前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的機械原理基礎知識點主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
(淮安信息職業技術學院 江蘇 淮安 223003)
摘要:針對高職教育壓縮理論課時而教學內容并未減少的實際情況,將“工程力學”和“機械設計基礎”兩門課程的教學內容進行了優化整合。通過采用“并行”和“串聯”方式進行授課,及時將“工程力學”課程知識應用到后續“機械設計基礎”中,既節約了教學時數,又提高了教學效果。
關鍵詞 :工程力學;機械設計基礎;課程優化整合;高職教學
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2014)07-0110-03
“工程力學”是機械類專業的一門專業基礎課,研究工程構件最普通、最基本的受力、變形、破壞以及運動規律,為“機械原理”、“機械設計”等技術基礎課和一些專業后續課程的學習打下必要的基礎。原有“工程力學”課程內容包括理論力學和材料力學兩大知識模塊,“機械設計基礎”課程內容則包括機械原理和機械設計兩大知識模塊。現在我們將“工程力學”和“機械設計基礎”合并為一門“機械設計基礎”課程,其中力學部分分配了約20學時,機械設計基礎部分分配了約70學時(含6學時的實驗)。這不僅考驗教師的教學組織能力、授課方式及技巧,還考驗學生的接受能力。如何在教學時數大幅減少,而教學目標和教學內容幾乎沒有變化的情況下,把這門整合后的課程上好,對教育工作者帶來了很大挑戰。近十幾年來,筆者一直從事“工程力學”和“機械設計基礎”等課程的教學,熟悉相關知識點之間的銜接,針對學時減少等課程整合后的問題,試著對授課方法作了一些調整,對授課內容順序進行了優化整合,對相關知識點作并行講授,收到了理想的教學效果。
兩課程的教學內容分析
(一)工程力學
機械類專業的“工程力學”課程教學主要是為后續課程“機械設計基礎”服務的,機械設計中用到的設計理論都是源于工程力學中材料力學部分,而材料力學的學習又必須以理論力學為基礎,所以理論力學的靜力學概念和公理、受力分析、力系及平衡是機械設計的必備知識。材料力學中的材料力學基本概念、桿件變形基本形式、軸向拉伸與壓縮、剪切與擠壓、扭轉變形、彎曲變形及彎扭組合變形這些內容,在機械設計中是必不可少的,所以這些內容也是必要的教學內容。
(二)機械設計基礎
“機械設計基礎”課程主要是培養學生學會機構原理分析、傳動參數計算及典型零件的設計或選用,為學習后續機械制造技術和機械制造工藝等專業課程進行必要的知識儲備。機構自由度、平面連桿機構、凸輪機構、間歇運動機構、帶傳動、齒輪傳動、輪系、螺紋聯接和鍵聯軸、軸承等內容都是必須學習的知識點。
兩課程知識點的關聯性分析
(一)工程力學各知識點之間的關聯分析
“工程力學”課程各知識點之間是密切關聯的:(1)靜力學概念,這部分內容主要是對力學中相關名稱的規范性定義或描述,是力學工作的“語言”,它貫穿整個力學教學和學習過程,是后續力學課程各章節的基礎知識。(2)靜力學公理,揭示了作用在物體上各個力之間的內在規律,是前人總結出來的規律,學習它后可以對物體進行正確的受力分析。(3)受力分析,主要介紹構件的受力分析步驟及方法。受力分析貫穿工程力學的始終。教會學生進行正確受力分析技巧在工程力學教學中顯得尤為重要。(4)力系及平衡,這部分知識主要揭示在平衡狀態下,作用在物體上各作用力之間存在的內在聯系,為建立各個作用力之間的關系提供理論支持,進而可以利用平衡來分析和求解作用在物體上未知的力。它是我們由已知世界探索未知世界的連桿。(5)材料力學基本概念、桿件變形基本形式,是材料力學基礎知識,為我們研究材料變形、受力分析提供了方法。(6)軸向拉伸與壓縮、剪切與擠壓、扭轉變形、彎曲變形及彎扭組合變形,揭示了工程中或機械中構件最基本的變形規律、強度校核和尺寸設計方法,是后期機械零件設計的理論依托。由以上分析可見,工程力學各部分知識點之間的關系如圖1所示。
(二)機械設計基礎各知識點之間的關聯分析
“機械設計基礎”課程各知識點之間是密切關聯的,共同構成一個有機的整體:(1)機構自由度是分析機構和機器運動情況的理論基礎。我們設計的機構或機器一定要按照人為設定的軌跡運動,既然這樣,大多數運動裝置設計時就要先進行自由度計算。若自由度和機構的主動件的數目相同,則該裝置就能按照設計的軌跡工作,否則該機構根本就不能動或運動過自由。(2)平面連桿機構、凸輪機構、間歇運動機構是機器中常見的基本機構,復雜的機構和機器一般是由這些機構組成的。(3)帶傳動、齒輪傳動、輪系是機器中常見的傳動系統,設計機械時也要進行傳動系統的設計。(4)軸是機器中重要的零件。軸是用來支撐機器中回轉零件的,是整臺機器的核心。(5)軸承也是機器中重要的零件,它是用來支撐軸的,以保持軸的回轉精度。(6)聯接是介紹機器中零件之間最常見的聯接方法,在機器選用某一型號的此類聯接時要進行軸向拉伸、擠壓強度或扭轉強度計算。
所以,我們在教學過程中,通過設計一整臺機器將上述各知識點相互關聯起來,其相互關系如圖2所示。
(三)兩課程各部分知識點的關聯性分析
“工程力學”和“機械設計基礎”兩門課程之間,有許多知識點具有很強的關聯性:(1)“機械設計基礎”在進行機構自由度分析時,運動副的類型和工程力學中約束類型及性質有關聯。(2)平面連桿機構的識圖、連桿機構特性分析時壓力角和傳動角的確定和工程力學中的受力分析有關聯。(3)凸輪機構和間歇運動機構特性分析和工程力學中受力分析有關聯。(4)帶傳動、齒輪傳動、輪系的設計所依據的是工程力學的受力分析、力系及平衡、強度計算。(5)螺紋聯接和鍵聯接和工程力學中的受力分析、軸向拉伸與壓縮和剪切與擠壓強度計算密切相關。(6)軸設計要進行受力分析、扭轉強度設計及彎扭組合強度校核無不與工程力學相關。(7)軸承的失效分析是利用工程力學中的受力分析來進行的。
兩課程教學內容的優化整合
基于以上對每門課程各個知識點及兩課程之間各知識點關聯性的分析,將各部分內容按照圖3方式進行教學優化整合。
首先,以靜力學概念和公理作為基礎,將“工程力學”課程受力分析、力系及平衡兩部分知識點與“機械設計基礎”中機構自由度、平面連桿機構、凸輪機構及間歇運動機構知識并行到一起。學生先學習受力分析和力學及平衡部分知識,再學習機構自由度、平面連桿機構、凸輪機構和間歇運動機構等知識。
