《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革措施探討*

謝 媛 尹華偉 胡傳波 王文濤

（重慶三峽學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院 重慶 404000）

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》是研究機(jī)械共性問題的一門基礎(chǔ)工程學(xué)科，也是多學(xué)科理論與實際知識綜合運用學(xué)科?！稒C(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》的先修課程主要有機(jī)械制圖、工程材料、理論力學(xué)以及材料力學(xué)等多門學(xué)科。對于專業(yè)工程技術(shù)人員還需了解液壓傳動、電子技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用等相關(guān)知識。[1]這也從側(cè)面說明本課程的內(nèi)容復(fù)雜抽象，學(xué)生理解起來比較吃力。而在教學(xué)過程中教師們普遍采用“填鴨式”教學(xué)方法，強(qiáng)行向?qū)W生灌輸理論知識，而缺乏引導(dǎo)學(xué)習(xí)機(jī)制，造成學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)不強(qiáng)，課堂參與度不高。《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程實際上與工程應(yīng)用緊密相關(guān)，然而教師在教學(xué)時缺乏必要的工程設(shè)計案例介紹，學(xué)生很難將所學(xué)知識應(yīng)用到相關(guān)工程問題解決當(dāng)中。[2]除了缺乏案例教學(xué)外，本門課程也缺乏必要的工程實踐訓(xùn)練，造成學(xué)生對抽象的概念、知識難以理解，應(yīng)用能力得不到培養(yǎng)。[3，4]本文在深入分析《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)所面臨問題的基礎(chǔ)上，對教學(xué)提出了相應(yīng)的改革措施，期望能夠提高教學(xué)效果，達(dá)到提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。

一、《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)中存在的問題

（一）課程內(nèi)容抽象，教學(xué)手段單一

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程涉及的知識點廣、難度大，而且本身為具有實踐特征的一門基礎(chǔ)課程。此課程每個章節(jié)的聯(lián)系性不大，因此難以構(gòu)建一個完善的整體知識網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生在學(xué)習(xí)時會感到知識的跳躍性比較大。課程中涉及的相關(guān)機(jī)械設(shè)備模型，在日常生活中并不容易見到，對于缺乏空間想象力的學(xué)生來說，理解起來就比較抽象。長此以往，學(xué)生將產(chǎn)生畏難心理，學(xué)習(xí)積極性也隨之降低，最終導(dǎo)致整個班級學(xué)習(xí)氛圍渙散，難以達(dá)到理想的學(xué)習(xí)效果。此外，不少高校在教學(xué)中仍舊采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，部分教師教學(xué)思維也存在一定的局限性。一方面，“填鴨式”的教學(xué)方式，不僅難以促進(jìn)學(xué)生對課程知識的深入學(xué)習(xí)，也很難提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)與自我創(chuàng)新意識，達(dá)不到培養(yǎng)要求。另一方面，教學(xué)過程中部分教師僅注重課本理論知識的講授，而缺乏新內(nèi)容、新知識的引入，學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用跟不上時代發(fā)展的步伐。固化的教學(xué)模式很難將理論和實踐有效地結(jié)合起來，理論脫離實踐的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。

（二）實踐內(nèi)容陳舊，創(chuàng)新思維訓(xùn)練缺乏

隨著時代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在不斷地進(jìn)步，而課程實踐的內(nèi)容卻基本沒有變化。如目前采用較多方式是讓學(xué)生在有限的模型上進(jìn)行觀察、測量，之后進(jìn)行作圖，而實際上學(xué)生不了解模型內(nèi)部構(gòu)造，達(dá)不到自我設(shè)計或改進(jìn)的目的。加上如今越來越多新型技術(shù)的涌現(xiàn)，人們對機(jī)械設(shè)計生產(chǎn)的要求也在不斷提高，社會的發(fā)展不僅需求滿足于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計，更需要機(jī)械設(shè)計方面的創(chuàng)造與創(chuàng)新。然而現(xiàn)階段的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》實踐教學(xué)中，固定的設(shè)計思路影響了學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新意識，也限制了學(xué)生動手操作能力的提高。

