基于互联网+的机械原理与设计多元化教学模式改革

何丽红 刘兰 王先安

摘 要：机械原理与机械设计课程是工科院校机械类专业的主干基础课程，它在培养专业技术管理人员中起着至关重要的作用。本文立足机械原理与设计具体教学过程中出现的问题，分析了互联网技术在教学实践中应用的优势，以及探讨了教学、实验、实践各教学环节中的改革和具体实践，从各个环节的改革中结合互联网技术进行多元化教学模式的构建和探讨，让机械原理与设计课程与互联网深度融合，从而提高课程内容专业化教学的效果和高端人才培养的质量水平。

关键词：互联网+ 机械原理与设计 多元化教学模式 教学改革

在人们面对如何进行有效的学习的思维改变上的变化，教育体系研究的不再是如何教学，而是注重学习的过程和如何学习，在机械教学的领域内由原本的操作教学专享机械知识的原理和机械的合理运用。学生和教师之间的关系不再是教师为核心，学生做容器，告别填鸭式教学，而学生将作为课堂的主体，成为课堂中所学知识的推导和生成的角色。机械原理与设计的课程是我国工科机械类专业学生所必修的基础学科，在一系列机械系列相关的学科中是作为地基的学科，承担学生进行机械类知识系统构建的基础。虽然教育领域中对机械原理和设计的教学进行了多年的分析和研究，因为机械原理和设计课程本身的理论性多、实践性多、抽象性等特点，以及教学内容中过于侧重平面结构的运动、分析等平面特性，还有机械原理和设计课程知识之间关联性不强且知识点过于分散，并且相互之间也没有形成系统性，这就导致学生面对这些机械原理知识无法有效理解也不能完成知识的长期记忆，很多学过的机械知识进入了学过、考过、忘了的恶性死循环当中;另外学生也不能有效地对机械知识进行有系统的、整体化的归类并形成相关的理念，更无法顺利的利用知识系统进行机械设计，也不能根据相关的机械设备反向推论并掌握课本中的机械原理知识的实际用处[1]。所以，把机械原理和设计的基础课程作为案例，有效使用现在的信息技术，即互联网+，让学生能够发挥自身的主观能动性获取机械知识，促进学生在机械上创造意识的觉醒。

一、机械原理与设计教学现状存在的问题

1.教学内容中存在的问题

在机械原理与设计学科的传统教学模式中，其相关的教学过分侧重理论以及理论的系统和完整，但忽略了应用属性和先进属性，其教学内容大多专注传统或者已经过于久远的知识的解说，没有对现代相应的新技术、机构等的应用进行适当的拓展。其次，在教学中没有对实践环节引起足够的重视，工程实践是机械原理与设计科目中非常重要且具有非常鲜明特点的课程。只有通过理论和实践相结合，才能更好地学习掌握和运用相关知识。在高校的机械原理和设计这个课程中，大部分教师因为各种原因而强调理论学习，对实践是避而不谈或者减少相关课程，导致理论教学不能合适的实践课程中消化掌握，也致使理论和实践失衡。可能还有因为相关课程教学内容过多而所排学时少的原因下，学生实践课变少甚至取消[2]。这就造成学生不能有效根据理论致使去分析、解决问题的机械应用能力，另外，学生没有足够的时间也就不能立足实际充分理解基础理论，对课程感到枯燥而失去学习兴趣。

2.教学方法和手段中存在的问题

虽然目前在教学资源中有相当多的机械图像课件，但这些课件或者图像也仅存在于传统教学过程中的电子版书籍中，其体现形式从纸质跨越到了方便的电子图像，但在机械原理和设计这种理论性强的科目中，教学的方法人就是传统课堂的教学方式，填鸭式教学，因为这种传统教学方式导致学生不动脑、不动手等弊端，所以在教学质量上提高有限，也不能有效地培养学生的创新和分析能力，更不用说培养学生专业的核心素养，也无法让学生跟上未来社会的进步和需求。

3.师资方面存在的问题

随着经济的快速发展，全球化的趋势越来越明显，国际之间的合作也随之频繁，所以国际之间的沟通也逐渐成为工业发展的必需条件之一。但是在高校工科人才的培养中，明显出现了工科人才的外语水平低于其专业水平的现状。大部分机械原理和设计科目的授课教师基本都使用中文教学，师资力量上比较缺乏双语教学，这些问题都导致相关专业的学生在国际交流上缺乏相應的能力，这些问题不利于学生在未来学习国外先进技术和进行国际交流合作。

