劉瓊 朱雅光 惠記莊 葉敏

摘要：為提高機械原理課程的教學(xué)質(zhì)量，本文分析了在教學(xué)過程中存在的教與學(xué)的問題，針對機械原理課程特點，課程的理論和實踐教學(xué)內(nèi)容非常多且抽象，內(nèi)容缺乏關(guān)聯(lián)性、知識點分散缺乏系統(tǒng)性，學(xué)生對抽象且邏輯性強的知識難以理解，很多知識則落入“學(xué)完—考完—忘完”的不良循環(huán)中。為此，本文提出將思維導(dǎo)圖的知識點脈絡(luò)圖融入機械原理教學(xué)模式中，形成思維可視化的機械原理課程教學(xué)模式，探索機械原理知識深入認知的底層思維與教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：機械原理；教學(xué)方法；教學(xué)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(xué)習(xí)的革命”，我們將徹底改革幾個世紀以來人們已經(jīng)習(xí)以為常的、舊的、傳統(tǒng)的教育觀念和教學(xué)模式，創(chuàng)造出一種在真正意義上尊重人的主體性、激發(fā)人的創(chuàng)造性、相信并注意開發(fā)人的潛力、便于人與人交際與合作的嶄新的教育觀念和學(xué)習(xí)模式。人們對有效學(xué)習(xí)的觀念已經(jīng)發(fā)生了根本性的變化，教學(xué)研究的重點已從如何教轉(zhuǎn)向如何學(xué)，從結(jié)果轉(zhuǎn)向過程，從機械練習(xí)轉(zhuǎn)向知識的理解和運用。學(xué)生不再被看成是接受知識的容器，而是知識的建構(gòu)者和生成者。

機械原理課程是工科院校機械類專業(yè)必修的基礎(chǔ)課程，其在機械基礎(chǔ)系列課程中占有舉足輕重的作用，承擔著培養(yǎng)學(xué)生機械系統(tǒng)整體運動方案設(shè)計的重要任務(wù)。但是盡管圍繞機械原理課程的教學(xué)研究已經(jīng)進行了十多年，課程的理論和實踐教學(xué)內(nèi)容非常多且抽象，因而為了簡化教學(xué)內(nèi)容而側(cè)重于平面機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成、平面機構(gòu)運動學(xué)和靜力學(xué)分析、典型平面機構(gòu)設(shè)計和運動特性分析上，然而，由于課程內(nèi)容缺乏關(guān)聯(lián)性、知識點分散缺乏系統(tǒng)性，學(xué)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(xué)完—考完—忘完”的不良循環(huán)中；學(xué)生無法從機械系統(tǒng)的整體觀念上順利完成系統(tǒng)的運動方案設(shè)計，無法從機械產(chǎn)品綜合設(shè)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(shù)手段“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，幫助學(xué)生主動獲取知識，喚醒學(xué)生的創(chuàng)造意識。本文的教育理念是想摒棄在課堂中單調(diào)而乏味的教育方式，即讓學(xué)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(xué)生應(yīng)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(xué)所想。我們希望能夠幫助學(xué)生深入地了解到每堂課所學(xué)的知識都是互相關(guān)聯(lián)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(yǎng)學(xué)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(xué)習(xí)中將這些信息進行擴張與融合，進而真正掌握一門學(xué)科。總而言之，我們希望重新喚起學(xué)習(xí)的樂趣，也就是讓學(xué)生積極地參與學(xué)習(xí)的過程，享受學(xué)習(xí)帶來的自然的興奮感，這種興奮在傳統(tǒng)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(dǎo)圖的知識點脈絡(luò)圖融入機械原理教學(xué)模式之中，形成思維可視化的機械原理課程教學(xué)模式，探索機械原理知識深入認知的底層思維與教學(xué)方法。

一、當前的教學(xué)模式

教學(xué)是一種獨特的技能，每個人的風(fēng)格都不一樣。教育是一門藝術(shù)，既需要創(chuàng)造力也離不開直覺，然而，教育不僅僅是一門藝術(shù)，它還具備科學(xué)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(zhàn)與做投資或科研中面臨的困難差別不大，但這次挑戰(zhàn)很可能會給那些想要學(xué)習(xí)的人帶來巨大收獲。

有些人認為如果不增加學(xué)生的數(shù)量，只要多招聘老師、修建更多的教學(xué)樓、采用更多的教科書、引進更多的電腦設(shè)備，那么現(xiàn)行的教育模式就沒有任何問題。在他們看來，小班教學(xué)就是靈丹妙藥。如今，對于班級規(guī)模變小這一觀點，沒有人持反對態(tài)度，我也希望班級中的人數(shù)盡可能少，這樣學(xué)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(xué)生跟不上教學(xué)進度的問題。

即使是小班授課這種方式也忽略了與學(xué)生學(xué)習(xí)方式有關(guān)的幾個基本問題：比如，學(xué)生學(xué)習(xí)的步調(diào)是不一致的，一部分學(xué)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(xué)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(xué)生聰明，理解得慢也不代表學(xué)生愚笨。另外，理解得快也不能代表學(xué)生對知識理解得足夠透徹。所有學(xué)習(xí)進度的快慢是個人習(xí)慣問題，與智力無關(guān)。與那些很快就學(xué)會的人相比，學(xué)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(fā)揮更多作用。

