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机械创新设计类课程的案例设计及混合式教学探究
时间:2021-04-02 20:09 | 栏目:机械创新设计论文 | 浏览:次
硕士论文网第2021-04-02期，本期硕士论文写作指导老师为大家分享一篇机械创新设计论文文章《机械创新设计类课程的案例设计及混合式教学探究》，供大家在写论文时进行参考。
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摘 要：机械创新设计类课程教学过程中，创新产品案例的导入及有效的教学实施对提升学生的创新实践能力培养往往起到事半功倍的效果。本文首先分析了机械创新设计类课程的知识逻辑结构框架和创新设计的具体流程，并以典型机电创新设计作品—四足机器人设计为对象，设计了一种基于适时教学法的机械创新类课程的混合式教学案例，给出了相应的教学内容设计及其混合式教学过程，这为案例教学和适时教学在机械专业课程教学过程中的应用提供了参考。
关键词：机械创新设计；案例设计；适时教学
一 引言
随着信息技术在高校教育教学的深入推广，创新高校课堂教学模式与学生学习方式受到广泛的关注[1-3]。在线教育平台与课堂教学有着十分密切的联系和继承性，互补性强，两者融合构建的混合式教学模式，能够更为有效的克服各自缺点，充分调动学生积极性和主动性，营造全新的更为有利的知识传授方式。机械创新设计类课程是机械专业及相关专业中尤为突出学生创新实践能力培养的课程群[4-8]，在课程讲授过程中常将一些典型的创新作品或产品案例引入课堂，以强化学生的创新思维和问题求解的能力。应用教学中，一个优秀教学案例的讲解和实施往往能起到事半功倍的效果[9,10]。为此，本文首先分析了机械创新设计类课程的知识逻辑结构框架和创新设计的具体流程，在此基础上，以典型机电创新设计作品—四足机器人设计为对象，设计了一种基于适时教学法[11-13]的机械创新类课程的混合式教学案例，并给出了相应的教学内容设计及其混合式教学过程。
二 机械创新设计类课程的知识结构
作品的设计强调创新，因此在课程教学中应有意识强化创新设计所涉及的知识体系和逻辑结构，以提高学生理解和掌握各知识点的内在联系课程教学前，应首先对该门课程的所有知识点进行条理分析和归纳，并建立其知识逻辑结构或框架，以机械专业类课程 - 机电一体化技术为例，其知识逻辑结构框架如下：如图 1 所示，机电一体化技术的课程教学内容体系可划分为两层结构：第一层为机电一体化技术知识，包括精密机械、传感检测、伺服驱动技术、计算机控制和电磁兼容等技术；第二层为机电创新设计，包括机电系统创新设计和机电系统建模仿真。机电建模仿真侧重。
二 机械创新设计类课程的知识结构
作品的设计强调创新，因此在课程教学中应有意识强化创新设计所涉及的知识体系和逻辑结构，以提高学生理解和掌握各知识点的内在联系课程教学前，应首先对该门课程的所有知识点进行条理分析和归纳，并建立其知识逻辑结构或框架，以机械专业类课程 - 机电一体化技术为例，其知识逻辑结构框架如下：如图 1 所示，机电一体化技术的课程教学内容体系可划分为两层结构：第一层为机电一体化技术知识，包括精密机械、传感检测、伺服驱动技术、计算机控制和电磁兼容等技术；第二层为机电创新设计，包括机电系统创新设计和机电系统建模仿真。机电建模仿真侧重。
机械创新设计的技术模拟与分析，机电创新设计侧重创新实践应用。
三 机械产品创新设计的流程
创新设计重在实践，可通过众多的创新设计案例使学生理解和掌握产品或作品的具体设计流程及相关技术。以机械创新设计产品为例，其具体设计流程如下：如图 2 所示，机械创新设计主要包括产品规划、概念设计、详细设计、设计实施和设计定型等阶段。产品设计阶段主要进行市场调研和分析，进而确定产品设计参数条件。概念设计阶段则通过分析产品的功能和特性来进行模块分解和设计方案搭建。详细设计阶段主要对各功能模块进行设计。设计实施和定型阶段则完成产品的制造、装配、调试以及设计说明书编写等。
四 基于适时教学的案例设计及混合式教学
四 基于适时教学的案例设计及混合式教学
在机械创新设计类课程的教学过程中引入创新设计案例教学，既能有效强化学生对知识点的掌握程度，也能提高学生对创新设计的设计内容及流程的理解。在此基础上，结合适时教学法来设计机械创新产品的教学案例将更为方便学生对相关知识点的学习。本文以四足机器人设计为例，进行了案例教学内容设计及其混合式课堂教学过程设计。四足机器人设计案例教学内容见图 3。如图 3 所示，四足机器人的设计内容包括四足机器人的国内外相关作品设计查新、性能分析及分解、总体方案设计、机构设计、控制系统设计、制造与调试教学内容。根据机械产品创新设计流程分析，四足机器人的国内外相关产品查新和调研阶段属于产品规划阶段，通过该阶段，重点讲授如何查新和调研，并如何确定相关性能特性及参数；四足机器人的性能分析及分解和总体方案设计属于概念设计阶段，该阶段重点讲授如何将相关的性能特性进行分解，并确立相关的实现模块及模块组合。详细设计阶段主要包括四足机器人的机构设计和控制系统设计，该阶段重点讲授如何将机电一体化技术中的相关技术应用于四足机器人的机构和控制系统设计中，并进行有针对性的优化创新。设计实施定型阶段涉及四足机器人的实物制作与调试，该阶段将详细讲授实物制作与调试的具体步骤和注意事项等。
图4为四足机器人设计案例的混合式课堂教学过程设计，包括基于网络平台的线上自主学习、基于课堂教学的知识点学习、基于微信平台的课后讨论。学生通过线上自主学习，开展四足机器人的设计查新与分析，}h}能分析及参数确定，并掌握四足机器人的设计步骤和方法。课堂教学过程中学生则开展小组讨论，分析四足机器人设计的重点难点，制定创新设计方案和实施步骤，然后通过小组互评、学生互评和老师点评，对四足机器人的设计方案进行讨论和评价，最终完成机械创新产品案例教学的教学目标。最后，在课后通过微信平台进行拓展引导，分享学习心得体会，强化产品创新思维和自主创新能力。
五 结束语
信息技术的发展有效地改进了高校的教学环境和条件，这为机械专业课程的混合式教学创造了有力的条件。将线上平台和线下课堂进行深度融合来构建可推广的、科学合理的混合式教学模式，并应用于机械创新设计类课程的案例教学中，这将使学生的创新思维与能力在课堂内外、线上线下都能得到全范围提升，同时也能有效的调动学生的积极性和主动性，进而更好地服务于高校大学生创新性人才的培养。
参考文献
[1] 叶荣荣 , 余胜泉 , 陈琳 . 活动导向的多种教学模式的混合式教学研究 [J]. 电化教育研究 ,2012,33(09):104-112.
[2] 马国刚 , 熊文 , 张清学 . 现代远程教育混合式教学模式的建构[J]. 中国成人教育 ,2011(13): 130-132.
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