--=== 课程概况 ===--

    为适应新世纪科技日新月异的发展需要,本课程的教学以本科生为主体,培养适应新世纪需要的具有厚基础、宽口径、高素质、强能力,特别是以培养具有工程实践能力和创新能力的工程技术人才。《精密机械设计》内容涵盖了《机械原理》、《精密机械零件》、《公差与技术测量》、《材料与热处理》等课程的全部或部分教学内容,涉及机械制图、工程力学、机械制造基础等多个学科,是机械设计制造及自动化等专业的一门技术基础课。该课程的综合性和实践性均很强。通过本课程的学习,使学生了解材料与热处理、公差与配合方面的基本知识,并且能在机械设计中正确选用;初步掌握常用机构的结构分析、运动分析、精度分析及设计方法,掌握通用零、部件的特点、选型及其计算方法,培养学生解决机械设备及仪器仪表中通用零部件设计的能力;使学生了解材料与热处理基本知识,并能在工程设计中正确选用;使学生了解常用机构和零、部件的实验方法,初步具有对某些零、部件进行性能测试和结构分析的能力;培养学生具有设计中小尺度机械传动及机械结构的能力。

    本课程以精密机械系统的设计为主线,以现代机械系统总体方案设计为目标,突出创新设计和训练,进行教学内容和实践环节的整合与提高,达到机械设计基本知识的完备,建立了新的课程体系。从认知规律和设计程序出发,整合优化了教学内容,其该课程介绍了精密机械设计的方案设计、技术设计和精度设计的基本理论和方法,建立了课程教学网站和网络平台,以培养学生的自主学习能力。以理论教学为主,配合课程实验、课程设计等实践教学环节,以能力培养位目的,积极开展教育和教学研究,对该课程进行了一系列的改革,吸收国内外先进的教学理念,针对理论教学和实践教学的不同特点,合理进行教学设计,积极推进教学方法和教学手段改革课程负责人与主讲教师师德好,学术造诣高,教学能力强,教学经验丰富,教学特色鲜明,教学质量优秀,深受学生好评。

    《精密机械设计》课程是机械设计制造及其自动化专业的主干课程,它打破了传统的《机械原理》和《机械设计》课程的界限,从认知规律和设计程序出发,整合优化了教学内容,其内容涵盖了《机械原理》、《精密机械零件》、《公差与技术测量》、《材料与热处理》等课程的全部或部分教学内容。该课程介绍了精密机械设计的方案设计、技术设计和精度设计的基本理论和方法,是高校机械类各专业的技术基础课。本课程为适应现代机械高精度发展的要求,以精密机械系统的设计为主线,以现代机械系统总体方案设计为目标,突出创新设计和训练,进行教学内容和实践环节的整合与提高,达到机械设计基本知识的完备,建立了新的课程体系。

    我校的《机械原理》和《机械设计》课程是机械专业的两门重要的技术基础课,自建国初期开始国内工科院校机械类各专业即陆续开出这两门课程,直至今日,该两课程的设置已有近60年的历史。自80年以来,国内《机械原理》、《机械设计》两课程的教学研究与教改非常活跃,我校也和全国各高校一样紧紧抓住机遇使得机械原理、机械设计两课程在各自的课程建设、教学改革等方面取得了大量的成果。多次获得山东省、冶金部和学校的奖励。机械原理和机械设计课程都是我校一类优秀课程,机械设计课是山东省的试点课程。经过多年的建设和积累,现在新的机械设计课程(含机械原理课程)是山东省精品课程。以此为基础,为适应现代精密机械和精密工程的要求,我校对2004级年开始开设《精密机械设计》课程,该课程理论学时为64学时,目前已上了七届。该课程将直接影响学生对基本知识的了解及掌握程度,为学生的毕业设计乃至实际工程设计打下坚实的基础。

    本课程组研究了美国机械工程师协会 (ASME) 提出的“将产品实现过程汇集到本科教程中去”这一指导思想,也就是所谓的产品实现过程 (ProductRealization Process,简称PRP)。将 “PRP”思想融入到《精密机械设计》课程中,作为课堂教学、课程实验、课程设计及创新大赛等的主线加以应用,收到了很好的效果。

