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《机械设计基础》教学中多媒体课件的应用
作者：曾淑萍
关键词：多媒体课件；教学效果；应用
《机械设计基础》是机械类专业的一门主干课程，它主要介绍常用机构和通用机械零部件的基本知识和基本设计方法等方面的知识。教材中不少插图较为复杂且涉及动态的分析过程，采用挂图、简易实物模型等传统的教学方法来说明机械的工作原理、结构、设计理论，教与学双方都感到比较困难，学生学习也缺乏兴趣，无法达到较好的教学效果。运用多媒体课件教学之后，不但使教与学双方都感到轻松，还提高了教学效果和效率。
多媒体课件在教学中的作用
有效实现直观教学运用计算机的动画制作技术，可将一些难以想象和无法用语言表达的机械运动过程和工作原理制成多媒体课件，在讲授相关内容时巧妙地将现有教具与多媒体课件结合使用，使那些难以想象的机械运动过程和工作原理演示出来，清晰的图像可丰富课堂教学的表现力，从而提高课堂教学效果。如在讲解渐开线标准齿轮的啮合时，由于内容过于抽象，借助传统的教学方法很难用语言表达一对齿廓或相邻齿廓不同时刻的啮合状况，导致学生很难理解教学内容。笔者在教学过程中先展示一对啮合的直齿轮模型，之后播放多媒体课件中用Flash做成的一对相互啮合齿轮运动状况的动画给学生观看，齿轮啮合过程可用按钮进行控制，演示时可方便地使啮合过程停留在任何位置。这样，学生能清晰地观察到一对齿廓或相邻齿廓在不同时刻的啮合状况，为讲解渐开线标准齿轮的正确啮合条件与连续传动条件做好准备。又如利用Flash动画来演示曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构的工作过程，学生对机构的工作过程一目了然，对极限位置、死点、极位夹角等抽象的概念也能有一个明确的理解。
帮助学生建立正确的概念，有利于优化学生的接受过程学生接受某一知识，必须具备一定的基础。如果所学知识过于抽象，或者所学知识过于复杂，或者所学知识过于陌生，从而与学生现有的知识基础间存在过大的距离，那么他在学习中就会比较困难。在传统的《机械设计基础》课堂教学中，许多章节的内容由于事物不容易表现，学生又缺乏相应的经验，因此学生不能很好地认识事物。而利用多媒体课件对一些变化过程进行演示，运动模拟可帮助学生建立相应的经验，可把抽象转化为具体，把复杂的知识分解为比较简单的知识，把陌生的知识化为熟悉的知识，从而消除“距离”感，便于接受，在学生、教师和教学内容之间形成相互关联的纽带，建立互相沟通的渠道，从而帮助学生建立正确的概念。如在齿轮传动一章授课过程中，学生对渐开线的形成等内容的理解较困难。在教学过程中，对渐开线的形成、渐开线的性质、齿廓的啮合特性等内容使用普通的板书很难描述，若利用多媒体课件中渐开线形成过程的动画演示，然后对渐开线上各点进行齿形角和受力分析，学生很快就理解了什么是渐开线、为什么通常采用基圆附近的一段渐开线作为齿廓。同样，通过两齿廓的啮合，啮合线和啮合角的动态显示，又能使学生对渐开线齿廓的啮合特性有更深刻的理解。
激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，提高教学效果传统的课堂教学媒体简单，教师在培养学生学习兴趣时，一是依赖于教学内容，二是依赖于教师的教学艺术，但这种依靠个人水平而完成的目标，往往只有少数教师才能达到。课堂教学采用多媒体课件，其形式新颖、活泼，再加上图文并茂的效果，使学生看到直观、生动的现象，可以把沉闷的教学过程演绎为一个个生动活泼的教学场景，从而激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，在课堂上能跟随教师讲课的思路积极地思考问题、分析问题，尽可能在课堂上消化本次课的学习重点和难点，从而提高教学效果。
多媒体课件在教学中的应用
