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1.開發理實一體化教學項目
為了推進本課程理實一體化教學,我們采用任務驅動、項目導向式的教學。圍繞工作項目來組織教學,打亂原有的章節順序,邊學邊做,邊做邊學,將所學理論與實踐完全融合起來。讓學生在操作過程中掌握理論知識,并學會如何運用專業知識去分析問題和解決問題。“沖壓工藝與模具設計”教學內容主要涉及沖裁模具、彎曲模具、拉深模具設計等內容。分析企業的工作情境與工作流程,構建6個典型項目,每個項目包括若干模塊。
2.實施理實一體化教學
在教學項目的基礎上,進行課程理實一體化教學的實施。本文以項目二沖裁模的設計教學過程實施為典型案例,介紹理實一體化教學模式實施過程。
3.創新理實一體化教學考核評價方法
實施理實一體化教學,必須創新考核評價方法。本課程的考核內容主要是對學生的專業知識、應用能力、動手能力、團結協作能力、職業素養等進行考核。首先,將教學項目實施過程中各模塊的理論知識學習效果納入考核成績,如教師布置的工藝分析、工藝計算、模具零部件設計計算等完成質量;其次,將項目實施過程各模塊的實踐操作納入考核成績,如模具拆裝,模具零部件加工,模具裝配,調試等完成情況;第三,將模具零件加工工藝編制,圖紙完成質量和答辯成績納入考核成績;第四,將學生的學習態度和工作狀況,學習紀律、與同學之間的交流合作等方面納入考核成績。考核過程中采取多元化的評價主體和評價方法,將學生自評、學生互評、教師評價按比例計入成績,這樣既調動了學生學習的積極性,也保證了成績的客觀公正。
二、課程理實一體化教學模式實踐的幾點體會
1.需要高素質的教師團隊
要完成理實一體化教學,必須要有一支精通模具專業理論知識,而且具有豐富模具制造經驗的“雙師型”教師團隊作為保障。首先,要求教師深入模具生產一線鍛煉,積累模具制造經驗,了解行業先進技術及信息;其次,要求教師具有跨學科綜合教學能力。模具設計教學項目的完成涉及多學科教學內容,是以學生對“機械制圖”“公差測量”“模具材料”“模具制造”等課程的掌握為基礎的,這要求教師不僅熟悉本學科和本專業知識,還要了解相鄰學科或專業領域的發展狀況。本課程在理實一體教學實施過程中,采取一名專業教師與兩名實訓教師的組合授課方式。專業教師負責教學項目中理論知識的講授,并指導學生完成模具設計和圖紙繪制;實訓教師指導學生完成模具零件加工,裝配與調試。整個教學過程使專業教師與實訓教師優勢互補,發揮教師團隊的作用。
2.需要突出學生職業能力和職業素養的培養
理實一體化教學實施過程中,需要加強學生職業能力和職業素養的培養,為以后進入模具企業快速適應崗位要求打下良好基礎。本課程在理實一體化教學實施過程中,教師加強了學生模具零件加工工藝編制能力的訓練,根據教學項目結合現有加工設備條件,指導學生制定出合理的加工工藝流程。在模具零件生產過程中,教師嚴格要求學生按模具零件圖和加工工藝流程加工模具零件,確保模具零件的加工精度。整個教學過程與企業生產過程緊密結合,并將教學目標與企業對人才的需求相統一。
3.需要科學的管理方法
理實一體化教學實踐表明,這種教學模式更能激發學生的潛能,使學生快速融入教、學、做的過程中,但課堂管理難度較大。在課程實踐操作環節,教師需要投入更大的精力,科學管理課堂。首先,確保學生的操作安全問題,操作前對設備線路進行檢查;其次,操作過程的管理,如果學生動手操作加工模具零件,教師指導不及時,可能出現零件加工不合格而報廢,不僅浪費了耗材,也達不到教學目標。此外,應根據學生的實際能力和個性發展,因材施教,合理施加壓力,進行適當的引導和督促。
三、結語
