遲春燕 鄭森

【摘要】當前信息化技術(shù)已被廣泛應用在各大院校的教育教學活動之中。本文運用Matlab/GUI建立工程機械設(shè)計輔助教學平臺應用于工程機械設(shè)計課程的理論及實踐教學活動。為增強師生互動，提高學生對工程機械設(shè)計過程的理論掌握與實踐操作能力，提高教育教學質(zhì)量，促進教育的信息化發(fā)展提供技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵詞】信息化? 教學方法? 工程機械設(shè)計

一、引言

《工程機械設(shè)計》講授典型工程機械包括挖掘機、裝載機、推土機等的工作裝置的設(shè)計過程，是一門體現(xiàn)建筑類院校專業(yè)特色的機械工程專業(yè)必修專業(yè)課。課程具有內(nèi)容涵蓋范圍廣，前后知識關(guān)聯(lián)程度強，對先修課程的綜合運用性高等特點。該課程目前采取課堂講授為主與課下自學相輔的教學方式，在兩種方式中學生都處于較為被動的狀態(tài)，與教師互動性不強，對教學過程的參與熱情不高，教學效果與預期有所差距。

二、信息化教學

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)已經(jīng)滲透到經(jīng)濟發(fā)展和社會生活的各個方面，全民教育、優(yōu)質(zhì)教育、個性化學習和終身學習已經(jīng)成為信息時代教育發(fā)展的重要特征[1]。信息化教學方法是以現(xiàn)代教育思想和理論為指導，在傳統(tǒng)教學手段的基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)代化的教育技術(shù)、教育方法、教育資源等開展的學習者和教育者之間的互動活動。既能豐富教學內(nèi)容、提升教學質(zhì)量、實現(xiàn)教學目標，還能培養(yǎng)和提高學生信息素養(yǎng)和綜合能力，使教學效率和教學效果得到顯著提高。

目前國內(nèi)講授工程機械設(shè)計相關(guān)課程的院校，在該門課程的信息化教學中存在多種形式，如對網(wǎng)絡(luò)教學、聊天工具、圖書館數(shù)據(jù)庫、手機App的利用等，但都存在沒有人機交互性高的教學輔助軟件，缺乏針對工程機械設(shè)計的應用系統(tǒng)等問題。本文將研究利用Matlab/GUI構(gòu)建工程機械設(shè)計輔助教學平臺，促進教學過程數(shù)字化、智能化、可視化，較好的實現(xiàn)教學過程的人機互動與師生互動。

三、工程機械設(shè)計輔助教學平臺的建立

（一）工程機械設(shè)計輔助教學平臺架構(gòu)

工程機械設(shè)計輔助教學平臺主要由以下四個層級構(gòu)成。

（1）登錄入口層。通過賬號密碼登錄，賬號與學生的學號或教師的工號相對應，密碼自行設(shè)定，做到一人一系統(tǒng)，便于設(shè)計成果的保存，可有效杜絕抄襲現(xiàn)象存在，也利于教師了解學生的階段性學習成果。

（2）設(shè)計操作層。在該層級里主要實現(xiàn)不同類型工程機械的設(shè)計過程，是整個平臺的核心所在。具體包括橫向指標（設(shè)計機型的選擇）和縱向指標（設(shè)計流程的制訂）兩方面。

橫向指標?？紤]到學生的專業(yè)技能提高和未來的職業(yè)發(fā)展需求，并結(jié)合工程應用進行取舍，選擇設(shè)置裝載機、挖掘機、推土機、壓路機等模塊。后續(xù)可以補充其他機型如攤鋪機、混凝土攪拌機、混凝土泵等，也可為《路面施工機械》、《樁工混凝凝土機械》等課程的授課和實踐提供必要服務。

