“机械制造装备设计”课程案例化课堂教学改革研究

都金光　李晓忆　何文斌　马军

【摘 要】本文结合当代大学生教育的特点及特征，详细的分析了“机械制造装备设计”专业课在面向机械工程学科培养进行中所存在的一些问题，指出了传统教学模式导致了理论与实践相脱离，学生的创新性思维得不到有效锻炼，很难培养出学生的实际操作能力与解决实际问题的能力的弊端等；并针对这些问题阐述了课程案例化课堂教学改革研究在“机械制造装备设计”课程中应用的可行性，给出一系列教学改革方法，并分析了其改革中的关键问题及主要特色，为激发学生独立思考和发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生的科学精神和创新思维习惯奠定基础。

【关键词】传统教学；案例化；课堂教学；关键问题

1 “机械制造装备设计”课程教学现状

“机械制造装备设计”是一门历史发展悠久的专业课程，是机械类专业一门重要理论实践专业课程，主要是教授学生机械制造装备设计方法、金属切削机床设计，典型部件设计，工业机器人设计、机床夹具设计以及物流系统设计和机械加工生产线总体设计等的基本理论与方法，为学生从事制造业工作打下基础，现已成为众多高等学校机械工程学科本科教学中量大面广的重要的一门专业课。其包含知识面广、专业性强、实践性高等特点，使得学生在学习时难度较大，教师的教学效果不太理想。

目前，由于本课程书本上的繁琐理论使学生无法理论联系实践，对学生的学习兴趣产生极大的冲击，逐渐对机械缺乏感性认知，便造成了以下弊端：1）教学模式相对单一或不足，在对其讲述中仍旧采用的是传统教学过程，即教师通过系统细致的讲解，使学生掌握大量知识的教学方法，形式比较单一，学生只是一味地接收教师的知识灌输；2）课堂气氛不活跃，目前由于网络的发达，很多学生处于老师在上面讲，学生在课堂上玩手机、睡觉等的现象比较多，学生主动参与课堂讨论的机会太少，学生创新性思维难于得到有效培养；3）学生的学习效果及考核方式比较单一，考试只注重书中基础理论的考察，而较少注重学生的设计分析能力的考察；4）实践环节太少，导致学生没有实践经验和动手能力差，甚至有些高校所开的实验课与课堂重要的结构原理方面的相关联程度太少，从而影响力学生对相关理论知识的充分理解，甚至使培养的学生与社会需求脱节。可见，现今的传统教学模式很难兼顾到这两个方面，在一定程度上，这种教学模式导致了理论与实践相脱离，学生的创新性思维得不到有效锻炼，这就很难培养出学生的实际操作能力与解决实际问题的能力。

随着计算机的广泛应用及互联网的普及，“翻转式课堂教学”在全国各所学校逐步慢慢推广，其教学模式逐渐变得可行和现实，可以将专业课程进行案例化、专题化课堂教学模式的探索与实践，以加强大学生创新能力的培养、提高大学生的实践能力，完善大学生实践平台，为进一步深入地进行工科专业课程体制改革，以及推进应用型人才培养模式改革奠定基礎。

2 教学方法改革研究

针对上述问题的存在，该课程改革的总体理念与思路就是将通过翻转式教学将实践、理论和设计三者相互融合，交叉进行，使得三个方面能够相辅相成，并相互促进，从而能够实现对该课程知识体系的完全理解与把握。具体说来，包括以下几个方面：

2.1 基于翻转式教学的“机械制造装备设计”课程混合式教学设计研究

基于翻转式课堂教学就要综合考虑教学目标、教学环节、教学内容、知识点难易等方面的因素，通过对课程体系进行优化重组，明确指出哪些内容需要使用传统教学方法，哪些内容需要以案例化为载体的翻转式教学，哪些内容是需要让学生进行深入讨论的部分，最后在教学活动中以传统教学和“微课-讨论-实践”相结合的方式为主线，对整门课程进行混合式教学设计。

2.2 “机械制造装备设计”课程案例化、专题化研究

对“机械制造装备设计”课程混合式教学中需要以微课为载体的翻转式教学和需要让学生进行深入讨论的部分，考虑实践以及实习现场或者是实验室的相关设备和实物分析图，或者用用三维软件对某些难以理解的结构进行三位运动装配模拟仿真，对相关知识点进行重构组合，结合理论讲授部分，将其相关部分以制作短小视频的方式制作成案例、专题，可以利用相关的平台让学生提前进行观看预习或者以点播式的方式先在课堂上让学生自主学习，而后让学生进行分组讨论，培养学生的自主学习能力、提高学生学习的灵活性。

