《机械原理》翻转课堂教学模式设计与实践

何丽红 刘兰

摘 要：翻转课堂是一种突破传统课堂，让学生从被动接受知识变成主动学习知识的创新型教学模式。本文以平面四杆机构的特性为案例对机械原理课程的翻转课堂教学模式进行了设计与实践，实施过程分为课前推送资源、学生自主学习、课中创建活动、课后布置作业、教师总结评价等五个教学环节。实践结果表明，翻转课堂与传统课堂相比能更好地发展学生的学习能力、提高学习兴趣、提升学习效果。

关键词：机械原理 翻转课堂 教学模式 设计与实践

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2019）02-0-02

前言

在传统的机械原理教学中，教师在课堂上以讲授为主，学生被动接受知识传授，在课后完成老师布置的作业。机械原理课程原理、概念、图表以及公式等非常多，学生感觉枯燥、抽象，没有兴趣，于是上课玩手机、睡觉，教师不得不一边讲课一边提醒学生认真听讲。另外，课后作业抄袭比较严重，教师无法有效地判断学生对知识的理解和掌握程度，无法公平地给出过程考核成绩。最后导致该课程的学习效果不够理想。在互联网时代下，获取信息和知识的渠道已不再局限于课堂，如何利用这一点来发展学生的学习能力、提高学习兴趣、提升学习效果是当前的高等教育多元化教学模式的发展方向。

近几年翻转课堂教学模式逐渐应用于机械类专业的各门课程的教学中，且取得了一定的成效。蓝墨云班课是一款基于移动终端开发的即时反馈教学互动工具。教师使用蓝墨云班课发送课程通知；推送图片、视频、音频、PPT课件、教案、作业等各种学习资源，而学生的是否学习、学习了哪些内容，都可以及时地反馈给教师，教师可以及时地提醒一些学生进行学习。蓝墨云班课给翻转课堂的课前学习阶段提供了良好的交流互动、监督平台，非常适合开展翻转课堂教学。为了使机械原理课程达到较好的教学效果，有必要对该课程进行基于蓝墨云班课的翻转课堂教学模式进行设计与实践。

一、翻转课堂教学模式的意义

翻转课堂是指教师把知识点录成短小精悍的微视频，配以微课件及其他学习资料和进阶作业，通过学习管理平台发送给学生，学生在教师的指导和引导下先进行自学，完成进阶作业，教师通过有效途径详细把握学情，课堂内有针对性地重点讲解，和学生一起解决疑难问题，完成作业。这种教学模式是对课上教学、课下作业方式的整体翻转。

在翻转课堂教学模式中，学生在课前已经自主学习完成基本的概念性知识，带着问题疑惑走进课堂，在教师的引导下，通过与老师的交流完成答疑、难点的学习讨论，进而理解掌握。这种模式可以充分调动学生的主观能动性、激发学生的学习兴趣。这种教学模式要求教师对教学内容进行取舍和重组，对每节课的教学路径进行合理地设计，才能达到最好的教学效果。

二、机械原理翻转课堂教学案例

机械原理是一门专业基础课，具有很强的理论性和实践性，其课程内容相对比较繁杂，各知识点之间相对独立，并不是所有的知识点都适合翻转课堂教学模式。以湖南工程学院机械工程学院为例，机械原理课程组对该课程中“平面机构的自由度”“用速度瞬心法作机构的速度分析”“不考虑摩擦时机构的动态静力分析”“平面四杆机构的特性”等内容进行了翻转课堂教学设计与实践。在这里通过“平面四杆机构的特性”一节来说明翻转课堂在机械原理课程教学中的实施过程。

1.课前推送资源

翻转课堂有效实施的前提就是在课前提供学生的预习微视频、PPT课件，自测试题等资源。对“平面四杆机构的特性”一节，教师共录制了三段微视频，分别是“急回特性及行程速比系数的定義”分钟；“压力角与传动角定义”3分钟；“死点位置定义”3分钟。将录好的微视频和制作好的课件推送到蓝墨云班课上。

2.学生自主学习

学生接到蓝墨云班课的通知后，在规定时间内完成课件及微视频的学习。通过预习，了解了曲柄摇杆机构的急回特性和行程速比系数的定义、压力角与传动角的定义以及死点位置的定义。在这一阶段，学生是利用碎片化的时间学习，所以推出的学习内容应是一些基本概念和简单定义，如果学习内容难度大，会打消学生们课后自觉学习的积极性。学生在课后轻松学习的同时，肯定会产生一些疑惑，比如急回特性有什么工程意义？机构运动中遇到死点位置又如何能顺利通过等。让学生带着问题进课堂，听课效果会事半功倍。同时，教师在课前一定要关注蓝墨云班课，对于没有按时完成自学的学生，要打电话通知，务必让学生知道，教师是有监督的，这对于个别不自觉学习的学生很重要。

