高職院校機(jī)械專業(yè)教學(xué)研究

序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了一篇高職院校機(jī)械專業(yè)教學(xué)研究范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

1引言

高職院校的機(jī)械專業(yè)，包含不同方面的知識(shí)內(nèi)容，數(shù)學(xué)屬于占比較高的部分。比如軟件制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)分析等環(huán)節(jié)，均需要以數(shù)學(xué)的思維，對(duì)圖紙上的數(shù)據(jù)實(shí)施計(jì)算，通過檢驗(yàn)各部分之間的協(xié)調(diào)性與合理性，逐漸優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)成果。因此可以說，數(shù)學(xué)是機(jī)械專業(yè)的基礎(chǔ)。高職院校需對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的價(jià)值有正確認(rèn)識(shí)，并嘗試把相關(guān)的數(shù)學(xué)內(nèi)容滲透到專業(yè)課的教學(xué)活動(dòng)中，這對(duì)提升學(xué)生的技能素養(yǎng)，有明顯的幫助。

2應(yīng)用數(shù)學(xué)建模的意義

其一，提升學(xué)生綜合能力。應(yīng)用數(shù)學(xué)建模，可研究某些實(shí)際性的問題，而把其以數(shù)學(xué)語言的形式輸出，從具體的內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)槌橄髷?shù)學(xué)概念，并不是簡(jiǎn)單的過程。這便需要學(xué)生在建模期間，可以進(jìn)行合理化分析、比較及類比，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化與和具體化的分析，而在此過程中，學(xué)生的抽象概括與聯(lián)想洞察等能力，都會(huì)有所提升，并在實(shí)踐中，鍛煉個(gè)人的數(shù)學(xué)建模操作。其二，調(diào)動(dòng)起學(xué)習(xí)興趣。將數(shù)學(xué)建模應(yīng)用到機(jī)械專業(yè)的教學(xué)中，從圍繞教師、僅強(qiáng)調(diào)理論、忽略知識(shí)實(shí)用性的課堂模式，變成以學(xué)生為核心的教學(xué)格局，提升學(xué)生的創(chuàng)造力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與興趣。數(shù)學(xué)建模是把比較概念性的內(nèi)容與形象化問題整合起來，加深知識(shí)的可理解性。其三，優(yōu)化學(xué)生靈活應(yīng)用知識(shí)的能力。數(shù)學(xué)建模運(yùn)用到機(jī)械專業(yè)中，借助各類軟件程序，直觀看到機(jī)械的各個(gè)部分，把平面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成立體模型，學(xué)生可以動(dòng)手操作，這有利于提高學(xué)生參與教學(xué)的積極性。其五，強(qiáng)化學(xué)生自學(xué)意識(shí)及能力。在數(shù)學(xué)建模中，要求學(xué)生掌握多種知識(shí)，但常規(guī)的課堂教學(xué)無法適應(yīng)該種需要，對(duì)此，教師僅能鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)。在課上，教師需要對(duì)所需的知識(shí)“串”起來，其余部分則需要學(xué)生在課后繼續(xù)探究，這可以推動(dòng)學(xué)生自學(xué)。其六，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)造力。數(shù)學(xué)建模是基于實(shí)際情況，比如在機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)中，沒有固定的答案，教師需引導(dǎo)學(xué)生表達(dá)個(gè)人的觀點(diǎn)，開發(fā)自身的思維，運(yùn)用掌握的知識(shí)，加以拓展，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造力[1]。

3機(jī)械專業(yè)與數(shù)學(xué)建模融合教學(xué)

3.1教學(xué)模式特點(diǎn)

