機(jī)械原理課程“三位一體”教學(xué)的探索與實(shí)踐

申 燚，王明強(qiáng)

（江蘇科技大學(xué)機(jī)電與汽車(chē)工程學(xué)院，江蘇 張家港 215600）

《機(jī)械原理》課程，是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，是基礎(chǔ)理論課到專(zhuān)業(yè)課之間的橋梁，是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生能力培養(yǎng)和素質(zhì)教育的最基本課程?！稒C(jī)械原理》課程呈現(xiàn)出知識(shí)點(diǎn)多而難的特點(diǎn)，且比較抽象和枯燥，因此如何改革《機(jī)械原理》課程，提高教學(xué)效率，一直是該課程一線(xiàn)教師所關(guān)注的。

1 教學(xué)改革的集中點(diǎn)

目前教學(xué)改革主要集中在以下幾個(gè)方面：

（1）改革教學(xué)內(nèi)容，注重教材及最新教學(xué)思想[1]；

（2）改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段，提高教學(xué)效率[2]；

（3）加強(qiáng)實(shí)踐性環(huán)節(jié)，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維能力[3]。

上述改革涉及到了《機(jī)械原理》的教和學(xué)、理論和實(shí)踐的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)提高《機(jī)械原理》課程教學(xué)效果，起到了很大作用。而其中尤其以教學(xué)方法和教學(xué)手段，對(duì)教學(xué)效果起著舉足輕重的作用。

作為傳道授業(yè)的教師和以獲取知識(shí)為目的的學(xué)生來(lái)說(shuō)，教學(xué)是兩者溝通和知識(shí)傳授的最直接途徑，學(xué)習(xí)效果很大程度上取決于教學(xué)。但從已有的改革成果來(lái)看[4~5]，目前該方面的改革仍主要停留在如何用好多媒體課件。

多媒體具有圖文并茂、音像豐富、信息量大的優(yōu)點(diǎn)，但也存在重點(diǎn)難以凸顯、節(jié)奏快、學(xué)生難以消化的不足，因此僅僅依靠多媒體是不夠的。板書(shū)和教具雖然傳統(tǒng)，但板書(shū)具有條理清楚、重點(diǎn)突出及容易把握節(jié)奏等優(yōu)點(diǎn)；教具具有直觀、啟發(fā)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而后者相對(duì)于具有多機(jī)構(gòu)、多運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)的機(jī)械原理課程來(lái)說(shuō)，優(yōu)點(diǎn)尤為突出。因此，若將他們與多媒體有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，可以揚(yáng)長(zhǎng)避短、相輔相成更好地提高課程的教學(xué)效果。為了進(jìn)一步改革《機(jī)械原理》課程的教學(xué)，本文針對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)手段，提出了“三位一體”的教學(xué)模式，并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)踐。

2 “三位一體”教學(xué)模式概述

“三位一體”，即有機(jī)結(jié)合板書(shū)、課件和教具的各自?xún)?yōu)點(diǎn)，通過(guò)板書(shū)來(lái)提供清晰的知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)，并彌補(bǔ)課件放電影似的快節(jié)奏，為學(xué)生提供知識(shí)點(diǎn)思考和消化的緩沖；利用課件所能提供的大信息量，比如圖片、工程視頻、Flash動(dòng)畫(huà)來(lái)彌補(bǔ)板書(shū)信息量少、知識(shí)難點(diǎn)難以清楚闡述的不足，以及教具的單調(diào)性；而針對(duì)知識(shí)點(diǎn)的教具，則可以彌補(bǔ)板書(shū)缺乏理論聯(lián)系實(shí)際和課件不直觀性等不足。

只有將三者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，才能極大地提高授課效率和效果，培養(yǎng)學(xué)生的形象思維能力和加深對(duì)教學(xué)中難點(diǎn)與重點(diǎn)的消化。“三位一體”的優(yōu)點(diǎn)是毋庸置疑的，但對(duì)于一堂大課，如何將三者進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，則是教學(xué)的關(guān)鍵和難點(diǎn)。本文以《機(jī)械原理》教材第2章中的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖知識(shí)點(diǎn)為例[6]，以顎式破碎機(jī)為載體，從下面幾個(gè)方面來(lái)詮釋如何將板書(shū)、課件和教具進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革的實(shí)踐。

