摘要:探讨中等职业学校《机械基础》教学中教与学的问题,旨在提高学生兴趣、课堂主体参与性、营造实施探究型学习的氛围,着力培养关键能力,提高学生在实践中综合应用专业知识的能力。
关键词:机械基础;课程设计;行动导向法
中图分类号:G712文献标识码:A文章编号:1005-1422(2016)02-0097-03
收稿日期:2015-12-25
作者简介:罗粤(1971-),女,广东梅州农业学校机械高级讲师。主要研究方向:机械专业课程教学及实践教学。(广东 梅州/514011)
《机械基础》是机械类一门理论性与实践性很强的专业基础课,与生产实际结合紧密。一方面对学生认识机械装置起着举足轻重的作用,另一方面对学生学习专业课程起着承上启下的作用。然而机械基础课程内容涵盖面广,涉及多门知识。以“知识掌握”为主要任务的传统教学,虽借助了大量挂图、模型、零件实物以及多媒体手段,但现实是中职学生极易产生惧学和弃学的情绪。如何有效地控制和引导学生的学习行为,突出“能力目标”的职业教育要求?教师必须改变教学观念和教学行为,课堂教学设计必须坚持“以能力为本位”,而能力只能通过训练获得提高。教师要掌握并灵活运用行动导向教学方法,以项目为载体,构建学习情境,引导学生主动地完成学习任务,实现教学到导学的转变。
一、创设情境、激发探究欲望
体现先进的职业教育观念的课程教学,共六项基本原则:职业活动导向;突出能力目标;项目载体;用任务训练职业岗位能力;以学生为主体;知识理论实践一体化的课程设计。
教师要根据学生的认知能力设计能诱发探究活动发生的学习任务,采用诱导和启发的教学方式,为探究提供动力和方向。为学生创造情境,设计教学活动、提供教学空间及教学资源,把抽象运动原理通过学生“做”转化成实物运动表现出来,达到“做中学”的教学目的。为激发学生的探究欲望,根据《机械基础》教学要求:熟悉机械传动常见形式及工作原理,具备根据工作需要,正确选用和分析传动方式与类型的初步能力。笔者以“学习任务”形式,以工作过程为导向,以学生(小组)为主,引导学生自主学习与探究。让学生通过“获取信息、制订计划、实施计划、评估效果” 建构知识。采取前期铺垫、由易向难过渡、层层推进的方式,围绕常规教学:带传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、变速机构、联轴器、离合器和轴承装置等提出综合性教学“课程设计”课题。以看似简单的技术参数,将教学内容有机地联系起来,巧妙地引出教学重点,化解难点。激发学生的学习兴趣,引导学生有效开展学习活动、建构自己的知识。
二、保证充足探究时间
由于《机械基础》教学时间只有一学期,学生又缺乏机械加工及传动的实践经验,要完成课程设计的难度较大。没有充足的时间让学生自主探究,任务完成效果不会好。“时间是成功的保证”,探究的时间与课题内容的难易程度、内容多少、考核评价要求、学生的文化基础、专业素养及教学设备等因素有关。因此,教师事前要做好充分教学准备,分析教学目标、分解教学任务、制定教学设计方案、编写教案、考核要求、效果评估、交流与互动等。总时间安排为三周,实际授课时间为八节,采取集中教学与小组课后观察、讨论、合作、实践、思考、总结相结合,充分利用互联网与学生沟通、指导。指导教师应主动与班主任配合,解决学生的实际问题,做好课题跟踪、合作、协调、监督等工作。让学生相互交流、人人参与、各展所长、小组竞争,促学生发扬团结合作精神。鼓励学生自主探究、自由想象,积极参与探索整个过程,从中体验到参与的艰辛与收获的快乐。
三、以项目为载体的课题设置
选择一个贯穿课程的大型综合项目,作为训练学生职业岗位综合能力的主要载体,这就是以项目为课程训练载体的原则。根据这一原则选择的课题要具有实用性、覆盖性、典型性、综合性、趣味性、挑战性、可行性。
(一)提出任务与要求
笔者多年前参与社会实践时接触到旋喷钻桩设备,结合学生实际提出此《机械基础》课程设计课题:采用普通电机转速n1=1470r/min传动 ,输出轴欲实现两级转速n2 =5r/min、n3=600 r/min。要求:画出机构运动简图;完成课程设计的装配图(草图);写出课题的设计报告。分小组完成任务,4~5人一组。题目短小,看似简单,易激发学生的求知欲。要求学生课后思考、收集信息、整理、讨论给出一个或两个变速方案。
1.确定教学目标
依据教学大纲、教材内容以及学生的认识能力制定教学目标。
(1)知识目标:进一步掌握常用机械传动原理、结构、特点、连接关系、运用场合的相关知识。
(2)能力目标:能够识读一般性“机构运动简图”,分析机构的工作原理、装配关系,提高分析归纳能力和理论联系实际的能力,提高职业素质。
(3)情感目标:能够充分体验机械基础与实际生活的关系,分享团队合作的愉悦心情,体会成功的喜悦,激发对机械基础的学习兴趣。
2.重点与难点
课题的重点:在于引导学生如何完成由高速n1=1470r/min传动 →输出轴转速n2=5r/min的机构运动简图。
难点:指导学生绘制出此课程设计的装配图(草图)。
如何运用行动导向法提高教学效果
(二)课题分析
