第一篇：机械工程基础实验课程实践研究论文

摘要：“机械工程基础实验”课程通过一个典型机械零件、一个典型机械部件和一个典型的机电产品分别进行工程材料热处理及应变测量实验、机械部件的技术测量、产品质量检验，培养学生的实验能力。经过“机械工程基础实验”课程的研究与实践，阐述机械类应用型本科院校设置该门课程的必要性，突出该门课程的特色，并付诸实践，从而分析开设这门课程的效果。

关键词：机械工程；基础实验；研究；实践

“机械工程基础实验”课程的研究是教育部立项项目“面向２１世纪高等工程教育内容和课程体系改革计划”中的子项目“工程制图与机械基础系列课程教学内容与课程体系改革的研究与实践”的重要组成部分，也是２１世纪初我国高职高专学校教学改革成果之一。由笔者主编、主审并实施教学的“机械工程基础实验”教材已经由高等教育出版社正式出版。近年来，围绕这门课程笔者进行了大量的实践，有一定的体会。为了贯彻改革成果，将这一成果推广到应用型本科实践教学中，有必要将相关的体会和经验介绍给广大教师，最终使学生受益。

１“机械工程基础实验”课程设置的必要性

为搞好高等工程教育的实践教学改革，“工程制图与机械基础系列课程教学内容与课程体系改革的研究与实践”课题组在国内外进行了大量的调查，并进行了比较研究，结果表明：我国生源的实践基础差，学生基本无实践经历，特别是农村学生，工业基础知识非常缺乏，他们没有良好的工程背景和实践基础，这就要求我们为学生提供良好的工程实践基础训练的机会。用人单位对“责任心”、“科学作风”的要求列第一、二位，企业对学生“独立解决问题的能力”、“开拓创新能力”的要求列第三、五位，从统计结果看突出地显示了“加强实践教学环节，提高独立解决工程现场技术问题能力和动手能力”的建议以２３％的比例位居榜首；从当前毕业生反馈信息看，存在的主要问题是“现场技术应用能力不强”、“实践动手能力差”、“创造和开拓能力不足”等问题列第二、三、四位。美国、德国和日本对实践教学非常重视，实践教学所占的比重都非常大，日本还单独开设了“机械工学实验”课程。这些都说明务必高度重视实践教学环节，在实践教学环节中要加强开放性和综合性、设计性实践教学环节。同时还应加强校内实验室和实习基地建设，加强产学研合作，加强“双师型”教师队伍建设，加大对实验室和实习基地的投入；另外，要强化实践教学环节的考核、评估和管理工作。对于机械类应用型本科的学生强调实践能力、实际动手能力和创新能力的培养，而这些能力的基础是机械工程实验基础；原来在理论课程中的验证性实验的出发点强调的是用实验去验证理论的正确性，使学生便于理解和掌握相应的理论，并没有强调动手能力的培养，并且实验是零散的，不系统的，学生无法得到系统的实验训练。这就是我们设置本门课程的必要性之所在。

２“机械工程基础实验”课程特色

设置“机械工程基础实验”课程的目的，是培养学生的创新意识和实验动手能力，侧重于对学生机械检测技术能力的培养，重组实验内容，紧密联系工程实际，以典型的机械零件、部件和设备为载体，结合本系列课程范围内理论和实验，设置综合性、设计性的实验。原来的实验是简单的、彼此分离的单列实验；而现在的是系统的相互联系的系列课程实验。原来在各自的课程内只能开设验证性的实验，想开设综合性、设计性实验非常困难；而现在“系列课程改革”为开设综合性、设计性实验提供了条件，“机械工程基础实验”课程使各门课程的实验联系到一起，达到综合的目的。它基本解决了几年来一直困扰我们的提高学生实际动手能力和工程实践能力的实验基础问题，为系统学习机械工程基础实验开了先河，填补了应用性、设计性实验教学的空白。“机械工程基础实验”课程的特点是强调教学内容的综合，打破原有学科的界限，以工程应用的需要重新划分课程内容；强调工程实践能力培养，重视工程实践训练，更强调在实践中学习专业知识，其教学内容、实例均取材于工程实际，实验课程或应用性实验项目较多，实验的设计性、综合性、开放性和针对性较强，强调综合素质和工程实践能力的培养；强调创新能力培养，重视掌握知识的学习和应用，要求学生掌握终生运用的学习方法，鼓励学生在完成课程作业或实验中融会贯通有关课程，培养自学能力和创新能力。“机械工程基础实验”的主要内容如下：误差基本理论及测试基础；通过一个典型机械零件（如轴）进行工程材料热处理及应变测量实验；通过一个典型机械部件（如减速器）进行机械部件的技术测量；通过一个典型的机电产品（如洗衣机）进行产品质量检验，使学生掌握质量检验的依据，掌握ＩＳＯ标准和ＧＢ标准以适应国际竞争和我国加入世界贸易组织的需要；通过实验设计，使学生了解实验的构成、作用、类型以及基本程序，掌握实验方案的拟订，懂得实验设计，培养学生科研能力及创新意识。

３“机械工程基础实验”课程的教学实践效果分析

教学计划：“机械工程基础实验”课程是一门基础实验课程，单独设课，列入教学计划，计划４０学时，各学校可根据实际情况安排在第２或第３学期，可相对集中安排２周或分散在各教学周组织教学。考核形式：原来基础实验的考核是各占本门课程的１０％～２０％记入总成绩，学生对实验并不重视，而现在是作为一门考查课，其考核方式是考查，成绩有三部分组成：实验理论占２０分，实验成绩占５０分，实验设计占３０分，因此，学生非常重视。课程效果分析：经过四个学校两轮的教学实践，该门课程使学生在有关实验知识、能力和素质等方面都有较大幅度的提高。课程在实施过程中，本着以学生实验为主，教师讲授为辅，指导与实际操作相结合的原则进行，具体效果有以下几点：

