湯迎紅 明興祖

（湖南工業(yè)大學機械工程學院 湖南 株洲 412008）

1 研究性教學的內(nèi)涵

研究型教學起源于美國著名心理學家杜威創(chuàng)立的“問題教學法”,成熟于克伯屈的“設計教學法”，經(jīng)施瓦布總結(jié)，逐漸形成了研究型教學模式，也稱研討式教學模式[1]。研究型教學是一種以“學生為中心”的教學模式，教師以課程內(nèi)容和學生的學識積累為基礎，引導學生創(chuàng)造性地運用知識和能力，自主地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，在研討中積累知識、培養(yǎng)能力和鍛煉思維的新型教學模式。本文將從教學內(nèi)容組織、教學模式改革、考核機制優(yōu)化等方面闡述《機械設計》課程研究型教學模式。

2 教學內(nèi)容的組織

2.1 教學內(nèi)容的系統(tǒng)性

機械設計的內(nèi)容非常繁雜，概念多、公式多，各章內(nèi)容相對獨立，工程背景很強，學習起來比較費勁。這就需要教師在明確教學要求、吃透教學內(nèi)容的基礎上優(yōu)化整合教學內(nèi)容，找出課程的系統(tǒng)性和規(guī)律性。機械設計課程的教學中,以通用零件作為研究對象,講授的基本思路是:零件的工作情況分析→失效形式分析→確定設計準則→設計計算(參數(shù)的選擇)→結(jié)構(gòu)設計。在課堂教學中，重點講授的內(nèi)容是機械設計的共性問題和典型零件設計的基本理論和方法。例如，對于“帶傳動”、“鏈傳動”、“齒輪傳動”、“蝸桿傳動”和“軸承”等典型通用零件，重點講授它們的基本設計理論和計算方法[2]。在講課的過程中要求同學們多對比，找共性，例如“帶傳動”、“鏈傳動”和“齒輪傳動”相互之間的工作環(huán)境及優(yōu)缺點對比？齒輪傳動中“直齒輪”、“斜齒輪”是否可以歸為一類？斜齒輪傳動為什么比直齒輪傳動有優(yōu)勢？有了直齒輪和斜齒輪傳動，為什么還需要蝸桿傳動、錐齒輪傳動？通過這些問題的提出，幫助學生更好、更深的掌握傳動基本知識。

2.2 教學內(nèi)容的先進性

研究性教學，本身就是一個知識創(chuàng)新的過程。因此，要求學生應該是在系統(tǒng)介紹本學科經(jīng)典理論的基礎上，將最新的、最前沿的研究陳果引入課堂，引發(fā)學生的討論和質(zhì)疑，建立新思維、形成新觀念、新理論，培養(yǎng)學生的問題意識和批判精神。在教學的過程中結(jié)合具體內(nèi)容，將多種現(xiàn)代設計方法引入到教學的過程中。例如在教學中通過展示減速箱的三維裝配及仿真模擬以及軸或齒輪FEA應力云圖，引入三維軟件應用及有限元分析的基礎知識；通過展示運用電子表格軟件Excel進行帶傳動的輔助計算設計，幫助同學們加快設計速度，減少設計誤差，更方便的調(diào)整設計參數(shù)。此外，通過介紹一些已經(jīng)實現(xiàn)的計算機輔助設計實例，鼓勵學生課外利用VB、Matlab等語言自主開發(fā)通用零件的輔助設計軟件和機械優(yōu)化方法計算軟件。先進設計方法和手段的介紹，旨在提高學生的設計創(chuàng)新能力和工程素質(zhì)。

3 教學模式的改革

3.1 主體式教學

主體式教學讓學生盡可能真正作為主體參與教學活動的各個環(huán)節(jié),以興趣、問題為導向，啟發(fā)、激勵學生的主動實踐意識，注重學生質(zhì)疑力、觀察力等素質(zhì)的培養(yǎng)，增加使學生獲得創(chuàng)新成果的機會[3]。在這一過程中，教師布置相關(guān)學生首先運用網(wǎng)絡、書刊、調(diào)查研究等手段收集和分析信息資料，并利用信息資料歸納出解決問題的思路或觀點；然后將自己的觀點在小組內(nèi)進行交流，逐步豐富；最后，學生要把自己的收獲進行歸納、整理、總結(jié)，形成書面材料，并以口頭報告的形式，就有關(guān)內(nèi)容向全班發(fā)表自己的看法和觀點。每個學生都有機會走上講臺，實現(xiàn)由“學習者”到“研究者”角色的轉(zhuǎn)換。例如筆者在滾動軸承的教學中，首先對同學們分組，要求他們查資料了解高速軸承在風力發(fā)電機、高速鐵路中等方面的應用以及跟蹤新型的軸承技術(shù)，學生很快就了解到軸承不僅僅有實心滾動體，也有空心圓柱滾子軸承以及最新提出的彈性復合圓柱滾子軸承，從而對軸承滾動體結(jié)構(gòu)以及對應的設計計算準則有了較清晰的認識，極大地激發(fā)了他們主動探索軸承技術(shù)的興趣。另外在有些章節(jié)的教學中，我建議學生自學，例如“鍵聯(lián)接”、“銷聯(lián)接”，在自學的基礎上安排一兩次課進行答疑和提問。通過這樣的方式盡量將課堂時間還給學生，使他們成為課堂的真正主人，在培養(yǎng)探究能力的同時，也給他們提供了一個展示自我的平臺，學生的主體意識和個性發(fā)展便會得到促進，學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力也就會在潛移默化中得以扎實提高。

