孫啟新 陳書法 席平原

(江蘇海洋大學(xué)機(jī)械與海洋工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005)

0 引言

機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械類各專業(yè)的主干基礎(chǔ)課程，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的核心課程，其實(shí)踐性、綜合性均較強(qiáng)。 課程主要內(nèi)容為通用機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)，由于每類零部件都是相對(duì)獨(dú)立的， 所以前后章節(jié)聯(lián)系不大，如螺紋連接、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等[1-2]。 對(duì)于初學(xué)者學(xué)生學(xué)習(xí)此門課時(shí)，會(huì)感到知識(shí)點(diǎn)零碎，信息分散。同時(shí)課程內(nèi)容比較繁雜，計(jì)算公式多、圖表多、專業(yè)術(shù)語(yǔ)多，用傳統(tǒng)PPT 和黑板結(jié)合方式進(jìn)行講解，學(xué)生會(huì)覺(jué)得枯燥無(wú)味，注意力難以易集中，導(dǎo)致對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解不透、掌握不熟練，進(jìn)而會(huì)厭學(xué)棄學(xué)。

該課程的最終目標(biāo)是為培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新性設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)的，理想的教學(xué)模式是打亂目前教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃，將機(jī)械專業(yè)機(jī)械制圖、力學(xué)、機(jī)構(gòu)原理、工程材料、公差測(cè)量等專業(yè)課整合，采用綜合工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)將相關(guān)內(nèi)容串聯(lián)，讓學(xué)生在做中學(xué)、在學(xué)中做，不同課程老師按照項(xiàng)目進(jìn)度展開課程教學(xué)和指導(dǎo)。但目前這一模式實(shí)行起來(lái)難度較大，是對(duì)本科教學(xué)體系的重構(gòu)?；诋?dāng)前的條件筆者在前期機(jī)械設(shè)計(jì)課堂教學(xué)中嘗試采用混合式對(duì)分教學(xué)模式，取得了較好的效果。對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)采用當(dāng)堂對(duì)分，對(duì)于難度大的理解性知識(shí)點(diǎn)采用隔堂對(duì)分，同時(shí)分別布置相對(duì)應(yīng)的作業(yè)。

1 混合對(duì)分課堂教學(xué)組織模式

針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)多而瑣碎，有的知識(shí)點(diǎn)比較簡(jiǎn)單，屬于熟悉、記憶性質(zhì)的，需要學(xué)生去閱讀、梳理，并及時(shí)記憶熟悉；有的知識(shí)點(diǎn)較難需要老師詳細(xì)講解，多舉實(shí)例講解，并采用復(fù)雜工程案例討論才能實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解、掌握和熟練運(yùn)用。因此，在多年教學(xué)積累的基礎(chǔ)上，借助智慧教學(xué)工具和現(xiàn)代化教學(xué)手段，基于對(duì)分課堂教學(xué)模式對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課堂教學(xué)進(jìn)行改革探究。根據(jù)課程內(nèi)容特點(diǎn)采用當(dāng)堂和隔堂混合式對(duì)分模式，加上線上教學(xué)，將教學(xué)分為5 步，課上4步+課下1 步：

（1）課上分組討論上次課布置課下作業(yè)。

（2）課上講授新知識(shí)。

（3）課上學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)，完成課堂作業(yè)。

（4）布置課下作業(yè)。

（5）課下學(xué)生通過(guò)線上課程資源學(xué)習(xí)，鞏固課上知識(shí)，完成課下作業(yè)。

1.1 分組討論上次課布置課下作業(yè)

通過(guò)這一環(huán)節(jié)即完成對(duì)上次課內(nèi)容的復(fù)習(xí)，又培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、創(chuàng)新能力。 給學(xué)生分組，對(duì)上一次課布置的課下作業(yè)進(jìn)行討論，在此過(guò)程老師對(duì)學(xué)生的疑問(wèn)進(jìn)行解答，討論完后每組選1 名代表發(fā)表討論結(jié)果，組內(nèi)成員一學(xué)期至少發(fā)言2 次。

討論主要圍繞方案可行性、結(jié)構(gòu)合理性、關(guān)鍵參數(shù)選擇恰當(dāng)性、 計(jì)算方法與過(guò)程完整性發(fā)表不同看法。 通過(guò)鼓勵(lì)和激勵(lì)方法調(diào)動(dòng)學(xué)生討論、發(fā)言的積極性，在討論過(guò)程中老師不要給予定性的評(píng)語(yǔ)，以鼓勵(lì)為主；根據(jù)每組討論結(jié)果和發(fā)言流暢性、客觀性給可出等級(jí)評(píng)分，作為平時(shí)成績(jī)的一部分[3]。

