基于混合對分模式的機械設計課堂教學探究

孫啟新 陳書法 席平原

(江蘇海洋大學機械與海洋工程學院，江蘇 連云港 222005)

0 引言

機械設計是機械類各專業(yè)的主干基礎課程，也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的核心課程，其實踐性、綜合性均較強。 課程主要內(nèi)容為通用機械零部件的設計，由于每類零部件都是相對獨立的， 所以前后章節(jié)聯(lián)系不大，如螺紋連接、帶傳動、鏈傳動等[1-2]。 對于初學者學生學習此門課時，會感到知識點零碎，信息分散。同時課程內(nèi)容比較繁雜，計算公式多、圖表多、專業(yè)術語多，用傳統(tǒng)PPT 和黑板結合方式進行講解，學生會覺得枯燥無味，注意力難以易集中，導致對知識點理解不透、掌握不熟練，進而會厭學棄學。

該課程的最終目標是為培養(yǎng)學生結構設計和創(chuàng)新性設計打基礎的，理想的教學模式是打亂目前教學培養(yǎng)計劃，將機械專業(yè)機械制圖、力學、機構原理、工程材料、公差測量等專業(yè)課整合，采用綜合工程項目設計將相關內(nèi)容串聯(lián)，讓學生在做中學、在學中做，不同課程老師按照項目進度展開課程教學和指導。但目前這一模式實行起來難度較大，是對本科教學體系的重構。基于當前的條件筆者在前期機械設計課堂教學中嘗試采用混合式對分教學模式，取得了較好的效果。對于基礎知識采用當堂對分，對于難度大的理解性知識點采用隔堂對分，同時分別布置相對應的作業(yè)。

1 混合對分課堂教學組織模式

針對機械設計知識點多而瑣碎，有的知識點比較簡單，屬于熟悉、記憶性質(zhì)的，需要學生去閱讀、梳理，并及時記憶熟悉；有的知識點較難需要老師詳細講解，多舉實例講解，并采用復雜工程案例討論才能實現(xiàn)對知識點的理解、掌握和熟練運用。因此，在多年教學積累的基礎上，借助智慧教學工具和現(xiàn)代化教學手段，基于對分課堂教學模式對機械設計課堂教學進行改革探究。根據(jù)課程內(nèi)容特點采用當堂和隔堂混合式對分模式，加上線上教學，將教學分為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。

（3）課上學生獨立學習基礎知識，完成課堂作業(yè)。

（4）布置課下作業(yè)。

（5）課下學生通過線上課程資源學習，鞏固課上知識，完成課下作業(yè)。

1.1 分組討論上次課布置課下作業(yè)

通過這一環(huán)節(jié)即完成對上次課內(nèi)容的復習，又培養(yǎng)學生團隊合作、創(chuàng)新能力。 給學生分組，對上一次課布置的課下作業(yè)進行討論，在此過程老師對學生的疑問進行解答，討論完后每組選1 名代表發(fā)表討論結果，組內(nèi)成員一學期至少發(fā)言2 次。

討論主要圍繞方案可行性、結構合理性、關鍵參數(shù)選擇恰當性、 計算方法與過程完整性發(fā)表不同看法。 通過鼓勵和激勵方法調(diào)動學生討論、發(fā)言的積極性，在討論過程中老師不要給予定性的評語，以鼓勵為主；根據(jù)每組討論結果和發(fā)言流暢性、客觀性給可出等級評分，作為平時成績的一部分[3]。

1.2 課堂講授新知識

對新知識進行提綱挈領地講解，為學生梳理本次課的知識點和框架，教給學生學習本部分內(nèi)容的方法和注意事項，對難點進行展開詳細講解。

多采用小視頻的方式給學生舉一些實際工程例子，既增加學生的直觀認識，又開闊學生視野。 例如，在鏈傳動一章講解時，把本章體系講清楚，采用視頻展示鏈傳動的應用實例，重點講解鏈傳動運動特性和受力分析。其他關于鏈傳動特點、組成、基本參數(shù)等相關概念留給學生自己完成。

1.3 學生獨立學習基礎知識，完成課堂作業(yè)

針對本課程概念性、常識性知識點較多，特增加此環(huán)節(jié)，如果缺乏機械設計常識性知識，會嚴重制約結構設計思維的流暢性、嚴謹性，所以要首先解決此部分內(nèi)容學習。 學生首先用5～10 分鐘對教材內(nèi)容進行通讀，然后獨立完成老師給的作業(yè)。

