有机合成的教学设计范文

【关键词】武器类专业；计算机辅助设计；案例教学法；设计创新

0引言

计算机辅助设计简称CAD，是用硬、软件系统辅助人们对产品或工程进行设计的方法和技术，是在计算机环境下完成产品的创造、分析和修改，以达到预期设计目标的过程[1]。目前CAD软件众多，如常用的二维软件AutoCAD，三维软件UG、ProE、Solidworks等[2]。《计算机辅助设计》课程是武器发射工程专业的必修课程之一，是面向学院各专业的专业基础课，主要通过AutoCAD、ProE等软件的学习，使学生了解CAD技术，培养其图形绘制、结构设计、机构运动仿真等技能。武器发射工程专业学生重在培养其对常规武器的系统设计和实践方面的能力。利用计算机进行武器结构设计和机构仿真等，可以实时进行修改，在减少了设计人员工作量的同时也提高了工作效率。因此，计算机辅助设计在武器的设计开发方面起着发挥

着非常重要的作用。

1计算机辅助设计课程的教学现状

在以往《计算机辅助设计》课程的教学中，学生会学习几种工程设计软件。但在实际的教学过程中我们发现了些问题。比如以往的软件教学理论内容较多，多是介绍软件而忽略了软件的应用，再加之学生上机操作的时间较少，就更不能很好的进行实际操作，学生设计能力得不到锻炼。通常介绍好几种软件，由于教学课时有限，每种软件只介绍了个大概，而没有系统的理解和应用。理论与实践环节结合较少，教师多采用填鸭式教学法，使学生学习起来较为枯燥，更谈不上设计的创新。选择的计算机辅助设计软件过于陈旧，几年内都采用同一个软件或同一个软件的一个版本，没有及时的更新软件，如对于武器的构造来说，多是复杂的、不对称的结构，因此在用设计软件建模时适合采用三维软件而不是二维绘图功能强大的AutoCAD作为主要的软件平台。教学内容过于程式化，计算机辅助设计被作为一门孤立的课程开设，没有考虑专业特点融合专业内容，脱离了实际的专业需求，针对性和可操作性不强。这些教学过程中的问题没有得到合理地解决，都影响了教学效果。

2武器发射工程专业计算机辅助设计课程的改革探索

2.1更新教学内容

针对专业需求能力，调整知识结构，更新教学软件，增加实践教学的比重。例如随着CAD技术的进步，掌握像AutoCAD这样的计算机辅助设计软件已远远达不到企业的要求，特别是武器作为复杂的结构体，AutoCAD不能满足其设计的要求，于是我们将目前企业中应用较广泛的三维设计软件Pro/E和有限元处理软件ANSYS更新、补充到教学内容之中。需要结合专业特点，利用CAD软件对武器进行从绘制到产品开发的全过程。课程内容主要包括三维软件和工程软件的学习，结合专业特点，重点介绍身管和炮架的建模、装配及工程分析等，让学生了解基于CAD进行产品设计的全过程。

2.2改进教学方法

采用多种教学方法，提出新的教学模式，实行案例教学、课堂互动式教学、上机操作、设计创新比赛及参观兵器广场火炮实物等方式提高学生的应用技能和创新意识，强调学生的主动性，创造一个在教师指导下的学生自主式学习环境。探索多角度教学方法，可以从以下几个方面着手。

2.2.1案例教学法

结合火炮典型结构进行实际产品的设计，用演示教学法即教师将课件中的例子用软件演示给学生，让学生掌握利用计算机进行设计武器的流程和方法，为进一步结构优化和创新奠定基础。结合军工专业特点，开发适合的CAD多媒体课件，并结合军工企业实际生产的武器产品进行教学。如用Pro/E软件对某火炮筒形摇架进行结构设计和装配，如图1所示。通过对实际的工程问题分析，培养学生解决实践问题的能力。