    实践教学是本课程的重点,从最初的实验学时4学时,2007年增加了2学时的设计性实验,另有4学时的选做实验;2009年增加了2学时的材料与热处理实验。2012年又开发了百分表拆装与结构分析试验。实验教学是在我院机械专业实验的基础上,后来又开发了运动参数测定实验、机构创新实验、轴系结构实验、传动性能实验等,为了增强学生对机器结构的认识,在近几年分别更新了具有较高水平的现代实验设备与实验技术。精密机械设计课程设计内容精密齿轮减速机设计,对培养学生的机械设计的基本能力起到了一定作用。

    随着课程改革的深入,课程建设的水平不断提高,2009年被评为院级精品课程,2011年被评为校级精品课程,近年来,课题组在教学内容、教学方法、教学手段等方面进行了教学研究工作。进行教学内容的改革,开发并完善了精密机械设计课件,保证了精品的质量。针对“PRP”的特点,专门拍摄了一组产品录像,实现了从产品到零件,再从零件到产品的全过程,并将其应用到课堂教学和实验教学中,效果较好。近年来,本课程组全体教师利用自己的业余时间研讨教学规律,开发了一些多媒体课件和素材,发表论文多篇。其中2篇获校级教研论文二等奖、1篇获校级教研论文三等奖。指导学生参加机电产品创新大赛。2009年,部分同学参加了山东省机电产品大赛,其中,“花生摘果机”和“迷你洗袜机”两个项目均获山东省二等奖。


    本校办学定位为服务于地方经济建设和面向全国的人才培养。毕业生要有坚实的人文、自然、工程科学的理论基础与应用能力,有良好的创业意识和创业精神,能运用所学知识创造性地进行科技开发、应用研究、设计制造和解决工程实际的问题。

    作为技术基础课的精密机械设计课程在专业培养中则要培养学生具有优秀的综合素质,坚实的机械设计理论和技能基础,培养学生的创新意识和能力。通过本课程的学习使学生达到:了解材料与热处理、公差与配合方面的基本知识,并且能在机械设计中正确选用;初步掌握常用机构的结构分析、运动分析及设计方法,掌握通用零、部件的特点、选型及其计算方法,培养学生解决精密零、部件设计问题的能力;使学生了解常用机构和零、部件的实验方法,初步具有对某些零、部件进行性能测试和结构分析的能力;培养学生具有设计精密机械传动和仪器机械结构的能力。

    与通常的《机械设计》课程不同,本课程整合优化了教学内容,将零部件的机械设计与精度设计有机整合,在每个通用零件的设计部分加上了精度设计,如将齿轮传动精度放于齿轮传动一章中,便于学生的理解与掌握。

    学习本课程的目是使学生掌握精密机械及仪器设计的基本知识和基本方法,同时提高学生理论联系实际能力、综合分析问题、解决问题能力及设计水平,为学生的毕业设计乃至实际工程设计打下坚实的基础。

一、课程在本专业的定位与课程目标

    为适应不断发展变化的社会需求和人才培养的需要,课题组采用先进而科学的教育教学理念和教学规律,注重毕业生就业后对本门课程的反馈,结合课程设计、毕业设计进行教学内容的调整。同时,积极吸收行业企业人员参与课程内容和课程体系改革;注重理论教学与实践教学的结合,通过实践教学加深学生对理论知识的理解,在教学过程中,注重学生的自主学习能力的培养。

    《精密机械设计》内容涵盖了《机械原理》、《精密机械零件》、《公差与技术测量》、《材料与热处理》等课程的全部或部分教学内容,涉及机械制图、工程力学、机械制造基础等多个学科,是机械设计制造及自动化等专业的一门技术基础课。该课程的综合性和实践性均很强。

    通过本课程的学习,使学生了解材料与热处理、公差与配合方面的基本知识,并且能在机械设计中正确选用;初步掌握常用机构的结构分析、运动分析、精度分析及设计方法,掌握通用零、部件的特点、选型及其计算方法,培养学生解决机械设备及仪器仪表中通用零部件设计的能力;使学生了解材料与热处理基本知识,并能在工程设计中正确选用;使学生了解常用机构和零、部件的实验方法,初步具有对某些零、部件进行性能测试和结构分析的能力;培养学生具有设计中小尺度机械传动及机械结构的能力。该课程的综合性和实践性均很强。通过本课程的学习,使学生了解材料与热处理、公差与配合方面的基本知识,并且能在机械设计中正确选用;初步掌握常用机构的结构分析、运动分析、精度分析及设计方法,掌握通用零、部件的特点、选型及其计算方法,培养学生解决机械设备及仪器仪表中通用零部件设计的能力;使学生了解材料与热处理基本知识,并能在工程设计中正确选用;使学生了解常用机构和零、部件的实验方法,初步具有对某些零、部件进行性能测试和结构分析的能力;培养学生具有设计中小尺度机械传动及机械结构的能力。

