基于多媒体技术的机械原理教学探讨

杨福芹 刘峰

［摘要］教师基于多媒体技术进行机械原理授课时，需要合理安排课件内容，精心设计课件，综合运用多种教学方法，以提高教学效率和教学质量。此外，多媒体教学还应与传统教学相结合，实现优势互补。

［关键词］机械原理多媒体技术教学方法教学改革

［中图分类号］G642［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）13-0155-02

近年来，教师在讲授机械原理的过程中常会被如下两种矛盾现象所困惑：一是课程具有很强的工程性、应用性特点，与学生缺乏实践经验相矛盾；二是教学课时少与课程内容多、教学任务量大相矛盾。随着计算机的应用普及和教学改革的逐步深入，多媒体技术作为一种新的教学手段被引入课堂，正潜移默化地改变着“黑板+粉笔”的传统教学模式和教学观念。多媒体技术可使抽象的概念形象化，复杂的问题简单化，有利于增大教学信息量，调动学生学习兴趣，使教学更具活力。因此如何使用先进的多媒体技术为机械原理课程教学服务，构建高效、科学化的新型教学模式，提高教学效率和教学效果，已成为新时期机械原理课程教学发展的方向。本文就笔者采用多媒体辅助教学的具体实践谈几点体会和做法。

一、研究课程体系，合理安排多媒体课件内容

机械原理课程主要研究机构的结构分析、运动分析和动力分析，常用机构设计的基本理论和方法，机械系统运动方案的创新设计等内容。[1]该课程既含有丰富的基础理论，又有一定的工程实践知识，是一门内容多、涉及面较广的课程。多媒体辅助教学固然传递信息量大、教学效率高，但它毕竟只是一种辅助教学的手段，决不能面面俱到地将教材内容全部照搬到课件中，否则教师就退化成为幻灯片的放映员，达不到应用多媒体为课堂服务的目的。

教师应根据教学大纲和人才培养计划合理选择教学内容。目前，我国高校的机械原理课程基本上还是沿用苏联教材的结构体系，经典、传统内容多，[2]不利于大学生工程创新素质和能力的培养。党的十八大明确提出要“全面实施素质教育，深化教育领域综合改革，着力提高教育质量，培养学生社会责任感、创新精神、实践能力”。因此教师需本着设计为主线，分析服务于设计的教学理念，合理整合教学内容。适当精简专业性过强或理论发展已相当成熟和已标准化了的设计计算公式和内容；加强设计内容，突出机械系统的运动方案设计及机构的创新设计。[3]在此基础上结合学校实际条件，确定哪些内容有必要采用多媒体课件进行教学，哪些内容适合采用传统教学手段。制作课件时应遵循教学规律和教学理念，由浅入深，层次分明，重点突出，难点详解。经过深入研究课程体系，合理安排多媒体课件内容，尽管机械原理课程内容多、涉及面广，但学生听课过程中思路清晰，多而不乱，教学工作会轻松许多。

二、精心设计课件，激发学生的学习兴趣

机械原理课程理论性强，概念抽象，与实践结合紧密,学生学习起来往往感觉枯燥乏味，甚至对机械原理学习产生恐惧心理，失去学习兴趣。而兴趣是最好的老师，是推动学生主动学习的内动力。教师如果能够结合课程特点,精心设计多媒体课件，用图文并茂的表现方式，生动展现各种复杂机构的组成，并配以生动的动画和视频演示，形象逼真地模拟各种机构的运动过程，这将大大增加课件的趣味性和时效性，对教师的教和学生的学起到事半功倍的效果。

精心制作课件，以图片形式展示机械的剖视图、机构的运动简图，形象直观，可以增加学生的感性认识，弥补实践性的不足，更好地配合理论学习。对于教师，则避免了在黑板上绘制复杂图形，缩短了讲解时间，提高了教学效率。课件中引入动画，将一些难以想象和难以用语言表达的机械运动和工作原理制成动画片段，可将知识“活化”，有助于学生对抽象的课程内容的消化和理解。[4]例如学习齿轮机构时，传统的教学方法很难帮助学生将两齿轮啮合形成“动”的概念和过程。通过播放动画，学生可以清晰地观察到:所有啮合点都在啮合线上，轮齿在从动轮齿顶圆与啮合线交点处进入啮合，在主动轮齿顶圆与啮合线交点处退出啮合……学生能正确理解和掌握齿轮的啮合过程，为学生学习齿轮啮合特性、正确啮合条件和连续传动条件以及切齿原理等后续知识打下了基础。精心制作课件，课件中适当引入视频是也是必要和有效的。齿轮加工是学习齿轮根切现象以及变位齿轮的基础，但用传统的教学方法来讲解齿轮加工的内容，学生较难理解。采用视频教学，让真实的生产环境走进课堂，使学生学到生产实践中常用的加工齿轮的方法，机床、刀具、夹具以及刀具和轮坯之间相对运动等，并通过视频总结出齿轮各种加工方法在生产效率和加工精度等方面的特点。[5]

