機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究

王 濤，朱 慶，徐張寶，涂德浴

(安徽工業(yè)大學(xué) 機械工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程是針對非機械類工科專業(yè)(如冶金、材料、化工等)的一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有較強的綜合性和實用性。該門課程對培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力、創(chuàng)新能力、應(yīng)用實踐能力具有重要意義[1]。

一、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程融合了工程力學(xué)、機械制圖、機械原理、機械設(shè)計以及公差與測量等知識，具有內(nèi)容多、難度大等特點。該課程的教學(xué)對象缺乏對機械的基本認識，先修課程基礎(chǔ)薄弱，且對該門課程學(xué)習(xí)興趣低，這些問題都給任課教師的教學(xué)增添了困難，同時也使得非機械類學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中困難重重。目前，機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的典型特點是“量大面廣時間緊”。所謂“量大”是指上課學(xué)生人數(shù)多，教學(xué)工作量和作業(yè)批改量大；“面廣”是指學(xué)習(xí)該門課程涉及的學(xué)生專業(yè)多，且課程涉及的知識面很廣；“時間緊”是指目前針對該門課程的課堂教學(xué)一般只有48～56學(xué)時，教學(xué)時間緊迫。

該門課程教學(xué)一般仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即教師是知識傳遞的主導(dǎo)者，學(xué)生被動接受知識。由于專業(yè)背景不同，學(xué)生對該門課程的理解和認識存在差異，上課的時候?qū)W生對自己感興趣的內(nèi)容聽一聽，而對于不感興趣或聽不懂的內(nèi)容則一聽而過。教師對學(xué)生知識掌握的情況主要通過課后作業(yè)的形式去把握，且有部分學(xué)生“照抄”其他同學(xué)的作業(yè)，往往難以真實反映學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況。師生之間缺少互動，教師在課堂上單向傳輸，而學(xué)生在課堂上缺乏學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致課程教學(xué)效果大打折扣。

二、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式內(nèi)涵與特點

針對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)中出現(xiàn)的問題，需要改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法與形式來加以解決，通過改變學(xué)生在教學(xué)活動中的角色來調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。近年來，隨著智能化產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)的普及，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式越來越受到教師與學(xué)生的青睞，該教學(xué)模式起源于美國科羅拉多州落基山的林地公園高中，它顛覆了傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式，教師由知識的傳授者、教學(xué)的組織者轉(zhuǎn)變?yōu)樽稍冋?、指?dǎo)者和合作者，而學(xué)生由被動的接受者變?yōu)橹鲃拥膶W(xué)習(xí)者[2]。在課堂之外，教師通過引導(dǎo)和提供相關(guān)課程的教學(xué)資源讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)；在課堂上，學(xué)生與教師共同探討學(xué)習(xí)中遇到的諸多問題，將課堂變成教師和學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間互動討論的場所。教師還可以將自己的相關(guān)科學(xué)研究項目帶入課堂，在項目完成過程中鍛煉學(xué)生解決實際問題的能力以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。也正因為翻轉(zhuǎn)課堂的諸多優(yōu)勢，基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式改革案例越來越多，并取得了不錯的效果[3-5]。本文正是在上述背景與需求下，針對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中存在的不足，提出將翻轉(zhuǎn)課堂這種新型的教學(xué)模式引入到課程教學(xué)中，以提高教學(xué)效果。

三、基于翻轉(zhuǎn)課堂的機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)過程

(一)課程組織與課程內(nèi)容設(shè)定

首先根據(jù)不同專業(yè)學(xué)生的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱，合理選擇與編排教學(xué)內(nèi)容。從教學(xué)內(nèi)容體系來看，機械設(shè)計基礎(chǔ)課程主要分為機械原理和機械設(shè)計兩部分。從機械功能角度而言主要分為三大塊，即傳動部分，如連桿傳動、齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動；連接部分，如螺紋連接、鍵連接等；支承部分，如軸承、軸的結(jié)構(gòu)、設(shè)計與維護等基本知識。因此，可以根據(jù)這三大板塊，構(gòu)架整個課程的教學(xué)圖譜，并對碎片化的知識進行整理，建構(gòu)一定的知識體系，幫助學(xué)生掌握學(xué)科知識全貌。根據(jù)教學(xué)圖譜，搜集或錄制相關(guān)視頻課程，以知識點的形式組成多個“微課程”；建立學(xué)習(xí)交流平臺，以學(xué)習(xí)小組或在線論壇為載體進行學(xué)習(xí)交流、討論，并以協(xié)作的方式來完成探索式的學(xué)習(xí)過程。

