“機(jī)械基礎(chǔ)”課程雙主線教學(xué)模式探析

■韓校粉 程兆剛 李志尊 孫立明 趙冉

0 引言

習(xí)主席在全軍院校長(zhǎng)集訓(xùn)開班式上提出了“立德樹人，為戰(zhàn)育人，培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)、專業(yè)化新型軍事人才”的新時(shí)代軍事教育方針。機(jī)械基礎(chǔ)課程是工科相關(guān)專業(yè)普遍開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是連接基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁，在學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)中起著承上啟下的過渡作用。由于長(zhǎng)期以來一直采用國(guó)家規(guī)劃教材，課程內(nèi)容缺少裝備特色，所以學(xué)生感受不到課程對(duì)將來任職的重要性；落實(shí)新時(shí)代軍事教育方針，應(yīng)面向部隊(duì)需求，立足學(xué)生專業(yè)裝備背景，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精心選擇和優(yōu)化整合，實(shí)施基于專業(yè)裝備和課程內(nèi)容的雙主線教學(xué)模式，這是當(dāng)前機(jī)械基礎(chǔ)課程改革的必然趨勢(shì)。

1 基于專業(yè)裝備和教學(xué)內(nèi)容的雙主線教學(xué)模式

第一條主線是機(jī)械基礎(chǔ)經(jīng)典的理論教學(xué)內(nèi)容，注重學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和技能的培養(yǎng)，第二條主線是基于受訓(xùn)學(xué)生的專業(yè)裝備提煉出來的項(xiàng)目化內(nèi)容，需要學(xué)生小組合作探究完成，注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)裝備的整體認(rèn)識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作及將所學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用在實(shí)踐中的能力[1]。在具體實(shí)施中，強(qiáng)調(diào)兩條主線的有機(jī)融合，因此需要在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)策略和教學(xué)過程等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

教學(xué)內(nèi)容是完成教學(xué)任務(wù)，實(shí)施教學(xué)目標(biāo)的主要載體[2]。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)手段的應(yīng)用，很多陳述性、事實(shí)性知識(shí)可利用微課小視頻等方式進(jìn)行自學(xué)，課上的教學(xué)內(nèi)容要注重培養(yǎng)學(xué)生的高階思維及綜合素質(zhì)。對(duì)于機(jī)械基礎(chǔ)課程來說，最基本要求是要體現(xiàn)為戰(zhàn)性，因此要教戰(zhàn)研戰(zhàn)，以受訓(xùn)學(xué)生專業(yè)為目標(biāo)，精心設(shè)計(jì)案例，通過分析裝備案例進(jìn)而達(dá)到學(xué)習(xí)知識(shí)、提升能力的目的。

1.2 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)是指通過教學(xué)活動(dòng)，學(xué)習(xí)者在知識(shí)和技能、過程和方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀等方面發(fā)生的預(yù)期變化。教學(xué)目標(biāo)是評(píng)價(jià)教學(xué)的科學(xué)依據(jù)，同時(shí)它還可以幫助教師評(píng)鑒和修正教學(xué)過程[2]。實(shí)施雙主線教學(xué)，需要體現(xiàn)借助裝備案例學(xué)習(xí)機(jī)械知識(shí)，使學(xué)生能夠用機(jī)械的語言解讀裝備，提升學(xué)生的裝備素養(yǎng)和機(jī)械素養(yǎng)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新精神和知行統(tǒng)一性。

1.3 教學(xué)策略設(shè)計(jì)

教學(xué)策略是指在不同的教學(xué)條件下，為達(dá)到特定的教學(xué)結(jié)果所采用的方式、方法及媒體的綜合。教學(xué)策略具有指示性和靈活性，而不具有規(guī)定性和刻板性[2]。實(shí)施雙主線教學(xué)，教師主要的任務(wù)是從學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)識(shí)出發(fā)，精心設(shè)置問題情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題 ；學(xué)生主要的任務(wù)是小組合作，通過探究研討，自主發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、尋求解決問題的線索，最終通過舊知識(shí)的延伸或新方法的應(yīng)用解決問題，從而提高認(rèn)知水平和認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

1.4 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

教學(xué)過程的設(shè)計(jì)指的是教學(xué)環(huán)節(jié)和師生雙邊活動(dòng)和的設(shè)計(jì)，是課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的核心，教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)任務(wù)、教學(xué)對(duì)象的分析、教學(xué)媒體的運(yùn)用、課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)類型的選擇與組合等，都將在教學(xué)過程中得到體現(xiàn)[2]。實(shí)施雙主線教學(xué)，應(yīng)將教學(xué)目標(biāo)作為一個(gè)重要的比對(duì)和參考要素，設(shè)計(jì)一條清晰的教學(xué)主線將專業(yè)裝備和課程內(nèi)容有機(jī)融合，使學(xué)生沉浸于解決問題的過程中，進(jìn)行知識(shí)的有效遷徙。

2 機(jī)械基礎(chǔ)課程雙主線教學(xué)實(shí)例

定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算是機(jī)械基礎(chǔ)課程中的一講，在機(jī)械設(shè)計(jì)中起著非常重要的指導(dǎo)性作用，是設(shè)計(jì)輪系的基礎(chǔ)。在后續(xù)專業(yè)課中會(huì)涉及到很多輪系及其傳動(dòng)比計(jì)算問題，所以，在講授過程中，引入專業(yè)裝備作為案例，采用雙主線教學(xué)，可為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)做好鋪墊。

