基于信息技術(shù)的機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探索

李濤祥

摘要：隨著信息技術(shù)的普及與發(fā)展，促進(jìn)了我國各行各業(yè)的發(fā)展。信息技術(shù)具有其資源廣、使用方便、傳輸快捷等的特點(diǎn)，有效的在機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)中發(fā)揮了重要的作用，教師可以利用信息技術(shù)簡(jiǎn)化教學(xué)難度，拓展教學(xué)內(nèi)容，升華教學(xué)質(zhì)量，從而有效推動(dòng)本課程教學(xué)改革的進(jìn)程。本文通過分析機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)的現(xiàn)狀，并探討信息技術(shù)在中職機(jī)械課程中的應(yīng)用策略，以提升課程改革的成效。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);機(jī)械基礎(chǔ)課程;教學(xué)改革;策略研究

中圖分類號(hào)：G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）05-0232-02

0? 引言

機(jī)械基礎(chǔ)課程具有較強(qiáng)的專業(yè)性和實(shí)踐性，基于信息技術(shù)產(chǎn)生的微課、多媒體、新媒體等資源都可以服務(wù)于中職基礎(chǔ)課程。教師需要分析現(xiàn)階段教學(xué)中存在的問題，有針對(duì)性地利用信息技術(shù)促進(jìn)機(jī)械基礎(chǔ)課程的改革。

1? 中職機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)存在的問題分析

1.1 中職機(jī)械的教學(xué)設(shè)備不完善

中職機(jī)械類專業(yè)需要用到的設(shè)備是多樣的，如《摩擦輪傳動(dòng)》中涉及到了外接圓柱式的摩擦輪、內(nèi)接圓柱式摩擦輪、摩擦壓力機(jī)、摩擦離合器、制動(dòng)器;《螺紋的形成和種類》中涉及到了單線螺紋、雙線螺紋和三線螺紋;《齒輪》中涉及到了直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、人字齒輪、圓錐齒輪等等。除了機(jī)械專業(yè)的設(shè)備種類較多之外，其購置的費(fèi)用也是比較昂貴的，尤其是對(duì)于某些大型機(jī)器來講，如普通車床、數(shù)控車床、自動(dòng)化車床等等，即使是二手，其價(jià)格仍然不菲。在教學(xué)過程中，購置這些教學(xué)設(shè)備對(duì)于中職學(xué)校來講是極大的壓力。

1.2 理論講授重于實(shí)踐操作

中職機(jī)械類課程的知識(shí)點(diǎn)零散且抽象性較強(qiáng)，教師需要花費(fèi)大量的精力和時(shí)間為學(xué)生講解機(jī)械課程中的概念。例如，在學(xué)習(xí)《鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄》的時(shí)候，學(xué)生需要掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化成衍生平面四桿機(jī)構(gòu)的方法。①轉(zhuǎn)動(dòng)副演化成移動(dòng)副。如引進(jìn)滑塊等構(gòu)件。以這種方式構(gòu)成的平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、正弦機(jī)構(gòu)等。②選取不同構(gòu)件作為機(jī)架。以這種方式構(gòu)成的平面四桿機(jī)構(gòu)有轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、曲柄搖塊機(jī)構(gòu)、正切機(jī)構(gòu)等。③變換構(gòu)件的形態(tài)。④擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副的尺寸，演化成偏心輪機(jī)構(gòu)。教師需要講解平面四桿機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副等概念。這就導(dǎo)致教師的理論知識(shí)講解要重于實(shí)踐操作，不利于學(xué)生理實(shí)一體化的綜合素質(zhì)發(fā)展。

1.3 課堂互動(dòng)性較差

良好的課堂互動(dòng)是提高教學(xué)質(zhì)量的有效手段。但是在大部分的中職基礎(chǔ)課程教學(xué)中，教師的重點(diǎn)放在了知識(shí)串上，難以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景，與他們的互動(dòng)性也比較低。例如，在“簡(jiǎn)易連桿體的造型”一小節(jié)開展項(xiàng)目式教學(xué)法時(shí)，項(xiàng)目課程需要遵循由易到難的元尊，將產(chǎn)品繪圖、產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)以及軟件訓(xùn)練等內(nèi)容結(jié)合在一起，并按照國家標(biāo)準(zhǔn)、工藝結(jié)構(gòu)以及圖紙將其分割成不同的項(xiàng)目。同時(shí)，教師還要為學(xué)生展示刀具的軌跡與程序的生成方法。但是在實(shí)際的教學(xué)過程中，教師為了簡(jiǎn)化教學(xué)的難度，一般不會(huì)與學(xué)生進(jìn)行溝通，根據(jù)學(xué)生的能力來劃分項(xiàng)目，而是憑借主觀臆想將其劃分為不同的模塊，分給學(xué)生。這種做法會(huì)導(dǎo)致學(xué)生容易對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容失去興趣，同時(shí)增加他們的學(xué)習(xí)難度，反而不利于學(xué)生的成長(zhǎng)。

