機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程引入PBL教學(xué)法的探索

王丹

摘 要：通過分析《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)中現(xiàn)存的問題，探索將PBL教學(xué)法引入教學(xué)實(shí)際中以改變傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)該課程形成的不利面。運(yùn)用PBL教學(xué)法的內(nèi)涵，將該課程的教學(xué)過程分為原理講解、任務(wù)布置、分組研討、匯報(bào)交流及評(píng)價(jià)反饋五大部分，將學(xué)生由被動(dòng)參與課堂教學(xué)變成課堂教學(xué)的主體，加大學(xué)生在課堂教學(xué)中的參與度，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 教學(xué)內(nèi)容改革 PBL問題教學(xué)法

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）07（a）-0144-02

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是機(jī)械類各專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它培養(yǎng)學(xué)生對(duì)常用機(jī)構(gòu)和通用零件的分析、設(shè)計(jì)能力。該門課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)和通用零件的基本理論和基本知識(shí)，初步具有對(duì)機(jī)構(gòu)分析設(shè)計(jì)、制圖和使用技術(shù)資料的能力，具有綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和實(shí)踐的技能，設(shè)計(jì)簡單機(jī)械和簡單傳動(dòng)裝置的能力，同時(shí)具有識(shí)別常用機(jī)構(gòu)組成、工作特性的能力；培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。

PBL教學(xué)法的是以“問題導(dǎo)向、學(xué)生主體”為主要內(nèi)涵的一種教學(xué)模式，該教學(xué)模式將學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容以問題的形式布置給學(xué)生，讓學(xué)生置于問題的情境之中，成為情景的主人，教師作為問題情景的輔助角色通過不斷地提出問題，激發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生自己分析問題、解決問題，使學(xué)生不斷思考和探索，在實(shí)現(xiàn)問題的解決的同時(shí)提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問題、解決問題及團(tuán)隊(duì)寫作能力等。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容及特點(diǎn)

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程涉及機(jī)械領(lǐng)域的設(shè)計(jì)概念、常用機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)、軸系零件及機(jī)械聯(lián)接5大部分，其中包含連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、輪系及其他常用機(jī)構(gòu)的工作原理、應(yīng)用和運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方法的常用機(jī)構(gòu)，包含帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)等的工作原理、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和設(shè)計(jì)計(jì)算方法的機(jī)械傳動(dòng)以及包括滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承、軸、聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器等主要零部件的工作原理、組合設(shè)計(jì)和選用計(jì)算方法的軸系零部件是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的核心內(nèi)容，內(nèi)容繁多、課時(shí)量大，教師授課任務(wù)重，學(xué)生學(xué)習(xí)壓力大，傳統(tǒng)教學(xué)方法導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性差，教學(xué)效果差。

2 PBL教學(xué)原理在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中應(yīng)用的探索

基于PBL 教學(xué)模式將被動(dòng)接受教師講授的學(xué)生轉(zhuǎn)為課堂中心，以企業(yè)常用的銑床、車床等設(shè)備和差速器、減速器等功能失效的問題為素材，結(jié)合課程中的典型機(jī)構(gòu)和零件，將整體問題分解為若干個(gè)小問題進(jìn)行分析并解決，從簡單到復(fù)雜，整體與局部相結(jié)合，使學(xué)生明確解決問題所需求的知識(shí)點(diǎn)。教師在學(xué)習(xí)的過程中輔以導(dǎo)向和啟發(fā)，以培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械資料檢索、典型機(jī)構(gòu)零件的分析等能力為教學(xué)目標(biāo)，以問題導(dǎo)向、小組協(xié)作為主要操作手段，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，從而提高自身知識(shí)水平和解決問題的能力，進(jìn)而提高《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)效果。

具體操作流程：（1）企業(yè)調(diào)研，收集企業(yè)實(shí)際的典型機(jī)構(gòu)和通用零件在使用過程中出現(xiàn)的問題，并編成問題冊(cè)；（2）根據(jù)企業(yè)問題，教學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出便于課堂實(shí)施的問題集；（3）教學(xué)團(tuán)隊(duì)商討基于PBL教學(xué)模式的實(shí)施過程；（4）將研討出的問題集和實(shí)施過程應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)中；（5）教學(xué)效果評(píng)價(jià)。