（三）鞏固練習(xí)缺乏，教師作業(yè)批改困難

大學(xué)教育模式與高中教育迥然不同，教師在后面催促學(xué)生完成某些任務(wù)的現(xiàn)象就比較少見。因此，缺少了嚴(yán)格監(jiān)督，學(xué)生往往忽略了對課后知識的鞏固。比如作業(yè)原屬于很有效的鞏固訓(xùn)練方式，然而部分同學(xué)存在應(yīng)付、抄襲的行為，致使知識鞏固的效果難以達(dá)成。另外，《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程章節(jié)較多，教學(xué)內(nèi)容包括機(jī)械中常用的機(jī)構(gòu)（如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、輪系和間歇性運動機(jī)構(gòu)等）、機(jī)械動力學(xué)的基本知識（機(jī)械調(diào)速和平衡）、機(jī)械中常用連接（螺紋連接、鍵連接等）、機(jī)械傳動（螺紋傳動、鍵傳動、帶傳動、齒輪傳動和蝸桿傳動）以及軸系零部件等。對此，需要讓同學(xué)通過做大量的習(xí)題來鞏固所學(xué)的知識，但這也無形中導(dǎo)致了教師作業(yè)批改量的增加。教師雖花費大量精力在作業(yè)批改上，但對學(xué)生的促進(jìn)作用并不明顯。

二、《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革措施

（一）課堂教學(xué)改革方式

針對《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程內(nèi)容的復(fù)雜性，以學(xué)生學(xué)習(xí)的情況為依據(jù)，對課程內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化與整合。教師進(jìn)行教學(xué)時可將重點章節(jié)作為講授主線，其他章節(jié)則可以照此講述。如，在介紹常用機(jī)構(gòu)時，教師可把“連桿機(jī)構(gòu)”作為重點章節(jié)，向?qū)W生講述連桿機(jī)構(gòu)的組成與特點等，然后講解輪系機(jī)構(gòu)的特點，最后擴(kuò)展到間歇性運動機(jī)構(gòu)。此外，通過優(yōu)化課程內(nèi)容，教師也可把課程知識點串聯(lián)起來。課程中常用的機(jī)構(gòu)與連接并不是毫不相關(guān)的內(nèi)容，例如，教師在介紹鍵連接時，可以首先介紹單鍵連接的結(jié)構(gòu)與用途，然后再分析雙鍵甚至多鍵，對它們相同的特性進(jìn)行歸納，這樣學(xué)生就容易理解，知識網(wǎng)絡(luò)也容易形成。

除了對課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化外，采取科學(xué)的教學(xué)方法也能有效提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生獲取知識。筆者主要從下面幾個方面對課堂教學(xué)進(jìn)行改革：（1）多樣化教學(xué)。如今我們正處于數(shù)字信息化時代，課堂教學(xué)方式也應(yīng)根據(jù)時代進(jìn)步而革新。一方面，教師可以借助多媒體設(shè)備、實物模型和板書等手段結(jié)合起來展開教學(xué)。比如，教師在制作課件的時候，可以查找一些最新機(jī)械設(shè)計的典型視頻，通過在課堂中播放相關(guān)資料影片，讓學(xué)生能夠了解除了課本之外的知識，也可以促進(jìn)學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣。對于相對抽象、不宜用文字?jǐn)⑹龅臋C(jī)械構(gòu)件模型，則可以采用直接制作的方式，使學(xué)生更直觀地認(rèn)識復(fù)雜結(jié)構(gòu)的機(jī)械構(gòu)件。另一方面，可以讓學(xué)生登錄國家虛擬仿真教學(xué)平臺，線上參與機(jī)械零件的方案設(shè)計，豐富教學(xué)過程。（2）活躍式課堂教學(xué)。在課程教學(xué)中，教師可以繼續(xù)采用傳統(tǒng)的提問式教學(xué)，對針對性的問題請學(xué)生回答，也可以做一些隨堂練習(xí)題，這樣既鍛煉了學(xué)生的思考能力，也活躍了課堂氣氛。要適當(dāng)留出時間讓學(xué)生以小組的形式來討論問題，最后以小組搶答的方式對問題進(jìn)行分析。為此，教師需設(shè)置課堂問答相應(yīng)的考核制度，以促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。此外，還可以根據(jù)國際上最新的科技進(jìn)展，進(jìn)行拓展性教學(xué)，以吸引學(xué)生的興趣。（3）啟發(fā)式教學(xué)。啟發(fā)式教學(xué)可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，拓展思路。[5]在課程章節(jié)講解時，教師在講清基本理論與知識外，應(yīng)盡量結(jié)合工程實例或者問題，向?qū)W生發(fā)問，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深層次的思考。例如，在介紹機(jī)械傳動時，教師可以將“帶傳動”與“蝸桿傳動”進(jìn)行對比分析，使學(xué)生明白兩種傳動各自的特點，并積極引導(dǎo)學(xué)生對這兩種傳動的特點與用途進(jìn)行比較，以便發(fā)現(xiàn)不同傳動方式的優(yōu)缺點。（4）混合式教學(xué)。教師可以運用“學(xué)習(xí)通”等軟件，進(jìn)行線上討論，增強(qiáng)師生之間的互動，形成一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。通過向“學(xué)習(xí)通”平臺傳載課程學(xué)習(xí)資料（如教學(xué)視頻、課件和習(xí)題庫等），使學(xué)生通過手機(jī)就可完成線上自主學(xué)習(xí)。特別是對于在課堂上沒有理解的知識，學(xué)生通過平臺的復(fù)習(xí)，可起到“開小灶”的作用，使學(xué)生跟上教學(xué)進(jìn)度。

