论文部分内容阅读
《机械设计基础》是职业学校机电类专业的一门专业基础课，它主要介绍常用机构和通用机械零部件的基本知识和基本设计方法等方面的知识。而且本课程具有涵盖面广、知识量大、章节联系松散、与生产实际结合紧密、理解和记忆的内容多等特点。教材中不少插图较为复杂且涉及动态的分析过程，采用挂图、简易实物模型等传统的教学方法来说明机械的工作原理、结构、设计理论，教与学双方都感到比较困难，学生学习也缺乏兴趣，无法达到较好的教学效果。
多媒体教学具有直观形象、声画并茂、视听结合、生动有趣的特点，在教学中，恰当地运用多媒体手段，能将枯燥的文字变成生动形象的画面，使抽象的教学内容变为具体的音像事物，有利于激发学生的学习兴趣，调动其积极性；能够把知识化难为易，让学生学习得更轻松、活泼；能够激发学生学习的热情，提高教学效率，从而提高课堂教学效果。
一、运用多媒体教学，充分激发学生的学习兴趣
兴趣是最好的老师，兴趣是学习的动力。学生只有对学习产生了兴趣，才能自觉愉快地学习。一位著名的教育心理学家也曾说过：“兴趣是创造欢乐光明的教学途径之一。”有了兴趣，学生才能主动、愉快地学习，才能在课堂教学中发挥主体作用和主动精神。因此，教师在教学过程中要随时注意激发学生的学习兴趣，增强他们的求知欲。然而兴趣不是凭空产生的，它和情感相联系，总是在一定的情境中产生。若教师能在课堂教学中深入了解学生的心理特征和认知规律，运用多媒体技术创设相应的教学情境，使学生产生简单明了的感觉，激发出学生积极探索的活动，调动起学生的学习兴趣，从而大大提高课堂教学效率，更好地完成教学目标。若能运用动画制作技术，将一些难以想象和无法用语言表达的机械运动过程和工作原理制成多媒体课件，在讲授相关内容时巧妙地将现有教具与多媒体课件结合使用，使那些难以想象的机械运动过程和工作原理演示出来，清晰的图像可丰富课堂教学的表现力，从而激发学生的学习兴趣。
如在讲解渐开线标准齿轮的啮合时，由于内容过于抽象，借助传统的教学方法很难用语言表达一对齿廓或相邻齿廓不同时刻的啮合状况，导致学生很难理解教学内容。笔者在教学过程中先展示一对啮合的直齿轮模型，之后播放多媒体课件中用Flash做成的一对相互啮合齿轮运动状况的动画给学生观看，齿轮啮合过程可用按钮进行控制，演示时可方便地使啮合过程停留在任何位置。这样，学生能清晰地观察到一对齿廓或相邻齿廓在不同时刻的啮合状况，为讲解渐开线标准齿轮的正确啮合条件与连续传动条件做好准备。
又如利用Flash动画来演示轮系的工作过程，学生对齿轮机构的工作过程一目了然，特别是对行星轮的概念也能有一个明确的理解。在理解了知识后再结合日常生活中的一些实例如汽车的变速器、汽车后桥差速器等进行讲解，学生就会兴趣盎然，觉得学有所用，从而提高对本课程的学习兴趣。
二、运用多媒体技术形象教学的特点，突破教学重点、难点
在学习知识过程中会遇到一系列问题，解决这些疑难问题，就是突破教学的重點难点。《机械设计基础》课程教学中，有许多概念和原理是比较抽象的，不易透彻理解，此时多媒体起到了关键的作用。如在区分机器、机构、构件和零件概念时，以内燃机为例，通过画面的演示，首先将单个零件组成构件，连杆、滑块和曲柄，接着构件装配成机构，然后由机构装配成内燃机，最后教师简单概括各个概念的特点，学生很容易理解了各概念之间的联系和区别。又如在平面四杆机构的教学中，利用多媒体技术将机构的运动，用动画的形式进行了演示，再经教师的适当引导学生很容易理解机构的运动特点，为四杆机构的演化和应用这一重点、难点的解决提供了基础。再借助平面机构的实物图片，如汽车车门启闭、火车车轮、搅拌机等机构，进行了课堂教学的互动和讨论，课堂气氛相当活跃，学生想象力得到了很好的发挥，顺利地解决了重点、难点的同时增大了教学信息量。
