《機械設計基礎》課程項目式教學設計探究

陳 琳

(長江工程職業(yè)技術學院，武漢 430212)

《機械設計基礎》課程是高職院校機械裝備制造大類的一門專業(yè)必修課，它所牽涉的知識廣泛應用于多個領域，但是《機械設計基礎》課程具有理論性強、知識覆蓋面廣、學習難度大等特點。因此如何將知識轉(zhuǎn)化為能力是技能型人才培養(yǎng)的關鍵；基于工作過程的項目式教學體系的構(gòu)建是以能力本位的教學觀為指導，以課程為突破點，將課程知識和能力對接項目模塊,以項目模塊為核心構(gòu)建教學休系，以項目式教學來設計教學內(nèi)容，在理論和實踐層面實施項目式教學改革，以提高學生自主學習和綜合應用知識的能力，解決機械工程中實際問題及創(chuàng)新設計的能力，從而提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

1 項目式教學的意義

1.1 項目式教學實踐可以優(yōu)化課程體系和教學目標

項目式教學方式可以拓展教學內(nèi)容深度和廣度，優(yōu)化課程體系，在這個過程中可以體現(xiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展新趨勢、新業(yè)態(tài)、新模式。應用多元化的教學手段，全面提升互聯(lián)網(wǎng)+時代下的教育教學質(zhì)量，這種新型教學模式使教育教學質(zhì)量得到了保障，同時通過引入工程中的實際案例融入工匠精神、勞模精神等育人內(nèi)容，可以實現(xiàn)課程思政的創(chuàng)新發(fā)展，以達到“潤物細無聲”的育人效果，較好實現(xiàn)培養(yǎng)目標。

1.2 項目式教學可以落實德技并修、工學結(jié)合的職教理念

項目式教學引入典型生產(chǎn)案例，教師引導學生把相關的很多知識點在實訓中學習掌握，實訓教學可真實體現(xiàn)工作任務、項目及工作流程、過程等內(nèi)容，達到理論聯(lián)系工程實踐、學以致用、融會貫通，提高學生分析問題、解決問題的能力，落實德技并修、工學結(jié)合的職教理念。

1.3 項目式教學可以提高教師的實踐能力、促進“雙師型”教師成長

項目式教學可優(yōu)化實踐教學體系，在整個教學過程中，教師從知識的傳授者轉(zhuǎn)變成一個指導者，學生成為學習的主體，促進教法和學法的轉(zhuǎn)變，有利于三維目標的達成；通過教師規(guī)范操作、有效示教，有利于用實踐引領教學，充分發(fā)揮實踐的功能；有利于深化教師、教材、教法“三教改革”；同時可以推進高水平師資團隊建設，提高教師的專業(yè)實踐技能及良好的職業(yè)道德，促進“雙師型”教師成長。

1.4 項目式教學有利于以學生為中心，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量

項目式的教學過程中以學生為中心，采用分組教學有利于學生在與小組成員的競爭與合作中，提高學生的學習熱情，調(diào)動學生的積極主動性，增強溝通、交往、協(xié)調(diào)的能力，在培養(yǎng)學生專業(yè)技能的同時，提高學生的思維能力、創(chuàng)造能力及職業(yè)榮譽感。

2 課程教學的現(xiàn)狀

2.1 課程內(nèi)容較陳舊

《機械設計基礎》課程是高職類職業(yè)院校的一門專業(yè)基礎課程，在專業(yè)學習中占有重要地位。由于本門課程所包括知識點多，包括機器的組成、常用的機構(gòu)、構(gòu)件和零件、機構(gòu)的設計和計算等，內(nèi)容是十分龐雜的。一般高職院校仍按照傳統(tǒng)的章節(jié)來進行課程內(nèi)容的講授，教師教學重視一個個知識點的突破，以知識點的積累形成課程概念[1]。雖然傳統(tǒng)教學模式下的課程設計內(nèi)容涵蓋了《機械設計基礎》課程的大部分相關內(nèi)容，但較陳舊，與實際工程項目無關，學生的學習興趣不濃，師生往往在教學過程中關注知識點突破及教學任務的完成，而忽視了相關學習目標及任務之間的內(nèi)在聯(lián)系，導致很多學生缺乏學習的積極性和主動性，更缺乏有效的方法去檢驗自己所完成的設計是否具有實用價值。

