SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：机构组合创新设计实验可以模拟接近工程的实际情景。本文分析了机构组合创新设计实验存在的问题，提出了改革的对策，体现了“方案设计——实体建模——运动分析——实验验证——方案优化（或创新）”的实验过程，对促进学生工程实践能力、综合分析、创新设计能力的提高，以及工程意识的培养有着积极的作用。
关键词：机构组合；创新设计；工程能力；工程素养
本文引用格式：何玉林,等.机构运动创新设计实验教学的问题和对策分析[J].教育现代化,2019,6(85):81-82.
机构运动创新设计实验是一个综合设计类实验，具有很强的实践性和创新性，是机械原理和机械设计基础类课程的必修实验。通过开展机构运动创新设计实验，加深了学生对理论知识的理解，增强了对机构分析和运动方案设计的能力，对培养学生的创新意识、综合设计能力及工程实践能力、发现问题和解决问题的能力，有着极其重要的作用。本文以机电工程学院的机构运动创新设计实验项目为例，分析了目前该项目在实践教学过程中存在的问题，并提出了相应的对策，以期对机构运动创新设计实验教学的改进提供思路。
一机构运动创新设计实验教学存在的问题
学生通过预习，拟定需要拼接的实验方案，在零件柜中自由选取需要的零件，然后将零件搭接在ZBS-C机构运动创新设计方案实验台（如图1所示），通过调整机构的连接参数，观察机构的运动情况，对机构方案进行验证和优化设计。
但是，从目前的教学实践来看，还存在以下问题。
（一）机械零件不能完全满足设计要求
实验零部件的尺寸规格是有限的，无法满足学生实现设计方案的需求。如连杆的长度、齿轮的大小、凸轮的形状和尺寸等不能完全满足学生设计方案的要求，导致拼接出来的机构的运动特性与预定的方案相差甚远，有的甚至不能实现机构的运动，且机构的输出点的运动轨迹很难直接观测，在很大程度上打击学生的积极性。
（二）实验有效时间短，实验难度较大
机构运动方案的可行性受机架的位置、零件尺寸大小和零件连接顺序的影响，需要进行不断地分析和调试。由于实验课没有单独的排课时间，一般都是安排在理论课空闲段和周末，因人数和批次多，实验前后学生可能会有其它的课或考试，且实验学时是2学时，要求1人一组，在一个半小时内完成，除去讲解和零部件选取的时间，对方案的分析和调试的时间减少，要实现机构运动方案的既定运动规律和特性有很大困难，直接影响实验效果。
（三）实验整理不规范，结果分析不理想
由于时间的限制，大部分学生在做完实验后，未按规定将零件放置好，导致零部件存放很乱，有的拆卸不完整，对培养学生的工程素养有不良影响；由于不能直观表达出机构的运动轨迹，导致学生对组合结构以及优化等的实验结果分析不太合理，有的同学甚至有抄袭结果的嫌疑，这对培养学生工程实际问题的分析能力也有影响。
二机构运动创新设计实验教学改革的对策
目前机构运动创新设计实验教学对培养学生的工程实践能力、创新设计能力、工程素养以及学习的积极性和主动性都有很大的影响，难以满足经济社会的发展对工科人才的培养提出的新要求，特别是在工程教育专业认证的背景下，要以学生为中心，以产出为导向，对学生的工程能力和工程素养的明确要求。因此，有必要进行改革，具体的对策如下。
（一）利用现代工具和仿真技术，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力
学生通过学习SolidWorks、CAXA、CATIA等相关实体建模软件，MATLAB、OpenGL等编程软件，以及ADAMS动力学建模和分析软件等，将所学的专业理论知识与虚拟样机和仿真技术、人机交互、数据处理、图形显示等[1]，对机构其输出点的轨迹进行绘制，表达机构运动设计方案的信息，以验证所设计的机构是否符合所设计的要求。通过虚实结合，实现“方案设计-实验验证-方案优化”的一个训练过程，既可以解决机械零件不全的问题，还可以提高学生使用现代工具对机构运动方案进行设计、分析、优化的能力，且学生可以利用课外的时间自由完成，不受实验时间的限制。
（二）采用机构组合原理，提高学生的实验效率和创新设计的能力
机构组合原理是指将几个基本机构（如连杆机构、齿轮机构、凸轮机构等）按一定原则或规律组合成一个复杂的机构，实现预定的功能，其组合方式主要包括：串联式、并联式、叠加式和复合式等四种组合形式，如图2所示[2]。基于机构组合原理，通过对机构设计方案进行分析，采用不同形式的机构组合，按照正确的拼装顺序和规律进行拼装，可以节约实验时间，提高了实验效率。
（三）加强实验过程规范和结果分析的管理，提高学生的工程素养
实验过程是学生形成性评价的核心部分，而实验结果分析就是产出。学生通过实验，学会了什么，主要是通过对实验结果的分析得出。因此有必要加强过程和结果的管理。首先，对相应的实验台进行编号，要求学生对号入座；其次，在零件柜里不同的零件放置位置贴上相应的标识，要求学生做完实验要把零件分类放好，并经检查之后方可离开；第三，进一步强调撰写实验报告的要求和注意事项，并加强考核管理，一旦发现实验结果抄袭，判为零分；第四，增加小组成员的人数（2人/组），合作完成1-2个设计方案。通过加强过程和结果管理，可以培养学生严谨的科学态度和实验精神、团结协作能力等，从而提高学生自身的工程素养。
（四）加大对实验项目的开放力度，提高学生的主动性和积极性
除了上课时间外，在课外还专门针对该实验项目对学生进行开放，学生在开放时间内，可以继续完善之前的机构设计方案，还可以拼接新的设计方案或是相关的科技竞赛方案。通过这种开放模式，可以在一定程度上提高学生的主动性和积极性，在一定程度上，还可以培养学生的探索精神和求知欲。
三结论
机构运动创新设计实验是一个设计性和创新性强的实验，通过对该实验项目的现状分析，并采取了相应的对策。学生通过实验，不仅要把方案设计出来、用零件拼接出来，还要验证方案的可行性，通过软件（MATLAB）编程分析机构的运动，输出给定点的运动轨迹，并进行机构结构尺寸优化，体现了“方案设计——实体建模——运动分析——实验验证——方案优化（或创新）”的过程。这些过程将有效地提高学生的工程能力和工程意识，培养学生的创新精神和工程素养，从而更好地满足社会发展对人才的需求。
参考文献
[1]杨金堂,孔建益,李公法等.基于仿真技术的机械原理创新型实验研究[A].Proceedings of 2010 Third International Conference on Education Technology and Training(Volume 5)[C].2010
[2]刘乔,郑建华,何世平.机构组合原理在机构拼接实验教学中的应用[J].实验室科学,2012,15(01):124-127.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！ 文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jiaoyulunwen/30684.html