再如《液压传动》，传统教学都是利用挂图、示教板教学，因该篇内容抽象，对液体的压力、流动可以说是看不见、摸不着，学生畏难情绪较重，通过制作CAI课件，在屏幕上我们可看见液压泵旋转及吸、压油过程；而液压阀阀芯的移动可直接反映出液压油的通断、并使活塞换向；而液压油在管道内的流动则直观地再现油液流动方向及液压缸活塞的往复运动。通过一个色彩鲜艳的动画液压传动全过程，再配上重点文字、声音的描述，使液压传动系统的四大组成部分的元件、功用及在系统的安装位置呈现在学生的视觉感官中，从而增强了学生对液压传动系统的感性认识，进而提高了学生的学习积极性。这比教师在课堂上用语言去反复描述更加有效果，使难以讲授的课简明易懂，起到事半功倍的作用。
三、运用多媒体教学，使学生学习得更轻松、活泼
多媒体通过图形、音频、视频、动画等效果的运用，同时刺激学生的视觉和听觉器官，提高学生的学习兴趣和注意力。一些复杂的知识可以通过色彩丰富的图像、细致形象的动画更直观地展现在学生的面前，从而降低思维的难度，加深记忆，增进对知识的理解，让学生轻松自如地掌握新知识。
如《平面连杆机构》，在传统教学中我们通常是用自制的铰链四杆机构在课堂上边演示、边作图、边讲解，虽然这种方法也能直观地表达铰链四杆机构的运动，但讲到其基本性质、急回运动、极限位置、死点位置及机构的演化时就力不从心了，原因是从老师手里所演示的机构及黑板上的板书反映不出机构的运动特性、受力情况、机构的演化过程；特别是导杆机构各种类型的杆件的相对运动更难以表达。而采用了多媒体课件教学就轻松地解决了这些问题。我们可从课件上看到铰链四杆机构运动的全过程、各构件的运动速度及位置，而且当曲柄与连杆两次共线时让连杆颜色改变使之与曲柄颜色相同而加深了学生对机构极限位置和死点位置的印象；在播放不等长双曲柄机构时，学生能清楚地看到用传统教学方法演示所看不到的从动曲柄的变速运动；导杆机构的课件则让学生大开眼界，看到了相对运动着的各个杆件及不同导杆机构的运动状况。可以说是对教材的超越，呈现在学生面前的是一个崭新的动感世界，它把铰链四杆机构真实地再现出来，其构件间的运动关系一目了然、直观、具体，学生思维相应十分活跃，学习积极性大提高，使学生在轻松、活泼的课堂中学习知识，从而提高了教学质量。 再如在讲授用图解法设计凸轮轮廓时，将凸轮机构运动时各构件的运动情况及凸轮机构经过反转法原理处理后各构件的运动情况用Flash动画分别演示出来，然后对照分析，引导学生思考这两种运动的异同，进而得出结论：两种情况下各构件的相对运动并不改变，因此可知经过反转法处理的凸轮机构可看成凸轮处于相对静止状态，从动件尖端始终与凸轮接触，尖端的运动轨迹便是凸轮的理论轮廓。实际上这时凸轮轮廓的设计也就转化为设计凸轮机构从动件尖端相对凸轮的运动轨迹，而由动画片段已清晰看出用反转法处理后的凸轮机构从动件尖端相对凸轮的运动，是既绕凸轮轮心转动又沿凸轮径向线移动。如果已知凸轮的基圆半径、凸轮转向、从动件的位移线图，很快就能设计出凸轮轮廓。由于将书本上静态的概念变成生动、形象、直观的动态形式，充分发挥了学生的观察力，促进了学生的求知欲，学生更容易理解掌握，因此提高了教学效果。应用于习题课和课程设计这部分多媒体课件内容主要选择机构的设计、零部件的设计等，使学生达到“一题多改”（即对同一题目反复改变已知条件下的解答方法）、“一题多解”（即对同一题目可用各种不同的解答方法）的目的。如在铰链四杆机构的判定练习中，通过改变不同的杆件为机架来判定机构的类型。又如在轴系的设计练习中学生可通过点击习题中预先设置的各种情况来逐步完成轴系的设计。这种图形互动的练习方式，可以使学生轻松巩固已学知识，独立完成练习，从而提高分析问题、解决问题的能力。