图1火炮摇架的装配图

2.2.2启发式教学模式

在课程中，运用启发式教学法，增加了课堂的趣味性、直观性、互动性。它不仅能充分调动学生的学习积极性和学习兴趣，培养学生解决实际问题的能力，而且还能全面培养学生创新思维能力，使教学收到最佳效果。改善当前教学手段，建立武器图形库，设计适合武器发射工程专业的CAD多媒体课件作为理论教学的依据和平台。教师将提问与讲解、讲述等方法配合课件使用，增强教学的启发性。因材施教，集中精力解决教学中的重点、难点。采用举一反三的办法，引导学生思考问题。通过设置一些问题，指出解决问题的思路，引发学生进行讨论，让学生充分发表自己的见解，从而增强课堂教学互动性，激发了学生创新的热情。

2.2.3完善实践教学体系

在机房，通过上机操作的方式完成基础型实验部分，熟练掌握计算机辅助设计软件的相关内容。调整基础型实验和创新型实验的比例，使学生在完成基础型实验的基础上，在老师的指导和帮助下，尝试进行创新型实验部分。如对炮口制退器进行三维建模、实现火炮机构的运动仿真等，调动学生的积极性和创新能力。在课外，通过参观兵工企业和校内的武器实物的方式，并组织学生进行武器的创新设计竞赛。通过此方式，学生的应用能力得到了锻炼，也使学生了解了企业的发展方向和实际需求，为设计创新武器产品提供了理论依据。

2.2.4组织学生设计竞赛，提高学生独立的设计创新能力

利用比赛，提高学生的实战能力。以火炮炮身机构运动仿真设计为例，结合仿真实验室的有利条件，如何利用三维软件实现炮身机构的设计，如何让炮身和炮架连接处按设计要求进行传动，这些都可为学生将学习到的技能发挥在作品中，既能提高对技能的锻炼也能达到创新的目的，更提高了学生的学习兴趣。

在上述新的课程教学模式下，构建了新模式的基本框架，并在最近两轮教学中进行实验，取得了较好的教学效果。课程新模式的基本框架如下图2所示。

2.3改革考核方式

在教学考核中，很多学者提出了多种改革方案[3-5]。传统的闭卷考试不能全面的反映学生的学习情况，且考核方式单一，特别是本门课不适合用文字的形式考核。因此采用了多样灵活的考试形式，学生成绩主要由平时成绩、上机成绩和期末笔试成绩三部分组成，平时考勤和回答问题情况占10%；上机操作占40%；理论考核占50%。理论考核部分的知识覆盖面要宽，试题内容要考核学生对该课程基本知识及基本技能掌握的程度。上机操作部分通过上机课堂上完成规定题目和上交实验报告的方式给出相应的成绩。

图2教学模式的基本框架图

3结束语

目前计算机辅助设计在武器方面的设计正发挥着越来越重要的作用，所以计算机辅助设计课程是武器类教育体系中不可或缺的一部分。通过不断更新课程的教学内容、采用多种教学方法、改进成绩考核办法等方面，对课程进行教学改革，旨在激发学生兴趣，充分调动学生主观能动性，培养学生军工产品设计和创新的能力。

【参考文献】

[1]袁泽虎.计算机辅助设计[M].北京：清华大学出版社，2012.

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1.1课程教学体系现状

《机械设计基础》课程开设在大学农牧学院的能源与动力工程专业，共有三个模块，分别为理论教学模块60学时、实验教学模块4学时以及课程设计1周。

1.2教学体系中存在的问题

课堂教学模式陈旧，重讲轻练。课堂教学中，教师常过分强调知识的全面性，造成课堂教授内容过多，与学生互动较少，同时没有给学生留下足够“学”的时间。例如在讲平面四杆机构设计时，课堂时间大部分在讲授其设计基本思路与方法，很少讲习题，更没有时间让学生练习，严重阻碍知识体系的掌握。实验教学条件和内容不完善，学生缺乏参与感。受实验教学条件的限制，现有实验教学内容仅包括机械原理认识实验与机械零件认识实验，均为参观性实验。学生在实验过程中只能对常用机械零件产生感性认识，而没有实际动手操作，致使参与感严重缺失。课程设计时间短，题目单一，且与实际脱节。课程设计的时间为一周，只能做一个题目，即二级变速器的设计。在这一周的时间内，需对设计的各环节进行分析、计算、选型和作图等，时间非常仓促，学生非常吃力。加之设计题目与实际脱节，学生对设计内容不感兴趣，阻碍了学生设计能力的提高。课程考核方式单一，偏重于理论知识的考核，实验等实践内容几乎不在考核之列，造成学生对实验课程和课程设计不重视，专心于理论知识的学习，不利于学生机械设计综合设计能力的提高。