三、综合运用多种教学方法，提高教学效果

大学教育应该是“授人以渔” ，而不是“授人以鱼”。 采用多媒体课件辅助教学，教师要注意探索适应学科特点的教学模式。机械原理课程需要学生掌握大量的概念、基本原理和方法，教师应充分发挥自身的主导作用和学生的主体作用，灵活运用互动式、讨论式、启发式、探究式等先进教学方法，进一步激发学生学习热情，调动学生学习的主动性和积极性，以取得较好的教学效果。

启发式教学要求教师在开发和使用课件时,注意多与学生交流，循序渐进地引导、启发、鼓励学生对问题进行思考，再由教师总结、答疑。因此机械原理授课中教师应结合学生所熟悉的事物，布局设疑，以便让学生弄清楚问题的实质是什么，解决问题的方法有哪些。例如讲到局部自由度时，先让学生计算滚子从动件凸轮机构的自由度，得出自由度为零，该机构不能运动的结果。但动画演示机构的运动却是不确定的。为什么会出现矛盾的结果呢？教师适时抛出了问题，进行启发设问，引导学生积极思考、讨论，使他们认识到滚子转动并不影响其他构件运动，它只是一种局部自由度。接下来进一步设问：如何处理局部自由度才能得到正确的计算结果呢？教师引导学生假想把滚子焊接在从动件上，并不失时机地播放焊接滚子从动件凸轮机构的运动动画。经过教师的层层推进，逐步引导学生掌握了局部自由度这一知识点。启发式教学模式不仅活跃了课堂气氛，还使得学生很快掌握了新的概念，并能最大限度地发挥学生学习的主观能动性。在启发式教学的基础上，还可以进一步引导学生进行探究性学习。学生通过参与探究，由被动、消极学习转变为积极探索，主动学习，在解决问题的过程中不断发现新问题。

四、多媒体教学应该与传统教学相结合，优势互补

“尺有所短，寸有所长”。多媒体表达能力尽管强大，但它也并非完美无缺。多媒体课堂教学信息密度大、节奏快，学生思考时间少，往往抓不住重点，很难融会贯通。一些学生课堂上听得头头是道，但课后写作业时却不知如何下手；还有个别学生可能会跟不上，时间一长甚至对课程的学习失去兴趣，教学效果反而不好。另外，就机械原理课程而言，并非所有内容都适合采用多媒体教学，如一些推理分析、机构的设计计算等，还是以黑板板书为好。利用板书来强调教学的重点和难点，由于速度放慢,能留给学生足够的思考时间。而板书遵循由浅入深、由简单到复杂、由易到难的教学规律，有利于学生集中注意力，便于学生理解和掌握所学知识。因此基于多媒体技术的机械原理教学应使计算机教学与传统教学手段有机结合，优势互补，从而避免一堂课全程进行计算机教学。

如笔者在讲授铰链四杆机构的急回特性时，先播放曲柄摇杆机构动画，动态演示原动件曲柄AB转动一周的过程中，有两次与连杆CD共线，这时摇杆分别处于极限位置C1D和C2D。然后在黑板上板书推导摇杆从C1D 摆至C2D过程中的时间t1和平均速度v1，以及摇杆从C2D到C1D返回行程中的时间t2和平均速度v2。比较分析得出t1＞ t2，v1＜ v2，摇杆的这种特性称为急回特性。栩栩如生的动画加上井井有条的板书推导，将铰链四杆机构的急回特性阐释得清晰明了。

五、结束语

多媒体技术使课堂教学进入了一个全新的境界，多媒体教学是机械原理教学现代化的必然趋势。在机械原理教学中，教师如果能根据不同的教学内容，灵活运用多媒体集声、光、色、图、语言、文字于一体的优势，科学合理地设计教学，突出重点，突破难点，引导学生積极探索，主动学习，就会大大缓解课程工程应用性强的特点与学生缺乏实践经验之间的矛盾，缓解教学课时少与课程内容多、教学任务量大之间的矛盾，提高教学效率，保证教学质量。

［参考文献］

［1］孙桓. 机械原理［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］施火结.机械原理教学内容及课程体系的改革［J］.教育教学论坛，2012（5）：69-71.

［3］陈文华，陈秀宁.“机械原理”课程改革的实践与探索［J］.机械工业高教研究，2001（1）：71-74.

［4］李雄华.基于多媒体技术的教学方法探讨［J］.理工高教研究，2002（5）：96-97.

［5］张夕琴.视频教学在机械设计基础课程中的应用［J］.科技经济市场，2010（12）:100-101.

［责任编辑：钟岚］