傅曉錦 / 上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院

興趣驅(qū)動的機(jī)械課程群教學(xué)研究

傅曉錦 / 上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院

針對當(dāng)前機(jī)械課程教學(xué)中存在填鴨式教育教學(xué)效果不佳現(xiàn)象，分析問題存在原因，提出興趣驅(qū)動的機(jī)械課程群教學(xué)方法，提高學(xué)生解決實(shí)際問題能力，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

興趣驅(qū)動；教學(xué)研究；課程群

1.引言

目前相當(dāng)多的教師上課時介紹大堆瑣碎、枯燥乏味、難以理解和記憶的課本知識，和實(shí)際開發(fā)脫節(jié)，沒有較容易理解和學(xué)習(xí)的生動有趣的范例。學(xué)生對課程缺乏系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)能力。這樣的教學(xué)方式無法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并最終導(dǎo)致學(xué)習(xí)的積極性和自信心雙雙受到打擊。理論傳授多，實(shí)踐教學(xué)、應(yīng)用性教學(xué)少，培養(yǎng)學(xué)生動手能力的內(nèi)容更少，又缺乏檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的手段和方法，學(xué)習(xí)效果難以控制。教師僅把學(xué)生作為接受知識的容器，而忽視了學(xué)生應(yīng)有的主體地位，在這種單向線性教學(xué)關(guān)系中，學(xué)生的學(xué)習(xí)處于一種被動的狀態(tài)，學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)造性受到壓抑，學(xué)生只對結(jié)論、考試題目及考試分?jǐn)?shù)感興趣。機(jī)械課程教學(xué)內(nèi)容比較抽象、比較多而復(fù)雜且涉及實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并且教學(xué)時數(shù)有限，要在有限的時間內(nèi)，使學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)制造的基本理論、基本方法，又要注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，難度較大。學(xué)生本來形象具體的可以觸摸感覺的東西，變成了超想象的抽象的不可以接受的東西，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)知識變成了抽象理論知識，可以理解記憶的東西變成了死記硬背的東西，教學(xué)達(dá)不到想要的效果。為此，改革傳統(tǒng)的教學(xué)方式的弊端，提出了興趣驅(qū)動的機(jī)械課程群教學(xué)研究。所謂“興趣驅(qū)動”的一個顯著特點(diǎn)即是化抽象為形象，化“死”機(jī)為“生”機(jī)，變壓力為動力，使興趣成為提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和自主學(xué)習(xí)的原動力。

2.興趣驅(qū)動

2.1 場景教學(xué)調(diào)動興趣和好奇心

在教學(xué)中加入詳細(xì)背景下的應(yīng)用實(shí)例，更容易把學(xué)生的興趣激發(fā)出來。以工廠車間的實(shí)際應(yīng)用場景為題材，學(xué)生的興趣就會倍增，視頻資源的有效利用，引起學(xué)生興趣。采用錄屏軟件制作仿真動畫等等，使這些視頻資源得到有效利用，進(jìn)行課件制作，合理地利用到課上課下的教學(xué)中結(jié)合錄制的視頻采用啟發(fā)式和討論式教學(xué)，引入課堂的思想，激發(fā)學(xué)生的求知欲，調(diào)動學(xué)生的發(fā)散思維，加深對理論知識的了解和掌握。

圖1 曲軸搬運(yùn)機(jī)械手

機(jī)械手是工業(yè)自動化中常用的，圖1為曲軸搬運(yùn)機(jī)械手。首先介紹搬運(yùn)機(jī)械手在實(shí)際中的應(yīng)用，然后搬運(yùn)機(jī)械手的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的演示，再到搬運(yùn)機(jī)械手的工作原理的分析，利用課下時間，學(xué)生對搬運(yùn)機(jī)械手從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，不由自主地被吸引到相應(yīng)的內(nèi)容上。通過模擬方法完成搬運(yùn)機(jī)械手的工作過程，這樣，不僅將抽象的東西形象化了，還能有效地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。在教學(xué)中引入仿真軟件，激發(fā)學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生的興趣的同時増強(qiáng)學(xué)生自主總結(jié)問題分析問題的能力。貫穿在科創(chuàng)項(xiàng)目中有很多跨學(xué)科的知識在其內(nèi)，設(shè)計(jì)階段涉及到了機(jī)械設(shè)計(jì)的知識，加工前材料的采購階段涉及到材料科學(xué)的知識，物資采購的能力以及經(jīng)濟(jì)關(guān)系，制造裝配階段，需要查工具書-切削參數(shù)的選擇-工藝的確定-程序的編制，實(shí)際操作機(jī)床進(jìn)行加工-監(jiān)測以及最后的裝配，涉及到了學(xué)生制造能力的培養(yǎng)，成本核算階段涉及到了數(shù)學(xué)和金融的知識，采用數(shù)控化機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床的設(shè)計(jì)制造進(jìn)行比較，提出問題，讓學(xué)生考慮解決的方法，涉及到了機(jī)械-電子-控制學(xué)等相關(guān)技術(shù)。

