基于互聯(lián)網(wǎng)+的機(jī)械原理與設(shè)計(jì)多元化教學(xué)模式改革

何麗紅 劉蘭 王先安

摘 要：機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)課程是工科院校機(jī)械類專業(yè)的主干基礎(chǔ)課程，它在培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)管理人員中起著至關(guān)重要的作用。本文立足機(jī)械原理與設(shè)計(jì)具體教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，分析了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，以及探討了教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐各教學(xué)環(huán)節(jié)中的改革和具體實(shí)踐，從各個(gè)環(huán)節(jié)的改革中結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行多元化教學(xué)模式的構(gòu)建和探討，讓機(jī)械原理與設(shè)計(jì)課程與互聯(lián)網(wǎng)深度融合，從而提高課程內(nèi)容專業(yè)化教學(xué)的效果和高端人才培養(yǎng)的質(zhì)量水平。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+ 機(jī)械原理與設(shè)計(jì) 多元化教學(xué)模式 教學(xué)改革

在人們面對(duì)如何進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)的思維改變上的變化，教育體系研究的不再是如何教學(xué)，而是注重學(xué)習(xí)的過(guò)程和如何學(xué)習(xí)，在機(jī)械教學(xué)的領(lǐng)域內(nèi)由原本的操作教學(xué)專享機(jī)械知識(shí)的原理和機(jī)械的合理運(yùn)用。學(xué)生和教師之間的關(guān)系不再是教師為核心，學(xué)生做容器，告別填鴨式教學(xué)，而學(xué)生將作為課堂的主體，成為課堂中所學(xué)知識(shí)的推導(dǎo)和生成的角色。機(jī)械原理與設(shè)計(jì)的課程是我國(guó)工科機(jī)械類專業(yè)學(xué)生所必修的基礎(chǔ)學(xué)科，在一系列機(jī)械系列相關(guān)的學(xué)科中是作為地基的學(xué)科，承擔(dān)學(xué)生進(jìn)行機(jī)械類知識(shí)系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)。雖然教育領(lǐng)域中對(duì)機(jī)械原理和設(shè)計(jì)的教學(xué)進(jìn)行了多年的分析和研究，因?yàn)闄C(jī)械原理和設(shè)計(jì)課程本身的理論性多、實(shí)踐性多、抽象性等特點(diǎn)，以及教學(xué)內(nèi)容中過(guò)于側(cè)重平面結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)、分析等平面特性，還有機(jī)械原理和設(shè)計(jì)課程知識(shí)之間關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)且知識(shí)點(diǎn)過(guò)于分散，并且相互之間也沒(méi)有形成系統(tǒng)性，這就導(dǎo)致學(xué)生面對(duì)這些機(jī)械原理知識(shí)無(wú)法有效理解也不能完成知識(shí)的長(zhǎng)期記憶，很多學(xué)過(guò)的機(jī)械知識(shí)進(jìn)入了學(xué)過(guò)、考過(guò)、忘了的惡性死循環(huán)當(dāng)中;另外學(xué)生也不能有效地對(duì)機(jī)械知識(shí)進(jìn)行有系統(tǒng)的、整體化的歸類并形成相關(guān)的理念，更無(wú)法順利的利用知識(shí)系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，也不能根據(jù)相關(guān)的機(jī)械設(shè)備反向推論并掌握課本中的機(jī)械原理知識(shí)的實(shí)際用處[1]。所以，把機(jī)械原理和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)課程作為案例，有效使用現(xiàn)在的信息技術(shù)，即互聯(lián)網(wǎng)+，讓學(xué)生能夠發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性獲取機(jī)械知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生在機(jī)械上創(chuàng)造意識(shí)的覺(jué)醒。

