導(dǎo)語(yǔ)：機(jī)械結(jié)構(gòu)教學(xué)分析論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

論文關(guān)鍵詞：解剖式；教學(xué)模式；機(jī)械結(jié)構(gòu)

論文摘要：文章根據(jù)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)特點(diǎn)，提出了自頂向下的解剖式動(dòng)態(tài)教學(xué)模式，解決了學(xué)生在課堂上對(duì)原理結(jié)構(gòu)圖及實(shí)物結(jié)構(gòu)圖的三視圖讀圖慢且理解不深的問(wèn)題。

一、引言

機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課是奠定學(xué)生將來(lái)從事機(jī)械類及相關(guān)工作的理論基礎(chǔ)、分析能力及實(shí)踐能力的重要課程。根據(jù)機(jī)械類學(xué)生將來(lái)從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的特點(diǎn)，為拓寬他們的視野，提高其設(shè)計(jì)技能，教材中大量使用了原理結(jié)構(gòu)圖及實(shí)例結(jié)構(gòu)圖，導(dǎo)致教材內(nèi)容復(fù)雜，篇幅長(zhǎng)，講授難度大。為了提高教學(xué)效果，許多教師進(jìn)行了大量、廣泛而且深入的教學(xué)方法研究，取得了很好的效果。但對(duì)于機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課中大量出現(xiàn)的原理結(jié)構(gòu)圖及實(shí)例結(jié)構(gòu)圖，由于學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí)、實(shí)踐知識(shí)和基本結(jié)構(gòu)素材，如果僅靠學(xué)生的興趣和教師講授效率的提高，學(xué)生理解速度還不能適應(yīng)課堂教學(xué)的需要。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們提出了解剖式動(dòng)態(tài)教學(xué)模式。

二、目前的教學(xué)狀況

機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課中大量出現(xiàn)的原理結(jié)構(gòu)圖及實(shí)例結(jié)構(gòu)圖是以線條式的原理簡(jiǎn)圖或以平面的三視圖來(lái)表現(xiàn)的。對(duì)于原理簡(jiǎn)圖，學(xué)生只需“看見”就已經(jīng)“理解”這些圖形了；而對(duì)于三視圖，根據(jù)教育心理學(xué)認(rèn)知理論，學(xué)生要理解這些圖形，在“看見”這些圖形的基礎(chǔ)上，必須在大腦中將其重新組合為熟悉的三維立體圖形，而這需要花費(fèi)一定的時(shí)間。教材編著者也注意到了學(xué)生認(rèn)知的這些特點(diǎn)，盡可能采用軸測(cè)圖來(lái)表示復(fù)雜的實(shí)例結(jié)構(gòu)。從教學(xué)中不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)這些軸測(cè)圖的理解速度遠(yuǎn)大于對(duì)平面圖形尤其是三視圖的。為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果?從學(xué)生學(xué)習(xí)三視圖的過(guò)程中不難發(fā)現(xiàn)答案。

學(xué)生在學(xué)習(xí)《機(jī)械制圖》的時(shí)候，教師都帶有實(shí)物教學(xué)模型，讓學(xué)生從三個(gè)方向觀看，并且運(yùn)用正投影理論把模型輪廓投影到三個(gè)相互垂直的平面上，然后按規(guī)定將三個(gè)平面展開到同一個(gè)平面形成了三視圖。為了加深學(xué)生的理解，教師通常要求學(xué)生親手制作模型。所以三視圖的產(chǎn)生方式是：立體圖一三個(gè)面輪廓分解一三視圖。當(dāng)學(xué)生閱圖時(shí)，是將三視圖的三個(gè)平面圖形讀人大腦，通過(guò)空間想像在大腦中拼接成對(duì)應(yīng)的立體圖，即三視圖一三個(gè)平面圖形合成一立體圖。這個(gè)過(guò)程看似一個(gè)簡(jiǎn)單的思維逆轉(zhuǎn)，但其思維的難度卻不是成比例增加的。因?yàn)榱Ⅲw圖一三個(gè)面輪廓分解一三視圖是正向思維，且三個(gè)面形成在思維過(guò)程中是可以分解進(jìn)行的，而三視圖一三個(gè)平面圖形合成一立體圖是逆向思維，且立體圖形的形成在思維過(guò)程中必須是整體進(jìn)行的，所以理解難度大大增強(qiáng)，即使對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人員，仍會(huì)感覺到這兩種思維方式在難度上的差別。

