機(jī)械精度設(shè)計課程“以學(xué)生為中心”的教學(xué)改革

邢 艷，楊云鵬，關(guān)媛媛，秦嘉瑞，程祎琳

（1 沈陽工學(xué)院，113122，遼寧撫順；2 沈陽阿諾德緊固件有限公司，110000，遼寧沈陽）

隨著德國和中國針對制造行業(yè)提出“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”兩個發(fā)展戰(zhàn)略，越來越多的崗位需要既擁有扎實的理論知識，又擁有過硬的實踐能力的應(yīng)用型人才,而應(yīng)用型人才的培養(yǎng)一方面要著重于機(jī)械專業(yè)技術(shù)實訓(xùn)課程的開展和實踐能力的提高,另一方面要加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)，培養(yǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)知識解決機(jī)械工程項目的能力,因此必須對傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革。教學(xué)改革是一場全面系統(tǒng)的改革，包括教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計、教材的用優(yōu)用新、教法和學(xué)法的更新、課堂管理的先進(jìn)性及考核的多樣性等多方面。機(jī)械精度設(shè)計是專業(yè)基礎(chǔ)課模塊中的一門重要課程,是聯(lián)系機(jī)械設(shè)計類課程與機(jī)械制造工藝類課程的紐帶，同時也起著聯(lián)系機(jī)械基礎(chǔ)課與機(jī)械專業(yè)課的橋梁作用[1]。傳統(tǒng)的機(jī)械精度設(shè)計課程,主要講授機(jī)械零部件的互換、幾何量測量技術(shù)基礎(chǔ)、孔和軸尺寸的公差與配合、幾何公差以及表面粗糙度與檢測等與零件精度設(shè)計相關(guān)的基礎(chǔ)知識,并通過實驗環(huán)節(jié)進(jìn)行基礎(chǔ)知識的驗證,偏重的是教師的講授能力;但是對機(jī)械行業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求、產(chǎn)品制造的多元化和復(fù)雜化的要求,以及企業(yè)對應(yīng)用型人才運用機(jī)械基礎(chǔ)知識解決工程問題能力的要求等，都必須以課程教學(xué)為基礎(chǔ)來滿足或達(dá)到。本文基于機(jī)械精度設(shè)計基本教學(xué)要求和培養(yǎng)目標(biāo),探討“以學(xué)生為中心”的項目教學(xué)改革模式及項目教學(xué)方法的構(gòu)建,旨在提高機(jī)械精度設(shè)計課程教學(xué)效果，使學(xué)生具備諸如對零件精度進(jìn)行檢測并作出正確合格性判斷等能力。

1 “以學(xué)生為中心”教學(xué)模式的提出

美國兒童心理學(xué)家和教育家杜威曾提出“以兒童為中心”的觀念，該觀念在教育界引起了很大反響，并應(yīng)用在兒童的各類教學(xué)中。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是圍繞書本的內(nèi)容展開的，課堂教學(xué)形式采用課程時間、課程進(jìn)度、課程考試“三統(tǒng)一”的教學(xué)模式，即并行開展。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是在課堂上將大量死板而枯燥的知識采用填鴨式的教學(xué)方式向?qū)W生灌輸,造成學(xué)生被動地接收知識,信息量巨大,無法在課堂上去思考問題并有所領(lǐng)悟。在教學(xué)過程中,教師是主體,學(xué)生圍繞著教師和書本被動地接受課程內(nèi)容,這種教學(xué)模式與杜威提出的“以兒童為中心”的教學(xué)模式完全相反,杜威提出的這個新思想對中學(xué)和大學(xué)的教學(xué)模式具有重要的引導(dǎo)作用,并逐漸被后人轉(zhuǎn)換成“以學(xué)生為中心”的教學(xué)觀念。

“以學(xué)生為中心”的教學(xué)最顯著的特征是:學(xué)生是課堂的主體,教師僅起教學(xué)過程主導(dǎo)作用。教師在傳授基礎(chǔ)知識和實踐技能的過程中,重視激發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,既要“授之以魚”又要“授之以漁”[2]。因此在課堂上教師要以多元創(chuàng)新的教學(xué)方式培養(yǎng)和引導(dǎo)學(xué)生，讓書本知識貼近工程實際項目,創(chuàng)建高效課堂。

為了解決傳統(tǒng)教學(xué)模式下傳授機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)知識的弊端,積極開展“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式，課堂教學(xué)方法在傳統(tǒng)講授法的基礎(chǔ)上，增加了項目驅(qū)動法、案例法、啟發(fā)式教學(xué)法、講練結(jié)合法和分組討論法,同時選用雨課堂、多媒體等多種教學(xué)手段進(jìn)行機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)知識課程的教學(xué)設(shè)計。

