機械教學(xué)中模型的探究式應用

在中等職業(yè)學(xué)校的機械類(lèi)課程教學(xué)活動(dòng)中，課程涉及知識面較廣，知識點(diǎn)較多，概念抽象，理論性較強。但學(xué)生缺乏感性認識，再加上本身學(xué)習基礎原因，在學(xué)習過(guò)程中碰到了很多
困難，造成學(xué)習沒(méi)興趣或者學(xué)習有心無(wú)力等現象，此時(shí)，教學(xué)模型作為教學(xué)手段的重要組成部分，既可以激發(fā)學(xué)生對課程的興趣，又可以培養學(xué)生空間現象能力，幫助學(xué)生更深層次理解教學(xué)內容，在教學(xué)活動(dòng)中發(fā)揮著(zhù)積極的輔助作用。
1、目前教學(xué)模型存在的問(wèn)題
目前，在機械類(lèi)課程教學(xué)實(shí)踐中，教學(xué)模型的使用主要存在以下三個(gè)方面的問(wèn)題：*方面，實(shí)物教學(xué)模型由于體積和重量的原因，攜帶不方便，不便于保管，而且容易損壞。
第二方面：實(shí)物教學(xué)模型在完成運動(dòng)演示和運動(dòng)分析方面存在很多缺陷。
第三方面：傳統實(shí)物教學(xué)模型更新?lián)Q代的速度慢，并且不能夠修改，而幾十年不變的教學(xué)模型已不能滿(mǎn)足教學(xué)和科技時(shí)代不斷進(jìn)步的需要。
2、教學(xué)模型的傳統直觀(guān)式應用
教學(xué)模型的傳統直觀(guān)式使用流程。在傳統的教學(xué)活動(dòng)中，模型的利用非常直觀(guān)，簡(jiǎn)單。如介紹《機械制圖》中的《相貫線(xiàn)》時(shí)，教師把兩圓柱相貫的模型發(fā)給學(xué)生，讓他們仔細觀(guān)察模型，教師再?lài)@模型進(jìn)行教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)的分析。這可以培養學(xué)生的形象思維和空間想象能力。但課堂教學(xué)靈活性不夠，教學(xué)方法單一，但很難培養學(xué)生由二維到三維，再從三維回歸二維的思維轉換過(guò)程。

3、教學(xué)模型的探究式應用
模型的探究式應用指超越傳統直觀(guān)式使用方法，進(jìn)一步拓展了模型的使用空間，在使用方式上更具備靈活性、多元性，教學(xué)模型的探究式使用模式（見(jiàn)圖2）。
3.1 變廢為寶模型庫：在損壞模型中求真知
在每個(gè)學(xué)校里，不可避免地存在著(zhù)一些損壞的模型，放著(zhù)占空間，棄之又可惜，筆者發(fā)現，利用損壞的模型，配合“情景———問(wèn)題———探究”教學(xué)模式，不僅上課方式讓人耳目一新，而且會(huì )帶來(lái)意想不到的效果。
奧蘇伯爾的有意義學(xué)習理論認為：創(chuàng )設問(wèn)題情景，引發(fā)學(xué)生對知識本身發(fā)生興趣，產(chǎn)生認識需要，產(chǎn)生一種“我要學(xué)習”的心理傾向，就能激發(fā)學(xué)習的動(dòng)機。并嘗試通過(guò)探究找尋答案。讓學(xué)生體驗科學(xué)探究活動(dòng)的過(guò)程和方法，發(fā)展初步的科學(xué)探究能力。培養學(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀(guān)。其中問(wèn)題是探究的基礎，探究是解決問(wèn)題的途徑。
筆者以帶傳動(dòng)損壞模型為例，具體闡述“情景———問(wèn)題———探究”教學(xué)模式流程如下：
3.1.1 創(chuàng )設情景，提出問(wèn)題
教師出示一V 帶傳動(dòng)模型，由于使用時(shí)間較長(cháng)，傳動(dòng)帶松弛變形，張緊力不夠，在演示過(guò)程中會(huì )多次出現打滑現象。教師請一學(xué)生到講臺上演示操作，果不其然，學(xué)生在轉動(dòng)主動(dòng)帶輪時(shí)，從動(dòng)帶輪經(jīng)常停滯不動(dòng)。這下，學(xué)生哄堂大笑，“老師，模型壞掉了！”此時(shí)，教師（一臉尷尬）說(shuō)：“這怎么辦了？可以修好嗎？誰(shuí)自告奮勇來(lái)修一修??！”
