《機械設計》ＣＡＩ教學改革研究

匡　兵　黃美發(fā)　孫永厚

摘 要： 《機械設計》是機械類專業(yè)本科生的一門主干課程。目前《機械設計》CAI教學中存在課堂教學程序化、課堂教學信息量過大、忽視學生的具體情況等問題。為了提高教學質(zhì)量，本文分析了這些問題產(chǎn)生的原因，提出了“建立教學資源庫，打造個性化的教學課件；屏幕與黑板相結(jié)合，適當控制課堂教學信息量；倡導啟發(fā)式教學，調(diào)動學生學習積極性”的解決方法。

關鍵詞： 《機械設計》 CAI課件 教學改革

《機械設計》課程是高等院校機械類專業(yè)本科生的一門主干課程［１］，是基礎課與專業(yè)課銜接的紐帶，起到重要的基礎作用。該課程涉及的知識點多，知識面廣，理論性、實踐性強［２］。在《機械設計》課程的教學中，計算機輔助教學已得到廣泛的應用［３］－［５］。但是，在應用CAI課件進行《機械設計》課程的教學時，出現(xiàn)了課堂教學程序化、課堂教學信息量過大和忽視學生的具體情況等問題。本文針對這些問題進行探討，分析了問題產(chǎn)生的原因，并提出了相應的解決辦法。

一、《機械設計》教學存在的問題

（一）課堂教學程序化。

應用CAI課件進行《機械設計》教學時，最常出現(xiàn)的問題就是課堂教學程序化。許多學校都是根據(jù)一個或多個優(yōu)秀教師的教案為基礎，建立CAI課件的基本框架，然后由技術(shù)人員完成整個課件，所有教師都使用同樣的課件進行教學。課件包含文字、圖像、聲音、動畫等多種媒體，可以說是圖文并茂，形象生動，給人的第一印象很好。但應用這種程序化的課件進行教學的實際效果如何呢？在學生中進行的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，情況與預想并不一致。其中一個學生的意見很具代表性：“一上CAI課我就想睡覺，因為上CAI課就像看電影一樣，可這種電影實在讓人提不起精神?！?/p>

進入二十一世紀以來，社會對高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才的需求日漸升溫。用缺少教師個性的程序化的CAI課件進行教學就好像工廠里用生產(chǎn)線生產(chǎn)產(chǎn)品一樣，效率雖高但所有的產(chǎn)品都是一模一樣的，這樣的大學生顯然無法滿足社會的需求。教師是教學的重要組成部分，缺少教師個人的特點的課就像缺少了靈魂的人一樣了無生氣。所以，程序化的CAI課件是當前CAI教學課件存在的首要問題。

（二）課堂教學信息量過大。

在現(xiàn)行的《機械設計》CAI課件中，原來需要教師在黑板上進行推導和設計計算的內(nèi)容，現(xiàn)在通常使用預先制作好的圖形或是動畫來演示。這樣一來，課堂教學信息量就無形中加大了。根據(jù)我們在教學實踐中的統(tǒng)計，課堂教學信息量可以增加50%，有時候甚至可以增加100%。然而，學生在單位時間內(nèi)可以接受的信息量是有限的，課堂教學信息量的增大必然影響學生對教學內(nèi)容的理解。根據(jù)我們對本校學生的調(diào)查顯示，課堂教學信息量增加50%，學生理解率降低15%左右；課堂教學信息量增加100%，學生理解率降低40%左右。質(zhì)量是教學的根本，追求速度而導致質(zhì)量下降，顯然是舍本逐末。

（三）忽視學生的具體情況。

用統(tǒng)一CAI課件進行《機械設計》教學還會帶來另一個常見的問題——忽視學生的具體學習情況。我們知道，學生個體之間是有差異的，不同的學生有不同的特點。同樣的，班級與班級之間，年級與年級之間，也存在著一些差異。教師在上課的過程中，根據(jù)學生在課堂上和作業(yè)中的表現(xiàn)，應該適當調(diào)整教學的內(nèi)容。這種調(diào)整雖然從總體上來講比較微小，但這正是教學水平的體現(xiàn)，也是優(yōu)秀教師和一般教師的差距。學生作為知識的受體，是教學活動的重要組成部分之一。忽視學生具體學習情況，就會造成教學目標的偏差?！安钪晾?，謬以千里”，所以，這種忽視學生具體學習情況的教學問題必須加以解決。

三、問題的分析與解決

（一）問題的分析。

不論是什么形式的教學改革，其目標都是提高教學質(zhì)量，一旦忽視這個根本目標，就會步入歧途。進行《機械設計》課程CAI教學改革，其目的也是運用計算機來提高教學質(zhì)量。當前在《機械設計》CAI教學中出現(xiàn)的種種問題就是忽視了教學質(zhì)量，片面追求運用計算機多媒體技術(shù)的結(jié)果。為了解決這些問題，我們需要將目標定位于提高教學質(zhì)量，所有的計算機多媒體技術(shù)的使用都要為這個目標服務。

（二）建立教學資源庫，打造個性化的教學課件。

針對前面提到的課堂教學程序化的問題，我們提出“建立教學資源庫，打造個性化的教學課件”的解決辦法。

《機械設計》教學資源庫，就是與課程CAI教學有關的資源庫，包括文字、圖形、三維模型、圖片、聲音、動畫等各種多媒體教學素材。教學資源庫中素材豐富，遠多于組織一套《機械設計》CAI課件所需的量。教師根據(jù)自己個人的特點組織出個性化的課件，在教學過程中發(fā)揮出個性化的魅力去吸引學生，使學生的學習變得更為輕松、有趣。教師在教學中通過與學生的交流，掌握學生的學習情況后，也可以對課件的教學內(nèi)容進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)。