3 板書(shū)的安排

板書(shū)主要是通過(guò)對(duì)板位合理安排和精心布局，將課堂內(nèi)容的主要知識(shí)點(diǎn)重點(diǎn)突出地列出，使得學(xué)生能對(duì)課堂內(nèi)容能了然于心，能有效掌握課程的進(jìn)程，以及對(duì)重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)的及時(shí)思考和消化。關(guān)于運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖知識(shí)點(diǎn)，主要向?qū)W生傳輸簡(jiǎn)圖定義、常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)副符號(hào)和運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)，以及簡(jiǎn)圖繪制步驟，因此知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容可板書(shū)如下：

（1）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的定義。用簡(jiǎn)單的線(xiàn)條和規(guī)定的符號(hào)，來(lái)表達(dá)構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副以及機(jī)構(gòu)，并且按比例繪制的圖形。

（2）常見(jiàn)的平面運(yùn)動(dòng)副符號(hào)，如轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、平面高副。

（3）常見(jiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)，如齒輪副、凸輪副。

（4）一般構(gòu)件的表示符號(hào)，如桿和軸類(lèi)構(gòu)件、固定構(gòu)件、同一構(gòu)件。

（5）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的步驟。

4 多媒體課件的安排

板書(shū)有助于學(xué)生對(duì)課堂重要知識(shí)點(diǎn)的把握，但能提供的信息量少，不能很好地將理論知識(shí)點(diǎn)與工程實(shí)踐相結(jié)合，比如運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖是什么，在工程中是怎樣的；此外對(duì)于知識(shí)難點(diǎn)，也很難生動(dòng)有效地詮釋?zhuān)热鐧C(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制過(guò)程。

課件PPT恰能彌補(bǔ)板書(shū)信息量不足，為此在課堂開(kāi)篇之際，可以首先利用PPT提供一些與運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖相關(guān)的工程案例，比如：顎式破碎機(jī)、曲柄搖桿泵、步進(jìn)輸送機(jī)、牛頭刨床、抽水機(jī)等圖片或Flash動(dòng)畫(huà)，這些既形象又直觀，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并通過(guò)提問(wèn)的方式啟發(fā)學(xué)生如何設(shè)計(jì)上述機(jī)構(gòu)。

在講解運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟時(shí)，可以借助于圖1所示的顎式破碎機(jī)Flash動(dòng)畫(huà)。構(gòu)件1與構(gòu)件2之間的運(yùn)動(dòng)副，可以看出構(gòu)件1與構(gòu)件2之間是面接觸，由此可以判斷是平面低副，又由于它們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是轉(zhuǎn)動(dòng)，最后可以判斷出該運(yùn)動(dòng)副是轉(zhuǎn)動(dòng)副，其軸心在O點(diǎn)；同樣可以判斷出構(gòu)件2與構(gòu)件3、4在B、D兩點(diǎn)分別構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，構(gòu)件3與機(jī)架6在E點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，構(gòu)件4與構(gòu)件5在C點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，構(gòu)件1、5與機(jī)架6分別在A、F兩點(diǎn)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副；同時(shí)可以看出構(gòu)件1是一個(gè)偏心軸，在畫(huà)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)，偏心軸用實(shí)線(xiàn)表示，實(shí)線(xiàn)的長(zhǎng)度就是偏心距，其他構(gòu)件都是桿件，都用實(shí)線(xiàn)表示，實(shí)線(xiàn)的長(zhǎng)度即運(yùn)動(dòng)尺寸；接下來(lái)就可以以運(yùn)動(dòng)平面為投影面，按比例畫(huà)出該機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

學(xué)生可以一邊觀看Flash動(dòng)畫(huà)，一邊繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。采用Flash動(dòng)畫(huà)，不僅可以讓學(xué)生清楚地看出破碎機(jī)的工作過(guò)程；而且還能讓學(xué)生在繪圖過(guò)程中提供方便，不需要自己轉(zhuǎn)動(dòng)該機(jī)構(gòu)，就能非常容易地找出該機(jī)構(gòu)的可動(dòng)件數(shù)，以及各構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副。

