論機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)中的設(shè)問(wèn)藝術(shù)

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是機(jī)械、模具、數(shù)控等專(zhuān)業(yè)高職學(xué)生的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，經(jīng)過(guò)課程改革和課程融合之后，這門(mén)課程包含了理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械基礎(chǔ)等課程的內(nèi)容，又增加了機(jī)構(gòu)自由度、傳動(dòng)角、壓力角等原來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生需要掌握基本機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用以及能對(duì)構(gòu)件進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)、校核。本課程理論性強(qiáng)并包含大量的計(jì)算，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是一門(mén)比較難于理解、難于學(xué)習(xí)的學(xué)科，學(xué)習(xí)過(guò)程容易喪失信心，教學(xué)效果不理想。

美國(guó)教育家鮑里奇教授在《有效教學(xué)方法》中指出，清晰授課、多樣化教學(xué)、任務(wù)導(dǎo)向、引導(dǎo)學(xué)生投入學(xué)習(xí)過(guò)程和確保學(xué)生成功率是有效教學(xué)至關(guān)重要的五種行為，其中多樣化教學(xué)可以表現(xiàn)為變化提問(wèn)類(lèi)型、用積極的肢體語(yǔ)言激發(fā)學(xué)生的參與熱情。筆者現(xiàn)就在教學(xué)中如何設(shè)計(jì)有效的提問(wèn)進(jìn)行闡述。

一、借助問(wèn)題，緊抓破冰，上好第一課

俗話(huà)說(shuō)：“良好的開(kāi)始是成功的一半。”學(xué)生是否認(rèn)可老師、一學(xué)期的教學(xué)是否能順利，第一節(jié)課的破冰至關(guān)重要。通過(guò)第一次課，建立起老師和學(xué)生之間良好的互動(dòng)，激發(fā)出學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣。

筆者在第一節(jié)課中，通過(guò)下面的問(wèn)題來(lái)達(dá)到教學(xué)目的：請(qǐng)問(wèn)同學(xué)們是否知道下面圖1中指環(huán)和大橋有什么關(guān)系？學(xué)生的好奇心會(huì)一下被抓住，然后老師再用精彩的語(yǔ)言娓娓道出加拿大工程師的指環(huán)與魁北克大橋的故事。趁著學(xué)生在對(duì)這個(gè)故事感慨時(shí)，拋出核心問(wèn)題也就是教學(xué)目的：設(shè)計(jì)的目的是什么？ “安全、實(shí)用。”學(xué)生會(huì)馬上回答這個(gè)問(wèn)題。借此機(jī)會(huì)教師簡(jiǎn)單介紹本課程的主要教學(xué)內(nèi)容，并告訴學(xué)生，本門(mén)課程就是講解如何保證安全性的一門(mén)課程。至此，借助問(wèn)題，破冰的目的已經(jīng)達(dá)到。

二、設(shè)計(jì)有梯度的問(wèn)題，一步步引出知識(shí)點(diǎn)

教學(xué)始于提問(wèn)，并以進(jìn)一步的提問(wèn)來(lái)推進(jìn)。在教學(xué)過(guò)程中，教師圍繞教學(xué)目標(biāo)和教材的重點(diǎn)、難點(diǎn)，由淺入深地創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，尤其是善于抓住新舊知識(shí)的連接點(diǎn)進(jìn)行設(shè)問(wèn)，來(lái)啟迪學(xué)生的思維，在學(xué)生似懂非懂、似通非通之處，教師應(yīng)及時(shí)扮演好指導(dǎo)者的較色，引導(dǎo)學(xué)生一步一步向預(yù)先設(shè)計(jì)好的結(jié)果接近，引導(dǎo)學(xué)生沿著符合邏輯的思路去分析和研究。

在教學(xué)過(guò)程中，不斷地設(shè)計(jì)問(wèn)題、提出問(wèn)題能吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。在本門(mén)課程中，增加一些實(shí)用的、趣味性的提問(wèn)，不僅可以活躍課堂氣氛，而且也可以達(dá)到活學(xué)活用的目的。