一、機(jī)械原理與設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀存在的問(wèn)題

1.教學(xué)內(nèi)容中存在的問(wèn)題

在機(jī)械原理與設(shè)計(jì)學(xué)科的傳統(tǒng)教學(xué)模式中，其相關(guān)的教學(xué)過(guò)分側(cè)重理論以及理論的系統(tǒng)和完整，但忽略了應(yīng)用屬性和先進(jìn)屬性，其教學(xué)內(nèi)容大多專注傳統(tǒng)或者已經(jīng)過(guò)于久遠(yuǎn)的知識(shí)的解說(shuō)，沒(méi)有對(duì)現(xiàn)代相應(yīng)的新技術(shù)、機(jī)構(gòu)等的應(yīng)用進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣埂Ｆ浯?，在教學(xué)中沒(méi)有對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)引起足夠的重視，工程實(shí)踐是機(jī)械原理與設(shè)計(jì)科目中非常重要且具有非常鮮明特點(diǎn)的課程。只有通過(guò)理論和實(shí)踐相結(jié)合，才能更好地學(xué)習(xí)掌握和運(yùn)用相關(guān)知識(shí)。在高校的機(jī)械原理和設(shè)計(jì)這個(gè)課程中，大部分教師因?yàn)楦鞣N原因而強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)，對(duì)實(shí)踐是避而不談或者減少相關(guān)課程，導(dǎo)致理論教學(xué)不能合適的實(shí)踐課程中消化掌握，也致使理論和實(shí)踐失衡?？赡苓€有因?yàn)橄嚓P(guān)課程教學(xué)內(nèi)容過(guò)多而所排學(xué)時(shí)少的原因下，學(xué)生實(shí)踐課變少甚至取消[2]。這就造成學(xué)生不能有效根據(jù)理論致使去分析、解決問(wèn)題的機(jī)械應(yīng)用能力，另外，學(xué)生沒(méi)有足夠的時(shí)間也就不能立足實(shí)際充分理解基礎(chǔ)理論，對(duì)課程感到枯燥而失去學(xué)習(xí)興趣。

2.教學(xué)方法和手段中存在的問(wèn)題

雖然目前在教學(xué)資源中有相當(dāng)多的機(jī)械圖像課件，但這些課件或者圖像也僅存在于傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中的電子版書籍中，其體現(xiàn)形式從紙質(zhì)跨越到了方便的電子圖像，但在機(jī)械原理和設(shè)計(jì)這種理論性強(qiáng)的科目中，教學(xué)的方法人就是傳統(tǒng)課堂的教學(xué)方式，填鴨式教學(xué)，因?yàn)檫@種傳統(tǒng)教學(xué)方式導(dǎo)致學(xué)生不動(dòng)腦、不動(dòng)手等弊端，所以在教學(xué)質(zhì)量上提高有限，也不能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和分析能力，更不用說(shuō)培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)的核心素養(yǎng)，也無(wú)法讓學(xué)生跟上未來(lái)社會(huì)的進(jìn)步和需求。

3.師資方面存在的問(wèn)題

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全球化的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，國(guó)際之間的合作也隨之頻繁，所以國(guó)際之間的溝通也逐漸成為工業(yè)發(fā)展的必需條件之一。但是在高校工科人才的培養(yǎng)中，明顯出現(xiàn)了工科人才的外語(yǔ)水平低于其專業(yè)水平的現(xiàn)狀。大部分機(jī)械原理和設(shè)計(jì)科目的授課教師基本都使用中文教學(xué)，師資力量上比較缺乏雙語(yǔ)教學(xué)，這些問(wèn)題都導(dǎo)致相關(guān)專業(yè)的學(xué)生在國(guó)際交流上缺乏相應(yīng)的能力，這些問(wèn)題不利于學(xué)生在未來(lái)學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和進(jìn)行國(guó)際交流合作。

二、“互聯(lián)網(wǎng)+”在機(jī)械原理與設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐中的優(yōu)勢(shì)