通過(guò)Flash動(dòng)畫(huà)，學(xué)生雖然可以了解運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟，但是未免仍對(duì)實(shí)際工程對(duì)象是否按照原理工作產(chǎn)生疑惑，此時(shí)可以借助PPT的視頻來(lái)播放如圖3所示的顎式破碎機(jī)的碎石視頻。通過(guò)該視頻，學(xué)生從動(dòng)畫(huà)轉(zhuǎn)到了破碎機(jī)實(shí)物，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；同時(shí)又能清楚地了解破碎機(jī)的真實(shí)工作原理：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶和皮帶輪，通過(guò)偏心軸使連桿上下運(yùn)動(dòng)，連桿最后帶動(dòng)動(dòng)顎上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)連桿上升時(shí)，從而推動(dòng)動(dòng)顎板向固定顎板接近，與此同時(shí)物料被壓碎或劈碎，達(dá)到破碎的目的。當(dāng)連桿下行時(shí)，動(dòng)顎板在連桿和連架桿的作用下，離開(kāi)固定顎板，此時(shí)已破碎物料從破碎腔下口排出。

圖1 顎式破碎機(jī)的Flash動(dòng)畫(huà)截圖

目前位于教學(xué)一線(xiàn)的教師，體現(xiàn)出更多地依賴(lài)于多媒體，將本應(yīng)突出知識(shí)重點(diǎn)的板書(shū)內(nèi)容，也放在PPT上播出，使得整個(gè)教學(xué)進(jìn)程過(guò)快，學(xué)生猶如看電影，不能很好地把握知識(shí)點(diǎn)的主次，且來(lái)不及消化過(guò)多的信息量，因此課堂結(jié)束之后，大腦仍是一片空白。而板書(shū)是隨著課堂的進(jìn)展而進(jìn)行的，因此很好地把握了節(jié)奏，并將重要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了有效突出，因此將多媒體和板書(shū)進(jìn)行有效穿插結(jié)合，可以啟到揚(yáng)長(zhǎng)避短、相輔相成的作用。

圖2 顎式破碎機(jī)的視頻截圖

圖3 顎式破碎機(jī)模型

5 教具的選用

采用多媒體雖然彌補(bǔ)了信息量的不足，但不具有直觀性，學(xué)生始終缺乏親身體會(huì)的感覺(jué)，而教具恰好能彌補(bǔ)這一不足。在講解如何繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的時(shí)候，為了進(jìn)一步讓學(xué)生有身臨其境的感覺(jué)，而不是紙上談兵，可以采用如圖3所示的顎式破碎機(jī)模型教具。講解時(shí)：

（1）首先緩慢運(yùn)轉(zhuǎn)破碎機(jī)模型；接著讓學(xué)生找該機(jī)構(gòu)有多少個(gè)可動(dòng)件，破碎機(jī)總的構(gòu)件數(shù)就是可動(dòng)件數(shù)加一；然后讓學(xué)生找出構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副；

（2）選擇破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)平面為投影面，按照上述所說(shuō)的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副表示方法，繪制運(yùn)動(dòng)示意圖；

（3）測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副間的尺寸；

（4）根據(jù)紙張大小，選擇合適的比例，按比例繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

在課堂教學(xué)的過(guò)程中，利用教具不僅彌補(bǔ)板書(shū)和課件的不直觀性，還可以通過(guò)教具來(lái)與學(xué)生互動(dòng)，讓學(xué)生上講臺(tái)親自操作來(lái)體會(huì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并分析其工作原理，從而加深知識(shí)點(diǎn)的理解，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。

6 結(jié)束語(yǔ)

《機(jī)械原理》是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的核心基礎(chǔ)課，知識(shí)點(diǎn)多而難且很抽象，學(xué)生往往難以對(duì)課上內(nèi)容及時(shí)領(lǐng)悟，因此改革課程的教學(xué)方式，提高教學(xué)效果勢(shì)在必行。課題組在校區(qū)基金的資助下，對(duì)《機(jī)械原理》課程的教學(xué)進(jìn)行了改革嘗試，對(duì)各章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)按照“三位一體”的教學(xué)模式，進(jìn)行了設(shè)計(jì)和教學(xué)。從學(xué)期末的學(xué)生網(wǎng)上評(píng)價(jià)可以看出，課程的教學(xué)改革方式還是非常成功的，學(xué)生普遍反映老師教學(xué)認(rèn)真，思路清晰，講述深入淺出，重點(diǎn)突出，能理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了較好的教學(xué)效果。

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