筆者根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置了不同的問(wèn)題，可以將教學(xué)內(nèi)容按照難度和邏輯關(guān)系分解為不同的知識(shí)點(diǎn)，每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)分別用一個(gè)問(wèn)題引出。例如在講授力矩知識(shí)點(diǎn)時(shí)，筆者將教學(xué)內(nèi)容分解成三個(gè)知識(shí)點(diǎn)，見(jiàn)表1。

表1

力矩的計(jì)算（40分鐘）

知識(shí)點(diǎn)一力矩的概念、力矩的計(jì)算公式、力臂的概念、力矩的正負(fù)號(hào)規(guī)定

知識(shí)點(diǎn)二不同方向的力臂計(jì)算

知識(shí)點(diǎn)三合力矩定理

知識(shí)點(diǎn)1通過(guò)激發(fā)學(xué)生的好奇心，引出概念：

兩個(gè)小朋友玩蹺蹺板，一個(gè)50斤，另外一個(gè)100斤，蹺蹺板總長(zhǎng)2m，請(qǐng)大家?guī)兔o這兩個(gè)小朋友找到合適的位置，使這個(gè)蹺蹺板保持平衡？

提出問(wèn)題后，學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)都可以指出100斤的小孩坐的靠近中心彈簧，50斤的小孩遠(yuǎn)離中心彈簧。此時(shí)老師要引導(dǎo)學(xué)生找出兩個(gè)小孩的具體位置并列出問(wèn)題的方程。對(duì)于基礎(chǔ)比較薄弱的學(xué)生來(lái)說(shuō)，列方程解決問(wèn)題是一個(gè)難題。此時(shí)，老師就可以順理成章地引入力矩的概念（如圖2）。

學(xué)習(xí)完力矩的概念后，再要求學(xué)生列式計(jì)算兩個(gè)小朋友的具體位置，學(xué)生會(huì)根據(jù)力矩定義列出方程。

設(shè)胖小孩距離中心的距離為x，力矩方程如下：

50×1＝100×x

x＝0.5m即胖小孩坐在離中心一半的位置上。

知識(shí)點(diǎn)二的問(wèn)題設(shè)置為：有一位工人準(zhǔn)備撬起一塊大石頭，大石頭重300斤，具體位置如圖3所示，請(qǐng)你判斷當(dāng)分別施加圖示三個(gè)方向的作用力的時(shí)候，哪種施力情況最為省力？你能否計(jì)算出最省力情況時(shí)力的大小為多少？

同樣，學(xué)生根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，會(huì)很快地判斷出沿著木棍方向施加的力最無(wú)效，與木棍方向垂直時(shí)最省力，但是在計(jì)算具體數(shù)值的時(shí)候，又覺(jué)得無(wú)從下手。老師趁此將知識(shí)點(diǎn)二引入：力臂是矩心到力作用線(xiàn)的垂直距離，尤其要強(qiáng)調(diào)垂直距離的概念。如果學(xué)生的基礎(chǔ)比較薄弱，老師重新復(fù)習(xí)三角函數(shù)的概念以及特殊角度的三角函數(shù)值。學(xué)生掌握了所有的知識(shí)點(diǎn)后，問(wèn)題二會(huì)順利解決。

知識(shí)點(diǎn)三可以設(shè)計(jì)成為：兩個(gè)人同時(shí)開(kāi)門(mén)，一個(gè)人要關(guān)門(mén)。請(qǐng)問(wèn)門(mén)到底是關(guān)上還是打開(kāi)？

學(xué)生往往會(huì)判斷，門(mén)應(yīng)該是由人多的一方?jīng)Q定，即門(mén)應(yīng)該是關(guān)上的。所以在設(shè)計(jì)這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，使關(guān)門(mén)的力矩大于開(kāi)門(mén)的合力矩，計(jì)算出的結(jié)果與學(xué)生的判斷不一致。從而引出合力矩定理，乘此機(jī)會(huì)強(qiáng)調(diào)作為一名工程人員，任何判斷都要有理有據(jù)，不能憑借想象和感覺(jué)，以培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

三、利用問(wèn)題，將抽象問(wèn)題形象化、直觀(guān)化

壓力角和傳動(dòng)角是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中多次涉及的一個(gè)重要概念。要求學(xué)生不僅要掌握壓力角和傳動(dòng)角的概念，而且能畫(huà)出平面連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)中的壓力角和傳動(dòng)角。筆者在講述這個(gè)概念的時(shí)候，用一個(gè)常見(jiàn)的推東西前進(jìn)的例子引出問(wèn)題（見(jiàn)圖4）。