３．１通过教学使学生实验知识更加丰富

教师重点讲解误差基本理论及测试基础；机电产品质量检验的基本概念及检验依据；实验设计理论等部分内容，约占总学时的２０％。通过教师讲解使学生掌握以下几方面的实验基础知识：１）学生能够全面系统掌握和了解机械工程实验的全貌，做到心中有数；２）掌握机械过程实验误差基本理论及测试基础，有利于后续课程的实验数据处理，也为课程设计、毕业设计及创新实验的数据处理奠定基础；３）使学生扩充机电产品质量方面的知识，了解产品检验的概念、职能、要素、程序、目的、作用与原则，掌握质量检验的依据；４）掌握实验的构成、作用、类型及基本程序，会拟订实验方案，懂得实验设计，为提高科研能力与创新意识做知识上的准备。

３．２通过教学使学生实验动手能力得到加强

在教师指导下，学生亲自动手完成所规定的各项实验任务，全面理解和掌握机械工程实验的全过程，提高动手能力，实验课时约占总学时的６０％，通过实验使学生掌握如下技能：１）全面理解和掌握实验技能，熟知机械工程实验的全过程；２）掌握机械工程实验的基本方法，学会使用常用测量工具、仪器的操作与技巧；３）学会使用各种基础实验的测试仪器，如：金相显微镜，硬度计，压力试验机等的使用、操作及零件热处理工艺；４）掌握机电产品检验的仪器设备，如：振动测试仪，电气强度测试仪等的使用。

３．３通过教学使学生科学实验能力与创新能力得到培养

在实验课程设计过程中，在教师指导下，学生针对指定的实验项目进行实验课程设计，使学生掌握确定实验对象、调研、选择实验方法、拟订实验方案、实验实施等过程，全面掌握实验设计，真正培养学生的科学实验能力与创新能力。

３．４通过教学使学生产品质量意识初步形成通过机电产品质量检验课程的教学，使学生提高了机电产品质量意识，了解产品质量检验的概念、职能、要素、程序、目的、作用与原则；掌握质量检验的依据。学生通过该课的学习，熟悉了有关ＩＳＯ９０００标准的知识，有力地奠定了学生日后所生产的机械产品在应对国际竞争中所必备的基础知识。

３．５通过教学使学生综合素质明显提高

学生在实验知识的学习，实验项目的操作和实验设计过程中，培养学生科学严谨的工作态度，增强了对事业的责任心以及对专业的热爱；由于有些实验项目需要独立完成，而有些实验需要集体分工合作，因此，培养了学生独立思考、分析、解决实际问题的能力，同时也培养了学生的合作意识和团队精神。在实验设计过程中，学生学会了利用互联网、图书馆查阅有关资料，并懂得如何去调研收集资料，学生的综合素质明显提高。

４几点建议

“机械工程基础实验”课程实施目前还是初步探索，使学生在实验知识、实际动手能力、科学实验能力与创新能力、产品质量意识和实验设计等综合素质方面都得到了加强和培养，培养了学生的个性，基本达到了本门课程的目的。但还需要进一步完善，如在教师的配备、培训方面需要加强；在实验设备的配置方面需要加大投入；在实验室的管理上应该更加灵活，随时为学生全天开放，给学生提供更广阔的学习空间。

参考文献

［１］孟兆生．机械工程基础实验［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００１．

［２］雷经发，扈静，陈雪辉，等．机械专业课程设置与人才培养模式的比较研究［Ｊ］．湖北工业大学学报，２０１１，２６（４）：１１０－１１２．

［３］李占奎，刘元林．机械设计实验教学改革的研究与实践［Ｊ］．教育现代化，２０１６（２）：６８－６９．

［４］魏鸿榕，陶怡，岳彩霞．机械设计基础［Ｍ］．武汉：华中科技大学出版社，２０１０．

［５］吴炯杰．探究机械设计基础实验教学的思考［Ｊ］．课程教育研究，２０１６（１）：２２１．

［６］杜永英，陈雪娇，鄢利群，等．应用型大学本科课程机械类创新设计教学探索与研究［Ｊ］．机电产品开发与创新，２０１６，２９（１）：１０６－１０８．

第二篇：浅析机械设计基础课程教学改革研究论文

“机械设计基础”课程是北京信息科技大学近机类专业工业工程、工业设计的一门重要专业基础课程，其任务是培养学生对机械机构的分析与设计能力，使学生初步掌握基本的设计理论和设计方法。课程在基础课与专业课之间起承上启下的作用，与后续课程衔接紧密，为今后学习专业课程以及工作打下必要的基础，可增加学生的专业适应能力，使其能满足市场经济对人才的需求，有利于学生就业选择。

“机械设计基础”课程因其具有分散性、综合性及实践性和公式多、概念多及图表多等特点，给教学工作带来不小的困难，因此怎样充分地利用现有教学资源调动学生的学习积极性，变被动学习为主动学习，实现北京信息科技大学高素质应用型人才的培养目标，在本课程教学中研究与探索新的教学方法就显得更加迫切和必要了。

一、教学现状分析

1.工业工程、工业设计专业的学生在开始学习机械设计基础课程的时候，大多数学生以前极少关注机械的结构，对机械缺乏一定的感性认识，或对机械的整体认识是模糊的。

2.课程涉及的基础理论内容较广且相对独立，其特点是概念多、原理多、公式多、图表多，内容比较枯燥和单调，所学知识在学生以前的学习中很少接触，初学时往往会感到吃力。在传统教学中，以教师讲授知识为主，学生只是被动地听讲;教学方法单一，无法吸引学生的注意力。

