機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)方法改革探索

鄧文娟　李萍　高興軍

[摘 要]在“卓越計(jì)劃”和“工程認(rèn)證”大背景下，結(jié)合新時(shí)代學(xué)生的特點(diǎn)，為提高課程教學(xué)效果和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)應(yīng)用型機(jī)制工程專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，機(jī)械設(shè)計(jì)課程組對(duì)教學(xué)方法實(shí)施了改革。課程組指出了傳統(tǒng)課程教學(xué)方法的弊端，在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和能力培養(yǎng)為主要內(nèi)容的教學(xué)改革，并對(duì)改革教學(xué)實(shí)施過(guò)程中存在的問(wèn)題和建議進(jìn)行了探討。

[關(guān)鍵詞]機(jī)械設(shè)計(jì);教學(xué)方法;教學(xué)反思

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2022）04-0057-03

當(dāng)前，社會(huì)急需工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才。在“卓越計(jì)劃”和“工程認(rèn)證”大背景下，各高校正面臨培養(yǎng)和造就具有創(chuàng)新能力、適應(yīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才的巨大挑戰(zhàn)[1-2]。機(jī)制專(zhuān)業(yè)作為重要的工業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科，對(duì)實(shí)用型人才的培養(yǎng)尤為重要。機(jī)械設(shè)計(jì)作為機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)中一門(mén)綜合實(shí)踐性強(qiáng)、系統(tǒng)理論突出的重要課程，在機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生的培養(yǎng)計(jì)劃中具有重要作用[3]。該課程是先修課程（理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械制圖、互換性測(cè)量技術(shù)等）的綜合應(yīng)用，同時(shí)是后期專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)和過(guò)渡，具有很強(qiáng)的基礎(chǔ)性、設(shè)計(jì)性、實(shí)踐性、嚴(yán)謹(jǐn)性和綜合性[4]。

一、 傳統(tǒng)教學(xué)方式的弊端

傳統(tǒng)教學(xué)方法難以調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，不利于學(xué)生各方面能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)教學(xué)以教師講為主，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，加上課程理論知識(shí)比較抽象，圖表公式繁多，在很大程度上限制了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，具體表現(xiàn)為重點(diǎn)內(nèi)容教師講授多次，學(xué)生還是記不住。加上教學(xué)學(xué)時(shí)不斷減少，對(duì)很多學(xué)生來(lái)說(shuō)，直到課程結(jié)課他們還沒(méi)有真正理解課程的整體和實(shí)質(zhì)。此外，傳統(tǒng)教學(xué)方法基本上側(cè)重理論知識(shí)的傳授，不太重視學(xué)生從發(fā)現(xiàn)到問(wèn)題到解決問(wèn)題的理論應(yīng)用能力的培養(yǎng)，也忽視了學(xué)生的個(gè)性和優(yōu)勢(shì)，限制了學(xué)生各方面能力的培養(yǎng)，因此課程的教學(xué)效果不佳。而以單純考試作為評(píng)判學(xué)生課程學(xué)習(xí)效果的方式，會(huì)使學(xué)生為了考試而學(xué)習(xí)，采取在臨近期末考試時(shí)“死記硬背”的方式，這不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，學(xué)生的創(chuàng)造性思維也受限。當(dāng)前社會(huì)對(duì)機(jī)制人才的需求是多樣化的，僅僅從考試結(jié)果無(wú)法選拔出適應(yīng)社會(huì)需求的人才，不能促進(jìn)學(xué)生各方面能力的提高。

二、教學(xué)改革實(shí)施

“00后”機(jī)制專(zhuān)業(yè)大學(xué)生成長(zhǎng)的時(shí)期，是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)期。這一代學(xué)生思想更加開(kāi)放、包容，樂(lè)于嘗試新事物[5]。借助科技手段，學(xué)生獲得知識(shí)的途徑更廣，知識(shí)更新速度更快。學(xué)生對(duì)新事物充滿(mǎn)好奇心，他們的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和軟件技能較強(qiáng)，自我表現(xiàn)突出。如何根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)制訂適合他們的教學(xué)方法是本教學(xué)改革的重點(diǎn)。本文從以下幾方面對(duì)課程改革提出建議。

