職業院校技能型人才培養《機械設計基礎》教學手段的研究與實踐

劉建麗

（泰安技師學院 山東·泰安 271000）

《機械設計基礎》是職業院校機械類和近機類專業技能型人才培養一門非常重要的專業基礎課，在教學中起著承前啟后的作用。隨著教學改革的不斷深入，結合職業院校畢業生職業崗位的需求，本人在教學內容、教學手段等方面不斷研究與實踐，探索并總結了適合于該課程的多種教學手段，取得良好的教學效果。

1 整合教學內容，優化課程體系

傳統的《機械設計基礎》課程理論性強、概念抽象，所涉及的理論覆蓋面廣、難度大、理論推導復雜、系統性強、需要學時多。這種學術型系統的教學內容顯然不能適應現今職業院校對技能型人才培養目標的要求。為此我們對《工程力學》、《機械原理》、《機械零件》等課程內容進行整合，本著以應用為目的，以“必須、夠用”為原則的教學改革思想，編寫了《機械設計基礎》教材，在必要的基本理論、基本原理的基礎上，大量刪減理論偏深、推導、證明偏多的內容，增加實用性強、與生產實踐結合緊密的內容，加強有關零件的結構設計、維修、安裝、調試等內容，添加學科前沿的新知識、新技術，注重實踐能力、動手能力和創新思維能力的培養。另外，適當的將思政元素融入教學內容，培養學生的工匠精神和專業素養。教學內容經過整合調整后，不僅實現了基礎理論與實踐相結合，而且重點突出，知識結構合理，形成了以強調掌握概念、強化應用、培養技能、提高素質作為教學重點的新的課程體系。

2 創新教學手段，提高教學質量

《機械設計基礎》課程教學中，很多基本概念和基本理論非常抽象，例如鉸鏈四桿機構曲柄存在的條件、機構自由度中的虛約束、平面連桿機構的死點位置、差動螺旋傳動等等，此課程中這種抽象的概念比比皆是。這些內容學生在學習過程中看不見、摸不著，學生難以理解，教學難度很大。所以在教學過程中，必須創新教學手段，不同的教學內容采取不同的教學手段并相互補充，才能比較容易地解決教學中的這些困難。

2.1 采用實驗教學，提高學生的感性認識

職業院校的學生基礎相對較差，又缺乏感性認識，學生對一些抽象的概念難以理解，教師在教學時可通過實驗使學生具有一定的感性認識。例如在講解鉸鏈四桿機構曲柄存在的條件時，可將學生分組，每組用提前準備好的硬紙板和螺釘，親自制作一個鉸鏈四桿機構，每組取的桿件長度不盡相同，制作出不同類型的機構，借助可變模型，演示桿長的變化、機架的改變與機構類型之間的變化規律和內在聯系，使學生在制作中了解和掌握鉸鏈四桿機構的類型和特性，學生的學習興趣也大大提高。再如講解漸開線直齒圓柱齒輪加工方法時，安排展成法加工輪齒的實驗，讓學生邊做實驗邊學習切齒原理，進一步理解根切現象產生的原因。通過實驗教學，提高學生的學習興趣，加深感性認識，加強學生對理論知識的理解和掌握。

2.2 采用生動形象的比喻，降低學習難度

比喻就是打比方，恰當的比喻可勝過千言萬語，讓人豁然開朗。在《機械設計基礎》教學過程中，恰當地運用生動形象的比喻，可將一些抽象、難以理解的教學內容變得生動、淺顯易懂，起到化難為易，最大限度地降低學習難度的功效。例如在講解差動螺旋傳動求活動螺母移動距離時，把差動螺旋傳動比喻成人在勻速行駛的車輛里行走（圖1），活動螺母比喻成人，螺桿比喻成公交車，固定螺母比喻成地面或起點。人相對起點移動的距離包括兩部分，一是車輛帶動人移動的距離L車，二是人在車輛里移動的距離L人′，當車輛和人同向行駛時，則人實際移動距離L人是兩者之和（L人=L車+L人′），當車輛和人反向行駛時，則為兩者之差（L人=L車-L人′），活動螺母移動距離計算公式的引出水到渠成，教學難點迎刃而解。再例如在講解曲柄搖桿機構死點位置時，把曲柄比喻成一扇旋轉的門（圖2），當垂直于門扇用力時可使門輕松地打開或關閉，因為此時作用在門扇上的回轉力矩最大（M=Fa，圖a）；當順著門扇用力時，無論使用多大的力都不能門轉動，因為此時力的作用線通過門的回轉中心了，作用在門扇上的回轉力矩為零（M=0，圖b），然后由門的死點位置引申到曲柄搖桿機構的死點位置（圖c)，學生豁然開朗，起到事半功倍的效果。

