增強(qiáng)機(jī)械類基礎(chǔ)課程教學(xué)效果方法探討

劉善增　李艾民　馮世哲　付順玲

摘 要 針對(duì)機(jī)械類基礎(chǔ)課程授課內(nèi)容多、涉及知識(shí)面廣以及學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)積極性差等問題，從教師授課方法、手段和調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣等方面，闡述增強(qiáng)機(jī)械類基礎(chǔ)課程教學(xué)效果的方法。

關(guān)鍵詞 機(jī)械類基礎(chǔ)課程；問題導(dǎo)向式教學(xué)方法；多媒體課件

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）04-0083-03

Abstract Aiming at the problems of excessive contents， involving a

wide range of knowledge， and student initiative learning initiative is

poor. This paper expounds the methods of improving the teaching effect of mechanical basic courses from the aspects of teaching methods，

means， and arousing students learning interest.

Key words mechanical basic courses； problem-based learning method；

multimedia courseware

1 機(jī)械類基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

機(jī)械類基礎(chǔ)課程主要由機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等課程構(gòu)成，是一類介紹常用機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)和通用機(jī)械零件一般設(shè)計(jì)方法的機(jī)械技術(shù)核心基礎(chǔ)課，涉及諸如機(jī)械制圖、高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、金屬加工工藝學(xué)、公差與配合等必修課的綜合利用，其涵蓋的知識(shí)面廣、工程實(shí)踐性強(qiáng)，教學(xué)難度相對(duì)較大[1]。

在機(jī)械類基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中，一般都會(huì)出現(xiàn)工科教學(xué)中的通?。?）教材內(nèi)容以陳舊的純理論知識(shí)為主，無法激起學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和興趣，影響教學(xué)效果；2）教學(xué)過程以教師講授為主，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的獨(dú)立性和參與性，阻礙學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)。

2 機(jī)械類基礎(chǔ)課程教學(xué)方法分析

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中明確提出：“我國教育改革發(fā)展的戰(zhàn)略主題是堅(jiān)持以人為本、全面實(shí)施素質(zhì)教育，人才培養(yǎng)具體要著力提高三大能力，即學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。要以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生健康成才，把改革和創(chuàng)新作為教育發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力，改革教學(xué)內(nèi)容、方法和手段?！敝逃胰~圣陶說過：“所謂教師之主導(dǎo)作用，蓋在善于引導(dǎo)啟迪，俾學(xué)生自奮其力，自致其知，非謂教師滔滔講說，學(xué)生默默聆受。”葉圣陶還講過：導(dǎo)者，多方設(shè)法，使學(xué)生能逐漸自求得之，卒底于不待教師教授之謂也。因此，在教學(xué)過程中，教師主導(dǎo)作用的重點(diǎn)在于“多方設(shè)法”，從而引導(dǎo)學(xué)生更好地“自奮其力，自致其知”。在課堂授課過程中，教師講授知識(shí)固然重要，但講解分析、解決問題的思路，促進(jìn)學(xué)生掌握獲取新知識(shí)的方法更重要。毋庸置疑，采取以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，進(jìn)行機(jī)械類基礎(chǔ)課程教學(xué)方法的情境設(shè)計(jì)和教學(xué)，對(duì)于機(jī)械類基礎(chǔ)課程教學(xué)具有重要的指導(dǎo)意義。

基于問題導(dǎo)向式教學(xué)方法 “國際21世紀(jì)教育委員會(huì)”提出的教育四大“支柱”為學(xué)會(huì)認(rèn)知、學(xué)會(huì)做事、學(xué)會(huì)共處和學(xué)會(huì)生存。這里提出的教育四大“支柱”對(duì)于知識(shí)的學(xué)習(xí)，主要強(qiáng)調(diào)的就是讓學(xué)生學(xué)會(huì)自己去獨(dú)立發(fā)現(xiàn)新知識(shí)，去獲取或更新知識(shí)，而不是系統(tǒng)化的知識(shí)本身[2]。誠然，對(duì)于機(jī)械類基礎(chǔ)課程來說，教師在教育、教學(xué)過程中，著重加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)機(jī)械知識(shí)和技能解決實(shí)際工程問題的能力尤為必要。

問題導(dǎo)向式教學(xué)方法，主要是指以問題為引線，將提出問題、分析問題和解決問題貫穿于教學(xué)的全過程，引導(dǎo)學(xué)生獲得新知識(shí)，并培養(yǎng)學(xué)生獲得解決實(shí)際問題的能力。如機(jī)械類基礎(chǔ)課程中涉及眾多常用機(jī)構(gòu)（如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等）和通用零件（螺栓、鍵、軸、滾動(dòng)軸承以及齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等）的設(shè)計(jì)計(jì)算等內(nèi)容。這些內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，缺乏有機(jī)的關(guān)聯(lián)性，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中容易產(chǎn)生知識(shí)繁雜、思路不清、枯燥無味、厭學(xué)等感覺。所以，在講授這些內(nèi)容時(shí)，可以通過一些日常生活中或現(xiàn)代機(jī)械中的典型工程實(shí)例，提出相應(yīng)的問題，引導(dǎo)學(xué)生在探索的過程中掌握新知識(shí)。

