時間:2023-03-06 16:00:22
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇機械教案范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
1.知識與技能
知道做功是能量轉化或轉移的過程。
理解功的概念,知道使用任何機械都不能省功。
理解功率的概念。
2.過程與方法
通過觀察和實驗了解功的物理意義。
3.情感、態度與價值觀
具有對科學的求知欲,樂于探索自然現象和日常生活中的物理學道理,有將科學技術應用于日常生活、社會實踐的意識。
說明與建議
功
學生已經學過了電功、機械能,知道了一些能量的知識,“功”的講解應從能量轉化的角度入手。課本圖14.3-1中的三幅圖表示在力的作用下,物體的動能或勢能發生了變化,說明力對物體做了功。課本圖14.3-2中,物體雖然受力,但是它的動能或勢能都沒有變化,就不能說力作了功。讓學生理解做功是能量轉化的過程。
在第十二章“力和機械”的學習中,學生知道了使用簡單機械可以省力或者可以省距離,可先復習一下有關簡單機械的知識。
用手直接把物體舉高與使用簡單機械把物體舉高相同的距離,物體的勢能的增加是一樣的,而物體勢能的增加是通過力來完成的。通過對定滑輪做功的演示、分析,得出力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積是一個不變量,給出功的定義。這里還可進一步用杠桿做演示,表明使用機械時,人們所做的功,都等于不用機械而直接用手所做的功。
教師也可嘗試用探究的方式來教學,向學生說明,使用任何機械都不能省功。
由于做功的多少表示能量轉換的多少,所以功的單位與能的單位是一樣的,都是焦耳。把一個普通大小的蘋果舉高1m,做的功大約是1J,讓學生對焦耳的大小有大致的概念。
想想議議
這個討論主要是要使學生認識功是由“力”和“在力的方向上移動的距離”兩個因素決定的。如果力沒有“在力的方向上”移動距離,力就沒有做功。在課本圖14.3-2動中,人提著桶雖然很費力,但是人的拉力沒有在拉力方向(豎直方向)上移動距離,所以人的拉力沒有做功。
功率
這里可先復習一下電功率的概念,學生已經學過了“電功率”,知道電功率表示消耗電能的快慢,也就是電流做功(電能轉換成其他能量)的快慢。課本用與速度類比的方法引入功率及其計算公式,使學生理解功率的物理意義,懂得它是一個表示做功快慢的物理量。
這里要強調剛才學的“功”和“功率”,與以前學過的“電功”和“電功率”的含義、單位、符號都是一樣的。
課本上介紹了一些功率值,意在加深學生對功率的物理意義的理解,使學生對人和一些事物的功率數值有個具體的概念,懂得功率大或小的意思是什么。
想想議議
這個討論意在讓學生了解比值的方法是物理學中一種常用的方法,在其他方面也有許多應用。在物理學中,振動次數與時間之比表示振動的快慢、熔化溫度與時間之比表示熔化快慢等;在生活中,從媒體中經??梢月牭降慕洕鲩L率、人口增長率都表示物理量變化的快慢。
課本列舉了一個計算功率的例題,意在練習功和功率公式的應用,使學生加深認識功──力和在力的方向上移動的距離的乘積,功率──單位時間內所做的功。
動手動腦學物理
1.25kW×4h=0.4kW×t,t=250h。
2.不能。甲先到達山頂表明甲用的時間較短,但是甲和乙哪個做的功多并不知道,而功率是由功和時間兩個因素決定的,所以不能判定哪個人的功率大。
3.3.6kw。
一、知識與技能
1.知道什么是機械能,知道物體的動能和勢能可以相互轉化;
2.會正確推導物體在光滑曲面上運動過程中的機械能守恒,理解機械能守恒定律的內容,知道它的含義和適用條件;
3.在具體問題中,能判定機械能是否守恒,并能列出機械能守恒的方程式。
二、過程與方法
1.學會在具體的問題中判定物體的機械能是否守恒;
2.初步學會從能量轉化和守恒的觀點來解釋物理現象,分析問題。
三、情感、態度與價值觀
通過能量守恒的教學,使學生樹立科學觀點,理解和運用自然規律,并用來解決實際問題。
【教學重點】
1.掌握機械能守恒定律的推導、建立過程,理解機械能守恒定律的內容;
2.在具體的問題中能判定機械能是否守恒,并能列出定律的數學表達式。
【教學難點】
1.從能的轉化和功能關系出發理解機械能守恒的條件;
2.能正確判斷研究對象在所經歷的過程中機械能是否守恒,能正確分析物體系統所具有的機械能,尤其是分析、判斷物體所具有的重力勢能。
【教學方法】
演繹推導法、分析歸納法、交流討論法。
【教具】
細線、小球、帶標尺的鐵架臺。
【教學過程】
一、引入新課
教師活動:我們已學習了重力勢能、彈性勢能、動能。這些不同形式的能是可以相互轉化的,那么在相互轉化的過程中,他們的總量是否發生變化?這節課我們就來探究這方面的問題。
二、進行新課
1.動能與勢能的相互轉化
演示實驗:如圖所示,用細線、小球、帶有標尺的鐵架臺等做實驗。
把一個小球用細線懸掛起來,把小球拉到一定高度的
點,然后放開,小球在擺動過程中,重力勢能和動能相互轉化。我們看到,小球可以擺到跟
點等高的
點,如圖甲。
如果用尺子在某一點擋住細線,小球雖然不能擺到
點,但擺到另一側時,也能達到跟
點相同的高度,如圖乙。
問題:這個小實驗中,小球的受力情況如何?各個力的做功情況如何?這個小實驗說明了什么?