3.1.2 動(dòng)手體驗，提出猜想
愛(ài)動(dòng)腦動(dòng)手的男生坐不住了，一個(gè)個(gè)踴躍上前。有的突發(fā)奇想，用橡皮筋綁住一部分傳動(dòng)帶，讓傳動(dòng)帶變短；有的把鉛筆頂在傳動(dòng)帶外側，有的把鉛筆頂在傳動(dòng)帶內側，試轉一下，從動(dòng)帶輪動(dòng)了，還有的提出把兩個(gè)帶輪往兩邊移一下……熱烈的掌聲讓更多的同學(xué)走上來(lái)試一試，課堂氣氛達到了高潮。
3.1.3 歸納總結，得出結論
教師適時(shí)讓同學(xué)們交流歸納所用方法的原理, 同學(xué)們采取四人一組的小組合作學(xué)習方式，充分發(fā)揮了主體作用，在老師的提示下,自主得出了結論：帶傳動(dòng)的張緊方法：a.使用張緊輪;b.調整中心距。學(xué)生們的聰明才智讓教師刮目相看，也讓老師意識到：利用損壞的模型，配合“情景———問(wèn)題———探究”教學(xué)模式，不僅可以激發(fā)學(xué)生興趣、創(chuàng )設氛圍，更能夠激活學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索欲，形成探究精神，養成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，提高科學(xué)素養。而小組合作的方式，讓學(xué)生學(xué)會(huì )了合作，培養了協(xié)作精神。小組交流后，以全體鼓掌的方式向成功的小組表示祝賀，讓學(xué)生體驗到了成功的樂(lè )趣。
3.2 建立虛擬模型庫
隨著(zhù)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，以計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為核心的現代媒體已開(kāi)始在教育領(lǐng)域中廣泛應用，引發(fā)了一場(chǎng)從教育觀(guān)念、教育內容、教育方法、教育手段到教育模式、教育過(guò)程等的的深刻變革。得到了廣大教育工作者的歡迎和重視。應用計算機技術(shù)創(chuàng )建的機械制圖虛擬模型庫，機械基礎虛擬模型庫，可以利用光盤(pán)存儲數量眾多的模型，在使用中擁有自己*的魅力。我校擁有多個(gè)多媒體教室，配備了先進(jìn)的計算機，寬帶也接入了校園網(wǎng)，這些有利的因素為開(kāi)發(fā)機械制圖虛擬模型庫創(chuàng )造了條件。我們可以通過(guò)AutoCAD的并集（Unions）、差集（Subtraction）和交集(Intersections)等功能組建組合體，利用堆積、切割、拉伸和三維旋轉的形式建立三維模型；也可利用Solid3000 的拉
伸、旋轉、倒角、抽殼和倒圓等基于特征的三維實(shí)體造型工具，能夠方便、快捷地創(chuàng )建復雜形狀的實(shí)體。通過(guò)草圖的幾何約束及尺寸約束功能，能構造尺寸十分模型。
下面簡(jiǎn)單介紹機械制圖虛擬模型庫的內容。(見(jiàn)圖3)
機械制圖虛擬模型庫可以解決這幾大類(lèi)問(wèn)題：
a.虛擬模型不需要專(zhuān)人管理，也不需要專(zhuān)門(mén)的儲藏室。
b.虛擬三維模型真實(shí)感強，使學(xué)生能看清楚零件和裝配體的內部結構，將產(chǎn)生實(shí)物模型無(wú)法表達的理想效果。在授課中的一些難點(diǎn)問(wèn)題,如: 截交體、相貫體、組合體、剖視圖等內容能夠清晰、生動(dòng)、形象地展示在學(xué)生面前, 難點(diǎn)變得容易理解, 學(xué)生的感性認識增強了,所獲得的信息量也增大了。
