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1.使用教材
機械工業(yè)出版社出版的,由柴鵬飛主編的《機械設計基礎》教材。
2.授課內容
第四章“其他常用機構”中的第二節(jié)“棘輪機構”。該課程的主要內容為介紹棘輪機構的組成、工作原理、類型及應用。
3.學習對象分析
教學對象:礦山機電專業(yè)高專二年級的學生。學習狀況:學生已經學習了機械制圖、金屬工藝學等專業(yè)基礎課。學生情況:學生具有思維活躍、喜歡動手的特點,缺乏計劃性和有目的觀察以及分析總結的能力,對理論知識學習有一定的畏難情緒。解決對策:通過實際操作,模擬真實的工作環(huán)境,營造工作氛圍,激發(fā)學生的學習興趣。
二、教學目標
知識目標:掌握棘輪機構的工作原理、結構、類型和應用等相關知識。能力目標:通過本課題的學習,提高學生分析、解決實際問題的能力,為以后礦山機電的專業(yè)課程的學習打下基礎。情感目標:通過課堂交流及實訓,培養(yǎng)學生踏實的學習習慣以及嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。
三、教法與學法
教法:通過將任務驅動、分組教學、理實一體化的教學方法相結合,實現(xiàn)在做中學、學中做的教學理念。學法:聽中學,思考質疑,聽教師講授棘輪機構的定義、組成、工作原理及應用。看中學,探索發(fā)現(xiàn),觀看結構圖、教學動畫、棘輪機構的工作視頻,發(fā)現(xiàn)其工作規(guī)律。動中學,提高升華,動手操作棘輪機構的模型,掌握其結構和工作過程(原理)。練中學,鍛煉能力,操作手拉葫蘆對絞車進行起吊,與實際工作相結合,掌握棘輪機構在礦山機電的應用(手拉葫蘆)。
四、教學環(huán)境及資源準備
教學環(huán)境:絞車拆裝實訓室。教學資源:多媒體、教學圖片、動畫、視頻模型等。實訓資源:手拉葫蘆、絞車及相關工具等。
五、教學過程
1.回顧舊課
教師提出問題,學生總結回顧,再現(xiàn)所學知識,檢驗學習效果,并由此引入新課。
2.引入新課
播放自行車視頻、棘輪扳手視頻,提出問題,引起學生興趣;學生觀看視頻、操作棘輪扳手、思考;引入所學知識,引起學生興趣,由此引入新課。
3.新課講授
教師講述本課內容,學生積極參與互動,掌握棘輪機構的組成、結構、工作原理。
4.實際操作
教師指導,學生實際操作;學會使用棘輪機構在礦山機電中的應用(手拉葫蘆)。
5.總結與評價
教師分析、總結及評價:對本次操作進行總結、自評、互評;總結所學知識、評價操作規(guī)范。
六、教學評價設計
通過情景模擬對本次課程進行評價,這是本節(jié)課的考核標準,有學生自評、互評和教師評價。評價內容有情感態(tài)度、理論知識、實際操作、手指口述和實訓報告。
七、幫助和總結(教學反思)
《機械設計基礎》是機械類專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎課,在整個教學體系中起著承上啟下的作用。本文就如何在機械設計基礎課程教學中,采用信息化教學可以難點易化,提升課程教學效果,調動學生的學習興趣、增強實用性意識,提高設計能力和創(chuàng)造思維進行反思和探索。
關鍵詞:
課堂教學;改進措施;探索;有效
指出,“要牢牢把握服務發(fā)展、促進就業(yè)的辦學方向”。“改革以學校和課堂為中心的傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式”?!稒C械設計基礎》是機械類、機電類、近機類專業(yè)的一門專業(yè)基礎課,在教學計劃中起著承先啟后的橋梁作用,為后續(xù)的專業(yè)課學習打下必要的基礎。它不僅具有較強的理論性,同時具有較強的實用性。旨在培養(yǎng)學生具有設計一般通用零部件和一般機器裝置的能力;逐漸形成規(guī)范的設計思想和邏輯思維能力,具有運用標準、規(guī)范、手冊和查閱有關技術資料的能力。在新時期的辦學模式下,以往的教學方法已遠遠滿足不了新時代方向,又因其理論性與實踐性聯(lián)系較為緊密,導致學生在學習和設計時存在難度。通過在教學實踐中不斷創(chuàng)新改革,聯(lián)系實際,做如下總結:
一、課堂教學中存在的問題
(一)學生學習動機興趣不高,主動性差
學生學習興趣不高的原因首先是沒有正確認識該課程在整個專業(yè)體系中的地位和作用。書上的內容多,教師講的深,讓相當一部分學生對學好它失去了期望,導致了課堂教學過程中“教師累得慌,學生閑得慌”的現(xiàn)象。
(二)教材內容不整合,導致重合學習誤區(qū)
從《機械設計基礎》教材上看,內容相對片面、孤立,例如:介紹平面四桿機構設計,帶傳動設計,齒輪傳動設計等各種機械零件和設計方法時缺乏共同規(guī)律和相互關系,學生不容易建立總體設計的思維和能力。教材中涉及的例如四桿機構的類型,帶傳動特點、輪系的類型和傳動比計算等與機械基礎課程出現(xiàn)重復現(xiàn)象,而教師往往忘記整合和前后聯(lián)系,導致學生掉進知識點重合學習的誤區(qū)。
(三)互動少,重講輕練
教師課堂上滿堂灌、填鴨式的教學方法,給學生留下的思維的空間和時間較少,沒有足夠地關注學生的“學”。例如在講普通V傳動的設計時,課堂上大部分的時間都在講授V帶傳動設計知識點和例題,練習通常布置在課后完成。因V傳動設計的步驟和細節(jié)較多,而學生的自律能力差,往往課后練習不能自覺完成,這就造成了知識點遺忘和沒有及時鞏固的惡性循環(huán)。
(四)缺乏理論聯(lián)系實際,理解性教學太少
在《機械設計基礎》中需要記憶的知識多,機械零件的設計計算步驟相對比較獨立,聯(lián)系的較少。課堂上缺乏實際聯(lián)系導致學生往往靠死記硬背知識點來頭腦中的知識點出現(xiàn)混淆的現(xiàn)象不能避免。
二、課堂教學的改進措施
(一)旁征博引,充分做到以學生為中心,動態(tài)教學
在課堂教學中,要充分做到以學生為中心。教學活動的過程應該是教師和學生互動的過程,是動態(tài)的、豐富課程、富有個性化的、共同發(fā)展的過程。根據(jù)本門課程綜合性和實踐性強的特點,在講解實踐性較強的內容時,帶領學生到實驗室或學校實訓基地進行現(xiàn)場教學。例如:齒輪傳動的失效形式,在現(xiàn)場教學前,教師根據(jù)授課內容先設置一些有針對性的問題,讓學生帶著問題一邊參觀一邊討論,把課堂理論知識和實踐知識有機地結合起來,學生自由討論式的學習方法,有效的激發(fā)學生學習的主觀能動性。
(二)著眼先進,解決難點,運用數(shù)字化教學
一般來說,學生對先進的事物都比較感興趣,我在教學設計時根據(jù)機械設計課程的不同內容,充分運用網絡資源圖、文、聲并茂以及活動影像的優(yōu)勢,將整個教學內容難點簡易化。例如為把車刀的角度及三個假想平面表達清楚,教學中引進數(shù)字化教學,引入計算機仿真技術,開設仿真實驗,可以成功的解決這部分難點。還可以利用例如CAD/CAM/CAE軟件,設計機構、零件和產品的三維動態(tài)模型,通過動態(tài)演示觀察其運動特性、組成及工作情況。
(三)分層次教學,讓學生嘗試成功的喜悅