2教学体系改革措施

课堂教学、课程设计、实验教学是机械设计课程整个教学体系中不可忽略的三个重要环节，本课程的教学改革也应从这三个环节入手。课堂教学应提高教学效率，课程设计应提高学生的工程设计能力，实验教学应以培养学生的动手能力和创新能力为目的。同时理顺课堂教学、课程设计与实验教学之间的关系，建立多元化的教学体系。

2.1改革课堂教学方法，整合教学内容，提高教学效率

针对教学模式陈旧、重讲轻练的现状，课堂教学应遵循精讲多练的原则。在理论授课时精讲基本概念、基本理论和基本方法，使知识易于理解、掌握和记忆。同时给学生留出一定的思维空间，避免满堂灌和填压式的教学方法。同时课堂教学应多采用现代教学手段，例如对于一些较为复杂的空间模型和机械运动规律的讲授，应采用幻灯片、动画或录像等方式，更有利于对常用机械零件的结构和特点的认识和掌握。在课程教学体系改革的大背景下，课程教学内容需要整合，应以机械零件设计为主线，以基础理论侧重实用为原则。机械原理和机械零件设计都是以机构运动简图为研究模型建立机械运动简图，因此应把结构分析，机构运动简图的定义、性质和常用运动副的代号，机构运动简图的建立作为重点讲授内容。对于机构原理部分的内容，过去主要是采用讲授图解法。随着计算机辅助机械设计的应用与推广，其教学内容应该以讲授解析法为主，并增加计算机辅助机械设计的内容，向学生简单介绍AutoCAD的操作知识以进行机械设计，课后要求学生利用计算机完成简单机构的设计任务。对于机械传动和零件设计，应尽量减少理论计算公式的推导，增加零件细部结构的设计介绍和常用设计参数的选取原则的介绍，并加强对机械组合的介绍，比如多种传动方式的组合、原理、特点以及工程实际中的应用、维护等。多向学生介绍机械方面的新发展、新思路，以开阔学生的眼界。此外，参考教材的选用应着眼应用性和先进性。将版本较老、内容较难的教材改为内容较为简单、学生感兴趣、应用型强的教材。

2.2完善实验条件，注重实验教学，重点培养学生的动手和创新能力

针对学生对本课程的学习积极性很高，但学习很吃力的现状，分析其原因，主要是因为学生对理论推导的课程内容有所排斥。但学生对事物的感性认识能力较强，且比较爱动手操作。应对实验条件和实验教学内容做出调整。例如建设机械设计综合实验室，购买机械设计课程相关教学仪器设备，用于满足教学实验条件，并在维持总学时（64学时）不变的情况下，大幅加大实验学时所占的比例。其中，理论学时由60学时压缩至36学时，实验学时由4学时增加至28学时。为增加学生对机械机构的操作能力和创新能力，实验教学在课程教学中所占的比例大幅增加，实验教学内容也有了相应的调整，包括认识实验、操作实验和创新实验。其中，认识实验主要是参观机构工作原理，4个实验共8学时；操作实验主要是常用机械模型的制作，3个实验共14学时；创新实验主要是根据学生的兴趣进行机械模型创新设计，1个实验共6学时。

2.3健全课程设计内容，全面提高学生机械设计能力

机械设计课程设计是提高学生机械零件设计能力的一个重要环节。课程设计给定的时间短，涉及知识面广，完成的内容多，计算量大，绘图工作繁重，有时一个普通的传动方案就需要几个小时甚至几天的时间。鉴于该现状，应使课程设计的题目多样化，并给出设计功能要求，让学生根据自己的兴趣选题并拟定结构方案，指导教师给出合理建议，并尽量借助于现代设计手段、设计方法指导学生完成课程设计任务。在课程设计过程中，要求学生在手工计算的基础上，完成装配草图设计，并运用CAD软件完成装配工作图和零件工作图的绘制。这样不仅能使学生在学习期间接触和掌握计算机辅助绘图技巧，又可以加深学生对行业标准和设计规范的理解掌握，全面提高学生的机械设计能力，为其今后从事设计工作打下良好基础。

