基于多媒體技術(shù)的機(jī)械原理教學(xué)探討

楊福芹 劉峰

［摘要］教師基于多媒體技術(shù)進(jìn)行機(jī)械原理授課時，需要合理安排課件內(nèi)容，精心設(shè)計課件，綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法，以提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。此外，多媒體教學(xué)還應(yīng)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，實現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。

［關(guān)鍵詞］機(jī)械原理多媒體技術(shù)教學(xué)方法教學(xué)改革

［中圖分類號］G642［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）13-0155-02

近年來，教師在講授機(jī)械原理的過程中常會被如下兩種矛盾現(xiàn)象所困惑：一是課程具有很強(qiáng)的工程性、應(yīng)用性特點，與學(xué)生缺乏實踐經(jīng)驗相矛盾；二是教學(xué)課時少與課程內(nèi)容多、教學(xué)任務(wù)量大相矛盾。隨著計算機(jī)的應(yīng)用普及和教學(xué)改革的逐步深入，多媒體技術(shù)作為一種新的教學(xué)手段被引入課堂，正潛移默化地改變著“黑板+粉筆”的傳統(tǒng)教學(xué)模式和教學(xué)觀念。多媒體技術(shù)可使抽象的概念形象化，復(fù)雜的問題簡單化，有利于增大教學(xué)信息量，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使教學(xué)更具活力。因此如何使用先進(jìn)的多媒體技術(shù)為機(jī)械原理課程教學(xué)服務(wù)，構(gòu)建高效、科學(xué)化的新型教學(xué)模式，提高教學(xué)效率和教學(xué)效果，已成為新時期機(jī)械原理課程教學(xué)發(fā)展的方向。本文就筆者采用多媒體輔助教學(xué)的具體實踐談幾點體會和做法。

一、研究課程體系，合理安排多媒體課件內(nèi)容

機(jī)械原理課程主要研究機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動分析和動力分析，常用機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本理論和方法，機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案的創(chuàng)新設(shè)計等內(nèi)容。[1]該課程既含有豐富的基礎(chǔ)理論，又有一定的工程實踐知識，是一門內(nèi)容多、涉及面較廣的課程。多媒體輔助教學(xué)固然傳遞信息量大、教學(xué)效率高，但它畢竟只是一種輔助教學(xué)的手段，決不能面面俱到地將教材內(nèi)容全部照搬到課件中，否則教師就退化成為幻燈片的放映員，達(dá)不到應(yīng)用多媒體為課堂服務(wù)的目的。

教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)大綱和人才培養(yǎng)計劃合理選擇教學(xué)內(nèi)容。目前，我國高校的機(jī)械原理課程基本上還是沿用蘇聯(lián)教材的結(jié)構(gòu)體系，經(jīng)典、傳統(tǒng)內(nèi)容多，[2]不利于大學(xué)生工程創(chuàng)新素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。黨的十八大明確提出要“全面實施素質(zhì)教育，深化教育領(lǐng)域綜合改革，著力提高教育質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任感、創(chuàng)新精神、實踐能力”。因此教師需本著設(shè)計為主線，分析服務(wù)于設(shè)計的教學(xué)理念，合理整合教學(xué)內(nèi)容。適當(dāng)精簡專業(yè)性過強(qiáng)或理論發(fā)展已相當(dāng)成熟和已標(biāo)準(zhǔn)化了的設(shè)計計算公式和內(nèi)容；加強(qiáng)設(shè)計內(nèi)容，突出機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動方案設(shè)計及機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計。[3]在此基礎(chǔ)上結(jié)合學(xué)校實際條件，確定哪些內(nèi)容有必要采用多媒體課件進(jìn)行教學(xué)，哪些內(nèi)容適合采用傳統(tǒng)教學(xué)手段。制作課件時應(yīng)遵循教學(xué)規(guī)律和教學(xué)理念，由淺入深，層次分明，重點突出，難點詳解。經(jīng)過深入研究課程體系，合理安排多媒體課件內(nèi)容，盡管機(jī)械原理課程內(nèi)容多、涉及面廣，但學(xué)生聽課過程中思路清晰，多而不亂，教學(xué)工作會輕松許多。