現(xiàn)階段，高職機(jī)械專業(yè)的教育中，尚不完善，而將機(jī)械專業(yè)和數(shù)學(xué)建模融合起來的模式，不僅滿足當(dāng)前課改的總體需要，還方便落實(shí)。此種教學(xué)模式在時(shí)間安排上更加靈活，所有學(xué)生無需在特定的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，其能夠自己把握時(shí)間，部分沒有完全理解數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)生，能利用互聯(lián)網(wǎng)或相關(guān)的教學(xué)視頻，開展針對(duì)性學(xué)習(xí)，使基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)能力偏弱的學(xué)生，可以有其他的學(xué)習(xí)方式，彌補(bǔ)個(gè)人知識(shí)儲(chǔ)備上的缺陷。除此之外，教學(xué)空間也無需特別規(guī)定。機(jī)械專業(yè)學(xué)習(xí)期間，涉及到審圖與編程、測(cè)量等，每位學(xué)生的個(gè)人進(jìn)度會(huì)有不同，所以教師需因材施教，給學(xué)生創(chuàng)造更加自由的學(xué)習(xí)條件，并非單純地傳達(dá)理論知識(shí)、示范基本操作，而是傾向于利用有效舉措，挖掘?qū)W生自主性。在此教學(xué)模式下，學(xué)生可以自主挑選學(xué)習(xí)的內(nèi)容，這樣可以優(yōu)化教育成效。學(xué)生在學(xué)習(xí)機(jī)械專業(yè)課程期間，和教師探討有關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)，而教師則借此掌握學(xué)情，調(diào)整之后的教學(xué)設(shè)計(jì)。

3.2教學(xué)策略分析

融合教學(xué)的模式已經(jīng)被大范圍運(yùn)用到機(jī)械專業(yè)中，利用時(shí)間與空間上的靈活性、教學(xué)方法及內(nèi)容上的針對(duì)性，保障學(xué)生的參與熱情，并通過自主思考，發(fā)現(xiàn)及解決問題。

3.2.1實(shí)施現(xiàn)象教學(xué)

“現(xiàn)象教學(xué)”就是提前設(shè)置若干教學(xué)主題，根據(jù)主題整理有關(guān)的課程，通過巧妙連接、組合，得到學(xué)科融合下的教育單元。從此可知曉，現(xiàn)象教學(xué)類強(qiáng)調(diào)主題教育，整合多個(gè)學(xué)科的學(xué)習(xí)資料，加強(qiáng)不同課程之間的關(guān)聯(lián)性，防止學(xué)生在各學(xué)科之間形成“壁壘”，促使其靈活使用知識(shí)。在機(jī)械專業(yè)的教學(xué)中，數(shù)學(xué)和其專業(yè)課程之間的穿插整合一直都屬于討論熱點(diǎn)及研究重點(diǎn)。對(duì)此，專業(yè)課教師與數(shù)學(xué)教師應(yīng)當(dāng)主動(dòng)交流，開展合作教學(xué)模式，落實(shí)現(xiàn)象主題教育?？偠灾F(xiàn)象教學(xué)的實(shí)施，有利于推動(dòng)學(xué)科融合，特別是如今機(jī)械專業(yè)和數(shù)學(xué)的融合訴求，可以借此優(yōu)化教學(xué)成效[2]。

3.2.2落實(shí)“一核三動(dòng)”

根據(jù)當(dāng)前高職院校的機(jī)械專業(yè)教育情況來看，數(shù)學(xué)教育還有不足，比如說，雖然一直在推行改革，但實(shí)際的教學(xué)內(nèi)容及課堂模式?jīng)]有明顯調(diào)整，只采取模塊設(shè)置，這樣的變化，并沒有實(shí)質(zhì)性的意義，甚至造成數(shù)學(xué)本身的完整性和其他課程之間的聯(lián)系被弱化。另外，數(shù)學(xué)教師同樣也沒能發(fā)揮出該學(xué)科的作用。大部分?jǐn)?shù)學(xué)教師對(duì)機(jī)械專業(yè)缺少了解，導(dǎo)致在講解數(shù)學(xué)知識(shí)中，沒有把其與機(jī)械專業(yè)結(jié)合起來，再加上數(shù)學(xué)本身就比較有難度，導(dǎo)致學(xué)生始終無法產(chǎn)生興趣，學(xué)習(xí)專業(yè)課程中，也不能有效應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)，這顯然是不能達(dá)到機(jī)械專業(yè)課的教學(xué)需要的。對(duì)此，無論是學(xué)生還是專業(yè)課教師，都應(yīng)主動(dòng)和數(shù)學(xué)教溝通，把與專業(yè)課有關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)和教師展開探討，確保數(shù)學(xué)教師在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上有一定側(cè)重，以加強(qiáng)專業(yè)課和數(shù)學(xué)之間的聯(lián)系，這既能幫助學(xué)生增長(zhǎng)數(shù)學(xué)知識(shí)，又可以滿足專業(yè)課學(xué)習(xí)對(duì)數(shù)學(xué)的需要。

