《机械设计》ＣＡＩ教学改革研究

匡　兵　黄美发　孙永厚

摘 要： 《机械设计》是机械类专业本科生的一门主干课程。目前《机械设计》CAI教学中存在课堂教学程序化、课堂教学信息量过大、忽视学生的具体情况等问题。为了提高教学质量，本文分析了这些问题产生的原因，提出了“建立教学资源库，打造个性化的教学课件；屏幕与黑板相结合，适当控制课堂教学信息量；倡导启发式教学，调动学生学习积极性”的解决方法。

关键词： 《机械设计》 CAI课件 教学改革

《机械设计》课程是高等院校机械类专业本科生的一门主干课程［１］，是基础课与专业课衔接的纽带，起到重要的基础作用。该课程涉及的知识点多，知识面广，理论性、实践性强［２］。在《机械设计》课程的教学中，计算机辅助教学已得到广泛的应用［３］－［５］。但是，在应用CAI课件进行《机械设计》课程的教学时，出现了课堂教学程序化、课堂教学信息量过大和忽视学生的具体情况等问题。本文针对这些问题进行探讨，分析了问题产生的原因，并提出了相应的解决办法。

一、《机械设计》教学存在的问题

（一）课堂教学程序化。

应用CAI课件进行《机械设计》教学时，最常出现的问题就是课堂教学程序化。许多学校都是根据一个或多个优秀教师的教案为基础，建立CAI课件的基本框架，然后由技术人员完成整个课件，所有教师都使用同样的课件进行教学。课件包含文字、图像、声音、动画等多种媒体，可以说是图文并茂，形象生动，给人的第一印象很好。但应用这种程序化的课件进行教学的实际效果如何呢？在学生中进行的调查发现，情况与预想并不一致。其中一个学生的意见很具代表性：“一上CAI课我就想睡觉，因为上CAI课就像看电影一样，可这种电影实在让人提不起精神。”

进入二十一世纪以来，社会对高素质的创新型人才的需求日渐升温。用缺少教师个性的程序化的CAI课件进行教学就好像工厂里用生产线生产产品一样，效率虽高但所有的产品都是一模一样的，这样的大学生显然无法满足社会的需求。教师是教学的重要组成部分，缺少教师个人的特点的课就像缺少了灵魂的人一样了无生气。所以，程序化的CAI课件是当前CAI教学课件存在的首要问题。

（二）课堂教学信息量过大。

在现行的《机械设计》CAI课件中，原来需要教师在黑板上进行推导和设计计算的内容，现在通常使用预先制作好的图形或是动画来演示。这样一来，课堂教学信息量就无形中加大了。根据我们在教学实践中的统计，课堂教学信息量可以增加50%，有时候甚至可以增加100%。然而，学生在单位时间内可以接受的信息量是有限的，课堂教学信息量的增大必然影响学生对教学内容的理解。根据我们对本校学生的调查显示，课堂教学信息量增加50%，学生理解率降低15%左右；课堂教学信息量增加100%，学生理解率降低40%左右。质量是教学的根本，追求速度而导致质量下降，显然是舍本逐末。

（三）忽视学生的具体情况。

用统一CAI课件进行《机械设计》教学还会带来另一个常见的问题——忽视学生的具体学习情况。我们知道，学生个体之间是有差异的，不同的学生有不同的特点。同样的，班级与班级之间，年级与年级之间，也存在着一些差异。教师在上课的过程中，根据学生在课堂上和作业中的表现，应该适当调整教学的内容。这种调整虽然从总体上来讲比较微小，但这正是教学水平的体现，也是优秀教师和一般教师的差距。学生作为知识的受体，是教学活动的重要组成部分之一。忽视学生具体学习情况，就会造成教学目标的偏差。“差之毫厘，谬以千里”，所以，这种忽视学生具体学习情况的教学问题必须加以解决。

三、问题的分析与解决

（一）问题的分析。

不论是什么形式的教学改革，其目标都是提高教学质量，一旦忽视这个根本目标，就会步入歧途。进行《机械设计》课程CAI教学改革，其目的也是运用计算机来提高教学质量。当前在《机械设计》CAI教学中出现的种种问题就是忽视了教学质量，片面追求运用计算机多媒体技术的结果。为了解决这些问题，我们需要将目标定位于提高教学质量，所有的计算机多媒体技术的使用都要为这个目标服务。

（二）建立教学资源库，打造个性化的教学课件。

针对前面提到的课堂教学程序化的问题，我们提出“建立教学资源库，打造个性化的教学课件”的解决办法。

《机械设计》教学资源库，就是与课程CAI教学有关的资源库，包括文字、图形、三维模型、图片、声音、动画等各种多媒体教学素材。教学资源库中素材丰富，远多于组织一套《机械设计》CAI课件所需的量。教师根据自己个人的特点组织出个性化的课件，在教学过程中发挥出个性化的魅力去吸引学生，使学生的学习变得更为轻松、有趣。教师在教学中通过与学生的交流，掌握学生的学习情况后，也可以对课件的教学内容进行适当的调节。

