翻转课堂在机械设计基础课程教学中的改革初探

秦红玲+徐翔+赵美云

（三峡大学 机械与动力学院，湖北 宜昌 443002）

摘要：智能化产品的普及，催生了“低头族”。他们的出现，让部分大学课堂教学成了教师的独角戏。如何激发学生的学习积极性，发挥其主观能动性，是当今教育工作者面临的首要问题。本文提出在机械基础课程中实施任务驱动的翻转课堂教学方法。课前通过微课等方式完成课程内容的学习，课堂上小组合作共同完成简单工程项目的设计方法，思路的选择，课后通过qq群等通讯平台完成设计细节部分的答疑和讨论。最终实现课堂教学和实践环节的无缝结合，充分调动学生的学习积极性，培养具有良好素质的工程师。

关键词：翻转课堂；机械设计基础；微课；任務驱动

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）52-0103-02

随着智能化产品的普及，社会上出现了一种特殊的种族——低头族。他们的出现，让部分大学课堂教学成了教师的独角戏。因而如何改进教学方法，以提高学生的学习兴趣，充分发挥其主观能动性是教学实践中亟待解决的问题。在起源于美国科罗拉多州林地公园高中的“翻转课堂”教学模式中，知识传授通过信息技术的辅助在课前完成，知识内化则经老师的帮助与同学的协助在课堂上完成。通过将教师和学生的角色及课外和课堂教学内容的“翻转”将原来的消费式课堂变成了生产式、创造式课堂，引起教学方法和理念的大更新[1，2]。机械设计基础是机类和近机类专业学生的技术基础课和主干课，主要解决的是机械装备设计中方案和技术设计阶段的问题，是学生成长为合格工程师所必须夯实的技术基础之一。本课程重在培养学生的思维能力，创新能力，动手能力，需要大量的实践环节来辅助课堂教学。然而传统的教学方法中实践环节，由于时间，场所等环节的多种限制，常常集中安排在本门课理论教学开课前或教学全部完成以后，达不到学完一个环节的理论课程就去实践的理想化排课。这样的分块化的教学使学生的知识体系支离破碎，无法融会贯通。因而在机械设计基础课程中推行项目驱动[3]的翻转课堂模式的教学改革理论具有实际意义。

一、机械设计基础课程特性分析

从教学内容体系来看，机械设计基础课程分为机械原理部分和机械零件部分。前半部分讲述连杆、凸轮、齿轮、间歇等常用机械的结构、运动特性；后半部分讲述螺栓连接、齿轮传动、带传动、链传动、滑动轴承、滚动轴承、联轴器、离合器等通用机械零件的工作原理、结构、特点、维护和设计计算的基础知识。

从教材[2]的编排结构可以看出：①机械设计基础课程的内容各部分间相对独立，且自成章节，呈现平行发展趋势；②对于常用的机构或零件同一用途的一般会讲2—3种，例如传动，分为齿轮、蜗杆、绕性传动3种；轴承分为滑动轴承和滚动轴承2种。这个课程体系非常适合全部或部分采用翻转课堂教学。原因在于：①视频录制非常利于采用微课的方式；②网上丰富的精品课程教学资源也可直接共享，因为各章节所讲述的对象不同，关联性不强，直接利用精品课程的资源，不会因为不同老师的不同讲课思路而使教学内容衔接不好。③平行的章节也可采用不同的教学方式，进行教学效果的对比。

针对以上特点，以项目为驱动的翻转课堂的教学模式以微课为载体，以来源于工程实际的具体设计项目为驱动，正好可以缓解学生学习工科专业课程枯燥等问题。学生在课前通过现代化信息手段自主完成课程基本知识的学习，在课堂上教师以实物或者动画三维模型为引导，和同学们展开研究与讨论，逐步解决课前学生学习视频时产生的疑惑以及完成设计项目过程中所遇见的问题，课后再通过网络讨论平台对课上问题进行深层次的讨论，这样可以大大增强学生学习兴趣，提高学习效率，进而培养学生解决问题的能力。

