老子曰:“授人以鱼, 不如授之以渔, 授人以鱼只救一时之急, 授人以渔则可解一生之需。”在如今科学技术不断发展, 知识更新不断加快的时代, 强调我们必须终身学习, 而终身学习要求我们必须具备良好的学习能力。所谓学习能力, 就是不断获得新知识和新技能, 并能应用这些知识和技能的能力。而五年制高职的专业课程改革要求我们运用工作分析和教学分析的方法, 遵循技术型、技能型人才职业能力形成的规律, 着眼于学习者知识、技能和情感态度的培养以及专业能力、方法能力、社会能力的形成。因此如何培养学生的学习能力, 让学生在今后的学习生活中有更好的适应力和竞争力, 是摆在我们面前的课题。
五年制高职《机械设计基础》课程中, 压力角是一个相当重要的概念。在整个教材几个重点章节中都分别出现了压力角的概念, 如:铰链四连杆机构的压力角, 凸轮的压力角和齿轮的压力角。而压力角这一概念对于目前我们五年制阶段的学生而言, 理解显然是很有难度的, 同时也比较抽象, 加上学生的学习动力不足, 稍遇困难索性全盘放弃, 因此, 充分调动学生学习的积极性, 为学生创设学习情境, 激发学生的学习的兴趣, 引导学生积极思考, 大胆实践, 适当拓展, 从而达到掌握知识和发展能力的最终目的。
1 学会
教材中第一个出现的压力角是铰链四连杆机构的压力角, 我们在学习了铰链四杆机构的一些类型、性质后为什么要研究压力角的问题呢?这是学习压力角有关内容的一个前提, 也是激活学生学习压力角的一个动机。建构主义学习理论认为已有的知识经验水平是学习的基础, 而学习情境是指学生参与学习的具体的现实的环境, 学生与学习发生的情境紧密相连。在实际情境下进行学习, 学习者可以通过“同化”和“顺应”过程达到对新知识意义的建构, 因此我们必需将压力角的概念放入相应的学习情境中, 比如从传递动力的性能以提高机械的效率出发引出问题。
在学习《机械设计基础》之前, 学生已经具备了一定的力学的知识, 因此, 在教学过程中可以从最基本的力和运动为切入点, 层层推进, 使每个学习者以自己原有的经验为基础, 对新的信息重新认识和编码, 构建自己的知识结构。
以曲柄摇杆机构为例 (如图1) , 学生已经学习了曲柄摇杆机构的一般特性, 按照现代认知心理学的理解, 问题就是指在给定的信息和目标状态之间有某些障碍需要加以克服的情境。这个障碍设置不能过多, 要有一点距离, 又是一伸手就能够到的, 如把一个大障碍分成若干个小障碍, 最后问题也就迎刃而解了。
比如CD为什么能摆动呢?这是简单的受力分析, 这只是用学生已有的知识去得到一个简单的结论。
那么力F是否100%有效呢?这个问题是关键, 也是分析压力角的基本。引导学生对力作出正确的分解, 得到和两个互相垂直的力, 要特别强调这两个力的方向。这里有一个力的分解和力矩的概念, 也只是用学生已有的知识去得到一个简单的结论。
接下来C点的运动方向如何?这里让学生判断C点的运动方向, 可以是一个圆周运动的速度的问题, 从而得到压力角是判断机构传动性能的指标。障碍一一排除, 问题一一解决, 压力角的概念自然也就水到渠成了。
在学生解决问题的过程中不但了解自己每一步所要解决的问题, 也了解了为什么要解决这个问题, 通过何种方式解决, 每一步无不需要学生自身的思考, 从而发展了学生的思维, 提高了学生分析问题、解决问题的能力。
2 会学
