基于“螺旋”的機(jī)械基礎(chǔ)課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)重構(gòu)

劉艷紅 李穎 賈哲

摘 要：本文在分析了目前士官院校機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了采用螺旋課程編制理論對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)課程內(nèi)容進(jìn)行重組，依據(jù)螺旋課程理論構(gòu)建新的機(jī)械基礎(chǔ)課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)體系，并總結(jié)了新內(nèi)容結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械基礎(chǔ) ?螺旋課程 ?內(nèi)容體系

螺旋式課程是由美國(guó)著名教育家、認(rèn)知心理學(xué)家布魯納提出的，它是指課程內(nèi)容的編排采用螺旋式的反復(fù)上升，隨著學(xué)生的認(rèn)知思維的發(fā)展，不斷將這些概念和原理進(jìn)行深化和拓展。目前，我國(guó)許多院校都在進(jìn)行新一輪的教學(xué)改革，本次教學(xué)改革的指導(dǎo)思想就是改進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和教師的教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。教材對(duì)學(xué)習(xí)方式和教學(xué)方式都具有引導(dǎo)作用，編寫教材應(yīng)當(dāng)遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律、努力為學(xué)生創(chuàng)造自主探究、合作交流的空間，為教師營(yíng)造教學(xué)創(chuàng)新的環(huán)境。要達(dá)到這一目的，教材編寫應(yīng)堅(jiān)持螺旋上升的原則。既要在教學(xué)內(nèi)容的深度、廣度上做到螺旋上升，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)在知識(shí)的呈現(xiàn)方式上做到螺旋上升。機(jī)械基礎(chǔ)課是筆者學(xué)校機(jī)械類專業(yè)必修的主干課程，在筆者學(xué)?，F(xiàn)行體系中包括機(jī)械識(shí)圖和機(jī)械基礎(chǔ)兩門課程，是學(xué)員最早接觸的專業(yè)基礎(chǔ)課程。兩門課程內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)，比如機(jī)械識(shí)圖課程中廣泛接觸的零部件是機(jī)械基礎(chǔ)課程中研究的對(duì)象;雖然內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)，但兩門課程自成體系，相互獨(dú)立，這樣就導(dǎo)致學(xué)員所學(xué)知識(shí)點(diǎn)分散，不能很好實(shí)現(xiàn)前后知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，而有些內(nèi)容又因?yàn)榍昂笾貜?fù)而浪費(fèi)學(xué)時(shí)。如果只在原課程的框架下進(jìn)行改革，也只能是對(duì)課程的教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行改進(jìn)，諸多問(wèn)題無(wú)法解決，必須打破原有的框架結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)課程之間的融合，才能使教學(xué)內(nèi)容前后連貫，知識(shí)結(jié)構(gòu)更加緊湊，教學(xué)效果更加明顯。因此，筆者學(xué)校開展了采用螺旋式課程理論對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)課程內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)的改革探索。

一、機(jī)械基礎(chǔ)課教學(xué)現(xiàn)狀

機(jī)械識(shí)圖與機(jī)械基礎(chǔ)課作為筆者學(xué)校機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，起到了非常重要的專業(yè)支撐作用。但縱觀學(xué)員的學(xué)習(xí)情況來(lái)看，效果不是很理想。究其原因，主要有以下幾個(gè)方面。

1.課程設(shè)置問(wèn)題

機(jī)械識(shí)圖和機(jī)械基礎(chǔ)目前是兩門獨(dú)立的課程，兩門課程雖然安排在同一學(xué)期開課，但內(nèi)容大都是串聯(lián)關(guān)系，直線推進(jìn)，少部分內(nèi)容重復(fù)排列，比如：機(jī)械識(shí)圖中講螺紋的畫法內(nèi)容時(shí)，會(huì)先講螺紋的形成、參數(shù)、種類等問(wèn)題;在后續(xù)的機(jī)械基礎(chǔ)課程中，講授螺紋連接件的拆卸時(shí)，上述內(nèi)容又會(huì)出現(xiàn)，但學(xué)員已經(jīng)忘了，就需要教員重新再講，因此就有內(nèi)容的重復(fù)。這就導(dǎo)致多用時(shí)間，在目前，學(xué)時(shí)少內(nèi)容多的情況下，對(duì)教員的壓力就更大。

2.學(xué)員對(duì)機(jī)械零件的認(rèn)知有限

機(jī)械識(shí)圖是學(xué)員入學(xué)以后學(xué)習(xí)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，通過(guò)了解，很多學(xué)員對(duì)機(jī)械零部件了解接觸的甚少，更不具備對(duì)機(jī)械制造方面的任何知識(shí)，不懂什么是設(shè)計(jì)要求，工作位置等，但機(jī)械識(shí)圖課卻要求他們繪圖并閱讀記錄了全部信息的零件圖和裝配圖，因此，學(xué)員會(huì)感到有一定難度，也不符合學(xué)員的認(rèn)知規(guī)律。