四、采用多媒体教学手段，激发学生学习的热情，提高教学效率
帮助学生建立正确的概念，有利于优化学生学习知识的过程，学生学习某一知识，必须具备一定的基础。如果所学知识过于抽象，或者所学知识过于复杂，或者过于陌生，从而与学生现有的知识基础间存在过大的距离，那么他在学习中就会比较困难。在传统的《机械设计基础》课堂教学中，许多章节的内容描述抽象，陈述过多，学生又缺乏相应的经验，因此学生不能很好地认识事物。而利用多媒体课件对一些变化过程进行演示，运动模拟可帮助学生建立相应的经验，可把抽象转化为具体，把复杂的知识分解为比较简单的知识，把陌生的知识化为熟悉的知识，从而消除“距离”感，便于接受，从而帮助学生建立正确的概念。
如在齿轮传动一章授课过程中，学生对渐开线的形成等内容的理解较困难。在教学过程中，对渐开线的形成、渐开线的性质、齿廓的啮合特性等内容使用普通的板书很难描述，若利用多媒体课件中渐开线形成过程的动画演示，然后对渐开线上各点进行齿形角和受力分析，学生很快就理解了什么是渐开线、为什么通常采用基圆附近的一段渐开线作为齿廓。同样，通过两齿廓的啮合，啮合线和啮合角的动态显示，又能使学生对渐开线齿廓的啮合特性有更深刻的理解。從而激发学生学习热情，提高教学效率。
总之，运用多媒体教学手段进行《机械设计基础》课堂教学，是提高《机械设计基础》教学质量的重要途径之一。多媒体教学以它形象、生动、直观等特点充分调动学生的各种感官，化抽象为具体，培养和激发学生的学习兴趣，让学生在轻松、活泼的氛围中主动学习，培养学生的创新思维，从而事半功倍地优化《机械设计基础》课堂教学，提高教学效果。
责任编辑何丽华
多媒体教学具有直观形象、声画并茂、视听结合、生动有趣的特点，在教学中，恰当地运用多媒体手段，能将枯燥的文字变成生动形象的画面，使抽象的教学内容变为具体的音像事物，有利于激发学生的学习兴趣，调动其积极性；能够把知识化难为易，让学生学习得更轻松、活泼；能够激发学生学习的热情，提高教学效率，从而提高课堂教学效果。
一、运用多媒体教学，充分激发学生的学习兴趣
兴趣是最好的老师，兴趣是学习的动力。学生只有对学习产生了兴趣，才能自觉愉快地学习。一位著名的教育心理学家也曾说过：“兴趣是创造欢乐光明的教学途径之一。”有了兴趣，学生才能主动、愉快地学习，才能在课堂教学中发挥主体作用和主动精神。因此，教师在教学过程中要随时注意激发学生的学习兴趣，增强他们的求知欲。然而兴趣不是凭空产生的，它和情感相联系，总是在一定的情境中产生。若教师能在课堂教学中深入了解学生的心理特征和认知规律，运用多媒体技术创设相应的教学情境，使学生产生简单明了的感觉，激发出学生积极探索的活动，调动起学生的学习兴趣，从而大大提高课堂教学效率，更好地完成教学目标。若能运用动画制作技术，将一些难以想象和无法用语言表达的机械运动过程和工作原理制成多媒体课件，在讲授相关内容时巧妙地将现有教具与多媒体课件结合使用，使那些难以想象的机械运动过程和工作原理演示出来，清晰的图像可丰富课堂教学的表现力，从而激发学生的学习兴趣。
