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機械基礎理論知識范文第1篇

關鍵詞 便攜式倒立擺；現代控制理論；任務驅動法

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）24-0018-03

Educational Reform for Modem Control Theory based on Por-table Inverted Pendulum//PAN Juntao， LIU Fang， ZHANG Bai， WEI Haicheng

Abstract This paper presents a teaching reform method in view of the existing problems among curriculum of modem control theory. With idea of task-driving， the modeling， analysis and control of por-

table inverted pendulum are introduced in the whole teaching process

which effectively inspiring students’ passion. The proposed method is workable which yields excellent teaching results.

Key words portable inverted pendulum； modem control theory； task-

driving

1 前言

自動控制技術是衡量一個國家現代化發展程度的重要指標之一。所謂自動控制，是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置（控制器），使機器、設備或生產過程（被控對象）的某個工作狀態或參數（被控量）自動地按照預定的規律運行[1]。作為當前信息技術領域的重要內容之一，自動控制技術在現代科學技術的眾多領域起著越來越重要的作用。時至今日，在生產、軍事、管理、生活等各個領域，隨處可見自動控制的身影。

隨著國家現代化進程的不斷深入，全社會對自動控制技術人才的需求量也日益增長。為此，全國各高校相繼設立自動化專業，以期為社會培養具有一定工程素質，掌握自動化學科基本理論和應用技術的自動控制技術人才。同時，各高校根據自身的辦學定位，制訂諸多特色鮮明的自動化專業人才培養方案。需要指出的是，各高校自動化專業人才培養方案雖有一定的差別，但都會把現代控制理論課程作為其課程體系中不可或缺的核心內容[2-4]。

北方民族大學作為一所委屬民族院校，根據旨在服務我國少數民族和民族地區經濟社會發展的辦學目的，培養優秀少數民族人才的辦學定位，針對高年級自動化專業的學生開設了48課時的現代控制理論課程，其中理論課時數為40，實驗課時數為8。該課程在教學要求上對高等數學、線性代數、大學物理等數理基礎課程有較強的依賴，并且課程中的抽象概念繁多，加之民族院校學生基礎薄弱，使得學生在學習過程中普遍感覺吃力。此外，課程實踐課時數少，在一定程度上限制了對學生創新實踐能力和工程素養能力的培養。因此，如何在國家高等教育改革的新形勢下，高質量地完成現代控制理論課程的教學任務，并培養出具備一定工程素養的合格自動化專業技術人才，是擺在任課教師面前亟待解決的重要難題之一。

本文以北方民族大學自動化專業開設的現代控制理論課程為背景，針對當前課程教學過程中普遍存在的問題，在課程教學中引入便攜式倒立擺實驗平臺，并在該平臺下提出一種以任務驅動法[5]為核心思想的控制理論類課程教學改革方法，以改善現有現代控制理論課程的教學效果，在夯實自動控制理論知識基礎的同時，進一步加強學生實踐創新能力和工程素養的培養。

2 課程特c及教學現狀分析

課程特點 現代控制理論是北方民族大學自動化專業人才培養方案中開設的一門重要的專業課程。該課程以狀態空間為核心，培養學生分析和設計一般自動控制系統的能力。鑒于學校地處西部偏遠地區，綜合考慮區域性學科發展，民族院校人才培養、教育科研的特點，將現代控制理論的教學目標定為了解自動控制的基本原理，掌握多輸入多輸出控制系統的建模方法，具備一定運用基本數理知識和MATLAB輔助設計軟件對控制系統進行分析與設計的能力。相比其他專業課程，該課程具有如下特點。

1）課程理論性強。控制理論類課程是一類理論性很強的專業課程。其主要目的是培養學生運用書本知識定性、定量分析與設計一般控制系統的基本能力。課程教學內容對高等數學、線性代數、大學物理、復變函數、電路原理、模擬電子基礎、數字電路邏輯設計等基礎課程有較強的依賴，這就要求學生在課程的學習過程中必須具備一定的數、理、電三方面的基本知識。

2）課程知識概念抽象。由于控制理論類課程是以數理知識為基礎的，因此，課程所涉及的許多重要控制概念，如系統穩定性、能控性、能觀性、魯棒性等，都以數學形式給出，致使相當一部分學生在學習理解掌握課程內容上較為吃力。

課程教學現狀分析

1）學生基礎薄弱。作為一所民族院校，有相當一部分比例的學生來源于邊疆少數民族地區和邊遠貧困地區，基礎較弱。因此，在學習控制理論類課程的時候，學生很難對該課程涉及的數理基礎知識及抽象的課程概念做到基本的掌握，從而一定程度上增加了學生對該課程學習的難度，學習積極性不高，學習興趣降低。

2）重理論輕實踐，理論教學和實踐教學脫節。作為一所應用型本科院校，教學的指導思想是讓學生在學完課程之后能夠很快地將所學知識應用到實踐中去。目前學校雖然對自動化專業的控制理論類課程配套了相關的實驗學時，但由于學時數少，且實驗內容也僅僅停留在對理論知識的簡單驗證。這樣的實踐環節往往不能取得良好的效果，也一定程度上影響了對整體課程理論知識的把握，無法充分利用有限的實踐機會加深理解專業理論，從而使得理論教學和實踐教學脫節。

