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基于工作过程的《机械设计》学习领域课程开发
出自:职业技术教育发布时间:2010年05月22日作者:高英敏

摘要:以“学工一体、校企融合”思想为指导,以培养学生完成整体化工作任务的综合职业能力为着眼点,开发基于工作过程的《机械设计》学习领域课程标准,在开发过程中选择合适的任务载体作为学习性工作任务,依据工作任务设计学习情境,依据不同的学习情境设计教学活动。
关键词:工作过程;学习领域;课程开发;学习情境;学习任务;机械设计

    基于工作过程的《机械设计》课程开发是在校内专任教师和企业技术人员进行职业工作任务分析与调研基础上进行的,以“工作内容”为依据组织课程内容,以学习性工作任务为载体设计教学活动。

一、学习领域定位
    (一)对应的典型工作任务
    《机械设计》学习领域对应的主要是机械设备的适应性设计、变型设计、开发设计等典型工作任务,是机械类专业的主要学习领域。本学习领域基础性强,应用面广,主要培养学生的机械工程应用能力、机械设计和分析能力、机械设备的使用和维护能力,查阅标准、手册、规范和有关资料的能力,同时培养学生的社会能力和方法能力。

    (二)典型工作任务描述
    机械设计人员根据客户对机器功能的要求,深入企业进行市场调研,确定任务要求;然后对机器进行功能分析,提出可能的解决方案,并对所有方案的可行性、社会效益、经济效益进行论证和评价,确定最终的设计方案,利用手工或计算机绘制机构运动原理图或机构运动简图;由设计人员明确机构的组成,决定尺寸和材料、结构形状和尺寸,在市场调研的基础上,进行动力系统和传动系统的设计和选择;运用二维与三维软件设计机构和机械零部件,利用分析软件进行运动学、动力学有限元分析、尺寸、结构优化分析等,利用计算机进行虚拟样机设计,决策出最终设计方案;用计算机绘制零件图和总装图,用计算机编制设计说明书和相关的技术文件,在加工车间进行零件的加工、组装、试制,最后交付给客户,征求客户意见并进行改进,承诺终身维护和维修。

    (三)前修课程与后续课程的关系
    《机械设计》是将《机械原理》与《机械设计》课程整合成一门完整系统的学习领域,该学习领域是机械类专业的一门核心技术基础课程,通过学习本课程,既可以为后续专业课的学习打下基础,又可以直接应用于工程实际。前修学习领域课程主要有《机械工程图识读与绘制》、《工程力学》、《机械制造基础》、《零件检测与质量分析》等,后续学习领域课程主要有《机械制造工艺的编制》、《机床夹具设计》、《机电设备维修》、《机床传动与控制》、《顶岗实习》等专业课。

二、学习目标
    教学过程以学生为主体,以能力目标的实现为核心。学生在教师指导下或借助引导文、参考手册等资料,制订专用压力机机构结构分析、设计和维护的作业计划,并实施和检查反馈,在压力机的设计和分析过程中,使用的工具、设备和材料等符合劳动安全和环境保护规定。学生能够在规定时间内按计划和要求完成专用压力机的机构分析和设计、传动系统零部件设计、轴系零部件设计、机械连接设计、整机CAD设计、编制设计说明书和相关的技术文件等项目。学习完本课程后,学生应当具备机械设备设计和使用能力。包括:了解机械设计的一般过程和内容,掌握机械设计的一般规律和基本方法,树立正确的设计思想;掌握机构结构原理、运动特性和机械动力学的基本知识,初步具备确定机械运动方案、分析和设计基本机构的能力;掌握通用机械零件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识,具备设计机械设备的能力;具备运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料进行工程设计的能力;掌握典型机械零件的试验方法,进行实验技能的基本训练;掌握机械设计的新发展和现代机电产品的设计方法;能够正确阅读、撰写产品说明书及技术文件,能够进行工作记录、技术文件存档与评价反馈。学生能够自觉保持安全和健康的工作环境,自觉遵守劳动法规和环保条例;加强合作意识、责任感以及与人的沟通和交流。

三、学习领域内容
    工作对象,工具题材
    1.需完成的机械设备设计合同或任务;
    2.客户、设计人员、设计室主任等;
    3.机械设备设计的社会效益、经济效益、安全性、环保性、设计周期、生产效率;
    4.专用设计室、计算机设计软件和绘图软件、设计所需资料和网络资料;
    5. 待设计的机械设备的设计资料、功能要求、应用环境分析、社会经济效益分析、客户需求量分析、市场分析等

    工具
    1.机械设计手册、常见机械机构手册、机械制图手册、齿轮手册、轴承手册等资料;
    2.计算机、二维三维设计和分析软件、绘图仪器和工具、零部件质量检验和设计标准

