利用多媒體技術(shù)提高《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課堂教學(xué)的效果

羅小英

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是職業(yè)學(xué)校機(jī)電類專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，它主要介紹常用機(jī)構(gòu)和通用機(jī)械零部件的基本知識(shí)和基本設(shè)計(jì)方法等方面的知識(shí)。而且本課程具有涵蓋面廣、知識(shí)量大、章節(jié)聯(lián)系松散、與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合緊密、理解和記憶的內(nèi)容多等特點(diǎn)。教材中不少插圖較為復(fù)雜且涉及動(dòng)態(tài)的分析過(guò)程，采用掛圖、簡(jiǎn)易實(shí)物模型等傳統(tǒng)的教學(xué)方法來(lái)說(shuō)明機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)理論，教與學(xué)雙方都感到比較困難，學(xué)生學(xué)習(xí)也缺乏興趣，無(wú)法達(dá)到較好的教學(xué)效果。

多媒體教學(xué)具有直觀形象、聲畫(huà)并茂、視聽(tīng)結(jié)合、生動(dòng)有趣的特點(diǎn)，在教學(xué)中，恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用多媒體手段，能將枯燥的文字變成生動(dòng)形象的畫(huà)面，使抽象的教學(xué)內(nèi)容變?yōu)榫唧w的音像事物，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)其積極性；能夠把知識(shí)化難為易，讓學(xué)生學(xué)習(xí)得更輕松、活潑；能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提高教學(xué)效率，從而提高課堂教學(xué)效果。

一、運(yùn)用多媒體教學(xué)，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師，興趣是學(xué)習(xí)的動(dòng)力。學(xué)生只有對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生了興趣，才能自覺(jué)愉快地學(xué)習(xí)。一位著名的教育心理學(xué)家也曾說(shuō)過(guò)：“興趣是創(chuàng)造歡樂(lè)光明的教學(xué)途徑之一。”有了興趣，學(xué)生才能主動(dòng)、愉快地學(xué)習(xí)，才能在課堂教學(xué)中發(fā)揮主體作用和主動(dòng)精神。因此，教師在教學(xué)過(guò)程中要隨時(shí)注意激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)他們的求知欲。然而興趣不是憑空產(chǎn)生的，它和情感相聯(lián)系，總是在一定的情境中產(chǎn)生。若教師能在課堂教學(xué)中深入了解學(xué)生的心理特征和認(rèn)知規(guī)律，運(yùn)用多媒體技術(shù)創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的教學(xué)情境，使學(xué)生產(chǎn)生簡(jiǎn)單明了的感覺(jué)，激發(fā)出學(xué)生積極探索的活動(dòng)，調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而大大提高課堂教學(xué)效率，更好地完成教學(xué)目標(biāo)。若能運(yùn)用動(dòng)畫(huà)制作技術(shù)，將一些難以想象和無(wú)法用語(yǔ)言表達(dá)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程和工作原理制成多媒體課件，在講授相關(guān)內(nèi)容時(shí)巧妙地將現(xiàn)有教具與多媒體課件結(jié)合使用，使那些難以想象的機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程和工作原理演示出來(lái)，清晰的圖像可豐富課堂教學(xué)的表現(xiàn)力，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

如在講解漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合時(shí)，由于內(nèi)容過(guò)于抽象，借助傳統(tǒng)的教學(xué)方法很難用語(yǔ)言表達(dá)一對(duì)齒廓或相鄰齒廓不同時(shí)刻的嚙合狀況，導(dǎo)致學(xué)生很難理解教學(xué)內(nèi)容。筆者在教學(xué)過(guò)程中先展示一對(duì)嚙合的直齒輪模型，之后播放多媒體課件中用Flash做成的一對(duì)相互嚙合齒輪運(yùn)動(dòng)狀況的動(dòng)畫(huà)給學(xué)生觀看，齒輪嚙合過(guò)程可用按鈕進(jìn)行控制，演示時(shí)可方便地使嚙合過(guò)程停留在任何位置。這樣，學(xué)生能清晰地觀察到一對(duì)齒廓或相鄰齒廓在不同時(shí)刻的嚙合狀況，為講解漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的正確嚙合條件與連續(xù)傳動(dòng)條件做好準(zhǔn)備。