學生:觀察演示實驗,思考問題,選出代表發表見解。
小球在擺動過程中受重力和繩的拉力作用。拉力和速度方向總垂直,對小球不做功;只有重力對小球能做功。
實驗結論:小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉化。在擺動過程中,小球總能回到原來的高度??梢姡亓菽芎蛣幽艿目偤停礄C械能應該保持不變。
教師:通過上述分析,我們得到動能和勢能之間可以相互轉化,那么在動能和勢能的轉化過程中,動能和勢能的和是否真的保持不變?下面我們就來定量討論這個問題。
2.機械能守恒定律
物體沿光滑曲面滑下,只有重力對物體做功。用我們學過的動能定理以及重力的功和重力勢能的關系,推導出物體在
處的機械能和
處的機械能相等。
教師:為學生創設問題情境,引導學生運用所學知識獨立推導出機械能守恒定律。讓學生親歷知識的獲得過程。
學生:獨立推導。
教師:巡視指導,及時解決學生可能遇到的困難。
推導的結果為:,
即
。
可見:在只有重力做功的物體系統內,動能和重力勢能可以相互轉化,而總的機械能保持不變。
同樣可以證明:在只有彈力做功的物體系統內,動能和彈性勢能可以相互轉化,總的機械能也保持不變。
結論:在只有重力或彈力做功的物體系統內,動能和彈性勢能可以相互轉化,總的機械能也保持不變。這就是機械能守恒定律。
3.例題與練習
例題:把一個小球用細線懸掛起來,就成為一個擺,如圖,擺長為
,最大擺角為
,小球運動到最低位置時的速度是多大?
學生:學生在實物投影儀上講解自己的解答,并相互討論;
教師:幫助學生總結用機械能守恒定律解題的要點、步驟,體會應用機械能守恒定律解題的優越性。
總結:
1.機械能守恒定律不涉及運動過程中的加速度和時間,用它來處理問題要比牛頓定律方便;
2.用機械能守恒定律解題,必須明確初末狀態機械能,要分析機械能守恒的條件。
練習一:如圖所示,下列四個選項的圖中,木塊均在固定的斜面上運動,其中圖A、B、C中的斜面是光滑的,圖D中的斜面是粗糙的,圖A、B中的
為木塊所受的外力,方向如圖中箭頭所示,圖A、B、D中的木塊向下運動,圖C中的木塊向上運動。在這四個圖所示的運動過程中機械能守恒的是()
解析:機械能守恒的條件是:物體只受重力或彈力的作用,或者還受其它力作用,但其它力不做功,那么在動能和勢能的相互轉化過程中,物體的機械能守恒。依照此條件分析,ABD三項均錯。答案:C。
練:長為L的均勻鏈條,放在光滑的水平桌面上,且使其長度的1/4垂在桌邊,如圖所示,松手后鏈條從靜止開始沿桌邊下滑,則鏈條滑至剛剛離開桌邊時的速度大小為多大?
解析:鏈條下滑時,因桌面光滑,沒有摩擦力做功。整根鏈條總的機械能守恒,可用機械能守恒定律求解。設整根鏈條質量為
,則單位長度質量(質量線密度)為
,設桌面重力勢能為零,由機械能守恒定律得:
解得
4.課下作業:完成25“問題與練習”中4.5題。
5.教學體會
機械能守恒定律是能量守恒定律的一個特例,要使學生對定律的得出、含義、適用條件有一個明確的認識,這是能夠用該定律解決力學問題的基礎。
本節知識點包括:機械能守恒定律的推導;機械能守恒定律的含義和適用條件。
機械能守恒定律是本章教學的重點內容,本節教學的重點是使學生掌握物體系統機械能守恒的條件;能夠正確分析物體系統所具有的機械能;
關鍵詞:創新性;機械制圖;教學應用
中圖分類號:G64
文獻標識碼:A
文章編號:1672-3198(2010)19-0242-02
1 創新性教學的內涵
高等院校是為社會培養和提供具有理論知識和技術于一身的人才的學校?!稒C械制圖》是高等院校中一門理論性和實踐性較強的基礎課,它主要培養學生看圖、畫圖、空間想象力和應用能力。傳統的重教輕學、重理論輕實踐的教學方法已無法適應這種專業教育,滿足不了現代教育以及社會發展的需要,因此《機械制圖》這門課程要運用符合現代教學要求的創新性的教學方法。
創新性教學是教與學、傳授知識和提高能力并重,教、學、做三合一的新型教學方法。這種教學方法更適合現在的高等院校學生,不僅因為它教學靈活、有利于學生形成最佳知識結構,更能提高學生的創新性、培養他們的創新意識和實踐應用能力,以滿足現階段社會、經濟發展的需要。
所謂創新性教學,即具有創新性的教師依據創新性培養的原理與原則,運用適當的教學技術,設計有效的教學情境。刺激、指導、鼓勵學生主動地學習,以合其獲得最佳的知識結構,最有效的技能技巧,發展創新能力與個性品質的方法。在高等院校中《機械制圖》教學中如何具體運用之,文中作了嘗試性研究。
2 備好合理教案,邁出創新性教學的第一步