綜上所述，為了進一步改善控制理論類課程教學效果，培養具備一定工程素養的自動化技術人才，針對控制理論類課程教學內容、教學方法的改革探索勢在必行。

3 課程教學改革

鑒于控制理論類課程特點及其教學現狀，該門課程的教學不僅要夯實學生的理論基礎，而且要培養學生的工程素養。倒立擺系統是一種從工程實際中抽象出來的控制模型，是一個絕對不穩定的控制系統，其高階次、強耦合、多變量等特性，使得對它的控制極富有挑戰性。目前，國內外的控制實驗中心均普遍將其作為控制算法驗證的實驗平臺。

有鑒于此，本文以“便攜式倒立擺”為載體，圍繞該平臺，設置一系列“任務”，并將其穿插在控制理論類課程的教學過程中，探索基于任務驅動法的控制理論類課程改革新方法。

不同于傳統倒立擺實驗平臺，便攜式平臺的便攜性和易維護性打破了現有實驗場地的空間約束，方便地將“實踐”教學環節引入課堂，借此拉近理論與實踐的距離，克服傳統教學中重理論輕實踐、知行分離的弊端。此外，其特有的USB通信方式，可使學生非常方便地利用自己的筆記本電腦將課堂知識應用于實際控制設備，無形中開放了“實驗室”。如此，課程實踐教學環節不再受時間、場地的限制，且易于維護。這不僅最大程度上增大了實驗設備的利用率，更建立了學生對理論性課程教學的興趣，在“授之以~”的過程中“授之以漁”。

受篇幅限制，本文以系統建模為例，圍繞倒立擺系統，設置“建立便攜式倒立擺系統數學模型”教學任務，并將該任務貫穿于課程“動態系統的狀態空間描述”的教學中。

眾所周知，系統建模是學習控制理論類課程的第一環節，也是分析和設計控制系統的前提條件。受學時限制，現有教學方法僅僅以簡單電路系統或機械系統為例，在理想情況下說明數學建模的過程和方法。然而在工程實際中，建立一個系統的數學模型絕非易事，要經歷一個復雜的過程。在國家推行“卓越工程師教育培養計劃”的形勢下，非常有必要讓學生在課程學習過程中親歷這一建模過程。

首先讓學生熟悉認識便攜式倒立擺系統的結構及控制原理，然后運用“數、理、電”三方面的知識去分析對象的機理特性，并要求學生利用自身現有知識，并輔以相關文獻資料，推導出系統數學模型的“雛形”。一般而言，推導出來的數學模型往往是非線性的，這使得學生無法利用課程知識去解決其控制問題。面對這樣的問題，課程引入線性化的理論知識，此時學生需要建立理論知識與實際控制問題的聯系，如尋找倒立擺系統的平衡點，如何在平衡點附近進行線性化，從而理解局部線性化、系統平衡點等知識概念。只有經歷這樣一個過程，學生才能抓住系統數學建模的本質及核心。

在線性模型的基礎上引入系統狀態空間描述的知識概念。依據往年教學經驗，學生對“動態系統狀態空間描述”中的“狀態”的理解一直是現代控制理論課程教學的難點。在建立便攜式倒立擺數學建模過程中，涉及的各個“狀態”都是明確的物理量，學生對此抽象概念理解起來十分方便。此外，為進一步說明狀態空間描述的不唯一性，要求學生圍繞便攜式倒立擺，選用不同的狀態（或狀態組合）建立其狀態控制表達式，并以此模型，展開后續的課程學習。

同樣的，在系統性能分析，控制器設計、MATLAB仿真設計等部分的教學中均可以“便攜式倒立擺控制系統”為平臺，設置一些相應的教學任務，從而使學生易于理解課程中的抽象概念，提高學生主動思維能力，拓展學生的動手實踐能力，提高學生的就業競爭力。

4 結語

隨著自動化技術廣泛應用于居民生產生活的各個領域，控制理論類課程也受到信息技術類專業學生的青睞。本文結合民族院校特色，針對北方民族大學自動化專業控制理論類課程特點及教學現狀，以便攜式倒立擺控制系統為平臺，基于任務驅動法，對其教學內容、教學方法進行了改革探索，教學效果良好。

參考文獻

[1]鄒伯敏.自動控制理論[M].北京：機械工業出版社，

2010.

[2]潘雙來，邢麗冬，胡壽松.信號、系統與控制課程群建設[J].電氣電子教學學報，2004，26（6）：24-26.

[3]戴先中.自動化學科（專業）的知識結構與知識體系淺析[J].中國大學教學，2005（2）：19-21.

