基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革

陳守東 劉曉娜 張金標(biāo)

（銅陵學(xué)院，安徽 銅陵 244061）

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是在普通工科高等院校近機械類和機電類相關(guān)專業(yè)中必不可少的專業(yè)基礎(chǔ)和主干課程，對培養(yǎng)學(xué)生的機械設(shè)計與制造、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、實踐應(yīng)用能力等方面具有不可替代的重要作用。該類課程的教學(xué)目標(biāo)主要是培養(yǎng)學(xué)生掌握機構(gòu)學(xué)和機械動力學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能，并具有一定分析和解決機械運動方案和機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力[1]。同時在實際的教學(xué)過程中，《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是一門理論性較強的課程，其教學(xué)內(nèi)容主要進(jìn)行機械原理，常用機構(gòu)以及零部件講解，各種常用的機構(gòu)如平面連桿機構(gòu)，凸輪機構(gòu)等介紹，分析各種傳動機構(gòu)如帶傳動，鏈傳動，齒輪傳動。在教學(xué)策略和方法上以授課教師陳述性講解介紹為主，學(xué)生自行動手實踐較少，普遍存在課堂教學(xué)強化灌輸基本知識、學(xué)生課堂參與度較低及實踐應(yīng)用能力培養(yǎng)弱化的問題，在實際教學(xué)進(jìn)程中由于學(xué)生知識面不全、基礎(chǔ)知識薄弱，教師基本上很少安排實際工程設(shè)計案例進(jìn)行知識點分析與鞏固的案例教學(xué)[2]。

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的專業(yè)性基礎(chǔ)性知識要求很強，如果教師在教學(xué)過程中只是進(jìn)行基本原理的講解，沒有進(jìn)行必要的實踐訓(xùn)練和應(yīng)用能力培養(yǎng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)時就會普遍感覺到很吃力、機械概念抽象不直觀、知識點難以理解，很難達(dá)到較好的教學(xué)效果[3]。在教學(xué)中滲透多層次、全方位的考核評價、教學(xué)模式以及實踐考核，能夠解決地方應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)過程中所存在的應(yīng)用性不足的突出問題，在教學(xué)實踐中逐步完善和成熟教學(xué)模式，以期為地方應(yīng)用型高校機械類課程應(yīng)用實踐在人才培養(yǎng)中的作用指明方向[4]。

一、《機械設(shè)計基礎(chǔ)》的教學(xué)現(xiàn)狀

（一）課前缺少預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)

在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)中，尤其是機械類專業(yè)的學(xué)生缺乏對材料力學(xué)、工程力學(xué)、機械原理等課程的課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。因沒有效的課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，就會造成學(xué)生對本次堂課教學(xué)的主要內(nèi)容及重難點把握不準(zhǔn)，對教師課堂教學(xué)思路不清，各個知識點之間的聯(lián)系也不能充分掌握，就存在教師只顧完成授課任務(wù)、學(xué)生被動接受的問題，因?qū)W生對上課內(nèi)容的不熟，師生間就課程內(nèi)容和教學(xué)方法等的交流很少，嚴(yán)重影響了教師上課的進(jìn)度和效果以及學(xué)生的接受程度，造成教學(xué)效果也會大大降低，沒有達(dá)到應(yīng)用的課堂教學(xué)要求[5]。

（二）課上缺少必要的交流和互動

課堂并不是教師一個人的課堂，應(yīng)該突出學(xué)生的課堂主體，存在授課教師在課堂上“口若懸河”，學(xué)生在下面“自娛自樂”，課堂成為教師的“一言堂”，沒有積極調(diào)動學(xué)生參與課堂教學(xué)環(huán)節(jié)。課堂上教師與學(xué)生之間沒有溝通、交流與必要的反饋，課堂成為教師完成規(guī)定教學(xué)任務(wù)的地方，學(xué)生處于被動地接受知識境地。由于缺少交流和互動，課堂氛圍低沉，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低。

（三）課后缺少鞏固練習(xí)

大學(xué)的學(xué)習(xí)模式是以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師輔以指導(dǎo)，更多地培養(yǎng)學(xué)生自我解決問題的能力，大學(xué)教師不再像中學(xué)時期那樣，為鞏固課堂教學(xué)效果，在課后布置鞏固練習(xí)，同時學(xué)生自己也很少進(jìn)行課后知識的鞏固練習(xí)。普遍存在課后很少學(xué)生再回去復(fù)習(xí)課本和相關(guān)資料的問題，這就造成學(xué)過的知識點很快便被遺忘，達(dá)不到應(yīng)用的教學(xué)效果。對于《機械設(shè)計基礎(chǔ)》這類專業(yè)性很強的課程，如只是在課堂時間進(jìn)行學(xué)習(xí)，不利用課后時間加以實踐鞏固訓(xùn)練，學(xué)生很難達(dá)到學(xué)以致用。