其次,因“機械設計基礎”中的聯接部分需要進行擠壓強度、剪切強度、軸向拉伸與壓縮強度計算或考慮彎曲變形和扭轉變形部分的知識,所以需要“工程力學”的軸向拉伸、剪切與擠壓、扭轉變形和彎曲變形等知識作為鋪墊。
再次,齒輪傳動、輪系及帶傳動需要以受力分析、強度理論、機構自由度、平面連桿機構等知識為基礎,所以應將這部分知識放到后面講授。
最后,軸及軸承用到力系及平衡、扭轉變形、彎曲變形、組合變形等知識,所以將這兩部分知識安排到組合變形后面學習比較合理。在講組合變形強度理論后就講授軸的知識會收到較好的應用效果。
優化整合教學與傳統教學效果比較(以我院機械制造與自動化專業為例)
機械設計基礎總教學時數90學時,其中力學部分占20學時,機械設計占70學時。傳統講授順序是先用20學時將力學內容全部先講完,然后再花70學時從機械設計原理講到機械零件設計。傳統教學方式,在實施過程中經常會出現以下情況,即講零件設計時用到的受力分析學生已經感覺很陌生,老師不得不又花時間將前面的知識點再請出復習一下。本來在這種教學方式下,教學時數就相對緊張。再經常花時間去溫故知識點,這就讓教學時數顯得更加吃緊。這種現象導致的結果就是老師不停的趕進度,學生來不及消化就匆匆學習新章節。
如講光滑接觸面約束時,大概10分鐘講授,20分鐘舉例,講這部分內容學生很容易理解和接受。但到后續機械設計課程中學習平面連桿機構傳力特性時,要用到這部分知識,這距離上次這部分內容學習間隔至少一個月了。學生已經對光滑接觸面約束力特點顯得很陌生了。那么老師就得先花大概5分鐘的時間去復習,然后用20分鐘左右去講壓力角和傳動角概念,接著再用30分鐘時間去舉例講授或練習各種平面連桿機構壓力角和傳動角的分析。共用時85分鐘。
經過優化組合后,光滑接觸面約束剛講完,就講平面連桿機構的壓力角和傳動角概念,大概需用時間25分鐘,然后就以平面連桿桿機構為例,練習光滑接觸面約束力的方向分析、壓力角和傳動角分析,大概用時35分鐘。這種方式共用時60分鐘。
通過比較,優化整合教學可節約25分鐘的教學時數。不僅如此,通過現學現用,學生做到了對知識點及時消化、吸收和應用。
這種優化整合式教學效果還可以從以下表格數據中得到啟發(以2011級制造專業1班和2班為例)。
由上表不難看出,優化整合不僅在教學時間上顯得寬裕,而且學生在課程堂上就能將學習內容消化吸收,及時應用,學習效果明顯優于傳統教學方式。
綜上所述,“工程力學”和“機械設計基礎”是緊密聯系的兩門課程,將各部分知識優化整合,不僅能節約教學時數,還能增強教學效果,為后續其他專業課程的教學奠定扎實的基礎。
參考文獻:
[1]陳思義.高職工程力學課程有效教學方法探討[J].職業技術教育,2011(20):44-46.
[2]歐陽曙光.工程力學與化工設備機械基礎課程整合[J].廣州化工,2011(39):169-170
[3]王燕楠.材料力學中提高綜合素質的三點教學措施[J].中國科技創新導刊,2010(16):71.
[4]楊建波,王維,蔣平.中少學時工程力學教學及教改探索體會[J].教育教學論壇,2010(6):25-27.
關鍵詞:中職教學;機械基礎;有效課堂
機械基礎涉及的知識點非常多,學生在掌握這些知識的時候會感到吃力,而且由于目前中職學校的生源質量參差不齊,導致教師在教學過程中也不好掌握教學的方式。中職學校的教育目的不同于普通學校,在提高學生理論知識水平的同時還應該培養學生各方面的能力,使他們能夠成為社會所需要的專業型人才。
一、有目的的引導教學
機械基礎課程的開展就是為了機械類專業學生更好地掌握基礎知識,但是教師不能將基礎知識的學習要求學生死記硬背。灌輸的教學方式只會讓學生產生枯燥的感覺,從而會降低學生的學習效率。所以,教師應該通過引導的方式來增加學生學習機械基礎的興趣,首先,教師應該使學生明確學習這門課程的目的,讓他們了解這門基礎課程的學習,對他們以后專業技術的掌握甚至以后步入工作崗位都有很重要的作用。然后,在學習這門課程的時候,教師應該培養學生自主探究的學習方式,為學生留下足夠的思考空間,當學生碰到知識上的疑問,不要直截了當地告知他們答案,而是通過引導他們自主思考和主動探究的方式找到解決問題的方法。教師在教學的過程中也應該學會巧設懸念,為學生設置有意思的問題,讓他們帶著興趣進行學習。這樣引導的教學方式不僅能夠提高學生學習基礎知識的學習效率,讓他們有一個扎實的專業知識,而且還能培養學生自主學習的能力,為學生以后進行技術操作時打下一個良好的基礎。
二、理論與實踐相結合的教學方式
中職院校是企業一線工作人才培養的教育基地,所以,中職教育如果僅僅重視理論知識的學習就會失去中職教育的意義,產生本末倒置的教學效果,這種方式培養出的學生不能很好地適應社會生活,很難在以后的工作崗位中表現出色,所以,為了符合中職教育的要求,應該在進行機械基礎的教學中理論結合實踐操作同時進行,這樣學生才能更深刻地理解理論知識。實踐教學和理論教學相結合更符合中職教育的教學要求。機械基礎課程的開設本來就是為學生以后學習機械專業的技能做準備。機械基礎只是重視理論知識的學習,這些知識學習起來會讓學生感到晦澀難懂。紙上談兵的教學方式不能夠真正地掌握專業技術,學生必須經過觀察、親自動手操作,才能明白一些機械設備的運作原理和構造,所以,教師應該在教授機械基礎的時候,留出一定的時間進行實踐教學練習,給予學生進行動手操作的機會,這樣的教學方式既能加強學生對機械基礎知識的學習,還能培養學生的專業技能,為以后學生步入工作崗位做好鋪墊。例如,在學習機械傳動裝置的時候,教師應該結合傳動裝置的實際結構以及工作運轉對機械傳動裝置的原理進行講解,這樣能夠讓學生在學習裝置的原理構造時有一個現實的根據,不至于單純地僅靠憑空的想象來進行理解和記憶,提高學生的實踐工作能力。
三、提高學生的專業學習興趣