二、“互联网+”在机械原理与设计教学实践中的优势

1.“互联网+”提高学生学习效率

在日常教学过程中，教师通过观察学生在机械原理和设计课程中的学习情况，能够清晰地看到每个学生的基础和能力的不同层次，因为学生对于知识不同的掌握情况，教师就要根据学生的情况和教学情况设计更加合适的教学方法，在学生遇到知识重难点的时候，帮助学生了解、掌握相关的知识。为满足这个需求，教师就要合理使用“互联网+”精熟教学法。立足“互联网+”精熟教学法的日常实践过程，如果教学的相应条件都比较充分的时候，就能够促使教学顺利展开，也能满足不同学生在课堂上的不同知识需求。在使用这个教学方法的背景下，教师在教学设计中首先要考虑的就是不同学生的基础知识理解度和学习能力，让机械原理和设计课堂能够高效、高质量的进行。实践教学和互联网信息技术的相互融合是精熟教学法能够顺利且有效进行的重要环节，这个环节也为机械原理和设计的多元化教学模式改革提供了基础。在以往的传统教学中，教师想要进行教学的创新或者进行试验都会受到一定程度的阻碍和限制，例如教师相关的培训费用、印刷材料等费用等[3]。随着互联网信息技术的逐步发展，教学的形态和生态都已经发生了一些新的改变，在未来，教学的方法方式都将出现巨大的变化。

2.降低学生学习难度

机械原理课程的基础知识具有抽象化、概念化、平面化等特点，学生接触之后肯定会感到难度非常大，这些特点也是影响这个课程教学质量的重要因素。而互联网技术中的思维导图就能够有效的解决学习终于到的困难和障碍，从另一个角度来讲也推动了机械原理和设计课程的教学改革。思维到地图是将不同数量和主体的中心串联、综合成为具有个人特点的数据库，能够在学生不断学习相关知识的过程中逐渐建立属于学生的个人数据库，并且在完善过程中有效提高学生的综合能力。所以，思维导图对机械原理和设计的知识整理、串联具有明显的作用，也能降低学生学习相关专业知识的难度。另外，在“互联网+”背景下的教学中，教师可以充分利用网络上的各种资源拓展教学内容，为学生提供更宽广的知识范围，这也需要帮助学生寻找适合学生的学习方法，进一步实现课堂教学的提质增效。

三、机械原理和设计教学改革措施

1.理论教学改革措施

（1）线上线下混合教学

立足于传统教学方式与网络教学方式，将两种教学方式进行有机的结合，发挥出两种教学方式独有的教学优势，达到教学的提质增效的目的，这也是对传统教学模式的一种改革和创新。在这种混合教学的模式中，教师要充分考虑两种教学的重要元素，参考课堂教学内容，合理的对课堂教学进行设计。将传统的教学内容与网络教学内容进行合理的穿插，控制教学节奏和穿插比例，依据学生学习的状态做到教学方式之间的完美配合。这种混合教学的方式有效的扩展了原有的教学形式和内容，通过互联网提供更加丰富的教学资源，开发教学方式，实现教学多元化，体现课堂中学生的主体性。

（2）手机移动端的课堂互动教学模式

随着信息技术的飞速发展，各种移动通信端发展也越来越成熟，也不断出现了新的产品。目前，互联网课堂和手机课堂的教学方式正在发展，经过这次九年义务教学中大规模的手机移动通信端网络教学测试，未来也将成为各大高校教学模式创新中的趋势。手机移动端课堂互动教学主要是以互动效果为中心，充分利用移动信息技术，以手机为教学的载体进行教学活动。其中教学活动包含了学生的签到、测验、评价、反馈等[4]。教师在课堂教学过程中适当引入手机，将手机作为教学辅助设备，能够有效提高师生之间的互动和课堂活跃度，立足传统教学构建出新的师生互动和教学模式

