基于應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的機械設(shè)計基礎(chǔ)說課設(shè)計

王 夢，王曉亮，劉克毅，尹君馳，王 笑，董曉紅，肖 萍

（新疆工程學院機電工程學院，新疆烏魯木齊830023）

隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和變革，對于創(chuàng)新和實踐能力兼?zhèn)涞膹?fù)合應(yīng)用型人才的需求越來越多，越來越迫切，應(yīng)用型本科院校的課堂教學如何適應(yīng)新的發(fā)展需求，是高校教師面臨的挑戰(zhàn)[1-2]。說課有利于青年教師扎實教學基本功，加深對課程“教什么”“怎么教”“為什么這么教”的理解，有效提高教師的備課質(zhì)量和課堂教學水平，促進教師自身素質(zhì)拓展和教學改革，從而提高人才培養(yǎng)質(zhì)量[3-5]。

本文以新疆工程學院焊接技術(shù)與工程專業(yè)為例，根據(jù)應(yīng)用型本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求，從六個方面對《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程進行說課設(shè)計，為該課程的教學改革提供參考。

1 課程設(shè)置及教學目標

1.1 課程設(shè)置

目前新疆工程學院開設(shè)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的本科專業(yè)有10 余個，本課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，與各專業(yè)其它課程共建其課程體系，起到承上啟下的作用，以下以焊接技術(shù)與工程專業(yè)為例，高等數(shù)學、物理、力學、機械制圖、金屬學等課程為本課程的學習提供了計算校核、結(jié)構(gòu)分析和材料選擇等方面的支撐，本課程為后續(xù)焊接工藝裝備相關(guān)課程，如焊接結(jié)構(gòu)和焊接機器人的學習奠定基礎(chǔ)。

1.2 教學目標

教學目標依托各專業(yè)的實際需求設(shè)定，以下教學目標分析以焊接技術(shù)與工程專業(yè)為例。

（1）知識目標：掌握常用機構(gòu)的運動特性、結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用場合；掌握通用機械零件的設(shè)計方法、選用準則和應(yīng)用場合。明確機械設(shè)計的一般規(guī)律，設(shè)計要點及注意事項。

（2）能力目標：能夠分析典型焊接裝備中機構(gòu)的工作特性，設(shè)計一般常用機構(gòu)；能夠分析典型焊接裝備傳動系統(tǒng)工作原理，設(shè)計一般傳動系統(tǒng)；具備使用、維護、分析故障和改進焊接裝備的基本知識和能力。

（3）素質(zhì)目標：不斷學習、理論聯(lián)系實際、解決實際問題的綜合素質(zhì)；擁有正確的價值取向，形成創(chuàng)新、敬業(yè)、精益求精的工匠精神；明確我國在機械領(lǐng)域的現(xiàn)狀，引導(dǎo)學生勇于探索、不斷創(chuàng)新。

2 教學內(nèi)容

結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標，通過調(diào)研分析社會及企業(yè)需求，確定教學內(nèi)容為常用機構(gòu)和通用零件兩大部分，如圖1，常用機構(gòu)對應(yīng)焊接工藝裝備中的工裝夾具，通用零件對應(yīng)焊接變位機械；并在課程中從生活實際、機械設(shè)計準則、機械發(fā)展史、大國重器四個方面進行課程思政，培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)；除理論教學外，課程設(shè)置實驗來補充和強化教學，并通過課程設(shè)計實現(xiàn)對教學內(nèi)容的綜合運用。

表1 課時安排

根據(jù)專業(yè)需求和學生不同特點，設(shè)置重點和難點，合理安排課時，課時安排如表1 所示，在課時安排時，針對不同內(nèi)容設(shè)置課程思政。

為完成教學內(nèi)容，依托的教學資源有多媒體課件、動畫、“中國大學MOOC”和“超星學習通”網(wǎng)絡(luò)學習資源、習題庫、實驗設(shè)備等，同時為了拓展學習、開闊視野，為學生準備拓展學習PPT、“造物小百科”短視頻和“機械設(shè)計”微信公眾號等。