社會對中職學生的要求越來越高,不僅需要他們深刻地掌握理論知識,而且要求他們能夠自如地應用這些知識,所以中職學生的每一門專業課程都必須從他們的興趣出發,因為他們現在在學校學習的這些技術,就是學生以后在社會上立足安命的根本,如果沒有對自己所學的課程產生興趣,他們在以后的道路上就很難走得更遠,浪費了在學校學習的這些時間和精力,所以,教師應該幫助學生建立起對機械基礎課程學習的興趣,這就要求教師在課堂上能夠具有活躍課堂氛圍的能力。課堂教學幾乎是中職教學的主體教學方式,所以,為了能夠達到滿意的教學效果,首先應該激發學生上課的熱情,如,在講授液壓傳動中的換向閥工作原理、液壓基本回路工作原理的內容時,教師可以利用多媒體課件輔助教學,利用多媒體圖文可變、生動活潑的特點,清楚地展示換向閥工作時各油路的通斷情況。而介紹液壓回路的課件則能清楚反映油液的流動方向、各控制元件的動作順序及執行元件的工作情況。這樣,活躍的課堂形式具有很強的學習感染力,能夠由點及面地大面積調動學生的積極性。另外,在教學條件允許的情況下,教師可以組織學生進行一次機械技能大賽,通過競爭和合作更好地運用所學的理論知識,提高學生的專業技能以及應用能力,做到活學活用,為以后工作打好基礎的同時,也會大大地提高學生對機械基礎學習的興趣。
四、培養學生知識的運用能力
在中職機械專業的基礎教學中,教師更要注重學生對知識的運用能力,這樣才能真正地提高學生各方面的能力。知識的運用能力需要教師在教學的過程中進行合適的引導。其實,很多機械基礎知識都能夠在生活中進行運用,所以,教師應該引導學生將學習到的理論知識以及專業技能應用于生活中,在生活中注重培養學生的觀察能力以及實際操作的能力,經常性地進行實踐技能的練習,對提高學生的技能水平有著極大的促進作用。中職學生只有將知識進行運用的時候才會發揮學習的價值,而且聯系生活的教學方式能夠促進學生對所學到知識的消化,使學生真正掌握到有價值的技能,充分認識機械專業學習的重要性。培養學生的知識運用能力也是為了將來學生步入社會打好基礎,是真正地為了學生的未來發展而考慮,在這樣的教學方式下,學生在中職學校中才能找到實現自己價值的途徑,所以,無論在課堂教學中還是在生活的實踐中,都要以學生的發展為前提,這樣才能取得令人滿意的教學效果。
中職機械基礎教學方式應該符合中職教育的教學要求,教學效果的好壞不是通過對學生卷面成績的考核進行衡量的,所以在很大程度上都要與普通高中的教學方式有所區分,真正將學生培養成社會所需要的實踐型人才,這樣才能為學生的發展和以后的工作做好鋪墊,每一種教學方式都有各自的優點和缺點,所以,在進行教學方法的選擇和改進的時候應該從長遠的利益進行考慮,綜合多方面的因素建立更加完善的有效教學模式。
參考文獻:
關鍵詞:機械制圖;知識點;動手能力
一、課堂中積極強化鞏固所學知識點
機械制圖的識圖能力、繪圖能力是依靠學生在學習機械制圖知識實踐的過程中獲得的。繪圖、識圖能力的提高也會促進基礎知識和基礎技能的掌握,他們之間是相輔相成的關系,但是有了知識不一定就有了能力。在知識的掌握到能力的獲得這個過程中離不開教師的引導、學生的實踐訓練。對基礎知識點進行及時的強化和鞏固有助于學生把所學的知識最終轉化成能力。機械制圖的基礎知識涉及多種內容,學好了這些知識點對于學生今后學習其他專業性學科有很大幫助,因此,教師必須重視學生基礎知識的學習,例如投影原理、識圖的基本方法、繪圖的基本技巧等,在課堂中要特別加強對這些知識點的訓練,進行進一步強化、鞏固,使學生在這個過程中提高自身的識圖、繪圖能力。
二、積極培養學生的動手能力,提高繪圖能力
技校教學以培養學生的識圖能力為主,繪圖能力的獲得有助于學生識圖能力的提高,而要提高學生的繪圖能力,則需要通過大量的實踐訓練來鍛煉學生的動手能力,并逐漸形成自身的技能。而機制繪圖課中學生的動手能力培養一般從以下幾個方面入手:繪制簡單的零件圖、零件圖的相關設計、平面圖形的設計等。教師在教學過程中要采取少講多練的措施,多給學生動手鍛煉的機會,讓學生在動手過程中感受學習繪圖知識的樂趣,從而提高自身的繪圖操作能力。
此外,教師在對學生進行動手操作能力培養時,訓練要有針對性,要考慮學生的不同情況,針對學生對知識掌握水平的不同,選擇具有針對性的訓練內容。訓練的內容應遵循由淺入深、由表及里的循序漸進原則,從基本的概念題到綜合設計題,一步一步來,使學生逐漸接受。對于那些基礎稍弱的學生可以放低訓練目標要求,例如只掌握某些零件圖的基本畫法,對于那些基礎較好的學生可以增大訓練的難度,例如對某些零件圖的繪圖,可以在學生掌握基本畫法的基礎上要求學生做多個零件圖的拼畫,通過有針對性的訓練使不同水平的學生都可以共同進步,亦可以激發學生的學習興趣,提高學生的繪圖能力。
三、改變教學方法,提高識圖能力
傳統教學模式都是采用教師“一言堂”的教學方法,機械制圖這門課實踐性強,這樣的教學方法不利于學生識圖能力的提高,因此我們要改變落后的教學方法。現代信息技術經過多年的發展已經非常成熟,各行各業都離不開它,如果將機械制圖與信息技術進行有效結合,充分發揮信息技術的作用,將會極大地提高課堂教學效果。特別是多媒體的運用,可以把一些抽象、復雜的知識點通過多媒體直觀展現在學生面前。例如一些建筑工程圖樣,傳統的教學方法無法將圖直觀展現在學生面前,對于識圖的方法學生掌握起來就存在一定的困難,如果采用多媒體技術,就可以把立體形狀展示出來,順利完成立體―平面―立體之間的轉換過程,使學生一目了然,通過這樣的方法不僅提高了學生的空間思維能力、觀察能力,利用多媒體技術還可以制作三維模型,利用CAXA等軟件對模型進行各種操作,有利于加強學生對知識點的理解,提高學生的空間想象能力,學生的繪圖能力也自然能夠得到提高,繪圖能力提高的同時,識圖能力也得到相應發展。
四、改革評價考核方式,凸顯繪圖識圖重要性
傳統考核模式主要是以學期結束的期終測試為主,并且以學生的成績作為唯一的評價標準,這樣的考試方式存在一定的片面性。采取平時考核與期終考核結合的方式,也就是一周一小評或者一月一小評期終再進行大評的方式,而考核的方式不要僅僅關注學生表面的成績,更應該關注學生學習識圖、繪圖的過程,評價內容可以是學生的職業能力評價、方法評價、紀律表現評價等。評價考核可以分成教師評價、小組評價、學生自我評價,這樣的考核評價方式不僅能提高學生的積極性,還能促進學生懂得和運用所學知識解決實際問題,在這個過程中提高自身的識圖能力、繪圖能力,遠比傳統考核模式效果要好得多。
隨著科技的不斷發展,機械制造業也在不斷發展,已經深入到社會的各行各業,成為一門基礎工業,這對于學生各方面能力提出了更高的要求。面對嚴峻的挑戰,我們需要不斷地訓練以此促進對學生識圖、繪圖能力的提高,這就需要教師有足夠的耐心,付出更多辛勤的汗水,引導學生學習、訓練,最終促進學生的全面發展。
參考文獻:
[1]孫琳.如何提高機械制圖繪圖能力探析[J].科技視界,2014(11).
