職業(yè)院校技能型人才培養(yǎng)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)手段的研究與實踐

劉建麗

（泰安技師學(xué)院 山東·泰安 271000）

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》是職業(yè)院校機(jī)械類和近機(jī)類專業(yè)技能型人才培養(yǎng)一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在教學(xué)中起著承前啟后的作用。隨著教學(xué)改革的不斷深入，結(jié)合職業(yè)院校畢業(yè)生職業(yè)崗位的需求，本人在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段等方面不斷研究與實踐，探索并總結(jié)了適合于該課程的多種教學(xué)手段，取得良好的教學(xué)效果。

1 整合教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程體系

傳統(tǒng)的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程理論性強(qiáng)、概念抽象，所涉及的理論覆蓋面廣、難度大、理論推導(dǎo)復(fù)雜、系統(tǒng)性強(qiáng)、需要學(xué)時多。這種學(xué)術(shù)型系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容顯然不能適應(yīng)現(xiàn)今職業(yè)院校對技能型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。為此我們對《工程力學(xué)》、《機(jī)械原理》、《機(jī)械零件》等課程內(nèi)容進(jìn)行整合，本著以應(yīng)用為目的，以“必須、夠用”為原則的教學(xué)改革思想，編寫了《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教材，在必要的基本理論、基本原理的基礎(chǔ)上，大量刪減理論偏深、推導(dǎo)、證明偏多的內(nèi)容，增加實用性強(qiáng)、與生產(chǎn)實踐結(jié)合緊密的內(nèi)容，加強(qiáng)有關(guān)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、維修、安裝、調(diào)試等內(nèi)容，添加學(xué)科前沿的新知識、新技術(shù)，注重實踐能力、動手能力和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。另外，適當(dāng)?shù)膶⑺颊厝谌虢虒W(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神和專業(yè)素養(yǎng)。教學(xué)內(nèi)容經(jīng)過整合調(diào)整后，不僅實現(xiàn)了基礎(chǔ)理論與實踐相結(jié)合，而且重點突出，知識結(jié)構(gòu)合理，形成了以強(qiáng)調(diào)掌握概念、強(qiáng)化應(yīng)用、培養(yǎng)技能、提高素質(zhì)作為教學(xué)重點的新的課程體系。

2 創(chuàng)新教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)中，很多基本概念和基本理論非常抽象，例如鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件、機(jī)構(gòu)自由度中的虛約束、平面連桿機(jī)構(gòu)的死點位置、差動螺旋傳動等等，此課程中這種抽象的概念比比皆是。這些內(nèi)容學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中看不見、摸不著，學(xué)生難以理解，教學(xué)難度很大。所以在教學(xué)過程中，必須創(chuàng)新教學(xué)手段，不同的教學(xué)內(nèi)容采取不同的教學(xué)手段并相互補(bǔ)充，才能比較容易地解決教學(xué)中的這些困難。

2.1 采用實驗教學(xué)，提高學(xué)生的感性認(rèn)識

職業(yè)院校的學(xué)生基礎(chǔ)相對較差，又缺乏感性認(rèn)識，學(xué)生對一些抽象的概念難以理解，教師在教學(xué)時可通過實驗使學(xué)生具有一定的感性認(rèn)識。例如在講解鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件時，可將學(xué)生分組，每組用提前準(zhǔn)備好的硬紙板和螺釘，親自制作一個鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，每組取的桿件長度不盡相同，制作出不同類型的機(jī)構(gòu)，借助可變模型，演示桿長的變化、機(jī)架的改變與機(jī)構(gòu)類型之間的變化規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系，使學(xué)生在制作中了解和掌握鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型和特性，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也大大提高。再如講解漸開線直齒圓柱齒輪加工方法時，安排展成法加工輪齒的實驗，讓學(xué)生邊做實驗邊學(xué)習(xí)切齒原理，進(jìn)一步理解根切現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。通過實驗教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深感性認(rèn)識，加強(qiáng)學(xué)生對理論知識的理解和掌握。

