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基于虚拟设计平台的机械设计教学方法探讨

作者:未知

  摘 要:通过分析传统机械设计课程的教学现状及教学效果,提出虚拟设计平台引导机械设计教学的方法,使得机械设计的教学环节清晰明了,基于虚拟设计平台并运用探讨式的教学方法不仅可以激发学生学习兴趣,还能提高学生的综合能力。
  关键词:虚拟设计;机械设计;探讨学习;自主学习
  机械设计是工科类专业的必修课程之一,主要考察学生对前续课程机械制图、零件测绘、机械原理、工程力学等基础课程的综合运用能力。需要学生具备较好的综合分析能力和设计思维能力。然而传统的机械设计课程大多是以教师为中心、以多媒体或教师板书的中心的单一教学活动,进而逐一对机械设计课程的各章节内容讲解介绍,传统的机械设计课程教学情况已经满足不了现阶段的教学需求,新的教学模式有待研发。
  1 机械设计教学现状
  1.1 制图知识不牢固
  机械制图课程大多数高校在大一第一学期开设,机械设计课程在大三阶段开设,前者是学习机械设计时识图和制图的必要功底,在间断一两年后开设机械设计课程势必对机械制图知识有所淡忘,造成在传统的教学过程中看减速器结构图的时候大多数学生表示看不懂结构,对减速器的空间结构联想不起来,不清楚每一个零件的作用是什么,造成上课吃力、课下更费力。
  1.2 拆装减速器的作用不大
  学生拆卸减速器的时候普遍存在对各个零部件的了解不够透彻,比如定位销的作用,轴承挡圈的作用,轴肩的作用等零部件的结构和设计工艺不明白,只知道拆卸和安装,并未真正理解为何要这样设计和安装,对减速器的设计含义不够理解,因此在看减速器的装配图时知其然不知其所以然。
  1.3 实践知识匮乏
  机械设计课程是一门跟实际生产设计结合度较高的课程,身处学校象牙塔的环境下对实际的机械工程零部件的结构、尺寸、装配工艺和机械传动过程等环节认识不清晰,传统的板书课件教学达不到理想的教学效果,应该在教学环节中引入实际生产设计教学。
  针对上述现状,虚拟设计平台可以很好的解决上述问题,传统的以教师为中心的教学方法正逐渐被以学生自主学习为中心的课堂讨论教学方法所取代,虚拟设计教学平台的研发主要是将机械制图、零件测绘、机械原理、机械设计、计算机绘图等课程进行融合,建立一系列的教学资源数据库,其中包含前续课程的知识库、机械设计相关的产品设计数据库、实践生产数据库等内容。学生通过该平台可以进行虚拟测绘、三维建模、二维出图等操作,为学生提供一个虚拟操作的平台,让学生体验机械设计师的工作。
  2 机械设计虚拟设计平台的优点
  2.1 巩固基础,导入教学
  机械设计课程教学过程中应适当让学生复习巩固机械制图相关知识,虚拟设计平台可以配置与之相关的机械制圖知识和零部件,供学生直观的复习和巩固相关知识点。学生通过自主操作虚拟平台复习巩固大一阶段所学的图样表达画法、零件图、装配图以及虚拟测绘机械零部件等知识点。此外,虚拟测绘平台还可以让学生了解现阶段的实际生产设计产品,展示设计工艺流程,配上相应的音频解说,让学生快速理解机械设计在实际生产设计中的作用和地位,这对机械设计课程教学的开展起了一个很好的引导作用。
  2.2 探讨式自主学习
  将机械设计课程内容结合实际生产部分进行虚拟演示和操作,进而让学生分组探讨、独立思考减速器的结构原理、工作状态,工艺结构设计的依据,教师作协助者和引导者负责答疑解惑,通过虚拟平台展现实际生产设备的结构、生产流程、加工工艺等实践环节,在了解熟悉实际生产设计的基础上再去学习本课程会具有更好的学习效果和意义。
  2.3 虚拟实验辅助教学
  通过建立与课程相关的仿真实验教学,改变传统的口述讲解,直观透彻。例如建立机械零件疲劳强度的虚拟分析平台,让传统的板书教学不再枯燥,通过虚拟平台直观清晰地让学生观察讨论不同参数对零件疲劳强度的影响;此外,带传动的设计也可以通过虚拟设计平台。通过对比观察不同带型、带轮直径、包角大小、中心距、带的根数等参数的不同观察对带传动设计结果的影响和变化情况。
  3 结论
  传统的以教师为中心的多媒体板书教学手段已经不能很好地激发学生学习兴趣,并且学生普遍的学习效果较差。通过虚拟设计平台的研发和应用可以有效地拓展学生的动手能力、观察能力、创造能力和积极主动预习、复习的能力。此外。虚拟设计平台可以帮助学生很好的理解实际生产设计过程中机械设计的应用环节,让学生更好地理解知识的用途所在。因此,机械设计的课程教学值得引入虚拟设计平台的研发和应用,将会更好地培养出满足现代化设计和生产需求的人才。
  参考文献:
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  [2]邢普,吴晖,冯占荣.机械设计基础教学方法与手段改革[J].机械设计,2018(07):327-329.
  [3]周霞.反转式教学在高校教学改革中的应用[J].教育教学论坛,2017,5(21):192-193.
  作者简介:肖钦兰(1989-),女,汉族,贵州六盘水人,讲师,研究方向:现代设计方法、数字化设计。
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