3.部分教学内容陈旧。教师过于注重单个机械零部件的讲解，而对实际工程的机械设计方法介绍不多，忽略了学生的能力与素质培养，使学生容易出现厌学、惧学、弃学的情绪，或为取得好成绩而“死记硬背”，出现“高分低能”的现象。

二、丰富教学方法，完善教学手段

1.教学方法多样化。采用图示教学法与任务驱动教学法相结合进行教学。

(1)图示教学法。图示教学法是乌克兰教育家沙塔洛夫经过30多年的潜心试验与研究，提出的一种新的教学方法。该教学方法的核心是“纲要网络”图表，此图表是一种由文字、图形、公式、方框、流程线和表格等组成的教学辅助工具。在讲解各章内容时，利用图表将各个概念、知识点、公式有机串联起来，使其相互关系形象直观地表达出来，有利于学生对所学知识的理解和记忆。

按内容和应用可将图表分为“讲授型”和“概括总结型”。例如，在讲授“带传动和链传动”的知识时，当讲解到离心拉力Fc，并加以解释，如“当带作圆周运动时，带本身的质量将在圆周方向产生离心力Fc，而Fc将作用在带的全长上，因此在带各处的横截面上均产生离心拉应力σc;σc过大，将带来不良后果：

①降低带的寿命;

②带与带轮表面的正压力下降，导致最大摩擦力下降，从而降低带的传动能力。因此应限制带的速度。”在对带传动进行小结时，可知带是处于变应力状态下工作的，带中产生的瞬时最大应力发生在带的紧边开始绕向小带轮处。通过图表可将相关内容有机串联起来，让学生从烦琐的笔记中解脱出来，减轻了学生的学习压力，加深了学生对知识的理解和记忆。

(2)任务驱动教学法。任务驱动教学法是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学法，其特点是“学中用，用中学，以用促学”，改变了以往“教师讲，学生听”的被动教学模式，创造了以学定教、学生主动参与、自主协作、探索创新的新型学习模式。任务驱动教学法的核心工作是根据教学内容设计任务。如在讲授“平面连杆机构”一章时，教师先提出一些与平面连杆机构相关的问题，然后为学生设计了一项任务为“休闲娱乐机械和家庭用机械的设计”，设计的机械必须包含平面连杆机构，并对设计任务进行了一定的解释与提示，如休闲娱乐机械可以是小区活动场所的健身器材;家庭用机械可以是与生活密切相关的家庭用机电产品，包括窗户的开启机构、折叠桌椅、家用折叠梯子、雨伞等。此外，还要求工业设计专业的学生应用本专业知识对产品进行造型设计，工业工程专业的学生应用本专业知识进行产品进行成本核算，等等。

在实施过程中，采用企业产品设计模式进行，由学生根据自身专长和兴趣爱好组队，每组3~5名学生，选出1名组长，领导本小组成员进行产品设计。鼓励小组成员进行实地调研，且每位成员均须提出自己的设计方案，由组长组织小组展开讨论，选择最佳设计方案。例如，有小组学生通过调研设计了一款新型家用折叠人字梯，应用了平行四边形机构使踏板同时展开或收起。伴随着一个接着一个的成就感，可培养学生对机械的学习兴趣，提高学生自主学习及与他人协作的能力，为将来工作岗位上的团队合作奠定基础。

2.完善教学手段。

(1)利用多媒体与实物模型相结合的教学手段。多媒体课件具有信息量大、图文并茂、声光色结合的立体效果，能扩宽学生的眼界，便于理解，实物模型的示教能起到直观形象的作用。同时，在讲解重点内容时辅以传统的板书，使重点突出、要领清楚，达到教与学的互动效果。通过多种教学手段的应用，对提高学生的学习能力收到了较好的效果。例如，将雷达天线、缝纫机踏板、汽车前窗刮雨器、搅拌机、飞机起落架、牛头刨床等机构以动画形式显示，使死气沉沉的课堂变得生动活泼，增加了学生的感性认识。让一些难以想象的机构生动地呈现在学生面前，便于学生理解。

(2)引入计算机辅助工程技术。学生学习计算机软件的积极性普遍比较高，尤其是工业设计专业的学生。因此，在“机械设计基础”课程中将计算机辅助工程技术引入课堂教学，收到了良好的教学效果。例如，在讲解凸轮机构时，可演示如何应用ADAMS软件解决问题;在讲解轴系零部件时，可采用Pro/Engineer建立虚拟的减速器装配体，并将其演示给学生，使学生产生好奇心，萌发急于寻求答案的求知欲望，增强学习的自觉性。为了便于学生学习，开设了多项关于相关软件应用的开放性实验。

3.丰富考核方式。为了增强学生对机械的总体认识，在开学之初便将机械发展史作为一项大作业布置给学生，并计入总评成绩。让学生自行学习查找相关资料，写出相关机械的发展历史，如中国机械发展史、世界机械发展史、汽车发展史、飞机发展史、机器人发展史等，让学生在查找资料的过程中，对机械及其发展有一个总体的认识。同时，在应用任务驱动教学法教学过程中安排了设计任务，将根据学生完成的作品质量计算平时成绩并计入总评。

三、精练教学内容，进行教材建设

1.精练教学内容，挖掘教学素材。从生活中挖掘教学素材，可以拉近学生与机械之间的距离。机械与生活紧密相连，挖掘生活中的“机械设计基础”课程教学素材，可以使枯燥的机械生动化，单一的教学内容变得丰富多彩。列举生活经历或新闻报道中引人入胜、趣味性强的案例，并编拟贴近实际且内容新鲜的应用问题，让学生感到所学内容有用、有趣。例如，应用折叠雨伞、折叠桌椅、窗户开启机构讲解平面连杆机构;应用机械锁、开关等讲解凸轮机构;应用机械钟表、玩具等讲解齿轮机构。

