教育信息化2.0時(shí)代《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程改革研究

肖湘

摘要：《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是一門機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，內(nèi)容枯燥難懂，筆者借課程改革之機(jī)，以“軸的設(shè)計(jì)”為例，從教學(xué)分析、教學(xué)實(shí)施、教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)反思四個(gè)方面，詳細(xì)敘述信息化教學(xué)手段在課程教學(xué)中的應(yīng)用。《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程進(jìn)行信息化教學(xué)改革與實(shí)踐，改進(jìn)了傳統(tǒng)教學(xué)的不足之處，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和興趣，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ);信息化教學(xué);軸的設(shè)計(jì);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：TH12-4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）23-0222-02

0? 引言

黨的十九大開(kāi)啟了教育現(xiàn)代化、建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)的新征程。教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃是在歷史成就基礎(chǔ)上實(shí)踐新跨越的內(nèi)在需求。隨著互聯(lián)網(wǎng)+的飛速發(fā)展，信息技術(shù)和教育教學(xué)之間的深度融合，正在改變高職教育教學(xué)體系，高職課程教學(xué)改革和實(shí)踐工作勢(shì)在必行。

1? 高職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》信息化教學(xué)改革的必要性

①在教育信息化2.0背景下，利用互聯(lián)網(wǎng)+教育的平臺(tái)，合理運(yùn)用信息化教學(xué)手段，對(duì)高職課程《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐，努力構(gòu)建信息化時(shí)代人才培養(yǎng)新模式，提升教學(xué)質(zhì)量，只有這樣才能完成高職人才培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)改革要求;

②《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程內(nèi)容枯燥難懂，傳統(tǒng)教學(xué)手段單一，教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程還需要套用公式計(jì)算，這些授課方式顯然不適合高職院校學(xué)生，只會(huì)打消學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，教學(xué)效果不好，教學(xué)方式與教育信息化要求相差甚遠(yuǎn);

③通過(guò)引入信息化教學(xué)手段，使用教學(xué)平臺(tái)藍(lán)墨云，將課程教學(xué)貫穿課前課中課后;微課、教學(xué)視頻等豐富的教學(xué)資源激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性;使用專業(yè)軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的復(fù)雜枯燥的計(jì)算公式，突破了教學(xué)難點(diǎn)，提高了教學(xué)效果。

實(shí)踐證明：《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》信息化教學(xué)改革滿足現(xiàn)代高職教育的需要，通過(guò)合理和目標(biāo)明確的教學(xué)設(shè)計(jì)，結(jié)合信息化教學(xué)手段， 提升教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性?，F(xiàn)我以“軸的設(shè)計(jì)”教學(xué)內(nèi)容為例，詳細(xì)闡述教學(xué)改革的過(guò)程，總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與不足，為以后的教學(xué)改革提供參考。

2? “軸的設(shè)計(jì)”信息化教學(xué)改革

2.1 教學(xué)分析

本教學(xué)內(nèi)容選自十三五規(guī)劃教材《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，這門課是機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，在整個(gè)專業(yè)的學(xué)習(xí)過(guò)程中起到了承上啟下的作用。前期學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了機(jī)械制圖、工程力學(xué)、有限元等前導(dǎo)課程，雖有一定理論基礎(chǔ)但無(wú)實(shí)際設(shè)計(jì)能力。因此，根據(jù)人才培養(yǎng)方案及課程標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況確定了知識(shí)、能力、素質(zhì)三大目標(biāo)。綜合培養(yǎng)目標(biāo)及以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)確定本次教學(xué)重點(diǎn)為：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、尺寸設(shè)計(jì)及工藝分析，教學(xué)難點(diǎn)為軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸設(shè)計(jì)。

2.2 教學(xué)設(shè)計(jì)

