《機械設計基礎》課程是機械工程等專業的一門重要專業基礎課對學員學習專業課程起著承上啟下的橋樑作用。該課程的綜合性和實踐性都很強要求學生不僅要掌握紮實的基礎知識更重要的是理解從工程實踐中得來的知識經驗還要具備在工程實踐中應用所學知識設計機械傳動裝置的能力和創新能力。
一、現行教學中存在的突出問題
(一)傳統的課堂教學形式仍佔據主要地位
《機械設計基礎》廣泛的課程內容與有限的學時數及傳統課堂教學法之間存在矛盾影響學員掌握更多的機械知識,限制了他們分析、構思和設計能力及創新能力的培養。
(二)缺乏實踐手段教學目標難以實現
《機械設計基礎》是一門實踐性較強的課程應該邊學習邊實踐才能實現提高設計能力、培養創新能力的目標。但實際上由於學時有限加之缺乏合適的實踐環節教學很難達到這些要求。而且由於學員缺乏對實際機械系統的感性認識,教學效果不甚理想相當多學員只是把這門課作為一門課程去學習在實際中難以自覺運用其中的知識去指導設計。
(三)課程設計中缺乏創新訓練
許多新技術衝擊著傳統的機械設計方法及設計思想像航空航天技術、超微技術、特種機器人技術等一系列高技術領域的快速發展,為機械設計提出了更高的要求而現行的機械設計課程教學模式中忽視了學員獨立創新設計能力的培養不能最大限度地提高學生的實際設計能力和創造性設計能力。
針對上述存在的問題做了以下改革。
二、教學內容改革
(一)適當修改教材內容完善設計所必需的基本知識和基礎理論
刪減了不實用的、過時的內容捨去了概念化的對提高設計水平意義不大的部分二加強了可操作性強對提高設計水平有益的部分。以機械傳動、機械零件的設計為重點完善基本理論。教學時對基本設計計算原理和設計方法進行系統介紹增加學生解決實際問題的思路和方法。對設計方法和步驟注意分析、總結和歸納以利於學生整體設計思想方法的形成。
(二)充實基本設計方法和實踐性內容
《機械設計基礎》教學內容改革廠方面要為學員學習專業課程和終身學習奠定堅實的基礎另一方面要突出機械設計主題。課程內容體系應以設計為線索,以解決工程實際設計問題為目標構建設計基本知識和基本理論比較完備役計方法實用多樣的基本內容體系。
(三)補充現代科學技術的內容體現先進性
現代科學技術發展迅速,CAO、優化設計、有限元設計、綠色設計、反求設計等新的設計理論和方法層出不窮窄型V帶、硬齒面齒輪傳動、同步齒形帶傳動、自攻絲、膨脹螺栓聯結等這些過去因某些技術原因得不到應用的機械傳動、聯結加今已經得到了廣泛的應用。《機械設計基礎》要適應現代科學技術發展的需要,把握本課程的發展脈搏,及時補充新型結構、傳動、零件介紹新的設計理論、方法、技術、計算機輔助設計等內容拓寬視野焙養創新設計思路和方法焙養創新型人才。
三、教學方法改革
如何提高教學質量,培養學生的設計能力、創新能力?我們知道危」新總是在應對不同的困境或問題時產生的危」新離不開問題解決日所以在教學中應注重設定“問題一發現”教學情境赴學員通過一系列問題的解決來學習將靜態的知識轉化為動態的問題探究在對問題的探究中動腦、動口、動手使其得到發展。經過教學實踐我們提出了“問題一發現”教學法。
精心創設課堂情境的“問題一發現”教學法就是精心創設問題,將靜態的知識轉化為動態的問題探究,和學員一起探索,共同思維,調動學員的學習熱情引導學員發現問題的答案。在教學中這些問題不是隨意提出的而是以能最大限度地調動學員思維的積極性為原則在備課時創設好的。
精心備課是創設課堂問題情境的前提。要設計好課堂教學,除應有較深的知識功底外還應當抓住學員的心理特徵啟發學員積極思維焙養他們探究問題、解決問題的能力,從而提高學員的思維能力和創新能力日。因此在備課過程中不僅要備教材還要備學員備教法備教學語言。教學語言的準確性、生動性、形象性、啟發性、感染性會激發學員濃厚的學習興趣使他們積極主動地學習。通過創設“問題一發現”的教學情境讓學員通過一系列問題的解決來學習知識。重點思考以下幾個方面的問題。
1.這一章節與其他章節有何聯絡和區別,為什麼要引入這一節加何引入才能更吸引學員。
2根據這一節內容加何優化教學內容加何設定問題。
3本節重點是什麼難點是什麼字員學習時有可能犯哪些錯誤。
4.習題的選擇是否難度適中是否一題多解字員在社會實踐、科學研究等課外創新實踐活動中還可做哪些探索。