2 基于機(jī)械實際工程項目的“以學(xué)生為中心”的項目教學(xué)方法的構(gòu)建

項目教學(xué)是一種新穎的、現(xiàn)代教育的教學(xué)形式，它以工業(yè)社會、信息社會為基礎(chǔ),以大生產(chǎn)和社會性的統(tǒng)一為內(nèi)容,以社會現(xiàn)實與發(fā)展為目的,將受教育者社會化,就是以為社會培養(yǎng)實用型人才為直接目的的一種人才培養(yǎng)方法[3]。機(jī)械精度設(shè)計課程在教學(xué)改革建設(shè)的過程中,將機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)知識與機(jī)械實際工程案例有機(jī)結(jié)合,開展以學(xué)生為中心的項目教學(xué),在教師講授機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)知識后,學(xué)生通過練習(xí)和分組討論來鞏固知識,并應(yīng)用專業(yè)基礎(chǔ)知識內(nèi)容進(jìn)行有針對性的機(jī)械實際工程項目的訓(xùn)練;以學(xué)生為中心的項目教學(xué)強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識與機(jī)械實際工程案例的融合和滲透,將二者有機(jī)地結(jié)合起來[4]。引導(dǎo)學(xué)生在練中學(xué)、在練中思考,教學(xué)的最終目標(biāo)是增強(qiáng)學(xué)生的成就感和自信心,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力,同時增強(qiáng)團(tuán)隊的創(chuàng)新意識和合作精神。

2.1 組建機(jī)械類理實融合的一流教師隊伍

開展項目教學(xué),既需要教師有扎實的機(jī)械學(xué)識和教學(xué)經(jīng)驗,同時需要教師準(zhǔn)備并熟悉教學(xué)資源——機(jī)械工程項目、課件PPT、機(jī)械精度檢測的微課視頻等,因此構(gòu)建一流的教師團(tuán)隊是必需的。教師在選取機(jī)械工程項目的時候,要重視項目融入基礎(chǔ)知識點的準(zhǔn)確性、項目的應(yīng)用范圍以及項目的難易程度等內(nèi)容,能夠從學(xué)生對機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)知識的接受能力出發(fā)設(shè)置課程的教學(xué)方法和選擇合適的教學(xué)手段。

PPT 以及微課等課件的制作,有助于教師把個人對機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)知識的凝練和獨特的教學(xué)方法“講”出來,學(xué)生先在視覺上對知識內(nèi)容有一個初步的印象,在知識的擴(kuò)展學(xué)習(xí)以及應(yīng)用中,通過課件中的詳細(xì)講解和形象演示，學(xué)生能夠加深對知識點的理解和記憶。因此,有針對性地培訓(xùn)PPT 的制作和機(jī)械精度檢測微課視頻的錄制技巧,能提升教師利用信息技術(shù)開展個性化機(jī)械類知識教學(xué)的能力。

2.2 重組并增加課程資源

課程資源分為三類:課程內(nèi)容資源、項目任務(wù)資源、實踐微課資源。

2.2.1 課程內(nèi)容資源

通過與機(jī)床研發(fā)、機(jī)器人應(yīng)用、緊固件檢驗等多類型機(jī)械行業(yè)內(nèi)的機(jī)械工程師和質(zhì)量工程師進(jìn)行面對面交流和線上交流,確定整合選取重點內(nèi)容進(jìn)行項目式教學(xué)設(shè)計,將32 學(xué)時的純理論課內(nèi)容分解為16 學(xué)時的機(jī)械理論知識講解和16 學(xué)時的以學(xué)生為中心的課上討論和實踐練習(xí)。

將課程內(nèi)容按機(jī)械工程項目劃分后,將零件的尺寸精度設(shè)計、幾何精度設(shè)計、表面粗糙度設(shè)計等工程項目與課程內(nèi)容貫通,整體認(rèn)識機(jī)械零件精度設(shè)計所涵蓋的全部內(nèi)容,在機(jī)械基礎(chǔ)知識的教學(xué)中加強(qiáng)工程意識的培養(yǎng),并在機(jī)械工程案例的設(shè)計過程中增添正確應(yīng)用基礎(chǔ)知識的課程內(nèi)容。

2.2.2 項目任務(wù)資源

根據(jù)教學(xué)大綱和課程內(nèi)容重點,將機(jī)械實際工程案例設(shè)計成多項討論任務(wù)和項目任務(wù),突出課程內(nèi)容的重點、難點和應(yīng)用方法,內(nèi)容涵蓋機(jī)械零件精度設(shè)計的全部內(nèi)容,使基礎(chǔ)知識與實踐練習(xí)融合為一體,主要引入的機(jī)械工程項目有:軸承公差與配合的設(shè)計、階梯軸的配合精度設(shè)計、鉆床專用夾具鉆套的配合精度設(shè)計、減速器幾何公差的選用和標(biāo)注方法,以及機(jī)械裝配圖和拆分后零件圖的正確表達(dá)方法。在討論任務(wù)和項目任務(wù)完成的過程中將學(xué)生分小組,由小組討論分析機(jī)械工程案例的解決思路并最終確定解決方案,體現(xiàn)以學(xué)生為主體、以老師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，并共同完成討論任務(wù)和項目任務(wù)。