2.1 定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算主要包括傳動(dòng)比大小計(jì)算和轉(zhuǎn)向判斷兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)。解決此問題時(shí)，首先將它與一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比計(jì)算建立起聯(lián)系，其次對(duì)一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)（軸線平行、軸線相交、軸線空間交錯(cuò)）的傳動(dòng)比進(jìn)行分析，最后歸納總結(jié)出定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式和方向判斷方法[3]。采用雙主線教學(xué)模式，根據(jù)學(xué)生專業(yè)，選取某型高低機(jī)作為案例，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖1[4]。此輪系很典型，包含了常見的三類齒輪機(jī)構(gòu)：軸線平行、軸線相交和軸線交錯(cuò)，能夠滿足教學(xué)內(nèi)容的需求；選取專業(yè)裝備之后，整體設(shè)計(jì)的雙主線教學(xué)內(nèi)容見表1。

表1 定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算雙主線內(nèi)容設(shè)計(jì)

表1 定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算雙主線內(nèi)容設(shè)計(jì)

圖1 某型高低機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

2.2 定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

知識(shí)和技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀這三個(gè)維度的教學(xué)目標(biāo)，具體見表2。

表2 定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

表2 定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

2.3 定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算教學(xué)策略與過程設(shè)計(jì)

2.3.1 利用高低機(jī)視頻導(dǎo)入，明確解決問題

展示高低機(jī)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫，指出高低機(jī)中手輪的角速度與高低齒弧的角速度之比即為定軸輪系的傳動(dòng)比。由此得到定軸輪系傳動(dòng)比的一般定義，即定軸輪系中指定的首末兩個(gè)齒輪的角速度或轉(zhuǎn)速之比，包括大小和轉(zhuǎn)向兩個(gè)方面。從而點(diǎn)明本節(jié)課研究?jī)?nèi)容：定軸輪系傳動(dòng)比大小計(jì)算和轉(zhuǎn)向判斷。

2.3.2 結(jié)合高低機(jī)機(jī)構(gòu)組成，分析一對(duì)齒輪傳動(dòng)比計(jì)算

計(jì)算輪系的傳動(dòng)比是一個(gè)新的問題，解決新問題時(shí)，要設(shè)法和已知知識(shí)——一對(duì)齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算建立起聯(lián)系。因此計(jì)算輪系傳動(dòng)比，前提是要判斷輪系的組成，沿著運(yùn)動(dòng)傳遞路線，分析輪系中的各對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)。分解高低機(jī)輪系，可得到它主要是由一對(duì)錐齒輪機(jī)構(gòu)、一對(duì)蝸桿傳動(dòng)和一對(duì)外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)組成，因此將輪系傳動(dòng)比計(jì)算問題轉(zhuǎn)化成了三種齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的計(jì)算問題，組成高低機(jī)的齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比計(jì)算與課程內(nèi)容之間的設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3 所示。

表3 一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比計(jì)算雙主線設(shè)計(jì)

表3 一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比計(jì)算雙主線設(shè)計(jì)

2.3.3 通過計(jì)算高低機(jī)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比，歸納定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算

知道了高低機(jī)中每一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比，學(xué)生很容易得到高低機(jī)輪系的傳動(dòng)比。高低機(jī)是一典型案例，從高低機(jī)傳動(dòng)比的計(jì)算中，引導(dǎo)學(xué)生歸納出定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法。兩者的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表4 所示。通過高低機(jī)這一案例解決了定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算的問題，可使學(xué)生舉一反三，觸類旁通，解決實(shí)際問題，提高學(xué)生的工程意識(shí)和感性意識(shí)。

表4 定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算結(jié)果雙主線設(shè)計(jì)

表4 定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算結(jié)果雙主線設(shè)計(jì)

2.3.4 實(shí)踐拓展

在機(jī)械基礎(chǔ)課程中了解其基本設(shè)計(jì)原理后，可利用課后進(jìn)行實(shí)踐探索，從而構(gòu)建由知識(shí)到案例，再到實(shí)踐的遞進(jìn)式的教學(xué)模式。課后實(shí)踐探究活動(dòng)可以到專業(yè)教研室參觀實(shí)際的裝備，也可以依托利用一些創(chuàng)意組件搭建模型，驗(yàn)證和改進(jìn)高低機(jī)的結(jié)構(gòu)。

在整個(gè)雙主線教學(xué)模式的設(shè)計(jì)中，定軸輪系傳動(dòng)比計(jì)算采用了總—分—總的方式，首先將未知問題轉(zhuǎn)化成已知問題，通過小組合作自主探究，最終求解出未知問題，在此過程中，鍛煉了學(xué)生解決問題的思維以及科學(xué)的分析問題的方法。

3 結(jié)語

本研究探討基于專業(yè)裝備與課程內(nèi)容的雙主線教學(xué)模式，通過精心設(shè)計(jì)將專業(yè)裝備和課程內(nèi)容有機(jī)融合，采用小組合作探究的方式開展教學(xué)，可有效提升專業(yè)課與基礎(chǔ)課的聯(lián)系，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)效果。在新時(shí)代軍事教育方針的指引下，要緊跟課程前沿領(lǐng)域和裝備前沿領(lǐng)域，不斷學(xué)習(xí)梳理受訓(xùn)學(xué)生的專業(yè)，提煉出與課程知識(shí)緊密結(jié)合的專業(yè)裝備，精心設(shè)計(jì)雙主線教學(xué)內(nèi)容，并在實(shí)踐中不斷優(yōu)化、完善雙主線內(nèi)容，為強(qiáng)國(guó)興軍貢獻(xiàn)力量。