機械教學中模型的探究式應用

在中等職業學校的機械類課程教學活動中，課程涉及知識面較廣，知識點較多，概念抽象，理論性較強。但學生缺乏感性認識，再加上本身學習基礎原因，在學習過程中碰到了很多
困難，造成學習沒興趣或者學習有心無力等現象，此時，教學模型作為教學手段的重要組成部分，既可以激發學生對課程的興趣，又可以培養學生空間現象能力，幫助學生更深層次理解教學內容，在教學活動中發揮著積極的輔助作用。
1、目前教學模型存在的問題
目前，在機械類課程教學實踐中，教學模型的使用主要存在以下三個方面的問題：*方面，實物教學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：實物教學模型在完成運動演示和運動分析方面存在很多缺陷。
第三方面：傳統實物教學模型更新換代的速度慢，并且不能夠修改，而幾十年不變的教學模型已不能滿足教學和科技時代不斷進步的需要。
2、教學模型的傳統直觀式應用
教學模型的傳統直觀式使用流程。在傳統的教學活動中，模型的利用非常直觀，簡單。如介紹《機械制圖》中的《相貫線》時，教師把兩圓柱相貫的模型發給學生，讓他們仔細觀察模型，教師再圍繞模型進行教學重點難點的分析。這可以培養學生的形象思維和空間想象能力。但課堂教學靈活性不夠，教學方法單一，但很難培養學生由二維到三維，再從三維回歸二維的思維轉換過程。

3、教學模型的探究式應用
模型的探究式應用指超越傳統直觀式使用方法，進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，教學模型的探究式使用模式（見圖2）。
3.1 變廢為寶模型庫：在損壞模型中求真知
在每個學校里，不可避免地存在著一些損壞的模型，放著占空間，棄之又可惜，筆者發現，利用損壞的模型，配合“情景———問題———探究”教學模式，不僅上課方式讓人耳目一新，而且會帶來意想不到的效果。
奧蘇伯爾的有意義學習理論認為：創設問題情景，引發學生對知識本身發生興趣，產生認識需要，產生一種“我要學習”的心理傾向，就能激發學習的動機。并嘗試通過探究找尋答案。讓學生體驗科學探究活動的過程和方法，發展初步的科學探究能力。培養學生良好的科學態度、情感與價值觀。其中問題是探究的基礎，探究是解決問題的途徑。
筆者以帶傳動損壞模型為例，具體闡述“情景———問題———探究”教學模式流程如下：
3.1.1 創設情景，提出問題
教師出示一V 帶傳動模型，由于使用時間較長，傳動帶松弛變形，張緊力不夠，在演示過程中會多次出現打滑現象。教師請一學生到講臺上演示操作，果不其然，學生在轉動主動帶輪時，從動帶輪經常停滯不動。這下，學生哄堂大笑，“老師，模型壞掉了！”此時，教師（一臉尷尬）說：“這怎么辦了？可以修好嗎？誰自告奮勇來修一修??！”
3.1.2 動手體驗，提出猜想
愛動腦動手的男生坐不住了，一個個踴躍上前。有的突發奇想，用橡皮筋綁住一部分傳動帶，讓傳動帶變短；有的把鉛筆頂在傳動帶外側，有的把鉛筆頂在傳動帶內側，試轉一下，從動帶輪動了，還有的提出把兩個帶輪往兩邊移一下……熱烈的掌聲讓更多的同學走上來試一試，課堂氣氛達到了高潮。
3.1.3 歸納總結，得出結論
教師適時讓同學們交流歸納所用方法的原理, 同學們采取四人一組的小組合作學習方式，充分發揮了主體作用，在老師的提示下,自主得出了結論：帶傳動的張緊方法：a.使用張緊輪;b.調整中心距。學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———問題———探究”教學模式，不僅可以激發學生興趣、創設氛圍，更能夠激活學生思維，激發學生的求知欲和探索欲，形成探究精神，養成實事求是的科學態度，提高科學素養。而小組合作的方式，讓學生學會了合作，培養了協作精神。小組交流后，以全體鼓掌的方式向成功的小組表示祝賀，讓學生體驗到了成功的樂趣。
3.2 建立虛擬模型庫