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，豐富教學(xué)案例

課題組成員調(diào)研機(jī)械設(shè)計(jì)類(lèi)企業(yè)用人需求，將其與機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)大綱及機(jī)械設(shè)計(jì)先修課程的教學(xué)情況相結(jié)合來(lái)制訂合理的教學(xué)計(jì)劃，同時(shí)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行模塊化教學(xué)。教學(xué)模塊的課堂具體實(shí)施按“教學(xué)案例”“問(wèn)題引入”“知識(shí)點(diǎn)講授”“課程設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容講授”和“能力擴(kuò)展”進(jìn)行。根據(jù)教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容，課程組圍繞石油化工特色鮮明的課程要求選取具有代表性的典型工程案例，如運(yùn)輸機(jī)、抽油機(jī)、油管提升測(cè)量機(jī)構(gòu)等，建立資源案例庫(kù)。如在減速器教學(xué)模塊，抽油機(jī)、輸運(yùn)機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)的案例介紹和小組任務(wù)合作可以讓學(xué)生直觀理解減速器的作用和應(yīng)用。通過(guò)具體工程案例的介紹和分析，能將課程教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生全面認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)的對(duì)象，大大提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和自主學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)思想。

（二）探索任務(wù)角色式驅(qū)動(dòng)教學(xué)方式[6]

該教學(xué)方法是為了加深學(xué)生對(duì)課堂理論知識(shí)點(diǎn)的理解，激發(fā)學(xué)生的探究欲。任務(wù)角色式驅(qū)動(dòng)教學(xué)法根據(jù)工程設(shè)計(jì)實(shí)際要求，從設(shè)計(jì)人員要求具備專(zhuān)業(yè)的素質(zhì)能力出發(fā)，結(jié)合學(xué)生自生的特點(diǎn)，以學(xué)生作為教學(xué)的中心進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)班級(jí)設(shè)置項(xiàng)目角色組開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，具體如下。

1.根據(jù)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、課程特點(diǎn)及機(jī)械設(shè)計(jì)人員應(yīng)具備的基本能力（檢索整合能力、理論計(jì)算和方案設(shè)計(jì)能力、三維結(jié)構(gòu)繪圖能力和文檔編排能力）要求，相應(yīng)地設(shè)置計(jì)算組、3D結(jié)構(gòu)繪圖組、解說(shuō)組和圖文組等角色，在教學(xué)過(guò)程中建立角色類(lèi)庫(kù)。

2.教師在教學(xué)過(guò)程中要全局把握各個(gè)教學(xué)活動(dòng)環(huán)節(jié)，能隨時(shí)應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)的有序進(jìn)行。教師作為教學(xué)過(guò)程中的主導(dǎo)角色，應(yīng)該熟悉每次課的教學(xué)內(nèi)容，并將教學(xué)整體與各知識(shí)要素之間的關(guān)系和作用進(jìn)行梳理與銜接，合理組織課程的教學(xué)、學(xué)生的交流，將課堂學(xué)習(xí)和課后學(xué)習(xí)相融合。教師應(yīng)制訂有效的工作計(jì)劃，根據(jù)各教學(xué)知識(shí)模塊內(nèi)容和任務(wù)設(shè)計(jì)模塊角色任務(wù)登記表，并根據(jù)學(xué)生的特長(zhǎng)和意愿確定角色與分配任務(wù)。

3.教師闡述具體任務(wù)內(nèi)容，講授相關(guān)的理論知識(shí)點(diǎn)，明確任務(wù)內(nèi)容和計(jì)劃安排、任務(wù)截止時(shí)間，讓學(xué)生對(duì)任務(wù)有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，并確保任務(wù)落實(shí)到個(gè)人。學(xué)生在明確角色及任務(wù)目標(biāo)后，教師指導(dǎo)學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)的手段和方法，介紹相應(yīng)的新技術(shù)和新手段，讓學(xué)生以小組的形式互相交流合作，自主通過(guò)各種方法和途徑尋求解決問(wèn)題的方法。教師要鼓勵(lì)學(xué)生勇于探索和創(chuàng)新。