体验。

（3）多元化的课程考核

机械原理和设计这个课程是专业中非常重要也是主要的课程，在大部分院校中的考核方式仍旧是传统的期末成绩为准的考评，这种考评方式只看结果不看过程，不能对学生掌握的知识和實践能力进行全面的评价，这种传统考评已经无法满足目前的教育背景下的要求，也不符合工程专业认证的考评需求。所以，多元化的课程考核需要根据相关专业的教学状况和特点把理论课程中的要素分解，综合考虑考核如下：课堂出勤、答题、讨论，课后作业，线上学习考核，期末考核等;在综合考核中合理分配各个环节的比例，构建一个综合性的考评体系。通过构建多元化考核方式，在调动学生日常学习积极性的同时，也能给学生一个相对全面的评价，从而提高学生的综合能力。

2.实验教学改革措施

（1）实验教学内容的多层次性

教师需要依据学生对相关知识的掌握程度和差异，有针对性的设计层次不一样的实验教学和教学目标，并根据不同层次的需要设计不同的考核方法和标准，通过这种多层次的教学激发学生学习的兴趣，进一步实现实验教学的提质增效。依据专业教学目标和大纲，实验教学主要分了三个层次，即基础、综合、创新实验。基础层次的实验教学是以传统机械零件和装置的结构和机构运动见图测绘为主，用来强化学生基础知识的掌握。综合层次的实验教学是以齿轮范成与根切、平面连杆机构设计与测试等为主，用来强化学生调试机构的能力。创新层次的实验是以机构的创新设计和组合以及拼接为主，用来加强学生在机械方面的创新和设计的综合能力。

（2）实验教学形式的多元化

机械原理和设计的实验教学，大部分高校仍是以前传统的形式进行，而且大部分是实物实验，这种实验形式不具备灵活和多样化的特点，并且在实验上的深度不能满足相应需求，在专业知识之间的互动、串联上作用不大。实验教学形式的多元化包含了传统实验模式、综合实验模式、开放实验模式、互联网虚拟实验模式等。

3.实践课程改革措施

（1）实践课程内容多元化

根据工程专业中OBE教学理念的指导，提高学生在专业层面内的实践能力，强化学生解决实际问题的能力，构建多层次、多内容的实践课程体系，体系中主要组成部分有机械原理和设计作业、综合性机械创新设计比赛等。多元化的时间课程体系能提高学生相应的积极和主动性，强化培养学生在机械工程应用中的综合能力、实践能力，强化学生的团队交流配合能力等。

（2）机械原理和设计作业的改变

机械原理和设计作业的改变如下。第一，以类似导杆机构的常见机构的运动参数为主，让学生根据机构的结构和几何关系，建立相应的运动模型，合理运用VB进行编程调试，绘制相关机构的运动参数图像并对结果进行分析，进一步完成设计作业，有目的的提高学生使用计算机解决机械相关问题的动手能力和观念。第二，以类似传动带的机械零部件的设计为主，让学生独立进行零部件的三维建模，力学性能计算等，并完成设计作业，强化学生在机械零部件使用三维建模的能力。

（3）机械原理和设计课程教学设计改革

机械原理和设计这两门课程的知识关联点很多也很强，两者之间组成了知识链条，但是在传统的教学设计中，两者是分开并且独立进行的，相关的知识之间也没有进行足够的关联，这种情况割裂了机械课程知识结构，阻碍了学生对相关知识进行整体的、全面的认知和学习。所以相应的教学设计改革就需要将机械原理和机械设计两门课程进行合理的整合，组成一个系统性的综合课程设计，让两门课程通过关联的知识进行融合，有利于培养学生创新观念和实践能力。

结语

综上所述，在目前的工科教学过程中，“互联网+”融入机械原理和设计的课程是能够促进教学模式的多元化改革，能够充分利用网络汲取更多的教学资源，也有利于调动学生学习的主观能动性，促进高校之间的教学资源共享和改革。对于工科中机械原理这种实践性强的课程，更需要充分的结合互联网，为机械行业培养理论、实践都非常丰富的应用型人才。

参考文献

[1]王晓荣.“互联网+教学”背景下机械原理课程教学改革探究[J].陕西教育（高教），2019（11）：46+48.

[2]李倩云.应用型本科院校机械原理课程教学改革与实践[J].南方农机，2019，50（16）：132.

[3]武照云，马晓录，李丽，朱红瑜，张月英.基于互联网+的机械原理与设计多元化教学模式改革[J].高教学刊，2019（14）：75-77.

[4]冯伟，武照云，菅晓霞，吴立辉，马晓录.机械原理与机械设计大作业改革探索与实践[J].教育教学论坛，2019（27）：107-108.