教學,教是首位。教案是教師傳授知識的重要依據,而備好合理的教案是實現創新性教學的必要條件。備好合理的教案,不僅要求教師深諳教學之道,且要專業知識淵博,能講、能做,同時能不斷地吸取本專業新信息、新科學來充實提出高自己。對于《機械制圖》教師則要求既要懂得畫法幾何及機械制圖,又要懂得機械、掌握新國標,并能熟練畫圖。只有這樣,才能系統、完整、準確地備教案。如何準備合理的教案?在領會教學大綱,吃透教材的前提下,每備一份教案,先將整體內容分解成一系列的步驟和問題,然后一個一個地檢查回答每個問題,直到最后沒發現遺漏,得到圓滿的結果,就才認為教案合理。如《機械制圖》視圖這一節分解為:
(1)什么是視圖?講清概念及分類;
(2)畫視圖前要做什么?掌握各視圖投影方式法及標注;
(3)視圖為什么這樣分類?為看圖和畫圖方便,表達不同復雜程度和不同形狀的機件;
(4)何地畫何種視圖?各個視圖的位置配置關系;
(5)何時畫何種視圖?各個視圖的應用范圍;
(6)如何畫視圖?視圖投影規律及各視圖特殊征表示表示方法。
這樣分解出的教案將分散的內容連貫起來,抓住共性,突出特性,內容完整清楚、條理性強,加之配合適當的教學方法和手段,能大大提高教學的科學性和效率,邁出創造性教學的第一步。
3 運用“四段式”的教學方法,體現教師“導”學生“學”課堂教學的相互作用
教師的任務不光是教,還要教學生學習方法,使學生掌握最佳知識結構。四段式就是將《機械制圖》每個教學課時分成四個階段:第一階段為直觀演示,引入新課。用上課開始的幾分鐘。只有充分選擇與新課有關的模型、示教板、投影直接演示,讓學生在看得見、摸得著的情況下獲得初步印象,才有利于培養學生的觀察能力。這樣學生有了初步的習,再經教師適當地加以引導、啟發,能馬上引發起學生的學習興趣和注意力,主動求學。新課這樣引入為下面重點講授打下基礎。如在開始講三視圖的概念、投影規律前,先用活動直角坐標系及形體模型來進行演示,讓學生先獲得感性認識,產生興趣,與隨后重點講授相配合,呈現語言表達對象的具體形象。它們相互映證和充實,能極大地提高教學效率和學習興趣,達到降低教學難度的目的,有利于學生更快更好地理解與把握講授的內容。第二階段為重點講授。在直觀演示引入后,用時大約幾分鐘。本階段是將感性知識上升到理性知識,也是學生掌握最佳知識結構的關鍵階段,有利于培養學生的接受力、注意力、記憶力、理解力。講授中深入淺出,循序漸進,有詳有略,對學生易懂事的可略講,講清關鍵點,突出重點,突破難點,以利于以點帶線,以線帶面,充分體現教師“導”的作用。在《機械制圖》中就是要講在知識的引發點上、銜接點上、疑難點上,如三視圖的形成及投影規律,位置關系是整個《機械制圖》課的“引發點”。這節要講清、講透、講活,為今后學習和應用鋪平道路。“補第三視圖、補缺線”是疑難點,可借教學模型和投影教學課件,采用形體分析法逐一解剖,達到提高學生看圖能力培養空間想象力的目的。第三個階段為小結練習階段,于重點講授之后,用大約20分鐘。由于以上二個階段基本上完成了課堂教學任務,這時根據各個階段內容不同,采用不同形式的小結來濃縮教學內容,指明重點、難點和精華所在。借此,對學生思維進行整理,使雜亂零散的知識在學生頭腦里“成珠”、“連串”理順層次,使學生形成比較系統的、完整的知識。利于學生信息歸檔儲存、便于知識的遷移運用,并轉化為能力。如剖視這節,抓住單一全剖視這個共性,其它視形式均可看成是特殊形式下的單一全剖視。小結選擇有代表性的練習題,由學生自己獨立完成。練習題分為一般題和提高題兩種,以滿足全部學生的需要,這不僅讓學生鞏固知識、加深理解,還可檢查教學效果,教師巡回及時得到反饋信息,發現問題,及時輔導,可提高學生學習積極性,增強求知欲。訓練思維,有利于培養學生分析問題和解決問題的能力。第四個階段為預習階段。利用課上最后十分鐘。由教師對下一課時學習內容和要求、重點和難點進行簡要闡述,讓學生按照要求進行閱讀預習,以便聯系舊知識,初步了解新知識,培養獨立獵取知識的信心和能力,激發學生的求知欲,學習新課時才具有吸引力,讓學生充分掌握學習主動權,體現了學生為“主體”。以上四個階段銜接緊湊,一段接一段,預習閱讀是掌握、理解知識的前提;直觀演示和重點講授是傳授知識的主要渠道;而小結練習是知識濃縮、能力提高的體現;充分體現了教師“導”與學生“學”的相互作用,以教促學。
4 采用“四化”的教學手段、將教與學有機地聯系起來,走出創造性教學的新路
教是外因,學是內因,如果沒有學生積極主動的學,教師教得再“好”也是徒勞,“四化”的教學手段,可將教與學有機地聯系起來。
4.1 電化教學經常化