在资源库的支持下，教师可以很轻松地构建属于自己的CAI课件，而不是去适应别人制作的课件，这更有利于发挥出教师的教学水平，从而达到提高教学质量的目的。当然，教师要注重提高个人的教学能力，否则就会适得其反。

（三）屏幕与黑板相结合，适当控制课堂教学信息量。

针对前面提到的课堂教学信息量过大从而影响学生理解教学内容的问题，我们提出“屏幕与黑板相结合，适当控制课堂教学信息量”的解决方法。

多媒体CAI教学的目的在于帮助学生理解与掌握教学内容，它不能完全取代传统教学手段。因此，在选择多媒体教学内容时，教师必须对教学的内容和教学对象进行分析，认定哪些内容有必要采用多媒体课件进行教学，运用多媒体课件教学对学生有什么影响等。就《机械设计》课程而言，多媒体课件教学主要应用于机械的运动原理、特性分析、设计原理及加工方法等内容抽象并且难用语言表达的部分。例如：齿轮机构工作原理及其加工、轴的类型及结构设计、滚动轴承类型、加工装配及组合设计等。利用多媒体课件中的动画演示，加上教师的详细讲解，使学生对一些抽象、模糊的机械运动、工作原理、内部结构、加工方法有更清晰的感性认识，接受起来比较容易，从而提高教学效果。如在讲解一对齿轮正确啮合条件及连续传动条件时，通过播放多媒体课件中一对相互啮合齿轮运动状况的动画给学生看，控制课件可以使啮合过程停留在任何位置，学生能清晰地观察到一对齿廓或相邻齿廓的啮合状况，更好地理解教学内容。再如在讲解轴承的类型及其选择原则时，可以通过动画及录制的录像使学生了解轴承的加工及应用的场合，更好地掌握轴承的选择。由于将书本上精致的概念变成生动、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。在讲解带传动、齿轮传动设计及轴承寿命计算时，可以采用传统的“黑板+粉笔”的教学方式，通过板书和详细的讲解使学生明确设计方法和步骤，在设计过程中让学生查阅相关资料和手册，从而增强实时的交流，能及时地掌握学生查阅资料的能力。

采用屏幕与黑板相结合的教学方式，在讲授需要板书的设计计算内容时，教学速度就降了下来，从而达到适当控制课堂教学信息量的目的。同时，《机械设计》课程中的设计计算本来就是学生理解起来比较困难的内容，采用传统的“黑板+粉笔”的教学方式为学生理解这些内容提供了时间。尽管课堂教学的信息量减少了，但学生通过听课所掌握的内容却增加了，这就提高了教学质量。

（四）倡导启发式教学，调动学生学习积极性。

教学质量的好坏，主要取决于学生的学习积极性高低，因此调动学生的学习积极性是提高教学质量的决定性因素。在《机械设计》课程的授课过程中，应积极倡导启发式教学，提高学生主观能动性的发挥，使其学习的态度由被动向主动过渡，强调学习的独立性、研究性，以及教学方法的多样性。营造教师为主导，学生为主体的课堂氛围，在教学过程中教师可以通过多提出问题，引起学生的思考，发掘学生的潜能；还可以在课堂中穿插讨论环节，培养学生分析问题、解决问题的能力，注意教与学的互动。

（五）教学实践。

我们提出的解决方法已在本校的《机械设计》课程教学中推行，从目前与学生和教师的调查与交流中发现，他们对这样的教学改革比较满意。

四、结语

随着计算机技术的发展，《机械设计》CAI课件正在普遍应用于各个高校。应用CAI课件进行《机械设计》教学时出现课堂教学程序化、课堂教学信息量过大、忽视学生的具体情况等问题，本文提出了“建立教学资源库，打造个性化的教学课件；屏幕与黑板相结合，适当控制课堂教学信息量；倡导启发式教学，调动学生学习积极性”的解决方法。但我们要认识到，这些问题并不是计算机多媒体技术带来的，而是人的认识偏差导致在应用策略上的失误造成的。今后，我们仍然要在提高教学质量的基础上，应用计算机多媒体技术不断进行教学改革。

参考文献：

［1］刘夫云.《机械设计》课程教学内容改革初探［J］.重庆工学院学报，2007，21(3):135-137.

［2］凌学文.关于《机械设计》教学的几点建议［J］.常州轻工职业技术学院学报，2007，2:17-19.

［3］张晶莹.机械设计课程CAI与创新教学［J］.广西师范学院学报(自然科学版)，2004，21(S1):103-104，117.

［4］严慧萍，孙伟，王希革.机械设计课程CAI多媒体课件的开发与应用［J］.甘肃科技，2004，20(8):45-46.

［5］温芳.机械设计课程的CAI［J］.广西大学学报(自然科学版)，2004，29(增刊):38-39，46.