關鍵詞:機械基礎 建議 實踐 多媒體輔助教學 課程設計
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2013)012-342-02
近幾年來,《機械基礎》已作為機械制造類專業學生必學的專業基礎課,隨著機械制造類產品和現代化機械制造技術在各行各業的廣泛應用,越來越受到社會和各大院校的重視。因為該學科內容理論性和實踐性都很強,所以不僅要求學生對理論知識要掌握扎實,還要具備能將所學理論很好的與實踐相結合的能力。目前,該課程在教學上存在著教學模式落后,教學內容因循守舊,教學手段單一和學生缺乏學習興趣等一些問題,學生集中反映課程內容枯燥、抽象和繁雜。針對上述問題,筆者在課堂教學與課后實踐中的試驗后,提出以下幾點改革建議。
1 對教學內容合理選擇與綜合
精心設計最適合學生的課程體系,強調機械基礎理論知識與其在實踐生產中的應用是緊密相連的,重新確定學科難點和重點,重新編排教學內容的詳略和章節順序,突出該學科的專業特點,努力構件完整的課程新體系。它包括基礎機械理論、連接、機械傳動、常用零件和機械基礎知識的總體融合。新的課程體系有利于學生先從整體上大致了解機械基礎的基本知識點和學習要求,掌握零件和機器整體的關系,其次從連接入手,再到各種常用機構的運動,最后到各種機械傳動的實踐應用,該學科以連接、常用機構、機械傳動(帶傳動、齒輪傳動、鏈傳動)、支撐零部件等知識為難點和重點。
刪除課程內容中相對繁瑣的理論證明、公式推導和抽象概念,更加注重怎樣運用這些原理、方法、公式等來解決生產實踐中出現的問題。完善該學科的基本理論知識,以連接、常用機構、機械傳動等為重點,積極調動學生參加學習實踐活動。真正做到加強專業基礎理論知識與生產實踐相結合,保證做到學以致用。
2 注重專業基礎理論知識與生產實踐相結合
每個學科課程的第一節課對學生來說都是非常重要的,當然《機械基礎》也不例外。有些學習《機械基礎》的學生對學習該學科目的不明確,這就要求該學科教師在學生第一次課的時,要清楚明白的把課程的重要性講透徹,進而增加學生學習課程的興趣,怎樣增加學生的學習熱情,讓學生變被動為主動,已成為當代教師必須努力思考的重要問題。
該學科課程教學目和任務清楚的講出,該學科是“為以后進學習有關機械制造專業的課程或學習其他專業課程中與機械相關的知識打下相應的理論基礎,為從事與機械相關的管理、工藝、制造工作的相關技術人員,對了解掌握各種設備的正確使用和安全維護、機械的傳動的工作原理及正確處理設備的故障等方面提供相關的專業基礎知識”,但一些學生對這句話也只是從字面上進行理解。若在講《機械基礎》理論知識的同時,能將該課程知識內容與學生所學的專業實踐相結合,他們的學習熱情和學習興趣將會有很大提高。
3 采用多媒體進行輔助教學
以前傳統的教學方法更加注重學科教學的系統性,而更多忽視各個學科課程知識點間的相關聯系,上課時在教學過程中,出現了脫離生產實際,更多注重理論教學,使學生感到課程知識的乏味、空洞和枯燥,學生理論與實踐的綜合應用能力發揮的不充分的現象。
在課堂上利用多媒體進行輔助教學有很多優點,如可以使老師所要講授的內容更加形象直觀、聲形并茂感、主題鮮明、寓教于樂且染力強,能很大程度的增強學生學習的興趣。隨著科技的不斷發展,教師的教學方法也在不斷完善,不再是單純的注重傳統那些教學方法,他們利用多媒體上的一些軟件來優化課堂。是課堂內容更加形象直觀,學生從中獲得“間接”經驗也更加容易。這樣學生能更加清楚明白地了解各種機械傳動的工作原理和運動狀態,掌握各種機械裝置的內部結構,明確機器中各構件間的相對運動關系,使各種復雜的研究分析變得簡單、清晰、明了。
4 以傳統教學方法為基礎的同時對教學方法進行完善
通過使用教學任務驅動法,來培養學生綜合運用知識和實踐的能力。日前在課堂教學改革中主要應用兩種方法:(1)教學任務驅動法;(2)項目教學法。它們都非常注重以學生為教學主體,老師為教學主導,通過師生互動的模式學習。由于制定“任務”要比制定“項目”相對簡單,且制定“任務”時更注重掌握基礎知識,所以很多教師在課堂上常使用任務驅動法。任務驅動法的模式常為制定任務、提出任務、自主學習和完成任務。在課堂上要加強培養學生自主學習的能力,教師每次上課時都應提前準備好本節課的學習任務清單,此任務單應明確該節課的教學目標,教學難點和重點,學生課前需根據任務單完成的準備工作,然后上課時與老師共同解決該節課的重難點知識。學生通過對任務的討論和分析,清楚明了的掌握了哪些與任務相關聯的知識是之前學過的,哪些知識是以前沒學現在通過老師的指導學會的,進而完成了學習新知識的目的。由于采用了任務驅動教學法后,學生自學的能力普遍有了很大提高,而且學生團隊合作意識也有很大加強。
5 課余時間利用計算機網絡化來豐富學生的知識水平
上世紀90年代開始,網絡技術已成為計算機技術最顯著的成就之一。計算機網絡技化的興起和快速發展給教育、工業生產、科學技術、人們的日常生活、政治以及軍事帶來了翻天覆地的變化。由于網絡化的存在全球的經濟和生產生活被連成一體。現在計算機網絡化在學生的學習生活中占有重要地位。課余時間利用計算機網絡來幫助學生預習老師將要講的知識點,使學生能提前對要講的知識做到心中有數,不斷增加了學生獨立學習新知識的自信心。課后學生利用計算機網絡可以下載更多學習資料,來鞏固課堂上還沒有完全消化吸收的知識內容。不僅如此越來越多的網絡學校和學習軟件也如雨后春筍般的發展起來。這些網絡教學資源對提高學生的知識水平起到了很大的作用。
計算機網絡化教學可以更好地幫教師實施情景化教學。在課堂上,當教師設定某個特定的教學情境時,可以播放從計算機網絡中下載的動畫和聲音等,來調動學生積極參與的意識。教育學家杜威曾說過:“為了激發學生的思維,必須有一個實際的經驗情境,作為思維的開始階段。”在這樣的情景課堂教學中,老師不但培養了學生的動腦和動手能力,還培養了學生發現和解決問題獲得實際經驗的能力。
教師通過《機械基礎》的課程教學,明確了今后人才培養目標和方向,在課堂教學中不斷地改革教學方法和更新教學內容,積極提高學生的學習熱情,全力展開各種各樣的教學實踐,培養社會實踐能力和實際應用能力,真正讓學生做到理論與實踐結合,為學生以后的就業打下堅實地基礎。
參考文獻:
[1] 張福潤,徐鴻本,劉延林.機械制造基礎[M].武漢:華中科技大學出版社,2000.
[2] 李兆銓,周明研.機械制造基礎(上冊)[M].北京:中國水利水電出版社,2005.
[3] 欒學鋼,趙玉奇,陳少斌.機械基礎[M].北京:高等教育出版社,2010.