该课题看似简单,实质内涵丰富、涉及专业知识面广、理论与实践紧密,对学生的识图能力提出较高的要求。高速传动路线:高速轴转速n1=1470r/min传动 →输出轴转速n3=600r/min降速比一般,可采用皮带轮变速;低速传动路线:高速轴转速n1=1470r/min传动 →输出轴转速n2=5r/min降速比很大。要实现n2的降速需用到齿轮、蜗轮蜗杆机构,要实现n2、n3输出共用一轴要用上离合器,设计要力求简单、结构紧凑。
(三)教学过程设计
1.课题引入
用生活和生产中的实例引入,让学生明白这次任务的目的与要求,掌握常用设备结构、特点、性能。将学生分组,在教师的引导下参观普通车床,重点观察V带轮传动结构、特点、速比的变化及床头箱变速机构;参观固定式旋转吊车重点观察齿轮、蜗轮蜗杆传动的结构、特点、速比的变化;观察拖拉机变速箱的齿轮离合器变速、制动器结构、特点及轴上零件的结构特点和固定方式;观察分度头的速比的变化;观察抽水泵与电机的连接方式。
充分利用广东省技能竞赛“变速箱装、拆实训”培训实物,组织学生对工农-12拖拉机变速箱进行装、拆实训。通过“尝试梨子的味道”,提高学生对机构的认知,增强感性认识,引导学生由“要我学”变成“我要学”。
2.传动方案选择
带、齿轮、蜗轮蜗杆传动传动比的计算。
高速传动路线:高速轴转速n1→输出轴转速n3的降速比i=n1/n3=2.45,一般可直接采用皮带变速。
低速传动路线:高速轴转速n1 →输出轴转速n2=5r/min降速比i=n1/n2=1470/5=294很大,考虑在高速传动路线基础上降速则294/2.45=120降速比仍然较大,需进一步分级降速。方案一:如电机→皮带轮→齿轮。形成多级多轴传动,由于低速与高速比相差大,不利于变速,箱体尺寸增大等特点。方案二:电机→皮带轮→齿轮→蜗轮蜗杆。蜗杆具有传动比大、承载能力大,传动平稳、噪音小、有自锁性等特点。引导学生选择第二方案。
3.轴及轴系零部件选择
(1)与电机的连接方式采用联轴器,选用刚性还是弹性?
(2)齿轮与轴的连接方式有三种:齿轮固定在轴上;齿轮在轴上滑动;齿轮空套在轴上。
(3)轴承选择:选用滚动轴承,主要根据受力状况来定。
(4)轴的结构要求:轴和轴上的零件要有准确的工作位置(定位要求);各零件要牢固而可靠地相对固定(固定要求);轴应便于加工,轴上零件要易于装拆(工艺要求);尽量减少应力集中(疲劳强度要求);轴各部分的直径和长度的尺寸要合理(尺寸要求)。
4.完成机构运动简图、装配图(草图)
让学生根据自己的课程设计方案完成运动简图、装配图(草图),请《机械制图》专业老师参与指导。指导老师给出参考图,并给予详细解释、答疑。
(1)低速传动路线:电机→联轴器→皮带轮→空心齿轮轴(齿轮1)→齿轮2→轴Ⅱ→蜗杆1→蜗轮1→轴Ⅲ→蜗杆2→蜗轮2→离合器→主轴Ⅰ(动力输出)。
(2)高速传动路线:电机→联轴器→皮带轮→空心齿轮轴(齿轮1)→离合器→主轴Ⅰ(图示状态直接动力输出)。
课程设计机构运动简图
5.教学流程
6.知识拓展
(1)从动皮带轮2与机体如何连接?
(2)主轴Ⅰ跨度较长如何处理?如何冷却、润滑?
(3)此机构高速轴运转时,蜗轮蜗杆同时也是在转动的,怎样避免?
(4)如果该机构要求多种变速如何解决?
(5)该机构对高速、低速均提出正反转要求又该如何解决?
鼓励学生查手册、上网查资料、相互讨论,开拓视野,增长知识。
(四)评价与效果
评价要体现人人参与,个性化和差异性,因此应对项目的全过程进行评价。过程性评价主要考察学生在活动中的表现,主要考察学生搜集和处理信息的能力、专业技术交流的表达能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及与团队合作的能力、决策和创新能力。让学生自己来评估,包括:是否实现了目标?如果没有实现,存在什么问题?实施过程中出现了什么问题?如何解决的?结果中哪些好,哪些有待改进?行动导向教学法的评价重点是什么是下次可以改进的?
四、体会
1.采用行动导向教学法,由课本为中心转变为以实际任务为中心,让学生学有所悟、学有所用。通过小组完成任务,让学生充分参与到教学和实践的过程中。实现了从“知识的传递”向“知识的建构”转变;学生由“被动接受的学习型”向“主动学习,探索型”转变;由于现代信息技术的应用,专业理论教学由单一授课模式向综合学习环境转变。从而使学生的学习行为、自学能力、钻研能力得到很大提高,养成面对问题时的思维习惯,学会表达,与人交流合作、沟通,对提高他们日后的就业非常有实际意义。同时整个学习过程,是一个人人参与的创造实践活动,充分发掘了学生的创造潜能,符合现代职业教育“以能力为本”的理念。
2.对教师的要求更高。它不仅要求教师要有丰富的专业知识和过硬的实践能力,最难、最复杂的还是要有效地控制教学现场,掌握好教学目标的尺度,对教师驾驭课堂的能力提出更高要求。
3.还可充分利用三维CAD技术,实现可视化立体设计,提高教学效率。
实践证明,灵活、有效地运用行动导向教学法,教学效果提升明显。《机械基础》教学运用现代信息技术,改进传统教学方法,以行动能力为目标,以实践性技术知识为支撑, 将综合职业能力融入工作任务,突出了职业素质和职业能力的培养主线,有利于培养学生的“自我学习能力”,以培养学生的持续发展学习能力。
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责任编辑 何丽华