機(jī)械類專業(yè)課程內(nèi)容分類及其對(duì)應(yīng)教學(xué)方法

楊卓娟　楊曉東

摘要：針對(duì)當(dāng)前機(jī)械類專業(yè)課堂教學(xué)現(xiàn)狀，在分析目前高校課堂教學(xué)方法存在的問題及成因的基礎(chǔ)上，把機(jī)械類專業(yè)知識(shí)技能按性質(zhì)與特征分為三種類型，并以典型機(jī)械類主干技術(shù)基礎(chǔ)課程為例，對(duì)每一類知識(shí)技能課程的課堂教學(xué)方法給予原則指導(dǎo)與建議。

關(guān)鍵詞：機(jī)械類專業(yè)；課程內(nèi)容分類；教學(xué)方法

經(jīng)過幾十年探索與改革，目前我國高校機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)方案形成了加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)、增強(qiáng)適應(yīng)性、強(qiáng)化素質(zhì)教育、注重能力培養(yǎng)、注重工程實(shí)踐教學(xué)、鼓勵(lì)培養(yǎng)模式多樣化等幾方面的特色。但無論社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展給高等教育人才培養(yǎng)模式帶來何種變遷，提升教育教學(xué)質(zhì)量一直是高等教育的永恒主題。我們認(rèn)為：課程質(zhì)量是教育教學(xué)質(zhì)量的決定性因素，因此有效的大學(xué)教育教學(xué)改革必須緊緊抓住課程這一重要環(huán)節(jié)。從教師角度講，優(yōu)化課程內(nèi)容、進(jìn)行教學(xué)方法深入改革是提高課程教學(xué)質(zhì)量的重要途徑。

一、機(jī)械類專業(yè)課程教學(xué)方法存在的問題及成因分析

進(jìn)入21世紀(jì)以來，對(duì)國內(nèi)高等教育質(zhì)量滑坡的批評(píng)聲音不絕于耳。究其原因，無外乎認(rèn)為高校擴(kuò)招之后，教學(xué)資源被稀釋，師生比加大，導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量下降，但這一說法很難站得住腳?，F(xiàn)在的辦學(xué)條件，從縱向看，無論是教師學(xué)歷層次、教學(xué)儀器設(shè)備和教學(xué)手段等要素，都是過去高校無法相比的；從橫向看，近年來隨著國家對(duì)高等教育的大力投入，許多高校的硬件條件也并不遜色于國外許多著名大學(xué)。我們分析認(rèn)為，當(dāng)前大學(xué)教師的責(zé)任意識(shí)、奉獻(xiàn)意識(shí)缺乏，在教學(xué)方面的投入嚴(yán)重不足，特別是對(duì)教學(xué)方法的研究與改進(jìn)不夠，是造成課程教學(xué)質(zhì)量下降的重要根源。

多年來，高校課堂教學(xué)方法以講授法、灌輸式為主的局面始終沒有大的改觀。20世紀(jì)50年代初期，學(xué)習(xí)前蘇聯(lián)學(xué)科教育中公共課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課三段型高教課程體系模式，為新中國培養(yǎng)了大批急需的基礎(chǔ)工業(yè)建設(shè)人才；進(jìn)入20世紀(jì)80年代，以改革開放經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心的國策，使得原本單純?yōu)橛?jì)劃經(jīng)濟(jì)體制服務(wù)的格局逐漸淘汰，過去高?！奥萁z釘式”人才培養(yǎng)模式，雖然已不適應(yīng)多元就業(yè)的新局面要求，但教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法仍未進(jìn)行大的跟進(jìn)與調(diào)整，更多地在課程設(shè)置上轉(zhuǎn)向?qū)捒趶?、厚基礎(chǔ)；進(jìn)入21世紀(jì)以來，由于受市場經(jīng)濟(jì)的影響，許多高校突出服務(wù)社會(huì)行業(yè)、突出科學(xué)研究功能，高校課堂教學(xué)一直處于“說起來重要，做起來不要”的尷尬處境，許多教師把主要精力放到自身學(xué)歷提高、科研項(xiàng)目以及有償社會(huì)服務(wù)上，一心向?qū)W、深入研究教學(xué)的教師越來越少。2009年5月，第四屆大學(xué)機(jī)械類課程報(bào)告論壇在南京舉行，來自全國230多所高校的620余名教師參會(huì)。該論壇主題為“機(jī)械類課程教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新”，表明教學(xué)方法的改革已經(jīng)成為一致呼聲。從另一個(gè)方面看，這也恰恰反映出我國機(jī)械課程教學(xué)改革中，課堂教學(xué)方法改革現(xiàn)狀確實(shí)難以令人滿意。國內(nèi)高校不重視教學(xué)方法改革的原因是多方面的、綜合的，需要全面治理與推進(jìn)。