如何讓學員各抒己見積極參與思考和研討?首先需要集中學員注意力教員應該把抽象難懂的概念用通俗易懂的方式表達給學員注意安排課堂內容的多樣化綜合應用講解、討論、提問、自學等方式結合模型、錄影和多媒體課件等教學手段,力求教學內容生動、活潑。還應使學員腦力活動和實際操作相結合,操作可以起到組織和控制注意的作用讓學員演示模型、安排實驗等都可以集中學員注意力,幫助他們克服分心的問題。教員在講到問題轉折時應從分析現象或工程實際問題入手或者說明這個問題與其將來的需要、任務有關激發學員探究問題的興趣使其注意力很快轉移和集中。
為充分調動各個層次學員在探究問題時的積極性應力求在引入課題時就讓儘可能多的、處在不同學習程度的學員走進來進而在教員精心創設的具有挑戰性的問題情境中互相影響、討論、激勵,活躍課堂氣氛抓住學員的注意力,使學員的思維過程層層深入充分發揮學員思維的積極性,讚賞學員獨特和富有創意的理解和表達在廣泛研討的基礎上集思廣益總結得出所探討問題的結論不僅掌握了知識,更重要的是培養了學員的`思維和創新思維能力。
“問題一發現”教學法與傳統的“知識一接受”教學法的區別在於以下三個方面〔1)“知識一接受”教學法是由教員詳細地講解字員被動地接受歲問題一發現”教學法是由教員引導學員的學習方向赴學員自己去探索未知的世界探索就是發現。(2)“知識一接受”教學法著重學習的結果,“問題一發現”教學法著重學習的過程。(3)一接受”教學法強調獲得知識本身,“問題一發現”教學法強調獲得知識的方法。
“問題一發現”教學法的核心就是教員引導學員共同參與知識發現的過程焙養學員自己尋找知識的能力這樣不僅激發了他們的學習興趣和熱情焙養他們善於提問、思索和分析的習慣提高自學能力而且透過科學技術發展的內在聯絡使他們破除對科學發現、技術突破的神祕感從而積極主動地投身到具有創造性的研究工作中。而“知識一接受”教學法則把知識當成現成的結論使學員變成一種被動的接受工具這樣不僅使他們失去了對任何知識的新鮮感甚至可能扼殺他們開發新知識的創新意識和能力。下面對兩種教學方法進行比較。
(一)在《機械設計基礎》課程設計教學中兩種方法的比較
1.採用“知識一接受教學法”的做法。(1)設計前,教師把設計過程仔細講一遍役計中學員按照教員講的設計順序照貓畫虎地做一遍。(2)設計中教員做有問必答的輔導甚至沒問先答。(3)評定成績時看重圖面質量。
2採用“問題一發現教學法”的做法。(1)佈置設計任務時教員只講設計要求不講具體設計過程讓學員自己去咀嚼。(2)學員做設計時精力集中在思維過程而不是圖面質量。(3)評定成績時不注重圖面質量而注重考查學員的思路是否正確以及動腦多少。
3.採用“知識一接受教學法”做課程設計的弊端。(1)由於教員講得細輔導得勤,學員處於被動地位,容易造成教員在做設計字員只充當製圖員的角色錯位。(2)學員把精力集中到製圖上,圖描得又黑又亮,製圖訓練得多思維訓練得少得不償失。(3)畫圖好的學生得分高成績失真不能考查學員的思維能力,助長了高分低能的情況。
4.比較結果。從以上兩種方法的比較中不難看出,“知識一接受教學法”著重結果對課程設計來說學員接受了教員的詳盡講解、指導,以儘快做出設計為目的而“問題一發現教學法”著重學員學習的過程對課程設計來說教員不做詳盡指導,以培養學員思維及創新能力為目的。顯然後者的科學合理性不言而喻。
(二)在習題課中兩種方法的比較
1.採用“知識一接受教學法”的做法。“知識一接受教學法”的做法是每當上習題課時教員把本章習題中出現的問題進行總結後指出來,再演算幾個新題,學員只是接受。學習好的學員認為自己已經會了,習題課上精力不集中字習較差的學員只能把教員演算的題抄下來課後才去消化。
2採用“問題一發現教學法”的做法。在習題課中採用“問題一發現教學法”與採用“知識一接受教學法”的做法明顯不同,例如,我們在上《機械原理》課“輪系”一章習題課時預先佈置17個習題以小組為單位準備全組共同承擔。課下學員們積極思考相互討論。習題課上來自四個不同小組的四名學員當場抽籤得到的一個題目,同時在黑板上解題,然後由全班學員來判斷其對錯。如果做對了,由做題者向全班學員講解思路若有錯誤,由本小組派另一名學員上來改錯。這樣同時進行四個題直到正確為止然後再換另外四個題目。兩個小時內能進行四組題,共16個題的討論。而“知識一接受教學法”兩個小時最多講8個題目。