隨著科學技術的發展,現代教學設備已大量運用于高等工科院校教學中。模型、示教板、掛圖在觀察主要特征及各種事物之間聯系時,由于受客觀條件限制,同一內容往往要多次重復演示。而采用電化教學這一輔助手段適時地穿插于教學之中,與模型、示教板相結合,就可收到事半功倍的效果。它不僅具有較強表現力,可以用來直接完成教學任務,還能調節課堂教學氣氛,激起學生學習興趣,使得視覺、聽覺、觸覺多種知覺系統協同參與學習,有助于知識獲得的精確和完善性,發展學生的抽象思維能力。在《機械制圖》中運用電化教學可把許多文字教材表達不清楚的內容,通過動畫掩飾或幻燈片進行微觀和宏觀、靜態和動態相互轉化,不僅能讓學生了解整個教學內容的連續過程,更突出表現教學對象的本質特征,把細致入微之處,關鍵轉變點充分突現出來。同時對重點、難點可重復播放,加長停留時間、增強教學效果,節省了時間,提高了教學質量和效率,學生易接受,大大提高了短時記憶容量,促進長時記憶。如三視圖的建立與投影規律,投影作圖、剖視等都可自制幻燈片用教學中。
4.2 實踐畫圖課堂化
知識是能力的基礎,掌握了知識并不等于有能力,能力只有在不斷實踐中才能形成。實踐畫圖課堂化就是將畫圖作為課堂教學的一項內容。有目的、有計劃地讓學生到具有優化環境的制圖室去面對實物進行實際畫圖。教師僅提出要求,作一些必要的指導,學生可討論,充分發揮自己的想象力和創造力。如三視圖書、剖視、剖面、零件圖、本專業準件等章節都可進行。畫圖是《機械制圖》特有的實踐教學。通過畫圖不僅可以檢查學生所學理論知識,更是學生將知識轉化為技能、技巧的應用過程。學生只有經常不斷地畫圖,在畫圖中發現問題,提出問題,最后解決問題,這樣才能鞏固知識,促進知識的獲取,提高學生的獨立思考能力、空間想象能力、分析能力和應用能力,促進知識的發展,培養起創新能力與個性品質,在今后實際生產中進行技術革新、小發明、小創造。
4.3 語表達生動趣味化
語言是交流思想的工具,也是教師傳授知識的主要形式。教師語言質量如何,會直接影響課堂氣氛和教學效果。教師只有做到吐字清楚,表達簡明扼要、通俗易懂、準確生動,這樣才能把概念本質核心內容準確地傳遞給學生,利于學生理解概念的本質內容和知識的相互聯系,學生易接受,記憶。同時,要于教于樂,將知識性和趣味性融為一體,并富有節奏感,才能增強教學的吸引力,感染力。學生聽起來津津有味,可喚起學生的求知欲望,激發他們積極探索的情緒。如《機械制圖》中講線面的投影時,鉛重線可比作電線桿,水平面可比作桌面,其投影特征可概括為一點二線必為垂直線,一斜二平必為平行線,一線二面必為垂直面,二線一面必為平行面,這樣講,學生感到簡單、明了,記得牢。
4.4 氣氛活躍形式多樣化
只有教師講,單一的沉悶的課堂教學是學生最煩,最易疲倦,也是最缺乏思維積極性的教學,教學效果差。在教學中教師既要讓學生感到端莊,又要感到平易近人、和藹可親,使教學在輕松、愉快活潑氣氛中進行,讓學生思想情緒和學習氣氛互補、互齊、互相調節,使學生處于最佳心理狀態。如在制圖室中實踐畫圖,讓學生討論,各抒已懈,互相學習,互相啟發,充分發揮學生的想象力和創造力。這時學生學習興趣濃厚,學習也最有自覺性、積極性和創造性。還可開展其它教學形式,如組織學生到校實習工廠參觀,組織專題講座,課堂教學中適時進行學生板演與提問,以此調節學習氣氛,不斷激起學生學習興趣,激發學習自覺性、主動性。
關鍵詞:機械制造基礎 數字化教學資源 素材庫
根據教育部機械基礎課程教學指導分委員會金工課指組的指導精神,機械制造基礎課程是機類、近機類必修的一門專業技術基礎課,是工程訓練課程體系的理論基礎課程和核心課程之一。該課程教學目標為培養學生工程實踐能力,工程技術素質及工程創新能力。
目前機械制造基礎課程教學難點在于以下2點:(1)課程信息量大與教學學時少之間的矛盾。機械制造基礎課程包含材料成形技術基礎和機械制造工藝基礎兩部分內容,知識范圍廣泛,信息量大,理論知識點繁多難懂。在比較少的學時內,學生接受吸收大量的知識信息有一定難度。(2)理論與實踐結合的不夠。機械制造基礎課程是培養學生分析解決工程實際問題能力的重要教學課程,由于課程缺少實踐環節,而低年級大學生缺乏工程實踐能力。缺乏工程背景而使得知識點的學習抽象化,綜合分析問題及工程實踐能力過于低下。
面對以上問題,應深化教學改革,優化教學內容和方法,積極推進數字化教學資源建設,最大限度地滿足教育教學需要,實現教育創新,達到教學目的的總體優化,提高教學效果。
1 機械制造基礎課程數字化資源建設內容
機械制造基礎數字化教學資源包括電子教材及教案、各類型多媒體教學輔助課件、試題庫、工程案例教學素材庫及工藝技術虛擬仿真素材庫等(如圖1所示)。本數字化教學資源是一種綜合性、多層次、立體化的教學資源,能夠促進課程教學內容、教學體系和教學方法及教學手段的改革,優化課程教學結構和教學過程。
1.1 電子教材及教案
機械制造基礎課程理論知識體系龐大,知識點多,由于學時有限,為滿足教學要求,在保持經典的核心教學內容基礎上,須適當精簡優化教學內容。為此,將依托課程教學網站,建設精煉的電子教材及電子教案,進一步優化知識結構和體系。其中,電子教材在紙質版教材的基礎之上,將增加大量的圖片、動畫與視頻,將抽象的理論問題進行直觀解析,使教學內容更加生動形象;引入材料成形技術及機械加工工藝在生產實踐中的應用視頻,不僅提高學生的學習興趣與熱情,而且也增強學生的工程實踐能力。電子教材與教案不僅是一項有利于教師教學的手段,更有助于提高學生學習效果。