此次教學(xué)設(shè)計(jì)包括教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)、信息化教學(xué)資源設(shè)計(jì)、教學(xué)方法設(shè)計(jì)三方面內(nèi)容。將教學(xué)過(guò)程分為三大環(huán)節(jié)，課前任務(wù)驅(qū)動(dòng)，自主學(xué)習(xí)并完成初步設(shè)計(jì);將課中實(shí)施環(huán)節(jié)細(xì)化為五個(gè)子環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)-尺寸-工藝環(huán)環(huán)相扣，解決教學(xué)重難點(diǎn);課后拓展環(huán)節(jié)旨在提升學(xué)生專業(yè)技能及綜合能力素養(yǎng)（見(jiàn)圖1）。整個(gè)教學(xué)過(guò)程以軸的設(shè)計(jì)為核心，將三維建模及動(dòng)態(tài)仿真、微課、微信群等信息化資源融入到各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，以翻轉(zhuǎn)課堂為主導(dǎo)，綜合做中學(xué)、學(xué)中做的教學(xué)理念，以校企交流為輔助開(kāi)展現(xiàn)代化教學(xué)。

2.3 教學(xué)過(guò)程

課前教師利用藍(lán)墨云學(xué)習(xí)平臺(tái)下發(fā)任務(wù)書及課件等相關(guān)學(xué)習(xí)資源，并組織學(xué)生拆裝一級(jí)減速器主動(dòng)軸配件;學(xué)生登錄平臺(tái)下載學(xué)習(xí)資料自主學(xué)習(xí)，并完成課前預(yù)習(xí)任務(wù)——主動(dòng)軸三維建模和從動(dòng)軸設(shè)計(jì)。

針對(duì)教學(xué)重難點(diǎn)將課堂實(shí)施環(huán)節(jié)細(xì)分為五個(gè)子環(huán)節(jié)：

子環(huán)節(jié)一 視頻引入 通過(guò)汽車一級(jí)減速器三維動(dòng)態(tài)爆炸視頻激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣同時(shí)引出此次課題，并引導(dǎo)學(xué)生分析出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素——軸上裝配件的軸向及周向定位。

子環(huán)節(jié)二 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 首先組織學(xué)生觀看微課，學(xué)習(xí)軸上裝配件與軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間的關(guān)系，然后教師總結(jié)分析軸上主要裝配件的常用定位方式，最后學(xué)生針對(duì)課前設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改，完善軸件結(jié)構(gòu)。在此過(guò)程中，教師線下實(shí)時(shí)輔導(dǎo)答疑，并組建包含學(xué)生、教師、校企合作公司結(jié)構(gòu)工程師的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)微信群，學(xué)生通過(guò)微信與結(jié)構(gòu)工程師在線互動(dòng)、交流學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)中做，做中學(xué)，改進(jìn)軸件結(jié)構(gòu)，通過(guò)三維建模與裝配的方式，改善了以往傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，使理論知識(shí)實(shí)體化，解決教學(xué)難點(diǎn)一。

子環(huán)節(jié)三 尺寸定形 修改結(jié)構(gòu)后的軸件是否就已經(jīng)滿足實(shí)際工作要求呢？引出尺寸選型的關(guān)鍵——軸的強(qiáng)度及剛度校核。傳統(tǒng)教學(xué)中都是通過(guò)大量計(jì)算來(lái)驗(yàn)證強(qiáng)度剛度是否達(dá)到要求，計(jì)算公式多且復(fù)雜，計(jì)算量大，難度大;此次教學(xué)我們采用有限元仿真模擬的方法，可操作性強(qiáng)，設(shè)計(jì)過(guò)程形象簡(jiǎn)單（見(jiàn)圖2）。

首先教師利用三維仿真軟件，操作并講解有限元仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)的全過(guò)程：模擬真實(shí)工作環(huán)境下軸件受載情況，將理論受力圖解轉(zhuǎn)換成仿真軟件受力加載，利用軟件的計(jì)算能力計(jì)算出各部分位移、應(yīng)力及應(yīng)變情況，進(jìn)而判定軸件的強(qiáng)度及剛度是否達(dá)到要求。如果強(qiáng)度及剛度不達(dá)標(biāo)，則進(jìn)入軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊，自動(dòng)優(yōu)化軸件的尺寸，直到滿足承載要求。接下來(lái)學(xué)生通過(guò)仿真軟件，針對(duì)自己設(shè)計(jì)的軸件進(jìn)行有限元模擬并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，教師同步跟蹤指導(dǎo)，同時(shí)借助微信群，校企合作公司有限元開(kāi)發(fā)工程師在線交流輔導(dǎo)。通過(guò)線上線下互動(dòng)答疑，做學(xué)結(jié)合，理論聯(lián)系實(shí)際，改善了以往純理論教學(xué)的弊端，突破教學(xué)難點(diǎn)二。