機械基礎理論知識范文第2篇

[關鍵詞]機械加工；教學內容；課程改革

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.16.000

[中圖分類號]TH16-4 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2016）16-0-02

機械加工課程是一門專業基礎課程，這門課程的特點就是實踐性較強，這極大地增加此課程的教學難度。為了提升機械加工專業教學水平，教師們應該不斷創新、銳意進取，對機械加工專業進行理論化與實踐化的結合，探索一套適合目前教學實際情況的教學方案。

1 現階段機械加工專業存在的問題

目前，學校教學中有文化課程、專業基礎課程、專業課課程、生產實習課程，這些課程設置與教學方法存在著大量的問題。在實際的教學過程中，各門課程都是根據自身固定的學科特點與教學內容進行的，沒有按照課程中的內容與專業實習操作順序進行。這種形式的教學方式使各個學科相互孤立，相互隔離開來。尤其是理論課程教學與生產實習課程教學都是通過集中方式進行講授的，在講解理論知識時學生們沒有任何的感性認識，特別是對機械設備的結構與機械設備的運行原理。學生們在聽教師講解這些理論課程時，就像在聽天書，這使教學效果較差。學生們學完理論課程之后，學到許多不知所然的知識，并且間隔較長的時間后，這些理論知識會慢慢地忘記，極大地降低了教學的效果，使學習與應用嚴重的脫節。為了更好地解決這些問題，相關部門應該不斷總結教學經驗，打破傳統的學科體系，建立以突出崗位能力為基礎的新的教育體系，探索理論實踐相結合的教學模式。

學校中設置文化基礎課程較多，課程的設置僅僅是圍繞著專業要求來培養相關的崗位人員，因此，應該注重基礎課程的實用與夠用原則。目前，學校中現有的文化課程內容較多，并且都是嚴格的按照大綱進行安排的，這導致了理論課時占據課程的大部分，使理論教學與實踐教學課時存在著嚴重的不平衡。由于學校不重視理論與實踐課時的分配問題，就會導致學生們形成重理論輕實踐的錯誤觀念，與此同時，也使學生們的技能訓練得不到時間上的保證，最后導致學生們理論學不精、操作技能不過硬的結果。每一個學生的接受能力都是不同的，再加上學校不合理的課程安排，繁雜的專業課程就會使學生力不從心，從而產生厭學的心理。

2 機械加工課程教學的改革措施

2.1 善于引導細心點撥，結合實踐激發興趣

根據大量的資料表明，興趣是一個人力求認識、掌握知識，并經常參與各種活動的心理傾向。當一個人有了學習興趣，學習就不會變成一種負擔。學習機械設計的基礎理論知識也是如此，只有讓學生在愉快的心境中進行學習，才能夠避免他們產生厭學的現象。讓學生們置身在充滿趣味性、刺激性的活動中，才是學生們獲得知識的最好方式。因此，教師應該充分的分析學生的心理活動、心理過程與心理狀態特點，充分了解學生們的所思、所感與所想，真正走進學生的心里，與學生們進行感情交流，使學生對理論知識與實踐知識產生較大的學習興趣。

在實際的教學過程中，教師應該不斷的鼓勵與引導學生進行實踐，在實踐操作的過程中要對遇到的問題敢于疑問、大膽動手、不怕出丑，讓學生們勇于發現，鼓勵學生們探索科學技術，這樣才能較好地激發學生們的學習興趣，提高其動手能力。在機械加工的每一個工序中，總是需要對工藝系統進行調整工作，由于調整不可能達到完全準確，因此會產生誤差。在工藝系統之中，機械設備上的器件運行都是通過調整機床的工件來實現的。因此，教師在教學的過程中，應該鼓勵學生們進行大量的實踐工作，讓學生在實踐中明白機械設備的工作原理與整體結構構造，從而幫助學生在以后的實際操作中更加的得心應手，操作機械設備更加的熟練。

2.2 注重實際應用能力，強調素質教育原則

實踐性教學改革的關鍵是實踐教學內容的改善與優化。在教學改革中需要注重理論知識與實際操作的結合，不僅要讓學生們打好理論基礎知識，還應該增加學生們的實際動手能力。機械加工專業教學應該堅持基礎知識與專業技能相結合，提高專業能力與綜合能力，這樣才能夠最大限度地提升學生們的就業優勢。

2.2.1 加強基礎理論知識的學習

為了不斷地加強學生們的基礎理論知識，在實際的教學課程中應該增加實驗課時。為了提升學習理論基礎知識的積極性，增強學習理論基礎的效果，機械加工專業的理論課程都應該設置相應的實驗。通過參觀認識實踐、演示、動手等方式，達到鞏固學生們的理論基礎知識的目的。此外，增加學生們的實驗課程時間，能夠更好地使學生掌握基本的操作方法，培養學生接受新事物的應變能力與創新意識，提升學生們的基本專業技能。學生們在實驗過程中會遇到各種各樣的問題，只有通過自身思考解決問題，才能夠更好地突破傳統的方式，總結出適合實際需求的解決措施。