隨著信息技術的飛速發展，以計算機技術和網絡技術為核心的現代媒體已開始在教育領域中廣泛應用，引發了一場從教育觀念、教育內容、教育方法、教育手段到教育模式、教育過程等的的深刻變革。得到了廣大教育工作者的歡迎和重視。應用計算機技術創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。我校擁有多個多媒體教室，配備了先進的計算機，寬帶也接入了校園網，這些有利的因素為開發機械制圖虛擬模型庫創造了條件。我們可以通過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體造型工具，能夠方便、快捷地創建復雜形狀的實體。通過草圖的幾何約束及尺寸約束功能，能構造尺寸十分模型。
下面簡單介紹機械制圖虛擬模型庫的內容。(見圖3)
機械制圖虛擬模型庫可以解決這幾大類問題：
a.虛擬模型不需要專人管理，也不需要專門的儲藏室。
b.虛擬三維模型真實感強，使學生能看清楚零件和裝配體的內部結構，將產生實物模型無法表達的理想效果。在授課中的一些難點問題,如: 截交體、相貫體、組合體、剖視圖等內容能夠清晰、生動、形象地展示在學生面前, 難點變得容易理解, 學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，以滿足不斷更新的教學內容的需求。同時可以減少因教學內容的更新和模型破損需要購買新模型的大量資金。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
自制模型教學，可把學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，使學生看得見、摸得著、記得牢，是培養學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，初學時單憑空間想象繪制視圖會出現很多難度，學生在學習上存在很大困難，很多同學反映：老師在黑板上講，學生在下面暈暈乎乎。除需通過常規教學活動來幫助學生理解之外，還可以采用用不同材質制做各種直觀的模型，再加以適當講解，激發學生對課程的興趣，培養學生空間現象能力和動手能力。
模型材質可以選擇：橡皮泥、田間泥、較硬紙張、泡沫等
制作方式：個人競賽式小組協作式（依據情況而定，簡單模型以個人為主，較為復雜的以小組為單位）
制作時間：一般兩課時———三課時
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，根據需要發給個人或小組。要求在規定時間內按照相關尺寸制作。教師根據學生的結果進行評比，并予以表揚。
后續拓展：
3.3.1 可要求學生根據模型繪制三視圖。
3.3.2 教師可將學生作品放在地方進行展覽，增加學生的榮譽感，調動其他學生積極性。
3.3.3 教師可以將學生作品作為教學模型，在上課時使用，既有使用價值，又能有效激發學生的自豪感。
再以《機械基礎》的鉸鏈四桿機構為例簡單說明：
教師事先準備好一定長度的桿件（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，將學生分為小組。要求學生自主制作雙曲柄機構、雙搖桿機構、曲柄搖桿機構，并將作品現場演示。
其實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、數控車床實踐課程時，可以收集學生的成功作品，更可以收集各種有問題、有缺陷作品，在上課時作為教具，分析問題產生的原因，解決的辦法。讓學生進步得更快。
4、探究式教學模型對教師素質要求
模型是死的，人是活的，如何有效利用模型，關鍵在于教師自身的不斷提高。教師應具備以下素質:
4.1 具備扎實的專業教育基本功、能綜合運用其他學科知識。
4.2 教師要具有改革創新意識和創新能力，善于吸收其他新思想、新方法。敢于突破傳統的教學模式，不斷運用創造性思維進行探索與實踐活動，
4.3 在信息技術的飛速發展的今天，以計算機技術和網絡技術為核心的現代媒體已開始在教育領域中廣泛應用，教師要緊跟形勢，思考教育觀念、教育內容、教育方法、教育手段、教育模式、教育過程，以實現教育效益的zui大化。