信息化教學(xué)在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中的應(yīng)用

喻秀

摘要：在信息高速發(fā)展的時(shí)代，如何打破傳統(tǒng)教育模式，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)教育資源，優(yōu)化教育過程，從而提高教育質(zhì)量和效率，是每個(gè)教育工作者需要研究和探討的問題。本文以《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》中曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)為例，將在線學(xué)習(xí)互動(dòng)平臺，計(jì)算機(jī)繪圖設(shè)計(jì)、三維建模及運(yùn)動(dòng)仿真應(yīng)用到教學(xué)中，對信息化教學(xué)在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；信息化教學(xué)；曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

0 引言

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是機(jī)械類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)等方面的基本理論知識，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案構(gòu)思的能力。該課程專業(yè)性和理論性比較強(qiáng)，內(nèi)容相對枯燥，在傳統(tǒng)教學(xué)中，主要是以教師為主體在課堂中對學(xué)生傳授知識，學(xué)生只是知識的被動(dòng)接受者和知識的灌輸對象，這樣使得整個(gè)授課過程變得比較枯燥，學(xué)習(xí)效果也不明顯。信息化教學(xué)為《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的教學(xué)提供了新思路，本文以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)為例，對信息化教學(xué)在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》中的應(yīng)用進(jìn)行探索。

1 教學(xué)分析

本次課的教學(xué)內(nèi)容是理解曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理并了解其應(yīng)用，掌握曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和良好的職業(yè)素養(yǎng)。本次課中曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性和系數(shù)計(jì)算是一個(gè)重點(diǎn)同時(shí)也是難點(diǎn)，此外，它是也是影響機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)，如果不會(huì)計(jì)算將直接影響到下一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的進(jìn)行，傳統(tǒng)的授課模式往往無法適時(shí)監(jiān)控到學(xué)生對此重難點(diǎn)的掌握情況，這也直接影響到下一個(gè)授課環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是本次教學(xué)的另一個(gè)重點(diǎn)，常規(guī)教學(xué)模式通常是通過老師講解然后給出設(shè)計(jì)要求讓學(xué)生手繪作圖設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行，過程相對枯燥，學(xué)生積極性不高，自主設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的能力也得不到鍛煉。針對這些問題，亟需新的教學(xué)模式來改變這些現(xiàn)狀。

2 信息化教學(xué)策略

整個(gè)教學(xué)過程以學(xué)生為主體，教師進(jìn)行引導(dǎo)教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中結(jié)合創(chuàng)設(shè)的情境充分調(diào)動(dòng)自己的主觀能動(dòng)性進(jìn)行合作探究學(xué)習(xí)。整個(gè)教學(xué)過程線上線下教學(xué)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)與在線學(xué)習(xí)的優(yōu)勢互補(bǔ)。

為了突破重難點(diǎn)，講解過程中引入案例和動(dòng)畫，使理論講解變得直觀生動(dòng)，為了了解學(xué)生掌握重難點(diǎn)的情況，引入在線測試，適時(shí)提供測試成績和試卷分析。

3 教學(xué)實(shí)施

教學(xué)實(shí)施主要分為課前、課中、課后三個(gè)環(huán)節(jié)，三個(gè)環(huán)節(jié)相輔相成，互相補(bǔ)充。

3.1 課前

課前教師在在線學(xué)習(xí)平臺上發(fā)布教學(xué)資料，讓學(xué)生提前自主學(xué)習(xí)，并發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)：請舉例生活中的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)并拍照。在線學(xué)習(xí)平臺上，師生可隨時(shí)進(jìn)行交流互動(dòng)答疑。

3.2 課中

3.2.1 情景引入

汽車風(fēng)窗刮水器（圖1所示）是用于汽車刮水刷的驅(qū)動(dòng)裝置，由電動(dòng)機(jī)將動(dòng)力傳至曲柄搖桿裝置，電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，刮水桿作左右往復(fù)擺動(dòng)。作為機(jī)械設(shè)計(jì)人員，現(xiàn)在由你來完成汽車雨刷的設(shè)計(jì)工作。具體要求：已知行程速度變化系數(shù)K，搖桿長度及其擺角，設(shè)計(jì)汽車雨刷的四桿機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)簡圖如圖2所示。

通過結(jié)合和大家生活密切相關(guān)的實(shí)例進(jìn)行情景設(shè)置，讓學(xué)生知道自己的所學(xué)可以運(yùn)用在哪些地方，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)成后的成就感。

3.2.2 原理分析和課前作業(yè)點(diǎn)評

課上引入實(shí)例和動(dòng)畫對曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理和應(yīng)用分析進(jìn)行講解。對課前同學(xué)們在在線學(xué)習(xí)平臺上提交的作業(yè)進(jìn)行互評和展示，深化大家對曲柄搖桿機(jī)構(gòu)原理和應(yīng)用的掌握。

3.2.3重難點(diǎn)擊破和在線測試

結(jié)合牛頭刨床的實(shí)例，對曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性和急回特性系數(shù)進(jìn)行講解，講解過程結(jié)合實(shí)例和動(dòng)畫，使理論講解變得直觀生動(dòng)。

講解完成后組織學(xué)生在在線學(xué)習(xí)平臺上進(jìn)行急回特性系數(shù)計(jì)算相關(guān)的在線測試，借此鞏固教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，實(shí)時(shí)了解學(xué)生掌握重難點(diǎn)情況，試卷提交后，平臺會(huì)自動(dòng)閱卷并對試卷、成績進(jìn)行綜合分析，教師根據(jù)分析結(jié)果掌握學(xué)生的接受情況，成績和分析結(jié)果則作為教學(xué)評價(jià)的一部分。

3.2.4 設(shè)計(jì)過程演示和上機(jī)設(shè)計(jì)演練

通過動(dòng)畫演示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程，將設(shè)計(jì)過程流程化，步驟化，使得復(fù)雜問題簡單化。

結(jié)合學(xué)生喜歡使用電腦操作的特性，讓學(xué)生使用AutoCAD在機(jī)房進(jìn)行曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的繪圖設(shè)計(jì)。

3.3 課后

課后教師布置拓展作業(yè)讓學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)知識并激發(fā)學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的能力，此外，師生還可通過在線學(xué)習(xí)平臺和交流群進(jìn)行討論、交流和答疑。

4 教學(xué)反思

整個(gè)教學(xué)過程以學(xué)生為中心，學(xué)生在教師創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)情景和引導(dǎo)下充分發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)積極性，對當(dāng)前所學(xué)的知識進(jìn)行意義建構(gòu)并用這些知識解決實(shí)際問題。

整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)靈活使用了多種信息化教學(xué)手段，將線上和線下教學(xué)相結(jié)合，課前重預(yù)習(xí)，課后重鞏固，課上通過在線測試高效實(shí)時(shí)了解學(xué)生對重難點(diǎn)知識的掌握情況；將理論講解和上機(jī)操作實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)習(xí)效果事半功倍；二維和三維軟件的引入極大增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；使用多種評價(jià)方式對學(xué)習(xí)效果進(jìn)行綜合考核，考核過程更科學(xué)客觀。

科學(xué)合理的運(yùn)用信息化手段和工具，能夠很好的與傳統(tǒng)課堂教學(xué)實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，提升教學(xué)效果。

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