機(jī)械設(shè)計教學(xué)中思維可視化技術(shù)的應(yīng)用研究優(yōu)秀論文
機(jī)械設(shè)計是高等學(xué)校工科機(jī)類、近機(jī)類專業(yè)學(xué)生的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課。在工科專業(yè)學(xué)生的本科學(xué)習(xí)階段，該課程起著由基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程的過渡作用。通過對該課程的學(xué)習(xí)不但使學(xué)生掌握發(fā)通用零件的具體設(shè)計計算方法，而且還掌握了常用機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生靈活應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識解決工程實(shí)際問題的能力以及機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計能力。
一、機(jī)械設(shè)計教學(xué)的新特點(diǎn)
機(jī)械設(shè)計課程的知識體系龐雜，其本身內(nèi)容豐富，包括傳動、聯(lián)結(jié)、軸系零部件、其他零部件等多種常用零部件設(shè)計，素有三多三難的特點(diǎn)，即內(nèi)容多，難掌握;零件類型多，設(shè)計方法難統(tǒng)一;參數(shù)、公式、圖表多，難記憶。另外，與其他學(xué)科關(guān)系緊密，與力學(xué)、工程材料、公差配合、制造工藝、設(shè)計方法學(xué)、摩擦學(xué)等領(lǐng)域知識交叉貫穿。機(jī)械設(shè)計課程的應(yīng)用性和實(shí)踐性較強(qiáng)，對知識的掌握屬于非應(yīng)試型，強(qiáng)調(diào)在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的工程思維方式與創(chuàng)新能力。
信息化技術(shù)的高速發(fā)展及高校教育的改革推動著機(jī)械設(shè)計課程的教學(xué)改革，教學(xué)方法和手段更加先進(jìn)。例如，電子教案的使用使課堂教學(xué)包含了更大的知識容量;計算機(jī)輔助動畫制作把機(jī)械工作原理和運(yùn)動進(jìn)程以更加生動形象的效果展示給學(xué)生;計算機(jī)輔助分析為設(shè)計提供了參考依據(jù);網(wǎng)絡(luò)化課堂為課程提供了第二課堂和師生互動的平臺。教學(xué)方法與手段的先進(jìn)性為機(jī)械設(shè)計教學(xué)帶來了提升，但也產(chǎn)生了一些弊端。首先，教學(xué)容量增加和教學(xué)時數(shù)縮減的矛盾促使整個教學(xué)節(jié)奏加快。為完成教學(xué)進(jìn)度，課堂教學(xué)變成了一種填充式教學(xué)，學(xué)生的學(xué)習(xí)不得不成為一種速食學(xué)習(xí)。這導(dǎo)致教學(xué)模式更傾向于感知記憶層面，學(xué)生學(xué)得多，忘得快，對知識的掌握浮于表面，難以深入知識背后的聯(lián)系以建立知識結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。其次，應(yīng)試教育模式導(dǎo)致授課過程中教師忽略學(xué)生能力的培養(yǎng)，缺少思維訓(xùn)練過程，學(xué)習(xí)變成一種死讀書，不符合機(jī)械設(shè)計課程的認(rèn)知特點(diǎn)。
思維可視化技術(shù)把看不見的思維過程和方法以可視化的形式清晰地呈現(xiàn)出來。本文在機(jī)械設(shè)計課程教學(xué)中引入思維可視化技術(shù)，不但有利于學(xué)生建立系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程思維與創(chuàng)新能力。
二、機(jī)械設(shè)計教學(xué)中思維可視化技術(shù)的應(yīng)用
思維可視化是指將不可見的思維路徑、方式、規(guī)律運(yùn)用圖示或圖示組合的方式呈現(xiàn)出來，其本質(zhì)是隱J哇思維顯性化的過程。實(shí)現(xiàn)思維可視化的技術(shù)主要包括思維導(dǎo)圖、流程圖、概念圖等圖示技術(shù)和相應(yīng)的軟件技術(shù)。其中，思維導(dǎo)圖是由英國托尼巴贊于20世紀(jì)60年代提出的。它從一個主題開始，對彼此間有關(guān)聯(lián)的`信息進(jìn)行分層、分類管理，逐步建立一個有序的發(fā)散思維圖，對思維過程進(jìn)行導(dǎo)向和記錄。