2.2 課堂教學活動以教師為中心

目前《機械設計基礎》大多數(shù)課堂教學活動以教師為中心，整個教學過程中以教師說教為主，教師往往按照課本上的知識按部就班的傳授給學生，老師比較注重知識的灌輸，整個過程缺少師生互動，教師在教學過程中不能完全照顧到基礎和興趣不盡相同的每個學生，老師在課堂上感覺是在唱獨角戲，學生感覺課堂沉悶呆板，聽課過程枯燥乏味，課堂上的表現(xiàn)也比較被動，進而會失去學習興趣，教學效果更是收效甚微，因此存在“課堂實施教學難、學生理解掌握難、實踐教學環(huán)節(jié)難”等問題。

2.3 課程實踐環(huán)節(jié)重視不夠

受到各種條件的限制，課程實驗或?qū)嵺`環(huán)節(jié)薄弱，在教學過程不少教師也會安排實驗，但是比較形式化，而且大部分實驗屬于驗證性的，有的更是以繪制機構(gòu)上的零部件圖紙為主，與實際應用脫節(jié)[2]，更缺乏創(chuàng)新性實驗，而忽視了學生的主動性與潛能的發(fā)揮，所以學生一旦遇新的問題不知道怎么去解決，即使有一些部分學生是老師認為的佼佼者，等到去企業(yè)從事機械設計有關的工作時，發(fā)現(xiàn)用到機械設計知識的時候自己還是很茫然，很難做到學以致用，表明日常的教學過程實訓項目開發(fā)訓練不夠。

2.4 評價方式單一

課程的考核評價方式較為單一，本課程對學生考核的大部分還是筆試閉卷的形式，往往是一張試卷決定了學生的成績，這種考核方式只能反映學生對課堂講授理論知識的生硬記憶情況，不能反映學生的創(chuàng)新思維能力及將課本知識靈活運用到實踐中的能力。

總之，由于該課程教學內(nèi)容抽象、重理論、輕實踐、考核評價方式單一等問題導致學生動手能力、實踐能力、創(chuàng)新能力不夠，扼制了學生的個性和創(chuàng)造性，這些情況的產(chǎn)生和教學的內(nèi)容、教學設計等有很大的關系。因此必須探索課程改革方式，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維及將理論知識靈活運用到實踐中的能力，從而推動教學方法的發(fā)展和教學質(zhì)量的提升，實現(xiàn)從以課程知識體系為主線的教學模式向以能力為本的教學模式轉(zhuǎn)變，從注重知識的驗證向注重問題解決的轉(zhuǎn)變，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量，培養(yǎng)出更加符合社會需求的應用型人才[3]。

3 教學改革創(chuàng)新的思路

3.1 以項目代替章節(jié)設計教學

本課程的教學改革首先要打破章節(jié)的局限，結(jié)合工程實際中的案例，以實際項目為載體，每一個項目都是一個完整的機械設計開發(fā)設計過程，一個項目包含若干個知識點，例如引入內(nèi)燃機這個項目，教師可把設計內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)作為一個大的項目引入課堂，首先可通過實物介紹內(nèi)燃機的組成，引導同學們理解什么是機器、機構(gòu)、構(gòu)件、零件，什么是通用零件和專用零件，教師發(fā)布設計任務書，在設計內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)的過程中，教師可給定一些標準件和常用件，讓學生根據(jù)設計任務書，設計加工出一些零部件，最后進行裝配調(diào)試，通過這樣一個項目設計，學生可逐步學習到自由度的計算、機構(gòu)具有確定運動的條件、曲柄滑塊機構(gòu)的功用、凸輪機構(gòu)的組成及功用、齒輪系的功用、軸的結(jié)構(gòu)設計、螺紋連接的類型等，將知識貫穿于整個項目。這種項目式教學強調(diào)了教學目標的全面性、教學內(nèi)容和過程的系統(tǒng)性，培養(yǎng)符合社會需求復合型人才。

