“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)改革研究

劉相權(quán)

摘要：“機械設(shè)計基礎(chǔ)”是工科近機類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。針對目前傳統(tǒng)教學(xué)方法中存在的不足，對項目驅(qū)動法在“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)中的應(yīng)用進行了研究，從教學(xué)內(nèi)容取舍、任務(wù)設(shè)計、實施過程和成績評定等方面對課程進行教學(xué)改革。教學(xué)實踐證明該方法能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，使學(xué)生的實踐能力和綜合素質(zhì)得到提高。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計基礎(chǔ)；教學(xué)改革；教學(xué)研究；任務(wù)驅(qū)動

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0120-02

“機械設(shè)計基礎(chǔ)”是近機類專業(yè)學(xué)生在學(xué)完機械制圖、工程材料、材料力學(xué)等基礎(chǔ)課程后進入專業(yè)課程學(xué)習(xí)前必修的技術(shù)基礎(chǔ)課，包含機械原理和機械設(shè)計兩部分的內(nèi)容，內(nèi)容多，涉及面廣。因此，及時地發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的問題，并采取有效的措施改進教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是教師教學(xué)方法研究的重要課題。

一、教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.先修課程開設(shè)不足

“機械設(shè)計基礎(chǔ)”的主要先修課程有機械制圖、工程材料、機械制造基礎(chǔ)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、金屬工藝學(xué)、互換性與技術(shù)測量、金工實習(xí)等，只有學(xué)完這些先修課程，才能為本課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。但是目前北京信息科技大學(xué)（以下簡稱“我?！保┙鼨C類和非機類專業(yè)上述先修課程存在開設(shè)不足問題，使本課程的授課講解困難重重。

2.學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高

“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程涉及的基礎(chǔ)理論內(nèi)容較廣，且相對獨立，其特點是概念多，原理多，公式多，圖表多，內(nèi)容比較枯燥和單調(diào)，所學(xué)知識在學(xué)生以前的學(xué)習(xí)中很少接觸，初學(xué)時往往會感到吃力。同時，“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程是一門實踐性很強的課程，學(xué)生缺乏工程意識和實踐能力，容易導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不理想。

3.教學(xué)方法不當(dāng)

目前盡管“機械設(shè)計基礎(chǔ)”教學(xué)大多已采用了多媒體，在開課初期，多媒體豐富的動畫的確可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但是隨著教學(xué)內(nèi)容的深入，由于多媒體教學(xué)提供的信息量大，速度快，學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容無法及時思考和總結(jié)，易造成填鴨式教學(xué)，便會感覺課程內(nèi)容枯燥，進而失去學(xué)習(xí)的興趣，進而影響教學(xué)質(zhì)量。

4.考核方式單一

學(xué)生成績的考核評定采用期末考試成績（70%）+實驗成績（10%）+平時成績（20%）作為最終的評定標(biāo)準(zhǔn)。由于“機械設(shè)計基礎(chǔ)”是一門實踐性很強的課程，這種簡單評定標(biāo)準(zhǔn)無法全面反映學(xué)生的實際水平，也不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，因此對于學(xué)生成績的考核評定方法應(yīng)該進行適當(dāng)?shù)母母铩?/p>

二、教學(xué)方法改革措施

1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

“機械設(shè)計基礎(chǔ)”包含了機械原理和機械設(shè)計的兩部分內(nèi)容。兩者的研究內(nèi)容很不相同，主要內(nèi)容是研究機械中的常用機構(gòu)和通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本的設(shè)計理論和計算方法。[1]現(xiàn)有的教材，為了追求理論知識的系統(tǒng)性和完整性，致使該課程內(nèi)容多，知識點散，且大多數(shù)偏重于理論分析，未考慮到近機類專業(yè)學(xué)生的先修課程開設(shè)不足的實際情況，例如帶傳動受力分析或齒輪傳動設(shè)計的推導(dǎo)公式過于冗長，對于近機類專業(yè)學(xué)生不易理解和掌握，因此對教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化，對一些復(fù)雜的的理論推導(dǎo)及證明予以刪除，重點強調(diào)公式的實際應(yīng)用。增加工程實例的講解，同時把課程設(shè)計相關(guān)內(nèi)容分解成若干任務(wù)融入課堂教學(xué)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程內(nèi)容的同時，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識應(yīng)用到實際設(shè)計中。