4.教師制訂任務(wù)進(jìn)度表，時(shí)刻掌握學(xué)生任務(wù)的完成情況，以確保學(xué)生及時(shí)完成任務(wù)和下一步教學(xué)的正常進(jìn)行。角色任務(wù)教學(xué)實(shí)施中，教師還要注重學(xué)生的個(gè)性化特點(diǎn)，遞進(jìn)式地開(kāi)展教學(xué)。因?yàn)槭状尾捎眯碌慕虒W(xué)方式，很多學(xué)生不了解具體的流程，有時(shí)可能有抵觸情緒或處于觀望狀態(tài)，所以可采取由少數(shù)帶動(dòng)多數(shù)參與的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制來(lái)進(jìn)行教學(xué)，以靈活與多樣的形式使不同的教學(xué)對(duì)象慢慢適應(yīng)。

5.學(xué)生完成任務(wù)成果的展示。學(xué)生以解說(shuō)、演示為主要形式，采用三維軟件、多媒體技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代化方法展示成果。任務(wù)角色式驅(qū)動(dòng)教學(xué)過(guò)程中，教師不再是簡(jiǎn)單地授課，而是以學(xué)生為中心，與參與角色任務(wù)的學(xué)生進(jìn)行交流，讓學(xué)生在任務(wù)完成過(guò)程中成為引導(dǎo)者。

（三）加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

在機(jī)械設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容改革中，實(shí)踐教學(xué)應(yīng)成為重要環(huán)節(jié)，應(yīng)重視對(duì)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，以此促進(jìn)他們綜合能力的提升。因?yàn)闇p速器包含的各部分結(jié)構(gòu)綜合反映了機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)主要知識(shí)模塊，減速器仍然是大多數(shù)學(xué)校選擇的課程設(shè)計(jì)題目。課題組也將減速器這一傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)題目作為大多數(shù)學(xué)生的選題，同時(shí)也考慮把與石油特色結(jié)合緊密的抽油機(jī)工程設(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì)能力強(qiáng)的學(xué)生選題。將課程設(shè)計(jì)安排在減速器教學(xué)模塊中，一方面是因?yàn)閷W(xué)生在螺紋連接教學(xué)模塊、齒輪傳動(dòng)教學(xué)模塊、帶和鏈傳動(dòng)教學(xué)模塊的學(xué)習(xí)中已對(duì)減速器結(jié)構(gòu)原理有了較深刻的認(rèn)識(shí)，另一方面是因?yàn)榭梢詫p速器模塊中涉及的設(shè)計(jì)理論教學(xué)與課程設(shè)計(jì)實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐相貫通，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和實(shí)踐應(yīng)用能力。因在角色任務(wù)的教學(xué)中，學(xué)生已經(jīng)熟悉了三維繪圖軟件的使用，所以實(shí)踐環(huán)節(jié)可安排學(xué)生采用SolidWorks三維繪圖新技術(shù)完成課程設(shè)計(jì)，繪制相應(yīng)的零件設(shè)計(jì)和裝配圖。直觀的減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。結(jié)合三維繪圖新技術(shù)和3D打印技術(shù)把自己的設(shè)計(jì)變成看得見(jiàn)摸得著的東西，學(xué)生學(xué)起來(lái)就會(huì)充滿(mǎn)興趣與動(dòng)力。另外，課程理論在競(jìng)賽中得到進(jìn)一步實(shí)踐。學(xué)生運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程理論知識(shí)參加相關(guān)競(jìng)賽，可以使學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)方案構(gòu)思、方案改進(jìn)、方案實(shí)施等的能力得到進(jìn)一步的鍛煉和提高。將機(jī)械設(shè)計(jì)理論知識(shí)與學(xué)科競(jìng)賽相結(jié)合，是有效提升學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的手段。

