論機械設(shè)計基礎(chǔ)教學(xué)中的設(shè)問藝術(shù)

機械設(shè)計基礎(chǔ)是機械、模具、數(shù)控等專業(yè)高職學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，經(jīng)過課程改革和課程融合之后，這門課程包含了理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械基礎(chǔ)等課程的內(nèi)容，又增加了機構(gòu)自由度、傳動角、壓力角等原來機械設(shè)計課程的內(nèi)容。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生需要掌握基本機構(gòu)的特點和應(yīng)用以及能對構(gòu)件進行簡單的設(shè)計、校核。本課程理論性強并包含大量的計算，對于學(xué)生來說是一門比較難于理解、難于學(xué)習(xí)的學(xué)科，學(xué)習(xí)過程容易喪失信心，教學(xué)效果不理想。

美國教育家鮑里奇教授在《有效教學(xué)方法》中指出，清晰授課、多樣化教學(xué)、任務(wù)導(dǎo)向、引導(dǎo)學(xué)生投入學(xué)習(xí)過程和確保學(xué)生成功率是有效教學(xué)至關(guān)重要的五種行為，其中多樣化教學(xué)可以表現(xiàn)為變化提問類型、用積極的肢體語言激發(fā)學(xué)生的參與熱情。筆者現(xiàn)就在教學(xué)中如何設(shè)計有效的提問進行闡述。

一、借助問題，緊抓破冰，上好第一課

俗話說：“良好的開始是成功的一半?！睂W(xué)生是否認可老師、一學(xué)期的教學(xué)是否能順利，第一節(jié)課的破冰至關(guān)重要。通過第一次課，建立起老師和學(xué)生之間良好的互動，激發(fā)出學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣。

筆者在第一節(jié)課中，通過下面的問題來達到教學(xué)目的：請問同學(xué)們是否知道下面圖1中指環(huán)和大橋有什么關(guān)系？學(xué)生的好奇心會一下被抓住，然后老師再用精彩的語言娓娓道出加拿大工程師的指環(huán)與魁北克大橋的故事。趁著學(xué)生在對這個故事感慨時，拋出核心問題也就是教學(xué)目的：設(shè)計的目的是什么？ “安全、實用?！睂W(xué)生會馬上回答這個問題。借此機會教師簡單介紹本課程的主要教學(xué)內(nèi)容，并告訴學(xué)生，本門課程就是講解如何保證安全性的一門課程。至此，借助問題，破冰的目的已經(jīng)達到。

二、設(shè)計有梯度的問題，一步步引出知識點

教學(xué)始于提問，并以進一步的提問來推進。在教學(xué)過程中，教師圍繞教學(xué)目標和教材的重點、難點，由淺入深地創(chuàng)設(shè)問題情境，尤其是善于抓住新舊知識的連接點進行設(shè)問，來啟迪學(xué)生的思維，在學(xué)生似懂非懂、似通非通之處，教師應(yīng)及時扮演好指導(dǎo)者的較色，引導(dǎo)學(xué)生一步一步向預(yù)先設(shè)計好的結(jié)果接近，引導(dǎo)學(xué)生沿著符合邏輯的思路去分析和研究。

在教學(xué)過程中，不斷地設(shè)計問題、提出問題能吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。在本門課程中，增加一些實用的、趣味性的提問，不僅可以活躍課堂氣氛，而且也可以達到活學(xué)活用的目的。

筆者根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置了不同的問題，可以將教學(xué)內(nèi)容按照難度和邏輯關(guān)系分解為不同的知識點，每一個知識點分別用一個問題引出。例如在講授力矩知識點時，筆者將教學(xué)內(nèi)容分解成三個知識點，見表1。

表1

力矩的計算（40分鐘）

知識點一力矩的概念、力矩的計算公式、力臂的概念、力矩的正負號規(guī)定

知識點二不同方向的力臂計算

知識點三合力矩定理

知識點1通過激發(fā)學(xué)生的好奇心，引出概念：

兩個小朋友玩蹺蹺板，一個50斤，另外一個100斤，蹺蹺板總長2m，請大家?guī)兔o這兩個小朋友找到合適的位置，使這個蹺蹺板保持平衡？

提出問題后，學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗都可以指出100斤的小孩坐的靠近中心彈簧，50斤的小孩遠離中心彈簧。此時老師要引導(dǎo)學(xué)生找出兩個小孩的具體位置并列出問題的方程。對于基礎(chǔ)比較薄弱的學(xué)生來說，列方程解決問題是一個難題。此時，老師就可以順理成章地引入力矩的概念（如圖2）。

學(xué)習(xí)完力矩的概念后，再要求學(xué)生列式計算兩個小朋友的具體位置，學(xué)生會根據(jù)力矩定義列出方程。

設(shè)胖小孩距離中心的距離為x，力矩方程如下：

50×1＝100×x

x＝0.5m即胖小孩坐在離中心一半的位置上。

知識點二的問題設(shè)置為：有一位工人準備撬起一塊大石頭，大石頭重300斤，具體位置如圖3所示，請你判斷當分別施加圖示三個方向的作用力的時候，哪種施力情況最為省力？你能否計算出最省力情況時力的大小為多少？