又如利用Flash動(dòng)畫(huà)來(lái)演示輪系的工作過(guò)程，學(xué)生對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程一目了然，特別是對(duì)行星輪的概念也能有一個(gè)明確的理解。在理解了知識(shí)后再結(jié)合日常生活中的一些實(shí)例如汽車的變速器、汽車后橋差速器等進(jìn)行講解，學(xué)生就會(huì)興趣盎然，覺(jué)得學(xué)有所用，從而提高對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣。

二、運(yùn)用多媒體技術(shù)形象教學(xué)的特點(diǎn)，突破教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

在學(xué)習(xí)知識(shí)過(guò)程中會(huì)遇到一系列問(wèn)題，解決這些疑難問(wèn)題，就是突破教學(xué)的重點(diǎn)難點(diǎn)。《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中，有許多概念和原理是比較抽象的，不易透徹理解，此時(shí)多媒體起到了關(guān)鍵的作用。如在區(qū)分機(jī)器、機(jī)構(gòu)、構(gòu)件和零件概念時(shí)，以內(nèi)燃機(jī)為例，通過(guò)畫(huà)面的演示，首先將單個(gè)零件組成構(gòu)件，連桿、滑塊和曲柄，接著構(gòu)件裝配成機(jī)構(gòu)，然后由機(jī)構(gòu)裝配成內(nèi)燃機(jī)，最后教師簡(jiǎn)單概括各個(gè)概念的特點(diǎn)，學(xué)生很容易理解了各概念之間的聯(lián)系和區(qū)別。又如在平面四桿機(jī)構(gòu)的教學(xué)中，利用多媒體技術(shù)將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，用動(dòng)畫(huà)的形式進(jìn)行了演示，再經(jīng)教師的適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生很容易理解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，為四桿機(jī)構(gòu)的演化和應(yīng)用這一重點(diǎn)、難點(diǎn)的解決提供了基礎(chǔ)。再借助平面機(jī)構(gòu)的實(shí)物圖片，如汽車車門(mén)啟閉、火車車輪、攪拌機(jī)等機(jī)構(gòu)，進(jìn)行了課堂教學(xué)的互動(dòng)和討論，課堂氣氛相當(dāng)活躍，學(xué)生想象力得到了很好的發(fā)揮，順利地解決了重點(diǎn)、難點(diǎn)的同時(shí)增大了教學(xué)信息量。

再如《液壓傳動(dòng)》，傳統(tǒng)教學(xué)都是利用掛圖、示教板教學(xué)，因該篇內(nèi)容抽象，對(duì)液體的壓力、流動(dòng)可以說(shuō)是看不見(jiàn)、摸不著，學(xué)生畏難情緒較重，通過(guò)制作CAI課件，在屏幕上我們可看見(jiàn)液壓泵旋轉(zhuǎn)及吸、壓油過(guò)程；而液壓閥閥芯的移動(dòng)可直接反映出液壓油的通斷、并使活塞換向；而液壓油在管道內(nèi)的流動(dòng)則直觀地再現(xiàn)油液流動(dòng)方向及液壓缸活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)一個(gè)色彩鮮艷的動(dòng)畫(huà)液壓傳動(dòng)全過(guò)程，再配上重點(diǎn)文字、聲音的描述，使液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的四大組成部分的元件、功用及在系統(tǒng)的安裝位置呈現(xiàn)在學(xué)生的視覺(jué)感官中，從而增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。這比教師在課堂上用語(yǔ)言去反復(fù)描述更加有效果，使難以講授的課簡(jiǎn)明易懂，起到事半功倍的作用。

