“互聯(lián)網(wǎng)+”機(jī)械原理課程教學(xué)模式改革的研究

劉瓊 朱雅光 惠記莊 葉敏

摘要：為提高機(jī)械原理課程的教學(xué)質(zhì)量，本文分析了在教學(xué)過程中存在的教與學(xué)的問題，針對(duì)機(jī)械原理課程特點(diǎn)，課程的理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容非常多且抽象，內(nèi)容缺乏關(guān)聯(lián)性、知識(shí)點(diǎn)分散缺乏系統(tǒng)性，學(xué)生對(duì)抽象且邏輯性強(qiáng)的知識(shí)難以理解，很多知識(shí)則落入“學(xué)完—考完—忘完”的不良循環(huán)中。為此，本文提出將思維導(dǎo)圖的知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)圖融入機(jī)械原理教學(xué)模式中，形成思維可視化的機(jī)械原理課程教學(xué)模式，探索機(jī)械原理知識(shí)深入認(rèn)知的底層思維與教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：機(jī)械原理；教學(xué)方法；教學(xué)研究

中圖分類號(hào)：G642.40 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）19-0102-03

當(dāng)今世界正面臨著一場(chǎng)“學(xué)習(xí)的革命”，我們將徹底改革幾個(gè)世紀(jì)以來人們已經(jīng)習(xí)以為常的、舊的、傳統(tǒng)的教育觀念和教學(xué)模式，創(chuàng)造出一種在真正意義上尊重人的主體性、激發(fā)人的創(chuàng)造性、相信并注意開發(fā)人的潛力、便于人與人交際與合作的嶄新的教育觀念和學(xué)習(xí)模式。人們對(duì)有效學(xué)習(xí)的觀念已經(jīng)發(fā)生了根本性的變化，教學(xué)研究的重點(diǎn)已從如何教轉(zhuǎn)向如何學(xué)，從結(jié)果轉(zhuǎn)向過程，從機(jī)械練習(xí)轉(zhuǎn)向知識(shí)的理解和運(yùn)用。學(xué)生不再被看成是接受知識(shí)的容器，而是知識(shí)的建構(gòu)者和生成者。

機(jī)械原理課程是工科院校機(jī)械類專業(yè)必修的基礎(chǔ)課程，其在機(jī)械基礎(chǔ)系列課程中占有舉足輕重的作用，承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械系統(tǒng)整體運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。但是盡管圍繞機(jī)械原理課程的教學(xué)研究已經(jīng)進(jìn)行了十多年，課程的理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容非常多且抽象，因而為了簡(jiǎn)化教學(xué)內(nèi)容而側(cè)重于平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和靜力學(xué)分析、典型平面機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)特性分析上，然而，由于課程內(nèi)容缺乏關(guān)聯(lián)性、知識(shí)點(diǎn)分散缺乏系統(tǒng)性，學(xué)生對(duì)抽象且邏輯性強(qiáng)的知識(shí)難以理解、更難以形成長期記憶，很多知識(shí)則落入“學(xué)完—考完—忘完”的不良循環(huán)中；學(xué)生無法從機(jī)械系統(tǒng)的整體觀念上順利完成系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)，無法從機(jī)械產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)的角度理解本課程所講述知識(shí)的真正用處。

因此，以機(jī)械原理課程為例，借助當(dāng)今已有的但尚未被充分利用的技術(shù)手段“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，幫助學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)，喚醒學(xué)生的創(chuàng)造意識(shí)。本文的教育理念是想摒棄在課堂中單調(diào)而乏味的教育方式，即讓學(xué)生死記硬背、生硬的套用公式，這種方式的意義無非就是讓學(xué)生應(yīng)付考試，在考試中取得高分，而不會(huì)讓他們真正有意義地記住自己的所學(xué)所想。我們希望能夠幫助學(xué)生深入地了解到每堂課所學(xué)的知識(shí)都是互相關(guān)聯(lián)的、密不可分的，知識(shí)的深度與難度也是隨著每堂課的進(jìn)行而層層遞進(jìn)的。我們希望還能培養(yǎng)學(xué)生的敏銳洞察力，這樣即使他們每次只掌握一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，也能在后面的學(xué)習(xí)中將這些信息進(jìn)行擴(kuò)張與融合，進(jìn)而真正掌握一門學(xué)科?？偠灾覀兿Ｍ匦聠酒饘W(xué)習(xí)的樂趣，也就是讓學(xué)生積極地參與學(xué)習(xí)的過程，享受學(xué)習(xí)帶來的自然的興奮感，這種興奮在傳統(tǒng)課堂服從式的教育模式中被壓抑了。

為此，本文提出將源于思維導(dǎo)圖的知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)圖融入機(jī)械原理教學(xué)模式之中，形成思維可視化的機(jī)械原理課程教學(xué)模式，探索機(jī)械原理知識(shí)深入認(rèn)知的底層思維與教學(xué)方法。

