《機(jī)械設(shè)計(jì)》課堂教學(xué)質(zhì)量提升改革措施分享

寇小希　楊福增　王鐵慶　胡國田

摘要：本文分享了《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革中的措施和啟發(fā)，包括舉辦“《機(jī)械設(shè)計(jì)》知識競賽”“學(xué)生講課比賽”活動(dòng)，課前的10分鐘小考與激勵(lì)政策，講臺放在實(shí)驗(yàn)室，以及微課、在線課程的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；教改；知識競賽；講課比賽；激勵(lì)政策

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）49-0115-02

《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程是一門培養(yǎng)學(xué)生具有普通機(jī)械零部件設(shè)計(jì)能力的學(xué)科基礎(chǔ)課，是機(jī)械類專業(yè)的設(shè)計(jì)性主干課程。作為技術(shù)基礎(chǔ)課，它是為學(xué)習(xí)專業(yè)課打基礎(chǔ)的，掌握設(shè)計(jì)的基本理論和方法是所有接受工程教育的學(xué)生都應(yīng)具備的能力；作為設(shè)計(jì)性課程，學(xué)習(xí)本課程后，學(xué)生應(yīng)具有一定的機(jī)械設(shè)計(jì)能力。課程內(nèi)容不僅包括通用機(jī)械零部件的理論分析、計(jì)算，而且還涉及結(jié)構(gòu)、材料、熱處理、制造、裝配工藝以及維護(hù)等方面較廣泛的知識。本課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生掌握通用機(jī)械零件的設(shè)計(jì)原理、方法和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，具有設(shè)計(jì)一般簡單機(jī)械的能力；具有分析機(jī)械零部件失效的原因和提出改進(jìn)措施的能力；具有應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊等技術(shù)資料的能力；掌握典型機(jī)械零件的實(shí)驗(yàn)方法。

西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程組共有六名老師，其中教授一名，副教授兩名，講師兩名，實(shí)驗(yàn)員一名。一直以來，課題組保持定期開會(huì)交流心得的傳統(tǒng)。在開課前的一個(gè)學(xué)期末，討論專業(yè)班級的任課分配，確認(rèn)教材，通過先修課成績了解學(xué)生情況，進(jìn)行新教學(xué)方法交流。開課的過程中，討論不同專業(yè)間的課程進(jìn)度，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的新特點(diǎn)，提出針對性的新方法，還會(huì)交流科研中的新啟發(fā)，文獻(xiàn)媒體中的新科技，不斷擴(kuò)充任課老師的知識體系，完善教學(xué)手段，提高教學(xué)效果。課程結(jié)束后，統(tǒng)一流水改卷，進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，以題目、班級為單位，對成績分析比較，尋找原因，得出結(jié)論，為之后的課程講授提供新的想法和素材。

以本學(xué)期課程為例，我們課題組為提升《機(jī)械設(shè)計(jì)》課堂教學(xué)質(zhì)量而實(shí)施的主要改革措施有以下幾個(gè)方面。

一、舉辦《機(jī)械設(shè)計(jì)》知識競賽

雖然《機(jī)械設(shè)計(jì)》是以典型通用零部件的設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容的課程，但經(jīng)過多年的教學(xué)和科研經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)先修課知識和課程第一篇“總論”內(nèi)容是之后設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，而這些基本概念又常常被學(xué)生所忽視，引起的直接后果，就是越前進(jìn)越困難。因此，為了加強(qiáng)學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握，同時(shí)促進(jìn)形成更好的學(xué)風(fēng)，端正學(xué)習(xí)態(tài)度，課題組聯(lián)合院學(xué)工辦舉辦了《機(jī)械設(shè)計(jì)》知識競賽。競賽內(nèi)容是課程的“總論”篇章包含《機(jī)械設(shè)計(jì)概論》《機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則》《機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度》《摩擦、磨損、潤滑》和《機(jī)械常用材料和制造工藝性》五章內(nèi)容，以及先修課《工程制圖》《材料力學(xué)》《機(jī)械工程材料》《機(jī)械原理》等的重要基礎(chǔ)知識。正在開設(shè)《機(jī)械設(shè)計(jì)》的所有專業(yè)學(xué)生，包括機(jī)制、機(jī)化、車輛、機(jī)電共12個(gè)班362名同學(xué)參加了知識競賽。通過課程知識競賽，選拔優(yōu)秀，表彰先進(jìn)，促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和學(xué)風(fēng)面貌，尤其在之后的課程教學(xué)效果上有明顯提高。