2.建设课程教材。因材施教，积极进行教材建设。课程组在老教师的带领和指导下，虚心向兄弟院校取经学习，以极大的热情教书育人和潜心进行教学研究，应用图示教学法进行了教学实践，将积累的经验和教学成果固化进教材，正式出版了《机械设计基础》教材，并编写了《机械设计基础实验指导书》。

四、加强实践教学

1.引导学生进行大学生科技创新计划项目。以大学生科技创新计划项目为载体，引导学生进行主动实践、自主学习的实践教学模式。为了扩大学生的视野，提高他们实践动手能力，鼓励学生课余时间走进实验室进行学习与研究，使得学有所需的学生都有机会参与其中，充分利用实验室的各种资源，得到有益的锻炼和提高。

工业工程、工业设计专业的学生先后开展了“基于人因工程学的超市货架设计”、“节·阅——公共绿色照明阅读桌创新设计”、“模块化组合式家具设计”等多项大学生科技创新计划项目的研究。有工业设计专业学生参与的捷能车队更是通过大学生科技创新计划项目的研究收获了多项成果，该团队设计的节能车多次获得Honda中国节能竞技大赛最佳技术奖、最佳设计奖、最吸引眼球奖等。

2.积极组织学生参加竞赛。组织学生参加机械创新设计大赛、三维数字化创新设计大赛，让学生真刀实枪的去干，利用课堂上教授的理论知识，品尝创新的滋味。工业设计专业学生参与设计的“家用多功能折叠购物车”、“防反光可调节黑板”等作品先后获得首都高校机械创新设计大赛的奖项。“农用翻土机设计”、“自动选种机”、“按摩椅设计”等作品获得了全国三维数字化创新设计大赛的奖项。

3.设置开放性实验。为了使课程实践环节得到进一步充实，增加实验学时，课程组开发了多项开放性实验，如“典型机构运动仿真分析与验证”、“典型机械拆装测绘与结构分析实验”、“小型机器人创意设计与制作实验”、“机械方案创新创意设计模拟实施与分析改进”、“常见机械传动系统建模与仿真分析实验”等，完成实验的学生可以获得创新学分，鼓励学生课余时间走进实验室。

五、结论

经过几年的研究与实践，北京信息科技大学近机类专业工业工程、工业设计的“机械设计基础”课程教学效果得到了改善，学生的学习兴趣得到了激发，学生的实践能力获得了锻炼。课程教学的改革与研究使学生能学以致用，增强了学习的自觉性，促使学生从“要我学”向“我要学”转变。

第三篇：《机械工程控制基础》课程电子教案

《化工过程控制原理》课程教案

一、课程概况

这是一门化工类各专业必修的专业基础课。通过本课程的学习，要求学生掌握自动控制的基本原理和概念，并具备对自动控制系统进行分析、计算、实验的初步能力，从理论上为后继专业课程的学习创造必要的条件，为学生将来从事工业自动化专业的工程技术工作和科研工作打下坚实的基础。计划理论32学时，实验8学时。

二、学习本课程必备的理论基础、高等数学和工程数学是本课程的重要基础，学生在学习本课程前，应具备微分方程、差分方程、复变函数、积分变换、矩阵等有关数学知识。、电路与磁路、电子技术基础两门课程，是本课程的先修课程。、学生在学习本课程前，需要有一定的化工、电机、自动控制元件等方面知识。

三、课程主要内容和学时分配 第一章 绪论

主要内容：自动控制的现状与发展、基本概念，自动控制系统的组成机构；自动控制系统的分类、基本要求，自动控制理论的发展历史。

基本要求：（1）了解化工过程控制论的基本含义和研究对象,学习本课程的目的和任务；掌握广义系统动力学方程的含义。（2）了解系统、广义系统的概念，了解系统的基本特性；了解系统动态模型和静态模型之间的关系。（3）掌握反馈的含义，学会分析动态系统内信息流动的过程，掌握系统或过程中存在的反馈。（4）了解广义系统的几种分类方法；掌握闭环控制系统的工作原理、组成；学会绘制控制系统的方框图。（5）了解控制系统中基本名词和基本变量。（6）了解正反馈、负反馈、内反馈、外反馈的概念。（7）了解对控制系统的基本要求。

重点：（1）学会用系统论、信息论的观点分析广义系统的动态特性、信息流，理解信息反馈的含义及其作用。（2）掌握控制系统的基本概念、基本变量、基本组成和工作原理；绘制控制系统方框图。

难点 ：广义系统的信息反馈及控制系统方框图的绘制。第二章 系统的数学模型

主要内容：系统的微分方程、传递函数；传递函数方框图、相似原理；MATLAB描述。基本要求：（1）了解数学模型的基本概念。能够运用动力学、电学及专业知识，列写机械系统、电子网络的微分方程。（2）掌握传递函数的概念、特点，会求传递函数的零点、极点及放大系数。（3）能够用分析法求系统的传递函数。（4）掌握各个典型环节的特点，传递函数的基本形式及相关参数的物理意义。（5）了解传递函数方框图的组成及意义；能够根据系统微分方程，绘制系统传递函数方框图，并实现简化，从而求出系统传递函数。（6）掌握闭环系统中前向通道传递函数、开环传递函数、闭环传递函数的定义及求法。掌握干扰作用下，系统的输出及传递函数的求法和特点。（7）了解相似原理的概念。（8）了解系统的状态空间表示法，了解MATLAB中，数学模型的几种表示法。

