“互联网+”机械原理课程教学模式改革的研究

刘琼 朱雅光 惠记庄 叶敏

摘要：为提高机械原理课程的教学质量，本文分析了在教学过程中存在的教与学的问题，针对机械原理课程特点，课程的理论和实践教学内容非常多且抽象，内容缺乏关联性、知识点分散缺乏系统性，学生对抽象且逻辑性强的知识难以理解，很多知识则落入“学完—考完—忘完”的不良循环中。为此，本文提出将思维导图的知识点脉络图融入机械原理教学模式中，形成思维可视化的机械原理课程教学模式，探索机械原理知识深入认知的底层思维与教学方法。

关键词：机械原理；教学方法；教学研究

中图分类号：G642.40 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）19-0102-03

当今世界正面临着一场“学习的革命”，我们将彻底改革几个世纪以来人们已经习以为常的、旧的、传统的教育观念和教学模式，创造出一种在真正意义上尊重人的主体性、激发人的创造性、相信并注意开发人的潜力、便于人与人交际与合作的崭新的教育观念和学习模式。人们对有效学习的观念已经发生了根本性的变化，教学研究的重点已从如何教转向如何学，从结果转向过程，从机械练习转向知识的理解和运用。学生不再被看成是接受知识的容器，而是知识的建构者和生成者。

机械原理课程是工科院校机械类专业必修的基础课程，其在机械基础系列课程中占有举足轻重的作用，承担着培养学生机械系统整体运动方案设计的重要任务。但是尽管围绕机械原理课程的教学研究已经进行了十多年，课程的理论和实践教学内容非常多且抽象，因而为了简化教学内容而侧重于平面机构结构组成、平面机构运动学和静力学分析、典型平面机构设计和运动特性分析上，然而，由于课程内容缺乏关联性、知识点分散缺乏系统性，学生对抽象且逻辑性强的知识难以理解、更难以形成长期记忆，很多知识则落入“学完—考完—忘完”的不良循环中；学生无法从机械系统的整体观念上顺利完成系统的运动方案设计，无法从机械产品综合设计的角度理解本课程所讲述知识的真正用处。

因此，以机械原理课程为例，借助当今已有的但尚未被充分利用的技术手段“互联网+”技术，帮助学生主动获取知识，唤醒学生的创造意识。本文的教育理念是想摒弃在课堂中单调而乏味的教育方式，即让学生死记硬背、生硬的套用公式，这种方式的意义无非就是让学生应付考试，在考试中取得高分，而不会让他们真正有意义地记住自己的所学所想。我们希望能够帮助学生深入地了解到每堂课所学的知识都是互相关联的、密不可分的，知识的深度与难度也是随着每堂课的进行而层层递进的。我们希望还能培养学生的敏锐洞察力，这样即使他们每次只掌握一个知识点，也能在后面的学习中将这些信息进行扩张与融合，进而真正掌握一门学科。总而言之，我们希望重新唤起学习的乐趣，也就是让学生积极地参与学习的过程，享受学习带来的自然的兴奋感，这种兴奋在传统课堂服从式的教育模式中被压抑了。

为此，本文提出将源于思维导图的知识点脉络图融入机械原理教学模式之中，形成思维可视化的机械原理课程教学模式，探索机械原理知识深入认知的底层思维与教学方法。

一、当前的教学模式

教学是一种独特的技能，每个人的风格都不一样。教育是一门艺术，既需要创造力也离不开直觉，然而，教育不仅仅是一门艺术，它还具备科学的严谨性。尝试不同的教育方式，看看哪种更有效，这种智力上的挑战与做投资或科研中面临的困难差别不大，但这次挑战很可能会给那些想要学习的人带来巨大收获。

有些人认为如果不增加学生的数量，只要多招聘老师、修建更多的教学楼、采用更多的教科书、引进更多的电脑设备，那么现行的教育模式就没有任何问题。在他们看来，小班教学就是灵丹妙药。如今，对于班级规模变小这一观点，没有人持反对态度，我也希望班级中的人数尽可能少，这样学生就可以更多地与老师交流。然而不幸的是，小班授课也无法解决学生跟不上教学进度的问题。

即使是小班授课这种方式也忽略了与学生学习方式有关的几个基本问题：比如，学生学习的步调是不一致的，一部分学生可以较快地凭借自己的直觉理解一个知识点，但另一部分学生可能会需要仔细思考才能理解。理解得快并不一定说明学生聪明，理解得慢也不代表学生愚笨。另外，理解得快也不能代表学生对知识理解得足够透彻。所有学习进度的快慢是个人习惯问题，与智力无关。与那些很快就学会的人相比，学得慢的也许会获得更多知识，而这些知識在大脑中储存得更为长久，在未来也会发挥更多作用。