应用于课堂教学运用多媒体课件进行教学，只是一种教学手段和方法的改进。多媒体教学的目的在于帮助学生理解与掌握教学内容，给学生展示教师的思维过程和教学内容内在的联系。因此，在选择和确定多媒体课件教学内容时，必须对教学内容和教学对象进行认真分析，认定哪些内容有必要采用多媒体课件进行教学，运用多媒体课件教学对学生有什么帮助，不用多媒体课件教学对教学有什么影响等。就《机械设计基础》课程而言，多媒体课件教学主要应用于机械的运动原理、特性分析、设计原理等内容抽象并且难用语言表达的部分。例如，平面机构的结构分析、平面四杆机构类型及应用、铰链四杆机构的演化、图解法设计凸轮机构反转法原理、齿轮机构、带传动受力及应力分析、螺纹连接结构设计、轴的类型及结构设计、滚动轴承类型及结构、滚动轴承的组合设计等。利用多媒体课件中的动画演示，加上教师的详细讲解，使学生对一些抽象、模糊的机械运动、工作原理、内部结构有更清晰的感性认识，接受起来比较容易，从而提高教学效果。如在讲授用图解法设计凸轮轮廓时，将凸轮机构运动时各构件的运动情况及凸轮机构经过反转法原理处理后各构件的运动情况用Flash动画分别演示出来，然后对照分析，引导学生思考这两种运动的异同，进而得出结论：两种情况下各构件的相对运动并不改变，因此可知经过反转法处理的凸轮机构可看成凸轮处于相对静止状态，从动件尖端始终与凸轮接触，尖端的运动轨迹便是凸轮的理论轮廓。实际上这时凸轮轮廓的设计也就转化为设计凸轮机构从动件尖端相对凸轮的运动轨迹，而由动画片段已清晰看出用反转法处理后的凸轮机构从动件尖端相对凸轮的运动，是既绕凸轮轮心转动又沿凸轮径向线移动。如果已知凸轮的基圆半径、凸轮转向、从动件的位移线图，很快就能设计出凸轮轮廓。由于将书本上静态的概念变成生动、形象、直观的动态形式，充分发挥了学生的观察力，促进了学生的求知欲，学生更容易理解掌握，因此提高了教学效果。而在讲解带传动和齿轮传动的设计计算时，笔者则采用传统的“黑板+粉笔”的教学方式。通过适当的板书和详细的讲解让学生明确设计的方法步骤，并在讲解设计计算的过程中指导学生查阅相关资料，这种方式既可增加师生之间的交流，及时掌握学生的学习情况，又能培养学生动手查阅资料的能力。
应用于习题课和课程设计这部分多媒体课件内容主要选择机构的设计、零部件的设计等，使学生达到“一题多改”（即对同一题目反复改变已知条件下的解答方法）、“一题多解” （即对同一题目可用各种不同的解答方法）的目的。如在铰链四杆机构的判定练习中，通过改变不同的杆件为机架来判定机构的类型。又如在轴系的设计练习中学生可通过点击习题中预先设置的各种情况来逐步完成轴系的设计。这种图形互动的练习方式，可以使学生轻松巩固已学知识，独立完成练习，从而提高分析问题、解决问题的能力。
运用多媒体课件教学应注意的问题
要准确把握教学过程中教师的作用，防止教师主导功能的退化，成为课件的解说者和机器的操作者发挥教师的主导作用是学生有效地学习知识、发展身心的必要条件。如果课堂教学没有教师对教学内容的深刻剖析讲解，没有教师对教学进行引导，启发学生积极思维，将不利于培养学生的抽象思维能力和分析解决问题的能力。
要防止课堂信息容量增大后学生来不及消化虽然使用多媒体课件减少了教师板书、作图等工作量，提高了工作效率，但由于课堂信息容量增大后课堂教学节奏加快，学生的思维处于高度紧张状态，稍有疏忽就会跟不上，来不及对教学内容进行思考，反而达不到好的教学效果，这是应该加以注意的。
要重视学习情况的反馈使用多媒体课件教学，虽然形象、直观，学生好理解，但这是一种表面现象，只是理解并没有真正掌握，往往出现不能举一反三、作业不会做的现象。这正说明使用课件只是一种手段，而不能代替课堂教学。因此，使用课件教学时，教师一定要十分重视学生学习情况的反馈，并根据反映出的问题及时给予解惑释疑。
多媒体课件只是课堂教学的一种辅助教学手段，整个教学环节的设计、安排仍要由教师完成。只有合理使用多媒体课件，才能使教材变得生动，学生变得主动，才能达到锦上添花的效果。
参考文献：
[1]陈立德.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2004.
[2]于兴芝.《机械设计基础》课的ＣＡI教学[J].机械职业教育，2002，（2）.
作者简介：
曾淑萍，女，讲师，主要担任《机械设计基础》、《机械制图》、《机械基础》等课程的教学任务。