機械結構認識單元的教學設計

宋以國 武桂香

【摘 要】本文基于工程認識的教學目標和教學內容，提出了機械結構認識單元的教學設計。教學設計以實際工程產品為核心進行學習情境、學習資源、教學管理的設計，共同服務于教學目標、教學對象和學習任務。情境創設是教學設計的最重要內容之一。通過學習情境的設計，把學生的被動學習變為主動學習，提高了學生的學習興趣和積極性。機械結構認識單元采用了提供實例、創設情境、合作學習等靈活多樣的形式幫助學生探索不同的學法，在實踐中構建學生的知識體系。

【關鍵詞】工程認識 機械結構認識 教學設計 實踐教學

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）33-0073-02

工程認識課程作為我校開展高等工程教育的第一個學習環節，是面向全校一年級學生的通識性工程教育課程，肩負著將大學新生從科學理論學習引向工程實踐的重任。對全校來自不同專業、對實際工程缺乏了解的一年級學生開展工程教育，如何更好地完成教學任務、提高學生的動手能力、激發起學生進一步學習科學技術和自主探索工程領域奧秘的興趣和好奇心是目前亟待解決的問題。

以教師為中心的、灌輸式的傳統教學模式不能保證教學質量和效率，不利于培養學生的發散性、批判性和創造性思維，也不利于培養具有創新精神和實踐能力的復合型人才。隨著心理學家對人類的學習過程和認知規律研究的不斷發展，對人類學習過程的認知規律，即學習如何發生、意義如何建構、概念如何形成，以及理想的學習環境應包含哪些主要因素等問題有了比較深入的了解。

機械結構認識單元是工程認識課中的重要內容。本文針對大學一年級學生的知識背景，以增強學生應用能力和工程素質為根本出發點，進行工程認識課機械結構認識單元的實踐教學研究，科學設計教學內容和實踐教學方案，力圖在實踐中構建學生的知識體系，使工程認識的教學內容、教學方式和手段等更加符合大學一年級學生的學習過程和認知規律，從而提高工程認識課程的教學效果，激發大一學生工程學習的興趣和熱情。

一 機械結構認識單元的教學分析

1.教學目標分析

教學是促進學習者朝著目標所規定的方向發展的過程，它貫穿于教學活動的始終。工程認識課程作為我校開展高等工程教育的第一個學習環節，是面向全校一年級學生的通識性工程教育課程，肩負著將大學新生從科學理論學習引向工程實踐的重任。其教學目標是讓學生概括了解現代機電產品的總體構成以及機械系統在其中的作用；初步了解常用機械和常用零件的基本知識與應用。

2.教學對象特征分析

要想取得較好的教學效果，就必須充分了解學習者的特征，并進行有針對性的設計。分析學習者的主要目的是設計符合學生能力與知識水平的學習問題，提供適合的幫助和指導，設計適合學生個性的情境問題與學習資源。工程認識課的教學對象是來自全校不同專業、對實際工程缺乏了解的一年級學生。

二 機械結構認識單元的教學設計

1.教學情境設計

用問題來驅動學習，學習是為了解決問題。學習是基于真實問題情境下的探索、研究的過程，就是解決實際問題的過程。好的學習情境設計，有助于將問題置于一個真實的任務環境中，減少知識與解決問題之間的差距，有助于學生知識遷移能力的培養。教科書上的知識是對現實生活的抽象提煉，而設計學習情境則是要還原知識的背景，恢復其原來的生動性、豐富性，這需要將設計的問題具體化。在機械結構認識單元的教學設計中，筆者從實際產品出發，提出了搭建機械系統來完成實際產品的工作運動這一具體問題。

在設計學習情境時，我們應注意：（1）設計理想的學習情境是為促進學習者自主學習，最終為完成意義建構服務的。（2）設計學習任務要符合學習者的特征，不能超出學習者的知識能力范圍。（3）要設計開放性的問題。解決問題的目的不是期望學生給出完美的答案，而是鼓勵學生參與，使其了解這個領域。

2.教學資源設計

教學資源是指與教學目標、教學組織活動有關的各種信息資源。遵循人類學習過程的認知規律進行工程認識課機械結構認識單元的教學資源建設，通過文字、圖片、教具、實物、模型等形式展現機械結構的發展歷程、技術進步、未來發展等，充分展現工程特色，創造良好的工程文化氛圍。同時，全面激發學生對工程的熱愛，普及工程文化知識，并在潛移默化中培養學生的工程文化素養。