3 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》在教學(xué)中的PBL教學(xué)法實(shí)施

3.1 課前準(zhǔn)備

3.1.1 教學(xué)人員準(zhǔn)備

成立《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程PBL教學(xué)組，確定教學(xué)組負(fù)責(zé)人，教學(xué)組討論并確定本門課程實(shí)施PBL教學(xué)的課次數(shù)（5次）、每次課的教學(xué)內(nèi)容（課程章節(jié)名稱）、每次課教學(xué)小組指導(dǎo)教師名單。

3.1.2 教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備

PBL教學(xué)內(nèi)容的基本要素包括：教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時(shí)數(shù)、教學(xué)對(duì)象、教學(xué)目標(biāo)和要求、組織形式、教材及參考書、教學(xué)環(huán)境（教學(xué)媒體或工具）準(zhǔn)備、教學(xué)安排（包括教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)、時(shí)間分配、討論題的布置）、評(píng)價(jià)等。根據(jù)以上要求，結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程相關(guān)知識(shí)的特點(diǎn)，按連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)及軸轂連接5大部分準(zhǔn)備課程教學(xué)內(nèi)容的相關(guān)問題。

3.2 典型機(jī)構(gòu)基本原理的講解

在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的授課過程中，指導(dǎo)教師將課程設(shè)計(jì)的典型機(jī)構(gòu)和常用零件按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和用途分成5大主要部分：連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、軸轂連接，并將對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)的基本工作原理在對(duì)應(yīng)的討論課上進(jìn)行講解，讓參與課程的學(xué)生具備一定的專業(yè)理論知識(shí)，讓學(xué)生在基本原理的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，在問題任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，思考問題，查找資料，整合新舊知識(shí)尋求解決方案，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3.3 學(xué)習(xí)任務(wù)的布置

指導(dǎo)教師按照課程教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，將相關(guān)問題情景任務(wù)布置給學(xué)生。在PBL教學(xué)過程中，問題或案例情景是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要素材。問題的組成需包括企業(yè)個(gè)案、補(bǔ)充學(xué)習(xí)素材、個(gè)案數(shù)據(jù)、引導(dǎo)老師的指引、學(xué)習(xí)資源和回饋意見表。問題設(shè)計(jì)原則如下。

⑴問題內(nèi)容要配合學(xué)生的知識(shí)背景，難度適中。

⑵問題內(nèi)容宜取自企業(yè)實(shí)踐中常見的情境或較復(fù)雜的問題，能使學(xué)生結(jié)合基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)與應(yīng)用方面的知識(shí)進(jìn)行 提高。

⑶問題內(nèi)容應(yīng)有助于探索性思維的拓展。

⑷問題要有助于提升學(xué)習(xí)興趣，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。

3.4 學(xué)生分組研討

在課堂討論進(jìn)行之前，要求各小組先進(jìn)行課下自主學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)包含問題相關(guān)背景資料的檢索、小組內(nèi)同學(xué)之間和指導(dǎo)教師間互動(dòng)交流、小組的集中討論過程中各成員的陳述時(shí)的問題和問題的解決思路、小組的解決策略、與教師交流討論的解決方案等記錄。

3.5 課堂討論

課程實(shí)施教師指導(dǎo)學(xué)生小組進(jìn)行2個(gè)學(xué)時(shí)的討論。教師應(yīng)注意啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生討論并記錄學(xué)生討論時(shí)的表現(xiàn)，以便正確評(píng)價(jià)每位學(xué)生。課程結(jié)束前15min，對(duì)學(xué)生集中討論中存在的典型問題進(jìn)行講解。下課時(shí)收集學(xué)生的相關(guān)資料。