本環(huán)節(jié)作業(yè)教師在課前準備好，形式以簡答、填空和選擇為主，簡答題既要考察學生對知識點的理解，又要達到對知識點進行梳理的目的。 填空題以概念性知識點為主，選擇題突出對重點知識的理解。 該環(huán)節(jié)目的是讓學生對常識性知識點當堂掌握，為完成線上學習和課下作業(yè)打下基礎。 引導、逼迫學生參與到課堂學習中。例如，鏈傳動特點及應用、種類、組成、基本參數(shù)、鏈輪結構及材料、鏈傳動張緊與潤滑方式等常識性知識點學生自己閱讀，同時完成課上作業(yè)。

1.4 布置課下作業(yè)

作為綜合性作業(yè)，作業(yè)覆蓋本次課重點內(nèi)容，同時對前面所需知識點起到串聯(lián)熟悉作用。要有一定難度和創(chuàng)新性，即防止學生抄襲和草草應付，又可激發(fā)學生興趣。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)量的關鍵。

在本次課結束前教師要先對作業(yè)進行簡單的分析，給學生一點思路上的提示和啟發(fā)，調(diào)動大家的興趣。例如，在鏈傳動一章，作業(yè)不能只選取書上的傳動鏈計算，應將理論知識與學生感興趣的實際案例相結合，可與鏈式變速自行車相結合，讓學生進行變速自行車傳動系統(tǒng)設計。同時啟發(fā)學生按照輕便、省力、簡單的原則設計具有新型傳動系統(tǒng)的自行車。

1.5 線上教學資源使用

由于所布置的課下作業(yè)具有一定的挑戰(zhàn)性，學生必須充分利用線上資源才能完成。線上資源推薦學生使用在線課堂課程資源。同時推薦學生使用中國知網(wǎng)期刊、萬方數(shù)據(jù)資源，增加學生閱讀量，開闊學生視野。這也是本課程由通用零部件設計到專用機器設計的一條捷徑。

2 學習成績考核與評價

2.1 作業(yè)評價

作業(yè)評價包括課上和課下兩部分作業(yè)的評價。一是課上基礎作業(yè)評價， 該部分作業(yè)答案在書本上，可讓學生互相評分。 二是課下作業(yè)評價，該部分作業(yè)難度大，在學生能夠討論后上交，由老師給出等級分，以激勵為主，不在意對錯，在乎過程和創(chuàng)新性。

2.2 課上交流環(huán)節(jié)評價

該環(huán)節(jié)由老師給出等級分，以鼓勵為主，不過分追求結果，同樣注重學生討論過程和參與態(tài)度。

2.3 課程最終考核

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

3 教學案例

以鏈傳動這一章為例設計混合對分課堂教學教案。 由于鏈傳動設計相關理論和標準不夠完善，內(nèi)容較煩瑣，學起來令人煩躁。 本章一般分兩次安排4 個教學課時，重點知識點是鏈傳動運動分析、張緊檢測裝置設計，需老師詳細講解并展開討論，采用隔堂對分；其他基礎知識采用同堂對分。

第一次課老師采用視頻向?qū)W生展示鏈傳動在工程中的應用，然后運用PPT 講解梳理知識點，時間30分鐘左右；接下來學生用15 分鐘閱讀教材，用30 分鐘完成老師發(fā)給的課堂作業(yè)，快速掌握鏈傳動基礎知識；最后布置課下作業(yè)，可選題目為：環(huán)保新型鏈式變速自行車傳動系統(tǒng)設計、智能在線檢測鏈式輸送機，用15 分鐘對題目進行簡單分析，并對學生提出相關要求。

第二次課對所布置的作業(yè)開展課堂討論， 學生對所采用方案可行性、結構可靠性、創(chuàng)新性、人機交互性能進行討論，相互分享收集的資料及個人設計思想，時間控制在50 分鐘左右；接下來老師用15 分鐘左右時間對本次討論進行點評，主要對學生討論的焦點進行總結；最后學生根據(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、課堂討論情況對學生對本章的學習進行考核。并對整個教學組織情況進行評估，提出持續(xù)改進措施。

4 總結與反思

與傳統(tǒng)課堂教學相比，混合式線上線下對分課堂大大提高了學生課堂學習參與度，改善了課堂學習效果和效率，即有利于學生對知識的掌握，又增強了學生實踐創(chuàng)新能力、個人學習能力，學生普遍反映良好。

課堂改革不僅是組織模式的改革，更是思想上的一次革命。 學生已經(jīng)習慣了平時課上課下混日子，考前突擊應對的學習方式，增加課堂參與度、提高作業(yè)難度，無形中是在增加學生的壓力，總有部分學生會產(chǎn)生抵觸而不配合。 這需要老師耐心的引導，特別是課堂討論中的發(fā)言，既要鼓勵又要給壓力，雙管齊下。同時老師也要多做出犧牲，在課下作業(yè)選題方面，要多斟酌，瞄準機械設計前沿，多選取學生感興趣的題目和方向，刺激學生的學習興趣。 對學生的輔導要及時到位，否則課堂改革就會被學生無情拋棄。