重点：（1）系统微分方程的列写。（2）传递函数的概念、特点及求法；典型环节的传递函数。（3）传递函数方框图的绘制及简化。

难点：（1）系统微分方程的列写。（2）传递函数方框图的绘制及简化。第三章 系统的时间响应分析

主要内容：时间响应的基本概念、典型输入信号及其变换；一阶系统的响应特性；二阶系统响应；系统误差分析与计算、高阶系统；单位脉冲函数在时间响应中的作用；MATLAB函数命令及其应用。

基本要求：（1）了解系统时间响应的组成；初步掌握系统特征根的实部和虚部对系统自由响应项的影响情况，掌握系统稳定性与特征根实部之间的关系。（2）了解控制系统时间响应分析中的常用的典型输入信号及其特点。（3）掌握一阶系统的定义和基本参数，能够求解一阶系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应及单位斜坡响应；掌握一阶系统时间响应曲线的基本形状及意义。掌握线性系统中，存在微分关系的输入，其输出也存在微分关系的基本结论。（4）掌握二阶系统的定义和基本参数；掌握二阶系统单位脉冲响应曲线、单位阶跃响应曲线的基本形状及其振荡情况与系统阻尼比之间的对应关系；掌握二阶系统性能指标的定义及其与系统特征参数之间的关系。（5）了解主导极点的定义及作用；（6）掌握系统误差的定义，掌握系统误差与系统偏差的关系，掌握误差及稳态误差的求法；能够分析系统的输入、系统的结构和参数以及干扰对系统偏差的影响。（7）了解单位脉冲响应函数与系统传递函数之间的关系。

重点：（1）系统稳定性与特征根实部的关系。（2）一阶系统的定义和基本参数，一阶系统的单位脉冲响应、单位阶跃响应及单位斜坡响应曲线的基本形状及意义。（3）二阶系统的定义和基本参数；二阶系统单位脉冲响应曲线、单位阶跃响应曲线的基本形状及其振荡情况与系统阻尼比之间的对应关系；二阶系统性能指标的定义及其与系统特征参数之间的关系。（4）系统误差的定义，系统误差与系统偏差的关系，误差及稳态误差的求法；系统的输入、系统的结构和参数以及干扰对系统偏差的影响。

难点 ：（1）二阶系统单位脉冲响应曲线、单位阶跃响应曲线的基本形状及其振荡情况与系统阻尼比之间的对应关系；二阶系统性能指标的定义及其与系统特征参数之间的关系。（2）系统的输入、系统的结构和参数以及干扰对系统偏差的影响。第四章 系统的频率特性分析

主要内容：频率特性概念、特点、作用、求取方法；图示方法（极坐标图、对数坐标图）；频率特性的特征量、最小相位与非最小相位系统的概念；MATLAB分析频率特性方法。

基本要求：1．掌握频率特性的定义和代数表示法以及与传递函数、单位脉冲响应函数和微分方程之间的相互关系；掌握频率特性和频率响应的求法；掌握动刚度与动柔度的概念。2．掌握频率特性的图和

图的组成原理，熟悉典型环节的图和

图和

图的特点及其绘制，掌握一般系统的的图的特点和绘制。3．了解闭环频率特性与开环频率特性之间的关系。4．掌握频域中性能指标的定义和求法；了解频域性能指标与系统性能的关系。5．了解最小相位系统和非最小相位系统的概念。

重点：1．频率特性基本概念、代数表示法及其特点。2．频率特性的图示法的原理、典型环节的图示法及其特点和一般系统频率特性的两种图形的绘制。3．频域中的性能指标。

难点：1．一般系统频率特性图的画法以及对图形的分析。2．频域性能指标和时域性能指标之间的基本关系。第五章 系统的稳定性

主要内容：稳定性的概念与条件；稳定性判据，包括Routh、Nyquist、Bode等三种方法；相对稳定性；MATLAB分析稳定性的方法。

基本要求：1．了解系统稳定性的定义、系统稳定的条件；2．掌握件和充要条件，学会应用

判据的必要条

判据判定系统是否稳定，对于不稳定系统，能够指出系统包含不稳定的特征根的个数；3．掌握Nyquist判剧；4．理解Nyquist图和Bode图之间的关系； 5．掌握Bode判剧；6．理解系统相对稳定性的概念，会求相位裕度和幅值裕度，并能够在Nyquist图和Bode图上加以表示。

重点：1．Routh判剧、Nyquist判剧和Bode判剧的应用；2．系统相对稳定性；相位裕度和幅值裕度求法及其在Nyquist图和Bode图的表示法。

难点：Nyquist判剧及其应用。第六章 系统的性能指标与校正

主要内容：性能指标、校正的概念与目的；校正的方法，包括串联、PID、反馈、顺馈等；MATLAB设计系统校正的方法。

基本要求：（1）了解系统时域性能指标、频域性能指标和综合性能指标的概念；了解频域性能指标和时域性能指标的关系。（2）了解系统校正的基本概念。（3）掌握增益校正的特点；熟练掌握相位超前校正装置、相位滞后校正装置和相位滞后—超前校正装置的模型、频率特性及有关量的概念、求法及意义；掌握各种校正装置的频率特性设计方法；熟练掌握各种校正的特点。（4）掌握PID校正的基本规律及各种调节器的特点；掌握PID调节器的工程设计方法。（5）掌握反馈校正、顺馈校正的定义、基本形式、作用和特点。

重点：（1）各种串联无源校正装置的模型、频率特性及有关量的概念、求法及意义；各种校正装置的特点及其设计方法。（2）PID校正的基本规律及各种调节器的特点；PID调节器的工程设计方法。（3）反馈校正、顺馈校正的定义、基本形式、作用和特点。