論文摘要:在設計專業基礎教學中,如何將基本的工程技術基礎知識滲透給學生,目前是個模糊且值得探討的問題。如果直接沿用工科專業所開設的機械原理、機械設計、材料力學、金屬工藝的教學方法來對待工業設計專業學生的教學顯然不再適用。因此,要進行改革。要根據專業的特點,在教學內容、教學方法和能力培養等方面研究出一套符合專業發展需求的、學生可以方便接受的教學模式,從而促進專業的深層次發展以及學生能力的提高。
工業設計專業是結合了藝術、人文、歷史、經濟、工程技術等學科,著重研究人—產品—環境—社會等關系的一個復合型學科。近年來工業設計專業得到快速的蓬勃發展,根據統計資料,在全國已有超過一百所院校開設了工業設計學科,有超過四百所院校開設了設計類學科,但在基礎研究上,特別是系統的教學研究上相對滯后而無法滿足日益發展需求的設計教育狀況。工業設計是工、文、理兼容的學科,學科跨度大,培養人才的目標、方式均有別于其他專業,因此對教學的形式研究尤為重要。要使教學方式上符合人才目標培養的要求,就必須對教學模式進行改革,以適合學科專業的發展需求。
在基礎教學中,工程技術基礎是輔助造型基礎課程知識面的完善及造型能力的提高,使造型實用化的一個保證。因此,機械原理基礎知識,機械零件基礎知識,材料力學方面的基礎知識,金屬材料特性及工藝方面的基礎知識以及非金屬材料特性及加工方法的基礎知識,應該對學生有所滲透和講解。這些內容對工業設計專業,應該是必備的。不然,在紙面上完成了造型設計之后,要進一步完成草模制作,仿真模型制作以至造型得以應用,將會舉步為艱。對于學產品設計這樣一個方向,表現的就更加突出。產品設計共有四大要素:人的要素、技術要素、市場環境要素、審美形態要素。由此可見,技術要素(主要指工程技術)是本學科學生培養的一個不可缺少的因素。長期以來,工程技術含概的各個分支課程已形成了一種相對穩定的傳統教學模式,即在教學內容、教學方式方法上都是典型的工科類教學辦法。對于由藝術類招考錄取的工業設計專業的學生是不適用的,因為藝術類考生無論是數學知識還是邏輯思維都相對薄弱,沿用是不可取的,只能量體裁衣。即根據專業的特點和需求,在教學方法上創造一種適合于工業設計專業的教學模式,進行工程技術基礎知識的滲透。
1、方法合理事半功倍
前面提到,工程技術基礎是輔助造型基礎課程的一個知識面,因而在開展造型基礎課程的同時,滲透工程技術基礎知識,使造型基礎課題在方案設計,模型制作,市場推敲一系列環節中順利完成。這樣,不但不會導致學生的厭學心理產生,反而會激發學生的熱情和好奇心理,有強烈的沖動去了解,去實踐,從而將知識的被動學習變為主動學習,效果自然產生。
在我帶過的造型基礎課程中,有一部分課題是這樣布置的。觀察身邊的自然物和人工物,剖析其結構特征和運動關系,制作一動態玩具模型。要求造型新穎,選材恰當,運動關系合理,制作方便,有一定的實用性。該課題要求在四周內完成。前期,老師統一組織學習相關的知識點(以案例分析的方式進行),分解課題開展的步驟。接著,分組(課程組老師全部參與)審閱方案,包括方案的合理性,方案的可操作性,學生必須將方案做細。方案通過之后,著手模型制作。這時,學生的選材,加工都是自主進行的,碰到制作中的工藝問題,運動關系問題,裝配問題,有老師和實踐制作車間的師傅共同指導。結果發現,學生的學習積極性和創作欲望都得到了提高,課題完成的很順利,質量也不錯,個別特用心的同學制作出的模型還很有價值。在最后的課題評價中,學生的探究意識仍不減,還希望老師給予更多的意見。
由此看來,好的教學方法確實能夠收到事半功倍的效果。
2、重點問題巧妙處理
第一通過案例分析引出相關的知識點。
從實際出發,以典型的產品設計為案例。譬如手機的翻蓋和滑蓋設計,這兩種類型的手機在外型上看,都是有兩部分裝配而成。從運動關系上分析,翻蓋手機允許有一個旋轉的運動關系,且旋轉運動有一定的限度,手機蓋關閉后,要求有適中的自壓緊狀態;滑蓋手機允許有一個移動的運動關系,且移動位移有一定的限度,手機蓋關閉后,要求有很好的回位狀態。通過分析,可以馬上給學生引出幾個工學方面的概念,“自由度”、“限位”、“自壓緊”、“回位”等。如果這些概念硬生生地提出來講解,可能會給學生講的一頭霧水,但是通過實際產品的應用,學生們就會馬上有所聯系,進而理解這些概念,并且領會處理的辦法。
第二利用現代教學手段進行相關知識點的動畫演示。
譬如之上提到的自由度的問題,通過一個案例了解了一種形式,要想把這個概念涉及的種種類型以及應用一一講解出來(包括多自由度),恐怕又會引起學生的不理解,那么,最好的辦法,就是將枯燥的板式教學用多媒體課件展示,通過形象的動畫演示,學生本身就會有一種興趣,且理解起來又直觀。所以這種教學形式既能生動地表述既抽象又無味的概念,激發學生的學習興趣,又能增大學習的信息量,可謂一招多得。
第三動手實踐過程中培養主動學習的意識。
模型制作階段,學生根據自己的設計方案,要選擇不同的材料,不同的材料有不同的成型辦法。如果是動態模型制作,又會選擇不同的傳動關系。如此多的問題,如果是老師一一地去解答,工作量會非常之大,如果學生不主動問的,可能問題就不了了之了。所以,在這個階段,最好是提醒同學有一種主動探討,主動查閱資料學習的精神,這樣不但提高了學生自身的學習能力,又能夠培養學生的堅韌精神。對于自身實在解決不了的問題,再來請教老師和師傅。此舉在我的授課過程中不斷嘗試,且都收到了良好的效果。
3、結束語
工程技術基礎教學可以說是工業設計專業教學的一個難點,如何做到師生雙方的愉快學習,是筆者一直在探討的問題。教學改革是一項系統工程,除了教學內容、教學方法的改革與探討外,還必須更新教育觀念,強調教學效果,運用新技術手段加強教學內容的可視性、可傳性、可用性,從而建立一套針對設計專業特點的教學體系。以上是筆者在多年的工程技術基礎授課過程中積聚的一點教學經驗,希望能夠給同行帶來一點啟示。
參考文獻
1柳冠中.建立"人為事物"的概念(M).99設計教育論,大連:大連人民出版社1999.10
【摘要】《機械制造技術基礎》課程主要講述機械生產中比較常見的機械工藝、加工精度、裝備等相關知識,培養學生獲取和綜合運用機械制造技術的能力。在這門課程教學中,教師采用項目化教學模式進行教學,可提升學生解決工程實踐問題的能力。
【關鍵詞】《機械制造技術基礎》;項目化教學;實踐模式;考核方式;改革
項目化教學法是行為導向教學法的一種,是通過實施一個完整的項目而進行的教學活動,主要是把理論和實際有機結合,為學生提供動手操作的機會,充分發揮學生的創造潛能。
一、項目教學法的應用
《機械制造技術基礎》課程主要是培養學生熟練應用金屬切削原理、刀具、工藝規程編制、加工精度分析、機床夾具等相關知識體系,解決工程實踐問題的能力,是機械制造專業培養應用型人才的專業骨干課程。本課程采用項目化教學模式,主要是對教學案例進行合理設計,保證其具有實踐性和機械制造專業代表性,從而為學生的學習提供實踐性指導,幫助學生對案例中涉及的知識和技能進行現場實際操作和分析研究,讓學生掌握相關內容,以此提高教學效果。
二、項目教學法的實施模式構建
下面主要從教學設計、教學方法和教學手段三個方面談項目教學法的實施模式構建。
(一)教學設計