（四）教學(xué)模式固化

當(dāng)前的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的教學(xué)模式和其他類課程的教學(xué)在本質(zhì)上沒有太大的區(qū)別，教師按照既有的教學(xué)計劃，選用合適的教材和一些教輔材料，利用多媒體在課堂上給學(xué)生以展示課程內(nèi)容，課堂上師生互動不足，一些機械結(jié)構(gòu)只做示范性演示，學(xué)生很難理解其內(nèi)在實質(zhì)與原理，課程實踐教學(xué)內(nèi)容和課時安排較少，以示范性教學(xué)為主，學(xué)生參與度低。對于地方應(yīng)用型本科院校而言，以為地方經(jīng)濟社會發(fā)展培養(yǎng)所需的綜合應(yīng)用型人才，要更加重視對學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨立解決問題能力的培養(yǎng)。固化的教學(xué)模式使學(xué)生形成固化的思維模式，無法提高學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和實踐應(yīng)用能力[6]。

（五）考核評價機械

當(dāng)前《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的考核形式主要以期末考試成績?yōu)橹鳎?0%期末成績+30%平時成績兩部分而構(gòu)成），通過期末卷面考核評價學(xué)生整個學(xué)習(xí)過程，實踐應(yīng)用能力評價比例低，沒有突出應(yīng)用能力的考核評價。平時成績包括：課后作業(yè)、課堂考勤率和實驗報告成績。這種以最后期末一張試卷分?jǐn)?shù)為主的考核評價方式來衡量學(xué)生對課程的整體掌握程度，明顯不具有合理性，缺乏過程性考核，應(yīng)以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為要點，開展過程性和多元性考核，這樣才能更加準(zhǔn)確的評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，真正使考核成為提升應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量的指揮棒。

二、《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革

（一）改革完善教學(xué)大綱，突出應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的教學(xué)大綱主要包括課程性質(zhì)與任務(wù)、課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容與要求、教學(xué)實施、考核與評價等部分，改革重點是課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容及其實施以及考核評價體系。課堂教學(xué)是課程教學(xué)大綱實施的主戰(zhàn)場，課程教學(xué)大綱制定得是否合理直接關(guān)系到人才培養(yǎng)目標(biāo)的完成狀態(tài)，鑒于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)和課程實踐性強的特點，應(yīng)修改現(xiàn)有教學(xué)大綱，突出應(yīng)用型能力培養(yǎng)。

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程應(yīng)以“實踐為主，應(yīng)用為本”為教學(xué)導(dǎo)向。機械設(shè)計系列課程包含《機械設(shè)計基礎(chǔ)》和其專業(yè)設(shè)計課程兩大部分，《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程主要包括機械原理和機械設(shè)計，是機械設(shè)計系列課程體系中一個重要的子系統(tǒng)?！稒C械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)內(nèi)容與體系的形成有較長的歷史，而隨著工業(yè)技術(shù)的高度發(fā)展和人才培養(yǎng)目標(biāo)的改變，其所涉及領(lǐng)域越來越寬闊、知識更加豐富多彩，特別是21世紀(jì)信息時代和地方應(yīng)用型高校對人才培養(yǎng)目標(biāo)雙重要求下，陳舊落后的教學(xué)內(nèi)容、更新緩慢的教材不能滿足現(xiàn)代機械設(shè)計的教學(xué)要求，要充分運用現(xiàn)代設(shè)計理論、方法與手段，這樣才能獲得最佳的設(shè)計效果。另外，產(chǎn)品的設(shè)計不僅是完成圖紙和說明書，課程設(shè)計中應(yīng)加大實踐教學(xué)的課時和學(xué)生自主實驗內(nèi)容，讓學(xué)生自己利用現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)從產(chǎn)品的試驗研究、設(shè)計、制造、安裝、使用維修等產(chǎn)品的全過程進(jìn)行綜合分析，提出最優(yōu)化的設(shè)計方案。因此，《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程在教學(xué)內(nèi)容、課程結(jié)構(gòu)與體系、教學(xué)方法及考核評價上面臨著新的問題和新的機遇。

