职业院校技能型人才培养《机械设计基础》教学手段的研究与实践

2021-05-14刘建丽

科教导刊·电子版 2021年8期

刘建丽

（泰安技师学院山东·泰安 271000）

《机械设计基础》是职业院校机械类和近机类专业技能型人才培养一门非常重要的专业基础课，在教学中起着承前启后的作用。随着教学改革的不断深入，结合职业院校毕业生职业岗位的需求，本人在教学内容、教学手段等方面不断研究与实践，探索并总结了适合于该课程的多种教学手段，取得良好的教学效果。

1 整合教学内容，优化课程体系

传统的《机械设计基础》课程理论性强、概念抽象，所涉及的理论覆盖面广、难度大、理论推导复杂、系统性强、需要学时多。这种学术型系统的教学内容显然不能适应现今职业院校对技能型人才培养目标的要求。为此我们对《工程力学》、《机械原理》、《机械零件》等课程内容进行整合，本着以应用为目的，以“必须、够用”为原则的教学改革思想，编写了《机械设计基础》教材，在必要的基本理论、基本原理的基础上，大量删减理论偏深、推导、证明偏多的内容，增加实用性强、与生产实践结合紧密的内容，加强有关零件的结构设计、维修、安装、调试等内容，添加学科前沿的新知识、新技术，注重实践能力、动手能力和创新思维能力的培养。另外，适当的将思政元素融入教学内容，培养学生的工匠精神和专业素养。教学内容经过整合调整后，不仅实现了基础理论与实践相结合，而且重点突出，知识结构合理，形成了以强调掌握概念、强化应用、培养技能、提高素质作为教学重点的新的课程体系。

2 创新教学手段，提高教学质量

《机械设计基础》课程教学中，很多基本概念和基本理论非常抽象，例如铰链四杆机构曲柄存在的条件、机构自由度中的虚约束、平面连杆机构的死点位置、差动螺旋传动等等，此课程中这种抽象的概念比比皆是。这些内容学生在学习过程中看不见、摸不着，学生难以理解，教学难度很大。所以在教学过程中，必须创新教学手段，不同的教学内容采取不同的教学手段并相互补充，才能比较容易地解决教学中的这些困难。

2.1 采用实验教学，提高学生的感性认识

职业院校的学生基础相对较差，又缺乏感性认识，学生对一些抽象的概念难以理解，教师在教学时可通过实验使学生具有一定的感性认识。例如在讲解铰链四杆机构曲柄存在的条件时，可将学生分组，每组用提前准备好的硬纸板和螺钉，亲自制作一个铰链四杆机构，每组取的杆件长度不尽相同，制作出不同类型的机构，借助可变模型，演示杆长的变化、机架的改变与机构类型之间的变化规律和内在联系，使学生在制作中了解和掌握铰链四杆机构的类型和特性，学生的学习兴趣也大大提高。再如讲解渐开线直齿圆柱齿轮加工方法时，安排展成法加工轮齿的实验，让学生边做实验边学习切齿原理，进一步理解根切现象产生的原因。通过实验教学，提高学生的学习兴趣，加深感性认识，加强学生对理论知识的理解和掌握。

2.2 采用生动形象的比喻，降低学习难度

比喻就是打比方，恰当的比喻可胜过千言万语，让人豁然开朗。在《机械设计基础》教学过程中，恰当地运用生动形象的比喻，可将一些抽象、难以理解的教学内容变得生动、浅显易懂，起到化难为易，最大限度地降低学习难度的功效。例如在讲解差动螺旋传动求活动螺母移动距离时，把差动螺旋传动比喻成人在匀速行驶的车辆里行走（图1），活动螺母比喻成人，螺杆比喻成公交车，固定螺母比喻成地面或起点。人相对起点移动的距离包括两部分，一是车辆带动人移动的距离L车，二是人在车辆里移动的距离L人′，当车辆和人同向行驶时，则人实际移动距离L人是两者之和（L人=L车+L人′），当车辆和人反向行驶时，则为两者之差（L人=L车-L人′），活动螺母移动距离计算公式的引出水到渠成，教学难点迎刃而解。再例如在讲解曲柄摇杆机构死点位置时，把曲柄比喻成一扇旋转的门（图2），当垂直于门扇用力时可使门轻松地打开或关闭，因为此时作用在门扇上的回转力矩最大（M=Fa，图a）；当顺着门扇用力时，无论使用多大的力都不能门转动，因为此时力的作用线通过门的回转中心了，作用在门扇上的回转力矩为零（M=0，图b），然后由门的死点位置引申到曲柄摇杆机构的死点位置（图c)，学生豁然开朗，起到事半功倍的效果。