3 教學設(shè)計

依托教學資源，教學設(shè)計中以學生為中心，從教學環(huán)節(jié)、學生活動和教師活動三個方面展開。

3.1 教學環(huán)節(jié)

教學環(huán)節(jié)的整體把控依托四欄教案，包括復(fù)習、導(dǎo)入、課程主體、小結(jié)、作業(yè)布置五個環(huán)節(jié)。

（1）復(fù)習：針對不同層次學生，設(shè)置小練習、提問或思維導(dǎo)圖，如基礎(chǔ)一般的學生設(shè)置易于接受且有針對性的小練習，如判斷選擇等易對結(jié)果評價的習題，基礎(chǔ)較好的學生可通過有針對性的提問或?qū)W生主導(dǎo)的思維導(dǎo)圖進行。

（2）導(dǎo)入：從生活和生產(chǎn)實際入手，例：講述連桿機構(gòu)時，從生活中常見的連桿機構(gòu)展開，如汽車雨刮器、健身器材、開門器等，讓學生有直觀感受；再從生產(chǎn)實際展開，了解其在焊接專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，如焊接機械手和焊接夾具等，培養(yǎng)學生善于觀察生活、熱愛生活、熱愛專業(yè)。

（3）課程主體：依托動畫視頻等直觀手段，以學生為中心，遵循拋出問題—觀看動畫—獨立思考或小組活動—提問或展示等流程，學生自主總結(jié)知識點，并分析其在焊接機械裝備中的實際應(yīng)用，獨立思考還是小組活動，根據(jù)題目難易、類型確定。例如，拋出問題鉸鏈四桿機構(gòu)的類型，學生觀看動畫，獨立思考總結(jié)鉸鏈四桿機構(gòu)的類型；提問：拋出問題分析圖示中焊接裝備中所采用的機構(gòu)類型；小組討論：利用白板或大白紙等進行小組展示。

（4）小結(jié)：針對學生的不同層次和掌握情況，設(shè)置課堂測驗或思維導(dǎo)圖串接知識點，可參考復(fù)習時的模式。

（5）作業(yè)布置：注重結(jié)合專業(yè)特點和實際應(yīng)用，例如，查閱資料，學習連桿機構(gòu)在其它焊接工藝裝備上的應(yīng)用，寫出具體的應(yīng)用裝備名稱及型號、作用、所屬連桿類型和連桿在此裝備中的應(yīng)用（至少寫出一種）；或者給出已知機構(gòu)的運動要求（動畫），思考實現(xiàn)該動作可以采用的機構(gòu)類型。

3.2 學生活動

在整個教學過程中，依托前期教學資源，學生主要進行整理學習資料、記筆記、回答問題、寫作業(yè)、自評和互評等活動。在評價環(huán)節(jié)，客觀計算題，給出標準答案自評；主觀設(shè)計題，給出基本考核原則，或評價量表進行互評。

3.3 教師活動

教師在整個學習過程中，要引導(dǎo)監(jiān)督、講授答疑和育人教育，引導(dǎo)學生自評時要誠實守信，互評時遵守原則、公平公正，同時可利用釘釘群、超星學習通等平臺進行線上答疑，除教師答疑外，主要鼓勵學生參與答疑，豐富學習和評價方法。

4 教學方法與手段

依托多媒體、模型、教具、實驗設(shè)備等教學手段，在教學中，主要采用直觀性教學、項目化教學和自主學習三種方法。但無論哪種方法，首先應(yīng)該要提高學生對課程的認同感，從專業(yè)生產(chǎn)實際中常用的機械設(shè)備入手，從學生的實際需求入手，如焊接技術(shù)與工程專業(yè)2019 屆畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計《基于焊接機器人管管接頭的焊接夾具設(shè)計》，主體內(nèi)容均是依托本課程，來提高學生的學習積極性和參與度。