此外，那些中學(xué)算術(shù)學(xué)得不好的學(xué)生或許在碰到高等數(shù)學(xué)中的抽象問題時，又會展現(xiàn)出高人一等的理解能力。問題的關(guān)鍵在于，不管班里的學(xué)生有20名、30名甚至是60名，每名學(xué)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(xué)也不一定是理想的教學(xué)方式，原因在于，老師為了讓學(xué)生跟上國家要求的教學(xué)進度不得不按照教學(xué)大綱繼續(xù)授課，因而忽略了學(xué)生對于知識點的掌握情況。在標準化課堂的教學(xué)模式上，沒有留給學(xué)生足夠的思考與理解知識的時間。不管班級規(guī)模的大小，老師都會按照授課的時間進入新的知識的學(xué)習(xí)，而問題往往就出現(xiàn)在這里。倘若學(xué)生有足夠的時間，大部分都可以完全掌握所學(xué)知識。因此，當前的教學(xué)模式抹殺了學(xué)生對學(xué)習(xí)的樂趣、主動性和創(chuàng)造性。

二、“互聯(lián)網(wǎng)+”精熟教學(xué)法

通過分析當前教學(xué)模式的問題，得到兩個重要的認知：其一，每個學(xué)生對知識所掌握的程度不同，所以其所學(xué)進度應(yīng)按照個人來制定。其二，如果學(xué)生想更深入地了解學(xué)習(xí)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(xiàn)這兩個認知目標？于是，本文提出一種對當前教學(xué)模式的改進方法，即“互聯(lián)網(wǎng)+”精熟教學(xué)法。

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

然而，在那個時代，精熟教學(xué)法并沒有得到發(fā)展。限制該教育理念發(fā)展的原因有三：其一是經(jīng)濟因素，比如，印刷和分發(fā)教學(xué)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(yǎng)成本更高；其三是新的教育理念并沒有得到學(xué)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(tǒng)的教育模式本來就行得通，既然我們還可以繼續(xù)采用講課的方式傳授知識，還可以使用傳統(tǒng)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(xué)法一再證明了它對學(xué)生有益處，并獲得了各種報告和數(shù)據(jù)的支持，但它仍難逃銷聲匿跡的命運。

當今時代，云計算、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展正改變著社會的生態(tài)，也改變著教育生態(tài)。未來教育在“互聯(lián)網(wǎng)+”的環(huán)境中將會發(fā)生巨大的變化，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)運用精熟教學(xué)法的優(yōu)勢，共同來應(yīng)對“互聯(lián)網(wǎng)+”對教育帶來的沖擊，必將成為教育界密切關(guān)注和研究的重要課題。

三、“互聯(lián)網(wǎng)+”精熟教學(xué)法的實踐方法

學(xué)習(xí)和認知事物一般都是通過感知—分析—綜合的過程來實現(xiàn)。首先要對機械原理的學(xué)習(xí)內(nèi)容有一個全面而又整體的認知，再通過思維導(dǎo)圖這個工具來繪制機械原理的整體脈絡(luò)圖。通過思維導(dǎo)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(lián)系，然后通過學(xué)習(xí)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(tǒng)的共性問題，闡述了機構(gòu)運動設(shè)計、機械動力設(shè)計、機械系統(tǒng)方案設(shè)計三部分內(nèi)容，介紹了常見的其他機構(gòu)類型和運動原理。由于現(xiàn)有的教材中很多關(guān)于機構(gòu)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(jīng)驗的本科學(xué)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(lián)系到一起，導(dǎo)致教學(xué)的實際效果很不理想。通過知識點的思維脈絡(luò)圖（如圖1）可以使學(xué)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(luò)圖是把機械原理課程中的知識和概念運用思維導(dǎo)圖的原理所繪出的知識點脈絡(luò)圖。思維導(dǎo)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(shù)字、符碼、食物、香氣、線條、顏色、意象、節(jié)奏、音符等），都可以成為一個思考中心，并由此中心向外發(fā)散出成千上萬的關(guān)節(jié)點，每一個關(guān)節(jié)點代表與中心主題的一個連結(jié)，而每一個連結(jié)又可以成為另一個中心主題，再向外發(fā)散出成千上萬的關(guān)節(jié)點，呈現(xiàn)出放射性立體結(jié)構(gòu)。而這些關(guān)節(jié)的連結(jié)可以視為一個人的記憶，也就是個人數(shù)據(jù)庫。人類從一出生即開始累積這些龐大且復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫，大腦驚人的儲存能力使人們累積了大量的資料，經(jīng)由思維導(dǎo)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(shù)據(jù)依據(jù)彼此間的關(guān)聯(lián)性分層分類管理，使資料的儲存、管理及應(yīng)用因更有系統(tǒng)化而提高大腦運作的效率。

因此，運用思維導(dǎo)圖來梳理機械原理課程中的知識和概念，形成呈3D形態(tài)分布的知識點脈絡(luò)圖，將會有效提高學(xué)生對機械原理課程學(xué)習(xí)的理解率。

四、結(jié)論

機械原理課程在機械類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中占有舉足輕重的地位，本文從注重培養(yǎng)、激發(fā)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)精神出發(fā)，合理分析并且提出了對機械原理課程的教學(xué)模式改革方案，運用思維導(dǎo)圖來梳理機械原理課程中的知識和概念，構(gòu)建機械原理課程體系的知識點脈絡(luò)圖，有效提高了學(xué)生對機械原理課程學(xué)習(xí)的理解能力，提出了借助“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)來構(gòu)建基于思維導(dǎo)圖的機械原理課件的底層軟件架構(gòu)，探討了機械原理課程教與學(xué)的一些體會，以供相關(guān)教學(xué)工作者參考。

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