機電一體化異地設計活動中的產品建模問題,需要采取統一處理手段,特別是在端口多能量集成組件模型范圍下,可以運用六元組形式加以清晰表述;而多能量端口則選用五元組加以表述。按照客觀層面審視,端口變量包含廣義速度與力變量元素,兩者乘積即為功率量,不同組件之間會借用端口實施能量、信號交換。參數化集合模型,如液壓系統、機械等都必須展現物理形式且保留一定質量,安裝過程中仍須界定運動、散熱問題,主要是因為任何組件不論結構形式或是功能行為,都必須利用幾何、裝配模型綻放,實際上就是運用系統可視化特征完成虛擬原型改造任務。再就是由于不同能量域的結構復雜,在此情況下參數化建模方法應保留一定特征,并且利用紋理、材質等三維建模技術,使得模型逼真之外更保留結構簡潔性特征。機電一體化系統多能量域集成組件就是聯合形狀特征、約束零件模型進行裝配,針對不同部件幾何形態進行建模,包括不同剛性、可變性零件等;同時采取參數化約束模型和聯結特征模型,針對不同聯結裝配關系實施建模改造,包括機械靜聯結等,進而建立整個機電一體化系統的可視化虛擬原型架構。
2機電一體化系統異地設計多能量域集成仿真技術解析
結合早期設計經驗分析,有關產品功能需求與工作原理需要得到進一步重視,所以在設計計算期間應該針對系統內部組件形態加以簡化,包括線性近似、阻尼剛性影響忽略等。目前設計精確度不斷提升,有關CAD、行為、配置模型逐步完善;現實中系統中組件主要采用實際模型搭配,其間有必要針對系統實際性能指標加以預測。因為非線性、時變、離散等實際情況都要考慮在內,涉及傳遞函數形式開始不再適用,數值求解便成為唯一出路。需要特別注意的是,透過產品模型中推導出如果所有組件的行為模型都已知,則根據系統的配置模型,利用Mapple等工具包可以進行符號求解。但由于整個開發項目參與者之間存在競爭合作并重關系,這便導致系統組件行為模型的形式多樣性,包括HDL、XML等可執行代碼及其他MDL等。這時可將系統組件模型進行封裝,通過提供封裝器的標準API接口,可以開發出各種系統組件模型的封裝器。利用封裝器可以實現基于配置的多能量域集成聚臺仿真改造。在此基礎上,如果利用CORBA/JAVA/XML/Web技術,則可實現機電一體化系統異地設計的分聚臺仿真目標。此外,基于XML的多能量域集成產品建模機電一體化系統異地設計的演化過程對組件的可演化性提出了很高的要求。就是在設計的早期階段,強調組件的功能需求及性能、結構與形狀方面的約束,此時主要定義復合組件的接口、配置模型、附加的約束;而在設計的后期階段,強調組件在系統中的裝配關系、端口連結關系以及組件內部各能量域內的行為屬性參數件是否滿足設計需求,此時需要詳細定義組件的端口模型、配置模型、行為模型、幾何模型、關聯模型、約束模型。需要特別注意的是,整個開發項目中,任何參與者之間都存在競爭、合作關系,這便令行為組件模型樣式更加豐富多樣,如XML、可執行代碼等,此時技術人員可考慮進行組件模型封裝處理,并透過封裝器標準化API接口實現配置多能量域集成聚合仿真操作目標。
3結語
根據機電一體化人才培養方案和本專業的課程設置,研究改革課程設計大綱基本要求。根據應用型和創新型人才培養要求,課題的方向主要分為兩大方向進行選擇:一類題目主要針對應用能力培養,把本專業的知識進行有機的綜合,提高學生的綜合實踐能力;另一類題目主要針對創新能力培養,結合創新設計大賽相關題目,把本專業的知識進行創新性應用,提高學生的創新設計能力。普通型課程設計題目1)向學生征集。在課程中學生擁有與課程設計相關的好想法,可以展開討論,要求對其方案進行分析,符合課程設計要求的,教師根據其內容下達課程設計的任務。實踐證明,對自己提供方向的題目,學生的積極性會很強。2)選擇典型機電一體化產品讓學生進行設計,結合學生的實力進行選取,同時與本專業的專業方向盡可能的相關,開發學生的潛能。