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摘 要 针对机械类基础课程授课内容多、涉及知识面广以及学生主动学习积极性差等问题，从教师授课方法、手段和调动学生学习兴趣等方面，阐述增强机械类基础课程教学效果的方法。
关键词 机械类基础课程；问题导向式教学方法；多媒体课件
中图分类号：G642.3 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2017）04-0083-03
Abstract Aiming at the problems of excessive contents， involving a
wide range of knowledge， and student initiative learning initiative is
poor. This paper expounds the methods of improving the teaching effect of mechanical basic courses from the aspects of teaching methods，
means， and arousing students’ learning interest.
Key words mechanical basic courses； problem-based learning method；
multimedia courseware
1 機械类基础课程教学现状分析
机械类基础课程主要由机械原理、机械设计等课程构成，是一类介绍常用机构基础知识和通用机械零件一般设计方法的机械技术核心基础课，涉及诸如机械制图、高等数学、理论力学、材料力学、金属加工工艺学、公差与配合等必修课的综合利用，其涵盖的知识面广、工程实践性强，教学难度相对较大[1]。
在机械类基础课程教学过程中，一般都会出现工科教学中的通病：1）教材内容以陈旧的纯理论知识为主，无法激起学生学习的主动性和兴趣，影响教学效果；2）教学过程以教师讲授为主，降低学生学习的独立性和参与性，阻碍学生创造性思维能力的培养。
2 机械类基础课程教学方法分析
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中明确提出：“我国教育改革发展的战略主题是坚持以人为本、全面实施素质教育，人才培养具体要着力提高三大能力，即学习能力、实践能力和创新能力。要以学生为主体，以教师为主导，充分发挥学生的主动性，促进学生健康成才，把改革和创新作为教育发展的强大动力，改革教学内容、方法和手段。”著名教育家叶圣陶说过：“所谓教师之主导作用，盖在善于引导启迪，俾学生自奋其力，自致其知，非谓教师滔滔讲说，学生默默聆受。”叶圣陶还讲过：导者，多方设法，使学生能逐渐自求得之，卒底于不待教师教授之谓也。因此，在教学过程中，教师主导作用的重点在于“多方设法”，从而引导学生更好地“自奋其力，自致其知”。在课堂授课过程中，教师讲授知识固然重要，但讲解分析、解决问题的思路，促进学生掌握获取新知识的方法更重要。毋庸置疑，采取以学生为主体、教师为主导的教学模式，进行机械类基础课程教学方法的情境设计和教学，对于机械类基础课程教学具有重要的指导意义。
基于问题导向式教学方法 “国际21世纪教育委员会”提出的教育四大“支柱”为学会认知、学会做事、学会共处和学会生存。这里提出的教育四大“支柱”对于知识的学习，主要强调的就是让学生学会自己去独立发现新知识，去获取或更新知识，而不是系统化的知识本身[2]。诚然，对于机械类基础课程来说，教师在教育、教学过程中，着重加强培养学生利用所学机械知识和技能解决实际工程问题的能力尤为必要。
问题导向式教学方法，主要是指以问题为引线，将提出问题、分析问题和解决问题贯穿于教学的全过程，引导学生获得新知识，并培养学生获得解决实际问题的能力。如机械类基础课程中涉及众多常用机构（如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等）和通用零件（螺栓、键、轴、滚动轴承以及齿轮传动、带传动、链传动等）的设计计算等内容。这些内容相对独立，缺乏有机的关联性，学生学习过程中容易产生知识繁杂、思路不清、枯燥无味、厌学等感觉。所以，在讲授这些内容时，可以通过一些日常生活中或现代机械中的典型工程实例，提出相应的问题，引导学生在探索的过程中掌握新知识。