1.2 工藝技術虛擬仿真素材庫建設
機械制造基礎課程涉及理論教學內容多,同時又與實踐聯系緊密。因此,要充分利用動畫、仿真等學習方式,達到深入淺出的教學效果。
為此,采用計算機模擬仿真技術,以虛擬仿真、動畫等形式,以先進的教學手段向學生生動、形象、具體地展示各種先進工藝技術的工藝過程,將學生們帶到生動形象的知識世界,鞏固強化材料成形工藝及機械加工工藝方面的知識。利用UG,CATIA,Pro/Engineering,SolidWorks等有限元模擬建模軟件,DEFORM,ANSYS,Pamstamping等材料成形分析軟件,Flash,3DS MAX動畫制作軟件建立鑄造、鍛壓、焊接及機械加工模擬仿真素材資源庫。
如基于Solidworks工程軟件對不同齒輪加工方法加工原理的三維動靜態仿真,在加工直齒圓柱齒輪時,對滾齒、銑齒、插齒3種方法的加工原理進行動態演示,對比展現各方法加工時齒面成形原理的不同。從而讓學習者理解為何滾齒、銑齒不能加工多聯齒輪。直觀的圖片和動畫應用于課程教學中,很大程度上增加了學生的學習熱情,有效提高了教學效果。
1.3 多媒體輔助教學課件建設
多媒體教學課件建設中包含根據不同需求設計制作的不同類型的課件。除包括教學課件以外,還包括咨詢答疑型課件、試題型課件、工藝模擬型課件等,教師或學生都可有針對性地進行選擇。咨詢答疑型課件,是在教學授課中對有代表性的疑難問題進行分析與講解,教師應用這類課件時,可與學生互動討論與交流;學生在應用時,可以對課程學習中的疑難問題尋找答案。試題型課件,是按小節將各種試題進行分類匯編制作課件,題型包括填空、單選與多選、結構工藝性分析及問答題等題型,按各小節的內容歸納題型,極大地方便了學生對所學內容的熟練掌握與應用。工藝模擬型課件,是將課程中的材料成形及機械加工工藝過程進行計算機模擬,將工程實踐性強、抽象難懂的加工工藝問題具體化、直觀化,提高學生對工藝過程的理解。各類型課件制作完成后,將在課程網站上運行,以方便學生應用。
1.4 工程案例教學素材庫的建設
在機械制造基礎課程教學中,建設具有一定的代表性、綜合性、專業性和貼近工程實踐的教學案例及案例分析。將工程大背景引入教學環節,利用取材于實際工況的真實工程案例,為缺乏工程實踐經驗的學生提供真實的工程場景,從而讓學生知道為什么要學這些理論知識,并嘗試運用這些理論知識處理實際問題,極大提高了學生的積極性及主動性,不僅培養了學生的工程思維能力,而且提高了學生的工程實踐能力,還體現了面向卓越工程師培養的教育理念。為此,建立有關鑄造結構工藝性、鍛壓結構工藝性、焊接結構工藝性教學工程案例;建立鑄造工藝設計、自由鍛工藝設計及焊接工藝設計工程應用案例,詳細制訂各案例中零件結構工藝分析及零件工藝規程;建立零件機械加工結構工藝性分析工程案例,建立零件機械加工工藝過程工程案例。所選的工程案例不僅真實而且能揭示所要求掌握的理論知識,能切實提升學生的工程綜合能力。
1.5 試題庫技術平臺的建設
為改變傳統教學方式,充分運用現代化教育技術和手段,將研制出具有隨機抽題和具有記錄反饋信息功能的教學試題庫測試系統。試題類型將更加注重工程實際,設置工程類題目,如:結構工藝性分析、工藝方法選擇、工藝路線擬定和工藝規程設計等,使測試內容更加符合課程要求,貼近工程實際,注重工程實際應用,注重能力和素質的培養。
通過題庫建設,實現教考分離,進一步明確教學基本要求,突出工程特色,注重能力和素質的培養,規范授課過程,提高教學質量。
2 數字化教學資源庫建設途徑
依據網絡教學特點,以機械制造基礎課程網站為依托,建設數字化教學資源庫。
(1)利用現有教材,優化課程知識體系及結構。
利用Authorware7,Dreamweaver,Flash等相關軟件制作機械制造基礎練習題庫及試題庫。按章節進行題庫建設。
(2)利用Authorware,PPT及Flash等相關課件制作軟件,制作各類型課件,精煉素材內容。運用CATIA,Solidworks,Pro/E軟件進行三維實體建模,運用Solidworks的animator插件和cosmonmotion插件,Pro/E的機構運動仿真軟件,對機械加工過程進行模擬及動畫演示。
所建設的電子版教材與教案,工藝技術虛擬仿真素材庫,各類型多媒體教學輔助課件,試題庫以及工程案例教學素材庫等所有資源庫都將鏈接在課程網站上,以方便學生的自主學習與復習檢測。
3 結束語
(1)機械制造基礎數字化教學資源庫為教師教學,學生學習的整個過程提供優質的教學資源;
(2)數字化教學資源構建了多層次、開放式的教學平臺,形成了個性化自主學習的環境;
(3)工藝技術模擬仿真及工程案例素材庫建設了多形式的實踐教學體系,實現了工程實踐能力的培養與強化。