比如數控方向的學生,可以選擇數控車床工作臺二維運動伺服進給系統設計、數控銑床工作臺三維運動伺服進給系統設計等,為未來職業發展打下好的基礎。3)學習借鑒其他學校機電一體化設計的內容,在現有設計內容的基礎上,根據本校本專業課程設置的特點,對設計的內容做以適當增減,以適合本專業的學生。創新型課程設計題目可以借鑒全國機械創新設計大賽的課題[3],其中每屆成功參與全國總決賽的作品都收錄在決賽作品選集中,由高等教育出版社出版。這里面有比較好的案例,同時作品中也存在可以改進的地方,有興趣的學生可以從中選擇與機電一體化相關的課題,提升自己的能力。在條件允許的情況下,可以做出產品的模型,提高學生的機電一體化能力,同時也可以為學生參加今后的機械創新設計大賽做準備,做到“以學促賽,以賽促學”。在專業教學中,學生經常會困惑本專業畢業后到底有什么前途?能做什么?機電一體化課程設計教學貼近實際,能把多門專業課有機地結合起來,把枯燥的課本知識靈活地運用,極大地鼓舞了學生的興趣,激發學生對實際問題的思考,對工程實踐產生濃厚的興趣。堅持理論教學與實踐教學并重,可大幅提高教學效率和教學質量,同時為選拔優秀學生參加機械類學科競賽提供條件。
2課程設計的實施方式
課程設計實施方案:設計報告書是對整個設計過程的總結和提升,也是進行工程交流的重要文獻資料,通過指導學生撰寫課程設計報告書,培養學生撰寫工程技術文檔的能力。對設計說明書的撰寫,提出如下要求:1)嚴禁課程設計報告抄襲,基本工作獨立完成;2)根據任務書能提出合理的設計方案和機構的工作原理;3)設計要符合國家標準,學會使用設計手冊、專業術語、專業名詞規范;4)設計圖圖紙規范,符合設計說明書的要求,不照抄手冊和案例,設計參數與圖紙相一致;5)學會使用專業相關軟件,對設計的機械機構和控制部分進行分析和仿真,是驗證設計正確的有效手段之一;6)課程設計配備了一些實際的零部件可供學生設計使用,以及基本的控制電路,學生要具備一定的實踐操作能力,掌握器件的選擇與焊接,會進行程序的編寫,掌握系統故障的檢測與維修能力。課程設計采用分組式進行,每個小組3~5人,視工作量而定。課題難度較大可以分五人,原則上一般三人為一組。每個小組在規定的時間完成基本要求,每個學生都要參與該組課程設計答辯,通過問題了解學生在課程設計中所做的主要工作,檢查有無抄襲情況、有無坐享其成的學生,結合設計報告書的撰寫質量和實際所做的產品質量進行綜合評定。
3實施效果
通過在重慶大學機械電子工程專業的實踐,在機械電子工程專業中開設機電一體化課程設計,已基本摸索出培養機電復合型技術人才的規律。普通型題目實現機電融合、知識整合理論教學與工程實踐并重。由于在教學中缺乏機電知識綜合運用能力的培養和訓練,學生在學習了機械設計、機械制造和電子技術、計算機技術和傳感器技術等基礎課程后,不能很好地將機、電的知識融會貫通,大多數學生也只是了解基本的機電設備的基本功能,在系統運用中存在問題,在機電一體化系統的綜合設計方面存在不少困難。通過開設機電一體化課程設計實踐教學環節,通過理論設計與實際操作,比如數控工作臺進給系統的設計,從電機、聯軸器、絲杠、導軌的設計到型號的選擇、控制單片機的設計與仿真,最終實現數控工作臺進給系統的裝配與調試。機電一體化課程設計對學生的理論知識與實踐緊密地連接起來,提高了學生的綜合應用能力。創新型題目為學生參加機械創新競賽做了鋪墊通過課程設計,為機械學科學生參加如全國大學生機械創新設計大賽做了鋪墊。在第六屆全國大學生機械創新設計大賽(重慶賽區)中,學生榮獲重慶賽區一等獎一項、二等獎一項。其中,“幻顯黑板”作品獲得國家專利。該作品包括了框架的設計、傳動系統布置,控制系統采用單片機控制,執行元件有步進電機、直流電機、電磁離合器、電磁制動器、光電編碼器等器件。本次參賽作品充分運用機電一體化技術,機電一體化課程設計改革效果顯著。
