基于翻轉(zhuǎn)課堂的“機(jī)械原理”課程項目式教學(xué)研究

陳珍珍 金明生 齊歡 文東輝

[摘 要] 該文在具體闡述機(jī)械原理課程重要地位、基本特點、培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，就基于翻轉(zhuǎn)課堂的項目式教學(xué)實施方案進(jìn)行了具體介紹。通過精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容、豐富教學(xué)手段、強(qiáng)調(diào)工程概念和分檔多層次培養(yǎng)等手段，增強(qiáng)學(xué)生主觀能動性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新意識，提升教學(xué)實際效果。

[關(guān)鍵詞] 機(jī)械原理;翻轉(zhuǎn)課堂;項目式教學(xué);教學(xué)改革

[基金項目] 2018年度浙江工業(yè)大學(xué)校課堂教學(xué)改革項目（KG201809）

[作者簡介] 陳珍珍（1985—），女，博士，浙江工業(yè)大學(xué)特種裝備制造與先進(jìn)加工技術(shù)教育部講師，主要從事高效精密精密加工的研究;文東輝（1974—），男，博士，浙江工業(yè)大學(xué)特種裝備制造與先進(jìn)加工技術(shù)教育部教授，博士生導(dǎo)師，主要從事精密與超精密加工技術(shù)方面的研究（通訊作者）。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）17-0240-02 ? ?[收稿日期] 2019-10-18

一、引言

機(jī)械原理是機(jī)械類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，也是很多高校機(jī)械工程一級學(xué)科的考研專業(yè)課程。該課程包含理論與實驗，其前序課程有高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)、機(jī)械制圖等，后續(xù)課程有機(jī)械設(shè)計、材料力學(xué)等。機(jī)械原理課程主要講述各類機(jī)械的一般共性問題，即探討機(jī)構(gòu)的組成和工作原理、機(jī)構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)、機(jī)構(gòu)的設(shè)計方法和傳動系統(tǒng)設(shè)計方案等問題。通過學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握基本理論、基本知識和基本技能，具有初步擬定機(jī)械運動方案及分析和設(shè)計機(jī)構(gòu)的能力;培養(yǎng)學(xué)生運用知識的能力、團(tuán)隊合作的能力、自主學(xué)習(xí)的意識和系統(tǒng)抽象的技能;使學(xué)生能利用實驗儀器進(jìn)行機(jī)構(gòu)性能參數(shù)的測定、典型機(jī)構(gòu)的分析和系統(tǒng)原型的建立;讓學(xué)生具備實驗數(shù)據(jù)的分析、判斷、思考和處理能力，培養(yǎng)學(xué)生對實驗結(jié)果進(jìn)行綜合展示和表述的素質(zhì)。綜上所述，該課程在學(xué)生的知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)體系中，占有十分重要的地位，為學(xué)生將來從事機(jī)械設(shè)計、研究和開發(fā)奠定必要的能力基礎(chǔ)和創(chuàng)新意識。目前，機(jī)械原理課程的教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行了不少的改革，但其教學(xué)改革仍面臨著極大的挑戰(zhàn)。如果一味地按傳統(tǒng)教學(xué)方法講授，很容易讓學(xué)生感覺枯燥乏味。因此，如何調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，變被動聽課為主動思考和積極發(fā)問，形成老師教明白、學(xué)生學(xué)明白的良好氛圍，讓學(xué)生真正戀上機(jī)械原理并能學(xué)以致用，是教學(xué)改革的重要目標(biāo)。作者基于多年教學(xué)經(jīng)驗，摸索和實踐了基于翻轉(zhuǎn)課堂的機(jī)械原理課程項目式教學(xué)方法。該方法的主要操作模式是：基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，優(yōu)化課程內(nèi)容，豐富教學(xué)手段，以解決工程實踐問題為目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計，加大學(xué)生實踐和創(chuàng)新等核心能力的培養(yǎng)內(nèi)容，并以項目式教學(xué)為驅(qū)動力和引導(dǎo)力，增強(qiáng)學(xué)生的主觀能動性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)的實際效果。