3.2.3教學(xué)成效思考

“一核三動(dòng)”的推行下，教師設(shè)計(jì)的教學(xué)程序可以包含機(jī)械專業(yè)學(xué)習(xí)中的全部數(shù)學(xué)知識(shí)，而在此過程中，學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力得到強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)知識(shí)整合及靈活應(yīng)用，優(yōu)化學(xué)習(xí)成果。同時(shí)，高職院?？梢越M織教師在每學(xué)期開始前，進(jìn)行集體備課，根據(jù)專業(yè)課程的整體教學(xué)大綱，對(duì)其他學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容涉及加以調(diào)整。其中應(yīng)當(dāng)注意的是，各個(gè)課程需做好銜接，把握好教學(xué)進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)“共贏”。在此種教學(xué)模式下，把數(shù)學(xué)知識(shí)融入到機(jī)械專業(yè)中，有效豐富課堂信息，基于以往的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)融合性發(fā)展。以全局的視角來看，此種融合教學(xué)模式，可以給機(jī)械專業(yè)教育的發(fā)展，提供較大的幫助，不管是教學(xué)內(nèi)容，還是教育結(jié)構(gòu)，都實(shí)現(xiàn)合理優(yōu)化。高職院校在機(jī)械專業(yè)改革中，要根據(jù)自身的實(shí)況，進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整[3]。

4機(jī)械專業(yè)中數(shù)學(xué)建模應(yīng)用實(shí)例分析

4.1機(jī)械工程分析

機(jī)械工程分析課程是為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)術(shù)研究與工程實(shí)踐能力，高職院校在開展該類課程中，設(shè)置三個(gè)教學(xué)模塊：首先，教師根據(jù)當(dāng)前已有的機(jī)械工程項(xiàng)目，通過專題講座活動(dòng)，讓學(xué)生能對(duì)項(xiàng)目形成比較清晰的認(rèn)識(shí)。并在過程中穿插數(shù)學(xué)建模的基本知識(shí)與操作方式，促使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)建模和機(jī)械工程聯(lián)系的認(rèn)識(shí)逐漸深化。其次，盡可能給學(xué)生更多自由選擇的機(jī)會(huì)，教師在敲定若干主題后，讓學(xué)生按照個(gè)人的興趣組隊(duì)，進(jìn)行機(jī)械工程的數(shù)學(xué)建模設(shè)計(jì)，教師則需及時(shí)提供幫助，或是鼓勵(lì)學(xué)生參與相關(guān)比賽，創(chuàng)造實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì)的同時(shí)，也能快速了解專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)最新的動(dòng)態(tài)。最后，對(duì)于參加比賽獲獎(jiǎng)的學(xué)生，可以安排其與同學(xué)及新一屆學(xué)生，分享自己的學(xué)習(xí)方法以及參賽經(jīng)驗(yàn)等，甚至可以和教師一起指導(dǎo)新生學(xué)習(xí)、參賽。工程分析課程的教育內(nèi)容設(shè)計(jì)，包含智能制造、太陽能與“互聯(lián)網(wǎng)+”等若干可課題，涉及到的工程項(xiàng)目，基本上都是與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)有關(guān)的工程問題。通過加強(qiáng)和企業(yè)合作，既可以解決部分教學(xué)經(jīng)費(fèi)，又有利于更新教學(xué)內(nèi)容，夯實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)條件，力求增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐與創(chuàng)造研究的能力。在工程分析中，引入數(shù)學(xué)建模，使學(xué)生在此方面的綜合能力都有所提升，確實(shí)優(yōu)化機(jī)械專業(yè)教育。從機(jī)械工程分析的課程安排及實(shí)踐的角度來講，依舊有突出工程科學(xué)、弱化操作實(shí)踐、脫離生產(chǎn)需要等類似的問題，具體反映在：教學(xué)目標(biāo)和行業(yè)需要不符、教學(xué)結(jié)構(gòu)與專業(yè)技術(shù)人員的能力要求不符、教學(xué)內(nèi)容與機(jī)械工程實(shí)際有所偏離、學(xué)生未能真正“占領(lǐng)主體高地”。形成上述問題，本質(zhì)上和高職院校教學(xué)中的人才培養(yǎng)、專業(yè)指導(dǎo)、工程實(shí)踐等方面的觀念不足，有直接關(guān)系。為緩解上述問題帶來的不良教育成果，將數(shù)學(xué)建模和機(jī)械工程分析聯(lián)系起來，逐步優(yōu)化理論和實(shí)踐的教學(xué)比例，促使教學(xué)結(jié)構(gòu)更加合理。同時(shí)，推動(dòng)各學(xué)科、各實(shí)踐問題充分融合，讓校內(nèi)教育與工程實(shí)踐有效對(duì)接，打造新的教學(xué)模式。另外，高職院校還應(yīng)主動(dòng)推進(jìn)校企合作，注重前期“孵化”，培養(yǎng)出機(jī)械工程的復(fù)合型人才。