首先，高校認(rèn)識(shí)不到位，重視不夠。教育主管部門曾于2005年倡導(dǎo)開展高校教學(xué)方法大改革，但客觀說，得到的響應(yīng)并不普遍，各高校管理者與廣大教師的積極回應(yīng)也不夠。這一點(diǎn)從歷屆國家高等教育教學(xué)成果獎(jiǎng)名單以及每年各高等教育研究重要期刊上發(fā)表有關(guān)教學(xué)方法研究成果數(shù)量上，可以得到印證。在教師方面，高校教師受教學(xué)任務(wù)、科研項(xiàng)目、職稱評(píng)定、業(yè)績考核等壓力影響，絕大多數(shù)投入教學(xué)改革的精力有限。由于高校規(guī)模迅速擴(kuò)大等因素，許多青年教師自碩士、博士畢業(yè)后直接上講臺(tái)，幾乎沒有經(jīng)過比較專門系統(tǒng)的教學(xué)方法訓(xùn)練，多數(shù)高校也沒有這方面要求；個(gè)別“熱門”專業(yè)，由于生師比過大，學(xué)校能把課程安排下去已經(jīng)很難了，根本做不到高水平、高質(zhì)量教師的充分配備。在學(xué)生方面，十幾年灌輸式教學(xué)方法已習(xí)慣成自然，對(duì)上課聽講、記筆記、課后作業(yè)、考試拿學(xué)分的一貫?zāi)Ｊ揭堰m應(yīng)；相反，對(duì)采用一些讓學(xué)生參與的新方法反而并不習(xí)慣，也沒有多大的參與興趣。事實(shí)上，就是這樣一些原因，很多課堂教學(xué)方法改革，因得不到學(xué)生積極響應(yīng)與配合而難以為繼。

其次，教學(xué)引導(dǎo)評(píng)價(jià)管理機(jī)制不配套也是課堂教學(xué)方法改革的阻礙因素之一。任何改革都是有成本和代價(jià)的，課堂教學(xué)方法改革推進(jìn)同樣如此。一些有經(jīng)驗(yàn)、有想法、有興趣的教師，花費(fèi)大量時(shí)間與精力進(jìn)行教法改革，但在學(xué)?？己恕⒃u(píng)職、推優(yōu)等制度設(shè)計(jì)中均未有體現(xiàn)與鼓勵(lì)，加之學(xué)生方面的不習(xí)慣、不配合，所以“費(fèi)力不討好”的命運(yùn)往往是許多高校從事教法改革者的真實(shí)寫照。因此課堂教學(xué)方法改革，看似是教師主體的行為，實(shí)際上能否順利展開，關(guān)系到思想觀念、制度引導(dǎo)、學(xué)生參與等各個(gè)環(huán)節(jié)，單純依靠教師的興趣和實(shí)施，也是難以長久的。

在教學(xué)方法理論研究與實(shí)踐結(jié)合方面，大多數(shù)高校的教學(xué)方法改革存在不深入、無實(shí)效、難持久的現(xiàn)象。學(xué)校的教研立項(xiàng)中，缺乏有針對(duì)性的校本研究，許多教師多半著眼于評(píng)職需求上，研究的選題并不是完全來自于教學(xué)中的問題，因此也難以把所研究的成果應(yīng)用到課程教學(xué)實(shí)踐中；與此同時(shí)，對(duì)一些教師自發(fā)的教學(xué)改革項(xiàng)目，甚至還會(huì)受到來自教學(xué)管理部門的阻攔與質(zhì)疑，這也是許多高校課堂教學(xué)質(zhì)量難以深入持續(xù)提高的重要因素。

二、機(jī)械類專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程內(nèi)容分類與教學(xué)方法銜接分析

當(dāng)前國際上把教育模式大致分成三類，即興趣驅(qū)動(dòng)模式、壓力驅(qū)動(dòng)模式、利益驅(qū)動(dòng)模式。我國大學(xué)教育普遍存在三個(gè)基本問題，一是大學(xué)與中學(xué)教學(xué)差別不大；二是各大學(xué)之間差別不大；三是中外大學(xué)差別巨大，但又無法照搬。

