慧鱼模型在机械创新设计课程教学中的应用

连迅

【摘 要】在传统教学模式下，学生往往满足于死记硬背的学习方式，为提高学生的创新设计能力，尝试将慧鱼模型引入机械创新设计课程的日常教学中。通过教学实践，发现可以有效地激发学生的学习兴趣，锻炼创新思维能力，提高实际动手能力，达到了满意的教学效果。

【关键词】慧鱼模型；机械创新设计；创新能力；工程设计实践

中图分类号： TH122 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）25-0193-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.089

【Abstract】Under the traditional teaching mode， students are often satisfied with learning by rote. In order to improve studentscreative design ability， we try to introduce the intelligent fish model into the daily teaching of mechanical creative design course. Through teaching practice， it is found that it can effectively stimulate studentsinterest in learning， exercise their creative thinking ability， improve their practical ability， and achieve satisfactory teaching results.

【Key words】Fischertechnik model； Mechanical innovation design； Innovation ability； Engineering design practice

0 引言

为适应高等教育的快速发展，培养学生自主创新设计的能力，我院专门开设了“机械创新设计方法与实践”，它是一门建立在机械原理与机械设计基础上，与实际工程应用联系密切，融合了创新思维与工程思维的综合性实践类课程。

1 传统教学模式存在的问题

在传统教学模式下，学生仍然有重理论轻实践的倾向，往往满足于死记硬背书上的知识点，以通过试卷考试并取得高分为目的，而不是以提高独立设计能力为目的，有悖于本课程的初衷，存在的问题如下：

1.1 常规教具难以符合教学要求

目前采用的教具是真实产品的缩放模型，型号老旧，体积大，存放和教学演示都不方便，而且价格并不便宜。而配套的教学手法基本上是各种flash动画，虽然形象生动，但多以功能演示为主，仅限于理论验证，无法手动操作。学生只能理解其工作原理，并不能手动操作，教学效果不佳。

1.2 学生缺乏学习主动性

在传统教学方式下，学生只能在老师的演示下，被动的学习相关知识点，普通实验设备比如实验操作台，其机械结构都已组装好，电路都已连接完成，学生并不清楚其具体结构原理，只能按照试验说明书上的步骤按部就班的操作，然后得到实验数据，得到实验成绩。过程虽然顺利，但学生对机械结构并不了解，对电路部分也不清楚，更不用说训练创新思维了。因此，学生也缺乏研究的兴趣，学习失去主动性。

1.3 以教师为中心的被动式学习方法无法提高学生的创新能力

在日常教学过程中，基本上学生是以教师为中心的，由教师按照事先精心准备的电子课件向学生传授知识。学生在上课过程中处于被动接受状态，但课程内容大多与实际工程应用问题相关，导致很多学生跟不上上课的进度。而且这种教学过程并不利于培养学生的自主创新能力，不利于帮助学生从实践的角度对工程问题展开思考和探索，不符合培养应用型工程人才的教学要求。

2 与慧鱼模型相结合的教学方式探索

1964年，慧鱼创意组合模型诞生于德国，是技术含量很高的工程技术类智趣拼装模型，是展示科学原理和技术过程的理想教具，也是体现世界先进教育理念的学具，与本专业相关的模型主要有：机械构件模型、传感器模型、电气构件模型、启动模型、控制器及软件模型。模块之间可以自由连接，无限扩充，随意拆装，可逼真地演示机械构件工作原理，真实地再现工程设备和仪器。

2.1 结合慧鱼模型，对基本知识进行课堂验证

基本知识点包括：平面连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇机构等，在课堂教学中，可以通过慧鱼模型将上述机构搭建起来，并由学生自行拆卸并重新组装和验证。通过这种方式，学生对知识点的掌握更加深入透彻，不再是单纯的理解和记忆，解决了学生由于缺乏实际工程经验的而不了解这些机构是如何工作的问题。

2.2 慧鱼模型应用于“翻转课堂”教学

在基本知识点掌握的前提下，可以充分利用慧鱼模型开展“翻转课堂”式教学。具体来说，教师在课堂上让学生设计出具体的机构模型，并要求具有某几种运动方式。再经过教师进行初步引导、学生分组讨论、分工搭建模型并验证功能等步骤组织教学工作。经过教师集中点评后，学生对知识点的巩固和对模型的使用能力，进一步得到提高，效果显著。

2.3 搭建具有完整功能的创新模型

笔者在教学过程中安排了往届大学生机械创新设计大赛的题目作为综合测试题，并引导学生进行方案设计，在确定方向正确的情况下，鼓励学生大胆开拓思路，从多角度、全方位来考虑问题，并用模型来实现。该教学模式题材新颖，充满挑战性，颠覆了一般机械设计的方式，用全新方法达到了满意的教学成果，深受学生欢迎。

3 结束语

在教学中引入慧鱼模型后，为学生创造了良好的教学实验环境，激发了学生的学习兴趣，锻炼了学生的创新思维能力，提高了学生的实际动手能力，学生不仅更为牢固地掌握了基础知识，而且学习热情高涨，兴趣浓厚，不少学生还通过参加学科竞赛来进一步提高自己。通过对更多模型的引进，相信今后会取得更理性的教学效果。

【参考文献】

[1]蔡理，郭鲁家.“慧鱼”模型在本科教学中的多层次应用[J].实验室研究与探索，2004.23（7）：81-83.

[2]腾敏君.慧鱼组合模型在机械课程实践教学中的应用 [J].科技促进发展，2011.6：88-90.

[3]王益，張剑平.美国机器人教育的特点及其启示[J].现代教育技术，2007（11）.