如在讲授“平面四杆机构的基本特性”时，教师可通过“缝纫机的踏板机构”以及其三维动画的演示，提出“缝纫机在使用过程中为何会出现踏不动或倒车的现象”的问题，引导学生自主分析或分组讨论问题产生的原因以及解决问题的办法。这样便可把平面四杆机构的压力角、传动角、死点位置以及消除死点位置不良影响的措施等内容有机地串联在一起，不但可以提高学生的学习热情，而且可以拓展学生的创新思维。
所以，教师要善于根据具体的教学内容提出合适的问题，以问题为导向，激发学生的求知欲，启发和引导学生运用已学知识解决新问题，以达到学生自主获得新知识和逐步提高解决工程实际问题能力的目的。“问题导向”式的教学设计方法可分为：
1）教师进行授课内容和教学目标分析，提出合适的教学问题；
2）教师进行学生分析，了解学生的学习需要以及学生具有的相关知识和技能等；
3）教师进行课程相关教学资源的了解和准备；
4）教师把需要学生解决的问题分解为若干个子问题，并按一定的顺序对子问题进行排列；
5）教师引导学生借助各种学习资源，顺序独立地解决各个学习子问题，最终完成对教学问题的解决；
6）学生展示问题的解决方法，教师进行学习评价和总结；
7）教师进行教学反思以改进。
基于构造真实情境式教学方法 机械类基础课程中的大多内容是对现实机械的抽象或概括，或是对现实机械的直接描述，具有内容枯燥、繁杂、实践性强等特点。在传统填鸭式、灌输式的课堂教学模式下，其内容的广泛性与学时有限性之间的矛盾，影响了学生对知识的掌握，更影响了学生创新能力的培养。诚然，机械类基础课程的教学不是知识的简单传递，而是知识的处理与转换。因此，在机械类基础课程教学过程中，教师适合采取诸如模型演示、光盘观摩、动画展示和操作性实验等构造“真实情境”式的教学形式，启发和引导学生进行主动积极的学习。 如在讲授“铰链四杆机构存在曲柄的条件”时，可以首先利用教学模具和三维动画演示各类型铰链四杆机构的运动情况，让学生分组讨论它们的异同之处，再引导学生利用三角形知识，进行曲柄存在条件的分析、推导和讨论，使得学生能够对知识进行全面、深入的理解。同时，教师还可结合日常生活中或现代机械中的一些具体机械实例讲授相关知识，促进学生学习主动性和兴趣的发挥。例如：可以从学生熟悉的飞机起落架、工业机器人、汽车前窗雨刷、雨傘的收放机构、人体假肢以及卫星太阳能帆板等入手，讲授连杆机构；从电影放映机的卷片抓放机构引入槽轮机构，即间歇运动机构的分析；结合自行车、汽车的变速系统以及机械式手表等，介绍链传动、齿轮传动等相关内容。这些实用性很强的实例，对学生来说司空见惯、容易理解和接受，不但可以激发学生的学习兴趣，而且能调动其学习的积极性和主动性[3]。
在机械类基础课程教学过程中，教师需要针对各章节的具体教学内容，详细分析教学内容的难点和重点，进行教学情境模式的合理设计，提供如图形、动画、视频、实物或实验等表现形式，使抽象的机械工作原理变得直观易懂，激发学生学习的主动性、积极性、创造性，充分体现学生的认知主体作用。具体可采取的方法如下[4-6]。
1）利用多媒体课件。计算机辅助教学课件与呆板的黑板相比，更能创造出一个形象直观、图文并茂、生动逼真的教学环境，充分调动学生的多种感官参与学习，深化课程内容的理解，这可大大提高教师的授课效率和学生的学习质量，也有助于学生创新思维的培养和创新能力的开发。
如在分析一对渐开线标准齿轮的啮合点轨迹与公法线重合的问题时，由于内容抽象，学生难以理解。这时可通过播放渐开线齿轮啮合运动的模拟动画（在动画中将公法线和啮合点轨迹标示出来，使学生能清晰地观察到齿轮啮合的全过程，理解啮合点轨迹与公法线重合的事实），使得啮合点轨迹与公法线重合的结论得以验证。同样，在讲解渐开线齿廓的加工过程和根切现象时，教与学的难度也很大，也可以利用计算机仿真软件创建齿轮的范成加工动画，通过改变齿轮的各种参数来观察齿轮范成加工方法和根切变化的情况，既直观生动，又容易理解。
2）借助实物模型。在机械类基础课程教学过程中，学生接触最多的就是机械机构或零件。因此，在进行教学内容学习时，可通过展示机械实物模型作为切入点（如通过展示齿轮的实物模型，进行齿轮参数和基本尺寸内容的学习；通过展示平带、V带、链条和滚动轴承等，分别进行带传动、链传动以及滚动轴承等的学习），使抽象的知识具体化、形象化，为学生架起由形象到抽象的“桥梁”，既可降低学生对机构的认知难度，也可激发学生的学习兴趣和求知欲，促使学生积极主动地探究新知识、获得新知识。