為在課堂上鼓勵幫助學生可以引進分層次教學,根據(jù)學生不同的學習基礎和個性差異,提出不同的學習要求,通過學習,使每個學生都能獲得成功的喜悅,從而對下面的學習產生興趣。如:在作業(yè)題的布置中體現(xiàn)分層,設置必做題和選做題,對基礎好、作業(yè)做得好的,鼓勵兩種題型都做;對基礎差的可以只選擇做必做題。因材施教,使學生各自的優(yōu)勢得到最大限度的發(fā)揮。
(四)教學內容的組織與安排改革,突出學生做的特點
機械設計課程所開設的實驗多為驗證性和演示性實驗,學生自己動手操作的很少。例如齒輪的參數(shù)測量,學生只要按照老師所演示的步驟就能完成,這樣就失去了實驗的意義而且學生也不能理解,為此應該根據(jù)該課程的特點及不同的教學內容,采用增加實驗課、案例教學等,重點突出學生動手做的能力。力爭做到教、學、做一體化。
三、結語
《機械設計基礎》的課堂教學必須全面提高學生的主動性、積極性。指明了要“牢牢把握服務發(fā)展、促進就業(yè)的辦學方向”為目標,作為一名教育工作者,在教學探索的道路上,要不斷研究、學習、創(chuàng)新,我們的工作任重而道遠。
參考文獻:
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【關鍵詞】交互式電子白板 機械設計基礎 教學案例 設計 分析
【中圖分類號】G【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2013)01C-0189-02
隨著教育技術的發(fā)展,各種新型的教學媒體層出不窮。交互式電子白板作為新型的教學媒體,已被越來越多的教育工作者所關注。交互式電子白板的應用促進了高校的課堂教學方式改革,有效地提高了教學效率和教學效果,尤其對高職專業(yè)基礎課程教學有很大的促進作用。高職機械設計基礎課程是一門是典型的理論實踐一體化課程,學生對這門課程的基本知識和基本技能的掌握將很大程度地影響后續(xù)課程的學習,特別是專業(yè)課的學習。而高職學生理論基礎薄弱,缺乏實際操作能力和空間想象力,因此引入交互式電子白板教學,豐富教學資源,變“靜”為“動”,充分發(fā)揮多媒體課件直觀形象的特點,是提高本課程教學效果的必要措施。筆者所在的課題組在廣西工業(yè)職業(yè)技術學院數(shù)控專業(yè)開展了實驗研究,通過多次全程參與課堂教學的設計及實施,對交互式電子白板在教學中的應用進行了深入分析。本文以機械設計基礎課程中的“鉸鏈四桿機構的基本性質”這部分內容作為課例,探討交互式電子白板在教學中的應用。
一、教學設計
(一)設計思想
“鉸鏈四桿機構的基本性質”這節(jié)課的設計主要以機械職業(yè)崗位能力需要為基點,貼近學生生活,貼近生產實際,為著力營造和諧、愉悅的學習氛圍創(chuàng)設學有所用的教學情境。由于機械設備中的鉸鏈四桿機構難以直接觀察,而高職學生的空間想象力較差,因此本節(jié)內容主要采用啟發(fā)誘導,探索發(fā)現(xiàn)的教學方法,配合以模型感受、多媒體演示等教學手段,其步驟為:感知―理解―深化,從而增強師生間的互動性,使教學更直觀、形象。
(二)教學目標
知識目標:掌握和理解鉸鏈四桿機構曲柄存在條件,理解急回特性的概念、行程速比系數(shù)K的含義及死點問題的處理。能力目標:培養(yǎng)學生的分析、觀察、理解、思維和運用能力。發(fā)展目標:通過多媒體課件,為學生提供豐富的學習材料和問題探索的情境,使學生通過思考、討論體會到探究學習的樂趣。激發(fā)學生的學習熱情,增強學生自信心。教學重點:鉸鏈四桿機構曲柄存在的條件。教學難點:鉸鏈四桿機構急回特性。
(三)教學過程
二、案例分析
(一)互動白板的教學優(yōu)勢
任課教師在整個教學設計中充分發(fā)揮了互動電子白板的優(yōu)勢,不僅使學生能夠深刻理解所學知識,還能夠靈活運用,舉一反三,而且使整個課堂都是在活躍的互動氣氛中開展。
1.保存板書,反復應用。整個教學由復習準備引入――讓學生寫出四桿機構的判別式,教師調出事先在白板上準備好的各種四桿機構類型,讓一名學生上臺板演示,學生完成后,白板所具有的存儲功能可將白板上的內容保存下來。而在教學的后續(xù)階段,這些內容還會經常用到,教師只需將它調出即可,無需重復勞動。這樣既省時,又不會引起學生的厭煩情緒,而且使已學知識再次得到鞏固。
2.簡化功能,優(yōu)化過程。(1)脫離制約,化遠為近在應用電子白板過程中,可隨意用電子白板配備的書寫筆在白板上操作電腦或自由書寫,還可用板擦隨意涂改,脫離鼠標對教師行動的制約,同時學生也可輕松學會用書寫筆在白板上寫字畫圖,讓教學中實現(xiàn)互動。教師還可用書寫筆任意選擇顏色、調節(jié)粗細,不用直尺、三角板、圓規(guī)等工具,就可畫出四桿機構各種類型的圖形。(2)修改原圖,對比教學四桿機構類型判別難度較大,但學生必須掌握,為了解決這個難題,教師首先將曲柄搖桿機構展示在白板上,學生很快就能解答。然后教師在原圖上變換不同桿作為機架,這時可以直接在原圖上用其他顏色的筆添加一些線條,擦除多余的線條,整個修改過程學生們都可看到,這樣有利于學生將所學知識聯(lián)系起來,難點也就迎刃而解。(3)整合資源,教學變活機械設計基礎涉及的內容非常廣泛,教材中機構運動、插圖和公式很多,運用傳統(tǒng)的教學手段不僅占用大量的課堂時間,而且學生看到的內容不直觀、不形象,影響教學效果。為了更好地讓學生能從各個方向看到機構的結構,互動白板具備的VCM互動演示平臺起到了化腐朽為神奇的作用。互動演示平臺將白板和PowerPoint演示文稿整合起來,在演示文稿中制作的圖形旋轉、平移、翻轉等運動效果,通過白板展示出來,整個課堂也因此而活起來,滿足了不同學習風格的學生的學習需要。
(二)巧借媒體,陶冶情操
利用電子白板的功能設計的機械設計基礎電子教案,從內容安排和媒體形式上不斷給學生以新鮮感,學生就能帶著一種高漲的、激動的情緒從事學習與思考,就會體會到創(chuàng)造的快樂,這樣就誘發(fā)了學習的主動性,更好地激發(fā)學生興趣,集中學生的注意力,自主地選擇學習進度和學習節(jié)奏,使學生由傳統(tǒng)教學的受體變?yōu)橹黧w,變被動學為主動學,有利于培養(yǎng)學生的探索鉆研精神。
交互式電子白板對我們傳統(tǒng)意義上的教學進行了改革,提高了課堂教學效率,調動了學生學習的積極性。高職學生雖然已經具備了探究機械設計基礎課程的理論基礎,但是缺乏實踐經驗和對各學科知識的綜合運用能力,并且相當一部分學生缺乏抽象思維,學習自律性差,但好奇心強,很容易被新鮮事物所吸引。交互式電子白板進入課堂,其各種先進的性能給教學改革與資源整合注入了新的活力,給教師和學生創(chuàng)設了一個輕松展示、自由交流的平臺,這為交互式電子白板在教學中的應用研究奠定了良好的基礎。
【參考文獻】
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[3]舒娜,劉菁.電子白板下的教學交互行為研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2010(6)
