“互聯網+”機械原理課程教學模式改革的研究

劉瓊 朱雅光 惠記莊 葉敏

摘要：為提高機械原理課程的教學質量，本文分析了在教學過程中存在的教與學的問題，針對機械原理課程特點，課程的理論和實踐教學內容非常多且抽象，內容缺乏關聯性、知識點分散缺乏系統性，學生對抽象且邏輯性強的知識難以理解，很多知識則落入“學完—考完—忘完”的不良循環中。為此，本文提出將思維導圖的知識點脈絡圖融入機械原理教學模式中，形成思維可視化的機械原理課程教學模式，探索機械原理知識深入認知的底層思維與教學方法。

關鍵詞：機械原理；教學方法；教學研究

中圖分類號：G642.40 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）19-0102-03

當今世界正面臨著一場“學習的革命”，我們將徹底改革幾個世紀以來人們已經習以為常的、舊的、傳統的教育觀念和教學模式，創造出一種在真正意義上尊重人的主體性、激發人的創造性、相信并注意開發人的潛力、便于人與人交際與合作的嶄新的教育觀念和學習模式。人們對有效學習的觀念已經發生了根本性的變化，教學研究的重點已從如何教轉向如何學，從結果轉向過程，從機械練習轉向知識的理解和運用。學生不再被看成是接受知識的容器，而是知識的建構者和生成者。

機械原理課程是工科院校機械類專業必修的基礎課程，其在機械基礎系列課程中占有舉足輕重的作用，承擔著培養學生機械系統整體運動方案設計的重要任務。但是盡管圍繞機械原理課程的教學研究已經進行了十多年，課程的理論和實踐教學內容非常多且抽象，因而為了簡化教學內容而側重于平面機構結構組成、平面機構運動學和靜力學分析、典型平面機構設計和運動特性分析上，然而，由于課程內容缺乏關聯性、知識點分散缺乏系統性，學生對抽象且邏輯性強的知識難以理解、更難以形成長期記憶，很多知識則落入“學完—考完—忘完”的不良循環中；學生無法從機械系統的整體觀念上順利完成系統的運動方案設計，無法從機械產品綜合設計的角度理解本課程所講述知識的真正用處。

因此，以機械原理課程為例，借助當今已有的但尚未被充分利用的技術手段“互聯網+”技術，幫助學生主動獲取知識，喚醒學生的創造意識。本文的教育理念是想摒棄在課堂中單調而乏味的教育方式，即讓學生死記硬背、生硬的套用公式，這種方式的意義無非就是讓學生應付考試，在考試中取得高分，而不會讓他們真正有意義地記住自己的所學所想。我們希望能夠幫助學生深入地了解到每堂課所學的知識都是互相關聯的、密不可分的，知識的深度與難度也是隨著每堂課的進行而層層遞進的。我們希望還能培養學生的敏銳洞察力，這樣即使他們每次只掌握一個知識點，也能在后面的學習中將這些信息進行擴張與融合，進而真正掌握一門學科?？偠灾覀兿Ｍ匦聠酒饘W習的樂趣，也就是讓學生積極地參與學習的過程，享受學習帶來的自然的興奮感，這種興奮在傳統課堂服從式的教育模式中被壓抑了。

為此，本文提出將源于思維導圖的知識點脈絡圖融入機械原理教學模式之中，形成思維可視化的機械原理課程教學模式，探索機械原理知識深入認知的底層思維與教學方法。

一、當前的教學模式

教學是一種獨特的技能，每個人的風格都不一樣。教育是一門藝術，既需要創造力也離不開直覺，然而，教育不僅僅是一門藝術，它還具備科學的嚴謹性。嘗試不同的教育方式，看看哪種更有效，這種智力上的挑戰與做投資或科研中面臨的困難差別不大，但這次挑戰很可能會給那些想要學習的人帶來巨大收獲。

有些人認為如果不增加學生的數量，只要多招聘老師、修建更多的教學樓、采用更多的教科書、引進更多的電腦設備，那么現行的教育模式就沒有任何問題。在他們看來，小班教學就是靈丹妙藥。如今，對于班級規模變小這一觀點，沒有人持反對態度，我也希望班級中的人數盡可能少，這樣學生就可以更多地與老師交流。然而不幸的是，小班授課也無法解決學生跟不上教學進度的問題。

即使是小班授課這種方式也忽略了與學生學習方式有關的幾個基本問題：比如，學生學習的步調是不一致的，一部分學生可以較快地憑借自己的直覺理解一個知識點，但另一部分學生可能會需要仔細思考才能理解。理解得快并不一定說明學生聰明，理解得慢也不代表學生愚笨。另外，理解得快也不能代表學生對知識理解得足夠透徹。所有學習進度的快慢是個人習慣問題，與智力無關。與那些很快就學會的人相比，學得慢的也許會獲得更多知識，而這些知識在大腦中儲存得更為長久，在未來也會發揮更多作用。