1.“互聯(lián)網(wǎng)+”提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率

在日常教學(xué)過(guò)程中，教師通過(guò)觀察學(xué)生在機(jī)械原理和設(shè)計(jì)課程中的學(xué)習(xí)情況，能夠清晰地看到每個(gè)學(xué)生的基礎(chǔ)和能力的不同層次，因?yàn)閷W(xué)生對(duì)于知識(shí)不同的掌握情況，教師就要根據(jù)學(xué)生的情況和教學(xué)情況設(shè)計(jì)更加合適的教學(xué)方法，在學(xué)生遇到知識(shí)重難點(diǎn)的時(shí)候，幫助學(xué)生了解、掌握相關(guān)的知識(shí)。為滿足這個(gè)需求，教師就要合理使用“互聯(lián)網(wǎng)+”精熟教學(xué)法。立足“互聯(lián)網(wǎng)+”精熟教學(xué)法的日常實(shí)踐過(guò)程，如果教學(xué)的相應(yīng)條件都比較充分的時(shí)候，就能夠促使教學(xué)順利展開，也能滿足不同學(xué)生在課堂上的不同知識(shí)需求。在使用這個(gè)教學(xué)方法的背景下，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中首先要考慮的就是不同學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)理解度和學(xué)習(xí)能力，讓機(jī)械原理和設(shè)計(jì)課堂能夠高效、高質(zhì)量的進(jìn)行。實(shí)踐教學(xué)和互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的相互融合是精熟教學(xué)法能夠順利且有效進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)也為機(jī)械原理和設(shè)計(jì)的多元化教學(xué)模式改革提供了基礎(chǔ)。在以往的傳統(tǒng)教學(xué)中，教師想要進(jìn)行教學(xué)的創(chuàng)新或者進(jìn)行試驗(yàn)都會(huì)受到一定程度的阻礙和限制，例如教師相關(guān)的培訓(xùn)費(fèi)用、印刷材料等費(fèi)用等[3]。隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的逐步發(fā)展，教學(xué)的形態(tài)和生態(tài)都已經(jīng)發(fā)生了一些新的改變，在未來(lái)，教學(xué)的方法方式都將出現(xiàn)巨大的變化。

2.降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度

機(jī)械原理課程的基礎(chǔ)知識(shí)具有抽象化、概念化、平面化等特點(diǎn)，學(xué)生接觸之后肯定會(huì)感到難度非常大，這些特點(diǎn)也是影響這個(gè)課程教學(xué)質(zhì)量的重要因素。而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的思維導(dǎo)圖就能夠有效的解決學(xué)習(xí)終于到的困難和障礙，從另一個(gè)角度來(lái)講也推動(dòng)了機(jī)械原理和設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革。思維到地圖是將不同數(shù)量和主體的中心串聯(lián)、綜合成為具有個(gè)人特點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠在學(xué)生不斷學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)的過(guò)程中逐漸建立屬于學(xué)生的個(gè)人數(shù)據(jù)庫(kù)，并且在完善過(guò)程中有效提高學(xué)生的綜合能力。所以，思維導(dǎo)圖對(duì)機(jī)械原理和設(shè)計(jì)的知識(shí)整理、串聯(lián)具有明顯的作用，也能降低學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)知識(shí)的難度。另外，在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的教學(xué)中，教師可以充分利用網(wǎng)絡(luò)上的各種資源拓展教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生提供更寬廣的知識(shí)范圍，這也需要幫助學(xué)生尋找適合學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的提質(zhì)增效。

三、機(jī)械原理和設(shè)計(jì)教學(xué)改革措施

1.理論教學(xué)改革措施

（1）線上線下混合教學(xué)

立足于傳統(tǒng)教學(xué)方式與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式，將兩種教學(xué)方式進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，發(fā)揮出兩種教學(xué)方式獨(dú)有的教學(xué)優(yōu)勢(shì)，達(dá)到教學(xué)的提質(zhì)增效的目的，這也是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的一種改革和創(chuàng)新。在這種混合教學(xué)的模式中，教師要充分考慮兩種教學(xué)的重要元素，參考課堂教學(xué)內(nèi)容，合理的對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)。將傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的穿插，控制教學(xué)節(jié)奏和穿插比例，依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的狀態(tài)做到教學(xué)方式之間的完美配合。這種混合教學(xué)的方式有效的擴(kuò)展了原有的教學(xué)形式和內(nèi)容，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供更加豐富的教學(xué)資源，開發(fā)教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)多元化，體現(xiàn)課堂中學(xué)生的主體性。

