“机械+数学”学科融合教学模式的实践研究

来源：浙江教育信息网 作者：宣国强

【摘要】中等职业学校的机械专业教育主要培养学生的技能实践能力，旨在增强学生机械专业知识、训练职业技能。由此，为落实日常教学与契合专业性，应以文专相融为背景开展“机械+数学”教学，加强机械专业知识与数学学科知识的融合，在提升学生数学应用能力之外，更加促进学生熟练地掌握机械专业知识，提升教学成果。

【关键词】机械；数学；学科融合；教学模式

在机械工程中，很多地方要用到数学知识，特别是应用数学。随着计算机技术的快速发展，很多工程问题可以用计算机来解决，但仍离不开数学能力。在核心素养背景下，中职机械专业需要培养的是具有扎实的专业知识、精湛的专业技能、高尚的道德品质和能吃苦耐劳的高素质技能型人才。高技能人才的培养离不开必要的数学应用基础。在机械专业教学中，很多学校都忽视了机械与数学学科知识的融合。近年来，绍兴市职业教育研究室在浙江省名师戴智敏老师画带领下，积极推进“文化课+专业课”的“文专融合”教学培养模式。因此，基于“文专融合”视角，我校也积极开展中职机械专业课程与数学课程衔接融合的实践探索。

一、“文专融合”下机械专业课程与数学课程融合的意义

中职机械专业课程与数学课程的融合，是指以机械专业学生为主体，围绕机械专业知识展开学理探析，以专业教学项目为学习背景，辅之以必要的专业理论学习、技能实践和应用数学知识相结合的教学形式，脚踏实地的解决学生学习过程中的疑难杂问，从而进一步地奠定学生数学双基、提升学生实践能力。中职机械专业课程与数学课程的“文专融合”实践既令学生提升机械专业学习的兴趣，又令学生在实际教学中探索数学奥妙、领悟数学的应用之美，双重角度提升个人数理素养，进而提升学生的机械专业技能。

1.机械课与数学课具有广泛融合的基础

机械专业很多学科都与数学有着这样那样千丝万缕的联系。如《机械制图》中的基本几何体实际就是《数学》中的空间几何体，在《机械制图》教学中，可以利用《数学》中的空间几何体的概念性质来理解与解题，加强将数学知识与专业知识紧密结合。 《机械基础》中有关齿轮尺寸与传动比的计算要用到《数学》的几何知识与分数运算、铰链四杆机构类型的判断要用到《数学》的不等式。《工程力学》中力的求解与强度的计算要用到《数学》方程求解，《数控编程与加工》节点坐标的计算要用到《数学》中的三角函数、相似三角形计算、圆方程及其它曲线方程的计算等等。所以，机械课与数学课具有互相融合的基础，两者的融合势在必得。另外，从国家与个人的长远发展而言，二者结合可提升学生对机械专业课程与数学课程的重视力度，将枯燥与趣味相融，深刻理解机械知识，既有利综合性人才的培养，又为学生的职业前景提供强力支撑。

2.机械课知识的应用需要以应用数学为支承

学生在理论学习中只有学好、学透、学实数学，才能更好地发展自身在机械学习方面的才能。没有良好的数学基础，难以理解基本几何体上有关点、线、面的投影，难以运用各种绘图工具绘制图纸，难以全面分析零件的强度，难以选择合适的切削用量，难以计算数控编程中的节点坐标等等。由此出发，中职机械课堂的重要前提和基础非数学莫属，而且数学水平的高低严重影响着机械课堂的教学效果的好坏。根据这一实情，中等职业学校作为教育的引导者与组织者，在实际教学中需要采纳多种有趣且行之有效的教学方式，将机械专业课程与数学课程双融合，将机械专业技能与数学学科知识双融合，以此带彼，以彼带此，双向合力提升学生的机械专业素质与技能素养。

3.机械课与数学课融合是教学改革发展的需要

新一轮课程改革，强调教学知识以“实用”、“够用”为原则。然后随着中职学校专业课的不断“受宠”，数学所占的教学比例越来越低，加上中职学生本身数学基础不是很好，学生在机械专业课学习中的数学应用能力也越来越差，以致学生的数学知识不够用。用人单位重视人才专业技术的同时，亦重视人才的学理素养，强烈的社会竞争力要求中职学子们具有丰富的理论知识、高超的技能与扎实的文化基础，因而在中职机械专业教学中，要加强与机械相关的应用数学的学习。中职学校不能单方面的只重视技能训练，更应关注学生的文化素养。为提高中职学生的文化基础，近年来浙江省积极推进“面向人人”的语、数、英抽测。中职学校应将机械专业知识与数学知识相互沟通并衔接融合。

