基于互聯網+的機械原理與設計多元化教學模式改革

何麗紅 劉蘭 王先安

摘 要：機械原理與機械設計課程是工科院校機械類專業的主干基礎課程，它在培養專業技術管理人員中起著至關重要的作用。本文立足機械原理與設計具體教學過程中出現的問題，分析了互聯網技術在教學實踐中應用的優勢，以及探討了教學、實驗、實踐各教學環節中的改革和具體實踐，從各個環節的改革中結合互聯網技術進行多元化教學模式的構建和探討，讓機械原理與設計課程與互聯網深度融合，從而提高課程內容專業化教學的效果和高端人才培養的質量水平。

關鍵詞：互聯網+ 機械原理與設計 多元化教學模式 教學改革

在人們面對如何進行有效的學習的思維改變上的變化，教育體系研究的不再是如何教學，而是注重學習的過程和如何學習，在機械教學的領域內由原本的操作教學專享機械知識的原理和機械的合理運用。學生和教師之間的關系不再是教師為核心，學生做容器，告別填鴨式教學，而學生將作為課堂的主體，成為課堂中所學知識的推導和生成的角色。機械原理與設計的課程是我國工科機械類專業學生所必修的基礎學科，在一系列機械系列相關的學科中是作為地基的學科，承擔學生進行機械類知識系統構建的基礎。雖然教育領域中對機械原理和設計的教學進行了多年的分析和研究，因為機械原理和設計課程本身的理論性多、實踐性多、抽象性等特點，以及教學內容中過于側重平面結構的運動、分析等平面特性，還有機械原理和設計課程知識之間關聯性不強且知識點過于分散，并且相互之間也沒有形成系統性，這就導致學生面對這些機械原理知識無法有效理解也不能完成知識的長期記憶，很多學過的機械知識進入了學過、考過、忘了的惡性死循環當中;另外學生也不能有效地對機械知識進行有系統的、整體化的歸類并形成相關的理念，更無法順利的利用知識系統進行機械設計，也不能根據相關的機械設備反向推論并掌握課本中的機械原理知識的實際用處[1]。所以，把機械原理和設計的基礎課程作為案例，有效使用現在的信息技術，即互聯網+，讓學生能夠發揮自身的主觀能動性獲取機械知識，促進學生在機械上創造意識的覺醒。

一、機械原理與設計教學現狀存在的問題

1.教學內容中存在的問題

在機械原理與設計學科的傳統教學模式中，其相關的教學過分側重理論以及理論的系統和完整，但忽略了應用屬性和先進屬性，其教學內容大多專注傳統或者已經過于久遠的知識的解說，沒有對現代相應的新技術、機構等的應用進行適當的拓展。其次，在教學中沒有對實踐環節引起足夠的重視，工程實踐是機械原理與設計科目中非常重要且具有非常鮮明特點的課程。只有通過理論和實踐相結合，才能更好地學習掌握和運用相關知識。在高校的機械原理和設計這個課程中，大部分教師因為各種原因而強調理論學習，對實踐是避而不談或者減少相關課程，導致理論教學不能合適的實踐課程中消化掌握，也致使理論和實踐失衡。可能還有因為相關課程教學內容過多而所排學時少的原因下，學生實踐課變少甚至取消[2]。這就造成學生不能有效根據理論致使去分析、解決問題的機械應用能力，另外，學生沒有足夠的時間也就不能立足實際充分理解基礎理論，對課程感到枯燥而失去學習興趣。

2.教學方法和手段中存在的問題

雖然目前在教學資源中有相當多的機械圖像課件，但這些課件或者圖像也僅存在于傳統教學過程中的電子版書籍中，其體現形式從紙質跨越到了方便的電子圖像，但在機械原理和設計這種理論性強的科目中，教學的方法人就是傳統課堂的教學方式，填鴨式教學，因為這種傳統教學方式導致學生不動腦、不動手等弊端，所以在教學質量上提高有限，也不能有效地培養學生的創新和分析能力，更不用說培養學生專業的核心素養，也無法讓學生跟上未來社會的進步和需求。

3.師資方面存在的問題

隨著經濟的快速發展，全球化的趨勢越來越明顯，國際之間的合作也隨之頻繁，所以國際之間的溝通也逐漸成為工業發展的必需條件之一。但是在高校工科人才的培養中，明顯出現了工科人才的外語水平低于其專業水平的現狀。大部分機械原理和設計科目的授課教師基本都使用中文教學，師資力量上比較缺乏雙語教學，這些問題都導致相關專業的學生在國際交流上缺乏相應的能力，這些問題不利于學生在未來學習國外先進技術和進行國際交流合作。

