慧魚模型在機械創新設計課程教學中的應用

連迅

【摘 要】在傳統教學模式下，學生往往滿足于死記硬背的學習方式，為提高學生的創新設計能力，嘗試將慧魚模型引入機械創新設計課程的日常教學中。通過教學實踐，發現可以有效地激發學生的學習興趣，鍛煉創新思維能力，提高實際動手能力，達到了滿意的教學效果。

【關鍵詞】慧魚模型；機械創新設計；創新能力；工程設計實踐

中圖分類號： TH122 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）25-0193-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.089

【Abstract】Under the traditional teaching mode， students are often satisfied with learning by rote. In order to improve studentscreative design ability， we try to introduce the intelligent fish model into the daily teaching of mechanical creative design course. Through teaching practice， it is found that it can effectively stimulate studentsinterest in learning， exercise their creative thinking ability， improve their practical ability， and achieve satisfactory teaching results.

【Key words】Fischertechnik model； Mechanical innovation design； Innovation ability； Engineering design practice

0 引言

為適應高等教育的快速發展，培養學生自主創新設計的能力，我院專門開設了“機械創新設計方法與實踐”，它是一門建立在機械原理與機械設計基礎上，與實際工程應用聯系密切，融合了創新思維與工程思維的綜合性實踐類課程。

1 傳統教學模式存在的問題

在傳統教學模式下，學生仍然有重理論輕實踐的傾向，往往滿足于死記硬背書上的知識點，以通過試卷考試并取得高分為目的，而不是以提高獨立設計能力為目的，有悖于本課程的初衷，存在的問題如下：

1.1 常規教具難以符合教學要求

目前采用的教具是真實產品的縮放模型，型號老舊，體積大，存放和教學演示都不方便，而且價格并不便宜。而配套的教學手法基本上是各種flash動畫，雖然形象生動，但多以功能演示為主，僅限于理論驗證，無法手動操作。學生只能理解其工作原理，并不能手動操作，教學效果不佳。

1.2 學生缺乏學習主動性

在傳統教學方式下，學生只能在老師的演示下，被動的學習相關知識點，普通實驗設備比如實驗操作臺，其機械結構都已組裝好，電路都已連接完成，學生并不清楚其具體結構原理，只能按照試驗說明書上的步驟按部就班的操作，然后得到實驗數據，得到實驗成績。過程雖然順利，但學生對機械結構并不了解，對電路部分也不清楚，更不用說訓練創新思維了。因此，學生也缺乏研究的興趣，學習失去主動性。

1.3 以教師為中心的被動式學習方法無法提高學生的創新能力

在日常教學過程中，基本上學生是以教師為中心的，由教師按照事先精心準備的電子課件向學生傳授知識。學生在上課過程中處于被動接受狀態，但課程內容大多與實際工程應用問題相關，導致很多學生跟不上上課的進度。而且這種教學過程并不利于培養學生的自主創新能力，不利于幫助學生從實踐的角度對工程問題展開思考和探索，不符合培養應用型工程人才的教學要求。

2 與慧魚模型相結合的教學方式探索

1964年，慧魚創意組合模型誕生于德國，是技術含量很高的工程技術類智趣拼裝模型，是展示科學原理和技術過程的理想教具，也是體現世界先進教育理念的學具，與本專業相關的模型主要有：機械構件模型、傳感器模型、電氣構件模型、啟動模型、控制器及軟件模型。模塊之間可以自由連接，無限擴充，隨意拆裝，可逼真地演示機械構件工作原理，真實地再現工程設備和儀器。

2.1 結合慧魚模型，對基本知識進行課堂驗證

基本知識點包括：平面連桿機構、齒輪機構、凸輪機構、間歇機構等，在課堂教學中，可以通過慧魚模型將上述機構搭建起來，并由學生自行拆卸并重新組裝和驗證。通過這種方式，學生對知識點的掌握更加深入透徹，不再是單純的理解和記憶，解決了學生由于缺乏實際工程經驗的而不了解這些機構是如何工作的問題。

2.2 慧魚模型應用于“翻轉課堂”教學

在基本知識點掌握的前提下，可以充分利用慧魚模型開展“翻轉課堂”式教學。具體來說，教師在課堂上讓學生設計出具體的機構模型，并要求具有某幾種運動方式。再經過教師進行初步引導、學生分組討論、分工搭建模型并驗證功能等步驟組織教學工作。經過教師集中點評后，學生對知識點的鞏固和對模型的使用能力，進一步得到提高，效果顯著。

2.3 搭建具有完整功能的創新模型

筆者在教學過程中安排了往屆大學生機械創新設計大賽的題目作為綜合測試題，并引導學生進行方案設計，在確定方向正確的情況下，鼓勵學生大膽開拓思路，從多角度、全方位來考慮問題，并用模型來實現。該教學模式題材新穎，充滿挑戰性，顛覆了一般機械設計的方式，用全新方法達到了滿意的教學成果，深受學生歡迎。

3 結束語

在教學中引入慧魚模型后，為學生創造了良好的教學實驗環境，激發了學生的學習興趣，鍛煉了學生的創新思維能力，提高了學生的實際動手能力，學生不僅更為牢固地掌握了基礎知識，而且學習熱情高漲，興趣濃厚，不少學生還通過參加學科競賽來進一步提高自己。通過對更多模型的引進，相信今后會取得更理性的教學效果。

【參考文獻】

[1]蔡理，郭魯家.“慧魚”模型在本科教學中的多層次應用[J].實驗室研究與探索，2004.23（7）：81-83.

[2]騰敏君.慧魚組合模型在機械課程實踐教學中的應用 [J].科技促進發展，2011.6：88-90.

[3]王益，張劍平.美國機器人教育的特點及其啟示[J].現代教育技術，2007（11）.