    工作方法
    1.与客户和设计室主任就机械设备设计资料、功能要求等进行分析和沟通,并把分析与沟通结果进行记录和整理;
    2.整理分析结果,进行方案论证,确定所设计的任务要求,明确设计的机构类型和所需设计零部件的数量和结构,书写设计计划书;
    3.与客户和设计室主任讨论设计计划书,确定最终的设计方案,利用CAD 进行整机、零部件和机构设计,书写设计说明书和相关的技术文件;
    4. 填写设计任务页,进行评价和总结反馈

    劳动组织
    1.设计室主任向科室人员分配设计任务;
    2.各个设计人员明确自己的设计任务,查阅相关资料进行设计;
    3.设计完成后,在设计室主任的组织下各个设计人员要相互交流,保证各个环节能相互组装;
    4.最后完成总装图,交付客户检验,反馈修改后进行试制

    学习内容
    1. 完成的机械设备设计合同或任务;
    2. 组内成员之间、设计室内各成员之间、员工与完成任务涉及的其他部门相关人员之间就完成的机械设备的设计任务进行熟练的技术沟通;
    3. 根据社会效益、经济效益、安全性、环保性及满足客户的需求来确定机械设备的设计计划;
    4. 满足客户对机器提出的经济性、质量和设计周期的要求,具有成本意识的设计和分析;
    5. 设计、试制和维护等符合设计标准规范和该类型机器的标准规范;
    6. 对完成的工作进行记录存档,评价和反馈;
    7. 自觉保持安全和健康的工作环境,自觉遵守劳动法规和环保条例;加强合作意识,培养责任感以及与人沟通交流的能力

    工作过程知识
    1. 机构的类型、特点、运动原理及选择原则;
    2. 机械零部件的特点、功能、结构、参数、设计、工作能力计算方法;
    3. 机械总装设计方法

四、学习情境设计
    学习情境是在实训场地对真实工作过程的教学化加工,以完成具体的工作任务为目标,每一个学习情境均为一个或几个独立的学习性工作任务,是对典型工作任务的细化或重组。学习情境的前后排序要符合学生的认知规律,采取从简单到复杂,从单一到综合的排列方法。学习情境的设计要尽量覆盖常见的生产对象,并根据专业需求的不同调整任务载体。

    《机械设计》学习情境的设计要考虑尽量覆盖机械设备中所有的零部件及典型机构。通过对机械制造企业机械设备的设计、分析、使用、维修维护等典型工作任务进行分析,结合学生的认知规律,以专用压力机的分析和设计为任务载体,共设计8个学习情境:专用压力机机构结构分析(8学时)、专用压力机动力和传动系统设计(6学时)、专用压力机传动零件设计与分析(42学时)、专用压力机机械连接件设计与分析(16学时)、专用压力机轴系零部件设计与分析(20学时)、专用压力机冲压连杆机构设计与分析(6学时)、专用压力机送料顶料凸轮机构设计与分析(8学时)、专用压力机总装CAD设计与分析(30学时)。学习情境按照专用压力机设计的工作过程进行排序,覆盖了《机械设计》学习领域所有的知识点和技能点。由于专用压力机是由机构和零部件组成的,所以先分析各零部件和机构的工作原理和设计,再整体分析总装的设计。每一个学习情境又是一个完整独立的工作过程。

五、课程开发的建议
    (一)教材及相关资源开发
    为更好地实施工作过程导向的任务式教学,要开发任务驱动式教材,包括工作任务书、任务指导手册等。在任务实施过程中,还需借助《机械设计手册》、《机械制图手册》、《机械设计图册》、《常用机构设计手册》等参考资料,查阅相关标准等。同时还需多媒体教学课件,多功能开放实验室、虚拟实验室等有助于项目教学的课程资源。

    (二)考核方式
    考核采取过程考核与期末考核相结合的方式,将重点放在对学生职业能力的综合评价上,其中过程考核占70%,期末考核占30%。过程考核按任务进行,每项任务结束后,根据学生完成学习性工作任务的情况、工作态度与表现进行考核,主要考核学生的知识运用能力、综合能力。过程考核40分为合格,理论考核20分为合格,如果有一项达不到要求,视为该科成绩不合格。理论考核以基本知识、基本概念、基本原理为主,大量采用客观题,建立试题库。过程考核以任务实施的实际过程为主,每完成一个任务单元评定一次成绩。

    (三)条件配备
    一是积极吸纳行业企业技术专家和充实到教师队伍中,形成互兼互聘、互惠互利的教师队伍建设机制。二是配备理实一体化专用教室。按照单班教室配置六边形课桌、投影仪和电脑;配备完成任务所需的资料,供学生随时查阅;配备任务式教学所需的设备,以及引导式、互动式、开放式、自学式教学所需的教具;设立成果展示平台,学生可以利用投影仪展示自己的作品,也可以打印出来张贴在展示板上。

参考文献:
[1 ] 姜大源. 职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2007.
[2]赵志群.工学结合课程开发指南[M].北京:清华大学出版社,2007.
[3]戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京:清华大学出版社,2007.
[4]欧盟Asia2 L ink项目“ 关于课程开发的课程设计”课题组.学习领域课程开发手册[M].北京:高等教育出版社,2007.

(责任编辑:大屯东)
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