3.士官學(xué)員個(gè)人文化水平有限

士官學(xué)員普遍文化水平較低、學(xué)習(xí)能力和接受能力偏差，直接影響了教學(xué)進(jìn)度，使教員處于一種趕進(jìn)度的狀態(tài)中。機(jī)械基礎(chǔ)和機(jī)械識(shí)圖是重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)效果直接影響后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)，同時(shí)也為后續(xù)的任職崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，因此，結(jié)合學(xué)員的認(rèn)知規(guī)律，對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)和機(jī)械識(shí)圖內(nèi)容結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組是十分重要的。

二、機(jī)械基礎(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)

螺旋形課程就是“針對(duì)學(xué)習(xí)者的接受能力，按照繁簡(jiǎn)、深淺、難易的程度使教材內(nèi)容的某些基本概念和基本原理重復(fù)出現(xiàn)，逐漸擴(kuò)展，螺旋上升”。螺旋式是階段性、連續(xù)性和發(fā)展性的體現(xiàn)，符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。依據(jù)螺旋形課程編制理論，結(jié)合士官特點(diǎn)，立足崗位任職及專業(yè)需求，對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)課程的內(nèi)容體系進(jìn)行重新整合，以認(rèn)知零件為主線，形成了三個(gè)相互關(guān)聯(lián)融合的教學(xué)模塊，構(gòu)成一個(gè)完整的內(nèi)容結(jié)構(gòu)，同時(shí)新課程名稱定為機(jī)械基礎(chǔ)及識(shí)圖，課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)如圖所示。

新體系以認(rèn)知零件為主線，分為三個(gè)模塊，分別為機(jī)械認(rèn)知、識(shí)圖基礎(chǔ)和機(jī)械基礎(chǔ)及識(shí)圖。針對(duì)學(xué)員對(duì)機(jī)械零部件了解和接觸很少這種實(shí)際情況，筆者學(xué)校在課程的一開始增加了機(jī)械認(rèn)知實(shí)踐課，即第一模塊機(jī)械認(rèn)知，通過(guò)參觀工廠或車間，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)物講解和觀看錄像片等，概括介紹機(jī)械的組成、機(jī)械制造的基本過(guò)程以及對(duì)常用零部件及機(jī)器的認(rèn)知，并對(duì)機(jī)械識(shí)圖和機(jī)械基礎(chǔ)建立起一定的實(shí)感，具有一些初步認(rèn)識(shí)，同時(shí)受到工程意識(shí)的教育。這種方法具體、直觀，符合學(xué)員的認(rèn)知規(guī)律，在螺旋式課程中屬于螺旋上升的第一階段，稱之為動(dòng)作式認(rèn)知的維度;第二模塊以機(jī)械零件為載體，通過(guò)繪制零件的三視圖，進(jìn)而使學(xué)員掌握機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、投影原理等繪圖的基本知識(shí)，這就是螺旋課程的第二個(gè)螺旋圖像式認(rèn)知的維度;機(jī)械基礎(chǔ)與識(shí)圖模塊主要是從零件的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、種類、應(yīng)用等方面去了解和掌握零件，進(jìn)入了比較抽象和復(fù)雜的第三螺旋符號(hào)認(rèn)知的維度。采用螺旋式課程編制理論對(duì)機(jī)械識(shí)圖和機(jī)械基礎(chǔ)課程的內(nèi)容進(jìn)行重新整合和編排，內(nèi)容雖有一定的重復(fù)，但這種重復(fù)不是簡(jiǎn)單重復(fù)，而是在更高層次上的重復(fù)，并且內(nèi)容逐漸擴(kuò)大范圍并加深程度，即螺旋式發(fā)展。

識(shí)圖基礎(chǔ)模塊相對(duì)原來(lái)內(nèi)容增加了形體的構(gòu)型設(shè)計(jì)內(nèi)容，這是學(xué)員創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要形式之一，也是激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)興趣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。構(gòu)型設(shè)計(jì)是指根據(jù)已知條件，以基本形體為主，利用各種創(chuàng)造性思維方式構(gòu)型設(shè)計(jì)組合體的形狀、大小以及表面連接關(guān)系等，并表達(dá)成圖樣的過(guò)程?；跇?gòu)型設(shè)計(jì)的教育理念是以“拉伸、切割、并、交、差等計(jì)算機(jī)三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)的方法為基礎(chǔ)”，在學(xué)習(xí)基本立體時(shí)，練習(xí)拉伸、旋轉(zhuǎn)的構(gòu)型方法，以形狀特征視圖和拉伸線作為構(gòu)型要素，或根據(jù)給定的構(gòu)型要素畫出三視圖。在閱讀組合體視圖和零件圖時(shí)，讓學(xué)員分析構(gòu)成組合體的基本體的構(gòu)型要素和“并、交、差”布爾運(yùn)算方式，從視圖中找出拉伸體的基圖即形狀特征視圖，根據(jù)另一視圖中拉伸線確定厚度，得到拉伸體，再運(yùn)用不同的布爾運(yùn)算，構(gòu)思出最終的三維實(shí)體或零件的結(jié)構(gòu)形狀。 在構(gòu)型設(shè)計(jì)及組合體的識(shí)讀教學(xué)過(guò)程中融入CAD三維建模的學(xué)習(xí)，教員借助CAD三維建模軟件對(duì)形體進(jìn)行建模、剖切、改變觀察視口及動(dòng)態(tài)演示，讓學(xué)員從不同位置、不同角度進(jìn)行觀察，既可以加深學(xué)員對(duì)各種復(fù)雜形體的空間結(jié)構(gòu)及組成的理解，同時(shí)又可以提高學(xué)員的空間想象能力。

