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军队院校"学历教育合训"机械基础系

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军队院校学历教育合训机械基础系列课程改革及教学基地建设成果总结国防科学技术大学机电工程与自动化学院二OO五年一月十日学历教育合训是中央军委为培养适应军队现代化建设和打赢高技术条件下局部战争需要的复合型军事人才、改革组训方式的一项重大举措.招生对象来自应届高中毕业生,先用4年时间在综合院校完成通用学科本科教育,毕业后转入专业院校,进行为期1年的指挥专业训练.在学历教育阶段,强调厚基础、强能力、高素质.如何在较少学时的情况下,确保学员综合素质和创新能力培养,项目组承担了国家211工程建设及军队教学实验室建设项目和相关的教学研究课题,围绕系列课程改革及教学基地建设,结合高素质新型军事人才培养要求,进行了研究和实践.
一、基本内容(1)构建合理的机械基础系列课程体系,改革课程教学内容、以适应军队学历教育合训学员培养的教学需求.学历教育合训教学是军委赋予军队院校全新的教学任务.在没有现成课程体系可以采用的情况下,项目组在对国内一流高校和部分军队院校机械基础系列课程体系配置进行了深入研究的基础上,针对学历教育合训教学特点、采取压缩通用课程学时,突出知识与能力贯通,增设自动武器原理与构造课程等办法,优化课程体系,体现军校特色.在课程内容上,突破一般院校采用的模式,增列了大量与武器装备相关内容、并打破分课程独立开设课程设计的传统,设置系列课程一体化综合课程设计.按照新的课程体系,重新撰写了全部课程的教学大纲.新的课程体系和教学大纲充分体现了学历教育合训人才培养要求.在教学改革研究和实践基础上,编写教材4部,发表教学论文32篇.
1 (2)以培养学员创新实践能力为主线,开发综合性,创新性实验、强化机械基础系列课程教学基地建设.机械基础课程教学基地包括机械组成认识,工程制图,机械原理,机械设计,机械CAD和机械创新等六个实验室,这些实验室之间相互联系,给学员提供了一个综合完整,具有专业特色和军队特色的机械设计实验环境.
①机械组成认识实验室用于激发学员对机械专业的热爱,调动学员的学习热情.包括工程制图模型柜,机械原理陈列柜,机械零件陈列柜和典型的,构思巧妙的机电一体化产品等.
②工程制图实验室用于提高学员的构形能力、空间思维能力、读图能力和草图绘制能力.包括测绘设计室,模型陈列室,优秀展示室和教学保障等部分.
③机械原理实验室用于培养学员机构设计,综合和创新能力.新开设了机械机构创意组合与创新设计实验、机构运动参数测试实验等.
④机械设计实验室用于培养学员的机械零部件设计,结构设计和创新设计的能力.新开设了典型机械拆装与调试,典型机械传动效率分析与测试和轴系结构组合拼装等.
⑤机械CAD实验室建立了教学网站,支持三维CAD软件运行于校园网环境下,为课程教学提供保障.
⑥机械创新实验室用于培养学员的创新能力和综合素质.让学员在课外运用所学知识,完成能满足一定功能要求的武器装备主要机构和常用机械装置.
(3)改革传统的教学手段,采用多媒体CAI教学和网络教学,提高教学效果和办学效率.面对学员人数的大幅度增加,传统的教学模式根本不可能满足要求,必须研究新的教学组织方式和教学手段.针对学历教育合训的教学特点、经过四年努力、项目组开发了机械基础两大系列课程的多媒体课件.
工程制图系列课件包括:工程制图基础多媒体CAI课件(40学时非机械类)机械制图多媒体CAI课件(20学时机械类)画法几何及机械制图MCAI系统(96学时机械类)工程制图基础网络教学平台组合体,装配体三维模型库习题集三维模型库和习题集答案库动画库,图片库
机械设计系列课件包括:机械原理多媒体CAI授课系统机械设计基础多媒体CAI授课系统机械设计多媒体CAI授课系统自动武器原理与构造CAI授课系统计算机辅助设计CAI授课系统现代机械设计设计方法CAI授课系统机械原理多媒体助学与答疑系统机械原理教学模型三维动画演示系统
3 上述课件中、大量采用了三维和二维动画表现空间形体和机构运动原理,形象生动,有效配合了教学重点和教学方法改革的要求.同时,项目组率先在军队院校开展了网络课程建设和网络教学.
