《機械設計》ＣＡＩ教學改革研究

摘 要： 《機械設計》是機械類專業本科生的一門主干課程。目前《機械設計》CAI教學中存在課堂教學程序化、課堂教學信息量過大、忽視學生的具體情況等問題。為了提高教學質量，本文分析了這些問題產生的原因，提出了“建立教學資源庫，打造個性化的教學課件；屏幕與黑板相結合，適當控制課堂教學信息量；倡導啟發式教學，調動學生學習積極性”的解決方法。

關鍵詞： 《機械設計》 CAI課件 教學改革

《機械設計》課程是高等院校機械類專業本科生的一門主干課程［１］，是基礎課與專業課銜接的紐帶，起到重要的基礎作用。該課程涉及的知識點多，知識面廣，理論性、實踐性強［２］。在《機械設計》課程的教學中，計算機輔助教學已得到廣泛的應用［３］－［５］。但是，在應用CAI課件進行《機械設計》課程的教學時，出現了課堂教學程序化、課堂教學信息量過大和忽視學生的具體情況等問題。本文針對這些問題進行探討，分析了問題產生的原因，并提出了相應的解決辦法。

一、《機械設計》教學存在的問題

（一）課堂教學程序化。

應用CAI課件進行《機械設計》教學時，最常出現的問題就是課堂教學程序化。許多學校都是根據一個或多個優秀教師的教案為基礎，建立CAI課件的基本框架，然后由技術人員完成整個課件，所有教師都使用同樣的課件進行教學。課件包含文字、圖像、聲音、動畫等多種媒體，可以說是圖文并茂，形象生動，給人的第一印象很好。但應用這種程序化的課件進行教學的實際效果如何呢？在學生中進行的調查發現，情況與預想并不一致。其中一個學生的意見很具代表性：“一上CAI課我就想睡覺，因為上CAI課就像看電影一樣，可這種電影實在讓人提不起精神。”

進入二十一世紀以來，社會對高素質的創新型人才的需求日漸升溫。用缺少教師個性的程序化的CAI課件進行教學就好像工廠里用生產線生產產品一樣，效率雖高但所有的產品都是一模一樣的，這樣的大學生顯然無法滿足社會的需求。教師是教學的重要組成部分，缺少教師個人的特點的課就像缺少了靈魂的人一樣了無生氣。所以，程序化的CAI課件是當前CAI教學課件存在的首要問題。

（二）課堂教學信息量過大。

在現行的《機械設計》CAI課件中，原來需要教師在黑板上進行推導和設計計算的內容，現在通常使用預先制作好的圖形或是動畫來演示。這樣一來，課堂教學信息量就無形中加大了。根據我們在教學實踐中的統計，課堂教學信息量可以增加50%，有時候甚至可以增加100%。然而，學生在單位時間內可以接受的信息量是有限的，課堂教學信息量的增大必然影響學生對教學內容的理解。根據我們對本校學生的調查顯示，課堂教學信息量增加50%，學生理解率降低15%左右；課堂教學信息量增加100%，學生理解率降低40%左右。質量是教學的根本，追求速度而導致質量下降，顯然是舍本逐末。

（三）忽視學生的具體情況。

用統一CAI課件進行《機械設計》教學還會帶來另一個常見的問題——忽視學生的具體學習情況。我們知道，學生個體之間是有差異的，不同的學生有不同的特點。同樣的，班級與班級之間，年級與年級之間，也存在著一些差異。教師在上課的過程中，根據學生在課堂上和作業中的表現，應該適當調整教學的內容。這種調整雖然從總體上來講比較微小，但這正是教學水平的體現，也是優秀教師和一般教師的差距。學生作為知識的受體，是教學活動的重要組成部分之一。忽視學生具體學習情況，就會造成教學目標的偏差。“差之毫厘，謬以千里”，所以，這種忽視學生具體學習情況的教學問題必須加以解決。

三、問題的分析與解決

（一）問題的分析。

不論是什么形式的教學改革，其目標都是提高教學質量，一旦忽視這個根本目標，就會步入歧途。進行《機械設計》課程CAI教學改革，其目的也是運用計算機來提高教學質量。當前在《機械設計》CAI教學中出現的種種問題就是忽視了教學質量，片面追求運用計算機多媒體技術的結果。為了解決這些問題，我們需要將目標定位于提高教學質量，所有的計算機多媒體技術的使用都要為這個目標服務。

（二）建立教學資源庫，打造個性化的教學課件。

針對前面提到的課堂教學程序化的問題，我們提出“建立教學資源庫，打造個性化的教學課件”的解決辦法。

《機械設計》教學資源庫，就是與課程CAI教學有關的資源庫，包括文字、圖形、三維模型、圖片、聲音、動畫等各種多媒體教學素材。教學資源庫中素材豐富，遠多于組織一套《機械設計》CAI課件所需的量。教師根據自己個人的特點組織出個性化的課件，在教學過程中發揮出個性化的魅力去吸引學生，使學生的學習變得更為輕松、有趣。教師在教學中通過與學生的交流，掌握學生的學習情況后，也可以對課件的教學內容進行適當的調節。