二、精心設(shè)計課件，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

機(jī)械原理課程理論性強(qiáng)，概念抽象，與實踐結(jié)合緊密,學(xué)生學(xué)習(xí)起來往往感覺枯燥乏味，甚至對機(jī)械原理學(xué)習(xí)產(chǎn)生恐懼心理，失去學(xué)習(xí)興趣。而興趣是最好的老師，是推動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的內(nèi)動力。教師如果能夠結(jié)合課程特點,精心設(shè)計多媒體課件，用圖文并茂的表現(xiàn)方式，生動展現(xiàn)各種復(fù)雜機(jī)構(gòu)的組成，并配以生動的動畫和視頻演示，形象逼真地模擬各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動過程，這將大大增加課件的趣味性和時效性，對教師的教和學(xué)生的學(xué)起到事半功倍的效果。

精心制作課件，以圖片形式展示機(jī)械的剖視圖、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖，形象直觀，可以增加學(xué)生的感性認(rèn)識，彌補(bǔ)實踐性的不足，更好地配合理論學(xué)習(xí)。對于教師，則避免了在黑板上繪制復(fù)雜圖形，縮短了講解時間，提高了教學(xué)效率。課件中引入動畫，將一些難以想象和難以用語言表達(dá)的機(jī)械運(yùn)動和工作原理制成動畫片段，可將知識“活化”，有助于學(xué)生對抽象的課程內(nèi)容的消化和理解。[4]例如學(xué)習(xí)齒輪機(jī)構(gòu)時，傳統(tǒng)的教學(xué)方法很難幫助學(xué)生將兩齒輪嚙合形成“動”的概念和過程。通過播放動畫，學(xué)生可以清晰地觀察到:所有嚙合點都在嚙合線上，輪齒在從動輪齒頂圓與嚙合線交點處進(jìn)入嚙合，在主動輪齒頂圓與嚙合線交點處退出嚙合……學(xué)生能正確理解和掌握齒輪的嚙合過程，為學(xué)生學(xué)習(xí)齒輪嚙合特性、正確嚙合條件和連續(xù)傳動條件以及切齒原理等后續(xù)知識打下了基礎(chǔ)。精心制作課件，課件中適當(dāng)引入視頻是也是必要和有效的。齒輪加工是學(xué)習(xí)齒輪根切現(xiàn)象以及變位齒輪的基礎(chǔ)，但用傳統(tǒng)的教學(xué)方法來講解齒輪加工的內(nèi)容，學(xué)生較難理解。采用視頻教學(xué)，讓真實的生產(chǎn)環(huán)境走進(jìn)課堂，使學(xué)生學(xué)到生產(chǎn)實踐中常用的加工齒輪的方法，機(jī)床、刀具、夾具以及刀具和輪坯之間相對運(yùn)動等，并通過視頻總結(jié)出齒輪各種加工方法在生產(chǎn)效率和加工精度等方面的特點。[5]

三、綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

大學(xué)教育應(yīng)該是“授人以漁” ，而不是“授人以魚”。 采用多媒體課件輔助教學(xué)，教師要注意探索適應(yīng)學(xué)科特點的教學(xué)模式。機(jī)械原理課程需要學(xué)生掌握大量的概念、基本原理和方法，教師應(yīng)充分發(fā)揮自身的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，靈活運(yùn)用互動式、討論式、啟發(fā)式、探究式等先進(jìn)教學(xué)方法，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，以取得較好的教學(xué)效果。

啟發(fā)式教學(xué)要求教師在開發(fā)和使用課件時,注意多與學(xué)生交流，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)、啟發(fā)、鼓勵學(xué)生對問題進(jìn)行思考，再由教師總結(jié)、答疑。因此機(jī)械原理授課中教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生所熟悉的事物，布局設(shè)疑，以便讓學(xué)生弄清楚問題的實質(zhì)是什么，解決問題的方法有哪些。例如講到局部自由度時，先讓學(xué)生計算滾子從動件凸輪機(jī)構(gòu)的自由度，得出自由度為零，該機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動的結(jié)果。但動畫演示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動卻是不確定的。為什么會出現(xiàn)矛盾的結(jié)果呢？教師適時拋出了問題，進(jìn)行啟發(fā)設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、討論，使他們認(rèn)識到滾子轉(zhuǎn)動并不影響其他構(gòu)件運(yùn)動，它只是一種局部自由度。接下來進(jìn)一步設(shè)問：如何處理局部自由度才能得到正確的計算結(jié)果呢？教師引導(dǎo)學(xué)生假想把滾子焊接在從動件上，并不失時機(jī)地播放焊接滾子從動件凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動動畫。經(jīng)過教師的層層推進(jìn)，逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握了局部自由度這一知識點。啟發(fā)式教學(xué)模式不僅活躍了課堂氣氛，還使得學(xué)生很快掌握了新的概念，并能最大限度地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。在啟發(fā)式教學(xué)的基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)。學(xué)生通過參與探究，由被動、消極學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極探索，主動學(xué)習(xí)，在解決問題的過程中不斷發(fā)現(xiàn)新問題。

