信息化教學在《機械設計基礎》課程中的應用

喻秀

摘要：在信息高速發(fā)展的時代，如何打破傳統(tǒng)教育模式，運用現代信息技術，開發(fā)教育資源，優(yōu)化教育過程，從而提高教育質量和效率，是每個教育工作者需要研究和探討的問題。本文以《機械設計基礎》中曲柄搖桿機構的應用與設計為例，將在線學習互動平臺，計算機繪圖設計、三維建模及運動仿真應用到教學中，對信息化教學在《機械設計基礎》課程中的應用進行探討。

關鍵詞：機械設計基礎；信息化教學；曲柄搖桿機構

0 引言

《機械設計基礎》是機械類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課，旨在培養(yǎng)學生掌握機械設計、機構運動等方面的基本理論知識，進而培養(yǎng)學生進行機械設計及機構運動方案構思的能力。該課程專業(yè)性和理論性比較強，內容相對枯燥，在傳統(tǒng)教學中，主要是以教師為主體在課堂中對學生傳授知識，學生只是知識的被動接受者和知識的灌輸對象，這樣使得整個授課過程變得比較枯燥，學習效果也不明顯。信息化教學為《機械設計基礎》的教學提供了新思路，本文以曲柄搖桿機構的應用與設計為例，對信息化教學在《機械設計基礎》中的應用進行探索。

1 教學分析

本次課的教學內容是理解曲柄搖桿機構的運動原理并了解其應用，掌握曲柄搖桿機構的設計方法，同時培養(yǎng)學生的團隊合作精神和良好的職業(yè)素養(yǎng)。本次課中曲柄搖桿機構的急回特性和系數計算是一個重點同時也是難點，此外，它是也是影響機構設計的一個重要參數，如果不會計算將直接影響到下一個設計環(huán)節(jié)的進行，傳統(tǒng)的授課模式往往無法適時監(jiān)控到學生對此重難點的掌握情況，這也直接影響到下一個授課環(huán)節(jié)的順利進行。曲柄搖桿機構的設計是本次教學的另一個重點，常規(guī)教學模式通常是通過老師講解然后給出設計要求讓學生手繪作圖設計的方式進行，過程相對枯燥，學生積極性不高，自主設計和創(chuàng)新的能力也得不到鍛煉。針對這些問題，亟需新的教學模式來改變這些現狀。

2 信息化教學策略

整個教學過程以學生為主體，教師進行引導教學，學生學習的過程中結合創(chuàng)設的情境充分調動自己的主觀能動性進行合作探究學習。整個教學過程線上線下教學相結合，實現課堂教學與在線學習的優(yōu)勢互補。

為了突破重難點，講解過程中引入案例和動畫，使理論講解變得直觀生動，為了了解學生掌握重難點的情況，引入在線測試，適時提供測試成績和試卷分析。

3 教學實施

教學實施主要分為課前、課中、課后三個環(huán)節(jié)，三個環(huán)節(jié)相輔相成，互相補充。

3.1 課前

課前教師在在線學習平臺上發(fā)布教學資料，讓學生提前自主學習，并發(fā)布學習任務：請舉例生活中的曲柄搖桿機構并拍照。在線學習平臺上，師生可隨時進行交流互動答疑。

3.2 課中

3.2.1 情景引入

汽車風窗刮水器（圖1所示）是用于汽車刮水刷的驅動裝置，由電動機將動力傳至曲柄搖桿裝置，電動機單向連續(xù)轉動，刮水桿作左右往復擺動。作為機械設計人員，現在由你來完成汽車雨刷的設計工作。具體要求：已知行程速度變化系數K，搖桿長度及其擺角，設計汽車雨刷的四桿機構，機構簡圖如圖2所示。

通過結合和大家生活密切相關的實例進行情景設置，讓學生知道自己的所學可以運用在哪些地方，從而激發(fā)學生的學習積極性和學成后的成就感。

3.2.2 原理分析和課前作業(yè)點評

課上引入實例和動畫對曲柄搖桿機構的運動原理和應用分析進行講解。對課前同學們在在線學習平臺上提交的作業(yè)進行互評和展示，深化大家對曲柄搖桿機構原理和應用的掌握。

3.2.3重難點擊破和在線測試

結合牛頭刨床的實例，對曲柄搖桿機構的急回特性和急回特性系數進行講解，講解過程結合實例和動畫，使理論講解變得直觀生動。

講解完成后組織學生在在線學習平臺上進行急回特性系數計算相關的在線測試，借此鞏固教學重點和難點，實時了解學生掌握重難點情況，試卷提交后，平臺會自動閱卷并對試卷、成績進行綜合分析，教師根據分析結果掌握學生的接受情況，成績和分析結果則作為教學評價的一部分。

3.2.4 設計過程演示和上機設計演練

通過動畫演示曲柄搖桿機構的設計過程，將設計過程流程化，步驟化，使得復雜問題簡單化。

結合學生喜歡使用電腦操作的特性，讓學生使用AutoCAD在機房進行曲柄搖桿機構的繪圖設計。

3.3 課后

課后教師布置拓展作業(yè)讓學生鞏固學習知識并激發(fā)學生進行自主設計和創(chuàng)新的能力，此外，師生還可通過在線學習平臺和交流群進行討論、交流和答疑。

4 教學反思

整個教學過程以學生為中心，學生在教師創(chuàng)設的學習情景和引導下充分發(fā)揮自身的主觀能動性和學習積極性，對當前所學的知識進行意義建構并用這些知識解決實際問題。

整個教學設計靈活使用了多種信息化教學手段，將線上和線下教學相結合，課前重預習，課后重鞏固，課上通過在線測試高效實時了解學生對重難點知識的掌握情況；將理論講解和上機操作實踐相結合，學習效果事半功倍；二維和三維軟件的引入極大增強了學生的學習積極性；使用多種評價方式對學習效果進行綜合考核，考核過程更科學客觀。

科學合理的運用信息化手段和工具，能夠很好的與傳統(tǒng)課堂教學實現優(yōu)勢互補，提高學生學習主觀能動性，提升教學效果。

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