如在講授“平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性”時(shí)，教師可通過“縫紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu)”以及其三維動(dòng)畫的演示，提出“縫紉機(jī)在使用過程中為何會(huì)出現(xiàn)踏不動(dòng)或倒車的現(xiàn)象”的問題，引導(dǎo)學(xué)生自主分析或分組討論問題產(chǎn)生的原因以及解決問題的辦法。這樣便可把平面四桿機(jī)構(gòu)的壓力角、傳動(dòng)角、死點(diǎn)位置以及消除死點(diǎn)位置不良影響的措施等內(nèi)容有機(jī)地串聯(lián)在一起，不但可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而且可以拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維。

所以，教師要善于根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容提出合適的問題，以問題為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生的求知欲，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)知識(shí)解決新問題，以達(dá)到學(xué)生自主獲得新知識(shí)和逐步提高解決工程實(shí)際問題能力的目的?！皢栴}導(dǎo)向”式的教學(xué)設(shè)計(jì)方法可分為：

1）教師進(jìn)行授課內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)分析，提出合適的教學(xué)問題；

2）教師進(jìn)行學(xué)生分析，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需要以及學(xué)生具有的相關(guān)知識(shí)和技能等；

3）教師進(jìn)行課程相關(guān)教學(xué)資源的了解和準(zhǔn)備；

4）教師把需要學(xué)生解決的問題分解為若干個(gè)子問題，并按一定的順序?qū)ψ訂栴}進(jìn)行排列；

5）教師引導(dǎo)學(xué)生借助各種學(xué)習(xí)資源，順序獨(dú)立地解決各個(gè)學(xué)習(xí)子問題，最終完成對(duì)教學(xué)問題的解決；

6）學(xué)生展示問題的解決方法，教師進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)和總結(jié)；

7）教師進(jìn)行教學(xué)反思以改進(jìn)。

基于構(gòu)造真實(shí)情境式教學(xué)方法 機(jī)械類基礎(chǔ)課程中的大多內(nèi)容是對(duì)現(xiàn)實(shí)機(jī)械的抽象或概括，或是對(duì)現(xiàn)實(shí)機(jī)械的直接描述，具有內(nèi)容枯燥、繁雜、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。在傳統(tǒng)填鴨式、灌輸式的課堂教學(xué)模式下，其內(nèi)容的廣泛性與學(xué)時(shí)有限性之間的矛盾，影響了學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，更影響了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。誠然，機(jī)械類基礎(chǔ)課程的教學(xué)不是知識(shí)的簡單傳遞，而是知識(shí)的處理與轉(zhuǎn)換。因此，在機(jī)械類基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中，教師適合采取諸如模型演示、光盤觀摩、動(dòng)畫展示和操作性實(shí)驗(yàn)等構(gòu)造“真實(shí)情境”式的教學(xué)形式，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)積極的學(xué)習(xí)。

如在講授“鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件”時(shí)，可以首先利用教學(xué)模具和三維動(dòng)畫演示各類型鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，讓學(xué)生分組討論它們的異同之處，再引導(dǎo)學(xué)生利用三角形知識(shí)，進(jìn)行曲柄存在條件的分析、推導(dǎo)和討論，使得學(xué)生能夠?qū)χR(shí)進(jìn)行全面、深入的理解。同時(shí)，教師還可結(jié)合日常生活中或現(xiàn)代機(jī)械中的一些具體機(jī)械實(shí)例講授相關(guān)知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和興趣的發(fā)揮。例如：可以從學(xué)生熟悉的飛機(jī)起落架、工業(yè)機(jī)器人、汽車前窗雨刷、雨傘的收放機(jī)構(gòu)、人體假肢以及衛(wèi)星太陽能帆板等入手，講授連桿機(jī)構(gòu)；從電影放映機(jī)的卷片抓放機(jī)構(gòu)引入槽輪機(jī)構(gòu)，即間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析；結(jié)合自行車、汽車的變速系統(tǒng)以及機(jī)械式手表等，介紹鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等相關(guān)內(nèi)容。這些實(shí)用性很強(qiáng)的實(shí)例，對(duì)學(xué)生來說司空見慣、容易理解和接受，不但可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性[3]。

