信息化教學方法在《工程機械設計》課程中的設計及應用研究

遲春燕 鄭森

【摘要】當前信息化技術已被廣泛應用在各大院校的教育教學活動之中。本文運用Matlab/GUI建立工程機械設計輔助教學平臺應用于工程機械設計課程的理論及實踐教學活動。為增強師生互動，提高學生對工程機械設計過程的理論掌握與實踐操作能力，提高教育教學質量，促進教育的信息化發展提供技術支撐。

【關鍵詞】信息化? 教學方法? 工程機械設計

一、引言

《工程機械設計》講授典型工程機械包括挖掘機、裝載機、推土機等的工作裝置的設計過程，是一門體現建筑類院校專業特色的機械工程專業必修專業課。課程具有內容涵蓋范圍廣，前后知識關聯程度強，對先修課程的綜合運用性高等特點。該課程目前采取課堂講授為主與課下自學相輔的教學方式，在兩種方式中學生都處于較為被動的狀態，與教師互動性不強，對教學過程的參與熱情不高，教學效果與預期有所差距。

二、信息化教學

隨著科學技術的飛速發展，信息技術已經滲透到經濟發展和社會生活的各個方面，全民教育、優質教育、個性化學習和終身學習已經成為信息時代教育發展的重要特征[1]。信息化教學方法是以現代教育思想和理論為指導，在傳統教學手段的基礎上，通過現代化的教育技術、教育方法、教育資源等開展的學習者和教育者之間的互動活動。既能豐富教學內容、提升教學質量、實現教學目標，還能培養和提高學生信息素養和綜合能力，使教學效率和教學效果得到顯著提高。

目前國內講授工程機械設計相關課程的院校，在該門課程的信息化教學中存在多種形式，如對網絡教學、聊天工具、圖書館數據庫、手機App的利用等，但都存在沒有人機交互性高的教學輔助軟件，缺乏針對工程機械設計的應用系統等問題。本文將研究利用Matlab/GUI構建工程機械設計輔助教學平臺，促進教學過程數字化、智能化、可視化，較好的實現教學過程的人機互動與師生互動。

三、工程機械設計輔助教學平臺的建立

（一）工程機械設計輔助教學平臺架構

工程機械設計輔助教學平臺主要由以下四個層級構成。

（1）登錄入口層。通過賬號密碼登錄，賬號與學生的學號或教師的工號相對應，密碼自行設定，做到一人一系統，便于設計成果的保存，可有效杜絕抄襲現象存在，也利于教師了解學生的階段性學習成果。

（2）設計操作層。在該層級里主要實現不同類型工程機械的設計過程，是整個平臺的核心所在。具體包括橫向指標（設計機型的選擇）和縱向指標（設計流程的制訂）兩方面。

橫向指標。考慮到學生的專業技能提高和未來的職業發展需求，并結合工程應用進行取舍，選擇設置裝載機、挖掘機、推土機、壓路機等模塊。后續可以補充其他機型如攤鋪機、混凝土攪拌機、混凝土泵等，也可為《路面施工機械》、《樁工混凝凝土機械》等課程的授課和實踐提供必要服務。

縱向指標。實現設計過程，針對一種工程機械的設計主要遵循概述→總體設計→工作裝置設計的思路。概述是從分類、特點、結構、工作原理等對工程機械有概括性認識。總體設計以選擇為主，設計為輔，對發動機、行走系統、轉向系統等進行合理選型，對總體參數及主要工作參數等進行設計。工作裝置設計是設計重點，包括對工作裝置結構選擇、尺寸設計、強度校核、液壓系統設計等。

（3）數據資料層。該層級包含參考工具和外部接口兩個模塊。參考工具模塊主要收錄或鏈接文獻資源、視頻資源、公司網站等，便于學生獲取所需的資料與數據。外部接口模塊主要用于實現和其他軟件如CATIA、AutoCAD等的數據連接，為后續的設計改進，產品分析等工作做好準備。

（4）師生反饋層。該層級包含成果提交和討論專區兩個模塊。成果提交模塊在教師和學生系統中有所區別。教師進入該模塊會收到學生提交的作業，教師可以查看但不能修改，教師對學生作業給出的審閱意見及評分會反饋到該學生系統中，同樣學生只能查看不能修改。討論專區模塊主要用于師生之間進行交流，實現同步或異步互動。

（二）工程機械設計輔助教學平臺特點

（1）通過按鈕、菜單、對話框等人機交互方式，使學生通過選擇數據、輸入數據、給出圖形的方法進行設計，直觀性強，不僅使學生能夠及時發現并調整設計過程中出現的問題，也有利于學生創新思維的開發和創新能力的培養。

（2）引導性更強，便于學生熟悉并掌握設計過程，在設計過程中體會設計樂趣，檢驗設計成果，便于學生從不同渠道輕松獲取所需知識，更注重互動性，滿足學生的求知探索欲望，激發學生的學習興趣。

（3）可以給學生全天候多樣性的指導和幫助，學生可以根據自己的知識水平、學習能力、時間分配等，選擇適當的學習內容，并將其應用到具體設計實例中去，獨立完成設計過程，使學生在學習過程中更有成就感。

（4）實行開放式、模塊化管理，可根據教學內容與學生需求進行調整，對內容實行動態更新、有效整合、充分共享，便于可持續發展。

四、結語

為促進工程機械設計課程教學的信息化發展，利用Matlab/GUI創建工程機械設計輔助教學平臺，用于該課程的理論與實踐教學，通過該平臺在師生間的推廣和使用，得到廣大師生的充分肯定，學生的學習積極性和主動性得到極大調動，師生之間的互動更為頻繁有效，學生對理論知識的掌握與運用得到顯著提高。

參考文獻：

[1]王起全，楊壁軍.信息化在安全工程教學中的應用[J].信息記錄材料，2018，（19）.

[2]馬雪芬.信息化環境下混合教學模式在電類基礎課中的應用研究[J].信息記錄材料，2018，（19）.

[3]唐敏.自動生產線安裝與調試課程信息化教學設計及應用研究[J].產業與科技論壇，2017，（16）.

基金項目：吉林建筑大學2016年度高等教育教學研究課題（編號：XJY2016028）。

作者簡介：遲春燕（1980-），吉林長春人，講師，工學博士，主要從事工程機械設計研究;鄭森（1983-），吉林人輝南，講師，工學博士，主要從事工程機械設計研究。