4.机械课与数学课融合是增强学生学习数学积极性的需要

当前阶段，中等职业学校的学生基本上属于义务教育的“不合格产品”，学生因对数学学习的乏力选择中职教育，成为技术类工作者。在这一背景下，大多数中职学生的文化基础较为薄弱，对于学习存在理解偏差，文化类课程的学习无疑是一项艰巨的挑战，加之数学传统课堂的枯燥性，更令学生文化成绩日落千里；课堂学习成效不佳又导致学生更加排斥数学课，最终导致学生数学学科知识掌握程度不高。而机械专业课教学中渗入数学，两者互融，或者机械老师与数学老师一起来上一堂课，使学生觉得很新鲜，同时使学生更加深刻地认识自己所学的数学知识其实很有用，学生学习更有积极性，教学效果明显提高。

二、中职机械专业课程与数学课程融合教学中存在的问题分析

目前，中等职业学校在机械专业课程与数学课程融合教学工作的过程中，还存在着一定的问题，机械专业课程与数学课程教学之间存在着较大的融合差异性，融合效度较低。全面探析教学实践中一些较为常见的现实问题，能够为日后中职教育中机械专业教学改革起到一定借鉴作用。

1.不能更好地融合数学学科相关知识

中职院校在自身的特色教学中，更多将创新的目光侧重于实践操作课程中，在机械专业教学中对于数学学科知识的融合，大多教师仍然以借鉴自身受教育经历为主，即借鉴高校学术型教学，教学内容较为枯燥，不能高度激发学生的学习热情，拉低了教学成效。此外，不容忽视的是，作为学习主题的中职学子囿于以往的受教经历，自身数学的基础较为薄弱，在一定程度上排斥机械专业课程教学中融合更多的数学学科知识，学习中往往出现难理解、易放弃的局面，对于课堂知识无法及时理解，令教学工作的进度难以提升。

2.机械专业教师对数学学科知识的了解不够深入

因为机械专业学科的特殊性，中职院校的数学教师常常是专业对口招聘，所以大多数教师的教学造诣特别侧重于机械专业知识和实践操作能力。但恰因此，这一部分教师群体较少地注重培养数学学科知识的提升，数学学科方面的知识架构较为单一，不具备机械专业教学与数学教学完美融合的特质，无法在教授机械专业知识时深入浅出地引进数学学科知识，或者有时可能弄巧成拙，难以简单高效地联系数学学科知识进行机械专业实践教学。“教”与“习”的无意识分割，在冥冥之中给双融合工作带来了极大的实践挑战。

3.数学教学内容方面无法满足机械专业课程教学的要求

机械专业课程并不是以数学课程为单一支撑点，它需要学生将基础数理知识与抽象能力相融合。机械课程与数学课程的双重难度，令基础较薄弱的中职学子痛苦不堪。更令学生们苦恼的是，大部分机械专业教师在教学内容上，仍采用较为传统呆板的教学方式，与数学课程的衔接缺乏流畅性，知识枯燥且结构零散化。而且机械专业课程教学中融合数学教学内容时，未采用专业化的教学形式，未采用紧跟时代的趣味教学方式，将极大延缓教学工作的顺利展开。与此同时，机械专业课堂与数学课堂的教学内容未得到及时沟通，二者之间彼快此慢或此快彼慢，难以呼应，也极大影响双边课堂的教学质量。

三、“机械+数学”学科融合教学模式的实践对策

1.坚守趣味性、实用性原则，激发学生学习热情

为实现中职院校教学工作中数学与机械的高效度融合，双师教学过程中不仅要求坚守常规数学课堂的原则，更要求实现趣味性原则与实用性原则的完美融合，进而打造高效的数学课堂。

（1）趣味性原则

俄罗斯的伟大诗人普希金曾感叹，“读书乃最好的学习，追随伟大人物之思想，是极富趣味之事”。在中职院校的数学课堂中，超过五成的中职学子对于课堂的兴趣不浓，长期缺位的数学思维训练，令他们思维简单僵化，难以收获遨游数学知识之海的快乐。又加之，以往教育经历中部分教师的打击式或揠苗助长式教学手段，严重削弱学生学习数学的趣味性。所以，中职教师在课堂授课中，必须考虑学生的实际知识水平与学习能力，采取趣味性的教学手段，拉近数学与生活实践的距离，提升学生学习数学的兴致。

（2）实用性原则

实用性原则是从学习效度出发，关注学生在实际课堂趣味性探究后的学习效度与信度。为达到这一目的，在日常的数学教学里必须援引现实性强、实用性高的例子丰富课堂内容，创设紧贴社会热度的情境课堂，体现新时代的社会气息。