难点：（1）各种串联无源校正装置的设计。（2）PID调节器的工程设计方法。

四、教材与参考文献目录

教材：《自动控制原理》，巨林仓等编著，中国电力出版社出版 参考文献：

1.《自动控制原理》，李友善主编，朱克定主审，国防科技大学出版社出版 2.《自动控制原理》，孙虎章主编，中央广播电视大学出版社出版 3.《自动控制原理》，胡寿松主编，国防工业出版社出版（第四版）4.《自动控制原理》，周其节主编，华南理工大学出版社出版

五、实验教学目标与基本要求

实验是该课程重要的实践教学环节。目的旨在：验证理论知识，通过实验加强学生的实验手段与实践技能；掌握常用电工仪器仪表的使用方法，培养学生分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神；学生自行设计、自主实验，真正培养学生的实践动手能力，全面提高学生的综合素质。

1．动手能力的培养： 通过实验，使学生对实验所用仪器、设备单元的用途和使用方法有足够的了解和掌握，并且要求学生做到：能够独立分析和排除实验用仪器、设备单元的常见故障；能够利用现有实验装置和仪器、仪表正确获取、处理实验数据。2．组织实验能力的培养：要求学生按照实验项目的原则要求和指标要求，自行拟定实验提纲，自行设计组织实验，自行设计实验方案，自行设计实验表格，自行决定需要测取的实验数据，自行决定实验小组人数，自行安排实验进程。最终上交完整合格的实验报告。

3．分析问题和解决问题能力的培养：实验中只向学生提供必要且完整的实验装置说明，提出实验目的、实验要求，以及欲达到的实验指标。要求学生能够正确运用学过的理论知识，通过实验掌握系统的调试方法，提高工程设计能力。

4.思维能力和创新能力的培养：通过启发、组织学生设计创新性实验，活跃学生的学术思想，使其对所学内容提出一些新的见解，进而 提高学生的创新能力。

5．综合素质的培养：通过对实验准备、实验过程组织以及实验报告整理书写（实验报告中含实验数据分析等内容）等项要求的不断调整，全面提高学生的综合素质，为进一步接触实践，走向社会打下坚实的基础。

六、实验项目及教学安排

1．MATLAB软件及其应用仿真

2学时； 2.典型环节及二阶系统的暂态过程分析 2学时； 3.线性系统频率特性的测试 1学时；4.PID控制器的动态特性

1学时；

七、实验教材及参考书

《自动控制实验指导书》，《MATLAB语言及其应用》

八、教学方法与手段

多媒体课件教学，将计算机辅助软件 MATLAB 应用于本课程教学，避免了繁琐的数学推导和计算，化抽象为具体，通过仿真，使学生更直观的掌握本课程的基本概念。

九、考核方式和成绩评定

考核分为二部分：一是平时作业、课堂测验和实验成绩，占总成绩的 40% ；二是该课程的期末考试，占总成绩的 60%。

期末考试试题按 6 ： 3 ： 1 的比例选取与编制，60 分基本题，以考核基本概念为主，可以填空、简答与计算题的形式出题。30 分中等难度考题，以考核重点内容为主，形式主要为分析与计算题。10 分为提高题，以考核基本内容中具有较大难度和方法较为灵活的试题为主，能综合应用所学的知识，形式为分析计算题。

第四篇：机械工程应用型人才培养研究论文

摘要：智能制造是多种先进制造系统和模式的结合体。本文针对机械工程专业学生的工程应用能力培养问题，通过对智能制造的技术特征和关键技术分析，提出了在智能制造背景下机械工程专业人才能力的新要求。通过对应用型本科机械类专业人才培养现状的分析，研究了符合人才培养要求的应用型本科机械工程专业人才培养模式，提出了产教融合、校企合作培养面向智能制造的应用型人才的新实施方案。为培养高素质的、符合企业要求的智能制造应用型人才提供了参考建议。

关键词：智能制造；地方本科院校；应用型人才；产教融合随着《中国制造202_》规划的深入实施，智能制造已提升为国家主攻战略方向，伴随着国家智能制造示范区和和制造业创新中心的建设，应加大智能制造需要的智力投入和人才培养[1]。而培养大量适应智能制造的技术技能人才正是应用型本科院校的机械工程专业应承担的人才培养任务。本文系统分析了机械行业智能制造技术技能人才培养特点和素质要求，研究了产教融合、校企合作培养满足智能制造要求的技术技能人才的实施思路。

1、智能制造人才的能力需求分析

机械行业智能制造分为五大领域，即智能装备制造、智能控制系统、智能工业网络、智能制造技术和智能管理，是集成了制造技术创新、管理模式创新和组织方式创新的先进制造技术，是数字化制造、精益生产、网络化制造、虚拟制造、敏捷制造和绿色制造等多种先进制造系统和模式的结合体[1]；智能制造技术的核心是将新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套设备通过互联网技术形成一个“智慧工厂”[2]。智能制造的关键技术主要包括：现代传感技术、装备制造技术、自动化与控制技术、网络技术、工业机器人技术和物联网技术、数控编程技术、数字化制造技术、虚拟现实与拟人化智能技术等。是装备制造技术与智能技术、信息技术的集成与融合。因此，智能制造对机械工程专业大学毕业生提出了如下新技术技能要求[3]：

（1）具有数字化设计和制造的知识技能如CAD、CAM、CAE等以及相关的实践经验。

（2）需要掌握更多的传感技术、信息技术、智能技术和网络技术。

（3）需要更多地关注工艺布局、工艺实施、工艺优化，掌握CAPP、PDM、加工过程动态仿真这些新技能。（4）需要具备智能管理的知识和能力，如生产过程执行管理系统（MES）、企业资源计划（ERP）等工具的运用。