一般認(rèn)為，工科專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程體系比較完整，重點(diǎn)在于知識(shí)傳授，因而可以采用講授為主的方法，灌輸式教學(xué)方法缺陷尚不能充分體現(xiàn)出來。傳統(tǒng)單一的灌輸式教學(xué)理念認(rèn)為，課堂上沒講的內(nèi)容，學(xué)生就不會(huì)。因此，在設(shè)計(jì)教學(xué)計(jì)劃時(shí)，幾乎把所有與本專業(yè)相關(guān)的技術(shù)都作為專業(yè)課開設(shè)齊全，且每門專業(yè)課幾乎都要配幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，有的還要有課程設(shè)計(jì)，要求教材必須與講義的知識(shí)模塊順序一致。

灌輸式教學(xué)方法的典型特征是：只告訴學(xué)生某種技術(shù)的現(xiàn)狀，羅列出技術(shù)和設(shè)備，對(duì)其特點(diǎn)、適用條件進(jìn)行逐條概念化介紹。此方法貌似條理清晰，卻缺乏深入分析，教學(xué)重點(diǎn)往往僅放在如何做細(xì)致的設(shè)計(jì)，校核計(jì)算，很少涉及對(duì)解決問題技術(shù)方案的方向性判斷。學(xué)生往往是被動(dòng)接受者，只是增加了一些專業(yè)知識(shí)，而且只能靠死記硬背來記住這些信息以應(yīng)付考試，這往往導(dǎo)致只見樹木，難見森林，許多內(nèi)容考完便忘，剩下的只是些支離破碎的知識(shí)點(diǎn)，對(duì)能力培養(yǎng)作用十分有限。

灌輸式教學(xué)方法依然大行其道于高校各類課程之上，這與兩種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)觀念不無關(guān)系。一是認(rèn)為，大眾化背景下，生源質(zhì)量下降，講少了不行，甚至認(rèn)為地方二本三本院校學(xué)生只適用于灌輸式教法。但實(shí)際情況往往是，這種重復(fù)繁瑣脫離實(shí)際的講授，基礎(chǔ)較好的學(xué)生尚可忍受，基礎(chǔ)較差的學(xué)生就聽不進(jìn)、坐不住了。二是認(rèn)為，如果教師課堂講少了，學(xué)生學(xué)到的知識(shí)就更少了。這種情況更是不必?fù)?dān)心，試想一下，現(xiàn)代社會(huì)知識(shí)與技術(shù)的更新日新月異，僅靠課堂講授與課本教材肯定不夠。事實(shí)上，講多講少并非關(guān)鍵，關(guān)鍵是講什么，如果讓一些細(xì)枝末節(jié)淹沒了講授的重點(diǎn)，反而不如精講、講精、講清更有效。

因此，總體上說，機(jī)械類專業(yè)課堂教學(xué)方法必須改革，改變單一灌輸式方法為針對(duì)不同課程內(nèi)容性質(zhì)的多元教學(xué)方法組合。

世界經(jīng)合組織（OECD）將知識(shí)分為四類：知道是什么的知識(shí)，即事實(shí)性知識(shí)；知道為什么的知識(shí)，即原理性知識(shí)；知道怎么去做的知識(shí)，即技能型知識(shí)；知道該找誰的知識(shí)，即人及特定社會(huì)關(guān)系方面的知識(shí)。前兩種知識(shí)是可以表述的顯性知識(shí)，而后兩種是難以表述的隱性知識(shí)。研究表明，人類全部知識(shí)90%以上是隱性知識(shí)，顯性知識(shí)還不到10%。高中以前課程知識(shí)大多屬于顯性知識(shí)，靠記憶為主的學(xué)習(xí)方法。而進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)，課程知識(shí)大多為隱性知識(shí)，理論性課程一般以掌握基本知識(shí)、基本原理、基本概念和基本方法為主，實(shí)踐性課程則要掌握各種技能、培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力。隱性知識(shí)是難以全部用文字形式表達(dá)的，但對(duì)以工程技術(shù)人才培養(yǎng)為目標(biāo)的工程教育而言是更為重要的知識(shí)。

根據(jù)以上分析，我們以機(jī)械類專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課為例，根據(jù)知識(shí)、能力、素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo)不同，把機(jī)械課程知識(shí)領(lǐng)域分為以下三種基本類型。