图1

图2

2.3 采用现场教学，理论与实践相结合

《机械设计基础》不但有较强的理论性，而且与工程实际结合紧密，实践教学是学生学好这门课程的重要手段之一。在组织教学过程中，要充分利用校内实验室和实习车间。我校有机械零件陈列室，涵盖了常用的机械传动、支承和联接等零部件模型百余套，我充分利用这一有利条件，讲每部分内容时总是找来模型进行演示或直接带学生到陈列室现场讲解，让学生通过有动感、有色彩和形象逼真的模型接受信息，给学生以鲜明的感性认识，降低学习难度，提高学习兴趣。再如在学习轮系时，为了让学生掌握滑移齿轮是如何实现变速的，安排学生到实习车间实地观看变速箱的结构，了解其变速特点。在讲解轴系零件时，组织学生进行减速器的拆装，通过拆装学习轴、键联接、轴承、箱体等零件的特点、安装要求、结构设计等知识。通过实践教学让学生有一个强化的认知过程，弥补实践经验的不足，强化动手能力，对学生形成工程意识和职业能力起到重要作用。

2.4 采用案例教学，充分调动学生的学习积极性

《机械设计基础》是一门与工程实践联系紧密和动手能力强的课程，采用案例教学可使学生从传统的填鸭式的被动学习向主动学习转变。案例教学的特点是运用案例的个性来说明、展示一般性，采用的手段是从实际案例出发，提出问题、分析问题、解决问题、发散问题。例如在讲解平面四杆机构的急回特性时，我就是利用牛头刨床作为教学案例，分以下步骤进行：（1）提出问题：让学生观看牛头刨床刨削加工视频，提出问题：牛头刨床刨刀的工作行程速度与空回行程速度是否相等，学生很快发现回程速度快，使学生对急回特性产生感性认识；（2）分析问题：以曲柄摇杆机构为例师生共同分析急回特性产生的原因、产生的条件和工程意义；（3）解决问题：学生分组讨论对心式曲柄滑块机构、偏置式曲柄滑块机构、摆动导杆机构是否具有急回特性，学生各抒己见发表自己的见解，小组代表展示讨论结果，教师总结归纳得出结论；（4）发散问题：视频播放急回特性在其它机器上的应用，如插床、惯性筛等，启发学生例举更多工程实际案例。案例教学通过教师与学生之间的交流，学生分组讨论、代表展示等环节变学生为主体，活跃了课堂气氛，激发了学习兴趣，调动了学生的学习积极性。

2.5 采用多媒体教学，实现复杂问题简单化，提高教学效率

《机械设计基础》课程中，机构和零部件种类繁多，运动形式复杂多样，在实际教学中往往会遇到一些语言难以表达清楚的概念、原理和工作过程。多媒体教学可通过文本、图片、动画、音频、视频等多种方式组织和表达信息，将枯燥、呆板的机械运动通过动态的画面展现在屏幕上，提高教学的直观性和生动性，使复杂问题简单化，抽象问题直观化，微观过程宏观化，有效降低学习难度，提高学生思考问题的主动性。另外，多媒体课件将教学提纲、教学重点、讲授内容等预先进行编排，节省了教师板书、绘图的时间，增加了课堂容量，提高教学效率。教师可根据教学内容的特点及学生的实际情况，将多媒体教学与传统教学有机结合，达到最佳教学效果。

2.6 完善《机械设计基础》信息化教学手段网络资源库建设

以学生为中心，教师提供资源进行辅导性讲解，是信息化教学的特点。建设具有职教特色的专业教学资源库，丰富多媒体课件、电子教案、微课、教学视频、动画、习题库等资源，使学生可通过网络自主学习。由中国管理科学研究院科教创新研究中心立项的重点研究课题“基于职业院校技能型人才培养《机械设计基础》教学手段的研究与实践”，现已建立了“《机械设计基础》信息化教学手段”网络学习平台，包括与教材配套的电子教案、PPT课件、动画资源库、习题册、试题库和教学大纲等教学资源。电子教案与教材同步，条理清晰、重点突出、图文并茂，应用了大量图片（共305幅）表述一些机构和机器的原理、结构等；制作了与教材配套的PPT教学课件，使用了大量的虚拟模型、实物图片、Flash动画和视频剪辑（共386幅），为课堂教学创造出一个图文并茂、有声有色、生动逼真的教学环境，有效降低学习难度，增大课堂容量，提高教学效率和学习效果；编写了与教材配套的习题册，题型多样，题量适中，从不同的角度对知识点进行考察，使学生对所学知识得到充分的练习和巩固；建立了动画资源库，动画资源库中共收集了212幅flash动画和视频剪辑，形象生动，色彩逼真，动态性强，解决了课程中难以用语言和文字表达的图形内容；建立了试题库，编辑了20套试题，每套试题都附有标准答案，既有检测学生基本知识、基本理论和基本技能的试题，也有检测学生运用所学知识分析和解决实际问题能力的试题，可用于学生的模拟练习，也可用于学生的期末考试。网络资源库的建设，可使学生利用网络资源自主学习，进一步巩固课堂所学知识，激发学生的学习潜能和自主学习的能力。