二、機(jī)械原理課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.教學(xué)手段不豐富，抽象問題不直觀。機(jī)械原理課程分為理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩個環(huán)節(jié)。理論教學(xué)中，課程知識點多、原理偏難，教學(xué)內(nèi)容量大面廣，課程共性理論問題比較抽象。盡管與時俱進(jìn)地在教學(xué)課件里已含有很多動畫和視頻演示，但因與實驗教學(xué)不能很好協(xié)調(diào)一致，上課缺乏必要的教具展示，教師很難把問題講透、講明，很多章節(jié)只能是點到為止，根本沒有時間與學(xué)生討論和交流。

2.群體教學(xué)模式下，學(xué)生學(xué)習(xí)效果不好。目前的課堂教學(xué)基本采用群體教學(xué)模式，學(xué)生被這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式占用了大量時間，不大可能按自己的時間和節(jié)奏進(jìn)行學(xué)習(xí)。另外，專業(yè)課學(xué)習(xí)的課程數(shù)量較多、負(fù)擔(dān)較重，學(xué)生的自由支配時間本身就非常有限。再者，填鴨式教學(xué)大前提下的大多數(shù)課程課時被壓縮，知識點密集，學(xué)習(xí)要求不斷提高，教師若還是按部就班，學(xué)生若不能及時調(diào)整心態(tài)，大部分情況下是疲于奔命的感覺。所以，學(xué)生學(xué)完該課程后，總覺得老師是講了很多，但自己獲得的東西不多，很難真正掌握理論知識，更別說運用理論進(jìn)行更好的實踐。

三、基于翻轉(zhuǎn)課堂的項目式教學(xué)方案

翻轉(zhuǎn)課堂指的是教師創(chuàng)建視頻，學(xué)生利用業(yè)余時間觀看和學(xué)習(xí)視頻的講解內(nèi)容，等上課時與教師和其他同學(xué)面對面進(jìn)行交流，并完成相應(yīng)作業(yè)的一種教學(xué)形態(tài)。與傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式相比，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，課堂變成了教師與學(xué)生之間以及學(xué)生與學(xué)生間的互動場所，包括答疑解惑、辯論探討和知識運用等，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。項目式教學(xué)指的是在教師指導(dǎo)下，將相對獨立的項目交由學(xué)生自己處理，包括信息的收集、方案的設(shè)計、項目的實施以及最終的評價等，都由學(xué)生自己負(fù)責(zé)，使學(xué)生了解和把握項目的過程及每個環(huán)節(jié)的基本要求。翻轉(zhuǎn)課堂和項目式教學(xué)對促進(jìn)教學(xué)改革與提升教學(xué)優(yōu)勢的作用已被廣大教育工作者認(rèn)可。如何將這兩者有機(jī)結(jié)合，并應(yīng)用于理論和實驗要求很強(qiáng)的機(jī)械原理專業(yè)課程，值得深思和探究。下面結(jié)合筆者多年教學(xué)經(jīng)驗，淺談一下基于翻轉(zhuǎn)課堂的機(jī)械原理課程項目式教學(xué)實施方案。

1.精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生主觀能動性。充分設(shè)計好課前、課中、課后的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)程，做好視頻的創(chuàng)建和課前知識的傳授，組織有效的課堂教學(xué)和開放式交流，完善課后項目訓(xùn)練和效果評價。創(chuàng)建高質(zhì)量微課視頻;設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)單，保障學(xué)生自主學(xué)習(xí)效果;QQ或微信群在線學(xué)習(xí)交流，小組（3～4人/組）討論并提出問題;課堂正常教學(xué)內(nèi)容與項目式教學(xué)相結(jié)合，并進(jìn)行開放式交流;課堂教學(xué)結(jié)束前進(jìn)行總結(jié)，并布置下次課程學(xué)生需要思考的內(nèi)容，使學(xué)生在課后能針對性的預(yù)習(xí)。

2.豐富教學(xué)手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。機(jī)械原理課程概念、原理、圖表及公式種類繁多，很容易讓學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)甚至抵觸情緒。課堂使用教具講解連桿機(jī)構(gòu)、齒輪傳動、行星輪系與差動輪系等模型，讓學(xué)生更直觀地理解抽象化的機(jī)構(gòu)模型;采用多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合，輔以教具、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式、虛擬樣機(jī)技術(shù)、實際工程項目講解等豐富教學(xué)手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3.融入新興技術(shù)，強(qiáng)調(diào)工程概念。教學(xué)過程中增加反映專業(yè)發(fā)展和工程應(yīng)用特色的新設(shè)備、新技術(shù)和新成果，開拓學(xué)生視野，在教學(xué)過程中凸顯工程觀點和工程研究方法，強(qiáng)化研究工程問題的科學(xué)性及思想性教育。由機(jī)械工業(yè)出版社出版的機(jī)械設(shè)計實用機(jī)構(gòu)與裝置圖冊，作者多年以來積累的機(jī)械自動化項目的經(jīng)驗和素材，以及學(xué)生參加全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽的作品等都是實施翻轉(zhuǎn)課堂和項目式教學(xué)的重要基礎(chǔ)保障。