2.2.2 基礎理論知識與專業技能相結合

在實際的教學課程中，基礎理論知識與專業技能相結合是十分必要的。這種結合主要通過實訓來完成。實踐教學的各個環節除了應該培養學生未來工作崗位需求的專業知識與實踐技能之外，還應該培養與專業技術能力相關的理論基礎知識與實踐技能。

2.2.3 突出專業核心能力與綜合能力

專業核心能力的培養需要理論實踐相結合。機械加工專業的核心能力是機械制圖技術。在課程的設計、綜合能力訓練、生產實習等課程模塊中，應該適當的增加自設性教學內容，針對實際問題運用理論知識、設計總體方案，來突出專業核心能力與綜合能力。

2.3 重視實訓課堂教學，把握關鍵環節技巧

在實際的教學過程中除了用良好的師德與人格的力量來影響學生外，教師還應該要注意把握好實踐課程中的關鍵環節與授課技巧，這樣才能夠使理論知識真正的為實踐服務。為了做好教學工作，教師們需要讓學生真正明白與掌握知識點，使其能夠靈活地運用這些知識。因此，機械加工實踐的環節應該要與課本的理論相結合，才能夠使其實際效果更佳。

2.3.1 實訓課題的選擇

機械實訓課題的選擇需要緊密圍繞理論與實踐結合原則，將課本知識轉化為實踐技能，讓學生在實踐中進一步加深對理論的理解。例如：對學生機械加工過程的工序安排、尺寸精度要求、形位公差與表面粗糙要求，都應該滿足課本的相應規范與內容。在進行實驗時，方法應該從易到難，循序漸進。

2.3.2 實踐練習的設計

為了更好地吸引學生的注意力，增強學生的知識性、技能性與趣味性，在設計練習課題時應該根據課本的內容設計一個合理的、科學的實踐練習題，并且課題設計不能難度過大。雖然學生在做課題的過程中需要花費大量的精力，但能保證他們在規定的實踐內完成任務，這樣才能夠較大程度地提升學生的綜合素質。

2.3.3 實訓課程的考核

為了增加學生學習的積極性，應該對學生進行實訓課程考核，這樣才能夠讓學生在實踐時更加的認真，學習知識時速度更快、效益更高，能積極地解決實踐中遇到的問題。

3 結 語

進入21世紀以來，隨著我國經濟的發展與時代的需求，各個高校需要培養綜合型、技術型、實用型、創造型人才，我國教育部門的工作會議也明確地提出了加強學生的能力素質教育。在實踐性很強的機械加工實習課程上，老師指導學生將理論基礎知識與生產實踐緊密的結合在一起，這種教學方法非常適合運用到學生創造力的培養工作中。

主要參考文獻

[1]李冰.淺析我國法學專業實踐教學存在的問題[J].決策與信息旬刊，2015（8）.

機械基礎理論知識范文第3篇

1 前言

液壓與機床課程是中職機械專業課程體系的重要組成部分，是一門應用性較強的技術課程，其教學目的主要是面向機械制造市場，為機械制造業發展培養掌握扎實液壓和機床基礎理論知識，具備液壓和機床設備設計、拆裝、調試、使用、維護及檢修等技能的人才。但是在現階段中職液壓與機床課程教學中，仍然存在很多問題。因此，如何進行有效的教學改革，提高液壓與機床課程教學質量，適應現代化機械制造業人才需求，成為中職院校研究的重要課題。

2 中職液壓與機床課程教學現狀

2.1 學生基礎能力較為薄弱

隨著教學體制的改革以及高等院校的擴招，大部分成績優秀的學生均進入到高中就學，導致中職學校面臨生源匱乏的情況，而進校學生整體水平較差。再者，由于中職院校招生競爭較為激烈，很多中職學校為了獲取更多的生源，紛紛實行免試入學的策略，導致中職學校生源基礎能力較為薄弱。由于招入學生基礎能力較為薄弱，教師在液壓與機床課程教學中，不得不降低課程教學難度。

2.2 課程內容設置不夠合理

液壓與機床作為中職機械專業重要基礎課程，其知識理論較多、涉及面較廣、內容與生活實際緊密聯系，大大增加了課程教學的難度。但是由于液壓與機床是重要的基礎課程，所以學生和教師都格外重視。但是在課程教學中，教師忽視了學生在課程教學中的主體地位，多以應試教育方法進行教學，學生為了應付專業考試，只能被動學習，機械式地記憶知識。這樣雖然短時間內能夠應對專業考試，但是在實際應用中，由于學生基礎理論薄弱，難以進行實際操作。

2.3 “重理論、輕實踐”現象嚴重

液壓與機床課程實踐性都很強，而且很多課程內容都與生活實際有著緊密的聯系。但是從現階段中職學校課程教學情況來看，很多教師注重的是液壓與機床理論知識的教育，按部就班的教學方式，使得課堂變得乏味、缺乏趣味性，導致學生學習興趣和積極性大大降低，課程教學效率較差。