【基金項目】2012年度新世紀廣西高等教育教學改革工程項目(桂教高教(2012)22號)
為了調動學生的學習積極性,通過分析傳統(tǒng)教學模式下“機械設計基礎”課程教學過程中當前存在的問題,結合該課程的特點從教學方法、教學手段、教學內容、教材建設、實踐教學等方面對課程教學的改革進行了研究。經過幾年的研究與實踐,課程教學效果得到了改善,學生的學習興趣得到了激發(fā),實踐能力獲得了鍛煉。
關鍵詞:
機械設計基礎;教學研究;教學方法;近機類專業(yè)
“機械設計基礎”課程是北京信息科技大學近機類專業(yè)工業(yè)工程、工業(yè)設計的一門重要專業(yè)基礎課程,其任務是培養(yǎng)學生對機械機構的分析與設計能力,使學生初步掌握基本的設計理論和設計方法。課程在基礎課與專業(yè)課之間起承上啟下的作用,與后續(xù)課程銜接緊密,為今后學習專業(yè)課程以及工作打下必要的基礎,可增加學生的專業(yè)適應能力,使其能滿足市場經濟對人才的需求,有利于學生就業(yè)選擇?!皺C械設計基礎”課程因其具有分散性、綜合性及實踐性和公式多、概念多及圖表多等特點,給教學工作帶來不小的困難,因此怎樣充分地利用現(xiàn)有教學資源調動學生的學習積極性,變被動學習為主動學習,實現(xiàn)北京信息科技大學高素質應用型人才的培養(yǎng)目標,在本課程教學中研究與探索新的教學方法就顯得更加迫切和必要了。
一、教學現(xiàn)狀分析
1.工業(yè)工程、工業(yè)設計專業(yè)的學生在開始學習機械設計基礎課程的時候,大多數(shù)學生以前極少關注機械的結構,對機械缺乏一定的感性認識,或對機械的整體認識是模糊的。
2.課程涉及的基礎理論內容較廣且相對獨立,其特點是概念多、原理多、公式多、圖表多,內容比較枯燥和單調,所學知識在學生以前的學習中很少接觸,初學時往往會感到吃力[1]。在傳統(tǒng)教學中,以教師講授知識為主,學生只是被動地聽講;教學方法單一,無法吸引學生的注意力。
3.部分教學內容陳舊。教師過于注重單個機械零部件的講解,而對實際工程的機械設計方法介紹不多,忽略了學生的能力與素質培養(yǎng),使學生容易出現(xiàn)厭學、懼學、棄學的情緒,或為取得好成績而“死記硬背”,出現(xiàn)“高分低能”的現(xiàn)象。
二、豐富教學方法,完善教學手段
1.教學方法多樣化。采用圖示教學法與任務驅動教學法相結合進行教學。(1)圖示教學法。圖示教學法是烏克蘭教育家沙塔洛夫經過30多年的潛心試驗與研究,提出的一種新的教學方法。該教學方法的核心是“綱要網絡”圖表,此圖表是一種由文字、圖形、公式、方框、流程線和表格等組成的教學輔助工具[2]。在講解各章內容時,利用圖表將各個概念、知識點、公式有機串聯(lián)起來,使其相互關系形象直觀地表達出來,有利于學生對所學知識的理解和記憶。按內容和應用可將圖表分為“講授型”和“概括總結型”。例如,在講授“帶傳動和鏈傳動”的知識時,當講解到離心拉力Fc,可列舉如圖1所示的“講授型”圖表,并加以解釋,如“當帶作圓周運動時,帶本身的質量將在圓周方向產生離心力Fc,而Fc將作用在帶的全長上,因此在帶各處的橫截面上均產生離心拉應力σc;σc過大,將帶來不良后果:①降低帶的壽命。②帶與帶輪表面的正壓力下降,導致最大摩擦力下降,從而降低帶的傳動能力。因此應限制帶的速度?!痹趯鲃舆M行小結時,可采用如圖2所示的“概括總結型”圖表,由圖表可知帶是處于變應力狀態(tài)下工作的,帶中產生的瞬時最大應力發(fā)生在帶的緊邊開始繞向小帶輪處。通過圖表可將相關內容有機串聯(lián)起來,讓學生從煩瑣的筆記中解脫出來,減輕了學生的學習壓力,加深了學生對知識的理解和記憶。(2)任務驅動教學法。任務驅動教學法是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學法,其特點是“學中用,用中學,以用促學”[3],改變了以往“教師講,學生聽”的被動教學模式,創(chuàng)造了以學定教、學生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型學習模式。任務驅動教學法的核心工作是根據(jù)教學內容設計任務[3]。如在講授“平面連桿機構”一章時,教師先提出一些與平面連桿機構相關的問題,然后為學生設計了一項任務為“休閑娛樂機械和家庭用機械的設計”,設計的機械必須包含平面連桿機構,并對設計任務進行了一定的解釋與提示,如休閑娛樂機械可以是小區(qū)活動場所的健身器材;家庭用機械可以是與生活密切相關的家庭用機電產品,包括窗戶的開啟機構、折疊桌椅、家用折疊梯子、雨傘等。此外,還要求工業(yè)設計專業(yè)的學生應用本專業(yè)知識對產品進行造型設計,工業(yè)工程專業(yè)的學生應用本專業(yè)知識進行產品進行成本核算,等等。在實施過程中,采用企業(yè)產品設計模式進行,由學生根據(jù)自身專長和興趣愛好組隊,每組3~5名學生,選出1名組長,領導本小組成員進行產品設計。鼓勵小組成員進行實地調研,且每位成員均須提出自己的設計方案,由組長組織小組展開討論,選擇最佳設計方案。例如,有小組學生通過調研設計了一款新型家用折疊人字梯,如圖3所示,應用了平行四邊形機構使踏板同時展開或收起。伴隨著一個接著一個的成就感,可培養(yǎng)學生對機械的學習興趣,提高學生自主學習及與他人協(xié)作的能力,為將來工作崗位上的團隊合作奠定基礎。
2.完善教學手段。(1)利用多媒體與實物模型相結合的教學手段。多媒體課件具有信息量大、圖文并茂、聲光色結合的立體效果,能擴寬學生的眼界,便于理解,實物模型的示教能起到直觀形象的作用。同時,在講解重點內容時輔以傳統(tǒng)的板書,使重點突出、要領清楚,達到教與學的互動效果。通過多種教學手段的應用,對提高學生的學習能力收到了較好的效果。例如,將雷達天線、縫紉機踏板、汽車前窗刮雨器、攪拌機、飛機起落架、牛頭刨床等機構以動畫形式顯示,使死氣沉沉的課堂變得生動活潑,增加了學生的感性認識[4]。讓一些難以想象的機構生動地呈現(xiàn)在學生面前,便于學生理解。(2)引入計算機輔助工程技術。學生學習計算機軟件的積極性普遍比較高,尤其是工業(yè)設計專業(yè)的學生。因此,在“機械設計基礎”課程中將計算機輔助工程技術引入課堂教學,收到了良好的教學效果。例如,在講解凸輪機構時,可演示如何應用ADAMS軟件解決問題;在講解軸系零部件時,可采用Pro/Engineer建立虛擬的減速器裝配體,并將其演示給學生,使學生產生好奇心,萌發(fā)急于尋求答案的求知欲望,增強學習的自覺性。為了便于學生學習,開設了多項關于相關軟件應用的開放性實驗。3.豐富考核方式。為了增強學生對機械的總體認識,在開學之初便將機械發(fā)展史作為一項大作業(yè)布置給學生,并計入總評成績。讓學生自行學習查找相關資料,寫出相關機械的發(fā)展歷史,如中國機械發(fā)展史、世界機械發(fā)展史、汽車發(fā)展史、飛機發(fā)展史、機器人發(fā)展史等,讓學生在查找資料的過程中,對機械及其發(fā)展有一個總體的認識[5]。同時,在應用任務驅動教學法教學過程中安排了設計任務,將根據(jù)學生完成的作品質量計算平時成績并計入總評。
