基于多媒體技術的機械原理教學探討

楊福芹 劉峰

［摘要］教師基于多媒體技術進行機械原理授課時，需要合理安排課件內容，精心設計課件，綜合運用多種教學方法，以提高教學效率和教學質量。此外，多媒體教學還應與傳統教學相結合，實現優勢互補。

［關鍵詞］機械原理多媒體技術教學方法教學改革

［中圖分類號］G642［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）13-0155-02

近年來，教師在講授機械原理的過程中常會被如下兩種矛盾現象所困惑：一是課程具有很強的工程性、應用性特點，與學生缺乏實踐經驗相矛盾；二是教學課時少與課程內容多、教學任務量大相矛盾。隨著計算機的應用普及和教學改革的逐步深入，多媒體技術作為一種新的教學手段被引入課堂，正潛移默化地改變著“黑板+粉筆”的傳統教學模式和教學觀念。多媒體技術可使抽象的概念形象化，復雜的問題簡單化，有利于增大教學信息量，調動學生學習興趣，使教學更具活力。因此如何使用先進的多媒體技術為機械原理課程教學服務，構建高效、科學化的新型教學模式，提高教學效率和教學效果，已成為新時期機械原理課程教學發展的方向。本文就筆者采用多媒體輔助教學的具體實踐談幾點體會和做法。

一、研究課程體系，合理安排多媒體課件內容

機械原理課程主要研究機構的結構分析、運動分析和動力分析，常用機構設計的基本理論和方法，機械系統運動方案的創新設計等內容。[1]該課程既含有豐富的基礎理論，又有一定的工程實踐知識，是一門內容多、涉及面較廣的課程。多媒體輔助教學固然傳遞信息量大、教學效率高，但它畢竟只是一種輔助教學的手段，決不能面面俱到地將教材內容全部照搬到課件中，否則教師就退化成為幻燈片的放映員，達不到應用多媒體為課堂服務的目的。

教師應根據教學大綱和人才培養計劃合理選擇教學內容。目前，我國高校的機械原理課程基本上還是沿用蘇聯教材的結構體系，經典、傳統內容多，[2]不利于大學生工程創新素質和能力的培養。黨的十八大明確提出要“全面實施素質教育，深化教育領域綜合改革，著力提高教育質量，培養學生社會責任感、創新精神、實踐能力”。因此教師需本著設計為主線，分析服務于設計的教學理念，合理整合教學內容。適當精簡專業性過強或理論發展已相當成熟和已標準化了的設計計算公式和內容；加強設計內容，突出機械系統的運動方案設計及機構的創新設計。[3]在此基礎上結合學校實際條件，確定哪些內容有必要采用多媒體課件進行教學，哪些內容適合采用傳統教學手段。制作課件時應遵循教學規律和教學理念，由淺入深，層次分明，重點突出，難點詳解。經過深入研究課程體系，合理安排多媒體課件內容，盡管機械原理課程內容多、涉及面廣，但學生聽課過程中思路清晰，多而不亂，教學工作會輕松許多。

二、精心設計課件，激發學生的學習興趣

機械原理課程理論性強，概念抽象，與實踐結合緊密,學生學習起來往往感覺枯燥乏味，甚至對機械原理學習產生恐懼心理，失去學習興趣。而興趣是最好的老師，是推動學生主動學習的內動力。教師如果能夠結合課程特點,精心設計多媒體課件，用圖文并茂的表現方式，生動展現各種復雜機構的組成，并配以生動的動畫和視頻演示，形象逼真地模擬各種機構的運動過程，這將大大增加課件的趣味性和時效性，對教師的教和學生的學起到事半功倍的效果。

精心制作課件，以圖片形式展示機械的剖視圖、機構的運動簡圖，形象直觀，可以增加學生的感性認識，彌補實踐性的不足，更好地配合理論學習。對于教師，則避免了在黑板上繪制復雜圖形，縮短了講解時間，提高了教學效率。課件中引入動畫，將一些難以想象和難以用語言表達的機械運動和工作原理制成動畫片段，可將知識“活化”，有助于學生對抽象的課程內容的消化和理解。[4]例如學習齒輪機構時，傳統的教學方法很難幫助學生將兩齒輪嚙合形成“動”的概念和過程。通過播放動畫，學生可以清晰地觀察到:所有嚙合點都在嚙合線上，輪齒在從動輪齒頂圓與嚙合線交點處進入嚙合，在主動輪齒頂圓與嚙合線交點處退出嚙合……學生能正確理解和掌握齒輪的嚙合過程，為學生學習齒輪嚙合特性、正確嚙合條件和連續傳動條件以及切齒原理等后續知識打下了基礎。精心制作課件，課件中適當引入視頻是也是必要和有效的。齒輪加工是學習齒輪根切現象以及變位齒輪的基礎，但用傳統的教學方法來講解齒輪加工的內容，學生較難理解。采用視頻教學，讓真實的生產環境走進課堂，使學生學到生產實踐中常用的加工齒輪的方法，機床、刀具、夾具以及刀具和輪坯之間相對運動等，并通過視頻總結出齒輪各種加工方法在生產效率和加工精度等方面的特點。[5]