3）采用现场教学。将现场教学应用于机械类基础课程教学中，具有亲验性、互动性、个性化和多元化等特点。这种形象化的教学手段，具有其他教学手段不具备的优势，学生能通过认识实物结构和实际操作，获得对机械理论知识的验证和理解，既能深刻地掌握知识与理论，也能锻炼动手能力。如机械设计课程中的减速器设计就可采用现场教学模式，使学生在拆、装减速器的过程中，了解减速器结构中的传动设计（如直齿轮、斜齿轮、锥齿轮、蜗杆等）、支撑件设计（如轴、轴承等）、箱体设计以及密封、润滑等，既加深学生对理论认识的理解，又锻炼学生的操作能力。
3 总结
机械类基础课程的教学内容多、知识覆盖面广、实践性强，对教师和学生来讲，如何取得较好的教学效果尤为重要。全面增强机械类基础课程的教学效果，既需要教师大量的课前备课工作，也需要教师课上用生动、易懂的语言进行抽象复杂问题的讲解，同时离不开学生的主动参与和积极思考。只要教师用心钻研、不断探索，将教学理论与教学实际相结合，采用灵活多样的教学方法和手段，充分调动学生的学习主动性和兴趣，就一定能取得越来越好的教学效果。
参考文献
[1]刘雷.基于建构主义理论的机械设计基础教学[J].理工高教研究，2007（1）：90-91.
[2]纪滢.教学设计研究：基于问题解决学习的双主模式[J].中国教育技术装备，2015（12）：12-14.
[3]Liu Shanzeng. Teaching Ideas and Method of Mechanical Design Basis Based on Constructivism[C]//The 3rd Interna-tional Conference on Higher Education Development and Teaching
Innovation. UK Scientific Publishing，2013：124-127.
[4]滕兵.机械原理教学方法探讨与研究[J].上海工程技术大学教育研究，2009（1）：48-49.
[5]辛荣生.非机类机械设计基础课程教学方法的研究[J].河南教育学院学报：自然科学版，2012，21（1）：61-63.
[6]朱丹凤，姚海滨.现场教学在“机械设计基础”教学中的应用[J].扬州教育学院学报，2010，28（3）：71-73.
关键词 机械类基础课程；问题导向式教学方法；多媒体课件
中图分类号：G642.3 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2017）04-0083-03
Abstract Aiming at the problems of excessive contents， involving a
wide range of knowledge， and student initiative learning initiative is
poor. This paper expounds the methods of improving the teaching effect of mechanical basic courses from the aspects of teaching methods，
means， and arousing students’ learning interest.
Key words mechanical basic courses； problem-based learning method；
multimedia courseware
1 機械类基础课程教学现状分析
机械类基础课程主要由机械原理、机械设计等课程构成，是一类介绍常用机构基础知识和通用机械零件一般设计方法的机械技术核心基础课，涉及诸如机械制图、高等数学、理论力学、材料力学、金属加工工艺学、公差与配合等必修课的综合利用，其涵盖的知识面广、工程实践性强，教学难度相对较大[1]。
在机械类基础课程教学过程中，一般都会出现工科教学中的通病：1）教材内容以陈旧的纯理论知识为主，无法激起学生学习的主动性和兴趣，影响教学效果；2）教学过程以教师讲授为主，降低学生学习的独立性和参与性，阻碍学生创造性思维能力的培养。
2 机械类基础课程教学方法分析