一、當(dāng)前的教學(xué)模式

教學(xué)是一種獨(dú)特的技能，每個(gè)人的風(fēng)格都不一樣。教育是一門藝術(shù)，既需要?jiǎng)?chuàng)造力也離不開直覺，然而，教育不僅僅是一門藝術(shù)，它還具備科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性。嘗試不同的教育方式，看看哪種更有效，這種智力上的挑戰(zhàn)與做投資或科研中面臨的困難差別不大，但這次挑戰(zhàn)很可能會(huì)給那些想要學(xué)習(xí)的人帶來巨大收獲。

有些人認(rèn)為如果不增加學(xué)生的數(shù)量，只要多招聘老師、修建更多的教學(xué)樓、采用更多的教科書、引進(jìn)更多的電腦設(shè)備，那么現(xiàn)行的教育模式就沒有任何問題。在他們看來，小班教學(xué)就是靈丹妙藥。如今，對(duì)于班級(jí)規(guī)模變小這一觀點(diǎn)，沒有人持反對(duì)態(tài)度，我也希望班級(jí)中的人數(shù)盡可能少，這樣學(xué)生就可以更多地與老師交流。然而不幸的是，小班授課也無法解決學(xué)生跟不上教學(xué)進(jìn)度的問題。

即使是小班授課這種方式也忽略了與學(xué)生學(xué)習(xí)方式有關(guān)的幾個(gè)基本問題：比如，學(xué)生學(xué)習(xí)的步調(diào)是不一致的，一部分學(xué)生可以較快地憑借自己的直覺理解一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，但另一部分學(xué)生可能會(huì)需要仔細(xì)思考才能理解。理解得快并不一定說明學(xué)生聰明，理解得慢也不代表學(xué)生愚笨。另外，理解得快也不能代表學(xué)生對(duì)知識(shí)理解得足夠透徹。所有學(xué)習(xí)進(jìn)度的快慢是個(gè)人習(xí)慣問題，與智力無關(guān)。與那些很快就學(xué)會(huì)的人相比，學(xué)得慢的也許會(huì)獲得更多知識(shí)，而這些知識(shí)在大腦中儲(chǔ)存得更為長久，在未來也會(huì)發(fā)揮更多作用。

此外，那些中學(xué)算術(shù)學(xué)得不好的學(xué)生或許在碰到高等數(shù)學(xué)中的抽象問題時(shí)，又會(huì)展現(xiàn)出高人一等的理解能力。問題的關(guān)鍵在于，不管班里的學(xué)生有20名、30名甚至是60名，每名學(xué)生對(duì)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握能力都是有差別的，一對(duì)一的小班教學(xué)也不一定是理想的教學(xué)方式，原因在于，老師為了讓學(xué)生跟上國家要求的教學(xué)進(jìn)度不得不按照教學(xué)大綱繼續(xù)授課，因而忽略了學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。在標(biāo)準(zhǔn)化課堂的教學(xué)模式上，沒有留給學(xué)生足夠的思考與理解知識(shí)的時(shí)間。不管班級(jí)規(guī)模的大小，老師都會(huì)按照授課的時(shí)間進(jìn)入新的知識(shí)的學(xué)習(xí)，而問題往往就出現(xiàn)在這里。倘若學(xué)生有足夠的時(shí)間，大部分都可以完全掌握所學(xué)知識(shí)。因此，當(dāng)前的教學(xué)模式抹殺了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的樂趣、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

二、“互聯(lián)網(wǎng)+”精熟教學(xué)法

通過分析當(dāng)前教學(xué)模式的問題，得到兩個(gè)重要的認(rèn)知：其一，每個(gè)學(xué)生對(duì)知識(shí)所掌握的程度不同，所以其所學(xué)進(jìn)度應(yīng)按照個(gè)人來制定。其二，如果學(xué)生想更深入地了解學(xué)習(xí)高難度的知識(shí)，首先需要掌握、熟知最為基本的知識(shí)和概念。那么，如何來實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)認(rèn)知目標(biāo)？于是，本文提出一種對(duì)當(dāng)前教學(xué)模式的改進(jìn)方法，即“互聯(lián)網(wǎng)+”精熟教學(xué)法。

1923年教育家沃什伯恩在美國溫內(nèi)特卡鎮(zhèn)學(xué)校里采用了一種教學(xué)模式——溫內(nèi)特卡計(jì)劃。這一計(jì)劃中的核心就是精熟教學(xué)法。其說明了只要教學(xué)條件足夠完善，那么所有的學(xué)生都能夠掌握知識(shí)，任何學(xué)生不會(huì)出現(xiàn)學(xué)不會(huì)或成績不佳的現(xiàn)象。在這種方法中，課堂授課內(nèi)容并不是按照時(shí)間來劃分，而是將同學(xué)們的主觀理解程度與熟悉程度作為參考，完全顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)模式的單調(diào)與死板。