在機(jī)械基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)件的識(shí)別內(nèi)容中，融入螺紋連接件的畫法、鍵和銷的畫法等標(biāo)準(zhǔn)件的表達(dá)方法內(nèi)容。先從結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和應(yīng)用方面去認(rèn)識(shí)這些零件，然后再?gòu)漠嫹ê蛨D形上去識(shí)讀，邏輯性和銜接性更好。軸類、盤蓋類、箱體和撥叉類零件的識(shí)圖分別融入到機(jī)械基礎(chǔ)軸、軸承的安裝與維護(hù)、齒輪傳動(dòng)認(rèn)知中。具備了軸、軸承、齒輪等零件類型、材料、工藝性等方面的相關(guān)知識(shí)后，再去閱讀具備了技術(shù)要求、尺寸等全部信息的零件圖，學(xué)員就會(huì)感覺(jué)輕松，內(nèi)容也就更具備針對(duì)性。在減速器的拆裝內(nèi)容中，融入了裝配圖的識(shí)圖。同時(shí)為了提高課堂的教學(xué)效率、學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣、降低學(xué)習(xí)的難度，在這個(gè)過(guò)程中，借助CAD三維建模，對(duì)機(jī)械零部件進(jìn)行建模，也可以對(duì)常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模，即提高了學(xué)員的空間想象能力，也提高了學(xué)員對(duì)該課程的學(xué)習(xí)效率。

三、基于螺旋的機(jī)械基礎(chǔ)新內(nèi)容結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)

基于螺旋的機(jī)械基礎(chǔ)課程內(nèi)容安排重視由簡(jiǎn)入繁、由易到難的內(nèi)在秩序的邏輯組織。第一模塊先讓學(xué)員直觀地去認(rèn)識(shí)了解機(jī)械零件，知道了零件的結(jié)構(gòu)、形狀，了解了加工過(guò)程，對(duì)機(jī)械零件有了感性認(rèn)識(shí)。然后再進(jìn)入到繪制零件的三視圖，采用任務(wù)式，以常用零件為載體去學(xué)習(xí)理論知識(shí)投影原理及表達(dá)方法等。之后進(jìn)入到從理論上去認(rèn)識(shí)這些零件，了解它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工工藝、工作原理等內(nèi)容。最后再進(jìn)入識(shí)讀零件圖和裝配圖，在掌握了零件的相關(guān)知識(shí)后，再去識(shí)讀它的結(jié)構(gòu)、尺寸、工作原理等內(nèi)容，這對(duì)學(xué)員來(lái)說(shuō)，就不再那么難了。學(xué)員的心理邏輯是一個(gè)漸進(jìn)發(fā)展、不斷成熟的過(guò)程，而這種課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)邏輯完全與學(xué)員的心理邏輯相吻合，符合學(xué)員的認(rèn)知規(guī)律。因此兩者的結(jié)合更適合學(xué)員的學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，有利于教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

機(jī)械識(shí)圖和機(jī)械基礎(chǔ)內(nèi)容融合是能互相補(bǔ)充的。機(jī)械識(shí)圖CAD形象生動(dòng)的建?？梢源龠M(jìn)機(jī)械基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)。例如，機(jī)械基礎(chǔ)上凸輪、棘輪及槽輪機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)，只看教師播放視頻，雖然形象生動(dòng)，但學(xué)員并不能深刻理解;如果讓學(xué)員用三維CAD軟件構(gòu)建出模型并進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)，學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣肯定能被激發(fā)出來(lái)，對(duì)知識(shí)的理解也更透徹，成就感也是滿滿的。機(jī)械識(shí)圖的學(xué)習(xí)中融入了機(jī)械基礎(chǔ)的內(nèi)容，學(xué)員可以更好地理解零件圖和裝配圖的內(nèi)容。同時(shí)，讓學(xué)員感受到繪圖及識(shí)圖的目的更多是為了專業(yè)課的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。學(xué)員明確了課程的重要性，學(xué)習(xí)的興趣及學(xué)習(xí)效果也會(huì)得到一定提高。

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（作者單位：火箭軍士官學(xué)校）