所谓教是为了不教, 在学习了铰链四杆机构的压力角后教材中又出现了凸轮的压力角和齿轮的压力角, 这些内容都不是孤立的。知识学习只有通过比较, 揭示知识之间的联系与区别, 确定其相同点和不同点, 才能巩固旧知识, 获得新知识, 同时, 知识只有归入一定的顺序和体系中才能加深理解, 巩固记忆, 便于应用。当学生掌握了平面连杆机构的压力角之后, 不仅知道了压力角的概念, 还知道压力角的意义之后到学习凸轮机构的压力角的时候, 此时只有充分发挥学生的主体作用, 要让学生联系连杆机构的压力角, 通过与平面连杆机构的压力角进行比较, 寻求其共有的本质特性, 学生会发现同样都是力与从动件运动方向的夹角。在分析比较的过程中, 通过原有知识的再现, 从而把新的知识内化到自己的认知结构中去, 从机械接受学习转变成意义接受学习。在学习的过程中同时也复习了前面所讲的几个小问题。不仅巩固了旧知识, 还掌握了新知识。
而齿轮的压力角的概念是从渐开线的压力角引出的, 也是学生比较难以理解的如图2B点绕O点回转, 其中B点的瞬时速度的方向与OB连线垂直, 而B点的力的方向不能马上判断得到, 因此只是法向线BN与速度之间的夹角 (锐角) , 而在讲解渐开线齿轮的啮合特点时 (一对渐开线齿轮的啮合线, 过啮合点的齿廓公法线, 两基圆内公切线及正压力作用线四线合一) , 其中法向线的方向就是正压力的方向, 此时再强调渐开线齿轮的压力角同样也是力的方向与速度的方向, 这样通过三处压力角的分析比较, 相关知识点的串联, 学生在学习的过程中不仅更好的理解和掌握了压力角的概念, 同时也为在后续学习中能应用压力角的概念解决新的问题打好基础。在这一过程中, 通过前后内容的分析与对比, 通过学生的归纳与总结, 教师的点评与提炼, 在学习知识的过程中掌握如何学习知识。
3 会用
知识学习的最终目的就在于应用。学生通过运用知识解决问题, 不但检验了学生对知识的理解和保持, 也使学生加深了对知识的理解与巩固。应用知识有利于提升学生的学习兴趣, 提高学习效果, 形成和发展技能和智力。
比如, 在学习曲柄摆动导杆机构时, 其传递动力的效率高, 这时就可以引导学生从压力角的角度去分析为什么它的传递动力的效率高, 同时也可进一步让学生领会到研究压力角的意义。再比如平面机构的死点位置的问题, 齿轮的压力角对齿形的影响的问题, 标准压力角为什么采用等等, 都可以从压力角为切入点去进行分析。
只有学生对压力角的概念的意义有了深刻的理解后, 才能举一反三, 融会贯通。不但是学习压力角, 或者学习机械设计基础, 还是学习其他专业课或文化课, 不同的课程有不同的特点, 不同的学习方法。学习迁移理论告诉我们, 学习迁移是指一种学习中习得的经验对另一种学习的影响, 学习迁移的作用在于使习得的经验是得以概括化, 系统化, 更好的支配、调节人的行为并能动地作用于客观世界, 学习的目的不是把经验贮存在大脑中, 而是最终在将所获得的经验应用于实际的各种不同情境中去, 以解决现实世界的各种问题。在此只是通过压力角这一典型的例子, 学习压力角用什么方法学, 学了以后怎么用。当知识随着时间的流逝淡忘, 而方法却已纳入学生自己的能力结构中了。我们的教学也是促进了学习迁移, 提高了学生的学习能力。
武侠小说中常常会说到最厉害的招式就是没有招式, 其实教学也一样, 所谓教学有法, 教无定法, 教学的过程就是实现人的发展的过程, 不管学习什么知识, 采用什么教学手段, 都必须以学生为本, 以教学内容为载体, 以提高学生的能力为目的, 促进学生的发展。
摘要：本文以高职《机械设计基础》中压力角的教学设计为例, 阐述了在开展课堂教学活动中对学生学习能力的培养和提高的几点做法和思考。
关键词：学习能力,压力角,教学设计
参考文献
[1] 曾宗福.机械设计基础[M].2006 (2) .
[2] 谭顶良.高等教育心理学[M].2005 (5) .