PBL教學(xué)學(xué)生分組課堂討論實(shí)施流程如下。

⑴教學(xué)用具的準(zhǔn)備（包含電腦、投影儀及給每位學(xué)生下發(fā)“PBL教學(xué)評(píng)價(jià)表”等）。

⑵任課老師和學(xué)生按時(shí)到達(dá)教室，任課老師做簡短課堂介紹，并引導(dǎo)同學(xué)自我簡短介紹。

⑶任課老師記錄全程記錄好整個(gè)討論的要點(diǎn)。

⑷每小組基于課下討論學(xué)習(xí)進(jìn)行匯報(bào)。

⑸其他學(xué)生可以對(duì)上一位學(xué)生提出的觀點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充或質(zhì)疑，并提出自己的看法。

⑹當(dāng)一個(gè)問題反復(fù)討論完畢，指導(dǎo)教師進(jìn)行簡短小結(jié)，進(jìn)入下一小組匯報(bào)。

⑺整個(gè)匯報(bào)完畢后，指導(dǎo)老師就本次課作總結(jié)與評(píng)價(jià)。

⑻指導(dǎo)老師布置課后作業(yè)。

3.6 考核與評(píng)價(jià)

基于PBL模式教學(xué)法注重學(xué)習(xí)過程的考核與評(píng)價(jià)。在實(shí)際授課過程中采取“過程評(píng)價(jià)為主，最終評(píng)價(jià)為輔”的評(píng)價(jià)模式，其中過程評(píng)價(jià)占75%，最終評(píng)價(jià)占25%。學(xué)習(xí)過程中的評(píng)價(jià)包含小組自評(píng)互評(píng)、組員自評(píng)互評(píng)和教師評(píng)價(jià)，小組自評(píng)互評(píng)包含課堂討論中團(tuán)隊(duì)表現(xiàn)自評(píng)和各團(tuán)隊(duì)間互評(píng)，組員自評(píng)互評(píng)包含小組內(nèi)各組員的自評(píng)和組員間的互評(píng)；每項(xiàng)成績由出勤、紀(jì)律、小組貢獻(xiàn)、參與度、批判與挑戰(zhàn)意識(shí)、專業(yè)調(diào)研度與團(tuán)隊(duì)素養(yǎng)及匯報(bào)報(bào)告等組成。

4 基于PBL教學(xué)法的教學(xué)效果

基于PBL教學(xué)法在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中的應(yīng)用，注重了學(xué)生在課堂教學(xué)中的主導(dǎo)作用，凸顯了教師在課堂討論教學(xué)中引導(dǎo)提出問題、引導(dǎo)提出假設(shè)、引導(dǎo)邏輯推演、引導(dǎo)整理問題、引導(dǎo)解決問題的作用。

通過一個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生的課堂報(bào)告、PPT制作、文獻(xiàn)查找、整合資料、自主學(xué)習(xí)、溝通協(xié)作和答辯思維能力都有明顯提高，學(xué)生對(duì)本門課程的學(xué)習(xí)興趣明顯提升。

5 教學(xué)反思

在基于PBL教學(xué)法的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的課堂教學(xué)實(shí)施后，教學(xué)組針對(duì)課堂討論教學(xué)中學(xué)生出現(xiàn)的能力欠缺和專業(yè)問題進(jìn)行討論與反思。發(fā)現(xiàn)學(xué)生在以下幾個(gè)方面仍需改進(jìn)加強(qiáng)。

（1）小組分組為自由結(jié)合，各小組成員知識(shí)儲(chǔ)備水平不同，直接影響該小組在PBL課堂討論中的表現(xiàn)，甚至有的小組表現(xiàn)出嚴(yán)重的畏難情緒。因此在下次實(shí)施PBL教學(xué)法時(shí)，在小組分組上應(yīng)更加注意，避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象；

（2）基于PBL教學(xué)法在師生認(rèn)識(shí)度不高，傳統(tǒng)教學(xué)法根深蒂固，有些師生不能看到這種教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)所在，從而從心理上拒絕改變，參與情緒不高，使PBL教學(xué)實(shí)施過程經(jīng)歷重重困難。為此，在今后的教學(xué)培訓(xùn)等活動(dòng)中應(yīng)提高新的教學(xué)方法的輸入，使課堂教學(xué)實(shí)施新的教學(xué)方法時(shí)更易操作。

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