浅谈机械设计基础教学中的设问艺术

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【摘要】机械设计基础是机械、模具、数控等专业高职学生的一门专业基础课程，经过课程改革和课程融合之后，这门课程包含了理论力学、材料力学、机械基础等课程的内容，又增加了机构自由度、传动角、压力角等原来机械设计课程的内容。

【关键词】机械设计基础教学艺术

【中图分类号】TD402 文献标识码：B 文章编号：1673-8500（2013）03-0246-01

1 借助问题，紧抓破冰。上好第一课

俗话说：“良好的开始是成功的一半。”学生是否认可老师、一学期的教学是否能顺利，第一节课的破冰至关重要。通过第一次课，建立起老师和学生之间良好的互动，激发出学生对本课程的学习兴趣。

笔者在第一节课中，通过下面的问题来达到教学目的：请问同学们是否知道下面图1中指环和大桥有什么关系？学生的好奇心会一下被抓住，然后老师再用精彩的语言娓娓道出加拿大工程师的指环与魁北克大桥的故事。趁着学生在对这个故事感慨时，抛出核心问题也就是教学目的：设计的目的是什么？“安全、实用。”学生会马上回答这个问题。借此机会教师简单介绍本课程的主要教学内容，并告诉学生，本门课程就是讲解如何保证安全性的一门课程。至此，借助问题，破冰的目的已经达到。

2 设计有梯度的问题。一步步引出知识点

教学始于提问，并以进一步的提问来推进。在教学过程中，教师围绕教学目标和教材的重点、难点，由浅入深地创设问题情境，尤其是善于抓住新旧知识的连接点进行设问，来启迪学生的思维，在学生似懂非懂、似通非通之处，教师应及时扮演好指导者的较色，引导学生一步一步向预先设计好的结果接近，引导学生沿着符合逻辑的思路去分析和研究。

在教学过程中，不断地设计问题、提出问题能吸引学生的注意力，激发学生的求知欲望。在本门课程中，增加一些实用的、趣味性的提问，不仅可以活跃课堂气氛.而且也可以达到活学活用的目的。

笔者根据不同的教学内容设置了不同的问题，可以将教学内容按照难度和逻辑关系分解为不同的知识点，每一个知识点分别用一个问题引出。例如在讲授力矩知识点时，笔者将教学内容分解成三个知识点，见表1。

表1

力矩的计算（40分钟）

知识点一力矩的概念、力矩的计算公式、力臂的概念、力矩的正负号规定

知识点二不同方向的力臂计算

知识点三合力矩定理

知识点1通过激发学生的好奇心，引出概念：

两个小朋友玩跷跷板，一个50斤，另外一个100斤，跷跷板总长2m，请大家帮忙给这两个小朋友找到合适的位置，使这个跷跷板保持平衡

提出问题后，学生根据生活经验都可以指出100斤的小孩坐的靠近中心弹簧，50斤的小孩远离中心弹簧。此时老师要引导学生找出两个小孩的具置并列出问题的方程。对于基础比较薄弱的学生来说，列方程解决问题是一个难题。此时，老师就可以顺理成章地引入力矩的概念（如图2）。

学习完力矩的概念后，再要求学生列式计算两个小朋友的具置，学生会根据力矩定义列出方程。

设胖小孩距离中心的距离为x，力矩方程如下：

50×1=100×X

x=0.5m即胖小孩坐在离中心一半的位置上。

知识点二的问题设置为：有一位工人准备撬起一块大石头，大石头重300斤，具置如图3所示，请你判断当分别施加图示三个方向的作用力的时候，哪种施力情况最为省力？你能否计算出最省力情况时力的大小为多少？

同样，学生根据自己的经验，会很快地判断出沿着木棍方向施加的力最无效，与木棍方向垂直时最省力，但是在计算具体数值的时候，又觉得无从下手。老师趁此将知识点二引入：力臂是矩心到力作用线的垂直距离，尤其要强调垂直距离的概念。如果学生的基础比较薄弱，老师重新复习三角函数的概念以及--特殊角度的三角函数值。学生掌握了所有的知识点后，问题二会顺利解决。

知识点三可以设计成为：两个人同时开门，一个人要关门。请问门到底是关上还是打开？

学生往往会判断，门应该是由人多的一方决定，即门应该是关上的。所以在设计这个问题的时候，使关门的力矩大于开门的合力矩，计算出的结果与学生的判断不一致。从而引出合力矩定理，乘此机会强调作为一名工程人员，任何判断都要有理有据，不能凭借想象和感觉，以培养学生的职业素养。

3 利用问题，将抽象问题形象化、直观化

压力角和传动角是机械设计基础中多次涉及的一个重要概念。要求学生不仅要掌握压力角和传动角的概念，而且能画出平面连杆机构和凸轮机构中的压力角和传动角。笔者在讲述这个概念的时候，用一个常见的推东西前进的例子引出问题。

先提出问题：分别以F1、F2、F3三个方向的力推箱子，哪一个更省力？F2和速度v之间的锐角越大越好还是越小越好？再引出压力角和传动角的概念——F2和速度v之间的夹角就是压力角，压力角的锐角是传动角。有上面-的问题做铺垫，学生很快就能理解压力角越小越好，传动角越小越好。

4 需注意的问题

综上所述，在课堂教学中，合理应用问题不仅可以提高学生的学习兴趣，同时也可以提高课堂的学习效果、活跃课堂气氛。但在应用的过程中，要注意以下几个方面：

4.1老师精心备课，合理设置问题

好的教学效果，需要教师精心的准备，包括备教材、备学生、备导人、备方法、备衔接、备语言、备设问、备板书、备课件、备小结。精心准备的问题可以起到承上启下的作用，前后内容衔接得好，能让课堂的内容更加完整、条例更加清楚。问题设置的恰当，反映了教师吃透教材的程度，也反映了教师的精明和精干。教学中不断地设计问题，提出问题能吸引学生的注意力，激发学生的求知欲。抓住了学生的求知欲，就抓住了学生的兴奋点，教学就成功了一半。

4.2幽默、风趣的语言是提高设问有效性的有力手段

古语道：“亲其师则信其道。”教师对学生真心的关爱、有效的沟通、渊博的知识，再加上幽默的语言、饱满的激情、恰到好处的点拨、多种工具（例如动画、电影片段）的借用，都可以冲击学生的情感，活跃课堂气氛，实现与学生的良好互动。

4.3合理分配课堂时间，设置不同梯度的问题，充分提高学习效率

研究表明，处于高中阶段的学生，一节课能集中注意力的时间为25 30分钟。因此，在课堂教学过程中，主要内容的讲授时间控制在20分钟左右。一节课的前十分钟，学生的大脑工作能力没有处于最佳状态，老师应该以复习提问、作业讲评等方式，将学生的注意力引入课堂；在课堂的11～30分钟期间，学生的注意力最集中，大脑思维最活跃，这段时间讲授主要内容；第31～40分钟期间，学生开始疲倦，学习效率开始降低，这时可以安排学生进行练习，让学生适当地放松。在不同的时间段，根据教学内容，设置不同梯度的问题，充分提高学习效率。

课堂提问设计得成功与否，从某种程度上来说，直接关系着一节课的成败，甚至关系着一门课程的成败。所以在课堂教学中巧用、活用问题，可以有效地激发学生开动脑筋，积极思考，提高学生学习的兴趣，达到事半功倍的效果。