Pro_E的机构仿真在机械设计基础课堂教学中的辅助应用

1、【 教法学法新探 】 探 索摘 要:在机械设计基础的教学过程 中, 从过去的采用挂图 、 模型的教学方法到 现在的多媒体教学,不仅提高了教学效果, 同时也激发了学生的学习兴趣 。 本文针对 机械设计的课程特点,结合自身的教学实 践, 对机械设计基础课堂教学中应用 Pro/E 软件进行机构仿真的辅助教学加以描述, 旨在提高该课程的教学质量, 推动课程的教 学改革 。关键词:机械设计基础; Pro/E 软件; 机 构仿真机械设计基础课程是中等职业学校机 械类专业学生的主要课程之一, 作为专业基 础课在教学中占有重要的地位,该课程系 统地阐述了机械原理及常用机械零件的设 计方法 。 然而这门课的理论

2、性很强, 一些抽 象的概念和常用的机构对于没有实际经验 甚至连见都没见过的学生来说很难掌握 。 开展课程教学改革,提高教学质量是中等 职业学校教学改革一项重要举措,本文结 合自身的教学实践, 根据课程的特点, 在教 学过程中从教学方法 、 教学手段方面进行 了探索,在课堂教学中应用 Pro/E软件进 行机构仿真辅助教学,取得了良好的教学 效果 。一 、 机械设计基础传统教学方法的弊端 1. 传统的教学模式影响课堂教学效果 机械设计基础主要研究机械中常用机 构和通用零件的工作原理 、 结构特点 、 基本 设计原理和计算方法 。 上课前学生往往对 机械设备知之甚少,尤其是对常用机构部 分缺乏感性认

3、识 。 传统的教学方法是采用 挂图与模型,但对于常用机构来说实物模 型一般较为复杂,给上课带来诸多不便, 学 生不易理解和掌握,而且教材的变化较大, 模型往往与教材相脱节,教师不能根据实 际情况灵活选用教具,近年来虽已逐步采 用多媒体教学,但多数只是采用简单的 PPT , 缺乏直观性, 教师无法在课堂上进行 演示, 也不能随意进行反转 、 拆卸, 使学生观 察内部结构及装配关系, 更不能充分展示动 态变化过程 。2. 学生的学习兴趣不高机械设计基础内容较多, 由于学生刚接 触机械专业知识, 缺少实践, 对实际生产中 的一些零件及机构都很陌生,再加上中等 职业学校的学生基础相对较差,上课时学 生

4、对部分较难的内容不能很好理解,难以 掌握,因而学生的学习积极性受到挫伤,有的甚至产生厌学情绪 。二 、 基于 Pro/E的机构仿真辅助教学及其优点为了克服以往教学中的不足, 提高教学效果, 学期结束时我们在学生中进行了调查, 结果显示学生对一些知识只是简单的记忆, 没有真正理解, 比如平面四杆机构, 由于学生空间想象能力不足和缺乏工程实践, 面对二维的图纸学生无法想象出各种机构的运行方式, 似懂非懂, 遇到具体问题不会分析, 还有的同学甚至不明白蜗轮蜗杆是如何传动的 。 为此, 结合学校的课程教学改革, 我们从教学方法 、 教学手段方面进行了探索,提出了应用 Pro/E软件进行机构仿真辅助教学

5、, 我们将教材中出现的机构进行了筛选, 把常用的典型机构用 Pro/E软件做成模型并进行仿真,同时对各种机构组件进行造型设计, 生成元件库, 在教学过程中可随时调用, 组装成不同的机构 。这种全新的教学方法具有很大的优点 。 首先, 教师在 Pro/E环境中可以随意装拆 、 放大, 有利于加深学生对各种机构空间结构及组成的理解, 同时可根据实际情况随意旋转,改变对模型的观察方向, 其真实感完全与现实中的零件一样, 最为重要的是 Pro/E软件能进行机构仿真,可以把各种复杂的机构通过形象 、 生动 、 逼真的动画演示以三维的形式直观地展示给学生, 克服了采用 PPT 教学中平面图形的不足,从而使

6、学生建立起良好的感性认识; 其次, Pro/E是美国参数技术公司的主打产品, 其设计过程可以实现真正的相关性, 任何修改都会自动反映到所有的相关对象 。 比如在讲平面四连杆机构时, 利用模型仿真不仅可以验证所设计的机构是否满足要求,同时还可以改变相应的参数 、 或以不同的构件为机架或调用不同长度的连杆进行装配, 让学生参与设计并对设计结果进行现场演示加以验证, 改变了以往单纯的教学方式, 在课堂上真正实现教学的互动, 既激发了学生的学习兴趣又加深了印象 。 再比如学生对间歇运动机构比较陌生, 更难想象出机构具体的运动情况,在课堂教学中采用 Pro/E对零件直接进行三维建模并用建好的模型进行装配