(二)基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)過程

強化學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的理念，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的“傳遞——接受”的舊教學(xué)模式。從學(xué)生角度而言，課前根據(jù)教師提供的知識點和資源，利用MOOC等在線資源課前觀看機械設(shè)計基礎(chǔ)課程視頻，完成相關(guān)訓(xùn)練題，并對不懂或疑惑的知識點加以整理。為了調(diào)動學(xué)生課前學(xué)習(xí)的積極性，教師可以從項目或問題入手，給學(xué)生設(shè)置若干與所學(xué)知識點相關(guān)的實際問題，并以該問題作為主線來引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。例如某機械裝置需要通過電機帶動實現(xiàn)直線往復(fù)運動，那么，設(shè)置“如何才能設(shè)計一個將旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動的機構(gòu)”問題，以此來調(diào)動學(xué)生對機構(gòu)類型、運動特點和設(shè)計相關(guān)知識點的學(xué)習(xí)興趣。又或者直接根據(jù)工廠實際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，如“某鋼廠H型鋼生產(chǎn)線需要裝配一套新的傳動系統(tǒng)，如何進行設(shè)計與裝配”，這里面會涉及帶傳動、齒輪傳動、軸承等結(jié)構(gòu)和設(shè)計方面的知識。以這些問題作為出發(fā)點，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不會覺得空洞無用和枯燥，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力。在課堂上，教師組織課堂研討會，學(xué)生將自己感興趣或不懂的地方提出，教師可以及時隨堂與學(xué)生一起分析；教師也可以積極引導(dǎo)和點撥學(xué)生，比如引導(dǎo)學(xué)生分析機械傳動系統(tǒng)包括哪些機構(gòu)和傳動類型，常用機構(gòu)設(shè)計方法和注意事項等，以此培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力。課后，學(xué)生鞏固已學(xué)的知識點，并對新產(chǎn)生的問題進行跟蹤討論和研究，從而實現(xiàn)知識吸收的最大化。

從教師的角度而言，課前需要引導(dǎo)學(xué)生開展相關(guān)知識點的自主學(xué)習(xí)并提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，如提供常用機械機構(gòu)特點和設(shè)計的相關(guān)在線資源等。在課堂上，教師作為指導(dǎo)者，組織討論、分析，幫助學(xué)生分析、解決所遇到的問題，并引導(dǎo)學(xué)生進行協(xié)作性、研究性學(xué)習(xí)，以培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識、表達能力和創(chuàng)新能力。課后，教師繼續(xù)指導(dǎo)學(xué)生并引導(dǎo)其分析解決遇到的新問題，對學(xué)生學(xué)習(xí)效果進行全程跟蹤，了解其學(xué)習(xí)動態(tài)和對課程的滿意度等信息。根據(jù)學(xué)生的反饋情況和實際教學(xué)進度，及時調(diào)整課程安排，并通過交流平臺及時發(fā)布課程信息。學(xué)生在“訓(xùn)練-研討-提問-答疑-再訓(xùn)練”的過程中不斷得到提升。課堂經(jīng)過翻轉(zhuǎn)以后，增加了師生、學(xué)生之間的互動，教師成為學(xué)習(xí)過程的指導(dǎo)者與促進者，學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)活動的主動參與者，課堂成為學(xué)生進行項目訓(xùn)練、解決問題的場所[6]。

(三)學(xué)習(xí)效果評價與反饋

利用翻轉(zhuǎn)課堂這種新型的教學(xué)模式，僅僅依靠課程學(xué)習(xí)之后的考試不僅難以評定學(xué)生的學(xué)習(xí)，而且會對學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)進度和學(xué)習(xí)興趣造成負面的影響。因此，需要在評價體系中引入過程性評價，課程成績的構(gòu)成除了包括傳統(tǒng)的課堂小測驗、期末閉卷考試等，還需將課堂討論發(fā)言、專題訓(xùn)練的參與和展示、答疑討論區(qū)表現(xiàn)活躍度等列入考核體系，以期客觀真實地反映每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)歷程。合理分配各階段學(xué)習(xí)過程在總成績中的比例，如考勤、課后作業(yè)占10%～20%，課前準(zhǔn)備情況、課堂表現(xiàn)以及參與活躍度等占30%～40%，最終的期末考試卷面成績占50%。通過構(gòu)建多元的學(xué)習(xí)效果評價體系，有利于學(xué)生更好地掌握知識，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

四、結(jié)語

用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的興趣與積極性，教師可以通過設(shè)定有趣的問題情境來吸引學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生課前積極、主動觀看微視頻和搜集資料，以提高課前學(xué)習(xí)效果。教師應(yīng)該以更積極的心態(tài)去學(xué)習(xí)新鮮事物，不斷充實自己、完善自己，提高專業(yè)知識儲備、組織和引導(dǎo)能力、創(chuàng)新和實踐能力，提升教學(xué)能力，進而提高課程教學(xué)效果。