(4)加强学员机械设计,创新设计和动手能力培养,指导学员进行机械创新设计和制作,组织学员参加全国机械创新大赛并取得优异成绩.教学基地除完成机械设计和工程制图系列课程的实验教学外,还肩负着指导学员参加各种全国性大赛的重任.让学员针对军事需求,课外进行创新设计和制作,培养学员的创新实践能力.经过两年实践,获得了第一届全国大学生机械创新设计大赛一等奖,并被媒体广泛报道.
(5)加强学员计算机辅助设计能力的培养,让学员了解现代机械设计的方法,锻炼学员适应军队现代化建设和实际工作的能力、指导学员在全国三维设计大赛中取得优异成绩.在培养学员机械创新设计能力的同时,让学员了解现代机械设计的方法,运用计算机辅助设计的手段,进行常用机械装置和武器装备主要机构的分析与设计,并围绕毕业设计,课程设计或课外设计,辅导学员完成一些常用机械,武器装备和创新设计的三维设计和运动仿真工作.经过近三年的实践,学员完成了许多机械和武器装备常用装置的三维设计和仿真,并在全国大赛中多次获奖.
二、创新点
本成果的理论水平和创新点如下:
(1)立足于通用学科,突出军事应用背景,以创新与实践能力培养为目标,构建了具有鲜明军校特色的机械基础系列课程体系.项目组针对学历教育合训教学的特点、提出了将通用学科与军校特色融入一体的机械基础课程体系.通过四年的实践,首届学历教育合训类毕业生2000级学员的毕业设计质量普遍有大幅度的提高,同时2001级学员的创新设计作品获得全国首届大学生机械创新设计大赛一等奖.事实证明,项目组规划的机械基础系列课程体系的配置是合理的.
(2)创造性地提出了武器装备案例教学的新模式,在机械基础系列各门课程中融入了大量的武器装备案例,实现了通用学科课程与武器装备技术的有机结合.根据原来过分强调培养学员掌握通用学科知识而军事装备知识缺乏的现状,项目组以陆军主战装备为对象,以关键技术为主线,将武器装备中的关键零部件制作成3D模型,设计了以介绍结构为主的拆装动画和以介绍工作原理为主的三维动画,作为机械基础各门课程相关知识点的应用案例.这种新颖的武器装备案例教学法,使学员在校期间就对我军武器装备有所了解,从而大大缩短了我校毕业生第一任职的期限.
(3)提出了经验技巧的多媒体CAI课件开发新思路,将教师长期积累的教学经验以及最新科研成果融入到课件中、开发了特色
5 鲜明的高水平机械基础课程系列课件.课件研制由教学经验丰富的教授挂帅、组织一线教学人员,构思策划并制作课件.经过不断实践,提出了一种经验技巧的课件开发全新模式,在此基础上,项目组系统规划并完成了机械基础系列全部课程的多媒体CAI课件.这种新模式的突出创新点在于制作教师充分利用各种技巧将长期积累的教学经验巧妙地融入课件之中、在表现手法上,完全模拟传统教学的板书过程.这样的课件既包含经典的理论和方法,也融入教师长期的教学与科研工作经验以及本学科最新科研成果,开阔了学员的眼界、激发了学员的学习热情.经过高等教育出版社多媒体出版中心的技术人员测试比较、认为项目组研制的《机械原理》,《机械设计》,《机械设计基础》多媒体CAI课件达到国内领先水平,由出版社正式出版.到目前为止,系列课件已被浙江大学,重庆大学等国内几十所高校采用,用户给予很高评价.另外,2001年9月在全军院校第七届工程图学与机械设计综合学术会议CAI课件评比中、机械原理CAI课件获得了大会唯一的一等奖,工程制图CAI课件获得二等奖.
(4)确立了教学基地建设应以培养学员创新实践能力为目标的指导思想,建立了综合完整,具有专业特色和军队特色的机械基础课程教学基地,为高素质新型军事人才培养提供了有力的保证.教学基地各实验室建设目标明确,分别着眼于工程制图能力、机械设计能力、创新设计能力和计算机辅助设计能力的培养,重点放在综合性,创新性实验开发和教学方面.所建的几个实验室在对学员能
6 力培养方面各有侧重、又相互联系成为一个统一整体.经过建设和应用,教学基地目前处于国内先进水平,达到了培养学员机械创新设计能力和综合素质的目的.