二、“互聯網+”在機械原理與設計教學實踐中的優勢

1.“互聯網+”提高學生學習效率

在日常教學過程中，教師通過觀察學生在機械原理和設計課程中的學習情況，能夠清晰地看到每個學生的基礎和能力的不同層次，因為學生對于知識不同的掌握情況，教師就要根據學生的情況和教學情況設計更加合適的教學方法，在學生遇到知識重難點的時候，幫助學生了解、掌握相關的知識。為滿足這個需求，教師就要合理使用“互聯網+”精熟教學法。立足“互聯網+”精熟教學法的日常實踐過程，如果教學的相應條件都比較充分的時候，就能夠促使教學順利展開，也能滿足不同學生在課堂上的不同知識需求。在使用這個教學方法的背景下，教師在教學設計中首先要考慮的就是不同學生的基礎知識理解度和學習能力，讓機械原理和設計課堂能夠高效、高質量的進行。實踐教學和互聯網信息技術的相互融合是精熟教學法能夠順利且有效進行的重要環節，這個環節也為機械原理和設計的多元化教學模式改革提供了基礎。在以往的傳統教學中，教師想要進行教學的創新或者進行試驗都會受到一定程度的阻礙和限制，例如教師相關的培訓費用、印刷材料等費用等[3]。隨著互聯網信息技術的逐步發展，教學的形態和生態都已經發生了一些新的改變，在未來，教學的方法方式都將出現巨大的變化。

2.降低學生學習難度

機械原理課程的基礎知識具有抽象化、概念化、平面化等特點，學生接觸之后肯定會感到難度非常大，這些特點也是影響這個課程教學質量的重要因素。而互聯網技術中的思維導圖就能夠有效的解決學習終于到的困難和障礙，從另一個角度來講也推動了機械原理和設計課程的教學改革。思維到地圖是將不同數量和主體的中心串聯、綜合成為具有個人特點的數據庫，能夠在學生不斷學習相關知識的過程中逐漸建立屬于學生的個人數據庫，并且在完善過程中有效提高學生的綜合能力。所以，思維導圖對機械原理和設計的知識整理、串聯具有明顯的作用，也能降低學生學習相關專業知識的難度。另外，在“互聯網+”背景下的教學中，教師可以充分利用網絡上的各種資源拓展教學內容，為學生提供更寬廣的知識范圍，這也需要幫助學生尋找適合學生的學習方法，進一步實現課堂教學的提質增效。

三、機械原理和設計教學改革措施

1.理論教學改革措施

（1）線上線下混合教學

立足于傳統教學方式與網絡教學方式，將兩種教學方式進行有機的結合，發揮出兩種教學方式獨有的教學優勢，達到教學的提質增效的目的，這也是對傳統教學模式的一種改革和創新。在這種混合教學的模式中，教師要充分考慮兩種教學的重要元素，參考課堂教學內容，合理的對課堂教學進行設計。將傳統的教學內容與網絡教學內容進行合理的穿插，控制教學節奏和穿插比例，依據學生學習的狀態做到教學方式之間的完美配合。這種混合教學的方式有效的擴展了原有的教學形式和內容，通過互聯網提供更加豐富的教學資源，開發教學方式，實現教學多元化，體現課堂中學生的主體性。

（2）手機移動端的課堂互動教學模式

隨著信息技術的飛速發展，各種移動通信端發展也越來越成熟，也不斷出現了新的產品。目前，互聯網課堂和手機課堂的教學方式正在發展，經過這次九年義務教學中大規模的手機移動通信端網絡教學測試，未來也將成為各大高校教學模式創新中的趨勢。手機移動端課堂互動教學主要是以互動效果為中心，充分利用移動信息技術，以手機為教學的載體進行教學活動。其中教學活動包含了學生的簽到、測驗、評價、反饋等[4]。教師在課堂教學過程中適當引入手機，將手機作為教學輔助設備，能夠有效提高師生之間的互動和課堂活躍度，立足傳統教學構建出新的師生互動和教學模式