二、知识模块顺序及对应的学时

    本课程的知识模块顺序及对应的学时如下表所示:

知识模块

教学时数

绪论

2

精密机械材料及热处理

5

零件的精度设计与互换性

6

常用机构

17

精密机械设计

26

实验

8

合计

64

三、课程的重点、难点及解决办法

    本课程的重点:常用机构的性能分析、机构综合和运动方案设计,通用零件的基本结构,失效形式,设计准则,受力分析和参数选择。

    本课程的难点:机构的结构分析,机构的综合设计,机器结构和零件结构特点和性能,它们的应用范围和场合,工作环境对零件类型选择的影响.

    解决办法:为培养学生的创新、创业能力,从以下几方面进行课程内容的指导:

    1) 开课前参观陈列室以便让学生对所要研究的机构及零部件先产生感性认识;

    2) 充分利用课堂教学的各种媒体和各种教学方法把问题深入浅出的讲清楚;

    3) 做好课外辅导,指导学生做好习题和练习;

    4) 将实验环节和课堂教学、课程设计有机结合,通过实践环节进一步加深对问题的理解;

    5) 指导学生开展课外实践活动,鼓励学生自己制作模型、教具,如:多线螺纹、四杆机构等加深对基础知识的掌握;

    6) 除本课程的精品网站外,还建设了基于网络环境的实验平台和学生自主学习平台,给学生提供便于学习的各种条件,以提高其自主学习能力和创新能力。

 


    始终遵循以学生为主体,以教师为主导的教育理念,针对理论教学和实践教学的不同特点,本着市场需求、能力培养、注重实践的原则,合理进行教学设计。

1. 教学方法:

    1) 采用启发互动式教学,在课堂教学中适当地设问,提高了学生学习的主动性和积极性,活跃了课堂气氛,加深了学生对关键问题的理解,充分体现了学生的主体性,改变了学生在课堂教学中的被动地位。允许学生听不懂就问,这样既给授课教师压力,又调动了学生的主动性。

    2) 采用目标探究式教学法,在开课之初设置任务目标,采用探究式教学引导学生逐步实现目标。将习题课穿插在课堂教学中,注重学生的思考能力,如在讲例题之前,先给学生一些思考和试做的时间,然后再结合学生存在的问题有重点地讲解。这样既先“为难”了学生,激发了其求知的欲望,又达到了习题的目的。又如,关于零件的设计例题,若不讲,学生课下没兴趣看;讲吧,又没有针对性,学生也不愿听。为此,本课程组的教师尝试带领学生在课本上作设计,就是将相关的设计题目、设计参数由学生自己查出,这样既熟悉了设计公式,设计步骤,又掌握了图表的查法,可谓一举几得。

    3) 采用前后联系式教学法。由于本课程内容繁多,因此教师在课堂上就是导演,如何把重点内容引出来,并且能抓住学生的思路,这是该门课的关键所在。如在讲机构时,以绪论中的内燃机为例,引出了连杆机构、齿轮机构及凸轮机构这三个常用机构;在讲零部件设计时,通过齿轮减速器引出了轴、齿轮、支承、联接等机械零件;而在讲反转法时,把凸轮机构、四杆机构的设计及周转轮系传动比的计算相联系,加深学生对于该方法的理解和掌握。

2.教学手段

    1) 应用“PRP”教学理念:在课堂上贯彻“产品实现过程 (PRP)”的教学指导思想,主讲教师明确各类产品、零件的实现过程,熟悉从材料选择,零件的运动、动力分析到设计、制造和装配的全过程。