三、精練教學內容,進行教材建設
1.精練教學內容,挖掘教學素材。從生活中挖掘教學素材,可以拉近學生與機械之間的距離。機械與生活緊密相連,挖掘生活中的“機械設計基礎”課程教學素材,可以使枯燥的機械生動化,單一的教學內容變得豐富多彩。列舉生活經歷或新聞報道中引人入勝、趣味性強的案例,并編擬貼近實際且內容新鮮的應用問題,讓學生感到所學內容有用、有趣[6]。例如,應用折疊雨傘、折疊桌椅、窗戶開啟機構講解平面連桿機構;應用機械鎖、開關等講解凸輪機構;應用機械鐘表、玩具等講解齒輪機構。
2.建設課程教材。因材施教,積極進行教材建設。課程組在老教師的帶領和指導下,虛心向兄弟院校取經學習,以極大的熱情教書育人和潛心進行教學研究,應用圖示教學法進行了教學實踐,將積累的經驗和教學成果固化進教材,正式出版了《機械設計基礎》教材,并編寫了《機械設計基礎實驗指導書》。
四、加強實踐教學
1.引導學生進行大學生科技創(chuàng)新計劃項目。以大學生科技創(chuàng)新計劃項目為載體,引導學生進行主動實踐、自主學習的實踐教學模式。為了擴大學生的視野,提高他們實踐動手能力,鼓勵學生課余時間走進實驗室進行學習與研究,使得學有所需的學生都有機會參與其中,充分利用實驗室的各種資源,得到有益的鍛煉和提高。工業(yè)工程、工業(yè)設計專業(yè)的學生先后開展了“基于人因工程學的超市貨架設計”、“節(jié)•閱———公共綠色照明閱讀桌創(chuàng)新設計”、“模塊化組合式家具設計”等多項大學生科技創(chuàng)新計劃項目的研究。有工業(yè)設計專業(yè)學生參與的捷能車隊更是通過大學生科技創(chuàng)新計劃項目的研究收獲了多項成果,該團隊設計的節(jié)能車多次獲得Honda中國節(jié)能競技大賽最佳技術獎、最佳設計獎、最吸引眼球獎等。
2.積極組織學生參加競賽。組織學生參加機械創(chuàng)新設計大賽、三維數(shù)字化創(chuàng)新設計大賽,讓學生真刀實槍的去干,利用課堂上教授的理論知識,品嘗創(chuàng)新的滋味。工業(yè)設計專業(yè)學生參與設計的“家用多功能折疊購物車”、“防反光可調節(jié)黑板”等作品先后獲得首都高校機械創(chuàng)新設計大賽的獎項?!稗r用翻土機設計”、“自動選種機”、“按摩椅設計”等作品獲得了全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設計大賽的獎項。
3.設置開放性實驗。為了使課程實踐環(huán)節(jié)得到進一步充實,增加實驗學時,課程組開發(fā)了多項開放性實驗,如“典型機構運動仿真分析與驗證”、“典型機械拆裝測繪與結構分析實驗”、“小型機器人創(chuàng)意設計與制作實驗”、“機械方案創(chuàng)新創(chuàng)意設計模擬實施與分析改進”、“常見機械傳動系統(tǒng)建模與仿真分析實驗”等,完成實驗的學生可以獲得創(chuàng)新學分,鼓勵學生課余時間走進實驗室。
五、結論
經過幾年的研究與實踐,北京信息科技大學近機類專業(yè)工業(yè)工程、工業(yè)設計的“機械設計基礎”課程教學效果得到了改善,學生的學習興趣得到了激發(fā),學生的實踐能力獲得了鍛煉。課程教學的改革與研究使學生能學以致用,增強了學習的自覺性,促使學生從“要我學”向“我要學”轉變。
參考文獻:
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關鍵詞:機械設計基礎;課程設計;教學方法;研究
作者簡介:閆存富(1972-),男,河南安陽人,黃河科技學院工學院,副教授,工程師;孔令云(1966-),男,河南安陽人,黃河科技學院工學院,教授。(河南 鄭州 450063)
基金項目:本文系鄭州市重點實驗室建設項目(項目編號:121PYEZX179)、鄭州地方高校新世紀教育教學改革及人才培養(yǎng)工程(項目編號:ZZJG-C6022)、河南省重點學科建設(項目編號:豫教高[2012]186號)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)02-0125-02
機械設計基礎課程是高等學校機械類專業(yè)學生的一門很重要的專業(yè)基礎課,其課程設計是在學生機械設計基礎課程結束之后,進行的一項綜合性課程設計,是機械類專業(yè)學生一個重要的實踐教學環(huán)節(jié)。
課程設計是使學生根據(jù)老師給定的題目和要求,通過自己查閱相關資料,進行結構設計、理論計算、繪制相關圖紙并最后寫出設計說明書。以培養(yǎng)學生機械設計能力、獨立運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力,提高基本技能為目的。在課程設計中,不僅要使學生得到基本技能的訓練,還需提高他們的工程設計及創(chuàng)新設計能力,為后續(xù)課程的學習、畢業(yè)設計及畢業(yè)后從事科學研究奠定基礎。
一、當前課程設計中存在的問題及原因
結合教學經驗,總結當前機械設計基礎課程設計教學中主要存在的幾方面問題。
1.學生先修課程基礎較差,課程設計質量得不到保證
在課程設計中,要涉及到工程力學、工程制圖、互換性與技術測量及機械原理等先修課程的知識,由于這些課程學習時是分開單獨學習的,在設計中則需要綜合應用,此時問題就會暴露出來了。該方面問題在圖紙上表現(xiàn)特別突出,主要表現(xiàn)為制圖時不知道先畫中心線、標題欄位置不對、圖中箭頭畫法和一些零件的簡化畫法錯誤等,其他如正確標注裝配圖和零件圖中的尺寸公差和位置公差錯誤,圖上的技術要求臨時湊上一些內容等問題;工程力學方面的問題主要表現(xiàn)為不能很好地應用工程力學知識去對軸、軸承及其他零件進行強度校核,有些學生在設計計算時不知道什么是截面法等;機械原理方面則主要表現(xiàn)為對有些常用機構的特點不清楚,如有的學生在設計時將蝸輪設計為主動件去帶動蝸桿轉動,根本就不知道蝸輪蝸桿傳動具有自鎖性。另外說明書書寫不規(guī)范,有些圖、表和相關符號標注不符合相關規(guī)定等問題也是很常見的現(xiàn)象。
上述問題常見的原因主要是學生先修課基礎知識掌握較差。學生反映說是在學習時有些知識點老師沒有講或沒有重點講,再去問老師,老師則說課時太少,沒時間講,此類問題就需要指導老師在設計前給學生補充講解一下。
2.學生在課程設計過程中缺少思考,盲目照抄現(xiàn)象嚴重
目前我?!皺C械設計課程設計”課題都采用減速器作為設計題目。指導老師給出已知數(shù)據(jù),由學生完成擬定傳動方案、選擇電動機、計算相關參數(shù)、設計主要零件、繪制裝配圖和主要零件圖及編寫設計說明書。課程設計的題目單一,設計過程大同小異。雖然在課程設計結束時,大部分學生都能完成設計任務,但學生大多是機械式的模仿設計,缺乏主動思考。加上多數(shù)學校都是將課程設計集中安排在2~3周內完成,學生又是初次接觸設計,沒有經驗,在時間安排上不重視,到后面真正去做時才發(fā)現(xiàn)很多問題。如果老師又催得緊,這時候有些學生就會去拷貝、復制別人的東西。有些學生還會有選擇地作一些輕微改動,而有些學生則干脆完全照搬過來,只改紙上的姓名、學號,其他數(shù)據(jù)計算和結構設計都相同,抄襲現(xiàn)象特別嚴重。