1.建立機(jī)械設(shè)計課程內(nèi)容體系的思維導(dǎo)圖。本文應(yīng)用可視化技術(shù)建立機(jī)械設(shè)計課程的思維導(dǎo)圖，實(shí)現(xiàn)課程知識結(jié)構(gòu)圖像化。例如，在講授標(biāo)準(zhǔn)齒輪的幾何尺寸計算內(nèi)容時，出現(xiàn)大量齒輪幾何參數(shù)名稱及尺寸計算公式，學(xué)生往往感到參數(shù)繁多，公式難以掌握。按照多向思維，從徑向和周向兩個方向?qū)X輪參數(shù)和尺寸進(jìn)行分類，可以使問題簡化，并建立圖1所示的齒輪機(jī)構(gòu)幾何參數(shù)和尺寸思維導(dǎo)圖。對于一個標(biāo)準(zhǔn)漸開線外齒輪，齒輪上有4個圓，分別是齒頂圓、齒根圓、分度圓、基圓;有一個角，即壓力角。以分度圓作為重要的基準(zhǔn)圓，分別沿著徑向和周向兩個方向描述圓的幾何參數(shù)，徑向上有分度圓直徑(和半徑)、齒頂圓直徑(和半徑)、齒根圓直徑(和半徑)、基圓直徑(和半徑)以及齒頂高、齒根高等尺寸，周向上各圓有齒距(或周節(jié))、齒厚、齒槽寬等尺寸。面對于一對標(biāo)準(zhǔn)漸開線外嚙合齒輪，除了每個齒輪上的4個圓，多出一對相切節(jié)圓和一條嚙合線。因此，沿徑向方向多了節(jié)圓直徑(和半徑)、中心距，沿周向方向多了節(jié)圓的齒距(或周節(jié))、齒厚、齒槽寬，此外，還有描述嚙合線位置的嚙合角。學(xué)生參考思維導(dǎo)圖對比學(xué)習(xí)就很容易理解和記憶這些知識了。
又如，機(jī)械設(shè)計課程整體體系的思維導(dǎo)圖使得學(xué)生從宏觀層面建立了機(jī)械設(shè)計課程比較系統(tǒng)的理論框架，了解了與其他課程內(nèi)容的聯(lián)系紐帶，而各章節(jié)基本內(nèi)容和重點(diǎn)知識的思維導(dǎo)圖，便于學(xué)生進(jìn)行知識梳理，從而提高了機(jī)械設(shè)計課程學(xué)習(xí)效率。比如學(xué)習(xí)齒輪機(jī)構(gòu)這章內(nèi)容時，由于概念多、公式多，齒輪嚙合運(yùn)動特性復(fù)雜，加之齒輪傳動設(shè)計計算公式復(fù)雜，學(xué)生普遍感到知識容量大，掌握起來困難。對直齒輪、斜齒輪、圓錐齒輪、渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)和傳動建立思維導(dǎo)圖，學(xué)生對照思維導(dǎo)圖采用類比思維來學(xué)習(xí)就容易多了。思維導(dǎo)圖架構(gòu)機(jī)械設(shè)計各知識群之間的樞紐，呈現(xiàn)知識點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，幫助學(xué)生更好地掌握知識脈絡(luò)，提高教學(xué)效果。
2.基于思維導(dǎo)圖的機(jī)械設(shè)計思維訓(xùn)練。思維導(dǎo)圖符合人腦的思維模式，有利于發(fā)散思維的展開，可以有效地引導(dǎo)設(shè)計者的思考順利進(jìn)行。在機(jī)械設(shè)計過程中，借助思維導(dǎo)圖描述幫助創(chuàng)新思維的深入展開。例如，在減速箱的設(shè)計過程中，讓學(xué)生把設(shè)計步驟、參數(shù)和結(jié)構(gòu)按照工程邏輯用思維導(dǎo)圖表示出來，一邊設(shè)計思考一邊做出思維導(dǎo)圖，可以輔助設(shè)計過程順利完成。機(jī)械設(shè)計教學(xué)中，應(yīng)用思維導(dǎo)圖可以培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計的工程邏輯思維和創(chuàng)造性思維。
三、總結(jié)
思維可視化描述方法符合機(jī)械設(shè)計課程的認(rèn)知心理學(xué)特點(diǎn)和工程設(shè)計的邏輯思維，可以更好地提高教師的課堂教學(xué)實(shí)效，不但有利于學(xué)生高效掌握課程知識體系，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程邏輯思維和創(chuàng)造性思維。作為機(jī)械設(shè)計課程教學(xué)改革的嘗試，實(shí)踐證明，在機(jī)械設(shè)計教學(xué)中應(yīng)用思維導(dǎo)圖技術(shù)有效提高了教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)了教學(xué)效果。
【機(jī)械設(shè)計教學(xué)中思維可視化技術(shù)的應(yīng)用研究優(yōu)秀論文】相關(guān)文章：
淺談信息技術(shù)在初中語文教學(xué)中的應(yīng)用研究報告(教學(xué)論文)12-06
多媒體課件在生物課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究03-21
關(guān)于多媒體課件在生物課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究03-05
信息技術(shù)在語文教學(xué)中的應(yīng)用感想(教學(xué)論文)12-06
創(chuàng)新思維培養(yǎng)中的心理健康教育01-21
初中物理教學(xué)中用問題喚醒學(xué)生的思維論文04-14
關(guān)于在通用技術(shù)教學(xué)中對中國傳統(tǒng)技術(shù)文化傳承與實(shí)現(xiàn)的實(shí)踐研究10-08