2.3 基于网络平台的实践环节加强研究

通过大学生科技竞赛、技能培训基地和校企合作研究，以及设置开放性、设计性和综合性实验项目，打造学生真正的实践环节平台。在对课堂上没讨论完或没讨论彻底的问题或者课后遇到新的难题留在结合相关的实践环节在网络平台上进行探讨，以便进行充分的探讨达到更深层次的认知。教师可将课堂上问题与解决方案，甚至精彩的讨论环节进行资源整合并上传网络，学生们永久可以下载保留。利用互联网将实践过程中的经验体会结合案例化和专题化内容整理成微视频，通过论坛，微信以及微博、云空间等平台发布共享，让更多的人进来讨论，批评改正，优化提升。

2.4 教学改革课程考核方法改进研究

通过尝试改变以往课程考核集中在期末，一卷定成绩的古老方法。在学习评价方法上可以做如下考虑：增加课堂提问环节10分、课堂分组讨论环节10分、实践与试验环节20分、基础知识理论考试50分、附加分制10分（学生根据自己学习的程度，选择一个与课程相关的问题进行分析，并提出带有自己的思考的设计或解决方案来）

3 改革方法分析

3.1 改革目标

通过对“机械制造装备设计”专业课程进行案例化、专题化课堂教学模式的探索与实践，提高大学生的创新与实践能力，完善相关教学实践平台。激发学生独立思考和发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生的科学精神和创新思维习惯，切实提高教学质量。并加强了学生们学习时自主规划能力与探索能力，让学生们的思维得到更灵活的运用，尤其是工科学生的实践能力得到明显提升。从而为郑州轻工业学院作进一步深入地进行工科专业课程体制体制改革，以及推进我校应用型人才培养模式改革奠定良好基础。

3.2 改革中的关键问题

3.2.1 “机械制造装备设计”混合式教学体系设计及评价问题

一方面，“机械制造装备设计”课程强调理论的讲解，但要与案例分析和软件工具紧密结合，最后要落实到专业技能的提高上来。另一方面，作为应用型本科院校的学生不仅要掌握软件操作，更要掌握一些其它深层次知识，如何建立具有可操作性、可评价性的混合式课程体系是本课题的关键性问题。

3.2.2 “机械制造装备设计”课程案例化、专题化课堂模块设计问题

在对“机械制造装备设计”课程相关知识点进行案例化、专题化的过程中，如何结合交叉学科知识把短小精悍的视频设计的生动易懂，使学生把应该掌握的必要知识及能力融入。而课堂活动模块设计翻转课堂的课堂教学环节，实际上是帮助学生进行知识内化（下转第95页）（上接第93页）的环节。教师课堂活动模块的设计直接影响教学效果。在“机械制造装备设计”课程案例化、专题化课程教学中，如何进行课堂活动模块设计是本课题的关键问题。

3.3 主要特色

3.3.1 构建新的教学理念与教学模式，将理论教学与实践教学有机的结合在一起，实现在互联网新时代下对创新实践型人才的培养；突出“以基于翻转式教学的交互式教學模式、强化实践环节、以教师为主导、以学生为主体”的专业课程核心教学理念。

3.3.2 打破传统教学过程中的“以老师为中心、以教材为中心”的教学模式，采取提出问题、分析问题、解决问题的方式授课，可以充分调动学生的学习积极性，活跃课堂气氛，使学生的学习过程由被动接受变为主动思考。

3.3.3 通过整合优化教学内容，极构建网络教学平台，进而加强实践环节建设，体现课程的先进性和实用性。

4 结语

“机械制造装备设计”的案例化是一种新的教学理念与教学方法的教学改革，虽然看起来过程繁琐，但是本课程的专业学科知识点明确，每一章一个侧重点，可以按章节来编排制作案例化素材，也可以侧重于一类结构、一类设计方案、一类方法的应用。这样做的主要目的是把一些重要的，较难理解的知识点将它们案例化、专题化后展现给学生（可通过视频或动画），以有效的提高课堂效率，帮助学生高效地完成课堂学习任务，提供学生进行学科专业学习的平台和渠道，积极实行启发式和讨论式教学，激发学生独立思考和发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生的科学精神和创新思维习惯，切实提高教学质量。相信这种教育方式可以加强学生们学习时自主规划能力与探索能力；通过这种混合式和探究式的教育方法，由于让学生们参与其中，可以使其思维得到更灵活的运用，尤其是工科学生的实践能力得到提升。

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[责任编辑：田吉捷]