1.以記憶性為主的知識(shí)，屬于“是什么”型的知識(shí)。比如：一些定義、概念、定理、公式、法則、準(zhǔn)則等。對(duì)這類知識(shí)點(diǎn)，在機(jī)械類專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課中占的比例并不小，且都是一些重點(diǎn)講授內(nèi)容，對(duì)學(xué)生深入學(xué)習(xí)理解后續(xù)知識(shí)點(diǎn)至關(guān)重要。通常這些知識(shí)點(diǎn)也是難點(diǎn)，一般涉及專業(yè)術(shù)語、邏輯關(guān)系、內(nèi)涵分析等諸多信息。許多教師在講授基本概念、定義類知識(shí)點(diǎn)時(shí)，往往總是僅做簡單的板書或敘述一遍，抑或是直接用PPT給出，不加深解。對(duì)基本概念、定義進(jìn)行深度分析、講解的教師不多，一方面由于多數(shù)教師認(rèn)為浪費(fèi)時(shí)間，沒有更多更好的解釋，學(xué)生自己背下來記住就行了；更多的是教師自己對(duì)一些概念的學(xué)科背景、工程意義知之不多、不深，難以做出更精彩的講述。對(duì)這類教學(xué)內(nèi)容，宜采用聯(lián)想記憶、興趣引導(dǎo)等教學(xué)方法。比如講解“工程圖學(xué)”畫法幾何部分，如果老師對(duì)法國幾何學(xué)家蒙日有所介紹，那么學(xué)生學(xué)習(xí)興趣就會(huì)大大增加。

對(duì)于抽象、專業(yè)化術(shù)語定義的講授方法，宜把握兩條基本原則：

（1）通俗化原則。能把抽象、復(fù)雜的術(shù)語定義，以通俗、形象方式表達(dá)出來，無疑是一種好的教學(xué)方法。比如“機(jī)械原理”中“摩擦副”的概念，如果按專業(yè)定義講解學(xué)生可能理解記憶不深，但如果老師說，所謂“副”就是“一對(duì)”，或者“兩個(gè)構(gòu)件”，就能形象地道出它的本質(zhì)。

（2）簡易化原則。越是簡單的就越是經(jīng)典的，越是美的，越是容易被人接受的。比如講解“工程材料”金屬位錯(cuò)概念時(shí)，取一枚鐵釘，弄彎后再矯直就會(huì)發(fā)現(xiàn)，把鐵釘弄彎很容易，再矯直就很難，從中說明把釘子弄彎時(shí)，金屬的變形導(dǎo)致金屬材料的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，即為位錯(cuò)，而且變形導(dǎo)致位錯(cuò)的增加使其強(qiáng)度增大。之后再把釘子弄彎矯直，反復(fù)幾次，直至釘子折斷，然后分析因?yàn)槲诲e(cuò)數(shù)量過多，而且分布不均勻，因而使很多位錯(cuò)匯集到一起，形成裂紋。通過采用簡易化原則可以把學(xué)生較難理解的抽象內(nèi)容變成形象、具體、易掌握的知識(shí)。

2.以理解性為主的知識(shí)，屬于“為什么”型的知識(shí)。如原理、規(guī)律、過程等知識(shí)點(diǎn)往往是對(duì)象在特定條件下，對(duì)發(fā)生的事物、現(xiàn)象、過程的理解。演示法、模擬法通常比較適用于此類知識(shí)的講授。比如麻省理工學(xué)院網(wǎng)站上，曾演示過其校一名教授在講授“工程力學(xué)”中“貝努利方程”的推導(dǎo)過程，這位教授一邊在黑板左側(cè)進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，另一邊同步在黑板右側(cè)用固定在黑板上的彈性橡皮筋上演示施力后的變形情況，每一步理論推導(dǎo)結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)變形曲線相符，整個(gè)課堂教學(xué)效果令學(xué)生極為深刻。

針對(duì)這類知識(shí)內(nèi)容講授，我們建議把握如下兩個(gè)原則：

（1）可視化原則。心理學(xué)試驗(yàn)表明，人們通過影像、圖片等接受信息的效果遠(yuǎn)比語言文字更好?！?%聽+8%文字+55%表情或圖像=信息的全部表達(dá)”，這是一位心理學(xué)家提出的公式。因此，機(jī)械類專業(yè)教師在備課環(huán)節(jié)，針對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)的性質(zhì)進(jìn)行分析后，盡量借助音頻和視頻展演相應(yīng)原理與規(guī)律特征，定會(huì)取得優(yōu)異的教學(xué)效果。