二、舉辦“核心課程學(xué)生講課比賽”活動(dòng)

對于課程內(nèi)容的掌握，如果學(xué)生只是上課時(shí)的“看、聽、記”，那還是不夠的，尤其是知識細(xì)節(jié)和設(shè)計(jì)流程，仍需要課下花時(shí)間認(rèn)真研讀和琢磨才能深刻理解。為鼓勵(lì)學(xué)生養(yǎng)成課下復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)的習(xí)慣，掌握自學(xué)和分享的技巧，強(qiáng)化對知識細(xì)節(jié)和設(shè)計(jì)流程理解，同時(shí)加強(qiáng)機(jī)電學(xué)院學(xué)風(fēng)建設(shè)，展現(xiàn)學(xué)院專業(yè)文化特色，推動(dòng)學(xué)校教育教學(xué)改革，2015年課題組在學(xué)院和系里的支持下舉辦了首屆“核心課程學(xué)生講課比賽”。比賽內(nèi)容指定課程為《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程“鏈傳動(dòng)”章節(jié)，因?yàn)樵搩?nèi)容與“帶傳動(dòng)”章節(jié)相關(guān)性較高，也有經(jīng)典生活實(shí)例“自行車”的參考，學(xué)生已經(jīng)具備基礎(chǔ)知識，適合自學(xué)和分享。比賽分為初賽、復(fù)賽和決賽三個(gè)階段，從學(xué)生備課準(zhǔn)備，課下小組評比，到任課老師確定班級代表，到最后的全院決賽，保證每位同學(xué)的參與和體會(huì)，為學(xué)生提供了一個(gè)相互學(xué)習(xí)、相互交流、共同提高的平臺，不僅增加了學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，加強(qiáng)專業(yè)知識的掌握，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力培養(yǎng)，鍛煉學(xué)生的口才演講能力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)學(xué)生與任課教師的角色互換，體會(huì)任課教師備課、授課的辛苦。由于反響積極，所以在之后的每年都有舉行，并形成傳統(tǒng)。

三、課前的10分鐘小考與激勵(lì)政策

課前小考，與其說是老師考查學(xué)生，不如看成是一種學(xué)生對自我檢查的方式，讓學(xué)生更深入地認(rèn)識自己，了解自己上課的認(rèn)真程度，對課程內(nèi)容的理解層面，還有課后的復(fù)習(xí)情況等，還能培養(yǎng)學(xué)生利用碎片時(shí)間看書的習(xí)慣。小考內(nèi)容主要是上節(jié)課的知識要點(diǎn)，也包括一些科研中遇到的巧妙機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析。每節(jié)課前10分鐘及時(shí)批改，錄入Excel，進(jìn)行分析，作為之后課程重點(diǎn)關(guān)注和交流互動(dòng)的依據(jù)。為提升學(xué)生的進(jìn)步空間，增加了作業(yè)激勵(lì)環(huán)節(jié)。以課程每篇為單位，將期間的小考成績進(jìn)行匯總，將同學(xué)分為三個(gè)級別，前10%，中70%和后20%，不同級別對應(yīng)的課后題會(huì)有所差別。成績在前10%的同學(xué)被認(rèn)為是本篇內(nèi)容基礎(chǔ)較好，作業(yè)將以設(shè)計(jì)為主，主要是考查思考和創(chuàng)新能力。中間70%的同學(xué)，作業(yè)量有所增加，在完成一定設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，增加了以計(jì)算為主的題目，通過有特定流程的計(jì)算培訓(xùn)，提高對基礎(chǔ)知識的掌握，加強(qiáng)對計(jì)算流程的理解。成績在后20%，被認(rèn)為基礎(chǔ)知識掌握薄弱，課余時(shí)間需要強(qiáng)化努力，因此，作業(yè)量最大，特別增加了概念問答題目，需要對課本內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的閱讀，尋找答案，并總結(jié)完成。每講完一篇內(nèi)容后，重新開始小考和分組，以增強(qiáng)每位同學(xué)的積極性。該舉措在實(shí)施后效果明顯，學(xué)習(xí)主動(dòng)性增強(qiáng)，課堂氣氛活躍，作業(yè)質(zhì)量提高。

