行星齒輪減速機測量在實驗教學(xué)中存在的問題
1 哈爾濱工程大學(xué)的拆裝實驗是面向全校三年級本科生開設(shè)的機械基礎(chǔ)實驗,每年承擔全校船舶設(shè)計、工程力學(xué)、飛行器技術(shù)、輪機工程、核工程與核技術(shù)、機械設(shè)計及自動化等11個專業(yè)近3000人次的實驗教學(xué)工作,實驗對象有機械類學(xué)生,也有近機械類學(xué)生,而傳統(tǒng)實驗從體系結(jié)構(gòu)到內(nèi)容、方法和手段上均已不能滿足不同專業(yè)、不同層次學(xué)生教學(xué)要求,也不能滿足現(xiàn)代社會對復(fù)合型、創(chuàng)新型機械設(shè)計人材的需要。因此,從2004年以來,我們開始對傳統(tǒng)的拆裝與測量實驗進行全面的改革。拆裝與測量實驗教學(xué)改革方向是:改革實驗內(nèi)容,根據(jù)不同層次的學(xué)生設(shè)置不同的實驗內(nèi)容,力求達到實驗內(nèi)容的綜合性、設(shè)計性的特點;改革實驗教學(xué)手段,將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、多媒體教學(xué)應(yīng)用到實驗教學(xué)中;改革教學(xué)時間,實驗室根據(jù)教學(xué)特點實行靈活多樣的開放形式,不同層次學(xué)生可根據(jù)需要自主選擇實驗時間。經(jīng)過近4年的實驗教學(xué)改革與實踐,在培養(yǎng)學(xué)生綜合運用各學(xué)科的理論知識解決工程實踐中的實際問題的能力上及培養(yǎng)有創(chuàng)新能力的機械設(shè)計人材上取得了良好的效果。
2 實驗教學(xué)改革方案(fāng àn)
2.1 優(yōu)化(optimalize)分層的實驗內(nèi)容
傳統(tǒng)的實驗(experiment)內(nèi)容以驗證性為主,不但要告訴實驗方法,甚至還把實驗步驟寫的清清楚楚,學(xué)生既不用預(yù)習(xí),也不用思考,照著實驗指導(dǎo)書完成就可以了。行星齒輪減速機又稱為行星減速機,伺服減速機。在減速機家族中,行星減速機以其體積小,傳動效率高,減速范圍廣,精度高等諸多優(yōu)點,而被廣泛應(yīng)用于伺服電機、步進電機、直流電機等傳動系統(tǒng)中。其作用就是在保證精密傳動的前提下,主要被用來降低轉(zhuǎn)速增大扭矩和降低負載/電機的轉(zhuǎn)動慣量比。對不同層次的學(xué)生用一樣的教材、一樣的實驗報告、一樣的要求。不管是機械類的學(xué)生,還是近機械類的學(xué)生;不管是學(xué)過的,還是沒學(xué)過的。
造成了機械類的學(xué)生認為該實驗過于簡單而近機械類的學(xué)生還沒有聽懂的奇怪現(xiàn)象。很多學(xué)生既不會設(shè)計實驗,觀察、分析問題(Emerson)的能力也沒有得到提高。針對這些問題,我們首先從實驗內(nèi)容上進行改革,分層次設(shè)置實驗內(nèi)容,將單一的驗證性實驗分為綜合性實驗、設(shè)計性實驗和研究(research)實驗三個層次,不僅豐富了實驗內(nèi)容,而且真正對學(xué)生的科研設(shè)計能力和綜合素質(zhì)起到很好鍛煉作用。
第一是綜合實驗,該層次主要對全校近機械類學(xué)生開設(shè),培養(yǎng)學(xué)生的基本技能和實踐動手能力。行星齒輪減速機相對其他減速機,行星減速機具有高剛性,高精度(單級可做到1分以內(nèi)),高傳動效率(單級在97%-98%),高的 扭矩/體積比,終身免維護等特點。實驗課前,針對學(xué)生基礎(chǔ)知識相對較弱的特性,相應(yīng)增加了預(yù)習(xí)內(nèi)容,要求學(xué)生在實驗前通過查資料了解的結(jié)構(gòu)、工作原理及附件的作用,完成預(yù)習(xí)報告。實驗課上,學(xué)生在完成主要零件測繪的同時,我們還總結(jié)了幾十個方面的共性的問題進行互動討論,如的高速軸采用斜齒輪?為什么有些軸套設(shè)計成階梯形?你拆裝的采用幾種密封形式等等,通過這些問題的討論,使學(xué)生從思考設(shè)計問題入手,簡單了解的設(shè)計過程,切實提高了學(xué)生的工程綜合能力和研究(research)創(chuàng)新能力。
第二是設(shè)計實驗,該層次(機構(gòu)的等級)主要對全校機械類學(xué)生開設(shè),我們把實驗與機械設(shè)計的課程設(shè)計結(jié)合起來,注重以模擬(定義:對真實事物或者過程的虛擬)設(shè)計方式組織教學(xué),學(xué)生帶著設(shè)計中的問題進行實驗,在實驗中,學(xué)生通過(tōng guò)對進行有目的的觀察、測量、分析,提出完整的解決方案,而教師在實驗過程中的作用是指導(dǎo)和及時提供知識(zhī shí)上的幫助,提高了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力。同時為提高學(xué)生科研結(jié)果的表達能力,我們將過去沿用多年的實驗報告改為論文習(xí)作。在指導(dǎo)學(xué)生搜集整理資料(Means)、歸納分析實驗數(shù)據(jù)、正規(guī)清晰表達實驗結(jié)論基礎(chǔ)上,要求實驗結(jié)束后,學(xué)生以論文形式完成實驗表達。我們將根據(jù)學(xué)生對課堂內(nèi)外所掌握的知識、能力進行成績評定。這種問題式的學(xué)習(xí)模式,使學(xué)生的思維處于非?;钴S(Active)的狀態(tài),實驗過程中常常出現(xiàn)爭論不休的場面,極大的激發(fā)了學(xué)生探索問題興趣,在思考問題的過程中培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力。