3 中職液壓與機床課程教學改革對策

3.1 轉變教學理念，合理設置課程

液壓與機床本來就是一門應用性較強的課程，其教學目的在于讓學生通過學習液壓與機床相關理論知識，并將其充分應用到實際操作過程中，使學生理論知識與操作技能均得到有效提高[1]。因此，要求教師轉變課程教學設計理念，將理論教學與實踐教學進行有效的整合，以保證課程教學的有效性。

例如，在學習數控機床設備機械結構上，教師可以讓學生觀看數控機床拆裝視頻，以加深學生對數控機床結構的認識；在講解CNC裝置插補內容時，可以通過向學生介紹關于CNC系統軟件結構與硬件結構，然后再通過實例進行講解，并指導學生通過已經掌握的JAVA軟件或者C語言對系統插補進行編程；在數控編程單元學習中，教師必須先向學生講解數控編程基礎理論、編程工藝、編程數值分析與計算等知識要點，然后通過實例對數控加工、數控車床及數控銑床等編程進行重點講述。在講解過程中，教師要善于發現不同數控機床編程共同點與不同點，并與編程工藝進行有效結合，才能讓學生在編程學習中進行綜合性的思考，有效增強課程教學整體效果。

3.2 創設教學情境，激發學習興趣

由于中職學生基礎能力較為薄弱，年齡相對較小，實踐知識較為缺乏，在液壓與機床課程學習中覺得乏味。為了激發學生學習興趣和積極性，教師必須對課程教學方法進行深入改革，將傳統的程式化教學模式轉變成為直觀化的教學模式，通過模擬演示、Flash課件等方式，以創設教學情境，增加學生對課程內容的感性認識，吸引學生在課程上的注意力，使學生能夠自主參與到課程教學活動中。

例如，在液壓元件學習過程中，教師可以分組合作形式，將全班學生分為若干個小組，按照從易至難、從閥至泵的原則進行學習。在每個小組進行液壓元件拆裝前，教師可通過Flash課件或者透明模擬的形式，對液壓元件拆裝原理進行演示和講解，并在小組拆裝過程中給予現場指導。通過這樣的教學模式，不僅能夠激發學生的學習興趣和積極性，同時能夠有效提高學生的實踐操作能力。

3.3 營造多元化的實踐教學環境

為了讓學生能夠將液壓與機床課程的理論知識應用到實踐中，教師要改變以往“重理論、輕實踐”的教學思想，積極為學生營造一個多元化的實踐教學環境，讓學生在實踐中加深液壓與機床課程基礎理論知識的認識，提高實踐操作技能[2]。

多元化課程實踐教學環境營造方法主要體現在：

其一，強化課程實踐教學環節。教師必須充分利用液壓與機床實驗室，并指導學生進行自主操作，一方面能夠激發學生的學習興趣，另一方面可以讓學生有充足的實踐時間和經驗，培養學生的創新能力，使學生個性得到有效發展。

其二，建立和健全課程網站。在學校資源允許條件下，建立液壓與機床課程網站，形成網上自主學習、自主探究的模式，以對課程知識進行有效鞏固，為學生提供豐富的學習資源。課程網站中包括：課程教案、相關課件、習題文庫、教學視頻等資源；學生在學習過程中遇到的問題及討論過程；液壓與機床課程最新科研資料。

其三，加強校企合作。通過校企合作，形成工學結合教學模式，能夠讓學生到企業中頂崗實習，為學生提供更加真實、良好的實踐學習環境，真正做好理論與實踐一體化的教學效果。

3.4 注重個性差異，發揮個人價值

教師在液壓與機床教學時，必須注重學生個性差異，采取因材施教的方式，以滿足學生學習需求，激發學生學習興趣，使得學生個人價值得到充分發揮[3]。在課程教學中，教師必須樹立彈性課程教學目標，采取分層教學模式，依據不同層次的學生，制定基礎性學習目標、提升性學習目標及發展性學習目標。學生可以依據自身情況，選擇不同學習目標。而在課程內容涉及上，同樣通過分層教學模式，設置難易程度不同的問題和任務，使不同層次學生都能夠得到發展，同時激發學生學習興趣，自主參與到課程教學活動中，有效提高液壓與機床課程教學的效率和質量。

3.5 改善評價模式，促進整體發展

在液壓與機床課程教學評價上，教師應該將平時考核與階段考核進行有效結合，把學生在課程上的表現、實踐操作情況等歸入到階段考核中。而在評價內容上，必須將理論知識考核與實踐能力考核進行有效結合。基礎理論知識是實踐操作能力的重要指導基礎，也是學生在課程教學中必須掌握的基礎理論知識，必須將其作為教學評價的重要內容。但是學生實際操作能力評價更為重要。在評價形式上，必須將文字考試與實際操作進行有效結合。文字考試主要是考核學生基礎概念、原理掌握程度，而實際操作則考核學生知識理論運用能力。通過改善課程教學評價模式，能夠對學生理論知識掌握程度及實際操作能力都進行有效的考核。

4 結論

為了適應現代化機械制造業人才需求，必須對中職液壓與機床課程教學進行改革，轉變課程教學理念，合理設置課程教學內容，將學生作為課程教學主體，注重學生個性差異，以激發學生學習興趣和積極性。同時改革教學模式，營造良好的實踐環境，將理論與實踐進行有效結合，使得學生實踐操作能力得到有效提高。

參考文獻

[1]洪曉暉.淺析職業學校機械專業課程實踐教學的改革[J].新課程學習，2011（3）：134.

