機(jī)械專業(yè)課程教學(xué)與信息技術(shù)融合的研究

王秀玲 卜瑋晶 劉永勝 于曉慧 何秀媛 趙悅

摘 要：在機(jī)械專業(yè)課程的教學(xué)中，要夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，重視理論與實(shí)踐的相結(jié)合，更要重視專業(yè)教學(xué)與信息技術(shù)，與專業(yè)軟件的融合。本文著重介紹教學(xué)中幾門比較重要的專業(yè)課程與軟件的融合情況。

關(guān)鍵詞：機(jī)械專業(yè)課程;信息技術(shù);軟件;融合

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)這些信息技術(shù)日新月異、飛速發(fā)展。現(xiàn)在基本上所有的辦公都離不開電腦，都是應(yīng)用電腦與軟件的結(jié)合，作為培養(yǎng)現(xiàn)代化建設(shè)者的專業(yè)教育，更要適應(yīng)新時(shí)代的呼喚，緊跟新時(shí)代的步伐，以信息化為引領(lǐng)，以數(shù)字化為手段，踐行教育信息化，勇?lián)ㄔO(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化的責(zé)任感和使命感。

在機(jī)械專業(yè)課程的教學(xué)中，要夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，重視理論與實(shí)踐的相結(jié)合，更要重視專業(yè)教學(xué)與信息技術(shù)，與專業(yè)軟件的融合，適應(yīng)當(dāng)今智能制造的需要。在一些基礎(chǔ)的專業(yè)課教學(xué)中，講清重點(diǎn)的基礎(chǔ)理論，同時(shí)凸現(xiàn)以數(shù)字化技術(shù)體系為主，產(chǎn)品表達(dá)數(shù)字化、制造裝備數(shù)字化、制造工藝數(shù)字化、制造系統(tǒng)數(shù)字化。這樣在教學(xué)中采用數(shù)字化手段，采用數(shù)字化計(jì)算、仿真等手段，把數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造的知識(shí)和教學(xué)內(nèi)容緊密地結(jié)合起來(lái)。

下面簡(jiǎn)單介紹，教學(xué)中幾門比較重要的專業(yè)課程與軟件的結(jié)合情況：

1.在理論力學(xué)和材料力學(xué)教學(xué)中采用與Matlab相融合。

傳統(tǒng)的力學(xué)教學(xué)最難解決的問(wèn)題就是包括數(shù)值計(jì)算、符號(hào)計(jì)算、微積分等方面的數(shù)學(xué)計(jì)算，數(shù)學(xué)計(jì)算問(wèn)題不但浪費(fèi)很多教師和學(xué)生的精力，尤其對(duì)于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較差的學(xué)生來(lái)說(shuō)，聽(tīng)著枯燥，算著困難。

教學(xué)中通過(guò)與Matlab結(jié)合，把手工計(jì)算變成了Matlab編程，既能保證學(xué)生專業(yè)知識(shí)的掌握，又讓學(xué)生擺脫了枯燥的計(jì)算，提高編程能力，加深了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的理解。同時(shí)，與Matlab結(jié)合，把許多的力學(xué)演示做成動(dòng)畫，比如橢圓規(guī)的運(yùn)行原理、做圓周運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)的速度方向、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作演示、構(gòu)件的基本變形演示、參數(shù)的變化對(duì)各種數(shù)學(xué)曲線的影響等等，形象地把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化、形象化、直觀化。

2.電工電子技術(shù)在教學(xué)中采用與Multisim軟件結(jié)合。

通過(guò)應(yīng)用仿真軟件驗(yàn)證課堂教學(xué)內(nèi)容。在直流電路中應(yīng)用Multisim軟件對(duì)基爾霍夫定律、支路電流法、結(jié)點(diǎn)電壓法等定理進(jìn)行仿真驗(yàn)證，使學(xué)生加深理解。也可以通過(guò)Multisim軟件的仿真，學(xué)習(xí)正弦交流電的三要素，觀察電容、電感的充放電過(guò)程，觀測(cè)運(yùn)算電路輸入輸出波形，驗(yàn)證組合邏輯電路設(shè)計(jì)結(jié)果，幫助學(xué)生直觀的看到課本上的理論內(nèi)容，使學(xué)習(xí)內(nèi)容生動(dòng)形象，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3.機(jī)械原理教學(xué)中采用與SolidWorks、MATLAB相結(jié)合。

在機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中進(jìn)行應(yīng)用，利用MATLAB可以求出速度加速度等，設(shè)計(jì)出連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)。在連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)中應(yīng)用，可以直接展示出機(jī)構(gòu)的形式，同時(shí)利用SolidWorks也可以設(shè)計(jì)出凸輪結(jié)構(gòu)。學(xué)生可以直觀的看到機(jī)構(gòu)的樣式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)使學(xué)生學(xué)會(huì)用現(xiàn)代化手段進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.在機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中采用與SolidWorks、MATLAB相結(jié)合。