在資源庫的支持下，教師可以很輕松地構建屬于自己的CAI課件，而不是去適應別人制作的課件，這更有利于發揮出教師的教學水平，從而達到提高教學質量的目的。當然，教師要注重提高個人的教學能力，否則就會適得其反。

（三）屏幕與黑板相結合，適當控制課堂教學信息量。

針對前面提到的課堂教學信息量過大從而影響學生理解教學內容的問題，我們提出“屏幕與黑板相結合，適當控制課堂教學信息量”的解決方法。

多媒體CAI教學的目的在于幫助學生理解與掌握教學內容，它不能完全取代傳統教學手段。因此，在選擇多媒體教學內容時，教師必須對教學的內容和教學對象進行分析，認定哪些內容有必要采用多媒體課件進行教學，運用多媒體課件教學對學生有什么影響等。就《機械設計》課程而言，多媒體課件教學主要應用于機械的運動原理、特性分析、設計原理及加工方法等內容抽象并且難用語言表達的部分。例如：齒輪機構工作原理及其加工、軸的類型及結構設計、滾動軸承類型、加工裝配及組合設計等。利用多媒體課件中的動畫演示，加上教師的詳細講解，使學生對一些抽象、模糊的機械運動、工作原理、內部結構、加工方法有更清晰的感性認識，接受起來比較容易，從而提高教學效果。如在講解一對齒輪正確嚙合條件及連續傳動條件時，通過播放多媒體課件中一對相互嚙合齒輪運動狀況的動畫給學生看，控制課件可以使嚙合過程停留在任何位置，學生能清晰地觀察到一對齒廓或相鄰齒廓的嚙合狀況，更好地理解教學內容。再如在講解軸承的類型及其選擇原則時，可以通過動畫及錄制的錄像使學生了解軸承的加工及應用的場合，更好地掌握軸承的選擇。由于將書本上精致的概念變成生動、形象、直觀的動態形式，充分發揮了學生的觀察力，促進了學生的求知欲，學生更容易理解掌握，因此提高了教學效果。在講解帶傳動、齒輪傳動設計及軸承壽命計算時，可以采用傳統的“黑板+粉筆”的教學方式，通過板書和詳細的講解使學生明確設計方法和步驟，在設計過程中讓學生查閱相關資料和手冊，從而增強實時的交流，能及時地掌握學生查閱資料的能力。

采用屏幕與黑板相結合的教學方式，在講授需要板書的設計計算內容時，教學速度就降了下來，從而達到適當控制課堂教學信息量的目的。同時，《機械設計》課程中的設計計算本來就是學生理解起來比較困難的內容，采用傳統的“黑板+粉筆”的教學方式為學生理解這些內容提供了時間。盡管課堂教學的信息量減少了，但學生通過聽課所掌握的內容卻增加了，這就提高了教學質量。

（四）倡導啟發式教學，調動學生學習積極性。

教學質量的好壞，主要取決于學生的學習積極性高低，因此調動學生的學習積極性是提高教學質量的決定性因素。在《機械設計》課程的授課過程中，應積極倡導啟發式教學，提高學生主觀能動性的發揮，使其學習的態度由被動向主動過渡，強調學習的獨立性、研究性，以及教學方法的多樣性。營造教師為主導，學生為主體的課堂氛圍，在教學過程中教師可以通過多提出問題，引起學生的思考，發掘學生的潛能；還可以在課堂中穿插討論環節，培養學生分析問題、解決問題的能力，注意教與學的互動。

（五）教學實踐。

我們提出的解決方法已在本校的《機械設計》課程教學中推行，從目前與學生和教師的調查與交流中發現，他們對這樣的教學改革比較滿意。

四、結語

隨著計算機技術的發展，《機械設計》CAI課件正在普遍應用于各個高校。應用CAI課件進行《機械設計》教學時出現課堂教學程序化、課堂教學信息量過大、忽視學生的具體情況等問題，本文提出了“建立教學資源庫，打造個性化的教學課件；屏幕與黑板相結合，適當控制課堂教學信息量；倡導啟發式教學，調動學生學習積極性”的解決方法。但我們要認識到，這些問題并不是計算機多媒體技術帶來的，而是人的認識偏差導致在應用策略上的失誤造成的。今后，我們仍然要在提高教學質量的基礎上，應用計算機多媒體技術不斷進行教學改革。

參考文獻：

［1］劉夫云.《機械設計》課程教學內容改革初探［J］.重慶工學院學報，2007，21(3):135-137.

［2］凌學文.關于《機械設計》教學的幾點建議［J］.常州輕工職業技術學院學報，2007，2:17-19.

［3］張晶瑩.機械設計課程CAI與創新教學［J］.廣西師范學院學報(自然科學版)，2004，21(S1):103-104，117.

［4］嚴慧萍，孫偉，王希革.機械設計課程CAI多媒體課件的開發與應用［J］.甘肅科技，2004，20(8):45-46.

［5］溫芳.機械設計課程的CAI［J］.廣西大學學報(自然科學版)，2004，29(增刊):38-39，46.