教學方案設計體現專業化、現場化。以實際為導向的項目教學設計包含教學目標設計、教學策略設計和教學評價設計三大指標。目標設計體現學生的工藝能力、方法能力和社會能力,項目要做到具體、實際可檢驗。策略設計體現現場化特點,通過工作任務、技術知識的相關性描述,讓學生有機會去實踐任務并獲得具體的工作體驗。整個教學環節要處處體現師生之間的密切交流與合作。
(二)教學方法
項目必須有實踐性,讓學生親臨其境。項目以典型機械產品零件為載體,使工作任務具體化,盡量保證每個項目在一個教學單元,完成結果檢測指標化,并能夠激起學生的參與主動性和積極性。教師在教學的時候可利用自主探討法、合作學習法、討論法、角色轉換法等多種方法進行教學,提升教學質量。
(三)教學手段
目前最有效的教學手段是將學生帶到工廠里,在工廠生產現場開展實地教學。2014年起,梧州學院機械制造專業結合學院轉型發展工作,實施“廠中有校、校地協同育人”教學模式改革,將學生帶到中船華南船舶機械有限公司、梧州奧卡光學儀器有限公司等大中型企業進行《機械制造技術基礎》課程的現場實地教學,由工廠科技人員結合產品生產情況組織具體項目來授課,課程內容主要圍繞培養學生掌握機械零件的工藝編制、工藝系統的正確選擇及使用等技能,以產品零件實際生產工作過程為依托,進行課程改造,注重學生職業素質的養成,實行理實一體化教學,將教室與工廠生產現場合二為一,使學生親臨其境,親身體驗工作氛圍。師生反映教學和學習效果十分明顯。
三、項目內容實例
《機械制造技術基礎》課程包含的金屬切削原理與刀具、機械制造工藝學、機床夾具設計與應用、金屬切削機床構造與設計等內容,特別適合于采用項目教學法展開教學。其主要先修課程為機械制圖、公差配合與測量技術、工程材料及熱處理、機械原理、機械設計等,先修實踐環節為金工實習,同步實訓環節為車、銑、數控加工訓練。
為保證學生畢業后能夠熟練地運用所學知識,并勝任崗位要求,我們依據各專業人才培養方案的要求,根據學生的認知規律與職業能力的成長規律,組織課程的四個項目教學內容,分別是軸類加工、套類加工、箱體類加工和齒輪類加工,最終達到預期教學目的。
比如中船華南船舶機械有限公司是國內生產船用起重機、錨機的龍頭企業,齒輪加工是該企業的特L之一。在多次深入企業調研后,我們選擇貼近工廠實際的齒輪加工典型項目,以工廠實際齒輪加工為載體,讓學生在工廠實地學習,實地了解齒輪加工的全部工藝過程。
我們將該課程的教學內容、計劃學時、項目名稱、能力目標、知識點、訓練方式及結果作如下總結。
項目名稱:圓柱齒輪工藝制定、加工與檢測計劃,共16學時,其中理論8學時,實踐8學時。
能力目標:(1)正確分析圓柱齒輪零件結構的特點及功用;(2)正確分析零件圖;(3)確定加工工藝路線;(4)制定工藝規程;(5)成品檢測。
知識點:(1)成形法和展成法的概念及原理;(2)齒廓表面加工設備的類型及結構組成;(3)齒輪加工設備的成形運動特點;(4)齒輪加工刀具的結構特點、材料及所完成的工藝結構;(5)測量工具的使用。
訓練方式:工廠技術人員現場示范講解,學生實際操作,自主學習。
結果:工作報告總結及加工實物展示。
四、教學考核方式的改革
(一)考核內容
考核內容從應會知識、實作技能、平時成績和作業完成情況等四個方面進行鑒定,主要由課程中所涉及的基礎知識組成,涵蓋零件圖、裝配圖分析,項目工藝規程制定,所需工藝系統、裝備及材料,項目實施內容及步驟和完成項目的注意事項等。
例如前面圓柱齒輪工藝制定項目及配分。基礎知識40分。其中圓柱齒輪結構特點及齒輪加工機床運動特點,刀具的種類、材料及結構,齒輪加工工藝,各類夾具的結構各占10分。實踐操作40分。其中能正確分析圖樣,熟悉零件結構、功用占10分;能正確制定加工工藝規程占15分;能正確選擇設備、工裝及零件質量檢測占15分。綜合素質20分。其中工作態度、紀律和出勤情況、5s管理內容執行情況、團隊協作精神各占5分。
(二)考核方法
項目教學的評價應注重學生在項目活動中能力的發展,測評內容包括學生參與活動各環節的表現和作業質量。我們的考核主要采取了兩種形式。
1.實作技能考核占50%。主要是各個教學項目的應會知識、實作技能、平時成績和作業完成情況等四個方面的綜合平均得分。
2.期末閉卷考核占50%。在學期全部課程結束時進行,主要從知識的掌握及應用情況考查學生對本門課程的掌握程度,以便找出學習過程中出現的問題,督促學生將學習的過程貫穿于全學期,以鞏固所學內容。
五、結束語
關鍵詞:機械控制工程基礎;教學改革;教學研究
《機械控制工程基礎》是高等院校機械設計、機械電子等專業的必修課程,也是許多高校機電類專業的考研專業課,是對專業基礎課及高等數學、電學、力學等知識點的匯總。現階段,我國的高等教育改革正在不斷深入,工業技術發展迅速,知識更新周期不斷縮短。在高校教育中,主要著重于培養具有扎實的基礎、廣泛的知識面、高素質、高能力、適應性強、具有創新能力的人才。本文結合《機械控制工程基礎》的教學實際情況,依據課程的性質與特點,通過分析在教學過程中存在的問題,對《機械控制工程基礎》課程的教學改革方法進行研究。
1 課程性質與特點
《機械控制工程基礎》作為一門工業實踐性很強的課程,除要求學生掌握基本原理之外,更應該使學生能夠以動態的觀點來認知一個機械控制系統,以看待一個整體的角度從信息的傳遞、處理與反饋這三大要素來分析系統的動態性能,能夠結合工程實際,應用控制理論中的相關原理對實際系統進行分析研究。
《機械控制工程基礎》將高數、力學等基礎課程與機械專業課程聯系起來,既是一門理論性很強的課程,課程內容比較抽象,學生學習較為吃力,又是一門理論與實際緊密聯系的課程,包含的信息較多,工程的發展較快,教師很難系統、全面地講授。本科院校學生在學習課程時,主要是由教師進行理論講授,然后進行閉卷理論考試。而傳統的教學模式更是只注重理論教學,實驗環節很少甚至沒有,教師將公式定理講述給學生,學生只是學會了使用公式、定理,卻對其所表示的實際意義知之甚少,理論與實踐嚴重脫節,使學生對其理解流于表面,大大限制了學生思考的主觀能動性和應用實踐的能力。
2 教學過程中存在的問題
2.1 內容繁雜導致學生掌握起來比較困難
由于課程的系統性及理論性較強,課程內容比較抽象,涉及知識面較廣,包含了許多數學方面的知識,如微積分、復變函數、線性代數等,對學生基礎知識的掌握要求較高,尤其是復變函數,很多專業并未開設這門課程或選修此課,學生對這方面不夠重視,基礎知識掌握程度不高。這就要求教師提前講授一些相關內容,如拉氏變換就是學習控制工程的必備基礎,需額外占用學時,但是專業課程學時本就緊張,對于本課中繁雜的教學內容更加捉襟見肘。
2.2 理論與實踐嚴重脫節
以往《機械控制工程基礎》課程內容比較側重于理論研究,多是一些數學公式推演,課程內容比較陳舊,很少有與現今社會工程實踐中控制理論的發展相結合的內容。板書式教學也大大限制了教學內容,課程只能介紹一些經典控制理論的內容,這部分的知識大多適合在板書上講授,經典控制論主要適用于一些單輸入、單輸出的線性定常系統,比較容易進行理論推導,對現代控制理論只涉及到一小部分,但這些內容對生產實際中控制系統的研究是很難滿足的。
2.3 實驗環節的不足
一般院校的機械專業設置都偏向機械設計及制造方向,只有少部分偏向機械電子方向,所以對課程設置不夠重視。而對于生產實際來說,各行各業的自動化程度都是越來越高的,機械控制理論的實用性也越來越強,對學生日后的工作學習有很大的幫助,這也導致課程對于實驗環節的需求量大大提高。
2.4 學時太少,與教學內容不符