如在讲解渐开线标准齿轮的啮合时，由于内容过于抽象，借助传统的教学方法很难用语言表达一对齿廓或相邻齿廓不同时刻的啮合状况，导致学生很难理解教学内容。笔者在教学过程中先展示一对啮合的直齿轮模型，之后播放多媒体课件中用Flash做成的一对相互啮合齿轮运动状况的动画给学生观看，齿轮啮合过程可用按钮进行控制，演示时可方便地使啮合过程停留在任何位置。这样，学生能清晰地观察到一对齿廓或相邻齿廓在不同时刻的啮合状况，为讲解渐开线标准齿轮的正确啮合条件与连续传动条件做好准备。
又如利用Flash动画来演示轮系的工作过程，学生对齿轮机构的工作过程一目了然，特别是对行星轮的概念也能有一个明确的理解。在理解了知识后再结合日常生活中的一些实例如汽车的变速器、汽车后桥差速器等进行讲解，学生就会兴趣盎然，觉得学有所用，从而提高对本课程的学习兴趣。
二、运用多媒体技术形象教学的特点，突破教学重点、难点
在学习知识过程中会遇到一系列问题，解决这些疑难问题，就是突破教学的重點难点。《机械设计基础》课程教学中，有许多概念和原理是比较抽象的，不易透彻理解，此时多媒体起到了关键的作用。如在区分机器、机构、构件和零件概念时，以内燃机为例，通过画面的演示，首先将单个零件组成构件，连杆、滑块和曲柄，接着构件装配成机构，然后由机构装配成内燃机，最后教师简单概括各个概念的特点，学生很容易理解了各概念之间的联系和区别。又如在平面四杆机构的教学中，利用多媒体技术将机构的运动，用动画的形式进行了演示，再经教师的适当引导学生很容易理解机构的运动特点，为四杆机构的演化和应用这一重点、难点的解决提供了基础。再借助平面机构的实物图片，如汽车车门启闭、火车车轮、搅拌机等机构，进行了课堂教学的互动和讨论，课堂气氛相当活跃，学生想象力得到了很好的发挥，顺利地解决了重点、难点的同时增大了教学信息量。
再如《液压传动》，传统教学都是利用挂图、示教板教学，因该篇内容抽象，对液体的压力、流动可以说是看不见、摸不着，学生畏难情绪较重，通过制作CAI课件，在屏幕上我们可看见液压泵旋转及吸、压油过程；而液压阀阀芯的移动可直接反映出液压油的通断、并使活塞换向；而液压油在管道内的流动则直观地再现油液流动方向及液压缸活塞的往复运动。通过一个色彩鲜艳的动画液压传动全过程，再配上重点文字、声音的描述，使液压传动系统的四大组成部分的元件、功用及在系统的安装位置呈现在学生的视觉感官中，从而增强了学生对液压传动系统的感性认识，进而提高了学生的学习积极性。这比教师在课堂上用语言去反复描述更加有效果，使难以讲授的课简明易懂，起到事半功倍的作用。
三、运用多媒体教学，使学生学习得更轻松、活泼
多媒体通过图形、音频、视频、动画等效果的运用，同时刺激学生的视觉和听觉器官，提高学生的学习兴趣和注意力。一些复杂的知识可以通过色彩丰富的图像、细致形象的动画更直观地展现在学生的面前，从而降低思维的难度，加深记忆，增进对知识的理解，让学生轻松自如地掌握新知识。
如《平面连杆机构》，在传统教学中我们通常是用自制的铰链四杆机构在课堂上边演示、边作图、边讲解，虽然这种方法也能直观地表达铰链四杆机构的运动，但讲到其基本性质、急回运动、极限位置、死点位置及机构的演化时就力不从心了，原因是从老师手里所演示的机构及黑板上的板书反映不出机构的运动特性、受力情况、机构的演化过程；特别是导杆机构各种类型的杆件的相对运动更难以表达。而采用了多媒体课件教学就轻松地解决了这些问题。我们可从课件上看到铰链四杆机构运动的全过程、各构件的运动速度及位置，而且当曲柄与连杆两次共线时让连杆颜色改变使之与曲柄颜色相同而加深了学生对机构极限位置和死点位置的印象；在播放不等长双曲柄机构时，学生能清楚地看到用传统教学方法演示所看不到的从动曲柄的变速运动；导杆机构的课件则让学生大开眼界，看到了相对运动着的各个杆件及不同导杆机构的运动状况。