c.虛擬模型可以隨意增加，以滿(mǎn)足不斷更新的教學(xué)內容的需求。同時(shí)可以減少因教學(xué)內容的更新和模型破損需要購買(mǎi)新模型的大量資金。雖然現有工程制圖虛擬模型庫還不夠完善, 仍存在一些問(wèn)題需要解決,如：素材不夠理想、模型數量有限等, 但是工程制圖虛擬模型庫的應用前景是非常廣闊。
3.3自制模型庫———在做中學(xué)
自制模型教學(xué)，可把學(xué)生不容易理解的抽象理論和復雜空間視圖，變成形象、具體、易掌握的內容，使學(xué)生看得見(jiàn)、摸得著(zhù)、記得牢，是培養學(xué)生空間想象能力和立體感受能力的有效方法。筆者分別以《機械制圖》和《機械基礎》的鉸鏈四桿機構為例，予以說(shuō)明。在機械制圖中，有很多形體表面有孔、槽，內部還有其它各種各樣的結構，初學(xué)時(shí)單憑空間想象繪制視圖會(huì )出現很多難度，學(xué)生在學(xué)習上存在很大困難，很多同學(xué)反映：老師在黑板上講，學(xué)生在下面暈暈乎乎。除需通過(guò)常規教學(xué)活動(dòng)來(lái)幫助學(xué)生理解之外，還可以采用用不同材質(zhì)制做各種直觀(guān)的模型，再加以適當講解，激發(fā)學(xué)生對課程的興趣，培養學(xué)生空間現象能力和動(dòng)手能力。
模型材質(zhì)可以選擇：橡皮泥、田間泥、較硬紙張、泡沫等
制作方式：個(gè)人競賽式小組協(xié)作式（依據情況而定，簡(jiǎn)單模型以個(gè)人為主，較為復雜的以小組為單位）
制作時(shí)間：一般兩課時(shí)———三課時(shí)
制作流程：以制作軸承座為例。教師先準備好軸承座軸測圖紙，根據需要發(fā)給個(gè)人或小組。要求在規定時(shí)間內按照相關(guān)尺寸制作。教師根據學(xué)生的結果進(jìn)行評比，并予以表?yè)P。
后續拓展：
3.3.1 可要求學(xué)生根據模型繪制三視圖。
3.3.2 教師可將學(xué)生作品放在地方進(jìn)行展覽，增加學(xué)生的榮譽(yù)感，調動(dòng)其他學(xué)生積極性。
3.3.3 教師可以將學(xué)生作品作為教學(xué)模型，在上課時(shí)使用，既有使用價(jià)值，又能有效激發(fā)學(xué)生的自豪感。
再以《機械基礎》的鉸鏈四桿機構為例簡(jiǎn)單說(shuō)明：
教師事先準備好一定長(cháng)度的桿件（或薄木條），一定數量的螺栓、打好孔。配合鉸鏈四桿機構的判別內容，將學(xué)生分為小組。要求學(xué)生自主制作雙曲柄機構、雙搖桿機構、曲柄搖桿機構，并將作品現場(chǎng)演示。
其實(shí)自制模型的思路非常寬闊。我們可以不必局限于以上內容，例如在上普車(chē)、數控車(chē)床實(shí)踐課程時(shí)，可以收集學(xué)生的成功作品，更可以收集各種有問(wèn)題、有缺陷作品，在上課時(shí)作為教具，分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，解決的辦法。讓學(xué)生進(jìn)步得更快。
4、探究式教學(xué)模型對教師素質(zhì)要求
模型是死的，人是活的，如何有效利用模型，關(guān)鍵在于教師自身的不斷提高。教師應具備以下素質(zhì):
4.1 具備扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)教育基本功、能綜合運用其他學(xué)科知識。
4.2 教師要具有改革創(chuàng )新意識和創(chuàng )新能力，善于吸收其他新思想、新方法。敢于突破傳統的教學(xué)模式，不斷運用創(chuàng )造性思維進(jìn)行探索與實(shí)踐活動(dòng)，
4.3 在信息技術(shù)的飛速發(fā)展的今天，以計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為核心的現代媒體已開(kāi)始在教育領(lǐng)域中廣泛應用，教師要緊跟形勢，思考教育觀(guān)念、教育內容、教育方法、教育手段、教育模式、教育過(guò)程，以實(shí)現教育效益的zui大化。