機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課教學(xué)的主要目的是讓學(xué)生理解用圖形表示的結(jié)構(gòu)原理，掌握設(shè)計(jì)思路及相關(guān)基本概念的應(yīng)用，而不是讓學(xué)生單純地識(shí)圖，安排的教學(xué)時(shí)間非常短。這樣就難以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

三、解剖式動(dòng)態(tài)教學(xué)模式

隨著計(jì)算機(jī)硬件性能價(jià)格比的提高及計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，使三維實(shí)體的結(jié)構(gòu)造型成為可能，這就為直接用三維結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行教學(xué)提供了基礎(chǔ)。根據(jù)教學(xué)要求，我們選擇了具有自頂向下設(shè)計(jì)特點(diǎn)的PRO／E軟件進(jìn)行三維實(shí)體的結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)。其過(guò)程為：先構(gòu)造零件毛坯實(shí)體，然后采用如機(jī)械加工及焊接加工過(guò)程的實(shí)體去除或添加，最終生成所需的零件實(shí)體；PRO／E還可根據(jù)設(shè)計(jì)的零件實(shí)體自動(dòng)繪出它的三視圖，并標(biāo)注尺寸，因此從設(shè)計(jì)步驟上具有自頂向下的特點(diǎn)；除此以外，PRO／E繪制的零件實(shí)體還可以裝配成總裝圖，故用PRO／E軟件來(lái)演示結(jié)構(gòu)的制造和安裝過(guò)程對(duì)學(xué)生理解實(shí)例結(jié)構(gòu)圖有非常好的效果。

在實(shí)施過(guò)程中，我們擬將常用車刀、鉆頭、車床主軸箱、典型夾具制作成三維實(shí)體結(jié)構(gòu)圖。完成此工作后，可以使教材中的平面圖形轉(zhuǎn)換為立體圖形，學(xué)生將抽象的空間想像合成閱圖轉(zhuǎn)換為直觀的立體閱圖，教師將靜止的結(jié)構(gòu)形態(tài)展示變?yōu)閯?dòng)態(tài)功能信息講解，實(shí)驗(yàn)由被動(dòng)的觀察轉(zhuǎn)換為主動(dòng)的裝配實(shí)踐，從而提高學(xué)生的理解速度及深度，達(dá)到教學(xué)要求。經(jīng)過(guò)這樣的轉(zhuǎn)化，使學(xué)生在讀圖的過(guò)程中，不但克服了平面圖形及三視圖閱圖弊端，而且彌補(bǔ)了軸測(cè)圖的觀察角度單一的不足，還消除了實(shí)物模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)無(wú)法看清、不能任意拆卸的缺陷。

更重要的是，利用PRO／E提供的強(qiáng)大功能，還可以形成一套獨(dú)特的教學(xué)模式——自頂向下的解剖式動(dòng)態(tài)教學(xué)模式。這種教學(xué)模式是根據(jù)三維實(shí)體結(jié)構(gòu)圖，利用學(xué)生已掌握的基本知識(shí)及已有的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，先講解來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際結(jié)構(gòu)圖的功用，再講解各部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，最后講解其中每個(gè)零部件的功用，形成從整體到具體的教學(xué)特點(diǎn)，即自頂向下的教學(xué)模式。實(shí)際上，PRO／E軟件還有一個(gè)重要的功能——快速裝配，利用這個(gè)功能，在教學(xué)中，可以將實(shí)體結(jié)構(gòu)中的零件逐個(gè)拆下，并可以在任意方位展示，使學(xué)生更容易理解各個(gè)零件在產(chǎn)品中的功能及與整體的裝配關(guān)系，顯然，這種方法具有醫(yī)學(xué)中解剖的特點(diǎn)，所以稱之為解剖式。此外，不僅這種解剖過(guò)程是動(dòng)態(tài)仿真的，而且對(duì)于一些結(jié)構(gòu)，還可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)模擬，所以這種教學(xué)方法具有動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)，因此，稱為自頂向下的解剖式動(dòng)態(tài)教學(xué)模式。

要達(dá)到這種教學(xué)要求，需利用PRO／E軟件制作大量的三維實(shí)體零部件圖及裝配圖，為了實(shí)現(xiàn)通用性，擬采用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，對(duì)刀具結(jié)構(gòu)、主軸箱、常用夾具結(jié)構(gòu)、常用標(biāo)準(zhǔn)件、先進(jìn)設(shè)備的典型機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體造型，這項(xiàng)工作完成后，不但可以達(dá)到上述的教學(xué)要求，還可以得到一個(gè)“副產(chǎn)品”，這就是可以讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)、裝配產(chǎn)品的基本元件庫(kù)，從而開發(fā)出《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》的一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)——虛擬機(jī)械結(jié)構(gòu)拆裝實(shí)驗(yàn)!