機械基礎理論知識范文第4篇

【關鍵詞】《汽車機械基礎》 課程體系 改革探索

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）02-0251-02

根據教育部《教育部關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》（教高〔2006〕16號）文件精神，貫徹落實樹立21世紀新型的教育觀和人才觀，以提高職業核心技能為重點，樹立正確的課程建設的指導思想，優化教學內容和課程體系。為后續專業課程的學習打下堅實的基礎，以達到全面提高教學質量的目的。我院對《汽車機械基礎》這門課進行了專門的課程體系改革，效果較好。

《汽車機械基礎》是汽車類專業主干技術基礎課程。目前，我院汽車工程系的“汽車技術服務與營銷”和“汽車電子技術”兩個專業均設置此門課程，該課程與其它技術基礎課和專業課銜接緊密，是學生進行專業技能實訓和畢業實訓及今后就業參加工作所必需的汽車機械基礎理論知識與實踐技能的技術基礎課程。

一、課程基本情況

《汽車機械基礎》課程包含機械識圖基礎、汽車常用工程材料、靜力學基礎、構件承載能力分析、汽車常用機構與零部件、液壓傳動、汽車機械基礎實訓等多學科方面的理論知識，形成完整的汽車機械維護、保養等汽車技術服務系統所必須掌握的知識體系。該課程一般在第一學期開設，確保與后續課程銜接得當，為后續專業課程的開設起到主要支撐及鋪墊作用。

我院進行“汽車機械工基礎”課程建設設計的理念與思路可歸納為：基于工作過程的課程開發與設計，充分體現職業性、實踐性和開放性的要求，即：“一條思想主線、兩個基礎建設、四項突出改革”，此課程設計充分體現該課程以職業能力培養為重點，為職業崗位實際工作任務所需要的知識、能力、素質要求，奠定必要的可持續發展的良好基礎。

1.一條思想主線：以汽車常用機構與零部件為主線，將機械識圖基礎、汽車常用工程材料、靜力學基礎、構件承載能力分析和液壓傳動與汽車常用機構與零部件有機結合，突出“寬、精、新、用”思想，使學生熟悉和掌握生產第一線技術崗位所必需的汽車機械基本理論知識及相應的基礎操作技能。

2.兩個基礎建設：加強師資隊伍和教材體系兩個基礎建設，改善教師知識結構，提高教師教學水平，編寫或修改適用本體系的教材及其他教學資料文件。

3.四項重點改革：①采用任務驅動，項目導向、案例教學與情境教學等理論與實踐相結合的教學方法，企業見習實現課堂教學現場化；②進行汽車零件測繪、汽車材料硬度測試、減速器拆裝及結構性能分析及液壓元件拆裝及控制回路組建技術實訓，進行基礎操作技能的培養；③出版適于高職高專的規劃教材《汽車機械基礎》，編寫適用于實習條件的《汽車機械基礎實訓指導書》；④根據教師的專業特長，按教材體系教師分科目進行授課，應用多媒體軟件進行教學提高授課質量。

通過教學，使學生理解和掌握汽車機械方面所涉及的機械識圖基礎、汽車常用工程材料、靜力學基礎、構件承載能力分析、汽車常用機構與零部件、液壓傳動等各個學科方面必須掌握和了解的理論知識及生產實際問題，具有能夠在理論上進行分析、在實踐上進行解決一般技術問題的能力，滿足企業生產第一線所必需的專業基礎需求。

二、教學內容調整與改革

《汽車機械基礎》課程教學內容針對汽車行業崗位能力要求來確定，內容實用，并適應當前汽車專業技術發展的需要，不但有利于學生打下必要的基礎，同時，還考慮了能力培養與訓練，此外，機械創新方面教學和實踐有利用于學生素質的拓寬，提高學生職業能力和素質。

《汽車機械基礎》課程建設突出“寬、精、新、用”思想，教學內容以崗位實用為標準，注重知識在實踐中的應用，深入淺出簡潔明了，夠用為度。使學生熟悉和掌握生產第一線技術崗位所必需的汽車機械基本理論知識及相應的基礎技能。

1.“寬”——《汽車機械基礎》課程涉及多學科教學內容，將機械識圖基礎、汽車常用工程材料、靜力學基礎、構件承載能力分析、汽車常用機構與零部件和液壓傳動各方面理論知識有機統一，形成完整的汽車機械系統知識體系，體現一定的科學性、先進性、完整性、充實性，奠定汽車類專業現代機械技術基礎，滿足企業生產第一線必需的基本理論和專業知識。