2? 信息技術(shù)在中職機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)中的應(yīng)用策略

2.1 轉(zhuǎn)變教師傳統(tǒng)觀念，提高教師的信息素養(yǎng)

為了適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，教師需要對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)理念進(jìn)行革新，尤其是在信息化教學(xué)的背景下，教師要具有相應(yīng)的信息意識(shí)。在以生為本的教育理念下，教師除了傳授學(xué)生基本的課堂知識(shí)外，還要培養(yǎng)他們良好的行為習(xí)慣、提升綜合學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成良好的道德素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面進(jìn)步。為此，學(xué)?？梢越M織教師參加培訓(xùn)，在培訓(xùn)過程中，增加教師的信息技術(shù)應(yīng)用能力，并引導(dǎo)他們將培訓(xùn)學(xué)習(xí)到的信息技術(shù)應(yīng)用到課堂教學(xué)中。同時(shí)，教師還要擁有信息化的意識(shí)，培養(yǎng)利用網(wǎng)絡(luò)資源教學(xué)的習(xí)慣，從而保證教師與學(xué)生的共同進(jìn)步。

2.2 根據(jù)信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)微課教學(xué)視頻

基于信息技術(shù)背景下的微課教學(xué)是當(dāng)前發(fā)展的主要趨勢(shì)。在《機(jī)械基礎(chǔ)》課程教學(xué)中，教師可利用Solid works軟件將液壓傳動(dòng)中各個(gè)液壓閥的開關(guān)動(dòng)作以動(dòng)作的形式展示出來，然后將其制作成微課視頻，讓學(xué)生更加直觀地看到閥芯運(yùn)動(dòng)過程以及了解各種閥門的作用。①溢流閥：控制液壓系統(tǒng)在設(shè)定壓力時(shí)保持恒定狀態(tài)，用于過載保護(hù)的溢流閥稱為安全閥，當(dāng)系統(tǒng)失效，壓力上升到可能造成損壞的極限值時(shí)，閥打開并溢出，確保系統(tǒng)的安全;②減壓閥：它能夠控制分支回路，獲得比主回路小的壓力。泵產(chǎn)生的壓力首先驅(qū)動(dòng)液壓缸移動(dòng)，它通過順序閥的入口作用于區(qū)域A。當(dāng)四柱液壓機(jī)的液壓缸完全移動(dòng)時(shí)，壓力升高，當(dāng)區(qū)域的向上推力大于彈簧的設(shè)定值時(shí)，閥芯上升，使得入口和出口連接，液壓缸移動(dòng);③分流閥：無論負(fù)載如何，統(tǒng)-油源的兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都能得到與等流量分流閥或同步閥相同的流量，得到比例流量分配閥，壓力控制閥按用途分為安全閥、減壓閥和順序閥;④分流集流閥：分流閥和集流閥的兩種功能;⑤方向控制閥：根據(jù)用途分為單向閥和換向閥，單向閥：只允許流體在管道中以單向連接并在反向切斷;⑥集流閥：功能與分流閥相反，使流入集流閥的流量按比例分配。流量控制閥利用閥芯與閥體之間的節(jié)流面積和閥體產(chǎn)生的局部阻力來調(diào)節(jié)流量，以便控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度;⑦順序閥：能使一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，然后使其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。由泵產(chǎn)生的壓力首先驅(qū)動(dòng)液壓缸移動(dòng)，同時(shí)通過閥體的入口作用于區(qū)域A，當(dāng)四柱液壓機(jī)的液壓缸完全移動(dòng)時(shí)，壓力升高。當(dāng)區(qū)域A的向上推力大于彈簧的設(shè)定值時(shí)，閥芯上升，使得入口和出口相連，液壓缸移動(dòng)。只需流量，從而控制致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)速度。學(xué)生通過觀看動(dòng)畫演示，結(jié)合教材內(nèi)容更加透徹地理解閥體的工作原理。