二、机械设计基础课程翻转课堂的教学设计

教学最根本的出发点，是激发学习者的兴趣，充分发挥其主观能动性，去收集有用的信息，探索未知的领域。为了提高学生的学习兴趣，本课程采用项目引导式教学设计法。因本校以“水电”为特色，机类专业的学生多走向水利电力行业。故在专业教育中多突出工程机械背景。为此，以某输送机的机械式传动系统的结构设计为例，进行教学内容的引入。①将学生分成约5—8人一组，给定设计参数后，指导学生进行传动系统的方案设计。因在该输送机的传动系统中，涉及到链传动，带传动，齿轮传动等多种传动方式的选择和布置问题。为协助学生完成方案设计，采用翻转课堂的方式开始进行齿轮传动，带传动，链传动，螺旋传动部分内容的教学。利用网络资源，收集一些必要的视频资料，资料不足的情况下自录少量微课视频，通过QQ群，精品课程网络课堂等平台发给学生，让学生完成教学内容的学习。而课堂教学则以检查学习效果，完成设计任务为主。学生和学生，学生和老师之间开展互动讨论，发现问题并解决问题。每次课预留10—15分钟针对学生在学习中遇到的共性问题进行集中点评讲解。②当学生完成齿轮，带，链等零件基本参数的设计计算时，很自然会涉及到该类零件的安装问题。教学内容自然过渡到轴及轴系零件的结构设计问题。于是采用翻转课堂的教学方法完成轴承，联轴器，轴等部分内容的教学。再次，随着设计工作的进行，齿轮的润滑及防护问题会引出变速箱箱体的设计问题，该问题自然也会引出连接件的设计。顺应设计任务需要，完成螺纹连接，键连接，销连接等内容的教学。③根据学生的需要，进行少量的专题教学。至此，整个课程教学基本完成，以项目驱动，任务逼近的方式，可以充分调动学生的求知欲，让学生的求知欲和兴趣来推动教学内容的进行，从根本上摆脱传统的“灌输式”教学法。学生不但能充分吸收老师所提供的教学视频中的内容，还会积极调动各类资源以解惑。课堂上的讨论，因视角不同，学生的问题有的非常新颖，此举也无形中给教师施加学习压力，最终实现教学互长的良性循环。

三、机械设计基础课程翻转课堂的实施效果考核

进行机械设计基础课程翻转课堂的实施效果考核的目的，是为了检查教学设计是否合理，为教案的修订提供依据。实施效果考核主要通过横向和纵向比较来实现。横向比较包括平行章节内容、不同的教学方法的学习效果比较，及不同教学方法的平行班的成绩的比较。例如，在教学时，带传动部分内容采用翻转课堂的教学方式，链传动部分采用传统的课堂讲述的方式。在学生进行设计任务时，可以观察并评价学生的设计情况，以检查学习效果。纵向比较，是指将本届学生的学习效果与采用传统的教学方法的往届学生的学习效果进行比较。同时，可以通过对学生后期的跟踪和回访，学生评教来深层次地了解学生的感受和学习心得，用以优化教学设计，从而由“点”到“面”的逐渐将任务引导式翻转课堂教学法在机械设计基础课程的教学中铺开。

四、结论

机械设计基础翻转课堂教学法充分利用目前智能化设备普及，电子化信息共享便利的优势，以微课为载体，以任务为驱动，充分调动学生的积极性，利用学生的求知欲来推动课程教学内容的进行，彻底摆脱“灌输式”课堂所造成的教师唱独角戏的现状。该种教学模式，不但可以使“教师主导、学生主体”的思想得以充分体现，学生的实践能力和协作能力得到明显提升，而且还能实现教学互长的良性循环。各个学校可以在充分利用耶鲁公开课、可汗学院微视频[6]、TED视频，以及精品课程资源，外加自己录制的微课视频的情况下，由“点”到“面”的逐渐将任务引导式翻转课堂教学法在机械设计基础课程的教学中展开。

参考文献：

[1]王彩霞，刘光然.翻转课堂优化中职课堂教学探析[J].职教论坛，2013，（06）：41-44.

[2]杨可桢，程光蕴，李仲生，钱瑞明.机械设计基础（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2013，（8）.

[3]宋朝霞，俞启定.基于翻转课堂的项目式教学模式研究[J].远程教育杂志，2014，（01）：96-104.