機械制造基礎數字化教學資源不僅為學生學習提供了方便和學習參考,也為授課教師準備了多樣化的教學素材,也將為所有在校學生了解和掌握機械制造基礎課程相關知識提供自學教學載體,最大限度地滿足教育教學需要,實現教育創新,達到教學目的的總體優化,提高教學效果。
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《機械制圖》是機電專業的一門基礎課,現通過對本學科的掌握鉆研,在教學方法上作一下探討。
一、精心組織教學內容,力求講授層次清楚、條理分明
講課是提出問題、分析問題和做出結論的過程。提出問題應盡量做到自然明確、聯系實際和富有啟發性;分析問題要做到層次清楚、條理分明;做出結論要簡明準確、便于記憶。為此,教師在備課時,應該圍繞本課時要達到的教學目的,精心組織教學內容和講授順序。如在進行重點內容“組合體視圖的讀法”這部分內容的教學時,要根據“使學生掌握讀圖方法”這一教學目的,抓住“讀圖方法”這一主線,按“讀圖時應注意的問題、讀圖方法及讀圖方法的具體運用”的順序組織教學內容,講清方法、指出難點、點明關鍵,再舉例講解讀圖方法的具體運用。教師在教學的過程中,層次清楚、條理分明地講授教學內容,不僅反映了教師的施教能力,同時也是吸引學生注意、使學生掌握所學知識并加深理解的首要條件。
二、注意直觀教學和圖例的選擇
繪制和識讀機械圖樣的空間想象,主要是依據實體的空間形體投影規律。為了培養學生的空間想象能力,完成從實體到圖例,可使用直觀教學法,先引導學生進行實體觀察,然后再從觀察中得出空間形體投影規律;也可以從教學的某些結論出發,先講授有關的理論知識,再以實體的形式加以驗證,以便把學生的注意力引向認識實體的空間特征,從而獲得清晰的表象。因此,教師在備課過程中,對本課時選擇什么樣的直觀教學手段,要引導學生觀察什么、注意什么,要得出什么結論,怎樣結合講解,什么時候演示,怎么演示才能讓全體學生都能看懂等等,都應經過周密的考慮。但是應該指出,直觀教具只能起“拐杖的作用”,目的是幫助學生“走路”,而最終必須去掉“拐仗”能獨立“走路”才行,所以隨著學習過程的進展,應當逐步有控制地使用直觀教具。過多地使用直觀教具,會使學生過于依賴這些直觀教具,不利于培養他們的抽象思維能力和發展空間想象力,這是必須加以注意的。
三、注意精講,加強練習
精講就是要講得好,做到重點突出、中心明確、言簡意明,三言兩語就能點到問題的實質,擊中要害。這就要求備課時要很好地提煉所講的內容,注意歸納總結一些簡明易記的結論。在精講的過程中,要注意引導學生積極進行分析和綜合的思維活動。每個人創造思維能力的強弱,取決于他對事物的分析和綜合能力。形體分析法和線面分析法是畫圖、讀圖的基本方法。
《機械制圖》是一門實踐性較強的課程,就其內容來說,沒有深奧難懂的理論和需要死記硬背的公式,學生在課堂上聽懂教師的講課并不難,但要較好地理解和掌握本課程的內容,培養較強的空間想象能力與一定的表達能力,則需通過一定課時進行繪圖、讀圖、切制模型和繪制軸測圖等實踐活動。所以教師在進行教學時,除保證足夠的課外作業外,還應安排一定比例的課內練習。課內練習的習題必須精心挑選,盡量與講課的內容、要求和學生的實際情況相結合。題目要有針對性,使之有利于幫助學生歸納和掌握教材的要點,有利于討論解題思路和分析常見的錯誤等。題目還要有思考性,使之有利于訓練思維方法和培養空間想象能力。那些一看就懂、思考性差、作圖量大的習題則不宜選用。
四、脫離教案,講授連貫流暢,重視板書、演示,活躍課堂氣氛
最近在微信圈里看到調侃教師的順口溜,其中兩句是:“抄寫教案幾乎崩潰,迎接檢查比牛還累?!表樋诹镫m然難免夸張,但能從中看出一些端倪:學校也好,教育行政部門也好,對教師的教學工作檢查考核,每次必然少不了查備課查教案,只要教師教案寫得工工整整,結構完整,就OK了。至于這個教案到底是教師自己思考設計的,還是照抄參考教案的,沒人深究。其實,教育教學工作是一項極富創造性的腦力勞動,每一次成功的課堂教學都是教師智慧的結晶。教師潛心的思考、富有創意的備課設計是教學取得成功的基礎和前提。然而,在檢查教學工作時我們對備課設計的“原創性”“首創性”似乎不是那么重視。