3.2 啟發(fā)式教學

隨著現(xiàn)代教育觀念的普及，啟發(fā)式教學思想更加科學化，已經(jīng)超越了方法層次，而上升為一種建立大現(xiàn)代教育理論基礎上的教學普遍法則。啟發(fā)式教學按照“教為學服務”的原則，從學員原有的認知結(jié)構(gòu)出發(fā)，精選教學內(nèi)容，創(chuàng)設問題情境，運用多種方法，喚起學員的學習興趣，誘發(fā)學員積極的同步思維，使其處于最佳的思維狀態(tài)[3]。例如：在學習機械疲勞強度時，列舉學生身邊熟悉的疲勞破壞的實例，例如提示姚明的腳傷是否為交變應力引發(fā)的疲勞破壞？包括同學們英俊帥氣的臉在歲月中老去是否也類似如此？在 “軸”這一章節(jié)，解釋有傳動路線經(jīng)過的軸段才受到轉(zhuǎn)矩的作用時，用生活中檸毛巾的現(xiàn)象說明：只有受到扭矩的兩手之間毛巾才被擰干。

3.3 研討式教學

機械設計課程設計涉及知識面廣，除了機械設計的基本理論和方法外，還涉及到公差、加工制造、制圖、材料及材料力學的諸多知識，學生普遍感到難度大，所完成的課程設計作業(yè)問題較多。為了較好的解決這個問題，首先調(diào)整授課順序，結(jié)合課程設計順序安排教學，先講帶傳動、齒輪傳動、軸、滾動軸承等章節(jié)，并且提前布置的課程設計任務，在每個章節(jié)根據(jù)課程設計的內(nèi)容完成對應的設計題目，這樣老師和學生都有充分的時間更好的完成這項學習要求。課程設計分組時一般以學生以寢室為單位，集體設計討論，每完成一個階段的設計計算，就組織一次課堂報告，并由部分學生代表和指導老師組成評委當場提問并進行評分，及時解決設計中存在的問題。為提高圖紙的質(zhì)量，指導老師組織對部分圖紙進行集中點評，和學生一起來找問題。作為指導老師只進行提示性解答。例如針對轉(zhuǎn)配圖中的尺寸標注，可以提示“裝配圖中應該標注哪些尺寸？”，具體的答案由學生給出。在指導的過程中，考慮到學生班級人數(shù)較多，可以考慮多名老師參與指導，建議每位老師具體指導的學生不超過十人。實踐表明，這種討論形式，激活了學生思維，深化他們對問題理解，同時，在這一環(huán)節(jié)中，通過交流、研討，同學們逐步學會客觀分析和辯證思考，逐步養(yǎng)成敢于質(zhì)疑的良好思維品質(zhì)。

4 評價考核機制的優(yōu)化

在學生的學習成績評定中，改變期末書面考試一次定終身的做法，將考試貫穿于機械設計課程的全過程，加大平時成績所占比例，平時成績的評定與學生平時參與教學過程、科研實踐活動、各種機械設計大賽掛鉤。在考試方法上打破傳統(tǒng)的閉卷考試方式，變單一的知識點測試為主體的能力測試，充分發(fā)揮學生的優(yōu)勢和潛能。這樣可以加強對學生學習過程和應用能力的檢查與評定，克服傳統(tǒng)考試中題目的限時性、定向性、唯一性、單純性的弊端,突出培養(yǎng)學生的能力,激發(fā)學生的學習自主性,鼓勵學生的個性發(fā)展以及培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力,避免學生處于被動學習的狀態(tài)和陷入考前突擊的誤區(qū)[4]。

5 結(jié)束語

研究型教學是教師帶領學生以探索未來或未知問題為主,主要培養(yǎng)訓練未來人文社會觀念和全面能力(簡稱PHA教育模式)[5]。實現(xiàn)這一目標的過程中關(guān)鍵是教師，教師的教學以研究型為主，在研究型教學的處于主導地位,從傳統(tǒng)傳授知識的角色轉(zhuǎn)化為傳授學習方法和科學研究方法、傳授科學觀和科學態(tài)度的角色，從教育者角色轉(zhuǎn)變成學習者、創(chuàng)造者的角色。學生的學習以研究型學習為主，在研究型教學的處于主體地位。學生在教師的指導下以類似科學研究的方法進行主動學習，主動的發(fā)現(xiàn)問題,設計解決問題的最佳方案,在學習的過程中形成科學態(tài)度和創(chuàng)新品格，形成良好的社會責任心和專業(yè)事業(yè)心。

[1]郭海濤，王曉明，張丙芳加強研究型教學,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才張榮懷[J].山西醫(yī)科大學學報:基礎醫(yī)學教育版，2010,5(12)5)：481-482.

[2]龍有亮，談機械設計課程教學的方法和藝術(shù)[J].廣西大學學報，2008(5)：43-44.

[3]張文娜，熊飛麗，研究型教學模式實踐與探討——基于《傳感器與測試技術(shù)》[J].當代教育論壇，2011，3：50-52.

[4]黃秀琴，“機械設計”課程教學改革的研究與實踐[J].常州工學院學報，2006，6(19)79-81.

[5]李樂山，高等學校進行研究型教學的方法與意義[J].西安交通大學學報：社會科學版，2008，1(28)92-96.