四、多媒體教學(xué)應(yīng)該與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，優(yōu)勢互補(bǔ)

“尺有所短，寸有所長”。多媒體表達(dá)能力盡管強(qiáng)大，但它也并非完美無缺。多媒體課堂教學(xué)信息密度大、節(jié)奏快，學(xué)生思考時間少，往往抓不住重點，很難融會貫通。一些學(xué)生課堂上聽得頭頭是道，但課后寫作業(yè)時卻不知如何下手；還有個別學(xué)生可能會跟不上，時間一長甚至對課程的學(xué)習(xí)失去興趣，教學(xué)效果反而不好。另外，就機(jī)械原理課程而言，并非所有內(nèi)容都適合采用多媒體教學(xué)，如一些推理分析、機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算等，還是以黑板板書為好。利用板書來強(qiáng)調(diào)教學(xué)的重點和難點，由于速度放慢,能留給學(xué)生足夠的思考時間。而板書遵循由淺入深、由簡單到復(fù)雜、由易到難的教學(xué)規(guī)律，有利于學(xué)生集中注意力，便于學(xué)生理解和掌握所學(xué)知識。因此基于多媒體技術(shù)的機(jī)械原理教學(xué)應(yīng)使計算機(jī)教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合，優(yōu)勢互補(bǔ)，從而避免一堂課全程進(jìn)行計算機(jī)教學(xué)。

如筆者在講授鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的急回特性時，先播放曲柄搖桿機(jī)構(gòu)動畫，動態(tài)演示原動件曲柄AB轉(zhuǎn)動一周的過程中，有兩次與連桿CD共線，這時搖桿分別處于極限位置C1D和C2D。然后在黑板上板書推導(dǎo)搖桿從C1D 擺至C2D過程中的時間t1和平均速度v1，以及搖桿從C2D到C1D返回行程中的時間t2和平均速度v2。比較分析得出t1＞ t2，v1＜ v2，搖桿的這種特性稱為急回特性。栩栩如生的動畫加上井井有條的板書推導(dǎo)，將鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的急回特性闡釋得清晰明了。

五、結(jié)束語

多媒體技術(shù)使課堂教學(xué)進(jìn)入了一個全新的境界，多媒體教學(xué)是機(jī)械原理教學(xué)現(xiàn)代化的必然趨勢。在機(jī)械原理教學(xué)中，教師如果能根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，靈活運(yùn)用多媒體集聲、光、色、圖、語言、文字于一體的優(yōu)勢，科學(xué)合理地設(shè)計教學(xué)，突出重點，突破難點，引導(dǎo)學(xué)生積極探索，主動學(xué)習(xí)，就會大大緩解課程工程應(yīng)用性強(qiáng)的特點與學(xué)生缺乏實踐經(jīng)驗之間的矛盾，緩解教學(xué)課時少與課程內(nèi)容多、教學(xué)任務(wù)量大之間的矛盾，提高教學(xué)效率，保證教學(xué)質(zhì)量。

［參考文獻(xiàn)］

［1］孫桓. 機(jī)械原理［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］施火結(jié).機(jī)械原理教學(xué)內(nèi)容及課程體系的改革［J］.教育教學(xué)論壇，2012（5）：69-71.

［3］陳文華，陳秀寧.“機(jī)械原理”課程改革的實踐與探索［J］.機(jī)械工業(yè)高教研究，2001（1）：71-74.

［4］李雄華.基于多媒體技術(shù)的教學(xué)方法探討［J］.理工高教研究，2002（5）：96-97.

［5］張夕琴.視頻教學(xué)在機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程中的應(yīng)用［J］.科技經(jīng)濟(jì)市場，2010（12）:100-101.

［責(zé)任編輯：鐘嵐］