同樣，學(xué)生根據(jù)自己的經(jīng)驗，會很快地判斷出沿著木棍方向施加的力最無效，與木棍方向垂直時最省力，但是在計算具體數(shù)值的時候，又覺得無從下手。老師趁此將知識點二引入：力臂是矩心到力作用線的垂直距離，尤其要強調(diào)垂直距離的概念。如果學(xué)生的基礎(chǔ)比較薄弱，老師重新復(fù)習(xí)三角函數(shù)的概念以及特殊角度的三角函數(shù)值。學(xué)生掌握了所有的知識點后，問題二會順利解決。

知識點三可以設(shè)計成為：兩個人同時開門，一個人要關(guān)門。請問門到底是關(guān)上還是打開？

學(xué)生往往會判斷，門應(yīng)該是由人多的一方?jīng)Q定，即門應(yīng)該是關(guān)上的。所以在設(shè)計這個問題的時候，使關(guān)門的力矩大于開門的合力矩，計算出的結(jié)果與學(xué)生的判斷不一致。從而引出合力矩定理，乘此機會強調(diào)作為一名工程人員，任何判斷都要有理有據(jù)，不能憑借想象和感覺，以培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

三、利用問題，將抽象問題形象化、直觀化

壓力角和傳動角是機械設(shè)計基礎(chǔ)中多次涉及的一個重要概念。要求學(xué)生不僅要掌握壓力角和傳動角的概念，而且能畫出平面連桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)中的壓力角和傳動角。筆者在講述這個概念的時候，用一個常見的推東西前進的例子引出問題（見圖4）。

先提出問題：分別以F1、F2、F3三個方向的力推箱子，哪一個更省力？F2和速度v之間的銳角越大越好還是越小越好？再引出壓力角和傳動角的概念——F2和速度v之間的夾角就是壓力角，壓力角的銳角是傳動角。有上面的問題做鋪墊，學(xué)生很快就能理解壓力角越小越好，傳動角越小越好。

四、需注意的問題

綜上所述，在課堂教學(xué)中，合理應(yīng)用問題不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也可以提高課堂的學(xué)習(xí)效果、活躍課堂氣氛。但在應(yīng)用的過程中，要注意以下幾個方面：

1.老師精心備課，合理設(shè)置問題

好的教學(xué)效果，需要教師精心的準備，包括備教材、備學(xué)生、備導(dǎo)入、備方法、備銜接、備語言、備設(shè)問、備板書、備課件、備小結(jié)。精心準備的問題可以起到承上啟下的作用，前后內(nèi)容銜接得好，能讓課堂的內(nèi)容更加完整、條例更加清楚。問題設(shè)置的恰當，反映了教師吃透教材的程度，也反映了教師的精明和精干。教學(xué)中不斷地設(shè)計問題，提出問題能吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的求知欲。抓住了學(xué)生的求知欲，就抓住了學(xué)生的興奮點，教學(xué)就成功了一半。

2.幽默、風趣的語言是提高設(shè)問有效性的有力手段

古語道：“親其師則信其道?！苯處煂W(xué)生真心的關(guān)愛、有效的溝通、淵博的知識，再加上幽默的語言、飽滿的激情、恰到好處的點撥、多種工具（例如動畫、電影片段）的借用，都可以沖擊學(xué)生的情感，活躍課堂氣氛，實現(xiàn)與學(xué)生的良好互動。

3.合理分配課堂時間，設(shè)置不同梯度的問題，充分提高學(xué)習(xí)效率

研究表明，處于高中階段的學(xué)生，一節(jié)課能集中注意力的時間為25～30分鐘。因此，在課堂教學(xué)過程中，主要內(nèi)容的講授時間控制在20分鐘左右。一節(jié)課的前十分鐘，學(xué)生的大腦工作能力沒有處于最佳狀態(tài)，老師應(yīng)該以復(fù)習(xí)提問、作業(yè)講評等方式，將學(xué)生的注意力引入課堂；在課堂的11～30分鐘期間，學(xué)生的注意力最集中，大腦思維最活躍，這段時間講授主要內(nèi)容；第31～40分鐘期間，學(xué)生開始疲倦，學(xué)習(xí)效率開始降低，這時可以安排學(xué)生進行練習(xí)，讓學(xué)生適當?shù)胤潘?。在不同的時間段，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置不同梯度的問題，充分提高學(xué)習(xí)效率。

課堂是實施教學(xué)的主渠道，課堂提問則是實施教學(xué)的手段之一。課堂提問設(shè)計得成功與否，從某種程度上來說，直接關(guān)系著一節(jié)課的成敗，甚至關(guān)系著一門課程的成敗。所以在課堂教學(xué)中巧用、活用問題，可以有效地激發(fā)學(xué)生開動腦筋，積極思考，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，達到事半功倍的效果。

（作者單位：廣州市機電高級技工學(xué)校）