（2）手機(jī)移動(dòng)端的課堂互動(dòng)教學(xué)模式

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，各種移動(dòng)通信端發(fā)展也越來(lái)越成熟，也不斷出現(xiàn)了新的產(chǎn)品。目前，互聯(lián)網(wǎng)課堂和手機(jī)課堂的教學(xué)方式正在發(fā)展，經(jīng)過(guò)這次九年義務(wù)教學(xué)中大規(guī)模的手機(jī)移動(dòng)通信端網(wǎng)絡(luò)教學(xué)測(cè)試，未來(lái)也將成為各大高校教學(xué)模式創(chuàng)新中的趨勢(shì)。手機(jī)移動(dòng)端課堂互動(dòng)教學(xué)主要是以互動(dòng)效果為中心，充分利用移動(dòng)信息技術(shù)，以手機(jī)為教學(xué)的載體進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。其中教學(xué)活動(dòng)包含了學(xué)生的簽到、測(cè)驗(yàn)、評(píng)價(jià)、反饋等[4]。教師在課堂教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)引入手機(jī)，將手機(jī)作為教學(xué)輔助設(shè)備，能夠有效提高師生之間的互動(dòng)和課堂活躍度，立足傳統(tǒng)教學(xué)構(gòu)建出新的師生互動(dòng)和教學(xué)模式

體驗(yàn)。

（3）多元化的課程考核

機(jī)械原理和設(shè)計(jì)這個(gè)課程是專業(yè)中非常重要也是主要的課程，在大部分院校中的考核方式仍舊是傳統(tǒng)的期末成績(jī)?yōu)闇?zhǔn)的考評(píng)，這種考評(píng)方式只看結(jié)果不看過(guò)程，不能對(duì)學(xué)生掌握的知識(shí)和實(shí)踐能力進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)，這種傳統(tǒng)考評(píng)已經(jīng)無(wú)法滿足目前的教育背景下的要求，也不符合工程專業(yè)認(rèn)證的考評(píng)需求。所以，多元化的課程考核需要根據(jù)相關(guān)專業(yè)的教學(xué)狀況和特點(diǎn)把理論課程中的要素分解，綜合考慮考核如下：課堂出勤、答題、討論，課后作業(yè)，線上學(xué)習(xí)考核，期末考核等;在綜合考核中合理分配各個(gè)環(huán)節(jié)的比例，構(gòu)建一個(gè)綜合性的考評(píng)體系。通過(guò)構(gòu)建多元化考核方式，在調(diào)動(dòng)學(xué)生日常學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)，也能給學(xué)生一個(gè)相對(duì)全面的評(píng)價(jià)，從而提高學(xué)生的綜合能力。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的多層次性

教師需要依據(jù)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握程度和差異，有針對(duì)性的設(shè)計(jì)層次不一樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和教學(xué)目標(biāo)，并根據(jù)不同層次的需要設(shè)計(jì)不同的考核方法和標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)這種多層次的教學(xué)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的提質(zhì)增效。依據(jù)專業(yè)教學(xué)目標(biāo)和大綱，實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要分了三個(gè)層次，即基礎(chǔ)、綜合、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以傳統(tǒng)機(jī)械零件和裝置的結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)見(jiàn)圖測(cè)繪為主，用來(lái)強(qiáng)化學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。綜合層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以齒輪范成與根切、平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與測(cè)試等為主，用來(lái)強(qiáng)化學(xué)生調(diào)試機(jī)構(gòu)的能力。創(chuàng)新層次的實(shí)驗(yàn)是以機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和組合以及拼接為主，用來(lái)加強(qiáng)學(xué)生在機(jī)械方面的創(chuàng)新和設(shè)計(jì)的綜合能力。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式的多元化