2、应用型本科机械工程专业人才培养存在的问题

地方本科院校在应用型人才培养的过程中，仍有许多不足之处，无法适应智能制造业的人才所要求的知识、能力和素质需求。首先，危机意识不足，推进力度参差不齐，各校普遍认为智能制造还远未开始。我国制造业大多处于工业2.0水平，部分接近或达到工业3.0水平，因此，我国制造业普及工业2.0的路还没有完成、补齐工业3.0的基础还没有夯实，在如此低水平的基础上推行工业4.0，瞻前顾后并止步不前。因此，对接智能制造、调整人才培养模式，进行卓有成效的改革与建设，任务十分艰巨。其次，一些新设立的地方本科院校不愿放下身段，无视其应用型、地方型、技术技能型的特色定位，将学科体系片面倾向于学术型和研究性人才培养，与企业合作的广度、深度不够。由于双师型师资缺乏和实习实践基地建设薄弱，学生的工程实践能力、实操技能和创新创业能力得不到有效培养。另一些学校虽然开办了针对智能制造的专业方向，或在专业选修课上增加了若干智能制造的相关课程，但由于目标岗位能力需求不明确，无法充分对接地方和区域经济发展和产业转型升级需求。最后，智能制造涉及机械、电子、信息、人工智能和系统管理等新知识与新技术，学科的综合性广、跨度大，而各校工科各专业普遍以教学学院为单位分设，尽管一些学校建立了跨学科的教学与实践大平台，但教学学院的传统建制造成了师资、技术和资源的割裂，不利于复合型智能制造人才的培养。教师参与地方企业的科研活动少，实践经验不足，对地方智能制造关键技术缺少了解，造成很多专业的课程教学、实践与企业的人才需求严重脱节。

3、面向智能制造的人才培养方案实施建议

3.1 开展校企合作，创新应用型人才培养模式在近年的办学过程中，大部分地方本科院校的地方型、应用型和技术技能的定位逐渐清晰，但与用人单位对于毕业生的知识、能力和素质的需求之间仍然存在较大的差距，对于高等学校来说解决这一问题的的有效措施在于人才培养模式的改革和创新。首先，应借鉴国外人才培养的有效实践，建立能力导向的教学目标、开设应用导向的课程[1]、注重实践的教学过程、开展形式多样的校企合作。其次，地方本科院校应调整与转变校企合作思路，打破校企合作壁垒，拓展多边协作，将产业的理念、技术、资源整合到高校的课程、实训以及师资中，从机制、理念、课程体系、培养路径、质量评价标准、企业参与程度等多方面，对人才培养体系进行创新升级和深度变革。同时将高校培养的毕业生、科研成果以及双创成果带给产业，满足其对人才和创新的需求。

3.2 统筹通与专的关系，优化专业人才培养方案首先，夯实机械类学科的专业基础，拓展智能制造相关技术知识。应用型本科机械类专业要围绕应用型人才成长必备的学科、专业基础理论知识，整合教学内容，在传统机械设计理论和机械制造技术的基础上，适度增加计算机技术、数字化技术、人工智能技术和信息技术基础知识，构建适合智能制造发展方向的机械类专业学科、专业大平台。其次，以智能制造对应用型人才能力的需求为导向，细分专业方向。智能制造涉及的技术面广、跨度大，面面俱到、全面学习与掌握智能制造的知识和技术是不可能的。因此，学校应着力于面向区域和地方智能制造企业对应用型人才的需求开展针对性和适应性培养，抓住核心技术，明确能力培养目标，优化培养方案；正确处理好“通与专”教学内容，既要保证所有学生对智能制造有一个全面的初步了解，又要细分智能制造领域应用型人才的目标岗位群，针对关键技术应用开设不同专业方向。

3.3 改革教学方法和手段，提升教育教学质量。首先，教育应以学生为中心，围绕应用型人才培养特点，积极探索PBL、项目教学法等。让教师从“知识传播者”向“知识引领者、技能培训者、人才开发者、职业教练和心灵导师”转变，实现“以学习者为中心”的新型教学模式[4]；其次，利用现代化信息技术，采用网络在线课程和虚拟现实等数字化教学方式，为专业基础课程和面向智能制造的专业课程教学的融合搭建平台，如MOOC、SPOC、微格教学等；最后，鼓励学生充分利用网络资源自学，通过辅导、引导最后考核，提高学生自我管理和学习能力，变被动学习为主动学习。3.4围绕关键技术，构建互联网+智能制造实训平台应用型人才培养强调“应用性和实践性”，应构建知识、能力、素质协调的育人模式和理论教学与实践教学协同的培养过程，强化智能制造关键技术应用，重构实践教学能力培养目标，构建以能力培养为主线并持续全部培养过程的实践教学体系[5]。通过产教融合计划，与知名智能制造企业如SIEMENS、ABB、GE和FANUC等建设并利用互联网+智能制造实训平台，开展工业机器人示教编程、数据采集与监视控制系统（SCADA)、逻辑控制系统（PLC)、离散控制系统（DCS)、生产过程执行管理系统（MES）等智能制造相关项目的实训[6]，实现智能制造、机器人、自动化、信息与通信的技术的融合应用和学生机械设计能力、开发编程能力和实践动手能力的综合提升[7]。

4、结语

智能制造是制造业转型升级的必然趋势，对人才的培养模式和知识能力结构提出了新要求。地方本科高校机械专业教育应准确把握应用型、地方型、技术技能型的特色定位，主动适应智能制造产业的新变化、满足智能制造人才知识能力的新需求。为此，本文针对智能制造的技术特征和关键技术，通过分析应用型本科机械工程专业人才培养存在的问题，提出了创新校企合作模式，统筹通与专的关系，改革教学方法和手段，开展产教融合，构建互联网+智能制造实训平台等改革思路，以培养出满足智能制造产业发展的复合型专业技术人才。