當下,有多少教師的備課是“原創作品”?如果就這個問題在中小學教師中進行問卷調查,估計結果不會樂觀。首先,學校沒有把備課設計的“原創性”擺在與教學管理頭等重要的位置,僅僅滿足于為教師提供教學參考資料,比如給教師提供教學參考書、參考教案、與教材同步的教學光盤等資料。如何引導教師在“吃透”教材、消化參考教案、了解學情的基礎上,形成自己獨有的教學思路和方法、準備富有創意的教學課件、開展富有創造性的教學活動,學校輔導措施和激勵辦法不多。其次,教師無精力、無動力。教學備課是最能體現教育教學創造性、最能體現教師教學水平的關鍵環節,這項勞動復雜、艱巨且極其重要。作為一線的教師,完成課表上那么多課堂教學是硬任務,批改那么多的作業是硬任務,一天到晚忙得連軸轉,哪有閑工夫搞什么創意設計。再者,搞創意設計要動腦筋、死腦細胞,設計得再好又有啥用,吃力不討好,沒人叫你這么做。教師們大多選擇“拿來主義”,依照參考教案的思路上課,從教多年的則憑“老經驗”上課。長此以往,教師大多成了習慣于“依葫蘆畫瓢”的“教書匠”,離研究型、學者型教師的目標越來越遠。少了“原創設計”的課堂教學也就沒有了靈動和精彩。日復一日,課堂教學變得程式化、模式化、機械化,課堂變得沉悶無生機,與工廠的機械生產活動幾乎無異。而學生是活蹦亂跳富有生命力的,教學資源也是鮮活豐富的,教育政策和教學理論是明確的,如何把這些元素創造性地組織起來,形成靈動多彩的課堂教學,靠的就是教師的智慧。所以不管是教師本人,還是學校、教育行政部門,都應該在激發教學智慧上下功夫,在激勵原創性教學設計上下功夫。
原創的東西并不一定就是最好的,但是不搞原創是最糟的,也是最沒希望的。不會創新的教師是教不出富有創新精神的學生的。當然,我們倡導的原創性教學設計并非絕對化,與學習借鑒并不矛盾,離開學習借鑒的“絕對原創”是不存在的。這里的“原創”指的是要有自己獨立的思考、見解,有獨特的思路、構想,不管是方式方法的采用還是課件的設計,不管是問題情境的安排還是學習興趣的激發,都要有自己的招數和點子,而不是一味地照著參考教案的思路施教。依參考教案上課等于“吃別人嚼過的饃”,把別人的教案教得再好,頂多算是“好演員”“好歌者”,學會原創才是智慧的體現、才華的提升,有利于教師個人成長。
讓每一個教師上每一堂課都認真地思考、構思,嘗試創新,不是一件容易的事情,但這是學校和教育行政部門頭等重要的事情,否則,教育便難有發展、難以前進。如何激勵原創?我想,“同課異構”就是很有創意的教研新招:就同一教學內容,發動同年級的教師各自開展原創性教學設計,然后開展說課比賽,或者舉行課堂教學競賽,在此基礎上組織相互點評和專家點評,指出優劣,分析原因,提出建議,對評上“原創好教案”的給予嘉獎。
當然,要讓“原創好教案”不斷涌現,學校和教師兩方面都要高度重視,缺一不可。教師是“內因”,學校是“外因”。學校的主要職責任務是要把培育“研究型”“學者型”教師擺上議事日程,通過改革教學檢查考評機制、通過改進集體備課方式方法、通過開展教學設計研討活動,不斷調動教師開展教研活動的積極性,努力挖掘教師的聰明才智。作為教師個人則應當把“研究”和“創新”作為追求的目標。如果幾十年下來,最終還是一個“教書匠”,既對不起學生,也對不起自己,要做真正的 “教學能手”“教育專家”。
佛山市教育局胡鐵生認為:“微課”是由多種資源有機構成、以微視頻為主要載體和呈現方式、基于網絡運行的、支持多種學習方式的微型網絡課程資源。黎加厚認為:“微課”(亦稱“微課程”)是指有著明確的教學目標,內容短小,時間在10分鐘以內,集中說明一個問題的小課程。焦建利則認為:“微課是以闡釋某一知識點為目標,以學習或教學應用為目的,以短小精悍的在線視頻為表現形式的教學視頻。本文借鑒胡鐵生對微課的界定:微課是以微視頻為核心,圍繞一個獨立的知識點、技能點、疑難問題等進行分析講解的一種學習資源。其核心是長度為5~15min的微型教學視頻,并包含與該視頻內容相對應的“微教案、微課件、微練習、微反思”等輔教與學的資源。
2《機械制造基礎》微課資源的建設目的
《機械制造基礎》是高等職業技術學院機械類專業一門重要的、涉及面廣、實踐性強的技術技能課程,對應于機械加工工藝員、機床操作員等崗位。課程涉及的資源信息龐大,內容形式多樣,主要包括冷熱加工方法的原理、工藝及設備,課程緊密聯系工程實際,實踐性強。對于實踐加工經驗缺乏的學生來講,該課程內容缺乏嚴密的邏輯性,略顯枯燥難懂,很容易讓學習者失去學習的興趣和耐心。在Web3.0迅猛發展的今天,筆者嘗試著利用計算機、網絡、多媒體等技術,為《機械制造基礎》課程的學習者學習開發一系列的微課資源,使教學資源的展示變得更加短小、精致、生動、形象,使教學跨越時間、空間的限制,提高學習者的學習興趣和學習效率,提高課程教學質量。
3《機械制造基礎》微課資源建設的原則
3.1以學生為本
學生是學習的主體,微課資源建設一定要把學生作為首要受眾。建構主義學習觀認為:知識是學習者在一定的情境下,利用必要的學習資料,借助教師和學習伙伴的幫助,通過意義建構的方式而獲得。因此,在建設微課資源過程中應為學習者構建既符合教學主題又接近真實的學習情境,創設既能激發學習者的學習興趣又有利于學習者對所學內容進行意義建構的問題,建設配套的微課資源,通過練習、測試、學習反思、在線討論等活動,將授課過程真實地展現在學習者面前,為學習者提供真正意義上虛擬課堂,使學生在已有認知結構的基礎上,實現意義的建構。