此外，那些中学算术学得不好的学生或许在碰到高等数学中的抽象问题时，又会展现出高人一等的理解能力。问题的关键在于，不管班里的学生有20名、30名甚至是60名，每名学生对一个知识点的掌握能力都是有差别的，一对一的小班教学也不一定是理想的教学方式，原因在于，老师为了让学生跟上国家要求的教学进度不得不按照教学大纲继续授课，因而忽略了学生对于知识点的掌握情况。在标准化课堂的教学模式上，没有留给学生足够的思考与理解知识的时间。不管班级规模的大小，老师都会按照授课的时间进入新的知识的学习，而问题往往就出现在这里。倘若学生有足够的时间，大部分都可以完全掌握所学知识。因此，当前的教学模式抹杀了学生对学习的乐趣、主动性和创造性。

二、“互联网+”精熟教学法

通过分析当前教学模式的问题，得到两个重要的认知：其一，每个学生对知识所掌握的程度不同，所以其所学进度应按照个人来制定。其二，如果学生想更深入地了解学习高难度的知识，首先需要掌握、熟知最为基本的知识和概念。那么，如何来实现这两个认知目标？于是，本文提出一种对当前教学模式的改进方法，即“互联网+”精熟教学法。

1923年教育家沃什伯恩在美国温内特卡镇学校里采用了一种教学模式——温内特卡计划。这一计划中的核心就是精熟教学法。其说明了只要教学条件足够完善，那么所有的学生都能够掌握知识，任何学生不会出现学不会或成绩不佳的现象。在这种方法中，课堂授课内容并不是按照时间来划分，而是将同学们的主观理解程度与熟悉程度作为参考，完全颠覆了传统教学模式的单调与死板。

然而，在那个时代，精熟教学法并没有得到发展。限制该教育理念发展的原因有三：其一是经济因素，比如，印刷和分发教学参考书、试卷以及个人阅读材料的成本太高；其二是对教师队伍的要求高且培养成本更高；其三是新的教育理念并没有得到学校管理人员和政府的支持，在他们看来，教育改革的道路充满荆棘坎坷，改革的过程让人心生畏惧。传统的教育模式本来就行得通，既然我们还可以继续采用讲课的方式传授知识，还可以使用传统的教科书，成本低又有效，为什么要做出改变呢·于是，尽管精熟教学法一再证明了它对学生有益处，并获得了各种报告和数据的支持，但它仍难逃销声匿迹的命运。

当今时代，云计算、物联网和大数据技术的发展正改变着社会的生态，也改变着教育生态。未来教育在“互联网+”的环境中将会发生巨大的变化，借助“互联网+”技术运用精熟教学法的优势，共同来应对“互联网+”对教育带来的冲击，必将成为教育界密切关注和研究的重要课题。

三、“互联网+”精熟教学法的实践方法

学习和认知事物一般都是通过感知—分析—综合的过程来实现。首先要对机械原理的学习内容有一个全面而又整体的认知，再通过思维导图这个工具来绘制机械原理的整体脉络图。通过思维导图来感知、认知这门课程，最直观地认识到课程中的每个知识点，分析各个知识点之间的联系，然后通过学习课程更全面地认识整个课程体系。

机械原理课程研究了整个机械系统的共性问题，阐述了机构运动设计、机械动力设计、机械系统方案设计三部分内容，介绍了常见的其他机构类型和运动原理。由于现有的教材中很多关于机构等方面的概念表述，其描述语法往往偏于抽象化和理论化，很多概念对没有太多实践经验的本科学生而言往往难于理解，更无法将其与工程实践中的对象和问题联系到一起，导致教学的实际效果很不理想。通过知识点的思维脉络图（如图1）可以使学生对机械原理课程中分布的知识点有一个全面的认识。

知识点脉络图是把机械原理课程中的知识和概念运用思维导图的原理所绘出的知识点脉络图。思维导图是一种将放射性思考具体化的方法。放射性思考是人类大脑的自然思考方式，每一种进入大脑的资料，不论是感觉、记忆或是想法（包括文字、数字、符码、食物、香气、线条、颜色、意象、节奏、音符等），都可以成为一个思考中心，并由此中心向外发散出成千上万的关节点，每一个关节点代表与中心主题的一个连结，而每一个连结又可以成为另一个中心主题，再向外发散出成千上万的关节点，呈现出放射性立体结构。而这些关节的连结可以视为一个人的记忆，也就是个人数据库。人类从一出生即开始累积这些庞大且复杂的数据库，大脑惊人的储存能力使人们累积了大量的资料，经由思维导图的放射性思考方法，除了加速资料的累积量外，更多的是将数据依据彼此间的关联性分层分类管理，使资料的储存、管理及应用因更有系统化而提高大脑运作的效率。

因此，运用思维导图来梳理机械原理课程中的知识和概念，形成呈3D形态分布的知识点脉络图，将会有效提高学生对机械原理课程学习的理解率。

四、结论

机械原理课程在机械类专业学生培养中占有举足轻重的地位，本文从注重培养、激发学生的主动学习精神出发，合理分析并且提出了对机械原理课程的教学模式改革方案，运用思维导图来梳理机械原理课程中的知识和概念，构建机械原理课程体系的知识点脉络图，有效提高了学生对机械原理课程学习的理解能力，提出了借助“互聯网+”技术来构建基于思维导图的机械原理课件的底层软件架构，探讨了机械原理课程教与学的一些体会，以供相关教学工作者参考。

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