第三是研究(research)性實驗(experiment),該層次(機構(gòu)的等級)主要對課外興趣小組的學(xué)生,重點(zhòng diǎn)培養(yǎng)能力較強的學(xué)生作感興趣的研究和參加(cān jiā)各種競賽活動。如學(xué)生通過(tōng guò)對中的零件進行測繪、建模、三維設(shè)計、最后加工出作品這樣一個完整的設(shè)計加工過程,學(xué)習(xí)三維設(shè)計、數(shù)控加工等前沿技術(shù)。加強了學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng),同時也有利于促進促進教師業(yè)務(wù)水平的提高和實驗室的建設(shè)和發(fā)展。
2.2 豐富多彩的教學(xué)形式
在實驗教學(xué)過程中,我們特別注重實驗室環(huán)境布置,讓學(xué)生一進實驗室就好比進入了一個的世界。在實驗室的環(huán)境布置上,為了充分體現(xiàn)教學(xué)氛圍,我們自制了文字、圖片和教學(xué)掛板,介紹的分類、發(fā)展趨勢(trend)、加工過程及設(shè)計方法。這些文字、圖片和掛板簡單明了,開擴了視野,加深了學(xué)生們對的感性認識。另外我們還開發(fā)了多媒體教學(xué)課件,這些課件穿插了一些動畫效果,既生動形象,又扣人心弦,學(xué)生們可以在網(wǎng)上觀看完整的實驗演示,讓學(xué)生心中有數(shù),以求達到預(yù)期效果。這些措施提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,拓展延伸了實驗教學(xué)空間,也為實驗室開放創(chuàng)造了有利的條件。
2.3 活多樣的開放模式
傳統(tǒng)的拆裝與測量實驗(experiment)是在固定的時間內(nèi)、學(xué)生按固定的操作步驟、相同的實驗內(nèi)容進行實驗。這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式,不利于培養(yǎng)的動手實踐能力,限制了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。將拆裝與測量實驗全面開放,構(gòu)建一個在時間、空間和內(nèi)容等各方面的開放實驗平臺,在教學(xué)方式和手段上為學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,以激發(fā)(excite affected)學(xué)生的創(chuàng)造力和主動學(xué)習(xí)精神,培養(yǎng)學(xué)生的科研意識和工程設(shè)計能力。
首先,在實驗(experiment)內(nèi)容的改革中,已經(jīng)將實驗內(nèi)容劃分為綜合實驗、設(shè)計實驗和研究實驗。在綜合實驗教學(xué)中,實行整班預(yù)約,固定時間開放的有限開放模式(pattern)。在保證教學(xué)計劃的同時,方便了學(xué)生作實驗。對于設(shè)計性實驗,結(jié)合課程設(shè)計的特點,實行在課程設(shè)計期間全面開放。學(xué)生根據(jù)自己在課程設(shè)計中存在的問題在任意時間預(yù)約進行實驗,而且如果需要,可多次重復(fù)(repeat)實驗,這樣給學(xué)生更多的選擇自由。而對于研究性實驗,課外科技活動小組學(xué)生可根據(jù)需要定期開展活動。學(xué)生可在實驗室沒課的任意時間進入實驗室,針對自己選定的研究課題,進行探索性實驗。
以上實驗室開放的措施(指針對問題的解決辦法),一方面極大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)了學(xué)生的實踐動手能力、設(shè)計能力及科研能力。齒輪減速機是我國廣泛運用在華東地區(qū)、華東地區(qū)、用于塔引入式起重機機械的回轉(zhuǎn)機構(gòu),廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、起重、運輸、水泥、建筑、化工、紡織、印染、制藥等領(lǐng)域。另一方面,大大提高了實驗設(shè)備利用率和設(shè)備投資效益。
3 結(jié)束語
拆裝與測量實驗(experiment)教學(xué)改革,分層設(shè)置實驗網(wǎng)站內(nèi)容、改革教學(xué)方式及開放實驗室,為傳統(tǒng)的機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)增添了充滿活力的元素,對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、全面能力和綜合素質(zhì),對建立多樣化教學(xué)模式,對挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能(Potential)都具有很好的作用。但機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)是一項系統(tǒng)工程,還需要進一步整合實驗項目,在教學(xué)模式,指導(dǎo)方法、評價體系以及實驗室管理模式等方面進行更深的探索,等待我們的是進一步拓寬思維,打破定勢,通過大膽設(shè)想和科學(xué)創(chuàng)新,實現(xiàn)機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)改革大的跨躍。