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中明确提出：“我国教育改革发展的战略主题是坚持以人为本、全面实施素质教育，人才培养具体要着力提高三大能力，即学习能力、实践能力和创新能力。要以学生为主体，以教师为主导，充分发挥学生的主动性，促进学生健康成才，把改革和创新作为教育发展的强大动力，改革教学内容、方法和手段。”著名教育家叶圣陶说过：“所谓教师之主导作用，盖在善于引导启迪，俾学生自奋其力，自致其知，非谓教师滔滔讲说，学生默默聆受。”叶圣陶还讲过：导者，多方设法，使学生能逐渐自求得之，卒底于不待教师教授之谓也。因此，在教学过程中，教师主导作用的重点在于“多方设法”，从而引导学生更好地“自奋其力，自致其知”。在课堂授课过程中，教师讲授知识固然重要，但讲解分析、解决问题的思路，促进学生掌握获取新知识的方法更重要。毋庸置疑，采取以学生为主体、教师为主导的教学模式，进行机械类基础课程教学方法的情境设计和教学，对于机械类基础课程教学具有重要的指导意义。
基于问题导向式教学方法 “国际21世纪教育委员会”提出的教育四大“支柱”为学会认知、学会做事、学会共处和学会生存。这里提出的教育四大“支柱”对于知识的学习，主要强调的就是让学生学会自己去独立发现新知识，去获取或更新知识，而不是系统化的知识本身[2]。诚然，对于机械类基础课程来说，教师在教育、教学过程中，着重加强培养学生利用所学机械知识和技能解决实际工程问题的能力尤为必要。
问题导向式教学方法，主要是指以问题为引线，将提出问题、分析问题和解决问题贯穿于教学的全过程，引导学生获得新知识，并培养学生获得解决实际问题的能力。如机械类基础课程中涉及众多常用机构（如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等）和通用零件（螺栓、键、轴、滚动轴承以及齿轮传动、带传动、链传动等）的设计计算等内容。这些内容相对独立，缺乏有机的关联性，学生学习过程中容易产生知识繁杂、思路不清、枯燥无味、厌学等感觉。所以，在讲授这些内容时，可以通过一些日常生活中或现代机械中的典型工程实例，提出相应的问题，引导学生在探索的过程中掌握新知识。
如在讲授“平面四杆机构的基本特性”时，教师可通过“缝纫机的踏板机构”以及其三维动画的演示，提出“缝纫机在使用过程中为何会出现踏不动或倒车的现象”的问题，引导学生自主分析或分组讨论问题产生的原因以及解决问题的办法。这样便可把平面四杆机构的压力角、传动角、死点位置以及消除死点位置不良影响的措施等内容有机地串联在一起，不但可以提高学生的学习热情，而且可以拓展学生的创新思维。
所以，教师要善于根据具体的教学内容提出合适的问题，以问题为导向，激发学生的求知欲，启发和引导学生运用已学知识解决新问题，以达到学生自主获得新知识和逐步提高解决工程实际问题能力的目的。“问题导向”式的教学设计方法可分为：
1）教师进行授课内容和教学目标分析，提出合适的教学问题；
2）教师进行学生分析，了解学生的学习需要以及学生具有的相关知识和技能等；
3）教师进行课程相关教学资源的了解和准备；
4）教师把需要学生解决的问题分解为若干个子问题，并按一定的顺序对子问题进行排列；
5）教师引导学生借助各种学习资源，顺序独立地解决各个学习子问题，最终完成对教学问题的解决；
6）学生展示问题的解决方法，教师进行学习评价和总结；
7）教师进行教学反思以改进。
基于构造真实情境式教学方法 机械类基础课程中的大多内容是对现实机械的抽象或概括，或是对现实机械的直接描述，具有内容枯燥、繁杂、实践性强等特点。在传统填鸭式、灌输式的课堂教学模式下，其内容的广泛性与学时有限性之间的矛盾，影响了学生对知识的掌握，更影响了学生创新能力的培养。诚然，机械类基础课程的教学不是知识的简单传递，而是知识的处理与转换。因此，在机械类基础课程教学过程中，教师适合采取诸如模型演示、光盘观摩、动画展示和操作性实验等构造“真实情境”式的教学形式，启发和引导学生进行主动积极的学习。 如在讲授“铰链四杆机构存在曲柄的条件”时，可以首先利用教学模具和三维动画演示各类型铰链四杆机构的运动情况，让学生分组讨论它们的异同之处，再引导学生利用三角形知识，进行曲柄存在条件的分析、推导和讨论，使得学生能够对知识进行全面、深入的理解。同时，教师还可结合日常生活中或现代机械中的一些具体机械实例讲授相关知识，促进学生学习主动性和兴趣的发挥。例如：可以从学生熟悉的飞机起落架、工业机器人、汽车前窗雨刷、雨傘的收放机构、人体假肢以及卫星太阳能帆板等入手，讲授连杆机构；从电影放映机的卷片抓放机构引入槽轮机构，即间歇运动机构的分析；结合自行车、汽车的变速系统以及机械式手表等，介绍链传动、齿轮传动等相关内容。这些实用性很强的实例，对学生来说司空见惯、容易理解和接受，不但可以激发学生的学习兴趣，而且能调动其学习的积极性和主动性[3]。