三、運(yùn)用多媒體教學(xué)，使學(xué)生學(xué)習(xí)得更輕松、活潑

多媒體通過(guò)圖形、音頻、視頻、動(dòng)畫(huà)等效果的運(yùn)用，同時(shí)刺激學(xué)生的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)器官，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和注意力。一些復(fù)雜的知識(shí)可以通過(guò)色彩豐富的圖像、細(xì)致形象的動(dòng)畫(huà)更直觀地展現(xiàn)在學(xué)生的面前，從而降低思維的難度，加深記憶，增進(jìn)對(duì)知識(shí)的理解，讓學(xué)生輕松自如地掌握新知識(shí)。

如《平面連桿機(jī)構(gòu)》，在傳統(tǒng)教學(xué)中我們通常是用自制的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在課堂上邊演示、邊作圖、邊講解，雖然這種方法也能直觀地表達(dá)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，但講到其基本性質(zhì)、急回運(yùn)動(dòng)、極限位置、死點(diǎn)位置及機(jī)構(gòu)的演化時(shí)就力不從心了，原因是從老師手里所演示的機(jī)構(gòu)及黑板上的板書(shū)反映不出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性、受力情況、機(jī)構(gòu)的演化過(guò)程；特別是導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)各種類型的桿件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)更難以表達(dá)。而采用了多媒體課件教學(xué)就輕松地解決了這些問(wèn)題。我們可從課件上看到鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程、各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)速度及位置，而且當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)讓連桿顏色改變使之與曲柄顏色相同而加深了學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)極限位置和死點(diǎn)位置的印象；在播放不等長(zhǎng)雙曲柄機(jī)構(gòu)時(shí)，學(xué)生能清楚地看到用傳統(tǒng)教學(xué)方法演示所看不到的從動(dòng)曲柄的變速運(yùn)動(dòng)；導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的課件則讓學(xué)生大開(kāi)眼界，看到了相對(duì)運(yùn)動(dòng)著的各個(gè)桿件及不同導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀況?？梢哉f(shuō)是對(duì)教材的超越，呈現(xiàn)在學(xué)生面前的是一個(gè)嶄新的動(dòng)感世界，它把鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)真實(shí)地再現(xiàn)出來(lái)，其構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系一目了然、直觀、具體，學(xué)生思維相應(yīng)十分活躍，學(xué)習(xí)積極性大提高，使學(xué)生在輕松、活潑的課堂中學(xué)習(xí)知識(shí)，從而提高了教學(xué)質(zhì)量。

再如在講授用圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓時(shí)，將凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)情況及凸輪機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)反轉(zhuǎn)法原理處理后各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)情況用Flash動(dòng)畫(huà)分別演示出來(lái)，然后對(duì)照分析，引導(dǎo)學(xué)生思考這兩種運(yùn)動(dòng)的異同，進(jìn)而得出結(jié)論：兩種情況下各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并不改變，因此可知經(jīng)過(guò)反轉(zhuǎn)法處理的凸輪機(jī)構(gòu)可看成凸輪處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，從動(dòng)件尖端始終與凸輪接觸，尖端的運(yùn)動(dòng)軌跡便是凸輪的理論輪廓。實(shí)際上這時(shí)凸輪輪廓的設(shè)計(jì)也就轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件尖端相對(duì)凸輪的運(yùn)動(dòng)軌跡，而由動(dòng)畫(huà)片段已清晰看出用反轉(zhuǎn)法處理后的凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件尖端相對(duì)凸輪的運(yùn)動(dòng)，是既繞凸輪輪心轉(zhuǎn)動(dòng)又沿凸輪徑向線移動(dòng)。如果已知凸輪的基圓半徑、凸輪轉(zhuǎn)向、從動(dòng)件的位移線圖，很快就能設(shè)計(jì)出凸輪輪廓。由于將書(shū)本上靜態(tài)的概念變成生動(dòng)、形象、直觀的動(dòng)態(tài)形式，充分發(fā)揮了學(xué)生的觀察力，促進(jìn)了學(xué)生的求知欲，學(xué)生更容易理解掌握，因此提高了教學(xué)效果。應(yīng)用于習(xí)題課和課程設(shè)計(jì)這部分多媒體課件內(nèi)容主要選擇機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、零部件的設(shè)計(jì)等，使學(xué)生達(dá)到“一題多改”（即對(duì)同一題目反復(fù)改變已知條件下的解答方法）、“一題多解”（即對(duì)同一題目可用各種不同的解答方法）的目的。如在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的判定練習(xí)中，通過(guò)改變不同的桿件為機(jī)架來(lái)判定機(jī)構(gòu)的類型。又如在軸系的設(shè)計(jì)練習(xí)中學(xué)生可通過(guò)點(diǎn)擊習(xí)題中預(yù)先設(shè)置的各種情況來(lái)逐步完成軸系的設(shè)計(jì)。這種圖形互動(dòng)的練習(xí)方式，可以使學(xué)生輕松鞏固已學(xué)知識(shí)，獨(dú)立完成練習(xí)，從而提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

