信息化教学方法在《工程机械设计》课程中的设计及应用研究

迟春燕 郑森

【摘要】当前信息化技术已被广泛应用在各大院校的教育教学活动之中。本文运用Matlab/GUI建立工程机械设计辅助教学平台应用于工程机械设计课程的理论及实践教学活动。为增强师生互动，提高学生对工程机械设计过程的理论掌握与实践操作能力，提高教育教学质量，促进教育的信息化发展提供技术支撑。

【关键词】信息化  教学方法  工程机械设计

一、引言

《工程机械设计》讲授典型工程机械包括挖掘机、装载机、推土机等的工作装置的设计过程，是一门体现建筑类院校专业特色的机械工程专业必修专业课。课程具有内容涵盖范围广，前后知识关联程度强，对先修课程的综合运用性高等特点。该课程目前采取课堂讲授为主与课下自学相辅的教学方式，在两种方式中学生都处于较为被动的状态，与教师互动性不强，对教学过程的参与热情不高，教学效果与预期有所差距。

二、信息化教学

随着科学技术的飞速发展，信息技术已经渗透到经济发展和社会生活的各个方面，全民教育、优质教育、个性化学习和终身学习已经成为信息时代教育发展的重要特征[1]。信息化教学方法是以现代教育思想和理论为指导，在传统教学手段的基础上，通过现代化的教育技术、教育方法、教育资源等开展的学习者和教育者之间的互动活动。既能丰富教学内容、提升教学质量、实现教学目标，还能培养和提高学生信息素养和综合能力，使教学效率和教学效果得到显著提高。

目前国内讲授工程机械设计相关课程的院校，在该门课程的信息化教学中存在多种形式，如对网络教学、聊天工具、图书馆数据库、手机App的利用等，但都存在没有人机交互性高的教学辅助软件，缺乏针对工程机械设计的应用系统等问题。本文将研究利用Matlab/GUI构建工程机械设计辅助教学平台，促进教学过程数字化、智能化、可视化，较好的实现教学过程的人机互动与师生互动。

三、工程机械设计辅助教学平台的建立

（一）工程机械设计辅助教学平台架构

工程机械设计辅助教学平台主要由以下四个层级构成。

（1）登录入口层。通过账号密码登录，账号与学生的学号或教师的工号相对应，密码自行设定，做到一人一系统，便于设计成果的保存，可有效杜绝抄袭现象存在，也利于教师了解学生的阶段性学习成果。

（2）设计操作层。在该层级里主要实现不同类型工程机械的设计过程，是整个平台的核心所在。具体包括横向指标（设计机型的选择）和纵向指标（设计流程的制订）两方面。

横向指标。考虑到学生的专业技能提高和未来的职业发展需求，并结合工程应用进行取舍，选择设置装载机、挖掘机、推土机、压路机等模块。后续可以补充其他机型如摊铺机、混凝土搅拌机、混凝土泵等，也可为《路面施工机械》、《桩工混凝凝土机械》等课程的授课和实践提供必要服务。

纵向指标。实现设计过程，针对一种工程机械的设计主要遵循概述→总体设计→工作装置设计的思路。概述是从分类、特点、结构、工作原理等对工程机械有概括性认识。总体设计以选择为主，设计为辅，对发动机、行走系统、转向系统等进行合理选型，对总体参数及主要工作参数等进行设计。工作装置设计是设计重点，包括对工作装置结构选择、尺寸设计、强度校核、液压系统设计等。

（3）数据资料层。该层级包含参考工具和外部接口两个模块。参考工具模块主要收录或链接文献资源、视频资源、公司网站等，便于学生获取所需的资料与数据。外部接口模块主要用于实现和其他软件如CATIA、AutoCAD等的数据连接，为后续的设计改进，产品分析等工作做好准备。

（4）师生反馈层。该层级包含成果提交和討论专区两个模块。成果提交模块在教师和学生系统中有所区别。教师进入该模块会收到学生提交的作业，教师可以查看但不能修改，教师对学生作业给出的审阅意见及评分会反馈到该学生系统中，同样学生只能查看不能修改。讨论专区模块主要用于师生之间进行交流，实现同步或异步互动。

（二）工程机械设计辅助教学平台特点

（1）通过按钮、菜单、对话框等人机交互方式，使学生通过选择数据、输入数据、给出图形的方法进行设计，直观性强，不仅使学生能够及时发现并调整设计过程中出现的问题，也有利于学生创新思维的开发和创新能力的培养。

（2）引导性更强，便于学生熟悉并掌握设计过程，在设计过程中体会设计乐趣，检验设计成果，便于学生从不同渠道轻松获取所需知识，更注重互动性，满足学生的求知探索欲望，激发学生的学习兴趣。

（3）可以给学生全天候多样性的指导和帮助，学生可以根据自己的知识水平、学习能力、时间分配等，选择适当的学习内容，并将其应用到具体设计实例中去，独立完成设计过程，使学生在学习过程中更有成就感。

（4）实行开放式、模块化管理，可根据教学内容与学生需求进行调整，对内容实行动态更新、有效整合、充分共享，便于可持续发展。

四、结语

为促进工程机械设计课程教学的信息化发展，利用Matlab/GUI创建工程机械设计辅助教学平台，用于该课程的理论与实践教学，通过该平台在师生间的推广和使用，得到广大师生的充分肯定，学生的学习积极性和主动性得到极大调动，师生之间的互动更为频繁有效，学生对理论知识的掌握与运用得到显著提高。

参考文献：

[1]王起全，杨壁军.信息化在安全工程教学中的应用[J].信息记录材料，2018，（19）.

[2]马雪芬.信息化环境下混合教学模式在电类基础课中的应用研究[J].信息记录材料，2018，（19）.

[3]唐敏.自动生产线安装与调试课程信息化教学设计及应用研究[J].产业与科技论坛，2017，（16）.

基金项目：吉林建筑大学2016年度高等教育教学研究课题（编号：XJY2016028）。

作者简介：迟春燕（1980-），吉林长春人，讲师，工学博士，主要从事工程机械设计研究;郑森（1983-），吉林人辉南，讲师，工学博士，主要从事工程机械设计研究。