基于地方應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)，在教學(xué)大綱編制過程中，突出地方性、應(yīng)用型的特點，課程教學(xué)目標(biāo)定位于培養(yǎng)地方急需的機械創(chuàng)新設(shè)計應(yīng)用型人才，在教學(xué)內(nèi)容中增加機械設(shè)計實踐教學(xué)計劃、適當(dāng)壓縮機械原理與機械傳動原理的課時，由于《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的實踐性較強的特點，在具體教學(xué)實施過程中加大機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械零部件設(shè)計、機械裝配以及機械結(jié)構(gòu)測繪的直觀虛擬仿真實驗演示教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生自主完成機械設(shè)計實踐項目，注重過程性和實踐性考核環(huán)節(jié)，加大對學(xué)生參與程度以及學(xué)生自我考核評價的比例。課堂教學(xué)采用項目任務(wù)式形式、分組協(xié)調(diào)完成、虛擬仿真實踐，學(xué)生自主評價，考核評價學(xué)生實際參與實踐教學(xué)的程度，增加學(xué)生自主設(shè)計項目和評價，注重考核學(xué)生應(yīng)用機械設(shè)計知識解決實際工程問題的綜合分析能力。

（二）理論聯(lián)系實際，強化實踐能力培養(yǎng)

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和多媒體技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用，合理運用多媒體技術(shù)，全面提升教學(xué)效果。傳統(tǒng)教學(xué)方式與多媒體技術(shù)相結(jié)合，豐富課堂教學(xué)手段，可以更加直觀地讓學(xué)生了解所學(xué)知識，可以通過文字、圖片和視頻相結(jié)合的方式給學(xué)生更直觀的演示和感受，活躍課堂氣氛，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。基于《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程實踐性的特點，建立一批機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、機構(gòu)運動、機械裝置等虛擬仿真實驗教學(xué)項目，通過計算機虛擬仿真實驗，演示機械結(jié)構(gòu)的運動、受力及裝配過程等，可讓學(xué)生自主操作分析，教師輔以必要的指導(dǎo)，讓每一位學(xué)生自主動手實際操作虛擬平臺，通過學(xué)生自己操作，可以發(fā)現(xiàn)問題所在，自主分析原因并尋找解決問題的方法，充分應(yīng)用所學(xué)知識解決實際工程問題，真正達(dá)到學(xué)以致用的目標(biāo)。

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是一門實踐性很強的課程，很多理論內(nèi)容必須依靠實驗實訓(xùn)才能得以驗證理論，如果實驗課與理論課的銜接沒做好，很容易導(dǎo)致課程的教學(xué)目標(biāo)無法達(dá)到。實驗實訓(xùn)課與課堂理論課是相輔相成的，通過增加機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與拆裝、機械結(jié)構(gòu)運動仿真、機械裝置工程應(yīng)用等虛擬仿真實驗項目，讓學(xué)生自主操作、自我評價、團隊協(xié)作，通過實驗項目培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和分析、解決工程實際問題的能力。實踐教學(xué)是鞏固理論知識和加深對理論知識認(rèn)識的有效途徑，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質(zhì)工程技術(shù)人員的重要環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高實踐動手能力的重要途徑。

（三）改革教學(xué)模式，實現(xiàn)以學(xué)生為本

授課教師在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》的課程教學(xué)中，應(yīng)該摒棄傳統(tǒng)的教師“一言堂”這種單一的教學(xué)方法，應(yīng)根據(jù)學(xué)生各自的專業(yè)特點、學(xué)生層次和課程特點，對課程教學(xué)模式進(jìn)行優(yōu)化與改革。同時，為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和積極性，使學(xué)生更好的掌握課程教學(xué)知識，教師可以組織學(xué)生成立學(xué)習(xí)小組，每個組員都可以從課本上或者相關(guān)資料中選取一個項目，組員之間相互解答與討論，并將最終結(jié)果上交給教師作為作業(yè)的一部分，教師進(jìn)行必要的點評，教師從中選取一些比較好的題目為全班進(jìn)行講解，從而提高學(xué)生的參與度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在課程的教學(xué)過程體現(xiàn)以學(xué)生為本、教師輔助指導(dǎo)的教學(xué)模式，以學(xué)生需求為導(dǎo)向，根據(jù)學(xué)生反饋及時修改教學(xué)內(nèi)容與實施路徑。

現(xiàn)階段，《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的授課教師在課堂教學(xué)過程中，普遍采用以教師為核心的傳統(tǒng)教學(xué)模式，這種教學(xué)模式極易使學(xué)生對《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程產(chǎn)生厭煩且難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)校和教師重視教學(xué)體系的完整性和系統(tǒng)性，對學(xué)生思維模式及自身素質(zhì)的創(chuàng)新設(shè)計不足。教師在教學(xué)過程中往往會對《機械設(shè)計基礎(chǔ)》的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行抽象化講解，使得學(xué)生難以接受機械設(shè)計基礎(chǔ)知識和理論，導(dǎo)致很多學(xué)生失去了學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)的熱情。在課題教學(xué)和實踐教學(xué)過程，應(yīng)增加學(xué)生在課程內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方式、教師策略及考核評價等方面的參與程度，及時接受和分析學(xué)生對課程教學(xué)的反饋信息并做出相應(yīng)教學(xué)的修改。

