劉瓊　劉思濛　朱雅光　惠記莊

摘要：為提高機(jī)械原理課程的教學(xué)質(zhì)量，本文分析了在教學(xué)過(guò)程中存在的教與學(xué)的問(wèn)題，針對(duì)機(jī)械原理課程理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容非常多且抽象的特點(diǎn)，本文提出將源于思維導(dǎo)圖的知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)圖融入機(jī)械原理教學(xué)模式中，運(yùn)用思維導(dǎo)圖來(lái)梳理課程中的知識(shí)和概念，構(gòu)建知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)圖，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)基于思維導(dǎo)圖的機(jī)械原理課件的底層軟件架構(gòu)，形成思維可視化的機(jī)械原理課程教學(xué)模式，探索機(jī)械原理知識(shí)深入認(rèn)知的底層思維與教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：機(jī)械原理；教學(xué)方法；教學(xué)研究

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）40-0199-03

當(dāng)今教育環(huán)境正在經(jīng)歷一場(chǎng)“學(xué)習(xí)的革命”，傳統(tǒng)的教育觀(guān)念和教學(xué)模式束縛了人們對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，我們需要提出一種在真正意義上尊重人的主體性、激發(fā)人的創(chuàng)造性、相信并注意開(kāi)發(fā)人的潛力、便于人與人交際與合作的嶄新的教育觀(guān)念和學(xué)習(xí)模式[1]。人們對(duì)有效學(xué)習(xí)的觀(guān)念已經(jīng)發(fā)生了根本性的變化，教學(xué)研究的重點(diǎn)已從如何教轉(zhuǎn)向如何學(xué)，從結(jié)果轉(zhuǎn)向過(guò)程，從機(jī)械練習(xí)轉(zhuǎn)向知識(shí)的理解和運(yùn)用[2]。學(xué)生不再被看成是接受知識(shí)的容器，而是知識(shí)的建構(gòu)者和生成者[3]。

機(jī)械原理課程是工科院校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)必修的基礎(chǔ)課程，其在機(jī)械基礎(chǔ)系列課程中占有舉足輕重的作用[4]。但是盡管?chē)@機(jī)械原理課程的教學(xué)研究已經(jīng)開(kāi)展了十多年，課程的理論及實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容非常多且抽象，因而為了簡(jiǎn)化教學(xué)內(nèi)容而側(cè)重于機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和靜力學(xué)分析、典型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)特性分析上，然而，由于教學(xué)內(nèi)容缺乏關(guān)聯(lián)性、知識(shí)點(diǎn)分散且缺乏系統(tǒng)性，學(xué)生對(duì)抽象且邏輯性強(qiáng)的知識(shí)難以理解，更難以形成長(zhǎng)期記憶，很多知識(shí)則落入學(xué)完—考完—忘完的不良循環(huán)中；學(xué)生無(wú)法從機(jī)械系統(tǒng)的整體觀(guān)念上順利完成系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)，無(wú)法從機(jī)械產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)的角度理解本課程所講述知識(shí)的真正用處[5]。

因此，以機(jī)械原理課程為例，借助當(dāng)今已有的但尚未被充分利用的技術(shù)手段“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，幫助學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)，喚醒學(xué)生的創(chuàng)造意識(shí)。本文教育理念想摒棄的是課堂上單調(diào)乏味的教育方式，即讓學(xué)生死記硬背、生硬地套用公式，這種方式的意義無(wú)非就是讓學(xué)生在考試中取得高分，而不會(huì)讓他們記住所學(xué)的知識(shí)。希望幫助學(xué)生了解每堂課之間的相互關(guān)聯(lián)，知識(shí)的難度和深度會(huì)隨著課程的進(jìn)行而層層遞進(jìn)，更希望培養(yǎng)學(xué)生敏銳的洞察力，這樣即便他們每次只掌握一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或概念，也能在未來(lái)將這些簡(jiǎn)單的信息進(jìn)行融合、擴(kuò)展，進(jìn)而真正地掌握一門(mén)學(xué)科。