3.2 利用理實一體化的綜合教室開展教學

教師根據(jù)教學內(nèi)容，進行項目式教學設計，實行理實一體化教學，邊講課邊做實驗，例如學生在學習機構(gòu)創(chuàng)新組合設計實驗時，學生在機構(gòu)創(chuàng)新實驗臺，通過不同構(gòu)件的組合，完成曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)的組成及運動規(guī)律，同時可驗證曲柄存在的條件，可完成大篩機構(gòu)等機構(gòu)的組裝，然后學生可發(fā)揮想象，利用已有的知識，可通過改變桿長、改變不同的構(gòu)件作為機架、把轉(zhuǎn)動副改成移動副或者移動副改成轉(zhuǎn)動副等方式，通過對不同的構(gòu)件進行連接，在實驗平臺上調(diào)試自己的設計方案，通過性能測試、分析、比較，選出最優(yōu)設計方案，可以實現(xiàn)不同的運動功能，實現(xiàn)想要的運動規(guī)律。這有利于培養(yǎng)和訓練學生的創(chuàng)新意識、 創(chuàng)新能力、創(chuàng)新精神。因此，在理實一體化教室，學生通過對課程與實訓相關的知識點有目的性進行項目化學習，做到工學結(jié)合，大部分知識點便可在實訓過程中學習掌握，又可實現(xiàn)創(chuàng)新設計。

3.3 校企協(xié)同，實現(xiàn)雙導師教學

目前長江工程職業(yè)技術學院和武漢多家企業(yè)簽訂了共建實踐教學基地協(xié)議,建立了良好的合作關系，教師根據(jù)課程計劃，讓學生適時去企業(yè)進行生產(chǎn)實訓，深化校企合作。同時學校聘請企業(yè)優(yōu)秀的工程師，把企業(yè)實際產(chǎn)品設計過程和加工制造的工程項目作為《機械設計基礎》教學的工程案例，把企業(yè)產(chǎn)品加工工藝過程制作成教學視頻，作為多媒體教學資源，并由企業(yè)工程師定期主講，實現(xiàn)雙導師教學，可以很好地將本課程的理論知識與實踐經(jīng)驗結(jié)合起來，進一步提高教學質(zhì)量[4]。

3.4 開展精品在線課程建設，采用線上線下混合教學

《機械設計基礎》課程的知識面雖然比較廣,但隨著信息技術的發(fā)展,我校機電學院《機械設計基礎》課程教學團隊已開發(fā)出《機械設計基礎》校級精品在線課程，精品在線課程的建設推動了優(yōu)質(zhì)教學資源整合及共享，推動信息技術下的教學建設和教學改革，教師采可用線上線下混合教學模式，線上教學可以貫徹在教學前后的全過程中，使學生的學習不再受空間和時間的限制，這種混合教學模式促進高校轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教育教學觀念，為學生提供了優(yōu)質(zhì)的學習資源和拓展資源，改革了教學內(nèi)容，創(chuàng)新了教學模式，通過開放性交流平臺，有利于學生的自主學習，有利于教師及時掌握學生的學習情況，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

3.5 以賽促學，以賽促改

鼓勵學生積極參加“全國職業(yè)院校技能大賽”、“全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設計大賽”、“全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽”及“工業(yè)設計大賽”等比賽項目。把各賽項的項目作為課程設計內(nèi)容，學生除了完成《機械設計基礎》課程的學習，在教師的指導下參與到各個賽項活動中來，教師可根據(jù)學生個人的水平和特點，因材施教。讓學生參與比賽的過程，使理論的學習具有針對性，學生的學習過程由純理論知識變成可感可觸的實物，可以極大的提高學生自主學習積極性，學生做到學以致用的同時，還可以發(fā)揮創(chuàng)造能力，真正做到以賽促學、以賽促教、以賽促改。