四、采用多媒體教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提高教學(xué)效率

幫助學(xué)生建立正確的概念，有利于優(yōu)化學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程，學(xué)生學(xué)習(xí)某一知識(shí)，必須具備一定的基礎(chǔ)。如果所學(xué)知識(shí)過(guò)于抽象，或者所學(xué)知識(shí)過(guò)于復(fù)雜，或者過(guò)于陌生，從而與學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)基礎(chǔ)間存在過(guò)大的距離，那么他在學(xué)習(xí)中就會(huì)比較困難。在傳統(tǒng)的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課堂教學(xué)中，許多章節(jié)的內(nèi)容描述抽象，陳述過(guò)多，學(xué)生又缺乏相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，因此學(xué)生不能很好地認(rèn)識(shí)事物。而利用多媒體課件對(duì)一些變化過(guò)程進(jìn)行演示，運(yùn)動(dòng)模擬可幫助學(xué)生建立相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，可把抽象轉(zhuǎn)化為具體，把復(fù)雜的知識(shí)分解為比較簡(jiǎn)單的知識(shí)，把陌生的知識(shí)化為熟悉的知識(shí)，從而消除“距離”感，便于接受，從而幫助學(xué)生建立正確的概念。

如在齒輪傳動(dòng)一章授課過(guò)程中，學(xué)生對(duì)漸開(kāi)線的形成等內(nèi)容的理解較困難。在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)漸開(kāi)線的形成、漸開(kāi)線的性質(zhì)、齒廓的嚙合特性等內(nèi)容使用普通的板書(shū)很難描述，若利用多媒體課件中漸開(kāi)線形成過(guò)程的動(dòng)畫(huà)演示，然后對(duì)漸開(kāi)線上各點(diǎn)進(jìn)行齒形角和受力分析，學(xué)生很快就理解了什么是漸開(kāi)線、為什么通常采用基圓附近的一段漸開(kāi)線作為齒廓。同樣，通過(guò)兩齒廓的嚙合，嚙合線和嚙合角的動(dòng)態(tài)顯示，又能使學(xué)生對(duì)漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性有更深刻的理解。從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)效率。

總之，運(yùn)用多媒體教學(xué)手段進(jìn)行《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課堂教學(xué)，是提高《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教學(xué)質(zhì)量的重要途徑之一。多媒體教學(xué)以它形象、生動(dòng)、直觀等特點(diǎn)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的各種感官，化抽象為具體，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在輕松、活潑的氛圍中主動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，從而事半功倍地優(yōu)化《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課堂教學(xué)，提高教學(xué)效果。

責(zé)任編輯何麗華