    2) 应用全方位教学手段:在教学过程中,借助动画演示、活动教具、图片、手势及丰富的表情、声音将学生带入一个新奇的精密机械世界。

    3) 注重工程背景:对于每种精密机械在讲解之初,首先引出其工程应用背景,将学生欠缺的工程实际用多媒体进行最大程度地演示,极大地增强了学生的感性认识,提高了课堂教学效果。


    在本课程的教学中,为了使学生能够在掌握扎实的“三基内容”的基础上,加强工程实践能力、综合应用能力和创新意识的培养,除了在教学内容上,注意及时反映当前科学技术与工程实践中新成果外,还注重在作业、实验、课程设计和第二课堂教学等实践性教学环节上进行精心的整体教学设计和安排,以达到其教学目的。 

    1) 加强作业训练。在作业训练环节上,通过精选、优化和浓缩基本训练型习题的内容、类型及数量,使学生在能掌握“三基内容”的情况下节省做题时间,尤其是注意选择了一些具有工程应用背景和激发创新设计实例的题目如收放式折叠支架、仿生假肢、汽车刮雨器的设计等,以加强学生实际机械综合分析与设计能力培养的训练。

    2) 实验教学是本课程实践性教学的重要组成部分,通过实验以提高学生的实验技能,加深学生对课程的理解,培养学生运用实验方法研究机械的初步能力和创新能力,并可了解一些可直接服务于生产的基本知识。在教学过程中,尝试研究开发了新的实验项目《百分表的拆装与结构分析》,增强对精密机械零件作用的认识,锻炼学生的结构分析能力。


    3) 实践性教学环境

    建有开放式实验室。实验是在机械设计实验的基础上,后来又开发了轴系结构实验,并在近几年分别更新了具有较高水平的现代实验设备与实验技术。实验开出率100%。精密机械设计课的实验中引入了“尺寸精度、位置精度实验”和“精密机械材料和热处理实验”。

    建设精密机械设计陈列室。陈列室陈列有课程所要研究的各种典型机构,通用零部件,并陈列了部分典型机器和机器人等现代机械。以为学生提供一个自主学习和便于进一步研究的学习场所。

    4) 课程设计是综合运用和加深所学知识,进一步培养学生分析、综合及方案设计能力的训练过程。精密机械设计课程设计是针对一台有工程背景的简单机械,内容包括传动方案和装置的设计。这样使学生了解了一台机器设计的全过程。对提高学生的机械设计能力起到很好的作用。

    以课程体系与教学内容为背景,强化设计型、综合型、创新设计型实验和加强学生动手能力并达到能初步通过实验手段研究机械的能力为培养为目标。

    课程设计是精密机械设计课程的教学环节,是继讲课与实验课之后的一次设计训练,培养学生独立进行设计的实际工作能力,在认识问题、分析问题和解决问题等方面受到较全面的训练。通过设计,使学生认识到理论与实践相结合的重要意义;使课堂所学知识,综合的应用于实际设计过程中,得到巩固和提高;学会查阅资料、编写设计计算说明书等方面的基本能力训练。


1. 建设目标

    本课程是为精密机械和仪器设计提供基本理论和基本方法的重要的技术基础课,为适应新世纪科技日新月异的发展需要,本课程的建设目标应向培养适应新世纪需要的具有厚基础、宽口径、高素质、强能力,特别是以培养具有工程实践能力和创新能力的工程技术人才,以教育思想、教学观念转变为先导,以教学内容、课程体系、教学方法及教学手段为核心,建立一支具有教学水平高、学术水平强的结构合理的课程教学师资队伍,建设具有高质量的课程教学立体化系列教材和完备的课程教学与实验环境,以及完善规范的教学管理体系。

2.步骤

    1) 继续保持和建设结构合理、人员稳定、教学水平高、教学效果好的教师梯队。

    2) 科学规范教学过程,进一步完善和提高教学质量,坚持教学改革,使教学内容教学方法和教学手段更加现代化、信息化,不断提高教学水平、质量和效果。

    3) 进一步完善课程体系、实践教学体系,更新课程理论教学和实践教学的内容。利用先进的教学实验条件,提高开设综合性、创新性、研究性实验的能力,创立培养创新人才的教学机制。

    4) 课程资源上网时间表:2013年,进一步完善大作业和习题集,全部课程录像上网;2014年,学生作品进一步上网,并不断完善。