4.2機(jī)械設(shè)計(jì)制造

對(duì)于機(jī)械專業(yè)的教學(xué)來說，滲透數(shù)學(xué)建模的基本思路，解決實(shí)際案例問題，使數(shù)學(xué)知識(shí)能有效用到機(jī)械專業(yè)中。機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，較難開展的環(huán)節(jié)就是制圖，可通過數(shù)學(xué)建模，解決設(shè)計(jì)空間上規(guī)劃的不合理。首先，“點(diǎn)”三維坐標(biāo)和三面投影。把空間內(nèi)的一點(diǎn)和三維坐標(biāo)建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用數(shù)學(xué)建模，確定該點(diǎn)與做表面的距離，以及空間上達(dá)各個(gè)面的水平、正面及側(cè)面投影。機(jī)械設(shè)計(jì)的制圖環(huán)節(jié)中，根據(jù)已知點(diǎn)，找到其他點(diǎn)的位置，可利用數(shù)學(xué)建模，按照相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)值以及坐標(biāo)差，鎖定所需點(diǎn)位。其次，空間直線和其的三面投影?；趲缀味ɡ?，直線能通過兩個(gè)點(diǎn)確定，因此，空間上的一條直線投影，能根據(jù)其上的兩個(gè)點(diǎn)同面投影得到，一般會(huì)選擇直線段兩端。在三維空間中，直線和三個(gè)投影面均未相互垂直，可先確定端點(diǎn)投影，而后直接把相同標(biāo)記的投影點(diǎn)連接起來，便能繪制出直線投影。另外，線段實(shí)際長(zhǎng)度、投影面夾角的問題。因?yàn)橥队懊鎯A斜線和各個(gè)投影面均不平行，因此，投影無法表現(xiàn)出直線實(shí)際長(zhǎng)度。按照數(shù)學(xué)建模的思路，可使用直線三角形法，得到一般位置上的實(shí)際長(zhǎng)度與相應(yīng)的傾角。最后，點(diǎn)與直線的間距。在三維空間中相互垂直且相交的兩條直線，假設(shè)一條直線和某個(gè)投影面相互平行，此時(shí)兩條直線的投影依舊是直角[4]。機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，有大量設(shè)計(jì)信息都能以數(shù)據(jù)表的狀態(tài)呈現(xiàn)，從數(shù)據(jù)來源方面進(jìn)行區(qū)分，可以遇到幾種狀況。其一，原來的數(shù)據(jù)表中，有具體的計(jì)算公式，建?？芍苯討?yīng)用相應(yīng)理論公式，不應(yīng)用通過計(jì)算公式得出的數(shù)據(jù)表。其二，原本的數(shù)據(jù)表中，包含諸多試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的主題系列信息，具有明顯的離散性特征。機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，可選擇以數(shù)組的方式保存以上信息，也就是采取一維、二維及三維的形式存儲(chǔ)，得到整合的數(shù)據(jù)表與平面設(shè)計(jì)圖、立體結(jié)構(gòu)圖等。其三，原始數(shù)據(jù)表中缺少基礎(chǔ)的計(jì)算公式，所示內(nèi)容都是經(jīng)過試驗(yàn)觀察，并結(jié)合個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行校正得出的信息，對(duì)此，應(yīng)當(dāng)利用曲線擬合與多項(xiàng)式插值，編寫子程序，以供機(jī)械設(shè)計(jì)調(diào)整中使用及檢索相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。