先提出問(wèn)題：分別以F1、F2、F3三個(gè)方向的力推箱子，哪一個(gè)更省力？F2和速度v之間的銳角越大越好還是越小越好？再引出壓力角和傳動(dòng)角的概念——F2和速度v之間的夾角就是壓力角，壓力角的銳角是傳動(dòng)角。有上面的問(wèn)題做鋪墊，學(xué)生很快就能理解壓力角越小越好，傳動(dòng)角越小越好。

四、需注意的問(wèn)題

綜上所述，在課堂教學(xué)中，合理應(yīng)用問(wèn)題不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也可以提高課堂的學(xué)習(xí)效果、活躍課堂氣氛。但在應(yīng)用的過(guò)程中，要注意以下幾個(gè)方面：

1.老師精心備課，合理設(shè)置問(wèn)題

好的教學(xué)效果，需要教師精心的準(zhǔn)備，包括備教材、備學(xué)生、備導(dǎo)入、備方法、備銜接、備語(yǔ)言、備設(shè)問(wèn)、備板書(shū)、備課件、備小結(jié)。精心準(zhǔn)備的問(wèn)題可以起到承上啟下的作用，前后內(nèi)容銜接得好，能讓課堂的內(nèi)容更加完整、條例更加清楚。問(wèn)題設(shè)置的恰當(dāng)，反映了教師吃透教材的程度，也反映了教師的精明和精干。教學(xué)中不斷地設(shè)計(jì)問(wèn)題，提出問(wèn)題能吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的求知欲。抓住了學(xué)生的求知欲，就抓住了學(xué)生的興奮點(diǎn)，教學(xué)就成功了一半。

2.幽默、風(fēng)趣的語(yǔ)言是提高設(shè)問(wèn)有效性的有力手段

古語(yǔ)道：“親其師則信其道。”教師對(duì)學(xué)生真心的關(guān)愛(ài)、有效的溝通、淵博的知識(shí)，再加上幽默的語(yǔ)言、飽滿(mǎn)的激情、恰到好處的點(diǎn)撥、多種工具（例如動(dòng)畫(huà)、電影片段）的借用，都可以沖擊學(xué)生的情感，活躍課堂氣氛，實(shí)現(xiàn)與學(xué)生的良好互動(dòng)。

3.合理分配課堂時(shí)間，設(shè)置不同梯度的問(wèn)題，充分提高學(xué)習(xí)效率

研究表明，處于高中階段的學(xué)生，一節(jié)課能集中注意力的時(shí)間為25～30分鐘。因此，在課堂教學(xué)過(guò)程中，主要內(nèi)容的講授時(shí)間控制在20分鐘左右。一節(jié)課的前十分鐘，學(xué)生的大腦工作能力沒(méi)有處于最佳狀態(tài)，老師應(yīng)該以復(fù)習(xí)提問(wèn)、作業(yè)講評(píng)等方式，將學(xué)生的注意力引入課堂；在課堂的11～30分鐘期間，學(xué)生的注意力最集中，大腦思維最活躍，這段時(shí)間講授主要內(nèi)容；第31～40分鐘期間，學(xué)生開(kāi)始疲倦，學(xué)習(xí)效率開(kāi)始降低，這時(shí)可以安排學(xué)生進(jìn)行練習(xí)，讓學(xué)生適當(dāng)?shù)胤潘伞Ｔ诓煌臅r(shí)間段，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置不同梯度的問(wèn)題，充分提高學(xué)習(xí)效率。

課堂是實(shí)施教學(xué)的主渠道，課堂提問(wèn)則是實(shí)施教學(xué)的手段之一。課堂提問(wèn)設(shè)計(jì)得成功與否，從某種程度上來(lái)說(shuō)，直接關(guān)系著一節(jié)課的成敗，甚至關(guān)系著一門(mén)課程的成敗。所以在課堂教學(xué)中巧用、活用問(wèn)題，可以有效地激發(fā)學(xué)生開(kāi)動(dòng)腦筋，積極思考，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，達(dá)到事半功倍的效果。

（作者單位：廣州市機(jī)電高級(jí)技工學(xué)校）