三、綜合運用多種教學方法，提高教學效果

大學教育應該是“授人以漁” ，而不是“授人以魚”。 采用多媒體課件輔助教學，教師要注意探索適應學科特點的教學模式。機械原理課程需要學生掌握大量的概念、基本原理和方法，教師應充分發揮自身的主導作用和學生的主體作用，靈活運用互動式、討論式、啟發式、探究式等先進教學方法，進一步激發學生學習熱情，調動學生學習的主動性和積極性，以取得較好的教學效果。

啟發式教學要求教師在開發和使用課件時,注意多與學生交流，循序漸進地引導、啟發、鼓勵學生對問題進行思考，再由教師總結、答疑。因此機械原理授課中教師應結合學生所熟悉的事物，布局設疑，以便讓學生弄清楚問題的實質是什么，解決問題的方法有哪些。例如講到局部自由度時，先讓學生計算滾子從動件凸輪機構的自由度，得出自由度為零，該機構不能運動的結果。但動畫演示機構的運動卻是不確定的。為什么會出現矛盾的結果呢？教師適時拋出了問題，進行啟發設問，引導學生積極思考、討論，使他們認識到滾子轉動并不影響其他構件運動，它只是一種局部自由度。接下來進一步設問：如何處理局部自由度才能得到正確的計算結果呢？教師引導學生假想把滾子焊接在從動件上，并不失時機地播放焊接滾子從動件凸輪機構的運動動畫。經過教師的層層推進，逐步引導學生掌握了局部自由度這一知識點。啟發式教學模式不僅活躍了課堂氣氛，還使得學生很快掌握了新的概念，并能最大限度地發揮學生學習的主觀能動性。在啟發式教學的基礎上，還可以進一步引導學生進行探究性學習。學生通過參與探究，由被動、消極學習轉變為積極探索，主動學習，在解決問題的過程中不斷發現新問題。

四、多媒體教學應該與傳統教學相結合，優勢互補

“尺有所短，寸有所長”。多媒體表達能力盡管強大，但它也并非完美無缺。多媒體課堂教學信息密度大、節奏快，學生思考時間少，往往抓不住重點，很難融會貫通。一些學生課堂上聽得頭頭是道，但課后寫作業時卻不知如何下手；還有個別學生可能會跟不上，時間一長甚至對課程的學習失去興趣，教學效果反而不好。另外，就機械原理課程而言，并非所有內容都適合采用多媒體教學，如一些推理分析、機構的設計計算等，還是以黑板板書為好。利用板書來強調教學的重點和難點，由于速度放慢,能留給學生足夠的思考時間。而板書遵循由淺入深、由簡單到復雜、由易到難的教學規律，有利于學生集中注意力，便于學生理解和掌握所學知識。因此基于多媒體技術的機械原理教學應使計算機教學與傳統教學手段有機結合，優勢互補，從而避免一堂課全程進行計算機教學。

如筆者在講授鉸鏈四桿機構的急回特性時，先播放曲柄搖桿機構動畫，動態演示原動件曲柄AB轉動一周的過程中，有兩次與連桿CD共線，這時搖桿分別處于極限位置C1D和C2D。然后在黑板上板書推導搖桿從C1D 擺至C2D過程中的時間t1和平均速度v1，以及搖桿從C2D到C1D返回行程中的時間t2和平均速度v2。比較分析得出t1＞ t2，v1＜ v2，搖桿的這種特性稱為急回特性。栩栩如生的動畫加上井井有條的板書推導，將鉸鏈四桿機構的急回特性闡釋得清晰明了。

五、結束語

多媒體技術使課堂教學進入了一個全新的境界，多媒體教學是機械原理教學現代化的必然趨勢。在機械原理教學中，教師如果能根據不同的教學內容，靈活運用多媒體集聲、光、色、圖、語言、文字于一體的優勢，科學合理地設計教學，突出重點，突破難點，引導學生積極探索，主動學習，就會大大緩解課程工程應用性強的特點與學生缺乏實踐經驗之間的矛盾，緩解教學課時少與課程內容多、教學任務量大之間的矛盾，提高教學效率，保證教學質量。

［參考文獻］

［1］孫桓. 機械原理［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］施火結.機械原理教學內容及課程體系的改革［J］.教育教學論壇，2012（5）：69-71.

［3］陳文華，陳秀寧.“機械原理”課程改革的實踐與探索［J］.機械工業高教研究，2001（1）：71-74.

［4］李雄華.基于多媒體技術的教學方法探討［J］.理工高教研究，2002（5）：96-97.

［5］張夕琴.視頻教學在機械設計基礎課程中的應用［J］.科技經濟市場，2010（12）:100-101.

［責任編輯：鐘嵐］