為此，本文提出將源于思維導(dǎo)圖的知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)圖融入機(jī)械原理教學(xué)模式之中，形成思維可視化的機(jī)械原理課程教學(xué)模式，實(shí)踐知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)圖到機(jī)械原理課件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)中，探索機(jī)械原理知識(shí)深入認(rèn)知的底層思維與教學(xué)方法。

一、新教學(xué)模式的提出——“互聯(lián)網(wǎng)+”精熟教學(xué)法

當(dāng)前的教學(xué)模式是在學(xué)生數(shù)量不增加的基礎(chǔ)上，多招聘老師、修建更多的教學(xué)樓、采用更多的教科書(shū)、引進(jìn)更多的電腦設(shè)備，盡可能的實(shí)現(xiàn)小班教學(xué)。認(rèn)為用于課堂學(xué)習(xí)的時(shí)間是個(gè)常量，而學(xué)生對(duì)概念的理解程度是個(gè)變量。如今，對(duì)于班級(jí)規(guī)模變小這一觀(guān)點(diǎn)，沒(méi)有人持反對(duì)態(tài)度，我也希望班級(jí)中的人數(shù)盡可能少，這樣學(xué)生就可以更多地與老師交流。然而不幸的是，小班授課也無(wú)法解決學(xué)生跟不上教學(xué)進(jìn)度的問(wèn)題。

問(wèn)題的關(guān)鍵在于，不管班里的學(xué)生有20名、30名甚至是60名，每個(gè)學(xué)生對(duì)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握能力都是有差別的，一對(duì)一的小班教學(xué)也不一定是理想的教學(xué)方式，原因在于，老師為了讓學(xué)生跟上國(guó)家要求的教學(xué)進(jìn)度不得不按照教學(xué)大綱繼續(xù)授課，因而忽略了學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。在標(biāo)準(zhǔn)化課堂教學(xué)的模式中，沒(méi)有留給學(xué)生充分的理解知識(shí)的時(shí)間。不管班級(jí)規(guī)模的大小，老師都會(huì)根據(jù)規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行新課程的學(xué)習(xí)，問(wèn)題的癥結(jié)就在于此。如果學(xué)生有充分的時(shí)間理解，那么所有學(xué)生都能完全掌握所學(xué)知識(shí)。因此，當(dāng)前的教學(xué)模式抹殺學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

通過(guò)分析當(dāng)前教學(xué)模式的問(wèn)題，得到兩個(gè)最為重要的認(rèn)知：其一，課程的進(jìn)度應(yīng)按照每個(gè)學(xué)生的不同需求來(lái)制定，而不是人為規(guī)定一個(gè)統(tǒng)一的進(jìn)度；其二，學(xué)生如果想要掌握更高難度的知識(shí)，就必須深入理解最為基本的知識(shí)和概念。那么，如何來(lái)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)認(rèn)知目標(biāo)？于是，本文提出一種新的教學(xué)模式，即“互聯(lián)網(wǎng)+”精熟教學(xué)法。

1923年教育家沃什伯恩在美國(guó)溫內(nèi)特卡鎮(zhèn)學(xué)校里采用了一種教學(xué)模式——溫內(nèi)特卡計(jì)劃。這一計(jì)劃的核心就是精熟教學(xué)法。然而，在那個(gè)時(shí)代，精熟教學(xué)法并沒(méi)有得到發(fā)展。限制該教育理念發(fā)展的原因，其一是經(jīng)濟(jì)因素，比如，印刷和分發(fā)教學(xué)參考書(shū)、試卷以及個(gè)人閱讀材料的成本太高；其二是對(duì)教師隊(duì)伍的要求高且培養(yǎng)成本更高；其三是新的教育理念并沒(méi)有得到學(xué)校管理人員和政府的支持，在他們看來(lái)，教育改革的道路充滿(mǎn)荊棘坎坷，改革的過(guò)程讓人心生畏懼。傳統(tǒng)的教育模式本來(lái)就行得通，既然我們還可以繼續(xù)采用講課的方式傳授知識(shí)，還可以使用傳統(tǒng)的教科書(shū)，成本低又有效，為什么要作出改變呢？于是，盡管精熟教學(xué)法一再證明了它對(duì)學(xué)生有益處，并獲得了各種報(bào)告和數(shù)據(jù)的支持，但仍難逃銷(xiāo)聲匿跡的命運(yùn)。