2.2.3 實踐微課資源

它是整個教學(xué)改革的一小部分內(nèi)容,與機(jī)械基礎(chǔ)知識和機(jī)械實踐項目都有著一定的聯(lián)系,也是最直觀、最先進(jìn)的資源形式。實踐微課是一種動態(tài)資源，它是在機(jī)械工程項目交流、設(shè)計、制造和檢測的過程中產(chǎn)生的,也是在教學(xué)互動以及學(xué)生自主學(xué)習(xí)和反思過程中產(chǎn)生的。實踐微課內(nèi)容選取的是基礎(chǔ)知識中的重難點內(nèi)容或者是機(jī)械工程中的典型案例,將其做成10 min左右的視頻學(xué)習(xí)資料,主要供學(xué)生自主學(xué)習(xí),內(nèi)容包括光譜分析儀檢測零件、扭矩測試儀檢測螺栓、硬度檢測儀檢測零件的硬度以及各種顯微鏡檢測產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.3 豐富教學(xué)方法

以項目教學(xué)為主,結(jié)合講授式、啟發(fā)式、講練結(jié)合式等混合式教學(xué)方法,突出以學(xué)生為中心。講授式方法用來講解基礎(chǔ)知識,突出知識的重難點;啟發(fā)式教學(xué)方法能夠引導(dǎo)學(xué)生獨立思考,分析和提出用基礎(chǔ)知識解決機(jī)械實際工程案例的步驟和方法;講練結(jié)合式能夠加深對知識的理解和記憶；項目式教學(xué)方法用于提出項目任務(wù)和引出相關(guān)機(jī)械基礎(chǔ)知識,引導(dǎo)學(xué)生在機(jī)械實際工程案例中獨立思考機(jī)械基礎(chǔ)知識的正確應(yīng)用，進(jìn)而培養(yǎng)解決實踐問題的能力。在混合式教學(xué)法中可以增加小組討論和知識競賽等教學(xué)手段,其中：知識競賽主要應(yīng)用在對機(jī)械基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)后的檢驗,考查學(xué)生課上對知識的理解程度;小組討論主要應(yīng)用在專題討論環(huán)節(jié)和項目任務(wù)實施環(huán)節(jié),學(xué)生在討論的過程中交流學(xué)習(xí)成果和資料,培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊意識以及共同解決機(jī)械實際工程問題的協(xié)作能力。同時在混合式教學(xué)法中，教師按接受能力的不同分層次劃分學(xué)生,再有針對性地進(jìn)行引導(dǎo)和輔導(dǎo),真正做到差異化教學(xué)。與此同時,教師能夠應(yīng)用發(fā)散性思維,設(shè)計新穎的教學(xué)環(huán)節(jié),將課程基礎(chǔ)知識與機(jī)械實際工程案例緊密切合,形成講授知識、推廣知識、解決問題的良好教學(xué)模式。

2.4 構(gòu)建課程考核與評價體系

針對項目教學(xué)模式和各教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容的設(shè)置,考核采用階段性評價和綜合性考核相結(jié)合的方式,具體實施方法為課程的過程考核和期末閉卷考試。過程考核分值占比超過50%，主要是在學(xué)生完成一個單元的基礎(chǔ)知識和討論任務(wù)后,就安排一次階段性的項目任務(wù)考核，體現(xiàn)實踐能力的培養(yǎng)效果。而綜合性考核是用匯總所有知識來驗收學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，在整門課程結(jié)課后以期末考試的形式進(jìn)行。當(dāng)然,在過程考核中,教師需要將考核期間出現(xiàn)的重點問題“及時”反饋給學(xué)生,調(diào)整學(xué)生的學(xué)習(xí)節(jié)奏,按照差異化教學(xué)法,有針對性地分層次對學(xué)生進(jìn)行不同的指導(dǎo),達(dá)到共同進(jìn)步的目的。

3 結(jié)語

機(jī)械精度設(shè)計課程“以學(xué)生為中心”的項目教學(xué)改革,不拘泥于傳統(tǒng)的教學(xué)思維和方法,在開展項目教學(xué)的同時,采用混合式教學(xué)方法,差異化施教,正確處理教與學(xué)的關(guān)系,明確學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式。實踐證明,“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式,能發(fā)現(xiàn)學(xué)生之間的差異,給學(xué)生創(chuàng)造更多動手實踐和參與機(jī)械工程項目的機(jī)會,激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)、高效學(xué)習(xí),創(chuàng)造輕松活躍的課堂氛圍,并培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力。