2.2 來自生活項(xiàng)目激發(fā)興趣

從實(shí)際出發(fā)到抽象的過程充分調(diào)動學(xué)生的興趣和好奇心，使教學(xué)的質(zhì)量大大地提高。自主式設(shè)計(jì)制作，提高學(xué)生興趣，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和參與性，允許學(xué)生自由選組，2～4人一組，集體完成一個項(xiàng)目并撰寫出總結(jié)報告。學(xué)生自主分組進(jìn)行查找感興趣的選題，設(shè)計(jì)仿真，進(jìn)行設(shè)計(jì)制作，寫制作報告的過程。這個過程讓他們積極主動地參與和了解一個實(shí)用的工程應(yīng)用問題、思考解決方案并總結(jié)的過程。學(xué)生的動手能力和自我學(xué)習(xí)能力以及分析解決問題的能力在這個教學(xué)中得到了鍛煉。通過完全開放和自主制作等手段，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、獨(dú)立分析、解決問題以及動手實(shí)踐能力，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和科學(xué)精神。鼓勵學(xué)生善于從生活實(shí)際中捕捉課題，通過深入觀察，了解和發(fā)現(xiàn)問題，構(gòu)思，設(shè)計(jì)屬于自己的作品。圖2為采摘水果機(jī)器人，為降低工人勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)費(fèi)用、提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，設(shè)計(jì)了水果采摘機(jī)器人。在設(shè)計(jì)中，運(yùn)用剪刀叉實(shí)現(xiàn)工作平臺的升降功能；運(yùn)用蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂的轉(zhuǎn)向；運(yùn)用推桿驅(qū)動滑塊導(dǎo)軌；運(yùn)用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)帶動機(jī)械手的閉合與分開，并以此實(shí)現(xiàn)了剪切功能。機(jī)器人設(shè)計(jì)需要機(jī)械核心課程群知識，能貫穿機(jī)械核心課程群，將其融為一體。

圖2 采摘水果機(jī)器人

2.3 應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目保持熱情和動力

將一個相對獨(dú)立的科創(chuàng)項(xiàng)目實(shí)例（產(chǎn)品教學(xué)法），交由學(xué)生自己處理，創(chuàng)設(shè)懸念情境引入，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。從新生抓起，培養(yǎng)新生學(xué)習(xí)興趣和激發(fā)求知欲望，為后實(shí)施科創(chuàng)引領(lǐng)興趣驅(qū)動的機(jī)械課程群教學(xué)研究打下基礎(chǔ)。學(xué)生自己動手設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)理論到實(shí)踐的過渡，可大大拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)空間，對學(xué)生的興趣和積極性都起到了促進(jìn)作用。在機(jī)械方面的最新應(yīng)用能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，充分發(fā)揮學(xué)生自己的各方面能力，而不是僅僅靠最終試卷和平時固定答案的作業(yè)來定分?jǐn)?shù)。人天生具有探索世界的好奇心，并在探索過程中發(fā)展出能力而得到自我肯定，激發(fā)出更大的好奇心和進(jìn)取精神, 應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目保持熱情和動力。設(shè)置具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，能激發(fā)學(xué)生的好奇心和興趣，引起學(xué)生的關(guān)注，培養(yǎng)學(xué)生的觀察力。學(xué)生通過聽講、查資料和動手操作等多種學(xué)習(xí)方法，完成給定的任務(wù)，學(xué)習(xí)行為得到肯定，學(xué)習(xí)興趣得以鞏固，主動探索精神得到培養(yǎng)。

3.結(jié)論

興趣驅(qū)動的機(jī)械課程群教學(xué)法在機(jī)械教學(xué)中的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)了師生間的互動與交往，并體現(xiàn)出學(xué)生的主體地位，達(dá)到很好的課堂教學(xué)效果，是機(jī)械課堂教學(xué)的一種理想選擇。教師在應(yīng)用中，還應(yīng)在教學(xué)設(shè)計(jì)中做全面的分析，充分發(fā)揮科創(chuàng)引領(lǐng)興趣驅(qū)動的機(jī)械課程群教學(xué)法的優(yōu)勢，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的。

[1]顧佩華,陸小華.CDIO工作坊手冊[M].汕頭：汕頭大學(xué)出版社,2008.

[2]戴維斯.教學(xué)方法手冊[M].浙江：浙江大學(xué)出版社,2006.

[3]龐維國.自主學(xué)習(xí)—學(xué)和教的原理和策略[M].上海：華東師范大學(xué)出版社,2004.

傅曉錦（1964-），男，博士，教授，上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院教師，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。