當(dāng)今時(shí)代，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展正改變著社會(huì)的生態(tài)，也改變著教育生態(tài)。未來(lái)教育在“互聯(lián)網(wǎng)+”的環(huán)境中將會(huì)發(fā)生巨大的變化，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)運(yùn)用精熟教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)，共同來(lái)應(yīng)對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”對(duì)教育帶來(lái)的沖擊，必將成為教育界密切關(guān)注和研究的重要課題。

二、教學(xué)方法改革

在此，我想強(qiáng)調(diào)每個(gè)人在學(xué)習(xí)過(guò)程中的差異，這是支撐了我在本文中提到的所有方法的核心問(wèn)題。依據(jù)傳統(tǒng)教育理念，用于課堂學(xué)習(xí)的時(shí)間是個(gè)常量，而學(xué)生對(duì)概念的理解程度是個(gè)變量。本文的教育理念與傳統(tǒng)教育理念正好相反：在教育中，常量應(yīng)該是學(xué)生對(duì)知識(shí)和概念的深度理解，而變量才是學(xué)生為理解問(wèn)題所花費(fèi)的時(shí)間[6]。

那么，如何實(shí)現(xiàn)未來(lái)教育中應(yīng)該保持的常量——深度理解？基于此教育理念，我們提出了“線(xiàn)上+線(xiàn)下”的混合式教學(xué)方法。

（一）“線(xiàn)下”教學(xué)

根據(jù)我校機(jī)械原理課程建設(shè)的特點(diǎn)，結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐內(nèi)容之間的相輔相成的關(guān)系，我校機(jī)械原理課程分為兩大教學(xué)模塊：理論教學(xué)模塊及實(shí)踐教學(xué)模塊，培養(yǎng)三種能力：分析能力、綜合能力和創(chuàng)新能力的教學(xué)體系，突出對(duì)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新思維及創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，如圖1所示。該教學(xué)體系作為“線(xiàn)下”教學(xué)體系架構(gòu)。

在標(biāo)準(zhǔn)化的課堂教學(xué)模式中，老師對(duì)于每個(gè)學(xué)生在學(xué)習(xí)上的欠缺部分很難全面的考察到，即使老師可以做到，也沒(méi)辦法對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行幫助和有針對(duì)的復(fù)習(xí)。課堂時(shí)間緊張，大部分都用于老師的授課。此外，老師要根據(jù)課表的進(jìn)度，而必須安排進(jìn)入下一個(gè)單元的學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)內(nèi)容也只能繼續(xù)向前推進(jìn)。因此，現(xiàn)有的教學(xué)體系看似完美但仍然是存在“缺口”。

（二）“線(xiàn)上”教學(xué)

在傳統(tǒng)的課堂教育模式下，部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中較為被動(dòng)，認(rèn)為只要坐在教室里吸取知識(shí)，等到考試將其反饋出來(lái)就可以了。而學(xué)生并非天生就是被動(dòng)的，但他們所接受的教育模式卻要求他們必須在學(xué)習(xí)中被動(dòng)地接受知識(shí)。這讓他們?yōu)榇俗兊酶禹槒模瑥亩粫?huì)主動(dòng)地思考他們所做的事情，也很難全身心的投入。學(xué)生作這樣的妥協(xié)或許有助于老師在人數(shù)眾多的傳統(tǒng)課堂中維持秩序，但對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，這并不是最佳的學(xué)習(xí)方式。

主動(dòng)學(xué)習(xí)，即自己主動(dòng)去規(guī)劃學(xué)習(xí)，要使學(xué)生能夠明白自己哪里沒(méi)有學(xué)會(huì)、怎么學(xué)和什么時(shí)候?qū)W，而這時(shí)，“互聯(lián)網(wǎng)+”就可以發(fā)揮作用了?；ヂ?lián)網(wǎng)教育模式的靈活性能夠讓學(xué)生根據(jù)自己的節(jié)奏來(lái)學(xué)習(xí)，因此成為了最有效率的學(xué)習(xí)方式。