其中對(duì)于機(jī)械線圖程序化的內(nèi)容，通過線圖形式呈現(xiàn)出來的狀況有差異，對(duì)于線圖程序化處理，一般有兩種方式可供選擇。第一，曲線擬合與插值方式，把線圖信息實(shí)施公式化處理，但在該過程中要格外強(qiáng)調(diào)的是，要結(jié)合線圖的實(shí)際使用范圍，增加合適的約束條件。第二，數(shù)表程序化，根據(jù)既定曲線圖，從中提取離散數(shù)值，生成數(shù)表，而后把數(shù)表采用數(shù)組編程的方式處理。另外，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的實(shí)踐中，后期的數(shù)據(jù)分析和處理是比較重要的環(huán)節(jié)，尤其是關(guān)于數(shù)據(jù)變量敏感性的問題，這有利于改善機(jī)械工程設(shè)計(jì)成果的品質(zhì)。為幫助學(xué)生更好發(fā)揮出數(shù)學(xué)建模的作用，高職院校應(yīng)當(dāng)安排數(shù)學(xué)建模的教育活動(dòng)。而在教學(xué)實(shí)踐中，要求教師靈活運(yùn)用教學(xué)方法。比如說，首先，案例教學(xué)法。以案例為教學(xué)媒介，向?qū)W生展示根據(jù)實(shí)際問題建模的過程，并留給學(xué)生集體討論的時(shí)間，分享個(gè)人對(duì)某些問題的觀點(diǎn)以及對(duì)數(shù)學(xué)建模的感受。其次，開展實(shí)踐訓(xùn)練，深化對(duì)課堂知識(shí)的認(rèn)識(shí)。此教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)中，可采取的主要方法有：安排課后訓(xùn)練題，該類題目可直接使用課上探討的建模方式與問題，對(duì)此進(jìn)行更深層次的分析，加固課堂學(xué)習(xí)成果；完成每個(gè)單元的教學(xué)后，可編制有關(guān)的訓(xùn)練題目，安排統(tǒng)一的時(shí)間，學(xué)生可在校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，開展強(qiáng)化訓(xùn)練。并且要求學(xué)生所有訓(xùn)練題，都需經(jīng)過提出及分析問題、建模、求解，并進(jìn)行分析與檢驗(yàn)、推廣建模成果，根據(jù)每次訓(xùn)練主題，撰寫報(bào)告文論。利用該種強(qiáng)化訓(xùn)練，可幫助學(xué)生理清建模思路，并加強(qiáng)其應(yīng)用數(shù)學(xué)建模思維的能力[5]。

5結(jié)語

近幾年，職業(yè)教育全面改革發(fā)展，但實(shí)際推行的教學(xué)模式及總體思路，未能與教育發(fā)展、行業(yè)動(dòng)態(tài)相適應(yīng)。面對(duì)此種情況，學(xué)校要積極開發(fā)新的教學(xué)工具與方法，重視數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)習(xí)的作用，利用好數(shù)學(xué)建模，優(yōu)化專業(yè)課的教學(xué)形式，豐富課堂內(nèi)容，逐漸向培養(yǎng)高水準(zhǔn)職業(yè)人才目標(biāo)靠攏。

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作者:王曉明 單位:無錫工藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院