4.鼓勵創(chuàng)新，分檔要求，多層次培養(yǎng)。鼓勵和支持學(xué)生參加各類科技創(chuàng)新活動，確實因占用時間多而影響課程進(jìn)度的，通過一定的考核程序減免學(xué)生的機(jī)構(gòu)大作業(yè)。一是將創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)容貫穿機(jī)械原理的教學(xué)全過程，給學(xué)生一個充分的通過自主學(xué)習(xí)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計的思維培訓(xùn)過程;二是鼓勵學(xué)生參與導(dǎo)師科研項目，學(xué)以致用。同時，從創(chuàng)新能力培養(yǎng)出發(fā)，將機(jī)構(gòu)大作業(yè)分三檔要求，滿足各個層次學(xué)生的培養(yǎng)需求：第1層次強(qiáng)化學(xué)生對理論認(rèn)識的深刻理解;第2層次培養(yǎng)學(xué)生運用知識解決實際問題的能力，體現(xiàn)創(chuàng)新能力及方法的培養(yǎng);第3層次加強(qiáng)學(xué)生動手能力和自主創(chuàng)造能力培養(yǎng)，如參賽制作實物樣機(jī)等，鍛煉學(xué)生的設(shè)計與動手制作能力。

5.課程學(xué)習(xí)情況綜合評價。考核方式無法根據(jù)每個學(xué)生個體差異實現(xiàn)個性化評價。但經(jīng)過3年的OBE教學(xué)改革實踐，筆者所在學(xué)校的“機(jī)械原理”課程的教學(xué)大綱和教學(xué)考評體系日漸完善，尤其是教學(xué)改革成效評估模式下，評價方法不再單一，更合理更個性化。課程考核時將平時作業(yè)、課內(nèi)測試、機(jī)構(gòu)大作業(yè)、實驗、期末考試五個層面按照10%、10%、10%、20%、50%的權(quán)重來進(jìn)行綜合考核。但建議參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽等各類大賽的學(xué)生，確實因占用時間多而影響課程進(jìn)度的，應(yīng)該免除其機(jī)構(gòu)大作業(yè)的考核，否則重復(fù)勞動的結(jié)果就是學(xué)生精力不夠造成理論學(xué)習(xí)跟不上，嚴(yán)重挫傷學(xué)生的積極性，不利于學(xué)生對課程系統(tǒng)知識的掌握，阻礙了創(chuàng)新思維的培養(yǎng)與發(fā)展。

四、結(jié)束語

促進(jìn)師生共同發(fā)展的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式，是以學(xué)生為核心，教師升格為學(xué)生學(xué)習(xí)的設(shè)計者、指導(dǎo)者、幫助者和學(xué)習(xí)伙伴，課堂變成了教師與學(xué)生之間以及學(xué)生與學(xué)生間的互動場所。本文在研究翻轉(zhuǎn)課堂實踐現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充了翻轉(zhuǎn)課堂的不足，提出基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，優(yōu)化課程內(nèi)容，豐富教學(xué)手段，以解決工程實踐問題為目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計，加大學(xué)生實踐和創(chuàng)新等核心能力的培養(yǎng)內(nèi)容，并以項目式教學(xué)為驅(qū)動力和引導(dǎo)力，增強(qiáng)學(xué)生的主觀能動性，更加激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和趣味性。因此本文對豐富翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，補(bǔ)充項目式驅(qū)動法相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

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Abstract：On the basis of elaborating the importance，characteristics，training objectives and teaching status of mechanical principles course，the implementation plan of project teaching method based on flipped classroom is introduced.By designing teaching content elaborately，enriching teaching means，emphasizing engineering concept and multi-level training，etc.，students' subjective initiative is enhanced，interest in learning is improved，consciousness of innovation is strengthened，and the actual teaching effect of is also promoted.

Key words：Mechanical principle;Flipped classroom;Project teaching method;Teaching reform