3.6 分組教學

教師根據(jù)實訓設備、知識要點組織學生進行基于項目教學法的分組實訓。在理實一體化教室、實訓車間等，學生分組進行討論、設計、裝拆設備、調(diào)試、驗證等實際訓練，若沒有達到預期的效果則重復實訓，直到掌握該項目的知識技能為止。通過這種分組教學以學生為中心，教師可根據(jù)學生個人的水平和特點因材施教，同時在項目實施的過程中，有助于學生組織能力、管理能力、表達能力以及解決問題能力的培養(yǎng)，同時可強化學生的學習動機，讓學生學會思考，學會學習，學會合作，學會創(chuàng)造，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

4 具體的項目式教學實施設計過程

項目教學強調(diào)教學知識目標、能力目標、素質(zhì)目標的全面性，以提高課堂教學效益，例如：根據(jù)課程標準將定軸輪系教學確定為三個課時。教學的總體教學思路是:(1)課前準備階段：課前發(fā)布項目任務書，通過生活實例建立概念。比如，定軸輪系中，學生利用已有的知識上網(wǎng)查閱與鐘表有關的資料，觀看在線精品課程，并提交學習成果。(2)課堂教學階段：課中展示課前成果，通過校企業(yè)合作、工學結(jié)合等多元主體人才培養(yǎng)途徑，通過組裝、拆卸鐘表或減速器等，讓學生進行實驗探究，在探究的過程中識讀鐘表結(jié)構(gòu)示意圖，分析鐘表的運動原理，了解各齒輪的齒數(shù)和布局對傳動的影響，分小組對新知識探索，計算鐘表內(nèi)部各齒輪傳動比，接下來實訓教師通過自己的規(guī)范操作，引重點、破難點，讓學生對知識再強化，然后對學習結(jié)果進行小組互評、教師點評、企業(yè)師傅評價，最后清潔實訓室以培養(yǎng)學生職業(yè)素養(yǎng)、安全意識，環(huán)保意識。(3)課后提升階段：課后監(jiān)控同學們學習知識掌握情況，可以把知識分為基礎鞏固、綜合應用、拓展拔高等不同的等級，通過現(xiàn)代化的學習平臺，把知識上傳至網(wǎng)絡平臺，老師可以監(jiān)控學生有沒有真正做到舉一反三，看有沒有達到每次項目教學目的，學生可隨時隨地進行測試和學習，通過后臺統(tǒng)計結(jié)果來評判學生的學習效果。(4)教學反思：根據(jù)學生測試成績與教學目標達成度，反思學生的實踐技能是否得到了提升；是否培養(yǎng)了學生的職業(yè)技能，摸索出了哪些教學規(guī)律；教法上有哪些創(chuàng)新；思政課程有沒有融入教學中，知識點上有什么新發(fā)現(xiàn)；組織教學方面有何新招；及時記下單元教學的過程中的一些得失，并進行必要的歸類與取舍，考慮再講授這部分內(nèi)容時應該如何做，寫出“再教設計”，直至較好完成學習目標。

5 結(jié) 論

針對《機械設計基礎》課程教學的現(xiàn)狀，遵循課內(nèi)外教學的實際情況和對學生的學情分析，對課程進行項目式教學設計，突出學生的中心地位，學生課前有準備，課中有新知，課后有提高，學習具有針對

性，提高了自主探究意識。整個項目過程引導學生理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學生自主學習的能力和職業(yè)素養(yǎng)，增強學生的職業(yè)榮譽感和幸福感，全面的培養(yǎng)了學生分析問題和解決問題的能力，增強了創(chuàng)新意識。實踐證明，項目式教學法在《機械設計基礎》課程中的有效實施，使學生獲得了深刻的學習與實踐體驗，豐富落實了“德技并修、工學結(jié)合”的職教理念，具有較強的教學實踐和教學改革意義。