3.比較結果。採用“問題一發現教學法”開展小組討論式習題課不僅培養了學員分析問題、解決問題的思維能力而且培養了學員的協作能力、表達能力及板書能力,幾乎每個學員都有機會在黑板上做題。由於從小組派代表做題,每個人都怕影響小組榮譽,所以準備起來特別認真對論時氣氛也活躍。實踐證明組織好習題課可以提高學員對本門課程的學習興趣。心理學認為人們對完全不熟或完全熟悉的東西沒有興趣而採用“問題一發現教學法”開展習題課教學正是處於兩者之間重在培養學員創新思維和創新能力。
四、課程考核方式改革
考核的目的是檢查教學效果,即檢驗教學目標的實現程度和鑑別學員的差異性進而督導激勵學員學習引導教學發展方向引導學員進行知識積累、能力培養和創新精神塑造。
長期以來,《機械設計基礎》課程多采用閉卷考試這種考核方式對理論性較強的基礎課程是一種檢驗學習效果的有效形式而對設計性課程則存在較大弊端。因為設計能力體現在理論分析、資料運用、綜合判斷等設計的多環節中,閉卷考試很難體現對設計能力的檢查無法檢查學員綜合分析和解決工程實際問題的能力。針對這些問題應對考核方式進行改革改變傳統的單一閉卷考試方式為以平時考核+閉卷考試+專業素質考核等多種考核方式實行全程跟蹤考核,加強考核學員的工程實踐能力。其中專業素質考核是以學員在社會實踐、科學研究、學科競賽等課外創新實踐活動中取得的成績來評判。本專業開設的競賽活動有大學生機械創新設計大賽、成圖大賽等。
在改革實踐過程中還需系統籌建試題庫,做到教考分離。考核方式的改進將學員從死記硬背的僵化教學模式中解放出來將學員的注意力引導到知識的靈活運用上使學員注重理論與實踐的結合對加強創新能力和實踐動手能力的培養肩著十分重要的意義。
五、《機械設計基礎》課程設計改革
(一)課程設計教學內容改革
在滿足課程設計選題原則不增加學員負擔的前提下,為了提高學員對課程設計的興趣和積極性聯絡工程實踐可結合實習工廠的產品選題。這樣學員接觸到真實的產品就會自覺到工廠觀察實物,查詢資料進行設計計算和裝配圖紙的繪製。
長期以來指導教員都是自己編資料、編題目而現在從生產實際中選題對提高學員的設計水平和教員的教學水平都非常有益。但在選題中要注意選題的適當和題目的相對穩定,以利於完成課程設計的教學要求。這樣做雖說加大了教學難度要求教員有紮實的功底股計前必須做充分準備但是能讓學員體會到機械設計中既要考慮原有樣機,又要積極思考肩所創新二既滿足了具體的理論聯絡實際的要求,又達到了綜合訓練的目的較好地掌握了機械設計的基本方法使學員初步展示了運用所學理論知識解決工程實際問題的能力對自己以後專業知識的學習充滿信心。
另外在課程設計教學內容中增加了計算機輔助設計的內容通過介紹《機械設計手冊(軟體版)》的使用,利用AO丁OCAO的二次開發程式進行課程設計引數化繪圖使學員對計算機輔助設計有了理性和感性的認識膠到了良好的效果。
(二)課程設計教學模式改革
打破傳統的理論與實踐教學的分工與界限將實踐教學內容納入本課程實現理論教學和課程設計的一體化教學。提出不停課進行設計訓練,即提前佈置任務(課題)+課堂輔導+課外繪圖的課題教學法。具體作法是課程設計以運輸機當中的傳動件作為設計物件在講授完帶傳動、齒輪傳動等內容後郡將設計任務佈置下去使學員明確所要設計的物件、方法、任務要求、時間安排等。在接下來講授聯結、軸承、軸的設計等教學過程中教員也授課也輔導岸員也上課也設計並利用輔導課和課外時間繪圖。整個設計過程需要6一8周。這種不停課安排課程設計的做法是一種採用課堂理論教學加課外設計課題相結合的新的教學模式。
課程設計成績的評定依據兩個方面。一是答辯，抽取與設計內容相關的題卡回答問題二是審查裝配圖、零件圖和說明書。
以上對《機械設計基礎》課程的教學內容、教學方法、考核方式以及《機械設計基礎》課程設計的教學內容和教學模式改革進行了研究和實踐。除此之外應用網路教學對學員學習的主動性、自覺性要求較高，對教員的要求也很高,而且要取得好的教學效果必須有一套能充分體現網路教學特點適合網上資訊表達與傳輸的圖、文、聲、像並茂的電子教材及與教材緊密配合的豐富的資訊資料庫這將是今後大力發展和重點建設的目標。