（二）實踐教學(xué)改革方式

教學(xué)實踐是現(xiàn)代高等教育中必不可少的環(huán)節(jié)，只有將理論與實踐有效結(jié)合起來，學(xué)生才能真正學(xué)好專業(yè)知識。如果僅掌握理論知識而脫離實踐，學(xué)生思維將定格在課本中，教學(xué)質(zhì)量得不到質(zhì)的提高，也難以滿足社會對專業(yè)創(chuàng)新型人才的需求。2015 年國務(wù)院發(fā)表的《關(guān)于高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的實施意見》中，明確指出要健全完善的現(xiàn)代化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程體系、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)機(jī)制與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程實踐。[6]因此，實踐教學(xué)是必不可少的。針對《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》這門課程的實踐教學(xué)亦有很多改進(jìn)的地方。作為教學(xué)主體，學(xué)校要加大資金投入，要為學(xué)生提供實踐實訓(xùn)平臺，如金工實習(xí)平臺，可讓學(xué)生直觀感受機(jī)械加工過程，也可鍛煉實際動手能力。在使用機(jī)床加工零件的時候，學(xué)生從中理解相關(guān)機(jī)床的工作原理，其思維也會得到訓(xùn)練。學(xué)校也要籌建CAD 制圖室，讓學(xué)生自己動手操作計算機(jī)以繪制機(jī)械模型，并鼓勵學(xué)生運用所學(xué)知識參加機(jī)械專業(yè)相關(guān)的比賽，如機(jī)械設(shè)計大賽、機(jī)械制圖大賽，提高學(xué)生動手能力和實踐能力。另外，學(xué)校還可以聯(lián)合當(dāng)?shù)毓S，帶領(lǐng)學(xué)生到工廠參觀，實地了解機(jī)械設(shè)備在工藝生產(chǎn)中的具體應(yīng)用。這種以參觀工廠的實踐形式可顯著帶動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，給枯燥乏味的理論學(xué)習(xí)注入了活力，同時也增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

除了實踐教學(xué)以外，高校也應(yīng)注重在實踐教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。當(dāng)代社會科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，越來越多的技術(shù)難題被攻克，即便如此社會對于創(chuàng)新型人才的需求也不曾減少，反而加強(qiáng)了創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。對于工科專業(yè)來說，是高等教育的重要組成部分以及社會培養(yǎng)人才的重點領(lǐng)域，更需要加強(qiáng)創(chuàng)新。因此，在本科學(xué)習(xí)中，可以依托高校教師的科研創(chuàng)新項目，帶領(lǐng)部分學(xué)生從事科學(xué)研究工作，這對于提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力有著極大的促進(jìn)作用，也是實現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力很好的途徑。同時，通過跟隨教師的科研創(chuàng)新項目，學(xué)生可以依托相關(guān)研究成果，參加諸如大學(xué)生“互聯(lián)網(wǎng)+”“挑戰(zhàn)杯”等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽。這樣不僅激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，也可讓學(xué)生將課程知識融入實際問題解決當(dāng)中。