7、及机构仿真,能按需造型及修改模型, 并直观地显示整个机构的装配结构 、 各构件之间的连接关系,使教学中的各知识点更 加清晰 、 生动 、 形象, 大大提高了课堂教学 质量 。 在讲轴的结构设计时, 对轴上零件的 定位和固定,学生也往往不能很好掌握, 我们就预先绘制出各类轴上零件固定件, 上课时则利用 Pro/E对轴系各个零件进行 装配, 演示如何进行齿轮的周向和轴向固 定, 轴的支承与固定, 轴承如何装配如何 调整间隙,各零件之间的相互位置关系 、 零件的装拆顺序及零件的结构工艺性应 注意的问题等 。 通过动态的演示, 能在较 短的时间内给学生正确的示范, 培养学生 的空间想象力 。基于 Pr

8、o/E软件的辅助教学,通过模 拟 、 仿真 、 动画技术的应用, 不仅可以使一 些在普通条件下无法实现或无法观察的过 程生动地显示出来,还能增强学生对抽象 事物的理解, 拓宽学生的知识面 。三 、 教学实践针对全新的教学方法, 我们在 2009级 学生教学实践中进行了尝试和验证,并得 到了一些经验和启示:(1 教学方法与手段改革是提高教学 质量的关键,通过现代化技术手段的应 用,可以提高课堂的信息量和教学效率 。 而应用 Pro/E软件进行机构虚拟装配和运 动仿真演示, 提高了教学的直观性, 有利 于在教学中采用启发式教学发挥学生在 教学中的主体作用 。 例如在期末考试中常 用机构部分的知识点

9、,学生普遍掌握较 好, 失分较少 。(2 学生对机械设计的过程有了更完 整更全面的了解,同时把学到的知识与生 产实际结合起来,大大激发了学生的求知 欲 。 从学期末的学生测评中可以看到, 学生 对这种教学方式给予了很高的评价 。 (3 基于 Pro/E软件的教学方法有别与 传统的教学方法,在机械设计课堂教学中 加入了虚拟的机构动画,对于一般从没接 触过工程实践的学生来说,可大大增强对 各种常用机构的感性认识,但在刚开始介 绍时应将各机构的工作原理先讲解清楚 。 通过现场教学或配以相应的实验, 对 于学生快速掌握各种常用机构和通用零件 的工作原理 、 结构特点具有非常重要的促 进作用 。四 、

10、结论通过分析机械设计基础课程传统教学 方法的不足, 在课堂教学中应用 Pro/E软件Pro/E的机构仿真在机械设计基础课堂教学中的辅助应用 辽宁 凌源 滕 跃 2011.6 74探 索 【 教法学法新探 】摘 要:随着新课改的推进, 教学技能受到了更多的关注, 在 以学生为主体的课堂教学模式中, 恰当的 、 灵活的提问, 是把课堂 还给学生的一种有效手段 。 本文针对新课改形势下如何进行有效 提问, 谈几点个人粗浅的体会 。关键词:有效提问; 学生; 主体地位自古至今, 人们一直都对提问的重要性予以肯定, 并反复地实 践着 。 新课改提出了一系列的新理念 、 新标准, 它以构建 “ 学生本 位

11、 ” 为中心, 让学生唱 “ 主角 ” , 而提问则是把课堂还给学生的一种 有效手段, 恰当的 、 灵活的提问, 是刺激学生积极思考的诱因, 是鼓 舞学生追根溯源 、 掌握知识的动力 。 对于如何科学合理的设计教学 问题, 笔者根据七年的教学体会, 认为可以尝试做到以下三点 。 一 、 给问题一个情境, 以激发学生兴趣法国教育家卢梭在 爱弥儿 一书中提道:“ 教育的艺术是使 学生喜欢你所教的东西 。” 兴趣是人积极探究某种事物的认识倾 向, 是学生学习的基础和前提, 是发展智力 、 培养能力的重要因 素, 它可以打开情感的闸门, 点燃灵感的火花, 开拓思维的空间 。 因而, 教师要善于联系实际

12、提出问题, 设置巧妙的问题情境, 在问 题情境中激发学生的兴趣, 使学生对具体的学习目标产生认知需 要, 促使学生在质疑 、 解疑的过程中获得新的知识和能力, 以达到 “ 一石激起千层浪 ” 的奇效 。例如笔者在讲 功率 一节时, 先让学生自学, 对功率的表达 式进行推导后, 给学生看载有重物的拖拉机在平路上行驶和爬陡 坡的视频, 学生能够明显地发现, 拖拉机爬坡时换了档位, 速度较 小 。 由此情景提出问题:在爬坡时司机为什么要换低速档位? 对此 学生兴趣盎然, 于是结合刚推出的功率的表达式 P=FV, 可以轻易 得出:在功率不变的情况下, 可以通过降低速度以获得较大的牵 引力 。 进而可以

