信息化教学在《机械设计基础》课程中的应用

喻秀

摘要：在信息高速发展的时代，如何打破传统教育模式，运用现代信息技术，开发教育资源，优化教育过程，从而提高教育质量和效率，是每个教育工作者需要研究和探讨的问题。本文以《机械设计基础》中曲柄摇杆机构的应用与设计为例，将在线学习互动平台，计算机绘图设计、三维建模及运动仿真应用到教学中，对信息化教学在《机械设计基础》课程中的应用进行探讨。

关键词：机械设计基础；信息化教学；曲柄摇杆机构

0 引言

《机械设计基础》是机械类专业的一门重要专业基础课，旨在培养学生掌握机械设计、机构运动等方面的基本理论知识，进而培养学生进行机械设计及机构运动方案构思的能力。该课程专业性和理论性比较强，内容相对枯燥，在传统教学中，主要是以教师为主体在课堂中对学生传授知识，学生只是知识的被动接受者和知识的灌输对象，这样使得整个授课过程变得比较枯燥，学習效果也不明显。信息化教学为《机械设计基础》的教学提供了新思路，本文以曲柄摇杆机构的应用与设计为例，对信息化教学在《机械设计基础》中的应用进行探索。

1 教学分析

本次课的教学内容是理解曲柄摇杆机构的运动原理并了解其应用，掌握曲柄摇杆机构的设计方法，同时培养学生的团队合作精神和良好的职业素养。本次课中曲柄摇杆机构的急回特性和系数计算是一个重点同时也是难点，此外，它是也是影响机构设计的一个重要参数，如果不会计算将直接影响到下一个设计环节的进行，传统的授课模式往往无法适时监控到学生对此重难点的掌握情况，这也直接影响到下一个授课环节的顺利进行。曲柄摇杆机构的设计是本次教学的另一个重点，常规教学模式通常是通过老师讲解然后给出设计要求让学生手绘作图设计的方式进行，过程相对枯燥，学生积极性不高，自主设计和创新的能力也得不到锻炼。针对这些问题，亟需新的教学模式来改变这些现状。

2 信息化教学策略

整个教学过程以学生为主体，教师进行引导教学，学生学习的过程中结合创设的情境充分调动自己的主观能动性进行合作探究学习。整个教学过程线上线下教学相结合，实现课堂教学与在线学习的优势互补。

为了突破重难点，讲解过程中引入案例和动画，使理论讲解变得直观生动，为了了解学生掌握重难点的情况，引入在线测试，适时提供测试成绩和试卷分析。

3 教学实施

教学实施主要分为课前、课中、课后三个环节，三个环节相辅相成，互相补充。

3.1 课前

课前教师在在线学习平台上发布教学资料，让学生提前自主学习，并发布学习任务：请举例生活中的曲柄摇杆机构并拍照。在线学习平台上，师生可随时进行交流互动答疑。

3.2 课中

3.2.1 情景引入

汽车风窗刮水器（图1所示）是用于汽车刮水刷的驱动装置，由电动机将动力传至曲柄摇杆装置，电动机单向连续转动，刮水杆作左右往复摆动。作为机械设计人员，现在由你来完成汽车雨刷的设计工作。具体要求：已知行程速度变化系数K，摇杆长度及其摆角，设计汽车雨刷的四杆机构，机构简图如图2所示。

通过结合和大家生活密切相关的实例进行情景设置，让学生知道自己的所学可以运用在哪些地方，从而激发学生的学习积极性和学成后的成就感。

3.2.2 原理分析和课前作业点评

课上引入实例和动画对曲柄摇杆机构的运动原理和应用分析进行讲解。对课前同学们在在线学习平台上提交的作业进行互评和展示，深化大家对曲柄摇杆机构原理和应用的掌握。

3.2.3重难点击破和在线测试

结合牛头刨床的实例，对曲柄摇杆机构的急回特性和急回特性系数进行讲解，讲解过程结合实例和动画，使理论讲解变得直观生动。

讲解完成后组织学生在在线学习平台上进行急回特性系数计算相关的在线测试，借此巩固教学重点和难点，实时了解学生掌握重难点情况，试卷提交后，平台会自动阅卷并对试卷、成绩进行综合分析，教师根据分析结果掌握学生的接受情况，成绩和分析结果则作为教学评价的一部分。

3.2.4 设计过程演示和上机设计演练

通过动画演示曲柄摇杆机构的设计过程，将设计过程流程化，步骤化，使得复杂问题简单化。

结合学生喜欢使用电脑操作的特性，让学生使用AutoCAD在机房进行曲柄摇杆机构的绘图设计。

3.3 课后

课后教师布置拓展作业让学生巩固学习知识并激发学生进行自主设计和创新的能力，此外，师生还可通过在线学习平台和交流群进行讨论、交流和答疑。

4 教学反思

整个教学过程以学生为中心，学生在教师创设的学习情景和引导下充分发挥自身的主观能动性和学习积极性，对当前所学的知识进行意义建构并用这些知识解决实际问题。

整个教学设计灵活使用了多种信息化教学手段，将线上和线下教学相结合，课前重预习，课后重巩固，课上通过在线测试高效实时了解学生对重难点知识的掌握情况；将理论讲解和上机操作实践相结合，学习效果事半功倍；二维和三维软件的引入极大增强了学生的学习积极性；使用多种评价方式对学习效果进行综合考核，考核过程更科学客观。

科学合理的运用信息化手段和工具，能够很好的与传统课堂教学实现优势互补，提高学生学习主观能动性，提升教学效果。

参考文献：

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