2.2 采用生動形象的比喻，降低學(xué)習(xí)難度

比喻就是打比方，恰當(dāng)?shù)谋扔骺蓜龠^千言萬語，讓人豁然開朗。在《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)過程中，恰當(dāng)?shù)剡\用生動形象的比喻，可將一些抽象、難以理解的教學(xué)內(nèi)容變得生動、淺顯易懂，起到化難為易，最大限度地降低學(xué)習(xí)難度的功效。例如在講解差動螺旋傳動求活動螺母移動距離時，把差動螺旋傳動比喻成人在勻速行駛的車輛里行走（圖1），活動螺母比喻成人，螺桿比喻成公交車，固定螺母比喻成地面或起點。人相對起點移動的距離包括兩部分，一是車輛帶動人移動的距離L車，二是人在車輛里移動的距離L人′，當(dāng)車輛和人同向行駛時，則人實際移動距離L人是兩者之和（L人=L車+L人′），當(dāng)車輛和人反向行駛時，則為兩者之差（L人=L車-L人′），活動螺母移動距離計算公式的引出水到渠成，教學(xué)難點迎刃而解。再例如在講解曲柄搖桿機(jī)構(gòu)死點位置時，把曲柄比喻成一扇旋轉(zhuǎn)的門（圖2），當(dāng)垂直于門扇用力時可使門輕松地打開或關(guān)閉，因為此時作用在門扇上的回轉(zhuǎn)力矩最大（M=Fa，圖a）；當(dāng)順著門扇用力時，無論使用多大的力都不能門轉(zhuǎn)動，因為此時力的作用線通過門的回轉(zhuǎn)中心了，作用在門扇上的回轉(zhuǎn)力矩為零（M=0，圖b），然后由門的死點位置引申到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的死點位置（圖c)，學(xué)生豁然開朗，起到事半功倍的效果。

圖1

圖2

2.3 采用現(xiàn)場教學(xué)，理論與實踐相結(jié)合

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》不但有較強(qiáng)的理論性，而且與工程實際結(jié)合緊密，實踐教學(xué)是學(xué)生學(xué)好這門課程的重要手段之一。在組織教學(xué)過程中，要充分利用校內(nèi)實驗室和實習(xí)車間。我校有機(jī)械零件陳列室，涵蓋了常用的機(jī)械傳動、支承和聯(lián)接等零部件模型百余套，我充分利用這一有利條件，講每部分內(nèi)容時總是找來模型進(jìn)行演示或直接帶學(xué)生到陳列室現(xiàn)場講解，讓學(xué)生通過有動感、有色彩和形象逼真的模型接受信息，給學(xué)生以鮮明的感性認(rèn)識，降低學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)習(xí)興趣。再如在學(xué)習(xí)輪系時，為了讓學(xué)生掌握滑移齒輪是如何實現(xiàn)變速的，安排學(xué)生到實習(xí)車間實地觀看變速箱的結(jié)構(gòu)，了解其變速特點。在講解軸系零件時，組織學(xué)生進(jìn)行減速器的拆裝，通過拆裝學(xué)習(xí)軸、鍵聯(lián)接、軸承、箱體等零件的特點、安裝要求、結(jié)構(gòu)設(shè)計等知識。通過實踐教學(xué)讓學(xué)生有一個強(qiáng)化的認(rèn)知過程，彌補(bǔ)實踐經(jīng)驗的不足，強(qiáng)化動手能力，對學(xué)生形成工程意識和職業(yè)能力起到重要作用。

2.4 采用案例教學(xué)，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》是一門與工程實踐聯(lián)系緊密和動手能力強(qiáng)的課程，采用案例教學(xué)可使學(xué)生從傳統(tǒng)的填鴨式的被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。案例教學(xué)的特點是運用案例的個性來說明、展示一般性，采用的手段是從實際案例出發(fā)，提出問題、分析問題、解決問題、發(fā)散問題。例如在講解平面四桿機(jī)構(gòu)的急回特性時，我就是利用牛頭刨床作為教學(xué)案例，分以下步驟進(jìn)行：（1）提出問題：讓學(xué)生觀看牛頭刨床刨削加工視頻，提出問題：牛頭刨床刨刀的工作行程速度與空回行程速度是否相等，學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)回程速度快，使學(xué)生對急回特性產(chǎn)生感性認(rèn)識；（2）分析問題：以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例師生共同分析急回特性產(chǎn)生的原因、產(chǎn)生的條件和工程意義；（3）解決問題：學(xué)生分組討論對心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)是否具有急回特性，學(xué)生各抒己見發(fā)表自己的見解，小組代表展示討論結(jié)果，教師總結(jié)歸納得出結(jié)論；（4）發(fā)散問題：視頻播放急回特性在其它機(jī)器上的應(yīng)用，如插床、慣性篩等，啟發(fā)學(xué)生例舉更多工程實際案例。案例教學(xué)通過教師與學(xué)生之間的交流，學(xué)生分組討論、代表展示等環(huán)節(jié)變學(xué)生為主體，活躍了課堂氣氛，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2.5 采用多媒體教學(xué)，實現(xiàn)復(fù)雜問題簡單化，提高教學(xué)效率