1.2 課堂講授新知識(shí)

對(duì)新知識(shí)進(jìn)行提綱挈領(lǐng)地講解，為學(xué)生梳理本次課的知識(shí)點(diǎn)和框架，教給學(xué)生學(xué)習(xí)本部分內(nèi)容的方法和注意事項(xiàng)，對(duì)難點(diǎn)進(jìn)行展開詳細(xì)講解。

多采用小視頻的方式給學(xué)生舉一些實(shí)際工程例子，既增加學(xué)生的直觀認(rèn)識(shí)，又開闊學(xué)生視野。 例如，在鏈傳動(dòng)一章講解時(shí)，把本章體系講清楚，采用視頻展示鏈傳動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例，重點(diǎn)講解鏈傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)特性和受力分析。其他關(guān)于鏈傳動(dòng)特點(diǎn)、組成、基本參數(shù)等相關(guān)概念留給學(xué)生自己完成。

1.3 學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)，完成課堂作業(yè)

針對(duì)本課程概念性、常識(shí)性知識(shí)點(diǎn)較多，特增加此環(huán)節(jié)，如果缺乏機(jī)械設(shè)計(jì)常識(shí)性知識(shí)，會(huì)嚴(yán)重制約結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思維的流暢性、嚴(yán)謹(jǐn)性，所以要首先解決此部分內(nèi)容學(xué)習(xí)。 學(xué)生首先用5～10 分鐘對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行通讀，然后獨(dú)立完成老師給的作業(yè)。

本環(huán)節(jié)作業(yè)教師在課前準(zhǔn)備好，形式以簡(jiǎn)答、填空和選擇為主，簡(jiǎn)答題既要考察學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，又要達(dá)到對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理的目的。 填空題以概念性知識(shí)點(diǎn)為主，選擇題突出對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的理解。 該環(huán)節(jié)目的是讓學(xué)生對(duì)常識(shí)性知識(shí)點(diǎn)當(dāng)堂掌握，為完成線上學(xué)習(xí)和課下作業(yè)打下基礎(chǔ)。 引導(dǎo)、逼迫學(xué)生參與到課堂學(xué)習(xí)中。例如，鏈傳動(dòng)特點(diǎn)及應(yīng)用、種類、組成、基本參數(shù)、鏈輪結(jié)構(gòu)及材料、鏈傳動(dòng)張緊與潤(rùn)滑方式等常識(shí)性知識(shí)點(diǎn)學(xué)生自己閱讀，同時(shí)完成課上作業(yè)。

1.4 布置課下作業(yè)

作為綜合性作業(yè)，作業(yè)覆蓋本次課重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)對(duì)前面所需知識(shí)點(diǎn)起到串聯(lián)熟悉作用。要有一定難度和創(chuàng)新性，即防止學(xué)生抄襲和草草應(yīng)付，又可激發(fā)學(xué)生興趣。選擇有一定質(zhì)量的課下作業(yè)也是保證下次課的課堂討論效果和質(zhì)量的關(guān)鍵。

在本次課結(jié)束前教師要先對(duì)作業(yè)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，給學(xué)生一點(diǎn)思路上的提示和啟發(fā)，調(diào)動(dòng)大家的興趣。例如，在鏈傳動(dòng)一章，作業(yè)不能只選取書上的傳動(dòng)鏈計(jì)算，應(yīng)將理論知識(shí)與學(xué)生感興趣的實(shí)際案例相結(jié)合，可與鏈?zhǔn)阶兯僮孕熊囅嘟Y(jié)合，讓學(xué)生進(jìn)行變速自行車傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。同時(shí)啟發(fā)學(xué)生按照輕便、省力、簡(jiǎn)單的原則設(shè)計(jì)具有新型傳動(dòng)系統(tǒng)的自行車。

1.5 線上教學(xué)資源使用

由于所布置的課下作業(yè)具有一定的挑戰(zhàn)性，學(xué)生必須充分利用線上資源才能完成。線上資源推薦學(xué)生使用在線課堂課程資源。同時(shí)推薦學(xué)生使用中國(guó)知網(wǎng)期刊、萬(wàn)方數(shù)據(jù)資源，增加學(xué)生閱讀量，開闊學(xué)生視野。這也是本課程由通用零部件設(shè)計(jì)到專用機(jī)器設(shè)計(jì)的一條捷徑。