4結語
(1)設計題目、內容不規范,要求不統一。
由于每屆或每班的指導教師不同,設計題目、內容、要求、難易程度偏離太大。如有數控機床改造設計、伺服系統控制設計、交通燈控制設計等,要求、工作量也不相同。有的設計任務偏難,有的設計任務又太簡單。
(2)設計資料缺乏。
由于機電一體化是一門新興的技術和專業,這方面的知識內容都在相關的雜志刊物登載,書籍相對少一些。要進行課程設計,收集這方面的資料較困難。沒有現成的資料匯編及設計手冊,學生要花費較多的時間找資料,往往是教師幫助尋找資料。而且沒有像機械零件設計那樣的系統完整的課程設計指導書。在設計中盲目性較大。
(3)師資不足。
最早幾年機電專業方向只有一個班或兩個班,指導教師有2~4人即可。一般由主講或熟悉機電一體化控制系統課程的教師指導。近幾年隨著學生的擴招,機電專業擴展到4~5個班,指導教師需要8~10人,明顯不夠,因此有必要進行培養。
2機電一體化課程設計改進措施
(1)編寫合適的機電一體化課程設計指導書,配齊設計資料。
到目前為止未見過公開出版的機電一體化課程設計指導書,所以有必要編寫合適的機電一體化課程設計指導書,并收集較全的資料進行匯編,與指導書匯編成冊。
(2)規范設計題目,統一要求。
規范設計題目不是整個設計都用同一個題目,而是在一個范圍內選擇題目,教師根據所選的題目按統一的要求下達任務書。設計題目一般以簡易數控機床設計、數控機床改造設計、機器人及控制設計較為合適。在市場上可見的機電產品多得很,不是所有的機電產品都適合做題目,因其難易程度是不同的。機電專業的課程設置是以機床設計、機器人設計控制為典型產品的,在機電一體化課程設計中要反映課程設置的內容。機電專業方向課程有機電一體化系統設計、計算機控制技術、機械制造裝備設計、機器人導論等課程。這些課程的內容在電的方面主要介紹了以計算機為核心的控制系統;機械方面介紹了機械運動、機械傳動、機械結構及相關的標準部件,如滾動導軌、滾珠絲杠等。在選題及設計中要反映上述的內容。因此規范化的題目主要為數控車床(或銑床、鉆床等)設計、車床(或銑床、鉆床等)數控化改造設計、或是工業機器人及控制設計。這些都具有一定的機械部分內容,如數控機床進給軸傳動部件,機器人的腰身、手臂運動部件及滾珠絲杠、導軌的應用等。電的方面包含數控系統電路設計,計算機控制系統設計及對機械部分的控制;從而實現了機電結合。對規范化的題目、要求及上述設計內容都已編入指導書中。
(3)指導教師的培養。
首先被培訓的教師可以跟班聽課,熟悉掌握相關的課程內容,然后在機電一體化課程設計進行中跟班輔導,以培養出合格的指導教師。
(4)加強督察。
當指導教師接到指導課程設計任務后,首先拿到機電一體化課程設計指導書,根據要求寫出課程設計任務書;并由教研室主任或院教學指導委員會審查,合格才可向學生下達任務。指導中,教師要填寫指導日志,隨時記錄指導中的難點、及出現的問題和解決方法,并進行小結,以便下一次指導時提高設計水平。
3機電一體化課程設計指導書主要內容
3.1設計題目確定及要求
3.2總體方案確定
(1)總體方案設計;
(2)繪制總體方案圖。
3.3伺服系統機械傳動部件設計
(1)切削力計算;
(2)滾動絲杠螺母副的計算與選型;
(3)伺服系統傳動設計;
(4)步進電機當量扭矩計算及選型;
(5)機械傳動結構設計(繪制一個軸的機械裝配圖)。
3.4控制系統硬件電路設計
(1)確定控制系統方案及繪制系統框圖;
(2)單片機的選用;
(3)存儲器的選用與擴展;
(4)譯碼電路設計;
(5)接口電路設計;
(6)繪制控制系統硬件電路原理圖。
3.5基本的參考圖表匯編。
4近一屆學生機電一體化課程設計進行情況
4.1教師配備