3.2突出“微”特性
生活在Web3.0時代的學生,他們的注意力穩定性在變弱、持續注意力時間在變短、認知注意力呈現碎片化。為適合碎片化學習、泛在學習等學習方式的需求,微課的核心要素“微視頻”相對精品課、資源共享課中的視頻時間更短(通常為5~15min),其容量也較小(不足百兆),有利于網絡的傳播和分享。其教學設計必須嚴格遵循微型化原則,減少學習者的認知負擔。微課的教學與傳統意義上的課堂講解相比,其教學主題更突出,教學內容更具體、精煉,通常情況下一節微課只講一個知識點,力求通過短小精悍的教學視頻讓學生學到最關鍵的知識。3.3注重實效性高職類課程的培養目標是:在工學結合的基礎上,培養適應當前市場需要,服務于社會生產、管理和服務,具備一技之長的高技能人才。因此高職類微課資源建設一定要注重實效性。理論講授型微課應以知識點講解為目標,切實解決教學重點、難點與關鍵點;實踐演示型微課應注重程序性知識的傳授,以全真(或仿真)工作任務驅動教學,拍攝時要充分利用校內、校外實訓基地,構建真實的學習情境,清晰的展示操作要領與工作流程。
4《機械制造基礎》微課資源的設計
4.1前端分析
4.1.1學習內容分析
《機械制造基礎》課程的內容主要包括:金屬材料與熱處理、金屬冷熱加工和機械加工工藝等相關知識。我們根據培養目標要求,以“必需、夠用”的原則對該課程進行適當的整合,開發了基于工作過程的任務驅動學習方式:把課程內容分解為三個學習情境(11個課業),主要講解工程材料相關知識、金屬切削的基本規律及控制、金屬切削刀具、機加工工藝理論。通過本課程的學習,學生可較全面地了解機械產品的生產過程和與機械制造相關的基礎知識;能根據工程要求正確選用常用材料及熱處理方式;能根據工藝要求正確選用金屬切削機床和加工工藝方法;掌握安全生產、節能環保和先進制造技術的相關知識;具備分析和檢測機制產品質量的初步能力。
4.1.2學習者的需求分析
學習對象是湖南化工職業技術學院機械工程系相關專業二年級的學生,其主要特征為:他們是在網絡影響下成長起來的一代,對新事物的接受能力非常強,喜歡尋求刺激、追求新鮮感,可以樂此不疲地從網上下載音樂,隨時自拍并上傳照片,在QQ和微信等社會媒體上發表自己的觀點,但難以坐下來專心讀書,甚至難以專心面對面地與人聊天。他們思維活躍、創造性強。經常求新、求變,不能安于現狀,善于從網絡上接受新信息、學習新東西,所以歡迎能方便自學的學習媒體。
4.1.3學習者的初始能力分析
高職層次的高校錄取門檻低,學生的整體素質不夠高,理解能力差異較大。學校的學生有的來自中職,有的來自普通高中,學習基礎和素質參差不齊,要求學習媒體能夠因材施教。
4.2細化知識點
知識點的概念,從不同的視角可得到不同的理解。在本文中,筆者認為:知識點是教學活動過程中傳遞教學信息的基本單元,是意義相對完整的媒體(如視頻、聲音、文字、動畫、圖畫等)相互協調以表達一個局部的邏輯意義的知識的集合。一門課程的學習可以看成是學習者對一系列知識點的學習過程。根據知識內容的粒度大小,知識點可分為元知識點和復合知識點,元知識點是指內容結構不可再分的知識點,復合知識點是由兩個或兩個以上元知識點構成,多個知識點構成一個知識模塊(或主題單元)。以學習情境2“加工可調支座”中的課業2.2為例,在保持知識點內容的完整性和一致性的前提下;依據知識點屬性和規律及學習者的學習特點,遵循教學規律,將“車刀”這一教學內容分為:車刀的結構、車刀的組成、車刀的幾何角度3個知識點(如圖1所示),車刀的組成又細分為前刀面、后刀面等6個元知識點(如圖2所示)。每個知識點的講解是相互獨立的,又是循序漸進的,具有一定的邏輯性,筆者可以在10min左右將每個知識點講解透徹。
4.3確定微課的類型
在對知識點進行細分之后,微課資源開發者應該根據學科特點和知識點的類型選擇合適的方法、步驟和組織形式,綜合運用視頻、音頻、文字、圖片等多媒體素材對知識點進行表現,這樣才能使其更加貼近學習者,更易于被理解。目前,我們根據課程特點主要開發了“理論講授型”和“實踐演示型”兩種微課,分別講解陳述性知識和程序性知識。以學習情境2“加工可調支座”中的課業2.2為例,“車刀的結構”“車刀的組成”“車刀的幾何角度”等微課為“理論講授型”微課,這類微課通常以語言傳遞信息,可采用講授法、啟發法、討論法等方式,圍繞單一知識點,以教師為主導展開教學。在教學過程中應創設適合學生的知識編碼情境,采用適當突出、強調、重復等呈現方式。“裝夾套類零件”“鉆中心孔”“鉆孔”“車削內孔”“攻螺紋”等微課為“實踐演示型”微課,主要講解程序性知識。這類微課應以活動為載體,以直接感知或實踐訓練為主,其設計思路為:呈現教學目標呈現正例引導學習者發現關鍵特征??涩F場拍攝高級技師(教師)的示范操作,亦也拍拍學生的正確(錯誤)操作,經后期剪輯、編輯而成。
4.4微課資源要素設計