（四）建立多重考核方法

增大平時(shí)成績(jī)比重，突出課程的過(guò)程化考核，實(shí)時(shí)把握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)狀況及對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用，避免學(xué)生對(duì)知識(shí)死記硬背。除采用課堂測(cè)試，期中、期末考核，試驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)考核外，增加了強(qiáng)化過(guò)程考核的角色任務(wù)小組大作業(yè)考核等方式，形成多重考核機(jī)制。小組大作業(yè)考核方式分兩部分完成。

1.教師評(píng)價(jià)。教師對(duì)作業(yè)（PPT、視頻、三維圖等）內(nèi)容的完整性、可行性、創(chuàng)新性進(jìn)行考核，同時(shí)結(jié)合學(xué)生的課堂演說(shuō)和答疑情況給予評(píng)分。

2.小組成員評(píng)價(jià)。小組成員對(duì)自己的角色及任務(wù)的理解和自己小組作業(yè)完成情況進(jìn)行自我總結(jié)、評(píng)價(jià)。教師設(shè)置問(wèn)題讓學(xué)生結(jié)合大作業(yè)情況回答，根據(jù)對(duì)作業(yè)內(nèi)容的熟悉程度、回答的條理性及貢獻(xiàn)度評(píng)分。自評(píng)主要圍繞自己對(duì)角色及任務(wù)的理解、任務(wù)成果描述、小組合作問(wèn)題及解決的思路方法、小組合作的重要因素及收獲等方面展開(kāi)。

從反饋的結(jié)果來(lái)看，靈活多樣的考核方式普遍被學(xué)生所接受，這在很大程度激發(fā)了學(xué)生上課的熱情和自我深層學(xué)習(xí)的需要。

三、教學(xué)實(shí)施過(guò)程中的反思

對(duì)機(jī)制1604-06班級(jí)學(xué)生實(shí)施教學(xué)改革，改革效果主要體現(xiàn)在讓學(xué)生更愛(ài)學(xué)習(xí)、提高學(xué)生的自覺(jué)學(xué)習(xí)能力、活躍課堂氣氛等方面。本次課程考試，學(xué)生的整體成績(jī)有所提高，卷面不及格人數(shù)與去年相比下降了14.1%，80分以上人數(shù)與去年相比提高了10.2%。從學(xué)生的總體反饋可以看出，機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革普遍被學(xué)生接受并獲得學(xué)生的支持，但改革教學(xué)實(shí)施過(guò)程中仍有以下一些問(wèn)題需要解決。

1.由于學(xué)時(shí)限制，課堂任務(wù)角色安排不能兼顧全部學(xué)生。一些基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生完成不了復(fù)雜的任務(wù);而有些任務(wù)較簡(jiǎn)單，能力強(qiáng)的學(xué)生完成后不能得到充分的鍛煉。

2.由于初次接受這種教學(xué)方式，很多學(xué)生在初期比較被動(dòng)，使教學(xué)活動(dòng)開(kāi)展不是太緊湊。另外，學(xué)生準(zhǔn)備環(huán)節(jié)耽誤了一些時(shí)間，影響了整個(gè)課堂進(jìn)度。

3.角色任務(wù)小組合作的過(guò)程和實(shí)踐的過(guò)程中存在溝通難與低效問(wèn)題。在實(shí)際教學(xué)中，有些小組合作學(xué)習(xí)的開(kāi)展往往很艱難，因?yàn)樾〗M成員的構(gòu)成往往具有一定的隨意性和臨時(shí)性，合作學(xué)習(xí)小組之間水平差距較大。學(xué)生之間熟悉程度不同、主動(dòng)性不同、觀點(diǎn)不同、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和層次不同，往往會(huì)導(dǎo)致任務(wù)完成停滯不前或任務(wù)完成不理想。