“線(xiàn)上”教學(xué)，不僅可以幫助學(xué)生復(fù)習(xí)指定的課程，還可以讓學(xué)生對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系更為深入且持久的理解。在互聯(lián)網(wǎng)中，我們不會(huì)受到課堂教學(xué)的控制，也不會(huì)因?yàn)闀r(shí)間的限制而結(jié)束課程，更不會(huì)受課程大綱的制約。在這種學(xué)習(xí)方式下會(huì)幫助學(xué)生更為深入地理解知識(shí)，讓他們體會(huì)到學(xué)習(xí)所帶來(lái)的樂(lè)趣，激發(fā)出他們的求知欲。培養(yǎng)求知欲理應(yīng)是教育的終極目標(biāo)，如果在這一點(diǎn)上失敗，那么這著實(shí)是我們現(xiàn)行教育體制的巨大悲劇[8]。所以，讓“線(xiàn)下”與“線(xiàn)上”教學(xué)體系融合起來(lái)，讓“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)去填補(bǔ)課堂教學(xué)體系的缺口，將成為本文的研究目標(biāo)。

三、知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)圖在機(jī)械原理教學(xué)中的應(yīng)用

知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)圖是把機(jī)械原理課程中的知識(shí)和概念運(yùn)用思維導(dǎo)圖的原理所繪出的知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)圖，思維導(dǎo)圖是一種將放射性思考具體化的方法[9]。放射性思考是人類(lèi)大腦的自然思考方式，每一種進(jìn)入大腦的資料，都可以成為一個(gè)思考中心，并由此中心向外發(fā)散出成千上萬(wàn)的關(guān)節(jié)點(diǎn)，呈現(xiàn)出放射性立體結(jié)構(gòu)[1]。而這些關(guān)節(jié)的連結(jié)可以視為一個(gè)人的個(gè)人數(shù)據(jù)庫(kù)。人類(lèi)從一出生即開(kāi)始累積這些龐大且復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)，大腦驚人的儲(chǔ)存能力使人們累積了大量的資料，經(jīng)由思維導(dǎo)圖的放射性思考方法，除了加速資料的累積量外，更多的是將數(shù)據(jù)依據(jù)彼此間的關(guān)聯(lián)性分層分類(lèi)管理，使資料的儲(chǔ)存、管理及應(yīng)用因更有系統(tǒng)化而提高大腦運(yùn)作的效率[10]。

因此，運(yùn)用思維導(dǎo)圖來(lái)梳理《機(jī)械原理》課程中的知識(shí)和概念，形成呈3D形態(tài)分布的知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)圖，再借助“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)基于思維導(dǎo)圖的機(jī)械原理課件的底層軟件架構(gòu)，從而把教師的作用變?yōu)檩o助：輔助學(xué)生學(xué)習(xí)、輔助學(xué)習(xí)組織合作與交流、輔助教學(xué)環(huán)節(jié)的順利開(kāi)展。因此，從這個(gè)意義上，基于思維導(dǎo)圖的教學(xué)模式能夠優(yōu)化學(xué)習(xí)過(guò)程，通過(guò)思維導(dǎo)圖的繪制和教學(xué)能夠更好地提高學(xué)生的思維能力。于是，以思維導(dǎo)圖作為底層開(kāi)發(fā)思路，將學(xué)習(xí)思路可視化在教學(xué)系統(tǒng)的界面上，如圖2所示為長(zhǎng)安大學(xué)機(jī)械原理輔助教學(xué)App系統(tǒng)界面。

四、結(jié)論

《機(jī)械原理》課程在機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中占有舉足輕重的地位，本文從注重培養(yǎng)激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)精神，合理構(gòu)建教學(xué)方法和教學(xué)模式，以機(jī)械原理課程為例，運(yùn)用思維導(dǎo)圖來(lái)梳理機(jī)械原理課程中的知識(shí)和概念，構(gòu)建機(jī)械原理課程體系的知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)圖，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)基于思維導(dǎo)圖的機(jī)械原理課件的底層軟件架構(gòu)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了《機(jī)械原理》輔助教學(xué)App系統(tǒng)，探討了機(jī)械原理課程教與學(xué)的一些體會(huì)，以供相關(guān)教學(xué)工作者參考。

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