四、解剖式動(dòng)態(tài)教學(xué)模式的研究意義

1．以學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中遇到的結(jié)構(gòu)三視圖閱圖難點(diǎn)為研究?jī)?nèi)容，以學(xué)生容易理解的三維實(shí)體教學(xué)方式為突破口，以學(xué)生的理解力提高為目標(biāo)，形成了自頂向下的解剖式動(dòng)態(tài)教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)研究以人為本的思想。

2．充分利用了計(jì)算機(jī)軟件及硬件技術(shù)帶來(lái)的圖形處理及顯示的優(yōu)勢(shì)，將實(shí)體造型軟件PRO／E應(yīng)用于課堂教學(xué)及實(shí)驗(yàn)中，使專業(yè)知識(shí)中涉及到的大量的結(jié)構(gòu)原理圖和實(shí)例結(jié)構(gòu)圖更直觀的呈現(xiàn)出來(lái)，加快了學(xué)生閱圖速度，加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)手段的與時(shí)俱進(jìn)。

3．著名教育理論家及建構(gòu)主義理論的集大成者皮亞杰認(rèn)為，“理解就是創(chuàng)造，或通過(guò)再創(chuàng)造去進(jìn)行重構(gòu)”。運(yùn)用這一認(rèn)知理論，鑒于PRO／E軟件的特點(diǎn)，創(chuàng)建課程相關(guān)圖庫(kù)，使結(jié)構(gòu)原理圖和實(shí)例結(jié)構(gòu)圖具有實(shí)踐性，學(xué)生通過(guò)動(dòng)手設(shè)計(jì)部分結(jié)構(gòu)，理解程度大大加深。實(shí)現(xiàn)了教學(xué)方法改革與提高認(rèn)知能力的有機(jī)統(tǒng)一。

4．充分利用PRO／E軟件強(qiáng)大的功能，使實(shí)例結(jié)構(gòu)圖以三維實(shí)體造型的形式全方位展現(xiàn)，組成零件可以任意拆裝、移位、隱藏，相關(guān)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以動(dòng)態(tài)顯示，使學(xué)生快速理解實(shí)例的組成結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)原理及包含的基本理論，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)過(guò)程的動(dòng)態(tài)直觀。

5．利用PRO／E的快速裝配功能，在教學(xué)中，可以將實(shí)體結(jié)構(gòu)中的零件逐個(gè)拆下，并可以在任意方位展示，使學(xué)生更容易理解各個(gè)零件在產(chǎn)品中的功能及與整體的裝配關(guān)系，這種解剖過(guò)程是動(dòng)態(tài)進(jìn)行的。此外，對(duì)于一些結(jié)構(gòu)還可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)模擬，首創(chuàng)了自頂向下的解剖式動(dòng)態(tài)教學(xué)模式。

6．利用研究項(xiàng)目形成的三維實(shí)體庫(kù)及現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)資源，可以開出虛擬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配實(shí)驗(yàn)，不僅解決了實(shí)驗(yàn)裝備模型的不足，而且提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，并擴(kuò)展了三維實(shí)體庫(kù)，使該實(shí)驗(yàn)形成了良性循環(huán)。此外，利用虛擬造型，可以引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)，大大提高實(shí)驗(yàn)的技術(shù)水平，因此形成了教學(xué)實(shí)驗(yàn)開發(fā)的新模式。

五、結(jié)論

1．采用自頂向下的解剖式動(dòng)態(tài)教學(xué)的新模式，學(xué)生對(duì)刀具、機(jī)床、夾具等結(jié)構(gòu)的課堂理解速度會(huì)有很大提高，輕松、形象、動(dòng)態(tài)的三維實(shí)體教學(xué)會(huì)在很大程度上提高學(xué)生對(duì)機(jī)械類課程的學(xué)習(xí)興趣，這樣的良性循環(huán)將會(huì)產(chǎn)生很好的教學(xué)效果。

2．通過(guò)校園網(wǎng)，自創(chuàng)的圖庫(kù)能為全院學(xué)生提供一個(gè)利用課外時(shí)間進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的空間，學(xué)生通過(guò)實(shí)際任務(wù)的練習(xí)，提高了設(shè)計(jì)能力，形成了創(chuàng)新意識(shí)，這為高素質(zhì)的人才培養(yǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3．新開設(shè)的虛擬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配實(shí)驗(yàn)，可以充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，同時(shí)學(xué)生的作品擴(kuò)展了三維實(shí)體庫(kù)，使該實(shí)驗(yàn)形成了良性循環(huán)。