慧魚(yú)模型在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程教學(xué)中的應(yīng)用

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【摘 要】在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生往往滿(mǎn)足于死記硬背的學(xué)習(xí)方式，為提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，嘗試將慧魚(yú)模型引入機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程的日常教學(xué)中。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉創(chuàng)新思維能力，提高實(shí)際動(dòng)手能力，達(dá)到了滿(mǎn)意的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】慧魚(yú)模型；機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)；創(chuàng)新能力；工程設(shè)計(jì)實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)： TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）25-0193-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.089

【Abstract】Under the traditional teaching mode， students are often satisfied with learning by rote. In order to improve studentscreative design ability， we try to introduce the intelligent fish model into the daily teaching of mechanical creative design course. Through teaching practice， it is found that it can effectively stimulate studentsinterest in learning， exercise their creative thinking ability， improve their practical ability， and achieve satisfactory teaching results.

【Key words】Fischertechnik model； Mechanical innovation design； Innovation ability； Engineering design practice

0 引言

為適應(yīng)高等教育的快速發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，我院專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)了“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法與實(shí)踐”，它是一門(mén)建立在機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，與實(shí)際工程應(yīng)用聯(lián)系密切，融合了創(chuàng)新思維與工程思維的綜合性實(shí)踐類(lèi)課程。

1 傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生仍然有重理論輕實(shí)踐的傾向，往往滿(mǎn)足于死記硬背書(shū)上的知識(shí)點(diǎn)，以通過(guò)試卷考試并取得高分為目的，而不是以提高獨(dú)立設(shè)計(jì)能力為目的，有悖于本課程的初衷，存在的問(wèn)題如下：

1.1 常規(guī)教具難以符合教學(xué)要求

目前采用的教具是真實(shí)產(chǎn)品的縮放模型，型號(hào)老舊，體積大，存放和教學(xué)演示都不方便，而且價(jià)格并不便宜。而配套的教學(xué)手法基本上是各種flash動(dòng)畫(huà)，雖然形象生動(dòng)，但多以功能演示為主，僅限于理論驗(yàn)證，無(wú)法手動(dòng)操作。學(xué)生只能理解其工作原理，并不能手動(dòng)操作，教學(xué)效果不佳。

1.2 學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性

在傳統(tǒng)教學(xué)方式下，學(xué)生只能在老師的演示下，被動(dòng)的學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，普通實(shí)驗(yàn)設(shè)備比如實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)都已組裝好，電路都已連接完成，學(xué)生并不清楚其具體結(jié)構(gòu)原理，只能按照試驗(yàn)說(shuō)明書(shū)上的步驟按部就班的操作，然后得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到實(shí)驗(yàn)成績(jī)。過(guò)程雖然順利，但學(xué)生對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)并不了解，對(duì)電路部分也不清楚，更不用說(shuō)訓(xùn)練創(chuàng)新思維了。因此，學(xué)生也缺乏研究的興趣，學(xué)習(xí)失去主動(dòng)性。

1.3 以教師為中心的被動(dòng)式學(xué)習(xí)方法無(wú)法提高學(xué)生的創(chuàng)新能力

在日常教學(xué)過(guò)程中，基本上學(xué)生是以教師為中心的，由教師按照事先精心準(zhǔn)備的電子課件向?qū)W生傳授知識(shí)。學(xué)生在上課過(guò)程中處于被動(dòng)接受狀態(tài)，但課程內(nèi)容大多與實(shí)際工程應(yīng)用問(wèn)題相關(guān)，導(dǎo)致很多學(xué)生跟不上上課的進(jìn)度。而且這種教學(xué)過(guò)程并不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，不利于幫助學(xué)生從實(shí)踐的角度對(duì)工程問(wèn)題展開(kāi)思考和探索，不符合培養(yǎng)應(yīng)用型工程人才的教學(xué)要求。

2 與慧魚(yú)模型相結(jié)合的教學(xué)方式探索

1964年，慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型誕生于德國(guó)，是技術(shù)含量很高的工程技術(shù)類(lèi)智趣拼裝模型，是展示科學(xué)原理和技術(shù)過(guò)程的理想教具，也是體現(xiàn)世界先進(jìn)教育理念的學(xué)具，與本專(zhuān)業(yè)相關(guān)的模型主要有：機(jī)械構(gòu)件模型、傳感器模型、電氣構(gòu)件模型、啟動(dòng)模型、控制器及軟件模型。模塊之間可以自由連接，無(wú)限擴(kuò)充，隨意拆裝，可逼真地演示機(jī)械構(gòu)件工作原理，真實(shí)地再現(xiàn)工程設(shè)備和儀器。

2.1 結(jié)合慧魚(yú)模型，對(duì)基本知識(shí)進(jìn)行課堂驗(yàn)證

基本知識(shí)點(diǎn)包括：平面連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇機(jī)構(gòu)等，在課堂教學(xué)中，可以通過(guò)慧魚(yú)模型將上述機(jī)構(gòu)搭建起來(lái)，并由學(xué)生自行拆卸并重新組裝和驗(yàn)證。通過(guò)這種方式，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握更加深入透徹，不再是單純的理解和記憶，解決了學(xué)生由于缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的而不了解這些機(jī)構(gòu)是如何工作的問(wèn)題。

2.2 慧魚(yú)模型應(yīng)用于“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)

在基本知識(shí)點(diǎn)掌握的前提下，可以充分利用慧魚(yú)模型開(kāi)展“翻轉(zhuǎn)課堂”式教學(xué)。具體來(lái)說(shuō)，教師在課堂上讓學(xué)生設(shè)計(jì)出具體的機(jī)構(gòu)模型，并要求具有某幾種運(yùn)動(dòng)方式。再經(jīng)過(guò)教師進(jìn)行初步引導(dǎo)、學(xué)生分組討論、分工搭建模型并驗(yàn)證功能等步驟組織教學(xué)工作。經(jīng)過(guò)教師集中點(diǎn)評(píng)后，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的鞏固和對(duì)模型的使用能力，進(jìn)一步得到提高，效果顯著。

2.3 搭建具有完整功能的創(chuàng)新模型

筆者在教學(xué)過(guò)程中安排了往屆大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的題目作為綜合測(cè)試題，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，在確定方向正確的情況下，鼓勵(lì)學(xué)生大膽開(kāi)拓思路，從多角度、全方位來(lái)考慮問(wèn)題，并用模型來(lái)實(shí)現(xiàn)。該教學(xué)模式題材新穎，充滿(mǎn)挑戰(zhàn)性，顛覆了一般機(jī)械設(shè)計(jì)的方式，用全新方法達(dá)到了滿(mǎn)意的教學(xué)成果，深受學(xué)生歡迎。

3 結(jié)束語(yǔ)

在教學(xué)中引入慧魚(yú)模型后，為學(xué)生創(chuàng)造了良好的教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，提高了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，學(xué)生不僅更為牢固地掌握了基礎(chǔ)知識(shí)，而且學(xué)習(xí)熱情高漲，興趣濃厚，不少學(xué)生還通過(guò)參加學(xué)科競(jìng)賽來(lái)進(jìn)一步提高自己。通過(guò)對(duì)更多模型的引進(jìn)，相信今后會(huì)取得更理性的教學(xué)效果。

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