在高校教育中,大多數的專業課程都存在著教學內容太多而課時太少的矛盾,本門課程尤為嚴重,一般只有40~50學時,這些時間單單用來講授課程中繁雜的基礎知識就已經很勉強了,還要在其中穿插相關實驗課程,尤其很多專業沒有開設過積分變換的相關課程,教師還要將這部分內容額外講述,導致本來就已經不足的學時更加捉襟見肘。
3 教學改革方法的研究
3.1 選擇適合本校教學情況的教材
教材是教師和學生之間聯系的重要紐帶,是學生學習的重要工具,教材的內容既要包含本門課程的基本理論知識,也要符合本專業培養的目標與原則。因此,在選擇教材時需要充分考慮教材的知識結構、教師講授課程的方法、學生對教材內容的接受程度以及教材的難易程度等。基于本專業的培養方向偏向于機械設計及制造,沒有開設過《積分變換》《復變函數》等相關課程,學生對拉普拉斯變換的相關內容十分陌生,在選取教材時要優先選擇帶有拉普拉斯變換章節內容的書籍,以便學生彌補相關內容。
3.2 強化基礎,合理安排教學進程
本門課程的系統性很強,前后內容相關,所以就要求教師要善于整理,幫助學生融會貫通。如穩定性、準確性、快速性是評價系統性能的重要指標,通過時域分析、頻域分析和穩定性分析的學習,可以對這幾項指標進行分析計算,在系統進行綜合設計時滿足其性能要求。控制理論中需要掌握的知識點較多,并且這些知識點在教材中較為分散,而彼此之間又有一定的聯系,教師在講授某個知識點時要將與其相關聯的已經學習的知識點做一個簡單回顧,以便學生將前后內容連貫起來。如在傳遞函數中介紹的幾種典型環節,它是頻域分析中的重要基礎,在講授頻域分析時就需要將其重新介紹以加深印象。
3.3 采用多樣化的現代教學工具,豐富課堂內容
《機械控制工程基礎》是一門理論性很強的課程,利用現代教育技術和工具進行教學,制作生動直觀的電子課件,形成以黑板、教學模型、計算機多媒體、掛圖及實物等多樣化教學工具相結合的授課方式。
《機械控制工程基礎》包含的很多內容都需要進行復雜的計算步驟和畫圖過程,花費了大量的時間。如函數方框圖的化簡、伯德圖和奈奎斯特圖的繪制等,有時還需大量的彩色粉筆作圖才能清楚體現出來,浪費時間和精力,也很難集中學生的注意力。如果利用多媒體電子課件的動畫效果,使圖形能夠按照繪圖的步驟一步一步地展示給學生,既清晰又生動,大大激發了學生對課程學習的熱情和興趣。合理利用多媒體等現代教育工具可以節約時間,提高教學效率,將繁多的教學內容用多媒體形象生動的表現出來,提高教學質量,加強教學效果,還可以將課程相關學科的一些發展現狀補充進去,做到“與時俱進”。
3.4 引入MATLAB 軟件進行仿真實驗
《機械控制工程基礎》課程是一門應用性很強的學科,學生單純地掌握理論內容是遠遠無法達到課程學習的目的,必須將理論應用到實踐中,通過實踐對理論的理解進行進一步的檢驗,這對學生學習的積極性和創造性是十分有利的。隨著計算機的普及,學生對使用計算機軟件進行仿真實驗興趣越來越大,因此,將MATLAB仿真引入實驗教學中是非常必要的,可以使實驗課程從傳統的利用實驗箱進行演示性實驗,發展成為具有驗證性、創新性、設計性實驗。在實驗過程中,由教師給出實驗要求和實驗目的,學生自行編制相關的MATLAB語言程序,之后再進行調試,直至完成實驗。
MATLAB是一個精度較高的計算語言,經常用于工程科學計算中,可在一個較為容易使用的環境中將計算可視化和軟件編程緊密結合。MATLAB軟件是進行控制系統分析及設計的常用工具,Simulink就是其中一個重要的組件,提供了圖形化的用戶界面及動態系統建模、分析和仿真的集成環境。運用Simulink 模塊進行仿真設計,可以使學生學習到將系統與動態方程相關聯。如單位階躍系統的一階時間響應、二階時間響應、系統穩定性分析、系統頻率特性圖的繪制、系統的根軌跡的繪制等都可以作為實驗內容進行仿真實驗。并且MATLAB作為最常用的控制系統計算機輔助設計軟件,應用是極其廣泛的,學生在實驗過程中可以更好地掌握這種現代模擬軟件設計工具。
4 結論
通過對《機械控制工程基礎》課程教學改革,引入了MATLAB仿真軟件進行虛擬實驗,大大彌補了課程中實驗環節的缺失。采用多樣化的教學手段,調動了學生學習的積極性和主觀能動性,培養了學生分析解決實際工程問題的能力和創新設計能力,提高了教學質量。
參考文獻:
[1]師會超,梁永政. 《控制工程基礎》課程教學改革與實踐[J].機械管理開發,2010,25(5):164-167.
關鍵詞:機械基礎;思維模式;教學方式
當前就業市場對技能型人才的需求量日益增大,《機械基礎》課程則是技能型人才培養中的必修課程,是學生學習和掌握后續專業課程的基石。通過對多年教學實踐的統計分析,筆者認為中等職業技術學校的學生在《機械基礎》課程教學有以下特點:(1)學生基礎知識薄弱,專業知識匱乏,缺乏課程學習的良好前提條件;(2)學生不具備必要的識圖、作圖能力,缺乏課程學習的一般要求;(3)學生思維模式和方法單一,缺乏深入學習課程的能力;(4)課程內容多,涵蓋面廣,在課堂上引導學生建立系統的認識較為困難。
根據《機械基礎》課程教學的上述特點,同時考慮到當前廣泛提倡的素質教育,培養學生多樣化的思維方式、科學的態度、求實的品質、創新意識和開拓進取的精神,筆者在《機械基礎》課程中進行了開發學生多種思維模式的教學研究和實踐,旨在強化《機械基礎》課程的學習效果,拓展課程的教學模式,從而促進技能型人才的素質和能力的培養。
思維模式開發的思路、原則和目的
《機械基礎》課程教學中思維模式開發的思路如下:通過改變傳統的課堂授課思路、模式和方法,在不改變課時數量、教材的前提下,培養學生的思維模式,完善學生的思維方法,提高學生的思維能力,使技能培養和素質培養相結合,打牢學生的專業基礎,從而既改善課程的教學效果,又完善學生的學習能力。
《機械基礎》課程教學中思維模式開發的原則如下:(1)以對具體學生群的具體分析為基礎;(2)以課程教學過程為基本載體;(3)以開拓性的課程教學方式為途徑;(4)以課程教學效果和學生素質培養為評價標準。
《機械基礎》課程教學中思維模式開發的目的如下:(1)探索《機械基礎》課程新的教學方式;(2)強化課程教學的實際效果;(3)改進學生的思維模式,為專業學習奠定基礎。
思維模式開發的具體實施方法
變化性和靈活性思維模式的開發途徑對學生變化性和靈活性思維模式的開發,主要利用課程的習題進行,通過一題多變,包括題型變換、條件變換兩種形式,不斷使學生轉換對同一問題的觀察和認知角度。以習題“帶傳動的工作原理”為例,可設計選擇題如:帶傳動主要是依靠來傳遞運動和動力((A)帶和兩輪接觸面之間的正壓力(B)帶的緊邊拉力(C)帶和兩輪接觸面之間的摩擦力(D)帶松邊拉力);可設計填空題如:帶傳動主要依靠傳遞運動和動力;可設計為判斷題如:帶傳動主要依靠帶的拉力來傳遞運動和動力。雖然習題的三種題型能達到相同的教學效果,但是不同題型對學生思維方法的要求卻不盡相同。選擇題側重于培養學生的求同性和排異性思維;填空題側重于完善學生的邏輯性思維;判斷題側重于強化學生的辨析性思維。由此可以看出,合理地利用習題,通過簡單的題型變化,對學生思維模式的培養能取得不同的效果,可以開發學生變化性和靈活性的思維模式。同樣,變換同一習題的前后條件,對學生思維模式的培養也有一定的效果。
