靳亞維，鄭雄文

(南陽理工學院 智能制造學院，河南 南陽 473004)

1 實驗教學分析

機構運動方案創(chuàng)新設計實驗具有綜合性、創(chuàng)新性，是機械原理實踐教學環(huán)節(jié)中的重要組成部分。該實驗教學環(huán)節(jié)能夠加強學生對整體機械系統(tǒng)運動方案的認識，培養(yǎng)學生的機械綜合設計能力、創(chuàng)新思維能力、工程實踐動手能力。目前，我校機構運動方案創(chuàng)新設計的實驗項目在實驗課時及實驗臺等方面受到了一定限制，有很多地方需要改進。學生做實驗時對一些機構運動特性缺乏直觀認識及理解，比如無法對一些機構中的急回特性進行判斷，無法明確機構的運動特性能否滿足設計要求，不利于機構運動方案的進一步創(chuàng)新設計。實驗任務中，典型機構運動方案較少，類型單一，不能拓展學生的創(chuàng)新思維。實驗課時不足，兩個課時內，學生只能了解實驗構件和熟悉機構拼裝，沒有更多時間進行機構創(chuàng)新設計，不利于提高學生的綜合設計能力。實驗考評方法單一，不能真實體現(xiàn)學生的實際水平。需對實踐教學過程進行改革，進一步提高實驗教學質量。

2 實驗教學改革

2.1 實驗設備改進

根據(jù)我校實驗臺實際情況，調研了周圍高校的實驗設備情況，合理改進了實驗臺，添置了一些用于運動參數(shù)測量的傳感器。在傳感器的選用上，結合測控專業(yè)的畢業(yè)生畢業(yè)設計題目，讓學生根據(jù)實驗臺的實際情況有針對性地設計出不同類別的傳感器。這樣的畢業(yè)設計題目具有實踐意義，調動了學生對畢業(yè)設計的積極性。以學生設計出的超聲波測距傳感器為例，在做曲柄齒輪齒條機構運動時，需要實時測出機構的位移量，而超聲波測距傳感器就能很好地解決此類問題。超聲波傳感器運用USB供電或電池供電，供電要求十分簡單，方便拆卸，可適應各種短距離測量環(huán)境，能夠在實驗工作臺進行距離的測量。學生組裝好機構模型后，可將制作完成的測距模塊裝到圖1所示的組合實驗臺上，以便在實驗過程中進行測量。利用此傳感器，學生便可根據(jù)實測數(shù)據(jù)判斷機構運動方案能否達到自己預期的設計，然后根據(jù)實際情況調整各個構件及運動副。在反復調試的過程中，可以加深學生對平面機構運動中一些知識的理解，為進一步的創(chuàng)新設計打好基礎。

我院今年采購了一批新的慧魚產(chǎn)品?；埕~產(chǎn)品是德國慧魚公司開發(fā)的一系列高技術含量的工程技術類智趣拼裝模型。利用慧魚模型里的一些電器測試元件將慧魚模型和現(xiàn)有的機構組合實驗有機結合，使學生能夠將多學科、多領域的綜合知識融會貫通于實踐過程中，豐富實驗內容，激發(fā)學生的學習興趣。圖1為學生組裝的模型，可以利用超聲波測距儀在實驗臺上測量直線位移量。

圖1 超聲波測距儀Fig.1 Ultrasonic rangefinder

理論課講授可采用現(xiàn)場教學，例如，在講授平面四桿結構特性時，可通過現(xiàn)場組裝、調整及測試來使學生更加容易理解平面四桿機構的一些特性，最大程度發(fā)揮實驗臺的作用，提高教學效果，實現(xiàn)理論知識與實踐的結合。

2.2 實驗教學過程的改進

以實驗目標為導向，教學過程要有針對性，要合理改進實驗教學任務及方案，提高學生的動手操作能力、分析問題的能力和解決問題的能力。要多找一些生產(chǎn)實際中的應用案例，使實驗項目能夠盡可能貼近企業(yè)生產(chǎn)實際。結合南陽周邊的企業(yè)實際生產(chǎn)線，我院增添了一些新的機構運動方案實例，還增添了一些較好機構的動畫演繹，讓學生在組裝時通過觀看動態(tài)畫面來直觀了解機構運動方案，加快對機構的認識，了解機構運動的特點特性，豐富實踐教學任務，讓學生通過對眾多機構運動方案的了解和分析來獲得新的設計思路，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。

2.3 將三維軟件與實驗相結合

三維軟件的應用是機制專業(yè)學生必須掌握的一項技能。做實驗前，學生可利用ug或poe等三維軟件在課余時間先自己進行機構方案構思，模擬組裝，觀察其機構運動動畫效果，并調整改進方案，然后在實驗課堂中再進行實物組裝，這樣可節(jié)省出一定時間來進行創(chuàng)新設計，增加了實驗課時，能夠達到更好的實驗效果。

2.4 實行新的實驗考評方法

原來的實驗考評方法單一，僅依據(jù)實驗報告不能真正體現(xiàn)學生的實際成績，現(xiàn)通過預習、操作、答辯、實驗報告這四個環(huán)節(jié)來進行考評。學生進實驗室之前，要提前了解并構思機構運動方案，并有初步設計方案，這時可進行第一次打分。在實際操作中，要積極動手組裝，善于分析和解決組裝過程中遇到的問題，并將此作為第二次打分標準。可通過答辯對自己組裝機構的功能、認知及機構創(chuàng)新點進行構思，進行第三次打分。最后，結合實驗報告作為這次實驗的總成績，其中預習占20%，實操占50%，答辯占10%，實驗報告占20%。這樣的評分標準更能體現(xiàn)學生的實際能力，調動了學生的學習興趣，提高實驗教學效果。

2.5 實驗效果總結與持續(xù)改進

平常不間斷對實驗結果進行分析，開展學生問卷調查。通過對實驗效果進行分析，發(fā)現(xiàn)了教學工作中存在的問題，提出了相應的改進意見及措施。分析了實驗改進的效果，發(fā)現(xiàn)了實驗中存在的問題，修訂實驗任務。針對學生在實驗過程中出現(xiàn)的疑問，對相關實驗教學提出了改進意見，并持續(xù)優(yōu)化。

3 結語

通過改進實驗設備，豐富了實踐內容，使機構運動新設計實驗更加符合教育要求，能夠拓展學生的創(chuàng)新思維，提高創(chuàng)新設計能力、動手操作能力及解決問題的能力，最大限度發(fā)揮了實驗臺的作用，更加緊密的將實踐教學與理論教學聯(lián)系起來。對實驗進行改革總結，體現(xiàn)了應用型本科院校人才培養(yǎng)計劃的要求，提高了實驗教學質量。