然而，在那個(gè)時(shí)代，精熟教學(xué)法并沒有得到發(fā)展。限制該教育理念發(fā)展的原因有三：其一是經(jīng)濟(jì)因素，比如，印刷和分發(fā)教學(xué)參考書、試卷以及個(gè)人閱讀材料的成本太高；其二是對(duì)教師隊(duì)伍的要求高且培養(yǎng)成本更高；其三是新的教育理念并沒有得到學(xué)校管理人員和政府的支持，在他們看來，教育改革的道路充滿荊棘坎坷，改革的過程讓人心生畏懼。傳統(tǒng)的教育模式本來就行得通，既然我們還可以繼續(xù)采用講課的方式傳授知識(shí)，還可以使用傳統(tǒng)的教科書，成本低又有效，為什么要做出改變呢·于是，盡管精熟教學(xué)法一再證明了它對(duì)學(xué)生有益處，并獲得了各種報(bào)告和數(shù)據(jù)的支持，但它仍難逃銷聲匿跡的命運(yùn)。

當(dāng)今時(shí)代，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展正改變著社會(huì)的生態(tài)，也改變著教育生態(tài)。未來教育在“互聯(lián)網(wǎng)+”的環(huán)境中將會(huì)發(fā)生巨大的變化，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)運(yùn)用精熟教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)，共同來應(yīng)對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”對(duì)教育帶來的沖擊，必將成為教育界密切關(guān)注和研究的重要課題。

三、“互聯(lián)網(wǎng)+”精熟教學(xué)法的實(shí)踐方法

學(xué)習(xí)和認(rèn)知事物一般都是通過感知—分析—綜合的過程來實(shí)現(xiàn)。首先要對(duì)機(jī)械原理的學(xué)習(xí)內(nèi)容有一個(gè)全面而又整體的認(rèn)知，再通過思維導(dǎo)圖這個(gè)工具來繪制機(jī)械原理的整體脈絡(luò)圖。通過思維導(dǎo)圖來感知、認(rèn)知這門課程，最直觀地認(rèn)識(shí)到課程中的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，分析各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，然后通過學(xué)習(xí)課程更全面地認(rèn)識(shí)整個(gè)課程體系。

機(jī)械原理課程研究了整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的共性問題，闡述了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、機(jī)械動(dòng)力設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)三部分內(nèi)容，介紹了常見的其他機(jī)構(gòu)類型和運(yùn)動(dòng)原理。由于現(xiàn)有的教材中很多關(guān)于機(jī)構(gòu)等方面的概念表述，其描述語法往往偏于抽象化和理論化，很多概念對(duì)沒有太多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的本科學(xué)生而言往往難于理解，更無法將其與工程實(shí)踐中的對(duì)象和問題聯(lián)系到一起，導(dǎo)致教學(xué)的實(shí)際效果很不理想。通過知識(shí)點(diǎn)的思維脈絡(luò)圖（如圖1）可以使學(xué)生對(duì)機(jī)械原理課程中分布的知識(shí)點(diǎn)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。

知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)圖是把機(jī)械原理課程中的知識(shí)和概念運(yùn)用思維導(dǎo)圖的原理所繪出的知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)圖。思維導(dǎo)圖是一種將放射性思考具體化的方法。放射性思考是人類大腦的自然思考方式，每一種進(jìn)入大腦的資料，不論是感覺、記憶或是想法（包括文字、數(shù)字、符碼、食物、香氣、線條、顏色、意象、節(jié)奏、音符等），都可以成為一個(gè)思考中心，并由此中心向外發(fā)散出成千上萬的關(guān)節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)代表與中心主題的一個(gè)連結(jié)，而每一個(gè)連結(jié)又可以成為另一個(gè)中心主題，再向外發(fā)散出成千上萬的關(guān)節(jié)點(diǎn)，呈現(xiàn)出放射性立體結(jié)構(gòu)。而這些關(guān)節(jié)的連結(jié)可以視為一個(gè)人的記憶，也就是個(gè)人數(shù)據(jù)庫。人類從一出生即開始累積這些龐大且復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫，大腦驚人的儲(chǔ)存能力使人們累積了大量的資料，經(jīng)由思維導(dǎo)圖的放射性思考方法，除了加速資料的累積量外，更多的是將數(shù)據(jù)依據(jù)彼此間的關(guān)聯(lián)性分層分類管理，使資料的儲(chǔ)存、管理及應(yīng)用因更有系統(tǒng)化而提高大腦運(yùn)作的效率。

因此，運(yùn)用思維導(dǎo)圖來梳理機(jī)械原理課程中的知識(shí)和概念，形成呈3D形態(tài)分布的知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)圖，將會(huì)有效提高學(xué)生對(duì)機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)的理解率。

四、結(jié)論

機(jī)械原理課程在機(jī)械類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中占有舉足輕重的地位，本文從注重培養(yǎng)、激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)精神出發(fā)，合理分析并且提出了對(duì)機(jī)械原理課程的教學(xué)模式改革方案，運(yùn)用思維導(dǎo)圖來梳理機(jī)械原理課程中的知識(shí)和概念，構(gòu)建機(jī)械原理課程體系的知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)圖，有效提高了學(xué)生對(duì)機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)的理解能力，提出了借助“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)來構(gòu)建基于思維導(dǎo)圖的機(jī)械原理課件的底層軟件架構(gòu)，探討了機(jī)械原理課程教與學(xué)的一些體會(huì)，以供相關(guān)教學(xué)工作者參考。

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