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程中，機(jī)構(gòu)和零部件種類繁多，運動形式復(fù)雜多樣，在實際教學(xué)中往往會遇到一些語言難以表達(dá)清楚的概念、原理和工作過程。多媒體教學(xué)可通過文本、圖片、動畫、音頻、視頻等多種方式組織和表達(dá)信息，將枯燥、呆板的機(jī)械運動通過動態(tài)的畫面展現(xiàn)在屏幕上，提高教學(xué)的直觀性和生動性，使復(fù)雜問題簡單化，抽象問題直觀化，微觀過程宏觀化，有效降低學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)生思考問題的主動性。另外，多媒體課件將教學(xué)提綱、教學(xué)重點、講授內(nèi)容等預(yù)先進(jìn)行編排，節(jié)省了教師板書、繪圖的時間，增加了課堂容量，提高教學(xué)效率。教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點及學(xué)生的實際情況，將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)有機(jī)結(jié)合，達(dá)到最佳教學(xué)效果。

2.6 完善《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》信息化教學(xué)手段網(wǎng)絡(luò)資源庫建設(shè)

以學(xué)生為中心，教師提供資源進(jìn)行輔導(dǎo)性講解，是信息化教學(xué)的特點。建設(shè)具有職教特色的專業(yè)教學(xué)資源庫，豐富多媒體課件、電子教案、微課、教學(xué)視頻、動畫、習(xí)題庫等資源，使學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)。由中國管理科學(xué)研究院科教創(chuàng)新研究中心立項的重點研究課題“基于職業(yè)院校技能型人才培養(yǎng)《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)手段的研究與實踐”，現(xiàn)已建立了“《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》信息化教學(xué)手段”網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，包括與教材配套的電子教案、PPT課件、動畫資源庫、習(xí)題冊、試題庫和教學(xué)大綱等教學(xué)資源。電子教案與教材同步，條理清晰、重點突出、圖文并茂，應(yīng)用了大量圖片（共305幅）表述一些機(jī)構(gòu)和機(jī)器的原理、結(jié)構(gòu)等；制作了與教材配套的PPT教學(xué)課件，使用了大量的虛擬模型、實物圖片、Flash動畫和視頻剪輯（共386幅），為課堂教學(xué)創(chuàng)造出一個圖文并茂、有聲有色、生動逼真的教學(xué)環(huán)境，有效降低學(xué)習(xí)難度，增大課堂容量，提高教學(xué)效率和學(xué)習(xí)效果；編寫了與教材配套的習(xí)題冊，題型多樣，題量適中，從不同的角度對知識點進(jìn)行考察，使學(xué)生對所學(xué)知識得到充分的練習(xí)和鞏固；建立了動畫資源庫，動畫資源庫中共收集了212幅flash動畫和視頻剪輯，形象生動，色彩逼真，動態(tài)性強(qiáng)，解決了課程中難以用語言和文字表達(dá)的圖形內(nèi)容；建立了試題庫，編輯了20套試題，每套試題都附有標(biāo)準(zhǔn)答案，既有檢測學(xué)生基本知識、基本理論和基本技能的試題，也有檢測學(xué)生運用所學(xué)知識分析和解決實際問題能力的試題，可用于學(xué)生的模擬練習(xí)，也可用于學(xué)生的期末考試。網(wǎng)絡(luò)資源庫的建設(shè)，可使學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源自主學(xué)習(xí)，進(jìn)一步鞏固課堂所學(xué)知識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能和自主學(xué)習(xí)的能力。

3 結(jié)束語

綜上所述，在《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)中，教師要不斷地對教學(xué)手段進(jìn)行改革創(chuàng)新，對不同的教學(xué)內(nèi)容采用不同的教學(xué)手段，充分發(fā)揮各種教學(xué)手段的長處，使其相互補(bǔ)充，才能對提高教學(xué)質(zhì)量起到事半功倍的效果。