2 學(xué)習(xí)成績(jī)考核與評(píng)價(jià)

2.1 作業(yè)評(píng)價(jià)

作業(yè)評(píng)價(jià)包括課上和課下兩部分作業(yè)的評(píng)價(jià)。一是課上基礎(chǔ)作業(yè)評(píng)價(jià)， 該部分作業(yè)答案在書本上，可讓學(xué)生互相評(píng)分。 二是課下作業(yè)評(píng)價(jià)，該部分作業(yè)難度大，在學(xué)生能夠討論后上交，由老師給出等級(jí)分，以激勵(lì)為主，不在意對(duì)錯(cuò)，在乎過(guò)程和創(chuàng)新性。

2.2 課上交流環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)

該環(huán)節(jié)由老師給出等級(jí)分，以鼓勵(lì)為主，不過(guò)分追求結(jié)果，同樣注重學(xué)生討論過(guò)程和參與態(tài)度。

2.3 課程最終考核

加大平時(shí)成績(jī)所占比重。 改革試卷考試內(nèi)容，減少客觀題數(shù)量，特別是機(jī)械記憶類題目；增加客觀題，如綜合分析解決實(shí)際工程問(wèn)題。

3 教學(xué)案例

以鏈傳動(dòng)這一章為例設(shè)計(jì)混合對(duì)分課堂教學(xué)教案。 由于鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)相關(guān)理論和標(biāo)準(zhǔn)不夠完善，內(nèi)容較煩瑣，學(xué)起來(lái)令人煩躁。 本章一般分兩次安排4 個(gè)教學(xué)課時(shí)，重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)是鏈傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)分析、張緊檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)，需老師詳細(xì)講解并展開討論，采用隔堂對(duì)分；其他基礎(chǔ)知識(shí)采用同堂對(duì)分。

第一次課老師采用視頻向?qū)W生展示鏈傳動(dòng)在工程中的應(yīng)用，然后運(yùn)用PPT 講解梳理知識(shí)點(diǎn)，時(shí)間30分鐘左右；接下來(lái)學(xué)生用15 分鐘閱讀教材，用30 分鐘完成老師發(fā)給的課堂作業(yè)，快速掌握鏈傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)；最后布置課下作業(yè)，可選題目為：環(huán)保新型鏈?zhǔn)阶兯僮孕熊噦鲃?dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、智能在線檢測(cè)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，用15 分鐘對(duì)題目進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，并對(duì)學(xué)生提出相關(guān)要求。

第二次課對(duì)所布置的作業(yè)開展課堂討論， 學(xué)生對(duì)所采用方案可行性、結(jié)構(gòu)可靠性、創(chuàng)新性、人機(jī)交互性能進(jìn)行討論，相互分享收集的資料及個(gè)人設(shè)計(jì)思想，時(shí)間控制在50 分鐘左右；接下來(lái)老師用15 分鐘左右時(shí)間對(duì)本次討論進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，主要對(duì)學(xué)生討論的焦點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)；最后學(xué)生根據(jù)討論整理自己的作業(yè)，并上交作業(yè)。

老師根據(jù)作業(yè)完成完成情況、課堂討論情況對(duì)學(xué)生對(duì)本章的學(xué)習(xí)進(jìn)行考核。并對(duì)整個(gè)教學(xué)組織情況進(jìn)行評(píng)估，提出持續(xù)改進(jìn)措施。

4 總結(jié)與反思

與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相比，混合式線上線下對(duì)分課堂大大提高了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)參與度，改善了課堂學(xué)習(xí)效果和效率，即有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，又增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力、個(gè)人學(xué)習(xí)能力，學(xué)生普遍反映良好。

課堂改革不僅是組織模式的改革，更是思想上的一次革命。 學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣了平時(shí)課上課下混日子，考前突擊應(yīng)對(duì)的學(xué)習(xí)方式，增加課堂參與度、提高作業(yè)難度，無(wú)形中是在增加學(xué)生的壓力，總有部分學(xué)生會(huì)產(chǎn)生抵觸而不配合。 這需要老師耐心的引導(dǎo)，特別是課堂討論中的發(fā)言，既要鼓勵(lì)又要給壓力，雙管齊下。同時(shí)老師也要多做出犧牲，在課下作業(yè)選題方面，要多斟酌，瞄準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)前沿，多選取學(xué)生感興趣的題目和方向，刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 對(duì)學(xué)生的輔導(dǎo)要及時(shí)到位，否則課堂改革就會(huì)被學(xué)生無(wú)情拋棄。