增強機械類基礎課程教學效果方法探討

劉善增　李艾民　馮世哲　付順玲

摘 要 針對機械類基礎課程授課內容多、涉及知識面廣以及學生主動學習積極性差等問題，從教師授課方法、手段和調動學生學習興趣等方面，闡述增強機械類基礎課程教學效果的方法。

關鍵詞 機械類基礎課程；問題導向式教學方法；多媒體課件

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）04-0083-03

Abstract Aiming at the problems of excessive contents， involving a

wide range of knowledge， and student initiative learning initiative is

poor. This paper expounds the methods of improving the teaching effect of mechanical basic courses from the aspects of teaching methods，

means， and arousing students learning interest.

Key words mechanical basic courses； problem-based learning method；

multimedia courseware

1 機械類基礎課程教學現狀分析

機械類基礎課程主要由機械原理、機械設計等課程構成，是一類介紹常用機構基礎知識和通用機械零件一般設計方法的機械技術核心基礎課，涉及諸如機械制圖、高等數學、理論力學、材料力學、金屬加工工藝學、公差與配合等必修課的綜合利用，其涵蓋的知識面廣、工程實踐性強，教學難度相對較大[1]。

在機械類基礎課程教學過程中，一般都會出現工科教學中的通病：1）教材內容以陳舊的純理論知識為主，無法激起學生學習的主動性和興趣，影響教學效果；2）教學過程以教師講授為主，降低學生學習的獨立性和參與性，阻礙學生創造性思維能力的培養。

2 機械類基礎課程教學方法分析

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》中明確提出：“我國教育改革發展的戰略主題是堅持以人為本、全面實施素質教育，人才培養具體要著力提高三大能力，即學習能力、實踐能力和創新能力。要以學生為主體，以教師為主導，充分發揮學生的主動性，促進學生健康成才，把改革和創新作為教育發展的強大動力，改革教學內容、方法和手段。”著名教育家葉圣陶說過：“所謂教師之主導作用，蓋在善于引導啟迪，俾學生自奮其力，自致其知，非謂教師滔滔講說，學生默默聆受。”葉圣陶還講過：導者，多方設法，使學生能逐漸自求得之，卒底于不待教師教授之謂也。因此，在教學過程中，教師主導作用的重點在于“多方設法”，從而引導學生更好地“自奮其力，自致其知”。在課堂授課過程中，教師講授知識固然重要，但講解分析、解決問題的思路，促進學生掌握獲取新知識的方法更重要。毋庸置疑，采取以學生為主體、教師為主導的教學模式，進行機械類基礎課程教學方法的情境設計和教學，對于機械類基礎課程教學具有重要的指導意義。

基于問題導向式教學方法 “國際21世紀教育委員會”提出的教育四大“支柱”為學會認知、學會做事、學會共處和學會生存。這里提出的教育四大“支柱”對于知識的學習，主要強調的就是讓學生學會自己去獨立發現新知識，去獲取或更新知識，而不是系統化的知識本身[2]。誠然，對于機械類基礎課程來說，教師在教育、教學過程中，著重加強培養學生利用所學機械知識和技能解決實際工程問題的能力尤為必要。

問題導向式教學方法，主要是指以問題為引線，將提出問題、分析問題和解決問題貫穿于教學的全過程，引導學生獲得新知識，并培養學生獲得解決實際問題的能力。如機械類基礎課程中涉及眾多常用機構（如連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、間歇運動機構等）和通用零件（螺栓、鍵、軸、滾動軸承以及齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動等）的設計計算等內容。這些內容相對獨立，缺乏有機的關聯性，學生學習過程中容易產生知識繁雜、思路不清、枯燥無味、厭學等感覺。所以，在講授這些內容時，可以通過一些日常生活中或現代機械中的典型工程實例，提出相應的問題，引導學生在探索的過程中掌握新知識。

如在講授“平面四桿機構的基本特性”時，教師可通過“縫紉機的踏板機構”以及其三維動畫的演示，提出“縫紉機在使用過程中為何會出現踏不動或倒車的現象”的問題，引導學生自主分析或分組討論問題產生的原因以及解決問題的辦法。這樣便可把平面四桿機構的壓力角、傳動角、死點位置以及消除死點位置不良影響的措施等內容有機地串聯在一起，不但可以提高學生的學習熱情，而且可以拓展學生的創新思維。

所以，教師要善于根據具體的教學內容提出合適的問題，以問題為導向，激發學生的求知欲，啟發和引導學生運用已學知識解決新問題，以達到學生自主獲得新知識和逐步提高解決工程實際問題能力的目的。“問題導向”式的教學設計方法可分為：

1）教師進行授課內容和教學目標分析，提出合適的教學問題；

2）教師進行學生分析，了解學生的學習需要以及學生具有的相關知識和技能等；

3）教師進行課程相關教學資源的了解和準備；

4）教師把需要學生解決的問題分解為若干個子問題，并按一定的順序對子問題進行排列；

5）教師引導學生借助各種學習資源，順序獨立地解決各個學習子問題，最終完成對教學問題的解決；

6）學生展示問題的解決方法，教師進行學習評價和總結；

7）教師進行教學反思以改進。

基于構造真實情境式教學方法 機械類基礎課程中的大多內容是對現實機械的抽象或概括，或是對現實機械的直接描述，具有內容枯燥、繁雜、實踐性強等特點。在傳統填鴨式、灌輸式的課堂教學模式下，其內容的廣泛性與學時有限性之間的矛盾，影響了學生對知識的掌握，更影響了學生創新能力的培養。誠然，機械類基礎課程的教學不是知識的簡單傳遞，而是知識的處理與轉換。因此，在機械類基礎課程教學過程中，教師適合采取諸如模型演示、光盤觀摩、動畫展示和操作性實驗等構造“真實情境”式的教學形式，啟發和引導學生進行主動積極的學習。