圖1

圖2

2.3 采用現場教學，理論與實踐相結合

《機械設計基礎》不但有較強的理論性，而且與工程實際結合緊密，實踐教學是學生學好這門課程的重要手段之一。在組織教學過程中，要充分利用校內實驗室和實習車間。我校有機械零件陳列室，涵蓋了常用的機械傳動、支承和聯接等零部件模型百余套，我充分利用這一有利條件，講每部分內容時總是找來模型進行演示或直接帶學生到陳列室現場講解，讓學生通過有動感、有色彩和形象逼真的模型接受信息，給學生以鮮明的感性認識，降低學習難度，提高學習興趣。再如在學習輪系時，為了讓學生掌握滑移齒輪是如何實現變速的，安排學生到實習車間實地觀看變速箱的結構，了解其變速特點。在講解軸系零件時，組織學生進行減速器的拆裝，通過拆裝學習軸、鍵聯接、軸承、箱體等零件的特點、安裝要求、結構設計等知識。通過實踐教學讓學生有一個強化的認知過程，彌補實踐經驗的不足，強化動手能力，對學生形成工程意識和職業能力起到重要作用。

2.4 采用案例教學，充分調動學生的學習積極性

《機械設計基礎》是一門與工程實踐聯系緊密和動手能力強的課程，采用案例教學可使學生從傳統的填鴨式的被動學習向主動學習轉變。案例教學的特點是運用案例的個性來說明、展示一般性，采用的手段是從實際案例出發，提出問題、分析問題、解決問題、發散問題。例如在講解平面四桿機構的急回特性時，我就是利用牛頭刨床作為教學案例，分以下步驟進行：（1）提出問題：讓學生觀看牛頭刨床刨削加工視頻，提出問題：牛頭刨床刨刀的工作行程速度與空回行程速度是否相等，學生很快發現回程速度快，使學生對急回特性產生感性認識；（2）分析問題：以曲柄搖桿機構為例師生共同分析急回特性產生的原因、產生的條件和工程意義；（3）解決問題：學生分組討論對心式曲柄滑塊機構、偏置式曲柄滑塊機構、擺動導桿機構是否具有急回特性，學生各抒己見發表自己的見解，小組代表展示討論結果，教師總結歸納得出結論；（4）發散問題：視頻播放急回特性在其它機器上的應用，如插床、慣性篩等，啟發學生例舉更多工程實際案例。案例教學通過教師與學生之間的交流，學生分組討論、代表展示等環節變學生為主體，活躍了課堂氣氛，激發了學習興趣，調動了學生的學習積極性。

2.5 采用多媒體教學，實現復雜問題簡單化，提高教學效率

《機械設計基礎》課程中，機構和零部件種類繁多，運動形式復雜多樣，在實際教學中往往會遇到一些語言難以表達清楚的概念、原理和工作過程。多媒體教學可通過文本、圖片、動畫、音頻、視頻等多種方式組織和表達信息，將枯燥、呆板的機械運動通過動態的畫面展現在屏幕上，提高教學的直觀性和生動性，使復雜問題簡單化，抽象問題直觀化，微觀過程宏觀化，有效降低學習難度，提高學生思考問題的主動性。另外，多媒體課件將教學提綱、教學重點、講授內容等預先進行編排，節省了教師板書、繪圖的時間，增加了課堂容量，提高教學效率。教師可根據教學內容的特點及學生的實際情況，將多媒體教學與傳統教學有機結合，達到最佳教學效果。

2.6 完善《機械設計基礎》信息化教學手段網絡資源庫建設

以學生為中心，教師提供資源進行輔導性講解，是信息化教學的特點。建設具有職教特色的專業教學資源庫，豐富多媒體課件、電子教案、微課、教學視頻、動畫、習題庫等資源，使學生可通過網絡自主學習。由中國管理科學研究院科教創新研究中心立項的重點研究課題“基于職業院校技能型人才培養《機械設計基礎》教學手段的研究與實踐”，現已建立了“《機械設計基礎》信息化教學手段”網絡學習平臺，包括與教材配套的電子教案、PPT課件、動畫資源庫、習題冊、試題庫和教學大綱等教學資源。電子教案與教材同步，條理清晰、重點突出、圖文并茂，應用了大量圖片（共305幅）表述一些機構和機器的原理、結構等；制作了與教材配套的PPT教學課件，使用了大量的虛擬模型、實物圖片、Flash動畫和視頻剪輯（共386幅），為課堂教學創造出一個圖文并茂、有聲有色、生動逼真的教學環境，有效降低學習難度，增大課堂容量，提高教學效率和學習效果；編寫了與教材配套的習題冊，題型多樣，題量適中，從不同的角度對知識點進行考察，使學生對所學知識得到充分的練習和鞏固；建立了動畫資源庫，動畫資源庫中共收集了212幅flash動畫和視頻剪輯，形象生動，色彩逼真，動態性強，解決了課程中難以用語言和文字表達的圖形內容；建立了試題庫，編輯了20套試題，每套試題都附有標準答案，既有檢測學生基本知識、基本理論和基本技能的試題，也有檢測學生運用所學知識分析和解決實際問題能力的試題，可用于學生的模擬練習，也可用于學生的期末考試。網絡資源庫的建設，可使學生利用網絡資源自主學習，進一步鞏固課堂所學知識，激發學生的學習潛能和自主學習的能力。

3 結束語

綜上所述，在《機械設計基礎》教學中，教師要不斷地對教學手段進行改革創新，對不同的教學內容采用不同的教學手段，充分發揮各種教學手段的長處，使其相互補充，才能對提高教學質量起到事半功倍的效果。