3.學生對課程設計不重視,學習態(tài)度不夠端正
筆者在教學過程中發(fā)現(xiàn),大部分學生都能完成工作任務,但是有一部分學生根本就不重視課程設計。他們認為反正自己將來不從事這個專業(yè),所以就沒必要下功夫去做,只把課程設計看成是一次大作業(yè)。而且由于學生是初次接觸這種設計型任務,在剛開始設計時,往往不知如何入手,時間安排上很松散,效率不高。而等學生慢慢入門以后,時間已經所剩無幾,以至于在最后幾天加班加點,隨便抄襲別人或一些書中的現(xiàn)有設計來應付交差。有些老師把關不嚴,使得這種現(xiàn)象更為嚴重,這種做法就會影響到下一屆的學生,造成惡性循環(huán)。
4.課程設計學生多,指導教師偏少,影響課程設計質量
隨著招生規(guī)模的增大,學生人數(shù)比以前增加了許多。而在設計過程中負責指導的專業(yè)課教師有限,經常是一名教師指導一個班或兩個班的學生,教師在指導課程設計時很難照顧到每一個學生。教師在設計時也就很難發(fā)現(xiàn)學生存在的問題,直到課程設計結束,交圖紙和說明書時才發(fā)現(xiàn)問題。而有的學生在設計過程中不懂裝懂,老師不催,他們也懶得做,直到最后老師催繳課程設計時,才匆匆整理一下,湊出一個設計交上來。這樣的課程設計,其質量可想而知,學生的綜合設計能力很難得到提高,課程設計的目的也就難以實現(xiàn)。
二、課程設計教學改進措施
針對課程設計中存在的上述問題,在課程設計教學中提出如下改進措施:
1.加強與前修課任課教師溝通,夯實基礎,保證課程設計質量
通過與前修課的任課教師進行溝通,將課程設計中發(fā)現(xiàn)的專業(yè)課問題適當提出來,在上課時作為重點來講,提前為課程設計奠定一個扎實的基礎;在課程設計開始前要將設計過程中容易出錯的部分給學生提前強調一下,將錯誤消除在萌芽狀態(tài);在課程設計過程中教師要勤于檢查學生的進度和質量,發(fā)現(xiàn)問題及時提出,督促學生改正。
2.課程設計題目多樣化,杜絕抄襲現(xiàn)象
數(shù)十年來,課程設計的選題大同小異,都以減速器或皮帶機為設計題目,每屆學生都重復同樣的設計內容,會影響教師的創(chuàng)新精神。而有的學校在制圖課的測繪練習時也選擇減速器,使得課程設計的題目過于重復。所以指導老師最好能深入現(xiàn)場發(fā)掘新的題目,給學生提供多個題目,盡量避免設計題目的重復,從源頭上杜絕抄襲。
3.加強師資培訓,提高指導老師專業(yè)水平
課程設計實際上是學生第一次獨立的將所學理論知識應用到實際中的一次演練,在此之前學生對實際工程設計了解很少,作為指導老師自身應該具有較高的設計水平和一定的設計經驗,這樣在給學生指導時才能直奔主題,使學生少走彎路。而現(xiàn)實中由于近幾年學校擴招,有工作經驗的老師相對較少,所以有些學校就只有讓一些剛出校門的畢業(yè)生去帶學生的課程設計。而這些教師自己就對實踐設計知之甚少,只有跟著前輩們“依葫蘆畫瓢”,可以想象這樣的老師能帶出什么樣的課程設計效果。即便是湊合著帶著學生做出來了,課程設計的質量又如何得到保證。
4.嚴格設計進度,保證設計質量
另外機械設計課程設計是一項較復雜的工作,包括大量的計算、設計、繪圖及編寫說明書等,需要查閱有關設計手冊和資料,并綜合運用多學科的知識。設計進度過快,在設計過程中就會缺乏深入細致的研究工作,出現(xiàn)不求甚解的現(xiàn)象,難以保證設計質量;若設計進度過慢,就會出現(xiàn)前松后緊現(xiàn)象,到后期會出現(xiàn)抄襲現(xiàn)象,同樣也無法保證課程設計質量。所以應由教師提出一個設計進度計劃,明確設計過程中各階段應完成的內容,要求學生基本上按著該進度計劃進行設計。
5.端正學生學習態(tài)度,改進考核方式
那些認為反正自己將來不從事這個專業(yè),所以就沒必要下功夫去做,不重視課程設計的學生,可以給他們解釋課程設計不僅僅是讓他們完成一次設計任務,根本目的是培養(yǎng)學生對所學知識的綜合應用能力、創(chuàng)新能力和獨立做事的能力;同時通過獨立完成課程設計,可以培養(yǎng)學生獨擋一面的能力,為學生的將來奠定基礎。由此提醒學生,那種將課程設計僅僅看成是一次大作業(yè)的看法是極端錯誤的。
由于各個學校的具體情況不一樣,當前各個學校采取的考核方式也不完全一樣。大部分學校采用指導老師一人說了算的考核方式,而有些老師平時又對各個環(huán)節(jié)把關不嚴,在最后驗收時又沒有詳細審查設計內容就匆忙給個成績了事。這樣致使比較努力的學生得不到好成績,而有些完全照抄過來的學生卻能得到好的成績,造成部分學生存在僥幸心理,認為即使不認真做最后也能合格。所以筆者建議對課程設計的考核采用分段給分制,即可將總成績分為平時成績、成果的質量和答辯成績三部分。其中平時成績包括平時的考勤及設計過程中與設計的計劃進度的符合程度,成果的質量包括設計說明書和繪圖,答辯成績即最后由答辯評委給出的成績。
三、結束語
機械設計課程設計作為機械類專業(yè)學生的重要實踐教學環(huán)節(jié)之一,具有承上啟下的作用,無論機械設計課程設計采用何種方法和手段,但目標是統(tǒng)一的。學生先修課程基礎差、在課程設計中缺少思考、對課程設計不重視、參與課程設計的學生多、指導教師偏少等是影響課程設計質量的主要因素。采用提高先修課程的上課質量、課程設計題目多樣化、提高指導老師專業(yè)水平、嚴格設計進度、端正學生學習態(tài)度及改變傳統(tǒng)的考核方式等措施能有效提高教學質量。
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關鍵詞:機械設計 學習興趣 教學方法 工程意識
《機械設計基礎》是高職機電一體化專業(yè)的一門主要技術基礎課程。高職學生雖然學習積極性、主動性較高,但基礎參差不齊,總體水平相對較差。本文從以下四方面談談筆者的體會。
1.學生興趣的培養(yǎng)。大部分學生并不清楚為何要學習《機械設計基礎》,相對于其他與考證相關的課程而言,他們學習該課程的積極性不高。因此,如何提高學生學習該課程的主動性與積極性是課程教學首要考慮的問題。
一般而言,任何一門課程的"緒論"都要談到"為什么學"、"學到什么"以及"如何學"的問題。筆者介紹在"緒論"這一章節(jié)時,以幾個例子為背景,介紹機械的發(fā)展過程。如"牛拉耕田"、"拖拉機耕田"到"現(xiàn)代農業(yè)機械","馬車"、"普通汽車"到"現(xiàn)代汽車","手搖紡車"、"傳統(tǒng)紡織機械"到"現(xiàn)代紡織機械"等,通過這些學生容易理解且熟悉的例子,來激發(fā)學生的興趣,使他們懂得現(xiàn)代機械是在傳統(tǒng)機械的基礎上集成了控制系統(tǒng)、測試系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)等發(fā)展而來的。通過對"現(xiàn)代農業(yè)機械"、"現(xiàn)代汽車"、"現(xiàn)代紡織機械"等的介紹,使學生了解到現(xiàn)代機械仍然以機械工程為基礎。作為工科學生必須具備機械設計基礎知識,才能為后繼專業(yè)課程的學習及日后技術革新打好基礎。這樣的講解使學生懂得"為什么學",樹立"機械不會過時"及"機械是有用"的思想。