該課程除進行汽車方面機械基礎理論知識的學習外，還包括相應動手能力的培養，如汽車零件的測繪能力、硬度機的使用及測試技能、傳動機構及零部件（機械和液壓）的拆裝能力培養。

2.“精”——盡管《汽車機械基礎》課程涉及較“寬”的教學內容，知識內容繁多，但針對專業培養目標，對傳統內容進行削枝強干、教學內容合理取舍，每一學科只涉及汽車方面的有關理論知識，減少煩瑣理論推導，以“必須夠用”為度，避免不必要的重復，簡明精練。

3.“新”——根據重新編寫的《汽車機械基礎》課程教材，在知識內容方面，體現一個“新”字，如“機械識圖基礎”部分中的所有制圖規定均采用最新的國家標準；“汽車常用工程材料” 部分介紹工程材料牌號和國際計量單位的最新標準以及汽車采用的最新工程材料。

4.“用”——注重對基本概念和基本知識的理解和掌握，強調基礎知識與實踐的結合，突出用實際問題來進行分析和解決理論問題。如：通過對汽車典型機構和零件的分析，引出靜力學基礎、構建承載能力的相關理論知識，通過對理論知識的掌握，再來指導汽車常用機構和零件的學習。

三、教學方法與手段

1.根據采用教學內容的特點，采用適宜靈活的教學方法與手段

由于《汽車機械基礎》課程涉及多學科的教學內容，故在教學方法與手段上，根據不同學科的特殊性，采取適宜靈活的以多媒體技術為代表的現代教育手段并配合有傳統的黑板教學手段，以增大課堂信息量、提高教學水平和效果；如：在講授“機械識圖基礎”課程中，投影理論內容采用實物教學（立體模型或真實汽車零件），設計合理的投影方法。對繪圖方法與技巧部分，采用形象生動的多媒體教學；進行理論性內容較多的“靜力學基礎”和“構件承載能力分析”部分講授時，針對汽車典型機構及零件，進行理論知識的引入及理論結論在生產實際中的應用，通過項目的引入驅動，相應理論知識的支撐和分析，使得原本枯燥抽象的理論知識與生產實際緊密結合，提高該部分的學習興趣，取得較好的教學效果。

任課教師在靈活運用多種先進的教學方法，如現場教學、實物教學、多媒體教學的同時，課上通過啟發、互動、案例分析和分組討論，激發學生的參與積極性和強烈的求知欲，大幅度提高了學習效率，課堂教學氣氛良好，受到了學生的普遍歡迎，學生的學習效果得到明顯改進。

2.課堂講授教學與直觀教學相結合

為了加強學生必要的感性認識，在汽車機械基礎課程的教學中，適當安排學生到汽車實訓室參觀汽車零部件等，結合課堂教學內容，教師對一些典型的汽車傳動系統、結構特點、設計方法等進行現場講解，加深學生對教材內容的理解，擴大學生的知識面。

3.教師講授與學生自學相結合

隨著教學時數的不斷減少，課堂教學的內容及范圍受到限制，因此，對部分易于自學的內容安排學生自學。為了便于學生課外自學，我們制作了在線學習軟件，將教學素材上網。學生可以在網上學習有關內容，演示電子教具，觀看虛擬零件的結構，觀看工程實例。這些軟件為學生自學提供了良好的開放式學習環境和條件。

機械基礎理論知識范文第5篇

關鍵詞：專業學位研究生；工程實訓模式；教育

中圖分類號：G642.8 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）04-0036-02

一、引言

目前，我國機械工程研究生的培養方向一直以學術型為主，學術型研究生基礎理論知識較扎實，但解決工程實際問題的能力相對不足的矛盾逐漸凸顯出來，當前研究生培養模式就是造成這種現象的主要原因之一。因此，探討一種行之有效的機械工程專業學位研究生工程培養模式，成為了當前研究生教育的重點內容之一。

自恢復研究生教育以來，我國機械工程研究生的培養方向一直以學術型為主。每年畢業的機械工程研究生主要為高等院校和科研單位培養，從事科學研究及高等教育工作。而學術型機械工程研究生主要以基礎理論為主，存在工程實踐方面不足等問題。目前，以市場化為主導的國家經濟模式使機械工程研究生的數量在不斷增加，機械工程畢業研究生數量使高校和科研單位飽和，多數研究生將以大中型企業等單位為就業的主體。因此，為了適應當前大中型企業及國家經濟發展的需求，對研究生工程能力的要求越來越高，并成為當前研究生教育的重點內容。

綜上所述，在研究生工程能力的培養中，存在一些不足之處，制約了研究生的培養效果，達不到社會對研究生的期望值。因此，很有必要對機械工程專業學位研究生的創新素質和科研工程能力的培養模式進行研究，為機械工程專業學位研究生的教育提供一種有效地、可行的教育模式。

本文主要對基于工程項目的機械工程專業學位研究生工程實訓模式進行研究，結合本人所指導的機械工程專業學位研究生的培養，以企業項目案例為平臺，對其科研工程意識、科研工程知識及科研工程能力等方面進行培養，使其具有較強的創新素質和科研工程能力，為其他研究生的培養模式研究提供理論依據。