13、提出恒定功率启动的机车启动方式, 分析速度及 加速度的变化 。二 、 给问题一个阶梯, 引导学生拾级而上关于问题的难与易这对矛盾, 特级教师宁鸿彬有一段精彩的 描述:“ 教师提问的内容, 如果过于浅显, 则学生无需动脑; 如果过 于深奥, 则学生无从动脑; 如果不痛不痒, 则学生无意动脑 。” 所 以, 教师提问的难度要符合心理学中学生的 “ 最近发展区 ” , 即学 生的现有水平与学生经过思考可以达到的水平之间的区域, 让学 生通过努力 “ 跳一跳, 能摘到桃子 ” 。 然而, 我们需要学生探究的问 题, 有些是超乎这个难度的, 因而, 需要设计恰当的问题坡度, 即 在解决一个重点问题或难点

14、知识时,需要提出一组相关的问题, 既照应知识本身, 又照应不同水平的学生 。 同时, 采用由表及里 、 由浅入深的层层递进, 首尾相连, 一通到底, 有利于学生理解 、 迁 移和应用 。当然, 在设置梯度问题的时候, 一定要对学生已有的知识水 平进行深入的研究, 对于哪些知识该教, 哪些暂时不需要教心中 有数 。 对于有些问题, 也可以先将 “ 高度 ” 展现给学生, 然后再给铺 设阶梯 。比如笔者在讲 功 的时候,引导学生得出了功的公式 W=Flcosa,并进行应用后, 提出了这样一个问题:人造卫星在半径 为 1.0×107m 的圆形轨道上受到地球的引力是 4.0×104

15、N ,卫星 每绕地球运动半周, 地球引力对卫星做多少功?学生茫然, 进而 问:遇到什么问题了? 学生说是遇到变力, 公式不能用了 。 接着问:怎样处理可以将变力看做恒力?学生陷入了思考, 又进行小组讨 论后得到了结论:利用微元法将过程分解, 每一小段引力做的功 都为零, 于是得到总功为零 。 这一问题解决了, 于是又另设一更高 的梯度:满足什么条件的力永远不做功?这样就又得到了另一个 结论:向心力永远不做功 。三 、 给问题一个氛围, 让学生自己提出问题就师生关系而言, 新的课程改革要求实现师生关系之间的平 衡, 课堂不再完全是 “ 计划 ” 的, 它应当具备 “ 市场 ” 的特点, 即按照

16、学生的需要 、 教师的教学风格以及具体的教学情境开展教学的场 所 。 教师应采取平等 、 开放 、 诚实的态度, 创设出自由 、 宽松的课堂 教学氛围, 因为一个人如果处于一种兴奋 、 愉快的状态, 他的思维 就会有超常的发挥,他的学习的积极性和主动性也将大大被激 发 。 同时要通过 “ 以问引问 ” , 创造学生发问的机会, 与其 “ 给 ” 学生 十个问题, 不如让学生自己发现, “ 产生 ” 一个问题 。例如, 笔者在讲静电的时候, 给学生展示了油罐车的图片, 然 后提问:油罐车后面为什么要拖着铁链? 学生自然就会想到静电, 为了防止静电的积累而引起油罐车的爆炸, 需要及时地将静导入 地

17、下 。 这时就有同学提出了问题:静电是怎样产生的? 学生经过思 考 、 小组讨论, 就会得出是在运输过程中, 油和油罐摩擦产生的 。 接着又有同学提出:静电都是有害的吗?这个问题当然可以通过 讨论得到解决, 至此, 静电的产生 、 应用及防护的知识就在问题中 被总结出来 。提问的过程, 实际上是教师引导学生设疑 、 质疑 、 析疑的过 程, 是学生积极参与课堂教学的过程, 是促进学生思维, 评价学习 效果, 增进师生感情, 活跃课堂气氛, 激活学生自主学习潜能的基 本控制手段 。 而灵活提问, 更是提问艺术中的高级智慧 。 然而好问 题的形成, 绝不是信手拈来的, 它是教师殚精竭虑的智慧结晶 。 因 而, 教师应多运用自己的智慧, 尽可能地让提问变得灵活起来 。参考文献:1高万祥 . 优秀教师的九堂必修课 M. 上海 :华东师范大学出版 社 , 2008.2邓涛 . 名师高效课堂引导艺术 M. 重庆 :西南师范大学出版社 , 2007.(日照第一中学 在 “ 提问 ” 上做