興趣驅(qū)動的機械課程群教學研究

傅曉錦 / 上海電機學院機械學院

興趣驅(qū)動的機械課程群教學研究

傅曉錦 / 上海電機學院機械學院

針對當前機械課程教學中存在填鴨式教育教學效果不佳現(xiàn)象，分析問題存在原因，提出興趣驅(qū)動的機械課程群教學方法，提高學生解決實際問題能力，達到良好的教學效果。

興趣驅(qū)動；教學研究；課程群

1.引言

目前相當多的教師上課時介紹大堆瑣碎、枯燥乏味、難以理解和記憶的課本知識，和實際開發(fā)脫節(jié)，沒有較容易理解和學習的生動有趣的范例。學生對課程缺乏系統(tǒng)的分析、設(shè)計能力。這樣的教學方式無法調(diào)動學生的學習興趣，并最終導致學習的積極性和自信心雙雙受到打擊。理論傳授多，實踐教學、應用性教學少，培養(yǎng)學生動手能力的內(nèi)容更少，又缺乏檢驗學習效果的手段和方法，學習效果難以控制。教師僅把學生作為接受知識的容器，而忽視了學生應有的主體地位，在這種單向線性教學關(guān)系中，學生的學習處于一種被動的狀態(tài)，學生的主動性、積極性和創(chuàng)造性受到壓抑，學生只對結(jié)論、考試題目及考試分數(shù)感興趣。機械課程教學內(nèi)容比較抽象、比較多而復雜且涉及實際生產(chǎn)經(jīng)驗，并且教學時數(shù)有限，要在有限的時間內(nèi)，使學生掌握機械設(shè)計制造的基本理論、基本方法，又要注重培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，難度較大。學生本來形象具體的可以觸摸感覺的東西，變成了超想象的抽象的不可以接受的東西，實際經(jīng)驗知識變成了抽象理論知識，可以理解記憶的東西變成了死記硬背的東西，教學達不到想要的效果。為此，改革傳統(tǒng)的教學方式的弊端，提出了興趣驅(qū)動的機械課程群教學研究。所謂“興趣驅(qū)動”的一個顯著特點即是化抽象為形象，化“死”機為“生”機，變壓力為動力，使興趣成為提高學生學習積極性和自主學習的原動力。

2.興趣驅(qū)動

2.1 場景教學調(diào)動興趣和好奇心

在教學中加入詳細背景下的應用實例，更容易把學生的興趣激發(fā)出來。以工廠車間的實際應用場景為題材，學生的興趣就會倍增，視頻資源的有效利用，引起學生興趣。采用錄屏軟件制作仿真動畫等等，使這些視頻資源得到有效利用，進行課件制作，合理地利用到課上課下的教學中結(jié)合錄制的視頻采用啟發(fā)式和討論式教學，引入課堂的思想，激發(fā)學生的求知欲，調(diào)動學生的發(fā)散思維，加深對理論知識的了解和掌握。

圖1 曲軸搬運機械手

機械手是工業(yè)自動化中常用的，圖1為曲軸搬運機械手。首先介紹搬運機械手在實際中的應用，然后搬運機械手的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的演示，再到搬運機械手的工作原理的分析，利用課下時間，學生對搬運機械手從感性認識上升到理性認識，不由自主地被吸引到相應的內(nèi)容上。通過模擬方法完成搬運機械手的工作過程，這樣，不僅將抽象的東西形象化了，還能有效地提高學生學習的主動性和積極性。在教學中引入仿真軟件，激發(fā)學生興趣，激發(fā)學生的興趣的同時増強學生自主總結(jié)問題分析問題的能力。貫穿在科創(chuàng)項目中有很多跨學科的知識在其內(nèi)，設(shè)計階段涉及到了機械設(shè)計的知識，加工前材料的采購階段涉及到材料科學的知識，物資采購的能力以及經(jīng)濟關(guān)系，制造裝配階段，需要查工具書-切削參數(shù)的選擇-工藝的確定-程序的編制，實際操作機床進行加工-監(jiān)測以及最后的裝配，涉及到了學生制造能力的培養(yǎng)，成本核算階段涉及到了數(shù)學和金融的知識，采用數(shù)控化機床與傳統(tǒng)機床的設(shè)計制造進行比較，提出問題，讓學生考慮解決的方法，涉及到了機械-電子-控制學等相關(guān)技術(shù)。