二、科研能力和創新能力的基礎培養

科研基礎知識和科研意識是科研能力和創新能力的基礎。科研基礎知識主要包括與研究方向相關的機械和電氣控制方面的理論基礎知識和應用軟件方面的知識，如機械原理、高等數學、理論力學、現代控制理論、二維和三維工程繪圖軟件等基礎知識和應用軟件；科研意識主要是指科研工程項目的前瞻性能力和創新欲望。

（一）基于實際機械系統的學習模式

課堂教學的理論知識僅僅是工程項目實施的基礎知識，將這些基礎理論知識應用于工程項目的實施，還需要不斷提高科研工程知識。本項目以6-DOF串聯機械臂系統為例，指導和加強研究生學習與機器人相關的理論知識以及工程項目實施方面的知識，了解國內外機器臂的發展動態，加強掌握科研基礎知識，增強研究生的科研工程項目實施的意識。

以首鋼莫托曼機器人有限公司研制的6-DOF串聯機器人系統為例，啟發和誘導研究生掌握該機械人研制的關鍵科學問題和工程實施中關鍵工程工藝問題等，包括運動學、動力學和機械系統設計等方面。針對每部分關鍵科學問題和工程實施中關鍵工程工藝問題等，發揮研究生的主觀能動性，對機械臂進行系統的研究，進一步完善研究生的科研能力和創新能力。

這種通過實際案例的學習方法可以理論聯系實際，使理論學習內容可視化，直接驗證理論學習的可行性，加深了學生對課程內容的理解，促進了理論知識在工程方面的應用，同時也增加了學生的學習興趣。

（二）基于已實施的科研工程項目，探索性實踐教學模式

基于已實施的國家基金項目“串并混聯擬人機械腿的力約束及動載協調分配問題研究”，指導學生探索性學習機械工程項目實施方面的知識。首先，引導學生掌握該項目立項的依據，即項目實施的工程和科學意義，同時使學生了解該項目的研究內容以及研究內容及創新點提出的工程科學意義。然后，針對研究內容，引導學生展開研究，啟發誘導研究分組進行運動學、動力學、機械系統設計等方面的實踐，進一步提高科研工程實施能力。最后，研制串并混聯擬人機械腿樣機。

（三）科研工程培訓總結

對已進行的工程案例進行總結，發現自身的不足之處，提高相關科研理論知識和工程項目實施方面的能力，寫成科研工程論文，以提高研究生的總結能力，對研究生今后的工作奠定基礎。

通過上述學習方式，鞏固了研究生的科研基礎知識，增強了研究生的團隊協作意識、科研動力及興趣，有利于研究生激發出創新思維，也有利于營造一種和諧向上的學術氛圍。

三、科研專業知識及科研能力的培養

科研工程專業方面的能力主要是指在項目實施過程中，理論知識及工程實踐經驗等的運用能力。本文主要通過探索性實踐的方式，來檢驗研究生科研能力的掌握程度。以一種新型雙軸顎式破碎機的設計為例，增強研究生的科研和創新能力。首先，對目前顎式破碎機進行調研，發現現有破碎機的不足之處以及需要改進的地方；其次，基于現有破碎機的不足之處，提出新型顎式破碎機方案，解決現有存在的問題；然后，對新型顎式破碎機進行性能研究并進行設計方法研究；最后，研制樣機并進行實驗研究。

通過對當前顎式破碎機的調研，發現當前顎式破碎機存在破碎物料不均勻、破碎效率低、顎板磨損厲害、很難實現超細破碎以及耗能大等缺點。為克服傳統顎式破碎機的不足之處，提出了一種新型的雙軸復擺顎式破碎機。

對這種新型雙軸復擺顎式破碎機的行程特征值、運動學、動力學等性能進行研究，給出各性能的分布規律。首先，應用遺傳基因方法對新型雙軸復擺顎式破碎機的結構參數進行優化，給出合理的結構參數，同時考慮加工與裝配工藝性，設計了一種雙軸復擺顎式破碎機樣機；其次，對這種樣機進行試驗研究，結果表明，同樣破碎500kg的物料，單軸機需要269s，而雙軸機只需要52s，只占單軸機破碎物料所需時間的五分之一；然后，在細料占總成品的比例上，雙軸是單軸的2.5倍，在每小時的生產能力上雙軸是單軸的5.2倍；最后，在衡量破碎機產能的指標值S上，雙軸是單軸的2.5倍。因此，綜合上述的分析和數據認為，新型雙軸復擺顎式破碎機的性能明顯優于單軸破碎機，具有很好的工程應用價值。

四、結論

本文基于實際工程項目的機械工程專業學位研究生培養模式的研究，提高了研究生的科研素質及創新能力等，研究生獲得了一定的成績。在這個過程中，研究生研制了擬人機械腿、顎式破碎機等樣機，提高了工程能力。同時，還撰寫和發表了多篇學術論文，授權了多項發明專利和實用新型專利。

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