學(xué)生的反饋意見(jiàn)中，對(duì)課程的主要建議有：（1）很多學(xué)生不敢主動(dòng)接受任務(wù)，有些學(xué)生就失去了做任務(wù)的機(jī)會(huì)，希望進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性;（2）課程任務(wù)題目可以更豐富，以激勵(lì)更多的學(xué)生參與;（3）教師提前用充足的時(shí)間檢查作業(yè)的完成情況，讓更多學(xué)生展示高質(zhì)量的成果;（4）增加課堂評(píng)分;（5）多提問(wèn)，教師往往較多關(guān)注參與活動(dòng)的學(xué)生，建議加強(qiáng)與后排學(xué)生的互動(dòng);（6）增加課時(shí);（7）希望將設(shè)計(jì)的東西實(shí)物化等。

結(jié)合以上教學(xué)環(huán)節(jié)的問(wèn)題和意見(jiàn)，建議課程教學(xué)在以下幾方面加強(qiáng)建設(shè)。

1.增加角色任務(wù)項(xiàng)目。進(jìn)一步合理規(guī)劃角色任務(wù)內(nèi)容，從深度和廣度上考慮設(shè)置適合不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的大多數(shù)學(xué)生能完成的任務(wù)，根據(jù)個(gè)體情況盡量使每一個(gè)層次的學(xué)生能參與到角色任務(wù)中，并享受其中的學(xué)習(xí)樂(lè)趣。充分鼓勵(lì)學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、基礎(chǔ)扎實(shí)的學(xué)生挑戰(zhàn)難度大的任務(wù)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中勇于創(chuàng)新和挑戰(zhàn)自我。對(duì)于任務(wù)的各個(gè)過(guò)程要從時(shí)間和質(zhì)量上嚴(yán)格把關(guān)，細(xì)化進(jìn)度管理。另外，需要探索靈活多樣的方式方法來(lái)引導(dǎo)學(xué)生和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2.進(jìn)一步提升教師的教學(xué)能力，優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)方面，希望豐富選題的多樣性，將課題設(shè)計(jì)的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)進(jìn)一步結(jié)合，把教材的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)和分布與課程設(shè)計(jì)內(nèi)容糅合在一起。這就要求進(jìn)一步提升教師的教學(xué)能力，優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率。

3.進(jìn)一步探尋小組高效合作的方法。有效溝通能解決小組合作中的低效問(wèn)題。有效溝通要求教師和學(xué)生、學(xué)生和學(xué)生保持緊密、高效的線(xiàn)上線(xiàn)下交流。同時(shí)，任務(wù)布置后要設(shè)置進(jìn)程監(jiān)督、任務(wù)考核機(jī)制，使角色協(xié)作順暢，促進(jìn)小組合作高效化。

4.線(xiàn)上線(xiàn)下相結(jié)合的教學(xué)模式。為解決課程學(xué)時(shí)少的問(wèn)題，可以靈活利用多種教學(xué)平臺(tái)。充分利用網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)、交流平臺(tái)（雨課堂、騰訊會(huì)議、QQ課堂）以及課程學(xué)習(xí)平臺(tái)（中國(guó)MOOC）等，將學(xué)生課前、課中和課后的自主學(xué)習(xí)緊密有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)。

四、結(jié)束語(yǔ)

為了適應(yīng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求，本文分析了學(xué)校機(jī)械專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)中面臨的諸多問(wèn)題，開(kāi)展了以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和能力培養(yǎng)為主要內(nèi)容的教學(xué)改革，并對(duì)教學(xué)改革進(jìn)行了反思。課程組以機(jī)制1604-06班級(jí)為課程教改對(duì)象，取得了較好的效果。課程改革提高了學(xué)生的資料檢索、語(yǔ)言表達(dá)、繪圖、合作等工程實(shí)踐能力，以及提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 李學(xué)光，王淑坤，高藝，等.機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”運(yùn)行機(jī)制研究[J].高教學(xué)刊，2020（23）：84-86，89.

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[5] 施曉燕，劉海泉.淺析“00后”大學(xué)生新特點(diǎn)及育人策略[J].教育教學(xué)論壇，2020（22）：52-53.

[6] 鄧文娟，高興軍，柳青. 工程教育認(rèn)證下機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式探討[J].大學(xué)教育，2018（9）：58-60.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]