第一，教學資源設計的內容。通過學習情境設計，將問題置于一個真實的任務環境中，有助于學習者知識與能力的遷移；而信息資源則為學習者提供在知識建構時需要知道的有關內容的詳細背景和在完成學習任務時需要掌握的背景知識，有助于學習者對問題的理解和可行性方案的提出。通過對學習內容的分析，根據教學情境設計，向學生提供與問題解決有關的信息資源，詳細考慮學生要解決這個問題需要查閱哪些信息、需要了解哪方面的知識，幫助學生了解問題的背景與含義、提出解決問題的方案。另外，與學習內容有關的陳述性知識和拓展性知識也可以通過學習資源的方式提供。

設計符合學生個性的學習資源，需要分析教學對象的基本特征。工程認識課程的教學對象是來自全校不同專業、對實際工程缺乏了解的一年級學生。設計的學習問題和信息資源必須符合學生能力與知識水平，使學生能夠理解和接受解決問題需要具備的相關知識和信息。

第二，機械結構認識教學資源建設。（1）對學生操作規程和訓練內容的說明。通過宣傳板使學生明確實訓行為規范和操作規程，以及機械結構認識單元的裝配任務和裝配結構。督促學生按照要求進行學習和操作。（2）完成學習任務時需要具備的必要背景知識。利用機械工程認識教學內容設計的機械零件展示柜和機構陳列柜，展示常用零件和常用機構的基本類型和用途，幫助學生加強對常用零件和機構的認識和理解。另外還可以利用自制的機械零件展示柜、齒輪減速箱實物、牛頭刨床傳動圖、齒輪傳動機構的零件組成宣傳板等信息資源，從而幫助學生理解學習情境中的問題，提出可行性方案，為問題的解決提供必要的學習材料。（3）教學設備建設。通過實物、模型的展示，結合學生的觀察和教師的講解進行直觀教學，使知識具體化、形象化，幫助學生產生一種具體的形象思維，在感性認識的基礎上掌握知識要點。例如，通過齒輪減速機與蝸輪蝸桿減速機的實物對比，可以了解齒輪傳動和蝸輪蝸桿傳動特點；通過千斤頂的工作過程，了解圓錐齒輪傳動的工作原理。

3.教學管理設計

在建構主義學習中，學習者是學習的主體，但不能忽略教師的指導作用。任何情況下，教師都有控制、管理、幫助和指導的職責。教師是教學過程的組織者、指導者，意義建構的幫助者、促進者。教師應在可能的條件下組織協作學習，并對協作學習過程進行引導，使之朝有利于意義建構的方向發展。引導的方法包括：提出適當的問題以引發學生的思考和討論；在討論中設法把問題一步步引向深入，以加深學生對所學內容的理解；啟發誘導學生自己去發現規律、自己去糾正和補充錯誤或片面的認識。

4.學生成績評價

采用與教學情境融為一體的評估方式。可以由教師根據觀察到的學生的表現給出評定。也可以由學生根據對問題或任務的研究、解決和完成情況以及具體的思維訓練過程給出評價，或者兩者相結合做出綜合評價。

機械結構認識單元中的評價項目包括：傳動機構的裝配及工作情況、是否完成任務要求的運動形式的轉換、工作效率情況、模型搭建的工藝水平、小組成員間的交流與合作以及資料查閱與動手操作情況等。

5.知識總結及相關知識的拓展

適時地進行教學總結可以有效地幫助學生將自學的、零散的知識系統化。但總結時不能太細，應為知識體系串講要簡明扼要，否則會重蹈傳統教育的覆轍，限制學生的思維。

由于授課時間的限制，在教學活動中并沒有對場地中的實物、模型和掛圖進行講解和說明，如汽車模型，汽車發動機、離合器等實物，載貨汽車構造掛圖、汽車發動機掛圖等。采用圖片和文字說明的形式，拓展了汽車機械系統中與教學內容有關的部分結構，如配氣機構、離合器、差速器、電動刮水器等。搜集了一些學生感興趣的問題，如航空發動機、機械系統的傳動、機器人行動的原理、機器人的組成、最古老的機器人以及未來機械發展方向等。通過相關知識的拓展，充分展現工程特色，創造良好的工程文化氛圍，全面激發學生對工程的熱愛。

三 結束語

通過對機械結構認識單元的教學分析與設計，用諸如提供實例、創設情境、合作學習等靈活多樣的形式幫助學生探索知識，在實踐中構建學生的知識體系。把學生的被動學習變為主動學習，提高了學生的學習興趣和積極性。今后還要加強教學環境建設，為學生完成學習任務提供信息來源，促進學生對知識的意義建構，擴大學生的知識面，提高學生主動學習的積極性，激發起學生進一步學習科學技術和自主探索工程領域奧秘的興趣和好奇心。

〔責任編輯：林勁、李婷婷〕