4.1 直觀性教學

流程：拋出問題+觀看動畫模型+獨立思考/小組討論+提問/成果展示。例如通過凸輪機構(gòu)的相關(guān)動畫，學生可迅速理解凸輪機構(gòu)的工作原理，該方法在常用機構(gòu)內(nèi)容教學時效果顯著，并為學生展示利用凸輪機構(gòu)工作原理做出的模仿水波紋的小機構(gòu)的動畫，鼓勵和引導(dǎo)學生動手完成該設(shè)計。

4.2 項目化教學

解構(gòu)知識，以生活中常見的安檢機為例，為完成安檢機機械裝置的設(shè)計，需進行動力選擇和傳動裝置設(shè)計，該部分知識的學習具有可持續(xù)性，在動力選擇和傳動裝置設(shè)計的基礎(chǔ)上，加上不同的執(zhí)行部件，即可變成不同的機械設(shè)備，如加上輸送帶變成輸送機，加上滾輪變成焊接滾輪架，加上回轉(zhuǎn)臺變成另一種焊接裝備，為學生的畢業(yè)設(shè)計奠定基礎(chǔ)、提供方向。

4.3 自主學習

教師在課堂上引導(dǎo)學生自主學習，在給出學習內(nèi)容的基礎(chǔ)上，明確任務(wù)和考核機制，進行引導(dǎo)和監(jiān)督。例如給出軸承的視頻資料，簡述軸承的制作過程，并分析總結(jié)在選擇、使用軸承時的注意事項。在考核環(huán)節(jié)給出量表讓學生互評，并給予平時成績、小禮物等激勵。

5 學情分析與學法指導(dǎo)

以焊接技術(shù)與工程專業(yè)為例，本課程面對的是焊接專業(yè)大二年級的學生，具備一定的基礎(chǔ)知識和專業(yè)素養(yǎng)。通過前期調(diào)研，目前焊接專業(yè)學生的優(yōu)點是喜歡實操性課程，缺點是對課程的認同感低、部分學生知識基礎(chǔ)薄弱、積極性不高等；針對以上不足，合理利用學生喜歡實踐、動手能力強等特點，從工程實踐、技術(shù)應(yīng)用出發(fā)，克服學生存在的不足。

為提高學生的課程認同感，從工程實踐入手，如本課程在生產(chǎn)實際當中的應(yīng)用，我國在此方面的偉大成就。通過小組活動結(jié)對子，互幫互助，與學生建立良好關(guān)系，以學生為主體，少講多做，豐富教學方法。

6 教學評價

在課程考核時主要從學習過程、實驗?zāi)芰?、期末考試三個環(huán)節(jié)對學生的知識、能力進行考核評價。過程考核總占比35%，包括學習態(tài)度、課堂考勤、課堂表現(xiàn)和作業(yè)等方面。實驗?zāi)芰傉急?5%，包括工作態(tài)度、操作水平和實驗報告等。特殊說明，以焊接專業(yè)為例，總課時為56，實驗課時為8，實驗占比15%，不同專業(yè)課時可適當調(diào)整。期末考試總占比50%，考試包含主觀和客觀題，針對各專業(yè)特點，設(shè)置題目類型。根據(jù)學生不同層次，考核環(huán)節(jié)不變，但是在考核內(nèi)容上會作出相應(yīng)調(diào)整。

通過本課程的學習，培養(yǎng)了學生的機械創(chuàng)新意識，學生在全國各類大賽中取得了優(yōu)異成績，教師通過專業(yè)競賽總結(jié)了教學不足，不斷改進了教學方法。在教學過程中，為實時了解學生對課程的反饋，可利用超星學習通等線上平臺設(shè)置問卷調(diào)查，實時了解學生對教學的評價，以便調(diào)整教學方法，形成良性的閉環(huán)反饋。

7 結(jié)語

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程受眾廣泛，說課設(shè)計有利于教師結(jié)合各專業(yè)的實際需求，以學生為中心，合理進行教學設(shè)計，建立多元化的質(zhì)量評價體系和有效的教學反饋機制，實時調(diào)整教學過程，以適應(yīng)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的需求。