系統性和條理性思維模式的開發途徑對學生系統性和條理性思維模式的開發,主要通過一個原理(知識點)的多途徑解釋、一個問題的多角度提問等方式進行,其目標是充分調動學生大腦中儲存的相關信息,促成各類知識、信息的融會貫通,進而培養學生思維的系統性和條理性。以知識點——螺紋自鎖性為例,對這一知識點的闡述,可以通過以下方法進行:(1)平鋪直敘法。由命題開始逐步講解其原理和基本方法——由于螺紋的升角通常小于當量摩擦角,所以普通螺紋具有自鎖性,且細牙螺紋的自鎖性更好。(2)意義反推法。先闡述螺紋自鎖性的實踐價值,再反推到原理和基本方法。(3)實物引導法。先展示實物或模型,在實際認識的基礎上再闡述原理和基本方法。通過對同一知識點的多模式闡述,學生可以系統地聯系到已經具備的知識,從而強化對自身知識體系的回顧,建立系統性的知識體系結構,進而完善依托自身知識體系分析解決問題的能力,達到開發分析性思維模式的目標。
推理性和逆向性思維模式的開發途徑推理思維和逆向思維屬于是兩種重要的科學思維方式。這兩種思維的外在表現是“條件——目標”和“目標——條件”之間的正向與反向推演。在傳統的教學中,教師往往只注重從條件到目標的推演,而忽視從目標到條件的反演,這導致學生逆向思維能力的缺失。為此,筆者認為教學中應當同時開發學生的推理性和逆向性思維模式,從而完善學生對理論和實際問題的認知角度和方法,拓寬學生的知識面。以“齒輪傳動的磨損失效的原理”為例,在推理性思維模式下可以這樣講解:兩輪速度差——摩擦力產生——摩擦力導致磨損——磨損失效;在逆向性思維模式下則這樣闡述:什么是失效——失效的原因——磨損——磨損的原因——摩擦力——摩擦力產生的原因——兩輪速度差。顯然,不同的講解思路能引導學生以不同的思維方向考慮問題,從而促使學生深刻認識到“條件——目標”之間的辯證關系。
遷移性和創造性思維模式的開發途徑遷移性思維就是利用已有知識解決新的問題。要解決新問題,必須聯想與新問題有關的知識,利用這些知識去分析、綜合、推理和轉化。在知識遷移中思維,提高了學生分析問題、解決問題的能力。創造性思維是在遷移性思維的基礎上,克服思維定勢,在常規思路之外發現解決問題的新方法。當前很多學校已經開始開展了研究性教育活動,這類活動的目的就是培養學生遷移性和創造性思維能力,通過學生“尋找問題—提出問題—研究問題—解決問題”這一過程來激發學生的創新能力。在具體教學中,遷移性和創造性思維模式的培養主要有以下途徑:(1)知識點之間的隨機遷移。如在講解齒輪傳動的效率時,可以從運動副的特點切入。(2)舊知識到新知識間的順序遷移。比如在講解“氣壓傳動”時,鑒于該傳動和舊知識點“液壓傳動”在傳動原理和傳動特點上都有相似之處,因此可以設計從“液壓傳動”遷移到“氣壓傳動”的授課過程。(3)圖形、文字、實物間的對應遷移。如從溢流閥、減壓閥的結構比較可從溢流閥圖形符號推導減壓閥的圖形符號。(4)本課程與相關課程間的關聯遷移。在《機械基礎》中涉及很多物理知識,如力的分解、速度與功率的關系等,因此在教學中,可以從物理學知識逐步遷移到本課程相關知識點。(5)課程學習與能力素質間的連帶遷移。通過上述遷移性思維模式的專門訓練,并在遷移過程中強調學生創造性解決問題的能力,開發了學生遷移性和創造性思維模式。
思維能力開發的實踐和結論
基于上述學生思維模式開發思路和途徑,筆者進行了相關的教學實踐。根據課堂教學中學生思維的活躍程度和課程的考核結果,學生在課堂教學中體現出了多樣化的思路和認識,對課程理解的深度、廣度也都有了明顯的提高。這初步證明筆者所提出教學方法的可行性。
參考文獻
[1]南景富.《機械基礎》教學改革的探索[J].農機化研究,2002,(3):198-199.
機械基礎課程是對口單招考試中機電和機械兩個專業學生專業理論考試的主要科目之一。它主要考察學生對機械傳動、常用機構、軸系零件及液壓傳動等方面知識的理解和掌握程度,以及對這些知識進行定性、定量分析和計算的基本能力和綜合應用這些知識的能力。
我們目前通常采用的復習形式為三輪復習法,大致把復習分為三個階段,每段時間里的復習目的各有側重,時間長短也不同,而第一輪復習是從9月份到第二年1月中下旬,主要目的是基礎能力過關,只有在一輪復習中夯實基礎,下面在二輪、三輪復習中的沖勁才足,就像運動員參加100米比賽一樣,能一鼓作氣沖到終點,獲得成功。
一般而言,一輪復習中考生的復習障礙主要有概念不清、公式不會運用、計算不準、原理模糊等。這些都是理解的障礙,同時也是記憶的障礙,針對這種現象,筆者在復習過程中首先要求學生全面閱讀教材。閱讀教材這一環節有助于把以前零碎的不成系統的知識整體化,可以找出一些以前被忽視的環節或死角,有助于把那些未必理解深刻的知識深刻領會。在這一基礎之上,對各知識點進行梳理和歸納,使知識系統化。最終達到查出所有理解上的障礙,為全面準確地記憶打下可靠基礎的目的。
教師在復習過程中要起到主導作用,因在一輪復習中,各門課程都在抓學生,時間有限,所以教師的“教”就顯得尤其重要。以往我們在復習過程中都是把所有的知識重新講授一遍,這種復習法對于基礎較差的學生比較適合,但綜合高中大部分學生在高二時對知識點的掌握程度已達50%以上,所以采用這種方法對大部分學生來說感到缺乏新意,復習缺乏目的性。為了更有效地利用時間,得到最大的投入產出比,筆者嘗試采用復習學案,充分體現出學生的主體地位。但這種復習方法,必須以教師在上課前先對本節復習內容做好充分準備為基礎。
二、復習法的運用
1.明確基本的復習要求
一是掌握各類齒輪傳動的各分力的方向的判別方法。
二是熟練做出受力圖。
2.讓學生帶著這些要求去閱讀教材
附復習學案:
復習課題:各類齒輪傳動的受力分析。
(1)基礎知識:
說出法向正壓力(Fn)的三個分力。
完成三個分力方向判別的基本方法內容(見下表)。
齒輪類型 Fr Ft Fa
直齒圓柱齒輪傳動
斜齒圓柱齒輪傳動
直齒圓錐齒輪傳動
蝸桿蝸輪傳動
(2)典型例題:
例:如圖1所示為齒輪z1,z2,z3,z4所組成的復合機構。
①若z1為左旋的斜齒圓柱齒輪且要求使軸Ⅱ上所受軸向力最小,則軸Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的旋轉方向分別如何?
②齒輪z1,z2能正確嚙合的條件是_____________。
圖2為一斜齒圓柱齒輪―蝸桿傳動,小齒輪由電機驅動,已知蝸輪的輪齒為左旋,其轉動方向如圖所示:
①蝸桿的旋向是____,轉動方向是____(在圖上表示);
②為使蝸桿軸軸承承受軸向力最小,則齒輪2的旋向是_____。
③畫出齒輪2和蝸桿3在嚙合點受力圖。
由于學生學習基礎不同,在學習上會存在一定程度的差異,針對這種差異,教師在學生邊復習邊完成復習講義的過程中,要走到學生中去,看看學生完成的總體情況,尋找學生還存在哪些問題,其中哪些問題比較集中,哪些是個別的,以便在下面講解時把握好側重點。
3.學案完成后讓學生討論問題
學生經過自己動手、動腦,這樣既能突破難點,又能從中得到啟示。然后教師再結合自己看到的情況歸納總結,講解點撥。通過這個環節,既可大大提高課堂效率,又能充分挖掘學生的潛能,發揮他們的主觀能動性。
4.基礎知識完成后精講例題
在這個過程中,所選的題目要有針對性,能讓學生體會到知識點在解題中的應用。
5.練習
習題一定要精選,能全面考查各知識點,同時題目還要有層遞性,需要學生思考探究,以提高學生作業的有效度。完成后,教師一定要批改,通過批改再去發現問題,最后通過評講來解決遺留的問題。