在機(jī)械類基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中，教師需要針對(duì)各章節(jié)的具體教學(xué)內(nèi)容，詳細(xì)分析教學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)和重點(diǎn)，進(jìn)行教學(xué)情境模式的合理設(shè)計(jì)，提供如圖形、動(dòng)畫、視頻、實(shí)物或?qū)嶒?yàn)等表現(xiàn)形式，使抽象的機(jī)械工作原理變得直觀易懂，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性，充分體現(xiàn)學(xué)生的認(rèn)知主體作用。具體可采取的方法如下[4-6]。

1）利用多媒體課件。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件與呆板的黑板相比，更能創(chuàng)造出一個(gè)形象直觀、圖文并茂、生動(dòng)逼真的教學(xué)環(huán)境，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的多種感官參與學(xué)習(xí)，深化課程內(nèi)容的理解，這可大大提高教師的授課效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，也有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的開發(fā)。

如在分析一對(duì)漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合點(diǎn)軌跡與公法線重合的問題時(shí)，由于內(nèi)容抽象，學(xué)生難以理解。這時(shí)可通過播放漸開線齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)的模擬動(dòng)畫（在動(dòng)畫中將公法線和嚙合點(diǎn)軌跡標(biāo)示出來，使學(xué)生能清晰地觀察到齒輪嚙合的全過程，理解嚙合點(diǎn)軌跡與公法線重合的事實(shí)），使得嚙合點(diǎn)軌跡與公法線重合的結(jié)論得以驗(yàn)證。同樣，在講解漸開線齒廓的加工過程和根切現(xiàn)象時(shí)，教與學(xué)的難度也很大，也可以利用計(jì)算機(jī)仿真軟件創(chuàng)建齒輪的范成加工動(dòng)畫，通過改變齒輪的各種參數(shù)來觀察齒輪范成加工方法和根切變化的情況，既直觀生動(dòng)，又容易理解。

2）借助實(shí)物模型。在機(jī)械類基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中，學(xué)生接觸最多的就是機(jī)械機(jī)構(gòu)或零件。因此，在進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)時(shí)，可通過展示機(jī)械實(shí)物模型作為切入點(diǎn)（如通過展示齒輪的實(shí)物模型，進(jìn)行齒輪參數(shù)和基本尺寸內(nèi)容的學(xué)習(xí)；通過展示平帶、V帶、鏈條和滾動(dòng)軸承等，分別進(jìn)行帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)以及滾動(dòng)軸承等的學(xué)習(xí)），使抽象的知識(shí)具體化、形象化，為學(xué)生架起由形象到抽象的“橋梁”，既可降低學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)的認(rèn)知難度，也可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，促使學(xué)生積極主動(dòng)地探究新知識(shí)、獲得新知識(shí)。

3）采用現(xiàn)場教學(xué)。將現(xiàn)場教學(xué)應(yīng)用于機(jī)械類基礎(chǔ)課程教學(xué)中，具有親驗(yàn)性、互動(dòng)性、個(gè)性化和多元化等特點(diǎn)。這種形象化的教學(xué)手段，具有其他教學(xué)手段不具備的優(yōu)勢，學(xué)生能通過認(rèn)識(shí)實(shí)物結(jié)構(gòu)和實(shí)際操作，獲得對(duì)機(jī)械理論知識(shí)的驗(yàn)證和理解，既能深刻地掌握知識(shí)與理論，也能鍛煉動(dòng)手能力。如機(jī)械設(shè)計(jì)課程中的減速器設(shè)計(jì)就可采用現(xiàn)場教學(xué)模式，使學(xué)生在拆、裝減速器的過程中，了解減速器結(jié)構(gòu)中的傳動(dòng)設(shè)計(jì)（如直齒輪、斜齒輪、錐齒輪、蝸桿等）、支撐件設(shè)計(jì)（如軸、軸承等）、箱體設(shè)計(jì)以及密封、潤滑等，既加深學(xué)生對(duì)理論認(rèn)識(shí)的理解，又鍛煉學(xué)生的操作能力。

3 總結(jié)

機(jī)械類基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容多、知識(shí)覆蓋面廣、實(shí)踐性強(qiáng)，對(duì)教師和學(xué)生來講，如何取得較好的教學(xué)效果尤為重要。全面增強(qiáng)機(jī)械類基礎(chǔ)課程的教學(xué)效果，既需要教師大量的課前備課工作，也需要教師課上用生動(dòng)、易懂的語言進(jìn)行抽象復(fù)雜問題的講解，同時(shí)離不開學(xué)生的主動(dòng)參與和積極思考。只要教師用心鉆研、不斷探索，將教學(xué)理論與教學(xué)實(shí)際相結(jié)合，采用靈活多樣的教學(xué)方法和手段，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和興趣，就一定能取得越來越好的教學(xué)效果。

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