為了提高學生的學習興趣,盡可能地加強直觀教學,采用實物、模型等教學手段,利用多媒體課件教學,充分發(fā)揮學生的視覺、聽覺、觸覺等各種器官的互相協(xié)調作用。
2.內容整體性的把握。例子是詮釋理論、概念的方法之一?,F(xiàn)行教材中例題都是給出一些已知參數(shù),設計另外一些參數(shù)。筆者認為,這樣的例題講解不易使學生整體掌握該類設計,若將這類例題講解擴大為該類設計的講解,效果可能會更好。
以"一對斜齒圓柱齒輪"設計為例,題目一般給出斜齒圓柱齒輪傳遞的功率、輸入轉速、傳動比等已知參數(shù),要求設計該對斜齒圓柱齒輪。對于這樣的設計題,筆者認為應當從該類零件設計的第一步做起,即為何選擇斜齒輪,由此與前面所學的的直齒輪特點聯(lián)系起來,使學生學習印象深刻;第二步介紹傳動比,向學生提出為什么前人的經驗是傳動比應在一定范圍內選擇,且過大過小會有什么問題?當電機輸入和用戶的輸出一定,傳動比過大時,如何解決這樣的問題等;然后轉到齒輪材料及其熱處理方式、齒輪齒數(shù)的選擇等,最后根據(jù)強度條件確定其余參數(shù)。這樣,使學生從整體上把握設計方向,即使條件改變,仍然能通過夠舉一反三解決問題。
3.關鍵內容的提煉?!稒C械設計基礎》前一部分內容介紹了三大類常用機構:平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構,其中各類機構又可劃分為很多種類。后一部分介紹通用零部件的工作原理、結構特點、基本的設計理論和計算方法等,其內容繁多,學生普遍感到沒有頭緒。因此,教師必須需要牢牢把握教學主線。下面筆者談談對各部分內容講授的一點體會。
以"齒輪機構"為例,這部分又可分為"標準齒輪"、"變位齒輪"兩個內容。它包含的基本概念和基本原理之多,是其他常用機構和常用零件不能相比的。盡管如此,筆者認為應緊緊抓住了"漸開線特點"及"齒輪齒條嚙合特點",如只要準確理解了"漸開線特點",特別是漸開線在基圓做"純"滾動這一特點,就容易理解漸開線齒廓嚙合時"嚙合線為定直線"、"定傳動比傳動"、"可分性"等特點,以及漸開線齒輪"正確嚙合的條件"、"連續(xù)傳動的條件"等內容。同樣,只要準確理解了"齒輪齒條嚙合特點",特別是齒條的漸開線為直線這一特點,就容易理解齒輪的加工原理、根切現(xiàn)象、最少齒數(shù)及變位齒輪等內容。所謂"綱舉目張",在講授過程中時時和"漸開線特點"或"齒輪齒條嚙合特點"相聯(lián)系,抓住主線、突出重點、環(huán)環(huán)相扣、層層推進,這樣學生對所學內容就容易理解,不會有"繁雜"的感覺。
關鍵詞: 《機械設計基礎》新課引入課堂教學課后思考題
《機械設計基礎》是中等職業(yè)學校機械類專業(yè)的一門重要的技術基礎課,它的理論知識與實踐結合得很緊密,對于教材中的內容,教師需要進行深入思考和挖掘,把理論在實踐中的應用找出來,對應用中存在的問題進行揭示和分析。只有用理論解決實際問題,才能使學生深刻理解、靈活運用理論,產生學習的動力和興趣,并進一步具有舉一反三的能力。筆者現(xiàn)結合近年我校實際教學情況,對新課引入、課堂教學、思考題設計等方面進行探討。
一、重視新課引入
新課引入是課堂教學的第一環(huán)節(jié),教師對新課引入得好,能激起學生的求知欲望,活躍課堂氣氛,使學生積極開動腦筋進行思考,主動地獲取知識。
教師運用實踐引入法引入新課需要精心設計,根據(jù)需要,可把實踐中的問題先提出來,一開始就開門見山地揭示主題,立即把學生的思維和興趣引向對問題的探討。例如,在講解《螺紋的種類及應用》時,筆者這樣引入:“一般用手擰緊螺栓,順時針擰就能擰緊螺栓,可液化氣鋼瓶要逆時針才能擰緊,這是為什么?家里安裝水管接水龍頭時,要在接口處裹上一層白色的密封繩,才不漏水,這又是為什么?這些問題的答案就在今天要學的章節(jié)《螺紋的種類及應用》中。”
教師運用動手引入法時要鼓勵學生動手動腦,讓學生參與制作簡單的模型,這有利于活躍課堂氣氛,促使學生輕松愉快地接受知識。例如,導入螺紋的概念時,教師可讓學生剪一個直角三角形,然后以直角三角形的一條直角邊為圓周,卷成一個圓柱形,則三角形的斜邊所形成的曲線就是螺旋線,若沿螺旋線做成有相同剖面的溝槽和凸起,這就是螺紋了。再比如,講授凸輪機構時,對于什么是凸輪、凸輪的形狀是怎樣的、凸輪的輪廓形狀與從動件的運動規(guī)律之間的關系等學生不容易理解的問題,在講解前,教師可先讓學生動手用硬紙片制作幾個簡單的凸輪,形狀如圓形、大小圓弧過渡形、三角形等,再制作一個從動件,在黑板上演示運動過程,看看凸輪的形狀與從動件的運動之間的關系,得出從動件的運動規(guī)律是借助凸輪的輪廓曲線來實現(xiàn)的。那么,能實現(xiàn)從動件運動規(guī)律的具有曲線輪廓的構件就是凸輪。這時教師再出示凸輪機構的模型進行演示,學生就會更容易接受。
上述各種引入方法可以靈活運用。只有吃透教材,留心觀察生活中的機械知識,特別是一些新型機械的應用,注重積累,才能更好地吸引學生的注意力,激發(fā)他們的學習積極性。
二、靈活進行課堂教學
教師采用好的教學方法,課堂教學對教學雙方都是一件愉快的事情。教師不能墨守成規(guī),必須根據(jù)教學的任務、對象和條件,大膽嘗試新的教學方法,發(fā)揮學生的主體作用,培養(yǎng)學生獨立思考和自主學習的能力。學好《機械基礎》,不但可使學生在今后的工作中合理地使用、維護機械設備,而且可為學生進行技術革新提供必要的理論知識。因此,在教學中培養(yǎng)學生獨立思考和自主學習的能力很有必要。
1.自學式教學方法。在教學過程中,對于較簡單的教學內容,教師可采用自學式教學方法。自學式教學方法就是“提出問題+自學+回答問題+總結”,其操作步驟如下:第一步,教師指定學習內容,并提出相關問題。第二步,學生圍繞問題進行自學,明確學習目標。第三步,提問學生,可以多問幾個學生,并對學生的回答進行追問,把問題引向深入。第四步,根據(jù)學生的回答進行總結,使學生形成新的知識。
2.類比教學法?!稒C械設計基礎》講述了各種傳動機構,如摩擦輪傳動、帶傳動、螺旋傳動、鏈傳動、圓柱齒輪傳動、圓錐齒輪傳動、蝸桿傳動、液壓傳動等,每種傳動都是介紹結構、工作原理、分類、參數(shù)、應用特點。前面幾種傳動可以詳細介紹以上各項內容和層層遞進的分析方法,最后歸納總結出應用特點和應用場合。當學生漸漸熟悉了這種分析傳動的方法后,教師可用鏈傳動來做一次類比法教學。教師可先讓學生模仿前面的方法分析鏈傳動的結構、工作原理、分類、參數(shù),再歸納總結出鏈傳動的應用特點和應用場合。同樣,學完直齒圓柱齒輪傳動以后,也可以用類比法學習斜齒圓柱齒輪。教師在教學中有意識地強調這種層層推進、抽絲剝繭的分析問題、思考問題的方法,學生就會養(yǎng)成習慣,以后碰到新的設備,先看看設備的結構,再分析其工作原理和參數(shù),歸納這種設備有哪些特點,可以運用在什么場合,從而培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。
