信息化教學(xué)方法在《工程機(jī)械設(shè)計(jì)》課程中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

遲春燕 鄭森

【摘要】當(dāng)前信息化技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在各大院校的教育教學(xué)活動(dòng)之中。本文運(yùn)用Matlab/GUI建立工程機(jī)械設(shè)計(jì)輔助教學(xué)平臺(tái)應(yīng)用于工程機(jī)械設(shè)計(jì)課程的理論及實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。為增強(qiáng)師生互動(dòng)，提高學(xué)生對(duì)工程機(jī)械設(shè)計(jì)過程的理論掌握與實(shí)踐操作能力，提高教育教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)教育的信息化發(fā)展提供技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵詞】信息化? 教學(xué)方法? 工程機(jī)械設(shè)計(jì)

一、引言

《工程機(jī)械設(shè)計(jì)》講授典型工程機(jī)械包括挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)等的工作裝置的設(shè)計(jì)過程，是一門體現(xiàn)建筑類院校專業(yè)特色的機(jī)械工程專業(yè)必修專業(yè)課。課程具有內(nèi)容涵蓋范圍廣，前后知識(shí)關(guān)聯(lián)程度強(qiáng)，對(duì)先修課程的綜合運(yùn)用性高等特點(diǎn)。該課程目前采取課堂講授為主與課下自學(xué)相輔的教學(xué)方式，在兩種方式中學(xué)生都處于較為被動(dòng)的狀態(tài)，與教師互動(dòng)性不強(qiáng)，對(duì)教學(xué)過程的參與熱情不高，教學(xué)效果與預(yù)期有所差距。

二、信息化教學(xué)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)已經(jīng)滲透到經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)生活的各個(gè)方面，全民教育、優(yōu)質(zhì)教育、個(gè)性化學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)已經(jīng)成為信息時(shí)代教育發(fā)展的重要特征[1]。信息化教學(xué)方法是以現(xiàn)代教育思想和理論為指導(dǎo)，在傳統(tǒng)教學(xué)手段的基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)代化的教育技術(shù)、教育方法、教育資源等開展的學(xué)習(xí)者和教育者之間的互動(dòng)活動(dòng)。既能豐富教學(xué)內(nèi)容、提升教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，還能培養(yǎng)和提高學(xué)生信息素養(yǎng)和綜合能力，使教學(xué)效率和教學(xué)效果得到顯著提高。

目前國(guó)內(nèi)講授工程機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)課程的院校，在該門課程的信息化教學(xué)中存在多種形式，如對(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、聊天工具、圖書館數(shù)據(jù)庫(kù)、手機(jī)App的利用等，但都存在沒有人機(jī)交互性高的教學(xué)輔助軟件，缺乏針對(duì)工程機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用系統(tǒng)等問題。本文將研究利用Matlab/GUI構(gòu)建工程機(jī)械設(shè)計(jì)輔助教學(xué)平臺(tái)，促進(jìn)教學(xué)過程數(shù)字化、智能化、可視化，較好的實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程的人機(jī)互動(dòng)與師生互動(dòng)。

三、工程機(jī)械設(shè)計(jì)輔助教學(xué)平臺(tái)的建立

（一）工程機(jī)械設(shè)計(jì)輔助教學(xué)平臺(tái)架構(gòu)

工程機(jī)械設(shè)計(jì)輔助教學(xué)平臺(tái)主要由以下四個(gè)層級(jí)構(gòu)成。

（1）登錄入口層。通過賬號(hào)密碼登錄，賬號(hào)與學(xué)生的學(xué)號(hào)或教師的工號(hào)相對(duì)應(yīng)，密碼自行設(shè)定，做到一人一系統(tǒng)，便于設(shè)計(jì)成果的保存，可有效杜絕抄襲現(xiàn)象存在，也利于教師了解學(xué)生的階段性學(xué)習(xí)成果。

（2）設(shè)計(jì)操作層。在該層級(jí)里主要實(shí)現(xiàn)不同類型工程機(jī)械的設(shè)計(jì)過程，是整個(gè)平臺(tái)的核心所在。具體包括橫向指標(biāo)（設(shè)計(jì)機(jī)型的選擇）和縱向指標(biāo)（設(shè)計(jì)流程的制訂）兩方面。

橫向指標(biāo)?？紤]到學(xué)生的專業(yè)技能提高和未來(lái)的職業(yè)發(fā)展需求，并結(jié)合工程應(yīng)用進(jìn)行取舍，選擇設(shè)置裝載機(jī)、挖掘機(jī)、推土機(jī)、壓路機(jī)等模塊。后續(xù)可以補(bǔ)充其他機(jī)型如攤鋪機(jī)、混凝土攪拌機(jī)、混凝土泵等，也可為《路面施工機(jī)械》、《樁工混凝凝土機(jī)械》等課程的授課和實(shí)踐提供必要服務(wù)。