機(jī)械原理和設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，大部分高校仍是以前傳統(tǒng)的形式進(jìn)行，而且大部分是實(shí)物實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)形式不具備靈活和多樣化的特點(diǎn)，并且在實(shí)驗(yàn)上的深度不能滿足相應(yīng)需求，在專業(yè)知識(shí)之間的互動(dòng)、串聯(lián)上作用不大。實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式的多元化包含了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健⒕C合實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?、開放實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?、互?lián)網(wǎng)虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降取?/p>

3.實(shí)踐課程改革措施

（1）實(shí)踐課程內(nèi)容多元化

根據(jù)工程專業(yè)中OBE教學(xué)理念的指導(dǎo)，提高學(xué)生在專業(yè)層面內(nèi)的實(shí)踐能力，強(qiáng)化學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，構(gòu)建多層次、多內(nèi)容的實(shí)踐課程體系，體系中主要組成部分有機(jī)械原理和設(shè)計(jì)作業(yè)、綜合性機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)比賽等。多元化的時(shí)間課程體系能提高學(xué)生相應(yīng)的積極和主動(dòng)性，強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)械工程應(yīng)用中的綜合能力、實(shí)踐能力，強(qiáng)化學(xué)生的團(tuán)隊(duì)交流配合能力等。

（2）機(jī)械原理和設(shè)計(jì)作業(yè)的改變

機(jī)械原理和設(shè)計(jì)作業(yè)的改變?nèi)缦?。第一，以類似?dǎo)桿機(jī)構(gòu)的常見(jiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)為主，讓學(xué)生根據(jù)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和幾何關(guān)系，建立相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)模型，合理運(yùn)用VB進(jìn)行編程調(diào)試，繪制相關(guān)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)圖像并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，進(jìn)一步完成設(shè)計(jì)作業(yè)，有目的的提高學(xué)生使用計(jì)算機(jī)解決機(jī)械相關(guān)問(wèn)題的動(dòng)手能力和觀念。第二，以類似傳動(dòng)帶的機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)為主，讓學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行零部件的三維建模，力學(xué)性能計(jì)算等，并完成設(shè)計(jì)作業(yè)，強(qiáng)化學(xué)生在機(jī)械零部件使用三維建模的能力。

（3）機(jī)械原理和設(shè)計(jì)課程教學(xué)設(shè)計(jì)改革

機(jī)械原理和設(shè)計(jì)這兩門課程的知識(shí)關(guān)聯(lián)點(diǎn)很多也很強(qiáng)，兩者之間組成了知識(shí)鏈條，但是在傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)中，兩者是分開并且獨(dú)立進(jìn)行的，相關(guān)的知識(shí)之間也沒(méi)有進(jìn)行足夠的關(guān)聯(lián)，這種情況割裂了機(jī)械課程知識(shí)結(jié)構(gòu)，阻礙了學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行整體的、全面的認(rèn)知和學(xué)習(xí)。所以相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)改革就需要將機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)兩門課程進(jìn)行合理的整合，組成一個(gè)系統(tǒng)性的綜合課程設(shè)計(jì)，讓兩門課程通過(guò)關(guān)聯(lián)的知識(shí)進(jìn)行融合，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新觀念和實(shí)踐能力。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在目前的工科教學(xué)過(guò)程中，“互聯(lián)網(wǎng)+”融入機(jī)械原理和設(shè)計(jì)的課程是能夠促進(jìn)教學(xué)模式的多元化改革，能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)汲取更多的教學(xué)資源，也有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，促進(jìn)高校之間的教學(xué)資源共享和改革。對(duì)于工科中機(jī)械原理這種實(shí)踐性強(qiáng)的課程，更需要充分的結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)，為機(jī)械行業(yè)培養(yǎng)理論、實(shí)踐都非常豐富的應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn)

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