四、把講臺放到實(shí)驗(yàn)室

除了講臺上的理論講授，要讓同學(xué)們真切感到機(jī)械零件在機(jī)器裝備中的功能作用，強(qiáng)度要求和失效形式，沒有比親臨現(xiàn)場，對照實(shí)物商品農(nóng)機(jī)講解更深入人心。以“傳動(dòng)篇”為例，傳統(tǒng)講授只是PPT上的照片視頻，或模型教具，即使是實(shí)驗(yàn)課學(xué)生親自操作的也都是實(shí)驗(yàn)用的單一部件，無法將帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)以一種系統(tǒng)的方式表現(xiàn)出來，猶如管中窺豹，達(dá)不到深刻剖析各個(gè)傳動(dòng)之間的特點(diǎn)和適用場合的效果。今年開始，課題組嘗試課堂內(nèi)容結(jié)束后將學(xué)生們帶到農(nóng)機(jī)化實(shí)驗(yàn)室，以我國“東方紅”谷物聯(lián)合收割機(jī)，美國“約翰迪爾”玉米聯(lián)合收割機(jī)，日本“久保田”小型收割機(jī)等實(shí)物機(jī)械裝置進(jìn)行現(xiàn)場講解，同學(xué)們可以清晰地看到傳動(dòng)件的布置，特殊的無級變速帶輪，適應(yīng)農(nóng)田中沖擊載荷的張緊調(diào)節(jié)裝置，帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)的分配關(guān)系，傳動(dòng)裝置的進(jìn)化過程等，在消化吸收理論知識的同時(shí)，擴(kuò)充了新型機(jī)械的設(shè)計(jì)理念，提高了學(xué)習(xí)的興趣和積極性。本學(xué)期內(nèi)，又增加了機(jī)化專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行了課堂教學(xué)和現(xiàn)場觀摩環(huán)節(jié)，反響極好。

五、微課和在線課程的建設(shè)

近年來，大規(guī)模在線開放課程（SPOC，MOOC，微課）在世界范圍的迅速興起，促使教學(xué)內(nèi)容、方法、模式和教學(xué)管理體制機(jī)制發(fā)生變革，給高等教育教學(xué)改革發(fā)展帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)?！稒C(jī)械設(shè)計(jì)》課程也充分利用多媒體時(shí)代加網(wǎng)絡(luò)爆炸帶來的信息便利的優(yōu)勢，將課程中的難點(diǎn)分解，制作微課，方便學(xué)生使用電腦或便攜設(shè)備隨時(shí)觀看學(xué)習(xí)。課題組對《機(jī)械設(shè)計(jì)》在線課程的建設(shè)思路為將商業(yè)交易中成功的O2O模式，沿用至學(xué)校的教學(xué)方法中，改變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法，融合現(xiàn)代技術(shù)，講授同時(shí)展示零部件實(shí)物，配合適當(dāng)動(dòng)畫，利用結(jié)構(gòu)剖切，二維三維轉(zhuǎn)化等方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。定期更新，產(chǎn)生類似“追劇”的樂趣，鼓勵(lì)學(xué)生提前預(yù)習(xí)。最終目的是致力于將課程的興趣程度超過手機(jī)對學(xué)生的吸引，希望可以從主觀性出發(fā)解決學(xué)生上課注意力不集中，玩手機(jī)、聊天、睡覺等現(xiàn)狀。從老師方面，改變了講授方式，減輕課堂多內(nèi)容壓力，提高了講授的興趣。

在以上教學(xué)改革舉措的作用下，《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程過程中，學(xué)生對學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性明顯提高，課堂氣氛活躍，鮮有玩手機(jī)、睡覺情況，作業(yè)質(zhì)量普遍提升。堅(jiān)持以往，將培養(yǎng)出更多有高度的責(zé)任心和社會(huì)責(zé)任感，有法律觀念和道德觀念，有克服困難的意志、求新求異的創(chuàng)新意識和綜合設(shè)計(jì)的大工程意識，有善于學(xué)習(xí)和不斷進(jìn)取的精神，有一定廣度、深度及獨(dú)立性和邏輯性的思維的設(shè)計(jì)人才。