（四）多元化教學(xué)與考核，實踐與理論并重

機械原理與機械設(shè)計的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)目前仍以傳統(tǒng)實驗課程形式進(jìn)行組織與考核評價，并且大多數(shù)為物理實物實驗，實驗教學(xué)形式缺乏多樣化和靈活性，實驗內(nèi)容的深度和靈活度不夠，而且對課程及其學(xué)科知識點之間的關(guān)聯(lián)性體現(xiàn)不強，針對這些問題，應(yīng)以突出應(yīng)用型人才培養(yǎng)組織開展多元化的實驗教學(xué)形式與考核體系。主要包括：基于課堂知識的傳統(tǒng)基礎(chǔ)實驗教學(xué)模式、開放互動式實驗教學(xué)模式、科學(xué)研究創(chuàng)新型實驗教學(xué)模式和強化自主考核評價體系等。

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程是專業(yè)主干基礎(chǔ)課程，課程評價大多數(shù)仍然采用最終期末考試成績?yōu)橹鞯膯我豢己伺c評價方式，缺乏過程性和自主參與性考核，無法全面衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和能力水平，顯然無法滿足應(yīng)用型復(fù)合型人才培養(yǎng)的要求，因此，基于地方應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)的要求，構(gòu)建一套針對《機械設(shè)計基礎(chǔ)》的多元化考核內(nèi)容與方法，根據(jù)課程的教學(xué)情況與實際特點，將理論教學(xué)環(huán)節(jié)的考核要素分為以下幾個部分：日常課堂考核（上課出勤率，回答問題，課堂討論，課后作業(yè)等）、學(xué)習(xí)報告考核、期末考試考核等。合理設(shè)置各部分的所占比例，建立考核成績的綜合評定方法（應(yīng)用能力、實踐能力、自主程度等），實現(xiàn)課程評價與考核，方式多元化，能夠極大地調(diào)動學(xué)生積極性，從而全方位的提高學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果，真正使考核起到指導(dǎo)教學(xué)的指揮棒作用。

三、營造自主學(xué)習(xí)與評價的教學(xué)環(huán)境

良好的課堂氛圍直接關(guān)系到教師的課堂教學(xué)效果和學(xué)生課堂的學(xué)習(xí)效率。教師作為課堂的組織和實施者，課堂氛圍很大程度上是由授課教師決定的，老師的教學(xué)方式方法、教學(xué)理念理論、教學(xué)的手段等，都會對課堂教學(xué)氛圍有一定的影響。互動的課堂，輕松的課堂，和諧的課堂都會是激發(fā)學(xué)生興趣的前提條件。作為專業(yè)課教師，針對課程實踐性強和理論深奧的特點，我們可以從以下幾個方面進(jìn)行一些改進(jìn)：

（1）創(chuàng)設(shè)良好的課堂氣氛，要充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，及時將問題拋向?qū)W生，引導(dǎo)學(xué)生自主開展學(xué)習(xí)項目，教師輔助指導(dǎo)。

（2）構(gòu)建新型師生關(guān)系，營造民主和諧的課堂氣氛，改變教師“一言堂”的現(xiàn)狀，形成“亦師亦友”的良好師生關(guān)系。在課堂和實踐教學(xué)實施中增設(shè)互動性的教學(xué)項目，教師加入學(xué)生的項目組中去，共同討論分析，解決問題，教師僅僅是項目組的學(xué)習(xí)成員，參與項目討論，而非主導(dǎo)和決定者。

（3）合理利用多媒體技術(shù)來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，教師要積極學(xué)習(xí)新的教學(xué)理論和技術(shù)，將計算機等現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)中，如開展虛擬仿真實驗教學(xué)，課程教學(xué)更具有直觀性，使枯燥的理論變得更加直觀便于學(xué)生理解，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

四、結(jié)語

“師者，傳道授業(yè)解惑也”。教育不僅僅是單方面的傳授知識，要善于發(fā)現(xiàn)在教學(xué)中所存在的問題，再進(jìn)行有針對性的改革與探索，如《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程，教師應(yīng)采積極采用相應(yīng)的機械原理設(shè)備的計算機模型，構(gòu)建虛擬仿真實驗教學(xué)項目，利用這一新技術(shù)資源將模型帶到課堂和實驗室中，在課程講解同時進(jìn)行直觀演示和互動。針對地方應(yīng)用型高校人才的培養(yǎng)目標(biāo)，新工科背景下《機械設(shè)計基礎(chǔ)》專業(yè)課程的教學(xué)應(yīng)該做到立體式知識框架的構(gòu)建、理論聯(lián)系實際的教學(xué)模式以及多元考核評價，這樣有利于老師授課思路清晰化，使教學(xué)過程易于做到深入淺出，激發(fā)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，強化學(xué)生自主學(xué)習(xí)與評價。