3.课中创建活动

课中创建的教学活动是否恰当是翻转课堂开展成功与否的关键环节。这些活动要充分调动学生的积极性，能产生一定的紧迫感，减少开小差的可能性。

3.1进行签到

利用云平台的签到功能，设置一键签到或者手势签到，要求1分钟内签到完毕。最后签到的一个同学回答问题：曲柄摇杆机构急回运动的急回程度用什么参数来衡量。

3.2上课后入门考

学生完成蓝墨云班课上的自测题，以检测他们课前自学情况，也相当于课前复习。这一环节设置的两个题目分别是：（1）压力角和传动角怎么变化时对机构的传动愈有利？给出了四个选项A.压力角变大、传动角变大；B.压力角变大、传动角变小；C. 压力角变小、传动角变大；D. 压力角变小、传动角变小；此题考核学生对压力角和传动角定义的理解与分析。（2）指出曲柄摇杆机构中的死点位置。A.曲柄主动，曲柄与连杆共线时；B.曲柄主动，曲柄与机构共线时；C.摇杆主动，曲柄与连杆共线时；D.摇杆主动，曲柄与机架共线时。此题考核学生对死点位置的理解。做完自测题后，要求同学们收好手机，对这两题教师只需简单说明后就可以开始下一个环节。在课堂开始的前5分钟，通过这样的教学设计，极大地活跃了课堂气氛，调动了同学们的积极性，让他们在轻松愉快的氛围中掌握知识。

3.3重难点讲解中随机抽查

由 可知，当机构存在极位夹角 时，机构便具有急回特性。 角越大， 值越大，机构的急回运动性质也越显著。教师在PPT中将对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构进行对比，如图1所示，引导学生通过求解极位夹角 值来判断机构是否具有急回特性，此处要注意滑块极限位置的确定方法。然后推出导杆机构，如图2所示，让学生分析其是否具有急回特性。利用随机选择或者摇一摇的方式对学生进行随机抽取答题。机构的急回特性在工程实践中有何意义，应用举例，随机抽取学生答题。

为了保证机构传力性能良好，应使 。教师以曲柄摇杆机构为例分析讲解其 出现的位置及求解其大小。对偏置曲柄滑块机构，给2分钟时间让学生互相讨论后，随机抽查回答。

3.4学生展示

对于机构中的死点位置，一方面，为了使机构能顺利地通过死点位置而正常运转，必须采取适当的措施。另一方面，在工程实践中，也常利用机构的死点位置来实现特定的工作要求。课前一周，已有两名同学接受任务，分别选取一个方面，做好讲课PPT，画好机构运动简图，进行实例应用分析。课堂上这两位同学分别用3分钟时间作了讲解。学生在课前做了非常充足的准备，课上其他同学听得非常认真，课堂上学习气氛浓厚。尤其是上台展示的同学，学习能力和表达能力都得到了锻炼。

3.5下课前出门考

经过一堂课的学习，下课前在云班课上进行小测试，考查同学们对本次课内容的掌握程度。这一环节设置的两个题目分别是：（1）下列机构中具有急回特性的是？给出了四个选项A.双曲柄机构；B.对心曲柄滑块机构；C.双摇杆机构；D.曲柄摇杆机构；（2）下列哪个机构没有利用机构的死点位置来实现特定的工作要求。给出了四个选项A.飞机起落架机构；B.机床夹紧机构；C.轮椅的制动机构；D.惯性筛机构；

4.布置课后作业

教学活动结束后，要及时进行知识的巩固，考核学生对知识的掌握程度。学生已在课前抽时间自学，课后作业不宜过多，如果无形中加重学生的学习负担，会打消其积极性。这一环节教师只布置了一个作业题：在偏心曲柄滑块机构中，设曲柄长度a=120mm，连杆长度b=600mm，偏距e=180mm，曲柄为原动件，试以作图法确定极位夹角θ，并求行程速比系数K的值；当以曲柄为原动件时，求此机构的最小γmin。

5.教师总结评价

课程结束后，教师要及时根据学生课堂情况对整个课程内容进行再梳理，并发送至云班课，让同学们复习，如有不理解的，可通过云班课线上或线下与教师交流。批改完作业后，教师将学生回答问题、随堂测试、学生展示及作业等中所获得的评分公布于班级，作为过程考核成绩，与期末考试成绩按一定比例计入该课程的总评成绩。

三、翻转课堂教学实践中的体会

在实施机械设计制造及自动化两个班级合班共65人翻转课堂的教学实践中，我有以下体会：

1.对教师要求更高

翻转课堂要求教师课前录制好微视频、分解好知识模块、做好课件、做好测试题等电子资源。教师要督促学生完成課前自学，进行翻转课堂课程设计。教师课后要及时批改作业，对知识再梳理，对学生评价等，这些都要求教师投入更多的时间和精力，教师必须根据学生的实际情况不断地更新调整教学流程。

2.对学生要求更高

翻转课堂上趣味性增加，激发了学生的学习积极性，但课前自主预习很重要，这就要求学生能自律，可以利用碎片化时间完成预习。

3.课程评价体系要完善，反馈要及时

在进行翻转课堂之前，一定要让学生明确课程线上线下的考核方式，比如此次翻转课堂学习总分定为100分，课前视频学习10分、课件学习10分，回答问题正确10分，学习知识展示20 分等，所有项目进行细化量化，让学生明确学习任务学习内容，做到有的放矢。

结语

通过对机械原理课程进行翻转课堂教学，课堂上教师与学生互动加强了，学生在课堂上学习的积极性和主动性极大增强，他们会主动地去发现问题、思考问题，提高了学习效果。但翻转课堂实施的关键在于教师，教师对学生课前自主学习情况的监督，教师对课堂教学活动的设计，这都要求教师在教学理念上要转变，在教学能力上要进一步提升。

参考文献

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[4]唐伟，杜亚飞，倪陈强.基于翻转课堂的《机械原理》课程教学设计与实践探索[J].科技经济导刊，2018，（1）：148-150.

作者简介：何丽红（1978-），女，汉，湖北荆门人，硕士，湖南工程学院机械工程学院讲师，研究方向：汽车自动变速理论与控制。