2.2 來自生活項目激發(fā)興趣

從實際出發(fā)到抽象的過程充分調(diào)動學生的興趣和好奇心，使教學的質(zhì)量大大地提高。自主式設(shè)計制作，提高學生興趣，充分調(diào)動學生學習的積極性和參與性，允許學生自由選組，2～4人一組，集體完成一個項目并撰寫出總結(jié)報告。學生自主分組進行查找感興趣的選題，設(shè)計仿真，進行設(shè)計制作，寫制作報告的過程。這個過程讓他們積極主動地參與和了解一個實用的工程應用問題、思考解決方案并總結(jié)的過程。學生的動手能力和自我學習能力以及分析解決問題的能力在這個教學中得到了鍛煉。通過完全開放和自主制作等手段，提高學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、獨立分析、解決問題以及動手實踐能力，以激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和科學精神。鼓勵學生善于從生活實際中捕捉課題，通過深入觀察，了解和發(fā)現(xiàn)問題，構(gòu)思，設(shè)計屬于自己的作品。圖2為采摘水果機器人，為降低工人勞動強度和生產(chǎn)費用、提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，設(shè)計了水果采摘機器人。在設(shè)計中，運用剪刀叉實現(xiàn)工作平臺的升降功能；運用蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了機械臂的轉(zhuǎn)向；運用推桿驅(qū)動滑塊導軌；運用曲柄滑塊機構(gòu)帶動機械手的閉合與分開，并以此實現(xiàn)了剪切功能。機器人設(shè)計需要機械核心課程群知識，能貫穿機械核心課程群，將其融為一體。

圖2 采摘水果機器人

2.3 應用于實際項目保持熱情和動力

將一個相對獨立的科創(chuàng)項目實例（產(chǎn)品教學法），交由學生自己處理，創(chuàng)設(shè)懸念情境引入，激發(fā)學生的學習興趣和求知欲望。從新生抓起，培養(yǎng)新生學習興趣和激發(fā)求知欲望，為后實施科創(chuàng)引領(lǐng)興趣驅(qū)動的機械課程群教學研究打下基礎(chǔ)。學生自己動手設(shè)計，實現(xiàn)理論到實踐的過渡，可大大拓展學生的學習和實驗空間，對學生的興趣和積極性都起到了促進作用。在機械方面的最新應用能充分調(diào)動學生的學習熱情和積極性，充分發(fā)揮學生自己的各方面能力，而不是僅僅靠最終試卷和平時固定答案的作業(yè)來定分數(shù)。人天生具有探索世界的好奇心，并在探索過程中發(fā)展出能力而得到自我肯定，激發(fā)出更大的好奇心和進取精神, 應用于實際項目保持熱情和動力。設(shè)置具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，能激發(fā)學生的好奇心和興趣，引起學生的關(guān)注，培養(yǎng)學生的觀察力。學生通過聽講、查資料和動手操作等多種學習方法，完成給定的任務(wù)，學習行為得到肯定，學習興趣得以鞏固，主動探索精神得到培養(yǎng)。

3.結(jié)論

興趣驅(qū)動的機械課程群教學法在機械教學中的應用，強調(diào)了師生間的互動與交往，并體現(xiàn)出學生的主體地位，達到很好的課堂教學效果，是機械課堂教學的一種理想選擇。教師在應用中，還應在教學設(shè)計中做全面的分析，充分發(fā)揮科創(chuàng)引領(lǐng)興趣驅(qū)動的機械課程群教學法的優(yōu)勢，達到預期的教學目的。

[1]顧佩華,陸小華.CDIO工作坊手冊[M].汕頭：汕頭大學出版社,2008.

[2]戴維斯.教學方法手冊[M].浙江：浙江大學出版社,2006.

[3]龐維國.自主學習—學和教的原理和策略[M].上海：華東師范大學出版社,2004.

傅曉錦（1964-），男，博士，教授，上海電機學院機械學院教師，研究方向為現(xiàn)代設(shè)計方法。