2.全面整合中职数学和机械专业课程中的教学内容

想要积极提升中职学校数学和机械专业课程教学的融合效果，则必须有效沟通二者间的课程进度，全面整合双线课堂的教学内容。教学内容作为教师课堂立身之根本、一切教学活动之先导，其本质必须具备有的放矢、系统化、全面化等特点。教师根据实际教育内容，制定课堂目标，开展教学活动必须要全面考量，必要时调整课本内容，根据学生实际接受能力与课堂测验水平，以及学生在机械专业课堂上的相关反馈，有针对性地选择合适内容进行数学教学。

在这个过程中，首先，需要针对机械专业课程的教学情况进行全面分析和研究，积极确定出合理的、科学的教学目标，从这个角度出发，机械课堂若能针对数学课程进度等课堂内容进行合理规划，也有助于推动数学与机械双课堂的融合进度与合作机制。其二，据此，中等职校理应在全校课程分布与安排上做出调整，教务处应该针对以往数学和机械双教学进度中的完成度进行研究与分析，以此为下一届学生制定更加合理的培养方案。同时，数学与机械专业的授课教师也应该针对课程发展状况，合理引导学生，保证课程安排方面内容的衔接性。最后，中职学校在数学与机械双融合的教学管理中，应审时度势地改革教学机制，为师生创设更良好的教学环境，满足职校、教师、学生三方的可持续发展。

3.借助专业化学习情境，促进学习意义建构

为促进中职数学与机械专业课程的有效融合，应借鉴情境认知论的相关理念。这一学派往往重视情境的激发性功能，“思维和学习只有在特定的情境中才有意义，知识是一种高度基于情境的实践活动”，将情境视为认知活动展开的基石。中职院校亦能合理运用这一理论，比如，通过收集学生在实际学习中遇到的各种难题，利用大数据分析平台，设置更利后续教学的专业化情境。

首先，理论集成情境达到专业化水平。数学理论是人类对于现有数量关系与空间形式的本质特征的探究升华，具有高度概括性，因此数理传播需要借助于直观化的形式载体，如讲授函数时最好能有相应的生活模型辅助教学。理论集成情境由此出发，有效地围绕生活实际展开数理探究，从机械专业中提取经典案例，在机械专业中提炼数学原理，为理论化教学服务。

其次，原理获得情境实现专业化。以架构学术性的课堂教学情境为手段，教师引导学生开展自主性学习探究，借由主动观察、主动模仿、大胆实验、验证猜想等收集机械材料，获得学习趣味，并借由归纳、分析及类比等方法，探讨数学原理的生成背景、历史发展与当代新发现，多方位提升学生学习数学的兴趣，纵向深入理解数理知识。

4.全面提升数学教师关于机械专业课程方面的教学能力

将中职数学和机械专业课程进行良好的融合，需要数学教师拥有较高的专业教学能力，这无疑提升对教学队伍的标准。当下中职院校的数学教师必须与传统数学教师区别开，单单掌握丰富的学理知识已经无法满足中职数学课堂，只有能与其他专业融会贯通，才能在实际教学中收获良好的教学效果，激发学生对于课堂的热度与专注力。

想要实现数学教师在机械专业的精通能力与教学能力，首先，最主要的是，数学教师自身必须秉持终身学习的理念，不断丰富自己的学理素养，必须高度理解机械课程的基本原理与知识架构，对于重点内容还应有高水平的强化练习。其次，教师在积累基本的授课点后，还应将自身掌握的机械知识与早已理解的数学理论相联系，在全方位对照中寻找突破点，以此展开系统的数学教学。最后，中职学校作为数学教师的组织者与协调者，应当根据本校数学专业与机械专业的师资力量，适当举办系列的跨专业交流活动，如为数学教师举办机械大家讲座，为机械专业教师提供数学名校交流访问资格等。借鉴他校的优秀教学经验，加强本校数学专业与机械专业之间的互相沟通，丰富本校师资力量，培养出特色教学，

5.建立数学与机械专业课教学能力“相辅相融”的教师培养机制

加强数学课与机械专业课程教师“相辅相融”的学习，让数学教师掌握相关机械专业课知识，教数学的同时又能引用机械专业知识，利用大数据软件，提升将数学与机械专业课程结合的水平并提升课堂情境的趣味性。与此同时，机械专业课教师联系数学知识，以数理为课堂引入点，增添机械专业课堂的理论氛围与趣味性，继而达到数学与机械专业课“相辅相融”。同时，通过建立教师共同备课，实施相互听课与定期教研的制度，数学教师与机械专业课教师的取长补短和有效融合，使得教学内容的职业性和实用性更强，教师的综合教学水平整体得到提升的同时，也为职业教育的师资队伍建设提供新的思维和途径。

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（本文作者单位为诸暨技师学院）