(5)在教学中突出应用了设疑激励启发式的创新教学法,极大地调动了学员的创新热情、为培养学员的创新意识和能力提供了良好的教学方法.设疑激励启发式教学法的精髓就是教师预先将与生产和生活密切相关的若干典型需求提出来,然后激励学生构思多种解决方案,遇到不能解决的问题,由教师进行启发提示、直至方案设计完成.
经过系统训练、学员就能自主解决问题.这种变被动为主动过程,就是创新能力提高的见证.为了鼓励学员将构思变成现实,教学基地向学员全天候开放,学员通过参与制作,增强了动手能力.在这种新的教学模式熏陶下,激发了学员参加各种课外活动的热情.通过参与科研课题,创新设计课外活动和各种竞赛、学员创新实践能力得到了极大提高.他们运用所学专业知识,利用现代机械设计的方法和计算机辅助设计的手段,进行常用机械装置和武器装备的计算机辅助分析,设计和仿真,完成了一大批复杂机械系统的三维造型与动画设计,同时制作完成多件作品的创新设计,分别参加了各种层次的竞赛并获奖.
三、应用情况和实践效果(1) 《工程制图基础》课程多媒体课件是我校第一个大规模应用于教学实践的成熟课件.目前、机械基础系列课程全部采用了多媒体
7 CAI教学,教学效果好.实施教学改革以来,由于教学效果好,各项工作突出、机械基础系列课程教师和课程组受到各种奖励20余项、校,院训练部多次组织观摩工程制图和机械设计系列课程CAI教学.兄弟院校也多次邀请项目组教师作专题讲座.
(2)机械基础课程教学基地采用边建设,边应用的方法,重点放在综合性,创新性实验开发和教学方面.目前、教学应用情况良好,提高了学员的学习热情、培养了学员机械设计,创新设计的能力、提高了学员的工程素质和综合素质.
①工程制图基础课程原来实验能力有限,近两年面向全校学员开设了三个可选的装拆实验;
②机械设计基础课程和机械原理课程增加了机构创意组合设计实验及运动参数测试实验;
③机械设计课程增加了典型机械拆装与调试,典型机械传动效率分析与测试和轴系结构组合拼装等实验.
④引进创新机构和装置,服务于机械设计系列课程教学.
(3)机械基础课程教学基地建设,除完成实验教学任务外,加大对学员的开放力度,指导学员进行机械创新实践,并组织学员参加国内的竞赛.
①2004年4月,推荐4项作品参加首届湖南省大学生机械创新设计大赛、行星轮式登月车和仿生蠕虫机器人2项作品获一等奖,仿生机器青蛙和可调式通用播种机2项作品获二等奖.
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②2004年6月,在华中科技大学举行的第一届中南地区大学生机械创新设计大赛中、再次获得一等奖1项、二等奖1项和三等奖2项、我校同时也获得大赛优秀组织奖.
③2004年9月,在教育部组织,南昌大学举行的第一届全国大学生机械创新设计大赛中、我校参赛项目行星轮式登月车获一等奖.我校学员参加创新大赛取得了优异成绩,在湖南省、中南地区和全国高校中为学校赢得声誉.特别是行星轮式登月车影响很大,国内有十多家报纸刊登了这一成果,网络检索有802项结果,提高了学校的知名度.
(4)近年来,在机械基础课程教学基地建设中、特别是机械CAD实验室的建设,加强了对学员计算机辅助设计能力的培养.目前、学历教育合训机械工程及其自动化专业的学员进行毕业设计时,都能应用三维CAD软件表达设计思想,用二维CAD软件完成图样绘制.
①2002年8月,在教学基地教师指导下,我校学员参加教育部组织的全国Solid Edge首届三维设计大奖赛、获得二等奖.
②2004年8月,我校学员参加教育部组织的全国Solid Edge第二届三维设计大奖赛、获得三等奖2项.
③由于我校机械基础课程教学基地教师在三维CAD教学中成绩突出、在2004年8月同时举行的全国Solid Edge第一届三维设计教学大奖赛中、荣获团体一等奖.

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