體驗。

（3）多元化的課程考核

機械原理和設計這個課程是專業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的期末成績為準的考評，這種考評方式只看結果不看過程，不能對學生掌握的知識和實踐能力進行全面的評價，這種傳統考評已經無法滿足目前的教育背景下的要求，也不符合工程專業認證的考評需求。所以，多元化的課程考核需要根據相關專業的教學狀況和特點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，線上學習考核，期末考核等;在綜合考核中合理分配各個環節的比例，構建一個綜合性的考評體系。通過構建多元化考核方式，在調動學生日常學習積極性的同時，也能給學生一個相對全面的評價，從而提高學生的綜合能力。

2.實驗教學改革措施

（1）實驗教學內容的多層次性

教師需要依據學生對相關知識的掌握程度和差異，有針對性的設計層次不一樣的實驗教學和教學目標，并根據不同層次的需要設計不同的考核方法和標準，通過這種多層次的教學激發學生學習的興趣，進一步實現實驗教學的提質增效。依據專業教學目標和大綱，實驗教學主要分了三個層次，即基礎、綜合、創新實驗。基礎層次的實驗教學是以傳統機械零件和裝置的結構和機構運動見圖測繪為主，用來強化學生基礎知識的掌握。綜合層次的實驗教學是以齒輪范成與根切、平面連桿機構設計與測試等為主，用來強化學生調試機構的能力。創新層次的實驗是以機構的創新設計和組合以及拼接為主，用來加強學生在機械方面的創新和設計的綜合能力。

（2）實驗教學形式的多元化

機械原理和設計的實驗教學，大部分高校仍是以前傳統的形式進行，而且大部分是實物實驗，這種實驗形式不具備靈活和多樣化的特點，并且在實驗上的深度不能滿足相應需求，在專業知識之間的互動、串聯上作用不大。實驗教學形式的多元化包含了傳統實驗模式、綜合實驗模式、開放實驗模式、互聯網虛擬實驗模式等。

3.實踐課程改革措施

（1）實踐課程內容多元化

根據工程專業中OBE教學理念的指導，提高學生在專業層面內的實踐能力，強化學生解決實際問題的能力，構建多層次、多內容的實踐課程體系，體系中主要組成部分有機械原理和設計作業、綜合性機械創新設計比賽等。多元化的時間課程體系能提高學生相應的積極和主動性，強化培養學生在機械工程應用中的綜合能力、實踐能力，強化學生的團隊交流配合能力等。

（2）機械原理和設計作業的改變

機械原理和設計作業的改變如下。第一，以類似導桿機構的常見機構的運動參數為主，讓學生根據機構的結構和幾何關系，建立相應的運動模型，合理運用VB進行編程調試，繪制相關機構的運動參數圖像并對結果進行分析，進一步完成設計作業，有目的的提高學生使用計算機解決機械相關問題的動手能力和觀念。第二，以類似傳動帶的機械零部件的設計為主，讓學生獨立進行零部件的三維建模，力學性能計算等，并完成設計作業，強化學生在機械零部件使用三維建模的能力。

（3）機械原理和設計課程教學設計改革

機械原理和設計這兩門課程的知識關聯點很多也很強，兩者之間組成了知識鏈條，但是在傳統的教學設計中，兩者是分開并且獨立進行的，相關的知識之間也沒有進行足夠的關聯，這種情況割裂了機械課程知識結構，阻礙了學生對相關知識進行整體的、全面的認知和學習。所以相應的教學設計改革就需要將機械原理和機械設計兩門課程進行合理的整合，組成一個系統性的綜合課程設計，讓兩門課程通過關聯的知識進行融合，有利于培養學生創新觀念和實踐能力。

結語

綜上所述，在目前的工科教學過程中，“互聯網+”融入機械原理和設計的課程是能夠促進教學模式的多元化改革，能夠充分利用網絡汲取更多的教學資源，也有利于調動學生學習的主觀能動性，促進高校之間的教學資源共享和改革。對于工科中機械原理這種實踐性強的課程，更需要充分的結合互聯網，為機械行業培養理論、實踐都非常豐富的應用型人才。

參考文獻

[1]王曉榮.“互聯網+教學”背景下機械原理課程教學改革探究[J].陜西教育（高教），2019（11）：46+48.

[2]李倩云.應用型本科院校機械原理課程教學改革與實踐[J].南方農機，2019，50（16）：132.

[3]武照云，馬曉錄，李麗，朱紅瑜，張月英.基于互聯網+的機械原理與設計多元化教學模式改革[J].高教學刊，2019（14）：75-77.

[4]馮偉，武照云，菅曉霞，吳立輝，馬曉錄.機械原理與機械設計大作業改革探索與實踐[J].教育教學論壇，2019（27）：107-108.