在机械类基础课程教学过程中，教师需要针对各章节的具体教学内容，详细分析教学内容的难点和重点，进行教学情境模式的合理设计，提供如图形、动画、视频、实物或实验等表现形式，使抽象的机械工作原理变得直观易懂，激发学生学习的主动性、积极性、创造性，充分体现学生的认知主体作用。具体可采取的方法如下[4-6]。
1）利用多媒体课件。计算机辅助教学课件与呆板的黑板相比，更能创造出一个形象直观、图文并茂、生动逼真的教学环境，充分调动学生的多种感官参与学习，深化课程内容的理解，这可大大提高教师的授课效率和学生的学习质量，也有助于学生创新思维的培养和创新能力的开发。
如在分析一对渐开线标准齿轮的啮合点轨迹与公法线重合的问题时，由于内容抽象，学生难以理解。这时可通过播放渐开线齿轮啮合运动的模拟动画（在动画中将公法线和啮合点轨迹标示出来，使学生能清晰地观察到齿轮啮合的全过程，理解啮合点轨迹与公法线重合的事实），使得啮合点轨迹与公法线重合的结论得以验证。同样，在讲解渐开线齿廓的加工过程和根切现象时，教与学的难度也很大，也可以利用计算机仿真软件创建齿轮的范成加工动画，通过改变齿轮的各种参数来观察齿轮范成加工方法和根切变化的情况，既直观生动，又容易理解。
2）借助实物模型。在机械类基础课程教学过程中，学生接触最多的就是机械机构或零件。因此，在进行教学内容学习时，可通过展示机械实物模型作为切入点（如通过展示齿轮的实物模型，进行齿轮参数和基本尺寸内容的学习；通过展示平带、V带、链条和滚动轴承等，分别进行带传动、链传动以及滚动轴承等的学习），使抽象的知识具体化、形象化，为学生架起由形象到抽象的“桥梁”，既可降低学生对机构的认知难度，也可激发学生的学习兴趣和求知欲，促使学生积极主动地探究新知识、获得新知识。
3）采用现场教学。将现场教学应用于机械类基础课程教学中，具有亲验性、互动性、个性化和多元化等特点。这种形象化的教学手段，具有其他教学手段不具备的优势，学生能通过认识实物结构和实际操作，获得对机械理论知识的验证和理解，既能深刻地掌握知识与理论，也能锻炼动手能力。如机械设计课程中的减速器设计就可采用现场教学模式，使学生在拆、装减速器的过程中，了解减速器结构中的传动设计（如直齿轮、斜齿轮、锥齿轮、蜗杆等）、支撑件设计（如轴、轴承等）、箱体设计以及密封、润滑等，既加深学生对理论认识的理解，又锻炼学生的操作能力。
3 总结
机械类基础课程的教学内容多、知识覆盖面广、实践性强，对教师和学生来讲，如何取得较好的教学效果尤为重要。全面增强机械类基础课程的教学效果，既需要教师大量的课前备课工作，也需要教师课上用生动、易懂的语言进行抽象复杂问题的讲解，同时离不开学生的主动参与和积极思考。只要教师用心钻研、不断探索，将教学理论与教学实际相结合，采用灵活多样的教学方法和手段，充分调动学生的学习主动性和兴趣，就一定能取得越来越好的教学效果。
参考文献
[1]刘雷.基于建构主义理论的机械设计基础教学[J].理工高教研究，2007（1）：90-91.
[2]纪滢.教学设计研究：基于问题解决学习的双主模式[J].中国教育技术装备，2015（12）：12-14.
[3]Liu Shanzeng. Teaching Ideas and Method of Mechanical Design Basis Based on Constructivism[C]//The 3rd Interna-tional Conference on Higher Education Development and Teaching
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[4]滕兵.机械原理教学方法探讨与研究[J].上海工程技术大学教育研究，2009（1）：48-49.
[5]辛荣生.非机类机械设计基础课程教学方法的研究[J].河南教育学院学报：自然科学版，2012，21（1）：61-63.
[6]朱丹凤，姚海滨.现场教学在“机械设计基础”教学中的应用[J].扬州教育学院学报，2010，28（3）：71-73.