在設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)時(shí)，利用MATLAB進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，方便快捷。用SolidWorks可以展示齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)等。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以根據(jù)零件位置形象設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)。學(xué)生可以直觀的看到機(jī)械傳動(dòng)的樣式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)使學(xué)生學(xué)會(huì)用現(xiàn)代化手段進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5.液壓與氣壓傳動(dòng)教學(xué)中采用與Amesim仿真軟件相結(jié)合。

在已有的液壓傳動(dòng)理論基礎(chǔ)的前提下，在Amesim中創(chuàng)建草圖模型，正確選擇液壓元件，并將元件連接成一個(gè)完整可工作的模型。對(duì)選擇的每一個(gè)液壓元件進(jìn)行型號(hào)的選擇。即在仿真系統(tǒng)中設(shè)置子模型。對(duì)選好型號(hào)的液壓元件的工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使仿真對(duì)象的參數(shù)設(shè)置能保證正確的工作，得出相對(duì)準(zhǔn)確的仿真結(jié)果，用軟件進(jìn)行后臺(tái)求解計(jì)算。使得學(xué)生能在學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上，掌握仿真的基本方法和過(guò)程，加深對(duì)理論知識(shí)的理解、記憶和運(yùn)用，增強(qiáng)實(shí)踐能力。對(duì)今后在實(shí)際工程中的應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)和技巧。

6.可編程控制器課程教學(xué)中，與STEP7-Micro/WIN相結(jié)合。

運(yùn)用STEP7-Micro/WIN編程和修改控制程序，用梯形圖編程，簡(jiǎn)單容易上手，在學(xué)習(xí)PLC基本指令時(shí)可以應(yīng)用到，除了梯形圖編程還可以用指令表編程，STEP7-Micro/WIN軟件可以將梯形圖與指令表進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使學(xué)生靈活掌握西門子S7—200中簡(jiǎn)單的基本指令的使用，編寫后的程序用S7-200仿真軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，使學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)的PLC程序進(jìn)驗(yàn)證，避免因?yàn)閺?qiáng)電實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的危險(xiǎn)性，又能達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果。

7.單片機(jī)原理及應(yīng)用課程教學(xué)中運(yùn)用編程軟件仿真軟件Proteus相結(jié)合。

應(yīng)用Proteus軟件，在單片機(jī)原理及應(yīng)用課程教學(xué)中，只要完成好元件屬性，導(dǎo)入程序，連接好電路圖，就能進(jìn)行單片機(jī)的仿真虛擬測(cè)試，在"流水燈"等單片機(jī)實(shí)驗(yàn)中有效應(yīng)用，使枯燥的理論知識(shí)更加影響具體。

8.機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)中，與Matlab相結(jié)合。

應(yīng)用Matlab軟件，進(jìn)行拉氏變換和反變換的計(jì)算;求解復(fù)雜方框圖系統(tǒng)的傳遞函數(shù);搭建Simulink的仿真模型進(jìn)行時(shí)域分析;繪制奈奎斯特圖和伯德圖，進(jìn)行頻域分析;求解特征方程的根，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行判定。通過(guò)Matlab的結(jié)合，從而使得復(fù)雜的計(jì)算簡(jiǎn)單化，繪圖容易化，仿真形象化，判定數(shù)字化，易于對(duì)知識(shí)的學(xué)生的學(xué)習(xí)、掌握。

9.機(jī)電傳動(dòng)控制教學(xué)中，結(jié)合Matlab/SIMULINK軟件。

通過(guò)應(yīng)用仿真軟件驗(yàn)證課堂教學(xué)內(nèi)容。使用Matlab/SIMULINK對(duì)直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)進(jìn)行仿真，掌握直流與交流電機(jī)的控制過(guò)程。使學(xué)生對(duì)晦澀難懂的理論知識(shí)，有了簡(jiǎn)單直觀的理解與認(rèn)識(shí)，幫助機(jī)械類學(xué)生了解電機(jī)的相關(guān)知識(shí).

通過(guò)專業(yè)課程教學(xué)中采用與信息化技術(shù)相融合的教學(xué)手段，使得計(jì)算程序化、公式函數(shù)化、演示仿真化、復(fù)習(xí)查詢化、復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與掌握，夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

王秀玲（1976—），女，漢族，吉林省梨樹縣人，長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院，教授，碩士，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)與制造，（E-mail）04317769772@163.com。

基金項(xiàng)目：JLW8837120190724115757，民辦高校機(jī)械類專業(yè)應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)體系的研究與實(shí)踐