如在講授“鉸鏈四桿機構存在曲柄的條件”時，可以首先利用教學模具和三維動畫演示各類型鉸鏈四桿機構的運動情況，讓學生分組討論它們的異同之處，再引導學生利用三角形知識，進行曲柄存在條件的分析、推導和討論，使得學生能夠對知識進行全面、深入的理解。同時，教師還可結合日常生活中或現代機械中的一些具體機械實例講授相關知識，促進學生學習主動性和興趣的發揮。例如：可以從學生熟悉的飛機起落架、工業機器人、汽車前窗雨刷、雨傘的收放機構、人體假肢以及衛星太陽能帆板等入手，講授連桿機構；從電影放映機的卷片抓放機構引入槽輪機構，即間歇運動機構的分析；結合自行車、汽車的變速系統以及機械式手表等，介紹鏈傳動、齒輪傳動等相關內容。這些實用性很強的實例，對學生來說司空見慣、容易理解和接受，不但可以激發學生的學習興趣，而且能調動其學習的積極性和主動性[3]。

在機械類基礎課程教學過程中，教師需要針對各章節的具體教學內容，詳細分析教學內容的難點和重點，進行教學情境模式的合理設計，提供如圖形、動畫、視頻、實物或實驗等表現形式，使抽象的機械工作原理變得直觀易懂，激發學生學習的主動性、積極性、創造性，充分體現學生的認知主體作用。具體可采取的方法如下[4-6]。

1）利用多媒體課件。計算機輔助教學課件與呆板的黑板相比，更能創造出一個形象直觀、圖文并茂、生動逼真的教學環境，充分調動學生的多種感官參與學習，深化課程內容的理解，這可大大提高教師的授課效率和學生的學習質量，也有助于學生創新思維的培養和創新能力的開發。

如在分析一對漸開線標準齒輪的嚙合點軌跡與公法線重合的問題時，由于內容抽象，學生難以理解。這時可通過播放漸開線齒輪嚙合運動的模擬動畫（在動畫中將公法線和嚙合點軌跡標示出來，使學生能清晰地觀察到齒輪嚙合的全過程，理解嚙合點軌跡與公法線重合的事實），使得嚙合點軌跡與公法線重合的結論得以驗證。同樣，在講解漸開線齒廓的加工過程和根切現象時，教與學的難度也很大，也可以利用計算機仿真軟件創建齒輪的范成加工動畫，通過改變齒輪的各種參數來觀察齒輪范成加工方法和根切變化的情況，既直觀生動，又容易理解。

2）借助實物模型。在機械類基礎課程教學過程中，學生接觸最多的就是機械機構或零件。因此，在進行教學內容學習時，可通過展示機械實物模型作為切入點（如通過展示齒輪的實物模型，進行齒輪參數和基本尺寸內容的學習；通過展示平帶、V帶、鏈條和滾動軸承等，分別進行帶傳動、鏈傳動以及滾動軸承等的學習），使抽象的知識具體化、形象化，為學生架起由形象到抽象的“橋梁”，既可降低學生對機構的認知難度，也可激發學生的學習興趣和求知欲，促使學生積極主動地探究新知識、獲得新知識。

3）采用現場教學。將現場教學應用于機械類基礎課程教學中，具有親驗性、互動性、個性化和多元化等特點。這種形象化的教學手段，具有其他教學手段不具備的優勢，學生能通過認識實物結構和實際操作，獲得對機械理論知識的驗證和理解，既能深刻地掌握知識與理論，也能鍛煉動手能力。如機械設計課程中的減速器設計就可采用現場教學模式，使學生在拆、裝減速器的過程中，了解減速器結構中的傳動設計（如直齒輪、斜齒輪、錐齒輪、蝸桿等）、支撐件設計（如軸、軸承等）、箱體設計以及密封、潤滑等，既加深學生對理論認識的理解，又鍛煉學生的操作能力。

3 總結

機械類基礎課程的教學內容多、知識覆蓋面廣、實踐性強，對教師和學生來講，如何取得較好的教學效果尤為重要。全面增強機械類基礎課程的教學效果，既需要教師大量的課前備課工作，也需要教師課上用生動、易懂的語言進行抽象復雜問題的講解，同時離不開學生的主動參與和積極思考。只要教師用心鉆研、不斷探索，將教學理論與教學實際相結合，采用靈活多樣的教學方法和手段，充分調動學生的學習主動性和興趣，就一定能取得越來越好的教學效果。

參考文獻

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[3]Liu Shanzeng. Teaching Ideas and Method of Mechanical Design Basis Based on Constructivism[C]//The 3rd Interna-tional Conference on Higher Education Development and Teaching

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