第五篇：机械工程材料论文

机械工程材料发展现状叹息

摘要：机械工程材料没具有广泛的用途，在国民经济中占有极其重要的地位。本文对此类材料的现阶段的发展现状进行探析。

关键词：工程材料金属高分子复合材料陶瓷材料发展现状探析

前言：材料是人类赖以生存和发展的物质基础,是人类文明的重要里程碑,当今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱,而材料又是能源和信息发展的物质基础,人类先后经历了:石器时代——铁器时代——钢铁时代（高分子时代 半导体时代 先进陶瓷时代 复合材料时代）,这说明以学一种类材料为主导的时代已经一不复返了。材料的发展已进入丰富多采的时代，而以保护资源、环境和生态为目的的材料设计思想已形成新的潮流，即“生态环境材料”。

一、金属材料依然在材料家族中占有统治地位

金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。

人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。我们对金属材料的认识应从以下几方面开始：

1．1 分类：

金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。

①黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳 2％～4％的铸铁，含碳小于 2％的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。

②有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。

③特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金，以及金属基复合材料等。

1．2性能

材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能。

材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。

1.3 生产工艺：

金属材料生产，一般是先提取和冶炼金属。有些金属需进一步精炼并调整到合适的成分，然后加工成各种规格和性能的产品。提炼金属，钢铁通常采用火法冶金工艺，即采用转炉、平炉、电弧炉、感应炉、冲天炉(炼铁)等进行冶炼和熔炼；有色金属兼用火法冶金和湿法冶金工艺 ；高纯金属以及要求特殊性能的金属还采用区域熔炼、真空熔炼和粉末冶金工艺。金属材料通过冶炼并调整成分后，经过铸造成型，或经铸造、粉末冶金成型工艺制成锭、坯，再经塑性加工制成各种形态和规格的产品。对有些金属制品，要求其有特定的内部组织和力学性能，还常采用热处理工艺。常用的热处理工艺有淬火、正火、退火、时效处理（将淬火后的金属制件置于室温或较高温度下保温适当时间，以提高其强度和硬度）等。1.4 主要优势：

①、金属材料的力学性能全面，可靠性高，使用安全； ②、具有良好的温度使用范围；良好的工艺性能； ③、储量丰富，适合大规模应用

金属材料，尤其是新型金属材料在目前的情况下，应用较为广泛，前景依然不错，这种

状况将持续很长时间，非金属材料的研究进展将决定这种状态的时间长短。下面详细介绍下钢铁、镁及镁合金、铝及铝合金、稀有金属等金属材料在现阶段的发展状况

1.5 钢铁材料

自工业革命以来，钢铁一直是人类使用的最重要的材料，是国家工业化的基础，钢铁的生产能力是一个国家综合实力的重要标志。目前世界钢铁产量仍然在逐年增长。

中国钢铁工业协会秘书长戚向东说：在202_年钢铁行业还是要把严格控制固定资产的投资作为一项首要的任务，同时进一步提高钢铁行业运行的质量和效益。

钢铁工业发展的趋势

产品结构在变化：板材、管材、带材等高附加值产品的比重大幅增长

产业集中度进一步提高：产钢500万吨以上的企业由13家增加到15家，占全国钢产量的45%

主要应用领域：作为工业中最重要的材料，在未来很长的一段时期内，钢铁材料的主导地位仍将难以动摇。

电力系统：工业锅炉、热交换管道、大型转子和叶轮等 汽车工业：主要结构件、车床与机械工业

铁路与桥梁、船舶与海上钻井平台、兵器工业：坦克、大炮、枪械 石油开采机械及输油管道、化工压力容器、建筑钢筋和构架、1．6 镁及镁合金

镁由于其优良的物理性能和机械加工性能，丰富的蕴藏量，已经被业内公认为最有前途的轻量化材料及21世纪的绿色金属材料，未来几十年内镁将成为需求增长最快的有色金属。

1、汽车、摩托车用镁合金

汽车、摩托车等交通类产品用镁合金，镁作为实际应用中最轻的金属结构材料，在汽车的减重和性能改善中的重要作用受到人们的重视。世界各大汽车公司已经将镁合金制造零件作为重要发展方向。行家预测，在未来的7-8年中，欧洲汽车用镁将占总消耗量的14%，预计今后将以15%的速度递增，202_年将达到20万吨。

2、电子及家电用镁合金

汽车行业对镁合金的大量需求，推动了镁合金生产技术的多项突破，镁合金的使用成本也大幅度下降，从而促进了镁合金在计算机、通讯、仪器仪表、家电、医疗、轻工等行业的应用发展。其中，镁合金应用发展最快的是电子信息和仪器仪表行业。在薄壁、微型、抗摔撞的要求之下，加上电磁屏蔽、散热和环保方面的考虑，镁合金成了厂家的最佳选择。另外，镁合金外壳可使产品更豪华、美观。在电子信息和仪器仪表行业的镁合金制品的单位重量和尺寸不如汽车零部件，但它的数量大、覆盖面广，其用量也是巨大的。所以，近几年电子信息行业镁合金的消耗量急剧增加，成为拉动全球镁消耗量增加的另一重要因素。

1．7 铝及铝合金

铝合金具有密度小、导热性好、易于成形、价格低廉等优点，已广泛应用于航空航天、交通运输、轻工建材等部门，是轻合金中应用最广、用量最多的合金。随着电力工业的发展和冶炼技术的突破，其性价比大为提高，目前交通运输业已成为铝合金材料的第一大用户。在世界范围内，交通运输业已成了铝材的第一大用户，202_年交通运输业消耗铝占全世界原铝产量的27.6%，有些国家达30%以上。随着交通运输业现代化进程的加快，铝及铝合金材料在航空航天和汽车三大领域的应用日益增加。