2.4考核形式多样化，全面考察学生的学习成果

传统的机械设计课程的课堂教学多，考核多以闭卷考试为主，因而导致学生对实验、设计不感兴趣，偏重于书本知识的掌握，形成了“高分低能”的不良现象。而社会的发展要求学生具有理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，因此，课程的考核形式应多样化，以全面考察学生的学习成果为目的，不能单纯以书面考试为主。按照这一思路，课程的考核形式也应作出相应的调整。例如新制定的考试方案中，闭卷（或开卷）考试占30%，实验完成情况占30%，课程小论文占20%，平时表现占20%。其中，闭卷（或开卷）考试内容为课堂教学的重点及难点；实验成绩包括实验模型制作水平、实验积极性及实验团队合作情况；学生可自行拟定课程小论文题目及内容，但论文中必须能反应学生对本课程结构体系的认识及学习感受（需对课程教学提出合理建议或意见）或对课程某一典型章节（典型机械结构）的深入理解；平时表现包括课堂教学及实验教学出勤率、学习积极性及作业完成情况。

3结论

3.1《机械设计基础》课程教学体系的改革应从课堂教学、课程设计和实验教学三个环节着手，应理顺课堂教学、课程设计和实验教学之间的关系，建立多元化且结构合理的教学体系。

有机合成的教学设计范文篇3

关键词：高等机构设计课程教学方法学习兴趣

中图分类号：G64文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0198-01

高等机构设计是机械设计及理论学科的主要专业课之一，它是在机械原理课程的基础上，继续深入研究机构结构、机构运动分析和机构综合的课程。在传统工程教育体制下，教学模式多以课堂讲授为主，缺乏结合实际的案例式教学、综合性教学，这种状况造成了高等教育难以满足机构设计发展的需求，学生对该课程感觉枯燥乏味甚至失去兴趣。因此必须针对机构设计的特点，优化其教学内容，将教学手段、教学方法和实际应用等有机地融为一体，能够帮助教师改善课堂的教学效果和激发学生的学习兴趣，也有利于开阔学生的设计思路和创新能力。

1高等机构设计的特点及其主要内容

高等机构设计具有以下特点。

（1）高等机构设计是一门非常重要的、实践性和创新性很强的专业课程，特别强调计算机编程、机械优化设计、高等数学、机械原理及机械动力学等的综合运用。

（2）在研究内容方面，从平面机构的分析与综合扩展到了空间机构的分析与综合，从简单的高副机构扩展到了瞬心线高副机构和共轭曲线高副机构。

（3）研究方法也转变为以计算机为工具，以高等数学中的坐标转换与矩阵运算为主的解析法。

（4）专业面较宽，通用性较强，需要学生有较宽的知识面和适合各类产业机械所需的设计方法和技巧。

高等机构设计所涉及的学科门类多，涵盖的内容广泛，主要教学内容包括[1]：机构的分析与综合；机构的型式综合；运动规律设计；凸轮机构设计；齿轮机构设计；机器人机构；组合机构与机构的变异。

2优化课程教学体系和内容

要在有限的教学学时（通常为40学时）内完成如此多的内容，如果不采取有效的措施，就难以取得好的教学效果。

2.1构建高等机构设计课程教学体系

由多教研室、系部建立高等机构设计课程群，主要课程包括：（1）数学课程，如《高等数学》、《微分几何学》；（2）先进设计方法的课程，如《机械优化设计》；（3）基础课程，如《机械原理》，《齿轮啮合原理》；（4）计算机语言课程，如C语言，C++语言及Matlab等课程。