2.3 在教學(xué)過程中融入多媒體視頻資源，給予學(xué)生感官?zèng)_擊

學(xué)習(xí)動(dòng)力是指推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)的內(nèi)在精神力。激發(fā)出學(xué)生對(duì)于機(jī)械基礎(chǔ)課程的積極性，這種積極性就可以促使學(xué)生進(jìn)行活動(dòng)的動(dòng)力。除了關(guān)注學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)外，教師還要注重學(xué)生精神世界的塑造。影視視頻可以給予學(xué)生視覺、聽覺以及思想上的沖擊，豐富他們的精神世界，對(duì)于學(xué)生們良好性格的培養(yǎng)有著極大的幫助。

以筆者的教學(xué)活動(dòng)為例，在指導(dǎo)學(xué)生對(duì)《連接》這節(jié)課程的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，筆者首先在網(wǎng)上為學(xué)生下載了一些趣味性機(jī)械知識(shí)教學(xué)視頻，然后根據(jù)教學(xué)視頻為學(xué)生制作了便于理解的PPT課件，其中的內(nèi)容包括：鍵連接與銷連接、螺紋連接、彈性連接、聯(lián)軸器和離合器等等，同時(shí)對(duì)每種連接構(gòu)造做了仔細(xì)地講解，包括松鍵連接、半圓鍵連接、切向鍵連接等等，對(duì)整體章節(jié)的連接內(nèi)容做了進(jìn)一步的細(xì)化，然后搭配上色彩鮮明的機(jī)械結(jié)構(gòu)連接圖片，使學(xué)生能夠借助形象、顏色分明的圖片來分辨不同類型的連接以及作用。同時(shí)，教師還可以為學(xué)生搭配學(xué)習(xí)清單，并上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上，引導(dǎo)學(xué)生自行下載“機(jī)械連接”相關(guān)知識(shí)視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過這樣的方式，有效提高了學(xué)生的機(jī)械知識(shí)基礎(chǔ)，提升了中職機(jī)械基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量。

2.4 利用新媒體輔導(dǎo)教學(xué)

在信息化教學(xué)模式中，自媒體的應(yīng)用也是極為重要的組成部分。在自媒體平臺(tái)的應(yīng)用調(diào)查中，可以發(fā)現(xiàn)課堂所用的自媒體軟件中，在眾多的新媒體教學(xué)中，動(dòng)畫演示是比較常見的內(nèi)容。以《機(jī)械制圖》中三視圖的畫法的教學(xué)為例，教師可利用Master cam軟件中的動(dòng)畫演示功能，在教學(xué)過程中，教師可在大屏幕上全方位地展示所作圖形的組裝與拆解方法，使得圖形就像實(shí)物一樣在學(xué)生面前呈現(xiàn)，方便學(xué)生從不同角度觀察圖形。這樣學(xué)生的腦海中會(huì)自動(dòng)建立起平面三投影與實(shí)物的空間關(guān)系。此外，信息技術(shù)還可應(yīng)用于機(jī)械專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，以鉗工的實(shí)訓(xùn)教學(xué)為例，教師可利用Solid works軟件進(jìn)行動(dòng)畫演示，如用軟件制作檢驗(yàn)工件垂直度與平面度的動(dòng)畫，引導(dǎo)學(xué)生了解工件檢驗(yàn)方法以及需要注意哪些問題，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)機(jī)械專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，切實(shí)感受信息技術(shù)對(duì)機(jī)械課程教學(xué)的推動(dòng)作用，進(jìn)而拓展學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

2.5 利用信息技術(shù)開展校內(nèi)虛擬仿真教學(xué)

校內(nèi)實(shí)訓(xùn)是中職機(jī)械數(shù)控專業(yè)必不可少的環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)能夠促進(jìn)學(xué)生選擇能力提升。傳統(tǒng)的專業(yè)教育以知識(shí)輸出為主，不注重學(xué)生專業(yè)能力培養(yǎng)，從一定程度上限制了學(xué)生的個(gè)人發(fā)展。在新的時(shí)代背景下，中職學(xué)校要革故鼎新，掙脫舊式教育制度的束縛，注重人才的可持續(xù)發(fā)展，通過優(yōu)化校內(nèi)實(shí)訓(xùn)條件，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)趣味性與實(shí)效性兼?zhèn)涞沫h(huán)境。不過校內(nèi)實(shí)訓(xùn)需要大量的設(shè)備和資金，為了降低學(xué)校的經(jīng)濟(jì)壓力，學(xué)?？梢越柚畔⒓夹g(shù)手段，為學(xué)生安排虛擬仿真模擬。這樣一來，每個(gè)學(xué)生們都有親自動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。