2.教學(xué)方法多樣化，激發(fā)學(xué)生興趣

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和效率，可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，靈活采用多種教學(xué)方法，發(fā)揮不同教學(xué)方法的長處。

（1）多媒體與板書相結(jié)合?！皺C械設(shè)計基礎(chǔ)”是一門理論性和實踐性都較強的課程。傳統(tǒng)的“教師口述+ 板書”的授課方式，已不能滿足現(xiàn)代教育的需要。適度使用多媒體教學(xué)方法，通過生動的動畫、視頻等多媒體手段，使學(xué)生更形象地理解機構(gòu)工作原理和機器零部件的具體結(jié)構(gòu)，能將抽象的、難以理解的內(nèi)容變得簡單直觀，有利于學(xué)生理解其運動規(guī)律。在對重要知識點的公式進行講解時，則以板書為主。通過“多媒體+板書”的授課方式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

（2）現(xiàn)場實物教學(xué)。在教學(xué)過程中，安排學(xué)生參觀機械零部件陳列室或?qū)嵙?xí)中心，結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容對照實物進行講解，學(xué)生能夠更加直接地感受到所學(xué)知識的實際應(yīng)用，加深對教材內(nèi)容的理解。對于比較復(fù)雜的部分，例如軸系結(jié)構(gòu)的設(shè)計，可首先組織學(xué)生現(xiàn)場觀察后親自裝拆，增加感性認(rèn)識，然后再進行課堂講解，使枯燥的教學(xué)內(nèi)容變得生動。

（3）工程案例教學(xué)方法。由于“機械設(shè)計基礎(chǔ)”各章節(jié)之間的內(nèi)容自成體系，獨立性強，知識點多，學(xué)生初學(xué)時很難把握課程的中心內(nèi)容。采用典型、實用的工程案例方法進行教學(xué)，就能把這些獨立的章節(jié)內(nèi)容串聯(lián)起來，同時可使學(xué)生直接接觸到工程應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在講解機械原理的內(nèi)容時，可選擇以沖床為例，逐步向各知識點輻射進行講解，這樣就把機構(gòu)的運動簡圖畫法、自由度計算、連桿設(shè)計、急回特性、運動分析、凸輪機構(gòu)設(shè)計、齒輪機構(gòu)設(shè)計和飛輪設(shè)計等知識點聯(lián)系起來，課程的學(xué)習(xí)就會顯得具有系統(tǒng)性，同時提高學(xué)生分析問題和解決工程實際問題的能力。

（4）任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法。任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法是以教學(xué)任務(wù)為主線，選取一個典型的項目作為總?cè)蝿?wù)貫穿教學(xué)的始終，按知識點將總?cè)蝿?wù)分解為若干個具體子任務(wù)，把課程教學(xué)的主要內(nèi)容融入到總?cè)蝿?wù)的各個階段，使教材中各章節(jié)的零散知識有機地聯(lián)系在一起，有利于幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識體系。課程的總?cè)蝿?wù)將在課程設(shè)計中得以充分體現(xiàn)。

在進行“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)時，將“多媒體+板書”的授課方式貫穿始終，根據(jù)現(xiàn)有條件和教學(xué)進度，適時安排現(xiàn)場實物教學(xué)。在講解各章知識點內(nèi)容后，采用典型工程案例進行分析，在此基礎(chǔ)上把各項子任務(wù)分配給學(xué)生，每個子任務(wù)都是總?cè)蝿?wù)的一部分，并且相互關(guān)聯(lián)，學(xué)生分組獨立完成全部子任務(wù)后，總?cè)蝿?wù)也就得以完成。通過多種教學(xué)方法的融合，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣。

三、任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法的實施

任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法是通過實施一個完整的任務(wù)而進行的教學(xué)活動，在此過程中把理論知識與實踐活動有機地結(jié)合起來。筆者連續(xù)兩年在2010級、2011級工業(yè)設(shè)計專業(yè)進行了“機械設(shè)計基礎(chǔ)”教學(xué)改革。