在資源庫的支持下，教師可以很輕松地構(gòu)建屬于自己的CAI課件，而不是去適應別人制作的課件，這更有利于發(fā)揮出教師的教學水平，從而達到提高教學質(zhì)量的目的。當然，教師要注重提高個人的教學能力，否則就會適得其反。

（三）屏幕與黑板相結(jié)合，適當控制課堂教學信息量。

針對前面提到的課堂教學信息量過大從而影響學生理解教學內(nèi)容的問題，我們提出“屏幕與黑板相結(jié)合，適當控制課堂教學信息量”的解決方法。

多媒體CAI教學的目的在于幫助學生理解與掌握教學內(nèi)容，它不能完全取代傳統(tǒng)教學手段。因此，在選擇多媒體教學內(nèi)容時，教師必須對教學的內(nèi)容和教學對象進行分析，認定哪些內(nèi)容有必要采用多媒體課件進行教學，運用多媒體課件教學對學生有什么影響等。就《機械設計》課程而言，多媒體課件教學主要應用于機械的運動原理、特性分析、設計原理及加工方法等內(nèi)容抽象并且難用語言表達的部分。例如：齒輪機構(gòu)工作原理及其加工、軸的類型及結(jié)構(gòu)設計、滾動軸承類型、加工裝配及組合設計等。利用多媒體課件中的動畫演示，加上教師的詳細講解，使學生對一些抽象、模糊的機械運動、工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、加工方法有更清晰的感性認識，接受起來比較容易，從而提高教學效果。如在講解一對齒輪正確嚙合條件及連續(xù)傳動條件時，通過播放多媒體課件中一對相互嚙合齒輪運動狀況的動畫給學生看，控制課件可以使嚙合過程停留在任何位置，學生能清晰地觀察到一對齒廓或相鄰齒廓的嚙合狀況，更好地理解教學內(nèi)容。再如在講解軸承的類型及其選擇原則時，可以通過動畫及錄制的錄像使學生了解軸承的加工及應用的場合，更好地掌握軸承的選擇。由于將書本上精致的概念變成生動、形象、直觀的動態(tài)形式，充分發(fā)揮了學生的觀察力，促進了學生的求知欲，學生更容易理解掌握，因此提高了教學效果。在講解帶傳動、齒輪傳動設計及軸承壽命計算時，可以采用傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”的教學方式，通過板書和詳細的講解使學生明確設計方法和步驟，在設計過程中讓學生查閱相關資料和手冊，從而增強實時的交流，能及時地掌握學生查閱資料的能力。

采用屏幕與黑板相結(jié)合的教學方式，在講授需要板書的設計計算內(nèi)容時，教學速度就降了下來，從而達到適當控制課堂教學信息量的目的。同時，《機械設計》課程中的設計計算本來就是學生理解起來比較困難的內(nèi)容，采用傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”的教學方式為學生理解這些內(nèi)容提供了時間。盡管課堂教學的信息量減少了，但學生通過聽課所掌握的內(nèi)容卻增加了，這就提高了教學質(zhì)量。

（四）倡導啟發(fā)式教學，調(diào)動學生學習積極性。

教學質(zhì)量的好壞，主要取決于學生的學習積極性高低，因此調(diào)動學生的學習積極性是提高教學質(zhì)量的決定性因素。在《機械設計》課程的授課過程中，應積極倡導啟發(fā)式教學，提高學生主觀能動性的發(fā)揮，使其學習的態(tài)度由被動向主動過渡，強調(diào)學習的獨立性、研究性，以及教學方法的多樣性。營造教師為主導，學生為主體的課堂氛圍，在教學過程中教師可以通過多提出問題，引起學生的思考，發(fā)掘?qū)W生的潛能；還可以在課堂中穿插討論環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，注意教與學的互動。

（五）教學實踐。

我們提出的解決方法已在本校的《機械設計》課程教學中推行，從目前與學生和教師的調(diào)查與交流中發(fā)現(xiàn)，他們對這樣的教學改革比較滿意。

四、結(jié)語

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，《機械設計》CAI課件正在普遍應用于各個高校。應用CAI課件進行《機械設計》教學時出現(xiàn)課堂教學程序化、課堂教學信息量過大、忽視學生的具體情況等問題，本文提出了“建立教學資源庫，打造個性化的教學課件；屏幕與黑板相結(jié)合，適當控制課堂教學信息量；倡導啟發(fā)式教學，調(diào)動學生學習積極性”的解決方法。但我們要認識到，這些問題并不是計算機多媒體技術(shù)帶來的，而是人的認識偏差導致在應用策略上的失誤造成的。今后，我們?nèi)匀灰谔岣呓虒W質(zhì)量的基礎上，應用計算機多媒體技術(shù)不斷進行教學改革。

參考文獻：

［1］劉夫云.《機械設計》課程教學內(nèi)容改革初探［J］.重慶工學院學報，2007，21(3):135-137.

［2］凌學文.關于《機械設計》教學的幾點建議［J］.常州輕工職業(yè)技術(shù)學院學報，2007，2:17-19.

［3］張晶瑩.機械設計課程CAI與創(chuàng)新教學［J］.廣西師范學院學報(自然科學版)，2004，21(S1):103-104，117.

［4］嚴慧萍，孫偉，王希革.機械設計課程CAI多媒體課件的開發(fā)與應用［J］.甘肅科技，2004，20(8):45-46.

［5］溫芳.機械設計課程的CAI［J］.廣西大學學報(自然科學版)，2004，29(增刊):38-39，46.