中職機(jī)械基礎(chǔ)課程虛擬仿真軟件的應(yīng)用主要是根據(jù)機(jī)械課程的教學(xué)要素，利用虛擬仿真技術(shù)，根據(jù)采集到的特定零件通過縮放一定的比例參數(shù)，對(duì)各種零件進(jìn)行3D還原。軟件設(shè)計(jì)主要是基于系統(tǒng)機(jī)械基礎(chǔ)學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容，對(duì)特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、零件進(jìn)行一步步的講解，從而充分展示不同結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在聯(lián)系。機(jī)械3D虛仿真軟件主要分為三個(gè)板塊，即機(jī)械結(jié)構(gòu)的解析、隨堂練習(xí)、隨堂測(cè)試。機(jī)械結(jié)構(gòu)解析教學(xué)板塊可以對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)械系統(tǒng)以及具體的零件進(jìn)行全方位360°的展示。學(xué)生可以從不同的角度對(duì)特定機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行縮放、旋轉(zhuǎn)觀察及拆分操作，對(duì)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)或者整體結(jié)構(gòu)有立體的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，還可對(duì)單個(gè)機(jī)械零件進(jìn)行放大觀察，使學(xué)生能夠從微觀的視角來了解復(fù)雜的剖析結(jié)構(gòu)，如軸承、箱體和機(jī)座的剖面圖等。隨堂練習(xí)和隨堂測(cè)試模塊，可檢測(cè)學(xué)生使用機(jī)械零件剖面軟件后的學(xué)習(xí)效果，可有效反饋教學(xué)效果，提高教師教學(xué)的針對(duì)性。

2.6 利用三維動(dòng)畫開展教學(xué)

機(jī)械基礎(chǔ)課程的操作性較強(qiáng)，具有一定的難度。教師利用多媒體教學(xué)可以將抽象的機(jī)械知識(shí)以形象化的方式呈現(xiàn)出來。在眾多的多媒體技術(shù)教學(xué)中，基于3DMAX的三維動(dòng)畫技術(shù)是較為常見的手段。三維動(dòng)畫技術(shù)可以將具體的機(jī)械零件拆解開或者組合到一起，如CA6140車床上法蘭盤的輪廓尺寸不同，其組裝的方法也存在這樣一定的差異。而三維動(dòng)畫技術(shù)則是可以將其具體的展示在軟件畫面上。除此之外，教師在配以AUTOCAD和PPT像學(xué)生展示法蘭盤的三視圖。這樣一來，學(xué)生更容易理解。不過因?yàn)槎嗝襟w教學(xué)需要準(zhǔn)備大量的多媒體課件以及資料，比較耗費(fèi)教師的精力和時(shí)間。不過三維動(dòng)畫教學(xué)并非是萬能的。因?yàn)橐恍W(xué)生的機(jī)械基礎(chǔ)較差，所見過的機(jī)械零件也比較少，此時(shí)，教師就需要借助模型或者實(shí)物，與三維動(dòng)畫進(jìn)行結(jié)合。這樣既可以豐富學(xué)生的認(rèn)識(shí)，又能夠取得良好的教學(xué)效果。

3? 結(jié)論

通過上面的分析與論述，我們可以發(fā)現(xiàn)中職機(jī)械基礎(chǔ)課程的理論知識(shí)較為復(fù)雜，涉及數(shù)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和繪圖等多種門類的知識(shí)，加之中職學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，因此在實(shí)際的機(jī)械專業(yè)課程開展過程中，我們要從整體上把控，設(shè)置具有層次性的機(jī)械實(shí)訓(xùn)體系，利用信息技術(shù)整合校內(nèi)外各種機(jī)械制造教學(xué)資源，推動(dòng)學(xué)生機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐能力的同步發(fā)展，從而為學(xué)生今后的就業(yè)擇業(yè)之路奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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