1.任務(wù)的選擇與設(shè)計

根據(jù)“機械設(shè)計基礎(chǔ)”教學(xué)目標(biāo)，筆者分別選取牛頭刨床、帶式卷揚機作為機械原理部分和機械設(shè)計部分的總?cè)蝿?wù)，如表1所示，按機械原理部分的知識點把牛頭刨床分為6個具體的子任務(wù)。如表2所示，按機械設(shè)計部分的知識點帶式卷揚機分為8個具體的子任務(wù)，[2]在教學(xué)過程中，任務(wù)與教學(xué)內(nèi)容有機地融合在一起，各個子任務(wù)之間可以是遞進的，也可以是并列的，分別承載著獨立的知識點。全部子任務(wù)完成后，經(jīng)過合并整理也就完成了總?cè)蝿?wù)，達到教學(xué)目標(biāo)。

2.任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)的實施過程

在任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)實施過程中，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容編制好總?cè)蝿?wù)書和各子任務(wù)書，學(xué)生每4～6人為一小組，以小組為單位完成任務(wù)。教師事先講解教學(xué)內(nèi)容的知識點，隨后講解其在典型工程案例中的應(yīng)用，最后派發(fā)相關(guān)子任務(wù)，學(xué)生接到任務(wù)后，確定在各自小組內(nèi)的分工及合作形式，對于學(xué)生遇到的問題，教師提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和幫助，引導(dǎo)學(xué)生查找相關(guān)的設(shè)計資料，探索自行解決的方法，變被動接受知識為主動尋求知識，充分突出學(xué)生的主體性與教師的主導(dǎo)作用。

每一子任務(wù)完成后，各小組選擇出一位同學(xué)進行試講，展示本組任務(wù)成果，其他組同學(xué)可以對其成果提出質(zhì)疑、進行評價。在這個過程中，可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題和現(xiàn)場處理問題的能力。任務(wù)講解完畢后，教師對出現(xiàn)的錯誤進行更正，對其成果質(zhì)量進行評價，加深學(xué)生的印象，最后要求學(xué)生在進一步修改的基礎(chǔ)上提交任務(wù)報告書和PPT。各子任務(wù)完成后，教師進行串講，各小組在此基礎(chǔ)上整合原有成果，完成總?cè)蝿?wù)的設(shè)計。[3，4]

3.考核評價方法的確定

根據(jù)任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法的特點，該課程最終的評定成績將由平時成績、綜合能力成績、實驗成績、期末考試成績幾部分組成，可以更全面地反映學(xué)生的實際能力和學(xué)習(xí)情況。成績評價的重點放在過程之中，激勵學(xué)生進行自主性的學(xué)習(xí)。[5]

四、結(jié)束語

任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法，是在教師主導(dǎo)下，以典型任務(wù)為驅(qū)動，學(xué)生以組為單位獨立完成一系列子任務(wù)，最終完成總?cè)蝿?wù)的一種教學(xué)方法。學(xué)生通過分組討論、查找相關(guān)設(shè)計資料、理論分析，自行尋找完成任務(wù)的方法，最后在老師的指導(dǎo)下完成工作。

實驗證明，采用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)使學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極性得到極大激發(fā)，取得了明顯的教學(xué)效果。通過小組內(nèi)成員之間以及師生之間的討論、溝通、合作和交流，既培養(yǎng)了學(xué)生的團隊合作精神，又使學(xué)生理論聯(lián)系實際，鍛煉了分析問題、解決問題的能力。課程結(jié)束后，學(xué)生普遍認(rèn)為收獲很大，綜合素質(zhì)得到了提高，隨之積極參加、開展學(xué)校的各種課外科技活動。

在教學(xué)改革的過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處，比如目前與任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)相關(guān)的教材、講義比較少；總?cè)蝿?wù)的數(shù)量比較少，有待進一步開發(fā)更多典型的任務(wù)；在實施過程中，組內(nèi)個別成員過度依賴其他同學(xué)。教學(xué)改革是一個動態(tài)的過程，針對上述問題，筆者將在今后的教學(xué)過程中不斷改進，最終達到全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。

參考文獻：

[1]楊可楨，程光蘊，李仲生.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]邢琳，張秀芳.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計[M].北京：機械出版社，

2008.

[3]龔厚仙.基于項目驅(qū)動的“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程改革[J].職業(yè)技術(shù)教育，2011，（17）：31-33.

[4]李云松.“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)模式探索[J].設(shè)計與研究，

2011，（2）：28-31.

[5]周密.對“機械設(shè)計基礎(chǔ)”教學(xué)方法的幾點思考[J].科技信息，

2011，（3）：163.

（責(zé)任編輯：王意琴）