子環(huán)節(jié)四 工藝分析 那么經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)及尺寸修改后的軸件是否就已經(jīng)滿足設(shè)計(jì)要求？針對(duì)工藝知識(shí)模塊的特點(diǎn)，采用經(jīng)驗(yàn)教學(xué)法，通過(guò)播放一組工藝經(jīng)驗(yàn)分享案例視頻，啟發(fā)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)的軸件進(jìn)行工藝改進(jìn)。改進(jìn)過(guò)程中教師同步指導(dǎo)，工藝交流群校企合作工藝工程師在線答疑。最后教師對(duì)學(xué)生提交的軸設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，總結(jié)歸納本次課程的知識(shí)點(diǎn)。

子環(huán)節(jié)五 趣味游戲 通過(guò)開(kāi)展“大家來(lái)找茬”的趣味游戲，鞏固教學(xué)內(nèi)容。教師提供一個(gè)“問(wèn)題軸”圖紙，讓學(xué)生從結(jié)構(gòu)、尺寸、工藝等方面找出圖紙中的問(wèn)題，通過(guò)搶答得分的形式完成游戲環(huán)節(jié)。最終達(dá)到檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，鞏固知識(shí)要點(diǎn)的目的。

課后拓展環(huán)節(jié)，學(xué)生將設(shè)計(jì)的軸在學(xué)校實(shí)訓(xùn)基地加工出成品，加深學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)工藝問(wèn)題的理解，提高學(xué)習(xí)成就感;同時(shí)每人錄制一個(gè)“我的設(shè)計(jì)初體驗(yàn)”視頻，重現(xiàn)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，總結(jié)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的辦法，梳理軸設(shè)計(jì)過(guò)程中涵蓋的知識(shí)點(diǎn)，積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)綜合素養(yǎng)。將學(xué)生視頻上傳至微信公眾號(hào)，投票選出優(yōu)秀作品，教師將評(píng)選出的優(yōu)秀軸設(shè)計(jì)視頻發(fā)給校企合作企業(yè)工程部，拓寬學(xué)生就業(yè)渠道。

教學(xué)評(píng)價(jià)，綜合課前任務(wù)完成情況，課中階段任務(wù)完成情況，課后拓展執(zhí)行情況進(jìn)行階段性全過(guò)程考核評(píng)價(jià)，并綜合教師點(diǎn)評(píng)、企業(yè)評(píng)估、學(xué)生互評(píng)三方綜合評(píng)價(jià)機(jī)制。

3? 教學(xué)特色和反思

轉(zhuǎn)換了主體的教學(xué)設(shè)計(jì)提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力及學(xué)習(xí)積極性;三維建模、爆炸動(dòng)畫、微信微課視頻等信息化資源的利用將理論知識(shí)動(dòng)態(tài)化，降低了學(xué)習(xí)難度;有限元分析手段的利用使教學(xué)更簡(jiǎn)單高效;綜合了各種信息化資源的遞進(jìn)式教學(xué)過(guò)程，突破了教學(xué)重點(diǎn)，解決了教學(xué)難點(diǎn)，圓滿達(dá)成了教學(xué)目標(biāo)。

層次化教學(xué)任務(wù)、遞進(jìn)式教學(xué)過(guò)程、數(shù)字化教學(xué)資源、引導(dǎo)式教學(xué)方法、校企結(jié)合式教學(xué)輔導(dǎo)，創(chuàng)新了教學(xué)模式。

筆者深知課程改革不是一勞永逸的事情，通過(guò)對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》信息化教學(xué)改革的總結(jié)，結(jié)合目前課程思政的教育目標(biāo)，在今后的教學(xué)過(guò)程中，我們還會(huì)從課程內(nèi)容中提煉思政元素，結(jié)合信息化教學(xué)改革成果，繼續(xù)做好課程改革工作。

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