近一屆機電專業學生,每屆有四個班進行機電一體化課程設計,共配備6名教師;其中有四名為獨立指導教師,兩名為輔導教師,為培養新的指導教師儲備力量。
4.2指導書的使用及設計過程
設計學生和指導教師每人一份機電一體化課程設計指導書。教師按照要求寫出機電一體化課程設計任務書,并經研究所長審查后發給學生。設計題目主要有CA6140普通車床數控化改造設計、C6132普通車床數控化改造設計。在同一個題目的學生中,要求設計進給軸部件時,一部分學生設計X軸進給部件,另一部分學生設計Z軸進給部件。整個過程根據設計任務書的題目、要求和機電一體化課程設計指導書給出的設計步驟、方法,先進行總體方案設計,再進行機械傳動部件設計,最后進行CNC硬件電路設計。整個過程經過了機械、電子兩方面的訓練,實現了機電結合,達到預期效果。
4.3填寫指導日志
教師在指導設計的過程中,及時填寫指導日志,記錄設計中的難點、問題,并進行小結。
5本文總結
隨著我國改革發展進程速度的不斷加快,許多地區的鄉鎮文化站的建設工作都沒有跟上時展的步伐,主要存在以下幾個方面的問題:首先是文化站的組織機構散失,不少的文化站都面臨著解體;其次是鄉鎮財政經濟狀況比較薄弱,相應的文化活動的經費不充足;第三是有少數的文化站的活動場地被移動,有些甚至沒有活動的場地,相應的活動的經費也比較缺乏,場地利用的效率也不是非常高,文化站組織的活動整體是比較少的;第四鄉鎮文化站的工資待遇是比較低的,這樣就會造成相應的文化干部怠慢工作現象的發生,甚至還會出現身兼數職現象的發生,這樣就會導致鄉鎮文化展工作完成的質量得不到有效的保障;第五是廣大農村群眾的文化生活是比較單調的,組織的相關活動也脫離了農村的實際生活,不利于農村文化生活的正常運行,許多貼近農村生活的活動也因為資金或者是文化站工作人員的離職而逐漸的缺失。
二、鄉鎮文化站建設的有效措施
1.加強投入的力度
鄉鎮文化站陷入困境的主要的原因是資金和人員投入的力度不足,只有努力的加強領導,不斷的提高認識,將鄉鎮文化站建設作為構建和諧文化推進社會主義新農村建設的重要的任務來完成,努力的解決相應的資金問題,這樣就能夠促進鄉鎮文化站建設工作的有序進行。在建設鄉鎮文化站之后,應該注重其管理的力度,在出現資金問題的時候,相應的政府應該加強其扶持的力度,確保鄉鎮文化站能夠正常的投入使用。
2.提升文化站工作人員的素質
鄉鎮文化站發揮作用的效果主要的取決于其工作人員的素質的高低,優化工作人員隊伍的建設,提高工作人員的管理水平是做好鄉鎮文化站工作的重要保障。首先應該為鄉鎮文化站配備具有高政治素質以及文化素質的專業的人員,為鄉鎮文化站的管理提供優秀的管理人才,保障鄉鎮文化站能夠有效的發揮出其作用。其次應該對鄉鎮文化站的相關的管理人員進行定期的培訓,讓其了解到最新的知識,以此來適應當前工作是需求,鄉鎮文化站的工作人員應該加強多方面的學習,結合實際工作的需要,不斷的提升自身的能力,使基層文化工作者的思想水平以及業務的素質得到有效的提升。第三應該努力的提升鄉鎮文化站工作人員的工作的環境以及工作的待遇,提升工作人員的積極性,讓其能夠充分的發揮出自身的才能,為鄉鎮文化站工作做貢獻,保障鄉鎮文化站工作能夠正常的運行。
3.加強新農村文化設施的建設
文化設施是保障文化活動開展的基本的組成條件,其也是新農村文化工作的關鍵所在,所以應該加強文化設施的建設。要大力的宣傳黨在新農村建設中的政策,以農村群眾能夠接受的方式進行大力的宣傳,結合相應的思想政治工作,將新農村假設過程中發生的優秀的事跡搬上舞臺,進行宣傳,使農民群眾在娛樂的中受到啟發教育。還應該抓好家庭文化的建設,家庭文化是鄉鎮文化中一個重要的組成部分,通過開展家庭文化活動,可以保障鄉鎮文化活動開展的效果。此外政府應該加強資金的投入,建設一批公益性的文化設施,完善鄉鎮文化設施的建設,促進鄉鎮文化活動的有效開展。