縱向指標(biāo)。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程，針對(duì)一種工程機(jī)械的設(shè)計(jì)主要遵循概述→總體設(shè)計(jì)→工作裝置設(shè)計(jì)的思路。概述是從分類、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、工作原理等對(duì)工程機(jī)械有概括性認(rèn)識(shí)。總體設(shè)計(jì)以選擇為主，設(shè)計(jì)為輔，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、行走系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等進(jìn)行合理選型，對(duì)總體參數(shù)及主要工作參數(shù)等進(jìn)行設(shè)計(jì)。工作裝置設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)重點(diǎn)，包括對(duì)工作裝置結(jié)構(gòu)選擇、尺寸設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。

（3）數(shù)據(jù)資料層。該層級(jí)包含參考工具和外部接口兩個(gè)模塊。參考工具模塊主要收錄或鏈接文獻(xiàn)資源、視頻資源、公司網(wǎng)站等，便于學(xué)生獲取所需的資料與數(shù)據(jù)。外部接口模塊主要用于實(shí)現(xiàn)和其他軟件如CATIA、AutoCAD等的數(shù)據(jù)連接，為后續(xù)的設(shè)計(jì)改進(jìn)，產(chǎn)品分析等工作做好準(zhǔn)備。

（4）師生反饋層。該層級(jí)包含成果提交和討論專區(qū)兩個(gè)模塊。成果提交模塊在教師和學(xué)生系統(tǒng)中有所區(qū)別。教師進(jìn)入該模塊會(huì)收到學(xué)生提交的作業(yè)，教師可以查看但不能修改，教師對(duì)學(xué)生作業(yè)給出的審閱意見及評(píng)分會(huì)反饋到該學(xué)生系統(tǒng)中，同樣學(xué)生只能查看不能修改。討論專區(qū)模塊主要用于師生之間進(jìn)行交流，實(shí)現(xiàn)同步或異步互動(dòng)。

（二）工程機(jī)械設(shè)計(jì)輔助教學(xué)平臺(tái)特點(diǎn)

（1）通過按鈕、菜單、對(duì)話框等人機(jī)交互方式，使學(xué)生通過選擇數(shù)據(jù)、輸入數(shù)據(jù)、給出圖形的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，直觀性強(qiáng)，不僅使學(xué)生能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并調(diào)整設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題，也有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的開發(fā)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（2）引導(dǎo)性更強(qiáng)，便于學(xué)生熟悉并掌握設(shè)計(jì)過程，在設(shè)計(jì)過程中體會(huì)設(shè)計(jì)樂趣，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)成果，便于學(xué)生從不同渠道輕松獲取所需知識(shí)，更注重互動(dòng)性，滿足學(xué)生的求知探索欲望，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（3）可以給學(xué)生全天候多樣性的指導(dǎo)和幫助，學(xué)生可以根據(jù)自己的知識(shí)水平、學(xué)習(xí)能力、時(shí)間分配等，選擇適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)內(nèi)容，并將其應(yīng)用到具體設(shè)計(jì)實(shí)例中去，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)過程，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更有成就感。

（4）實(shí)行開放式、模塊化管理，可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生需求進(jìn)行調(diào)整，對(duì)內(nèi)容實(shí)行動(dòng)態(tài)更新、有效整合、充分共享，便于可持續(xù)發(fā)展。

四、結(jié)語(yǔ)

為促進(jìn)工程機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)的信息化發(fā)展，利用Matlab/GUI創(chuàng)建工程機(jī)械設(shè)計(jì)輔助教學(xué)平臺(tái)，用于該課程的理論與實(shí)踐教學(xué)，通過該平臺(tái)在師生間的推廣和使用，得到廣大師生的充分肯定，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性得到極大調(diào)動(dòng)，師生之間的互動(dòng)更為頻繁有效，學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握與運(yùn)用得到顯著提高。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：吉林建筑大學(xué)2016年度高等教育教學(xué)研究課題（編號(hào)：XJY2016028）。

作者簡(jiǎn)介：遲春燕（1980-），吉林長(zhǎng)春人，講師，工學(xué)博士，主要從事工程機(jī)械設(shè)計(jì)研究;鄭森（1983-），吉林人輝南，講師，工學(xué)博士，主要從事工程機(jī)械設(shè)計(jì)研究。