縱向指標。實現(xiàn)設(shè)計過程，針對一種工程機械的設(shè)計主要遵循概述→總體設(shè)計→工作裝置設(shè)計的思路。概述是從分類、特點、結(jié)構(gòu)、工作原理等對工程機械有概括性認識?？傮w設(shè)計以選擇為主，設(shè)計為輔，對發(fā)動機、行走系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等進行合理選型，對總體參數(shù)及主要工作參數(shù)等進行設(shè)計。工作裝置設(shè)計是設(shè)計重點，包括對工作裝置結(jié)構(gòu)選擇、尺寸設(shè)計、強度校核、液壓系統(tǒng)設(shè)計等。

（3）數(shù)據(jù)資料層。該層級包含參考工具和外部接口兩個模塊。參考工具模塊主要收錄或鏈接文獻資源、視頻資源、公司網(wǎng)站等，便于學生獲取所需的資料與數(shù)據(jù)。外部接口模塊主要用于實現(xiàn)和其他軟件如CATIA、AutoCAD等的數(shù)據(jù)連接，為后續(xù)的設(shè)計改進，產(chǎn)品分析等工作做好準備。

（4）師生反饋層。該層級包含成果提交和討論專區(qū)兩個模塊。成果提交模塊在教師和學生系統(tǒng)中有所區(qū)別。教師進入該模塊會收到學生提交的作業(yè)，教師可以查看但不能修改，教師對學生作業(yè)給出的審閱意見及評分會反饋到該學生系統(tǒng)中，同樣學生只能查看不能修改。討論專區(qū)模塊主要用于師生之間進行交流，實現(xiàn)同步或異步互動。

（二）工程機械設(shè)計輔助教學平臺特點

（1）通過按鈕、菜單、對話框等人機交互方式，使學生通過選擇數(shù)據(jù)、輸入數(shù)據(jù)、給出圖形的方法進行設(shè)計，直觀性強，不僅使學生能夠及時發(fā)現(xiàn)并調(diào)整設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題，也有利于學生創(chuàng)新思維的開發(fā)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（2）引導性更強，便于學生熟悉并掌握設(shè)計過程，在設(shè)計過程中體會設(shè)計樂趣，檢驗設(shè)計成果，便于學生從不同渠道輕松獲取所需知識，更注重互動性，滿足學生的求知探索欲望，激發(fā)學生的學習興趣。

（3）可以給學生全天候多樣性的指導和幫助，學生可以根據(jù)自己的知識水平、學習能力、時間分配等，選擇適當?shù)膶W習內(nèi)容，并將其應用到具體設(shè)計實例中去，獨立完成設(shè)計過程，使學生在學習過程中更有成就感。

（4）實行開放式、模塊化管理，可根據(jù)教學內(nèi)容與學生需求進行調(diào)整，對內(nèi)容實行動態(tài)更新、有效整合、充分共享，便于可持續(xù)發(fā)展。

四、結(jié)語

為促進工程機械設(shè)計課程教學的信息化發(fā)展，利用Matlab/GUI創(chuàng)建工程機械設(shè)計輔助教學平臺，用于該課程的理論與實踐教學，通過該平臺在師生間的推廣和使用，得到廣大師生的充分肯定，學生的學習積極性和主動性得到極大調(diào)動，師生之間的互動更為頻繁有效，學生對理論知識的掌握與運用得到顯著提高。

參考文獻：

[1]王起全，楊壁軍.信息化在安全工程教學中的應用[J].信息記錄材料，2018，（19）.

[2]馬雪芬.信息化環(huán)境下混合教學模式在電類基礎(chǔ)課中的應用研究[J].信息記錄材料，2018，（19）.

[3]唐敏.自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程信息化教學設(shè)計及應用研究[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2017，（16）.

基金項目：吉林建筑大學2016年度高等教育教學研究課題（編號：XJY2016028）。

作者簡介：遲春燕（1980-），吉林長春人，講師，工學博士，主要從事工程機械設(shè)計研究;鄭森（1983-），吉林人輝南，講師，工學博士，主要從事工程機械設(shè)計研究。