兴趣驱动的机械课程群教学研究

2018-01-05傅晓锦上海电机学院机械学院

大陆桥视野 2017年24期

关键词：机械手教学研究驱动

傅晓锦 / 上海电机学院机械学院

兴趣驱动的机械课程群教学研究

傅晓锦 / 上海电机学院机械学院

针对当前机械课程教学中存在填鸭式教育教学效果不佳现象，分析问题存在原因，提出兴趣驱动的机械课程群教学方法，提高学生解决实际问题能力，达到良好的教学效果。

兴趣驱动；教学研究；课程群

1.引言

目前相当多的教师上课时介绍大堆琐碎、枯燥乏味、难以理解和记忆的课本知识，和实际开发脱节，没有较容易理解和学习的生动有趣的范例。学生对课程缺乏系统的分析、设计能力。这样的教学方式无法调动学生的学习兴趣，并最终导致学习的积极性和自信心双双受到打击。理论传授多，实践教学、应用性教学少，培养学生动手能力的内容更少，又缺乏检验学习效果的手段和方法，学习效果难以控制。教师仅把学生作为接受知识的容器，而忽视了学生应有的主体地位，在这种单向线性教学关系中，学生的学习处于一种被动的状态，学生的主动性、积极性和创造性受到压抑，学生只对结论、考试题目及考试分数感兴趣。机械课程教学内容比较抽象、比较多而复杂且涉及实际生产经验，并且教学时数有限，要在有限的时间内，使学生掌握机械设计制造的基本理论、基本方法，又要注重培养学生发现和解决问题的能力，难度较大。学生本来形象具体的可以触摸感觉的东西，变成了超想象的抽象的不可以接受的东西，实际经验知识变成了抽象理论知识，可以理解记忆的东西变成了死记硬背的东西，教学达不到想要的效果。为此，改革传统的教学方式的弊端，提出了兴趣驱动的机械课程群教学研究。所谓“兴趣驱动”的一个显著特点即是化抽象为形象，化“死”机为“生”机，变压力为动力，使兴趣成为提高学生学习积极性和自主学习的原动力。

2.兴趣驱动

2.1 场景教学调动兴趣和好奇心

在教学中加入详细背景下的应用实例，更容易把学生的兴趣激发出来。以工厂车间的实际应用场景为题材，学生的兴趣就会倍增，视频资源的有效利用，引起学生兴趣。采用录屏软件制作仿真动画等等，使这些视频资源得到有效利用，进行课件制作，合理地利用到课上课下的教学中结合录制的视频采用启发式和讨论式教学，引入课堂的思想，激发学生的求知欲，调动学生的发散思维，加深对理论知识的了解和掌握。

图1 曲轴搬运机械手

机械手是工业自动化中常用的，图1为曲轴搬运机械手。首先介绍搬运机械手在实际中的应用，然后搬运机械手的内部结构的演示，再到搬运机械手的工作原理的分析，利用课下时间，学生对搬运机械手从感性认识上升到理性认识，不由自主地被吸引到相应的内容上。通过模拟方法完成搬运机械手的工作过程，这样，不仅将抽象的东西形象化了，还能有效地提高学生学习的主动性和积极性。在教学中引入仿真软件，激发学生兴趣，激发学生的兴趣的同时増强学生自主总结问题分析问题的能力。贯穿在科创项目中有很多跨学科的知识在其内，设计阶段涉及到了机械设计的知识，加工前材料的采购阶段涉及到材料科学的知识，物资采购的能力以及经济关系，制造装配阶段，需要查工具书-切削参数的选择-工艺的确定-程序的编制，实际操作机床进行加工-监测以及最后的装配，涉及到了学生制造能力的培养，成本核算阶段涉及到了数学和金融的知识，采用数控化机床与传统机床的设计制造进行比较，提出问题，让学生考虑解决的方法，涉及到了机械-电子-控制学等相关技术。

2.2 来自生活项目激发兴趣

从实际出发到抽象的过程充分调动学生的兴趣和好奇心，使教学的质量大大地提高。自主式设计制作，提高学生兴趣，充分调动学生学习的积极性和参与性，允许学生自由选组，2～4人一组，集体完成一个项目并撰写出总结报告。学生自主分组进行查找感兴趣的选题，设计仿真，进行设计制作，写制作报告的过程。这个过程让他们积极主动地参与和了解一个实用的工程应用问题、思考解决方案并总结的过程。学生的动手能力和自我学习能力以及分析解决问题的能力在这个教学中得到了锻炼。通过完全开放和自主制作等手段，提高学生发现问题、提出问题、独立分析、解决问题以及动手实践能力，以激发学生的学习兴趣，培养创新意识和科学精神。鼓励学生善于从生活实际中捕捉课题，通过深入观察，了解和发现问题，构思，设计属于自己的作品。图2为采摘水果机器人，为降低工人劳动强度和生产费用、提高劳动生产率和产品质量，设计了水果采摘机器人。在设计中，运用剪刀叉实现工作平台的升降功能；运用蜗轮蜗杆结构，实现了机械臂的转向；运用推杆驱动滑块导轨；运用曲柄滑块机构带动机械手的闭合与分开，并以此实现了剪切功能。机器人设计需要机械核心课程群知识，能贯穿机械核心课程群，将其融为一体。

图2 采摘水果机器人

2.3 应用于实际项目保持热情和动力

将一个相对独立的科创项目实例（产品教学法），交由学生自己处理，创设悬念情境引入，激发学生的学习兴趣和求知欲望。从新生抓起，培养新生学习兴趣和激发求知欲望，为后实施科创引领兴趣驱动的机械课程群教学研究打下基础。学生自己动手设计，实现理论到实践的过渡，可大大拓展学生的学习和实验空间，对学生的兴趣和积极性都起到了促进作用。在机械方面的最新应用能充分调动学生的学习热情和积极性，充分发挥学生自己的各方面能力，而不是仅仅靠最终试卷和平时固定答案的作业来定分数。人天生具有探索世界的好奇心，并在探索过程中发展出能力而得到自我肯定，激发出更大的好奇心和进取精神, 应用于实际项目保持热情和动力。设置具有挑战性的任务，能激发学生的好奇心和兴趣，引起学生的关注，培养学生的观察力。学生通过听讲、查资料和动手操作等多种学习方法，完成给定的任务，学习行为得到肯定，学习兴趣得以巩固，主动探索精神得到培养。