3.記筆記教學法。針對一些學習氣氛不濃的班級,在課堂教學中,除了要提高知識的趣味性、實踐性來吸引學生的注意力和主動性外,教師還要有意識地培養(yǎng)學生做課堂筆記的習慣。教師教會學生做課堂筆記,堅持手腦并用,才能抓住他們的思維,讓他們跟著自己轉,使他們的思維與自己保持一致。學生做好課堂筆記的關鍵是教師要精心設計板書。教師的板書應分兩部分:一部分為主干部分,即本次課的基本概念和基礎理論,要寫在黑板的醒目位置,這也是這次課的重難點內容,最好不要超過十句,并且要保持到下課前做總結用。另一部分為輔助部分,是一些有助于理解基礎知識的示意圖、公式推導和輔文字,這一部分要與第一部分明顯區(qū)分開來,可以隨寫隨擦,不要求學生記下來。學生一節(jié)課記筆記的時間不要超過十五分鐘,這樣學生在記筆記的同時也能注意聽教師講課;若筆記內容太多,學生可能就只注意抄寫而不關注抄寫的內容,對所學知識的理解就不充分了。
4.歸納總結法。學完一個章節(jié),要讓學生及時地進行回顧,歸納總結出本章的主要內容,重難點是什么,使知識成為一個有機的整體。這樣,既有利于學生理清思路,又有利于學生記憶所學的知識。學完幾個章節(jié)后,還要進行比較和總結,找出相同點與不同點。例如,講完帶傳動和鏈傳動后,學生可以進行一次比較,比較它們的傳動比的計算公式、范圍、準確性、工作環(huán)境等。
三、巧妙設計課后思考題
要真正學好一門課程,僅憑課堂45分鐘是不夠的。對機械有興趣的學生,只有一本教材是滿足不了他們的求知欲的。因此,在選擇一些典型習題作為課后練習的同時,教師巧妙地安排一些課后思考題也是必要的。學生通過對思考題的思考,可以到圖書館或上網查找資料,或詢問相關技術人員,或自己尋找實物來研究,這些題目對激發(fā)學生的好奇心,保持興趣,提高動手動腦的能力是很有幫助的。
總之,提高《機械設計基礎》教學效果的途徑是多種多樣的,只要教師平時多關注生活和生產中的機械,用心鉆研,不斷探索,把教學與實踐緊密結合,充分調動學生的能動性,就能找出一個令教師和學生都滿意的教學方法,從而提高教學效果,培養(yǎng)學生動手動腦的能力。
參考文獻:
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1 機械設計基礎雙語教學的必要性
隨著我國由機械制造大國向機械制造強國的邁進,如何擴大和深化中國制造在世界范圍的影響,快速吸收國外機械行業(yè)的先進知識與理念,成為我國面臨的一大難題。為適應國際化與全球化的趨勢,教育部明確提出各高校需開設5%~10%的雙語課程,以提升學生跨文化交流、合作與參與國際競爭的能力,為我國機械行業(yè)培養(yǎng)具有較強工程實踐能力、優(yōu)秀創(chuàng)新能力和良好綜合素質的優(yōu)秀工程應用型人才[1]。為實現(xiàn)這一目標,把英語教學和學科專業(yè)課程的教學結合起來,實施雙語教學,成為有效方法之一。此外,實施雙語教學對解決目前就業(yè)難的問題也是十分有效的,尤其是精通一門或多門外語的“雙語專業(yè)人才”供不應求[2]。
“機械設計基礎”作為一門培養(yǎng)大學生的設計能力、創(chuàng)新思維的機械類課程[3],是工科生由公共課轉入專業(yè)課學習的基礎課程。對機械設計基礎采用雙語教學,其首要目標是課程的國際化學習,使學生掌握常用機構和通用零件的工作原理、結構、設計理論及其在外文文獻中的規(guī)范化表達。學生通過原版教材能夠深入了解國外先進的工程理念和應用成果,大量接觸本專業(yè)詞匯及特定表達,在學習專業(yè)知識的同時,提高專業(yè)知識的外語表達能力[4-5]。
2 做好機械設計基礎雙語教學的對策
“機械設計基礎”不同于一般公共課,它涉及知識面廣,理論性強,與實踐結合緊密[6]。簡單的將中文教學內容轉變?yōu)橛⑽慕虒W的傳統(tǒng)雙語教學方法,并不能獲得理想的教學效果。所以,研究“機械設計基礎”雙語教學的方法與技巧,改革傳統(tǒng)雙語教學模式,成為擺在“機械設計基礎”授課教師面前的一個重要課題。
2.1 提高重視程度
“機械設計基礎”雙語課程是一門文理兼?zhèn)涞恼n程,既具有機械原理與機械設計等實踐性較強的學習內容,又具有較強的外語學習內容。在教學過程中,既需要理論聯(lián)系實踐,不斷提高學生設計與創(chuàng)新技能,又需要學生重視外語知識的學習與掌握。所以,教師首先要從思想上正確認識這門課開設的意義及所面臨的困難,提高對該門課程教學實踐的重視程度。
2.2 雙語教材建設
好教材是教學進展順利的前提,是提高教學質量的保證。目前的雙語教材主要有兩類,一類是根據(jù)國內優(yōu)秀機械設計基礎教材翻譯而成,側重基本概念及定理的演繹推理,方便外語基礎薄弱的學生對照中文版教材學習。另一類為國外優(yōu)秀原版教材,以國外知識體系為基礎,側重學生提出問題、分析問題及解決問題能力的養(yǎng)成,內容涵蓋較廣,適合外語水平較好的學生學習。
在選擇機械設計基礎雙語教材時,一方面需要考慮學生對機械專業(yè)知識的掌握程度,為后續(xù)專業(yè)課學習奠定基礎,教材應該保證基礎理論與實踐應用等相關內容;另一方面,考慮學生對專業(yè)術語的外語表達能力,教材應該突出學生需要掌握的機械外文詞匯、術語與表達方式,以提高學生的文獻閱讀與學術論文撰寫能力。高校應鼓勵教師根據(jù)學生實際情況及教學要求,參照國內外優(yōu)秀教材自行編寫雙語教材。
2.3 雙語教學內容探索
在機械設計基礎雙語課程教案設計及課堂講授過程中,教師應根據(jù)所授專業(yè)與班級學生的實際狀況,將機械知識與專業(yè)外語學習結合,合理調整與安排教學內容。
(1)教學內容重點突出
機械設計基礎雙語課程內容多且課時有限,應改變傳統(tǒng)的“填鴨式”教學方法,重視學生在課堂學習過程中的主體地位,精簡講授內容,突出機械知識難點與外語掌握重點,將部分內容改為輔導內容,這既有利于學生課外掌握外語知識,又有利于課堂上理解重點內容,提高學生學習過程中的主動性,培養(yǎng)學生提出問題、分析與解決問題的能力。
(2)中英文比例靈活調整
機械設計基礎雙語教學的目的在于學生在掌握機械知識的基礎上,能夠靈活應用外語開展學習與交流。授課重點在于機械知識的講授,并非純粹的純英文授課,學生接受專業(yè)知識能力受其外語水平制約嚴重。教學過程中應平衡好專業(yè)教學與外語教學之間的矛盾,不能過分追求英文教學比例,推薦采用60%~70%的外語授課比例。具體授課過程中,開始階段用中文解釋內容重點與難點,避免學生因畏難心里而喪失學習興趣和信心;隨課程內容深入而逐步提高英文比例,到教學中期英文授課內容提高到80%比例[6];后期課堂可采用全英文授課,讓學生循序漸進適應英文授課。
2.4 不斷創(chuàng)新雙語教學手段
適宜的教學手段能使師生協(xié)作,達到良好的授課效果??紤]到學生對英文講授的理解速度慢,課堂教學應減少理論推導,靈活運用模型展示、多媒體技術、課堂討論等多種教學手段,吸引學生興趣,持續(xù)保持課堂專注度,提高教學質量和效率。
(1)模型演示