此外，那些中學算術學得不好的學生或許在碰到高等數學中的抽象問題時，又會展現出高人一等的理解能力。問題的關鍵在于，不管班里的學生有20名、30名甚至是60名，每名學生對一個知識點的掌握能力都是有差別的，一對一的小班教學也不一定是理想的教學方式，原因在于，老師為了讓學生跟上國家要求的教學進度不得不按照教學大綱繼續授課，因而忽略了學生對于知識點的掌握情況。在標準化課堂的教學模式上，沒有留給學生足夠的思考與理解知識的時間。不管班級規模的大小，老師都會按照授課的時間進入新的知識的學習，而問題往往就出現在這里。倘若學生有足夠的時間，大部分都可以完全掌握所學知識。因此，當前的教學模式抹殺了學生對學習的樂趣、主動性和創造性。

二、“互聯網+”精熟教學法

通過分析當前教學模式的問題，得到兩個重要的認知：其一，每個學生對知識所掌握的程度不同，所以其所學進度應按照個人來制定。其二，如果學生想更深入地了解學習高難度的知識，首先需要掌握、熟知最為基本的知識和概念。那么，如何來實現這兩個認知目標？于是，本文提出一種對當前教學模式的改進方法，即“互聯網+”精熟教學法。

1923年教育家沃什伯恩在美國溫內特卡鎮學校里采用了一種教學模式——溫內特卡計劃。這一計劃中的核心就是精熟教學法。其說明了只要教學條件足夠完善，那么所有的學生都能夠掌握知識，任何學生不會出現學不會或成績不佳的現象。在這種方法中，課堂授課內容并不是按照時間來劃分，而是將同學們的主觀理解程度與熟悉程度作為參考，完全顛覆了傳統教學模式的單調與死板。

然而，在那個時代，精熟教學法并沒有得到發展。限制該教育理念發展的原因有三：其一是經濟因素，比如，印刷和分發教學參考書、試卷以及個人閱讀材料的成本太高；其二是對教師隊伍的要求高且培養成本更高；其三是新的教育理念并沒有得到學校管理人員和政府的支持，在他們看來，教育改革的道路充滿荊棘坎坷，改革的過程讓人心生畏懼。傳統的教育模式本來就行得通，既然我們還可以繼續采用講課的方式傳授知識，還可以使用傳統的教科書，成本低又有效，為什么要做出改變呢·于是，盡管精熟教學法一再證明了它對學生有益處，并獲得了各種報告和數據的支持，但它仍難逃銷聲匿跡的命運。

當今時代，云計算、物聯網和大數據技術的發展正改變著社會的生態，也改變著教育生態。未來教育在“互聯網+”的環境中將會發生巨大的變化，借助“互聯網+”技術運用精熟教學法的優勢，共同來應對“互聯網+”對教育帶來的沖擊，必將成為教育界密切關注和研究的重要課題。

三、“互聯網+”精熟教學法的實踐方法

學習和認知事物一般都是通過感知—分析—綜合的過程來實現。首先要對機械原理的學習內容有一個全面而又整體的認知，再通過思維導圖這個工具來繪制機械原理的整體脈絡圖。通過思維導圖來感知、認知這門課程，最直觀地認識到課程中的每個知識點，分析各個知識點之間的聯系，然后通過學習課程更全面地認識整個課程體系。

機械原理課程研究了整個機械系統的共性問題，闡述了機構運動設計、機械動力設計、機械系統方案設計三部分內容，介紹了常見的其他機構類型和運動原理。由于現有的教材中很多關于機構等方面的概念表述，其描述語法往往偏于抽象化和理論化，很多概念對沒有太多實踐經驗的本科學生而言往往難于理解，更無法將其與工程實踐中的對象和問題聯系到一起，導致教學的實際效果很不理想。通過知識點的思維脈絡圖（如圖1）可以使學生對機械原理課程中分布的知識點有一個全面的認識。

知識點脈絡圖是把機械原理課程中的知識和概念運用思維導圖的原理所繪出的知識點脈絡圖。思維導圖是一種將放射性思考具體化的方法。放射性思考是人類大腦的自然思考方式，每一種進入大腦的資料，不論是感覺、記憶或是想法（包括文字、數字、符碼、食物、香氣、線條、顏色、意象、節奏、音符等），都可以成為一個思考中心，并由此中心向外發散出成千上萬的關節點，每一個關節點代表與中心主題的一個連結，而每一個連結又可以成為另一個中心主題，再向外發散出成千上萬的關節點，呈現出放射性立體結構。而這些關節的連結可以視為一個人的記憶，也就是個人數據庫。人類從一出生即開始累積這些龐大且復雜的數據庫，大腦驚人的儲存能力使人們累積了大量的資料，經由思維導圖的放射性思考方法，除了加速資料的累積量外，更多的是將數據依據彼此間的關聯性分層分類管理，使資料的儲存、管理及應用因更有系統化而提高大腦運作的效率。

因此，運用思維導圖來梳理機械原理課程中的知識和概念，形成呈3D形態分布的知識點脈絡圖，將會有效提高學生對機械原理課程學習的理解率。

四、結論

機械原理課程在機械類專業學生培養中占有舉足輕重的地位，本文從注重培養、激發學生的主動學習精神出發，合理分析并且提出了對機械原理課程的教學模式改革方案，運用思維導圖來梳理機械原理課程中的知識和概念，構建機械原理課程體系的知識點脈絡圖，有效提高了學生對機械原理課程學習的理解能力，提出了借助“互聯網+”技術來構建基于思維導圖的機械原理課件的底層軟件架構，探討了機械原理課程教與學的一些體會，以供相關教學工作者參考。

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