)械原理實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的重要組成部分。該實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)整體機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新思維能力、工程實(shí)踐動(dòng)手能力。目前，我校機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在實(shí)驗(yàn)課時(shí)及實(shí)驗(yàn)臺(tái)等方面受到了一定限制，有很多地方需要改進(jìn)。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)一些機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性缺乏直觀認(rèn)識(shí)及理解，比如無(wú)法對(duì)一些機(jī)構(gòu)中的急回特性進(jìn)行判斷，無(wú)法明確機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性能否滿足設(shè)計(jì)要求，不利于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的進(jìn)一步創(chuàng)新設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)任務(wù)中，典型機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案較少，類(lèi)型單一，不能拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維。實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足，兩個(gè)課時(shí)內(nèi)，學(xué)生只能了解實(shí)驗(yàn)構(gòu)件和熟悉機(jī)構(gòu)拼裝，沒(méi)有更多時(shí)間進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，不利于提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力。實(shí)驗(yàn)考評(píng)方法單一，不能真實(shí)體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)際水平。需對(duì)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程進(jìn)行改革，進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備改進(jìn)

根據(jù)我校實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)際情況，調(diào)研了周?chē)咝５膶?shí)驗(yàn)設(shè)備情況，合理改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)臺(tái)，添置了一些用于運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量的傳感器。在傳感器的選用上，結(jié)合測(cè)控專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)際情況有針對(duì)性地設(shè)計(jì)出不同類(lèi)別的傳感器。這樣的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目具有實(shí)踐意義，調(diào)動(dòng)了學(xué)生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的積極性。以學(xué)生設(shè)計(jì)出的超聲波測(cè)距傳感器為例，在做曲柄齒輪齒條機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要實(shí)時(shí)測(cè)出機(jī)構(gòu)的位移量，而超聲波測(cè)距傳感器就能很好地解決此類(lèi)問(wèn)題。超聲波傳感器運(yùn)用USB供電或電池供電，供電要求十分簡(jiǎn)單，方便拆卸，可適應(yīng)各種短距離測(cè)量環(huán)境，能夠在實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)進(jìn)行距離的測(cè)量。學(xué)生組裝好機(jī)構(gòu)模型后，可將制作完成的測(cè)距模塊裝到圖1所示的組合實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，以便在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量。利用此傳感器，學(xué)生便可根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)判斷機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案能否達(dá)到自己預(yù)期的設(shè)計(jì)，然后根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整各個(gè)構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)副。在反復(fù)調(diào)試的過(guò)程中，可以加深學(xué)生對(duì)平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中一些知識(shí)的理解，為進(jìn)一步的創(chuàng)新設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。

我院今年采購(gòu)了一批新的慧魚(yú)產(chǎn)品。慧魚(yú)產(chǎn)品是德國(guó)慧魚(yú)公司開(kāi)發(fā)的一系列高技術(shù)含量的工程技術(shù)類(lèi)智趣拼裝模型。利用慧魚(yú)模型里的一些電器測(cè)試元件將慧魚(yú)模型和現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)組合實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生能夠?qū)⒍鄬W(xué)科、多領(lǐng)域的綜合知識(shí)融會(huì)貫通于實(shí)踐過(guò)程中，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。圖1為學(xué)生組裝的模型，可以利用超聲波測(cè)距儀在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上測(cè)量直線位移量。

圖1 超聲波測(cè)距儀Fig.1 Ultrasonic rangefinder

理論課講授可采用現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，例如，在講授平面四桿結(jié)構(gòu)特性時(shí)，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)組裝、調(diào)整及測(cè)試來(lái)使學(xué)生更加容易理解平面四桿機(jī)構(gòu)的一些特性，最大程度發(fā)揮實(shí)驗(yàn)臺(tái)的作用，提高教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)踐的結(jié)合。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的改進(jìn)

以實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)為導(dǎo)向，教學(xué)過(guò)程要有針對(duì)性，要合理改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)及方案，提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力、分析問(wèn)題的能力和解決問(wèn)題的能力。要多找一些生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用案例，使實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能夠盡可能貼近企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際。結(jié)合南陽(yáng)周邊的企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)線，我院增添了一些新的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案實(shí)例，還增添了一些較好機(jī)構(gòu)的動(dòng)畫(huà)演繹，讓學(xué)生在組裝時(shí)通過(guò)觀看動(dòng)態(tài)畫(huà)面來(lái)直觀了解機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案，加快對(duì)機(jī)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，了解機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)特性，豐富實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，讓學(xué)生通過(guò)對(duì)眾多機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的了解和分析來(lái)獲得新的設(shè)計(jì)思路，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

2.3 將三維軟件與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

三維軟件的應(yīng)用是機(jī)制專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)技能。做實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生可利用ug或poe等三維軟件在課余時(shí)間先自己進(jìn)行機(jī)構(gòu)方案構(gòu)思，模擬組裝，觀察其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)效果，并調(diào)整改進(jìn)方案，然后在實(shí)驗(yàn)課堂中再進(jìn)行實(shí)物組裝，這樣可節(jié)省出一定時(shí)間來(lái)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，增加了實(shí)驗(yàn)課時(shí)，能夠達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)效果。

2.4 實(shí)行新的實(shí)驗(yàn)考評(píng)方法

原來(lái)的實(shí)驗(yàn)考評(píng)方法單一，僅依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告不能真正體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)際成績(jī)，現(xiàn)通過(guò)預(yù)習(xí)、操作、答辯、實(shí)驗(yàn)報(bào)告這四個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行考評(píng)。學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前，要提前了解并構(gòu)思機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案，并有初步設(shè)計(jì)方案，這時(shí)可進(jìn)行第一次打分。在實(shí)際操作中，要積極動(dòng)手組裝，善于分析和解決組裝過(guò)程中遇到的問(wèn)題，并將此作為第二次打分標(biāo)準(zhǔn)?？赏ㄟ^(guò)答辯對(duì)自己組裝機(jī)構(gòu)的功能、認(rèn)知及機(jī)構(gòu)創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行構(gòu)思，進(jìn)行第三次打分。最后，結(jié)合實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為這次實(shí)驗(yàn)的總成績(jī)，其中預(yù)習(xí)占20%，實(shí)操占50%，答辯占10%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占20%。這樣的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)更能體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)際能力，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

2.5 實(shí)驗(yàn)效果總結(jié)與持續(xù)改進(jìn)

平常不間斷對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，開(kāi)展學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了教學(xué)工作中存在的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)意見(jiàn)及措施。分析了實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的效果，發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題，修訂實(shí)驗(yàn)任務(wù)。針對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的疑問(wèn)，對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了改進(jìn)意見(jiàn)，并持續(xù)優(yōu)化。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，豐富了實(shí)踐內(nèi)容，使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)更加符合教育要求，能夠拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手操作能力及解決問(wèn)題的能力，最大限度發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的作用，更加緊密的將實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)聯(lián)系起來(lái)。對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革總結(jié)，體現(xiàn)了應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)計(jì)劃的要求，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。