模型演示有利于學生對機械原理的直觀認識,深化對英文描述的理解,生動形象的教具演示來闡述抽象的機構理論知識,更便于專業(yè)知識理解與英文記憶。
(2)多媒體技術
在描述機構死點問題時,教師利用含有英文講解的飛機起落架視頻演示,不僅具有了模型演示的形象直觀性,也非常有利于學生課后溫習與掌握。
(3)學生講課
大部分機械理論體現(xiàn)在生活實際中,應鼓勵學生觀察并用英文描述與機械有關的常識。每堂課前五分鐘由學生英文講解與機械相關的生活現(xiàn)象,將會極大地提高學生學習主動性。
2.5 改革考核方式
目前僅有的期中與期末兩次考試成績并不能準確反映學生對課程的掌握程度。由于機械設計基礎雙語課程知識量大,需要學生課外花費較多精力來消化課堂內容,容易引起學生平時不學習而最后突擊考試。所以,加大平時成績比重,將課后作業(yè)、課堂討論、實驗報告、課外論文等納入考核范圍,采用多樣化的考核方式,通過對學習過程與應用能力的綜合權衡,公正考核出學生對專業(yè)知識掌握的真實水平。
2.6 雙語教師隊伍的建立
雙語教學一方面要求授課教師具有扎實的專業(yè)理論與實踐知識,另一方面要具有較高的英語授課水平。雙語教師隊伍的建立有兩種方式,一種是聘請國外優(yōu)秀教師前來授課,但國內外教學模式的差異導致教學效果并不理想;一種是組織年輕教師進入國外高校觀摩學習,提高教師雙語教學水平,并吸收國外優(yōu)秀教學模式。在此基礎上,通過與國外院校合作辦學,為教師提供雙語教學學術交流活動。
【關鍵詞】機械設計基礎 教學 改革
機械設計基礎包含機械原理和機械設計兩門課程,是機械類各專業(yè)重要的技術基礎課,起著從基礎課過渡到專業(yè)課的橋梁作用。機械設計基礎是對學生進行設計能力、創(chuàng)新能力、工程意識訓練的主要課程。因此,課程教學內容和體系改革的基本思想是既要讓學生能夠較扎實地掌握從事工程技術常規(guī)工作所需要的基本理論、基本技能,還要讓學生了解新知識及本學科的新發(fā)展,拓寬知識面,開闊學生的思路,從而更有利于學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
1 理論教學環(huán)節(jié)
理論教學環(huán)節(jié)是機械設計基礎教學改革的一個重要方面,我們主要從教學內容、教學方法及教學手段三方面進行了新的嘗試。
1.1 教學內容
目前高校都提出了“厚基礎、寬口徑、重能力”的人才培養(yǎng)模式,因此,理論課程的課時壓縮嚴重。而《機械設計基礎》由于融合了《機械原理》和《機械設計》兩門課程,故涉及的內容多,理論性、實踐性都比較強,如果面面俱到,老師講解起來感覺力不從心,學生聽課時如聽天書。因此,為了適應新的人才培養(yǎng)模式,必須對教學內容做相應的調整。
1.1.1 對與先修課程重復的內容進行必要的精簡。比如在平面機構的運動分析和力分析這兩章中,很多知識都是理論力學中的重點內容。以往在講授圖解法分析機構的運動時,會花費大量學時講有關理論力學的知識,嚴重影響了其他內容的講解??梢钥紤]先讓學生預習有關理論力學的知識,然后著重對方法進行介紹和講解,既節(jié)約了學時,也收到了預期的教學效果。
1.1.2 在機構分析中,增加了解析法內容。以往在機構分析和設計中,因圖解法形象、直觀,有利于學生對問題的理解,有助于數(shù)學模型的建立,同時對某些簡單的問題比解析法更有效,因此在學時安排上占有較大的比重。為了適應人才培養(yǎng)的需要,增加了解析法講解的力度。
1.2 教學方法
《機械設計基礎》課程主要研究常用機構和通用零件的工作原理、結構特點、基本的設計理論和計算方法,由于大多數(shù)學生缺乏實踐知識,他們在學習過程中普遍感到抽象、枯燥、難學,尤其是機械原理這部分知識,認為機構運動簡圖與實際機器相差甚遠,很難將兩者統(tǒng)一起來。因此有必要對教學方法進行改革。
1.2.1 采用啟發(fā)式教學,培養(yǎng)創(chuàng)新意識,提高教學質量。如在講授“鉸鏈四桿機構的演化”內容時,我們就地取材,用雨傘作教具。采用學生熟悉的生活工具模擬學習內容,不僅取材簡單,而且生動形象,容易與實際的機器相結合,克服結構運動簡圖抽象的特點。
1.2.2 采用師生互動、類比等教學方式,激發(fā)學生創(chuàng)造性思維。教師可將自己的工作實踐及創(chuàng)新經歷介紹給學生,這對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、提高綜合素質有很大作用。并且鼓勵學生自由選題開展小發(fā)明制作、軟件開發(fā)和教學論文撰寫等多種形式的創(chuàng)新活動。這種創(chuàng)新環(huán)境和氛圍幾乎能夠適應每一名同學,因而有利于學生脫穎而出,做出較好的創(chuàng)新業(yè)績。
1.3 教學手段
傳統(tǒng)的教學系統(tǒng)是由老師、學生和教材這三個要素構成的,以教師為中心的傳統(tǒng)教學模式,它的特點就是由教師通過講授、板書,把教學內容傳遞給學生。隨著機械原理教學改革地深入,教學手段也必須進行改革,否則難以完成相應的教學內容,也達不到相應的教學效果。機械原理部分有一些機構的原理比較抽象,無法用語言形象地表達清晰,學生認知困難,很難在學生中形成深刻的印象。運用計算機的動畫制作技術,可將一些難以想象和無法用語言表達的機械運動過程和工作原理制成多媒體課件,在講授相關內容時巧妙的將現(xiàn)有教具與多媒體課件結合使用,將那些難以想象的機械運動過程和工作原理演示出來。
2 實踐教學環(huán)節(jié)
《機械設計基礎課程》教學的另一重要部分是實踐性教學環(huán)節(jié),它包括實驗教學和課程設計。
2.1 實驗教學
實驗教學也是機械設計基礎課程的一個重要的實踐性環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學生動手能力和工程意識、檢驗知識的重要手段。對機械設計基礎課程實驗教學的改革,應從以下幾個方面進行:一是將某些驗證性的實驗通過電教片播放,為學生增加一些感性認識即可。二是新增設設計型機構方案構思組裝實驗,要求學生自己設計實驗,自己動手完成,不再依賴于教師。三是設計綜合性的實驗,通過對實際機器的綜合研究,培養(yǎng)學生的整體意識和工程意識。
2.2 課程設計
機械設計基礎課程設計是機械設計基礎課程教學的最后一個環(huán)節(jié),其目的是培養(yǎng)學生綜合運用基礎理論知識的能力、工程分析能力和運用資料等基本設計能力。對于學生中普遍存在的工藝知識和公差知識的不足,應在設計中逐步給予講解和補充,使學生通過設計全面掌握和鞏固機械設計的相關知識。
3 結束語
總之,機械設計基礎課堂教學的改革是一個系統(tǒng)工程,涉及課程教學的各個環(huán)節(jié),全面推進教學改革措施,才能取得良好的效果。必須刪掉陳舊或重復的教學內容,增加新發(fā)展的內容,拓寬學生的知識面;在教學方法上,充分利用計算機的輔助教學作用,使計算機貫穿于整個教學環(huán)節(jié),使教學方法上一個臺階,為學生學習專業(yè)課和走向工作崗位打下堅實的機械設計基礎。
【參考文獻】