2.2整合教学内容

针对教学的参考教材，教学内容应进行适当的调整和整合。首先注重机构设计基本理论、原理和方法的讲授，使学生拥有较厚实的基础知识，同时，以课本的基本知识点为基础进行适当的拓展。例如，重点讲解平面连杆机构的分析与综合，然后以此为基础涉及空间连杆机构的分析和综合，这样由易到难的次序可以减少学生听课过程中的枯燥感，逐步建立对该课的兴趣，从而达到良好的教学效果。

2.3突出理论与实际应用相结合的特色

高等机构设计课程的内容较宽，涉及许多其它学科的知识，如高等数学、微分几何学、机械优化设计、机械原理、计算机科学等。在掌握机构设计的基本理论和方法的同时，应突出理论与实际应用的紧密结合，每一中设计理论和方法均应有实际的应用实例佐证。如平面连杆机构综合的类型讲解时，针对每一类综合给出若干实际工程应用的实例，寓教于实际生产应用，这样可以使得学生的思维清晰，不断提高兴趣。

2.4保持教学内容的最新

高等机构设计课堂教学必须紧跟机构设计的最新趋势，始终保持机构设计教学内容的先进性。授课教师紧密关注高等机构设计方法的近况，并把它们融入教学过程中，使学生能够掌握机构设计的最新知识[2]。

3教学方法和手段

3.1多媒体教学与课堂教授相结合

采用多媒体教学，可以扩充课堂教学的信息量，增强感性认识，加深对相关知识的印象和记忆[3]；同时，在一些关键的知识点上，教师应详尽地在黑板上推导出整个过程，以促进学生对该知识点的理解，增强学习兴趣，提高教学效果。例如，在课堂讲授平面连杆机构的概述时，适当增加车间装配线（位置综合）的视频，电动打字机（函数综合）、电影胶片放映机（轨迹综合）等的视频。

3.2授课模式与启发教学相结合

在课程教学过程中，采取“授课”与“启发”相结合的课程教学组织方式[4]。除了传统教学方法外，对应用、设计方法等则采取“启发”的教学方法，授课老师在课堂上提出问题并加以适当引导，启发学生自己去努力思考。同时，可组织学生分组讨论和争论，老师最后进行归纳总结。这种教学方法能够活跃学生的创新思维，能够充分挖掘学生的创新能力。另外，教师在授课时，需要将不同知识点之间的背景、联系及因果关系分别介绍，这样也有助于学生的理解，增加教学效果。

3.3理论知识与实际应用相结合

组织学生到相关企业、车间参观并努力发现机器设备上的相关机构部件，提高高等机构设计在机械装备的感性认识。我们依托河南省重点开放实验室及机床实验室等，为课程实践教学提供了良好的环境。实验室拥有各类数控式和机械式的车床、铣床、刨床、磨床等，加工中心，机器人，三坐标测量机，数控成形磨齿机、齿轮测量机等设备，使学生在在学习理论知识的同时与实际机械机构完全对应，培养学生的动手能力和创新能力。

3.4专题讲座，扩宽相关知识面

高等机构设计课程的重点理论与设计方法不能在有限学时内深入讲解，可以在课余时间举行专题讲座，如组合机构设计及其新进展、凸轮机构的分度功能设计、机械优化设计在机构设计中的作用等专题讲座，使学生对某个知识点有比较全面的了解，从而提高学生的学习兴趣，满足了学生不同层次的要求。

高等机构设计的教学目的就是使学生能够掌握常用机构的设计方法，把学到的理论知识和具体的设计实例结合起来，能够对设计实例进行分析，并编程计算得到设计结果。因此，理论知识与实际应用相结合是该课程讲授的最终目标。高等机构设计的课程教学应优化完善教学内容，融合传统的和先进的教学手段和方法使课堂教学效果得到提高，增强实际应用环节的教学比重，引导并开阔学生的设计思路，不断提高学生的机构创新能力。

参考文献

[1]傅则绍，卢子馨.机构设计（修订版）[M].北京：石油大学出版社，1998.

[2]任小中，曹铁珍，韩建海.论课堂教学方法的革新[J].成功（教育版），2009（1）：15-16.