（2）動(dòng)態(tài)化原則。動(dòng)態(tài)化的含義，也可以理解為過程化、整體化，即通過動(dòng)畫、軟件等演示復(fù)雜機(jī)械裝置及內(nèi)部結(jié)構(gòu)或其運(yùn)動(dòng)過程等，使其具有直觀性、立體性、形象性和連續(xù)性等特點(diǎn)。這樣，借助于教師的講解，即可取得事半功倍的效果。

例如講授“機(jī)械原理”中的“機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)”時(shí)，首先演示內(nèi)燃機(jī)工作過程動(dòng)畫，伴隨講解曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)以滑塊為原動(dòng)件時(shí)，曲柄輸出轉(zhuǎn)速不同；另外解釋氣體膨脹做功，加快了曲柄輸出轉(zhuǎn)速的變化，這樣就會(huì)在機(jī)構(gòu)中引起周期性速度波動(dòng)，產(chǎn)生附加動(dòng)載荷等危害，然后提問“有沒有減少這種速度波動(dòng)的方法呢？”在這個(gè)背景下，講解飛輪調(diào)節(jié)周期性速度波動(dòng)的原理，就會(huì)使學(xué)生對(duì)這個(gè)問題有一個(gè)清晰的工程應(yīng)用背景。

3.以動(dòng)手操作為主要特征的知識(shí)，屬于“如何做”型的技能知識(shí)。仿真演示法、情景模擬法、動(dòng)作示范法等是這類知識(shí)應(yīng)主要采用的教學(xué)方法和手段。比如，金工實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生在實(shí)踐教師進(jìn)行基本安全知識(shí)、操作要領(lǐng)、具體加工目標(biāo)等講授和示范后，經(jīng)過3～4周的傳統(tǒng)機(jī)床上獨(dú)立進(jìn)行車、銑、刨、磨等工藝操作訓(xùn)練，基本達(dá)到獨(dú)立操作各類機(jī)床進(jìn)行初步加工各類工件的基本能力；在數(shù)控機(jī)床或者加工中心，通過前續(xù)數(shù)控原理知識(shí)和編程知識(shí)的學(xué)習(xí)，針對(duì)課程能力教學(xué)目標(biāo)，在實(shí)踐教師的示范與指導(dǎo)下，獨(dú)立完成對(duì)機(jī)床的編程操作，完成對(duì)機(jī)械零部件加工任務(wù)；還有制圖綜合測繪環(huán)節(jié)，需要學(xué)生獨(dú)立掌握測繪零部件的基本原理和操作規(guī)程，等等。

針對(duì)這類技能知識(shí)內(nèi)容講授，我們建議把握如下兩個(gè)原則：

（1）示范性原則。主要是針對(duì)實(shí)踐指導(dǎo)教師而言的，所有的操作型技能知識(shí)都要在具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)教師的示范后開始的，指導(dǎo)教師在實(shí)踐動(dòng)作原理、示范要領(lǐng)、注意事項(xiàng)、操作技巧等環(huán)節(jié)的示范作用十分重要，對(duì)學(xué)生快速有效掌握操作工藝過程具有“畫龍點(diǎn)睛”作用。

（2）重復(fù)性原則。主要是針對(duì)學(xué)生而言的。人類生產(chǎn)和生活實(shí)踐表明，所有動(dòng)作性技能習(xí)得，起始階段幾乎都要靠反復(fù)模仿練習(xí)，才能逐步達(dá)到心腦手協(xié)調(diào)配合，得心應(yīng)手甚至“出神入化”的境界。機(jī)械工程學(xué)科的技能型訓(xùn)練比較多，在一些課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、操作性實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)都有培訓(xùn)。這一環(huán)節(jié)的技能，主要應(yīng)依靠學(xué)生自己的理解領(lǐng)會(huì)、模仿、練習(xí)和堅(jiān)持不懈，才能學(xué)好學(xué)精。俗話說，熟能生巧，這個(gè)原則除了有利于通過反復(fù)實(shí)踐獲得嫻熟的技能之外，更重要的在于通過這個(gè)技能習(xí)得過程，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)品質(zhì)、吃苦耐勞的意志、一絲不茍的精神。

總體而言，教師應(yīng)根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容，采取不同的教學(xué)方法與原則。但具體到每個(gè)人、每節(jié)課，依然是教學(xué)有法，但教無定法。一堂高質(zhì)量的課程，需要教師的綜合素質(zhì)、較強(qiáng)的專業(yè)能力和學(xué)生的積極呼應(yīng)與配合，需要方方面面的條件支撐。

[責(zé)任編輯：余大品]