可以说是对教材的超越，呈现在学生面前的是一个崭新的动感世界，它把铰链四杆机构真实地再现出来，其构件间的运动关系一目了然、直观、具体，学生思维相应十分活跃，学习积极性大提高，使学生在轻松、活泼的课堂中学习知识，从而提高了教学质量。 再如在讲授用图解法设计凸轮轮廓时，将凸轮机构运动时各构件的运动情况及凸轮机构经过反转法原理处理后各构件的运动情况用Flash动画分别演示出来，然后对照分析，引导学生思考这两种运动的异同，进而得出结论：两种情况下各构件的相对运动并不改变，因此可知经过反转法处理的凸轮机构可看成凸轮处于相对静止状态，从动件尖端始终与凸轮接触，尖端的运动轨迹便是凸轮的理论轮廓。实际上这时凸轮轮廓的设计也就转化为设计凸轮机构从动件尖端相对凸轮的运动轨迹，而由动画片段已清晰看出用反转法处理后的凸轮机构从动件尖端相对凸轮的运动，是既绕凸轮轮心转动又沿凸轮径向线移动。如果已知凸轮的基圆半径、凸轮转向、从动件的位移线图，很快就能设计出凸轮轮廓。由于将书本上静态的概念变成生动、形象、直观的动态形式，充分发挥了学生的观察力，促进了学生的求知欲，学生更容易理解掌握，因此提高了教学效果。应用于习题课和课程设计这部分多媒体课件内容主要选择机构的设计、零部件的设计等，使学生达到“一题多改”（即对同一题目反复改变已知条件下的解答方法）、“一题多解”（即对同一题目可用各种不同的解答方法）的目的。如在铰链四杆机构的判定练习中，通过改变不同的杆件为机架来判定机构的类型。又如在轴系的设计练习中学生可通过点击习题中预先设置的各种情况来逐步完成轴系的设计。这种图形互动的练习方式，可以使学生轻松巩固已学知识，独立完成练习，从而提高分析问题、解决问题的能力。
四、采用多媒体教学手段，激发学生学习的热情，提高教学效率
帮助学生建立正确的概念，有利于优化学生学习知识的过程，学生学习某一知识，必须具备一定的基础。如果所学知识过于抽象，或者所学知识过于复杂，或者过于陌生，从而与学生现有的知识基础间存在过大的距离，那么他在学习中就会比较困难。在传统的《机械设计基础》课堂教学中，许多章节的内容描述抽象，陈述过多，学生又缺乏相应的经验，因此学生不能很好地认识事物。而利用多媒体课件对一些变化过程进行演示，运动模拟可帮助学生建立相应的经验，可把抽象转化为具体，把复杂的知识分解为比较简单的知识，把陌生的知识化为熟悉的知识，从而消除“距离”感，便于接受，从而帮助学生建立正确的概念。
如在齿轮传动一章授课过程中，学生对渐开线的形成等内容的理解较困难。在教学过程中，对渐开线的形成、渐开线的性质、齿廓的啮合特性等内容使用普通的板书很难描述，若利用多媒体课件中渐开线形成过程的动画演示，然后对渐开线上各点进行齿形角和受力分析，学生很快就理解了什么是渐开线、为什么通常采用基圆附近的一段渐开线作为齿廓。同样，通过两齿廓的啮合，啮合线和啮合角的动态显示，又能使学生对渐开线齿廓的啮合特性有更深刻的理解。從而激发学生学习热情，提高教学效率。
总之，运用多媒体教学手段进行《机械设计基础》课堂教学，是提高《机械设计基础》教学质量的重要途径之一。多媒体教学以它形象、生动、直观等特点充分调动学生的各种感官，化抽象为具体，培养和激发学生的学习兴趣，让学生在轻松、活泼的氛围中主动学习，培养学生的创新思维，从而事半功倍地优化《机械设计基础》课堂教学，提高教学效果。
责任编辑何丽华