（三）課后練習(xí)改革方式

課后練習(xí)是有效的鞏固知識的方法。除了常規(guī)的課后習(xí)題練習(xí)外，教師還可以針對每一個章節(jié)設(shè)置不同的設(shè)計主題，讓學(xué)生以小組的形式參加到任務(wù)主題設(shè)計當(dāng)中。在評定成績時，除以圖紙成績和設(shè)計說明書為主外，教師還應(yīng)關(guān)注學(xué)生是否按規(guī)定時間完成階段任務(wù)，是否查閱相關(guān)資料，是否認(rèn)真準(zhǔn)備答辯材料以及小組成員的參與情況，作為綜合評價的依據(jù)。同時，還可以鼓勵學(xué)生自學(xué)例如AutoCAD、SolidWorks等工程制圖軟件，并在學(xué)習(xí)過程中加深對機(jī)械設(shè)計知識的理解與鞏固。

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程內(nèi)容多，教師要布置大量的習(xí)題來鞏固和掌握理論知識，因此作業(yè)批改工作就必不可少。但在筆者看來，傳統(tǒng)的作業(yè)批改方式不能很好地幫助學(xué)生理解作業(yè)中的習(xí)題，僅僅是通過教師單方面找出學(xué)生所存在的問題，而對于學(xué)生本人來說卻并未深刻意識到自己的問題所在。同時，教師的工作量也會明顯地增加，這對于教師也是一種挑戰(zhàn)。所以，教師可以換一種方式來實施，即“零”作業(yè)批改方式。所謂的“零”作業(yè)批改實際上是通過學(xué)生之間互相批改作業(yè)實施的，從而實現(xiàn)教師“零”批改作業(yè)。這種方式可讓學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)與自我糾錯。通過批改同學(xué)的作業(yè)，使學(xué)生本人從中體會習(xí)題所涉及的理論知識。一方面，在批改作業(yè)時，遇到難以解決的問題，學(xué)生便會主動去查課本或資料來解決問題，這就相當(dāng)于一個主動學(xué)習(xí)的過程。如果部分地方實在解決不了，就要求學(xué)生做好記錄，告知教師，由教師統(tǒng)一講解。另一方面，學(xué)生在批改作業(yè)時，對于同學(xué)出現(xiàn)的問題也能及時自我反省，或是同學(xué)所做的方法比自己更好，也可以起到相互借鑒的作用，從而共享學(xué)習(xí)方法?？偟膩碚f，作業(yè)互批是一個實現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自我完善的過程，有助于提高教學(xué)質(zhì)量。需要強(qiáng)調(diào)的是，“零”作業(yè)批改是教師不直接參與學(xué)生的作業(yè)批改工作，但是學(xué)生批改后的作業(yè)仍需再交給教師審閱，以便教師從批改后的作業(yè)中找到共性問題，并加強(qiáng)指導(dǎo)。這樣一來，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)能力，也會減少學(xué)生上網(wǎng)娛樂的時間，促使學(xué)生把精力更多地投入到學(xué)習(xí)中。同時，也讓教師有更多的時間解決其他教學(xué)問題，便于促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

結(jié)語

面對世界科技的不斷革新，社會對人才的需要急劇增加的同時，更對人才培養(yǎng)的質(zhì)量有了更高的要求，促使高校需根據(jù)時代發(fā)展的要求對教學(xué)過程不斷革新?！稒C(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》作為機(jī)械類工科專業(yè)的必修課之一，面臨著教學(xué)手段單一、實踐內(nèi)容陳舊等問題，因此為了提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才，對本門課程進(jìn)行教學(xué)改革刻不容緩。筆者結(jié)合教學(xué)實際，對《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)中出現(xiàn)的問題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，期望可以有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力、實踐能力以及創(chuàng)新能力。