机械精度设计课程“以学生为中心”的教学改革

邢 艳，杨云鹏，关媛媛，秦嘉瑞，程祎琳

（1 沈阳工学院，113122，辽宁抚顺；2 沈阳阿诺德紧固件有限公司，110000，辽宁沈阳）

随着德国和中国针对制造行业提出“工业4.0”和“中国制造2025”两个发展战略，越来越多的岗位需要既拥有扎实的理论知识，又拥有过硬的实践能力的应用型人才,而应用型人才的培养一方面要着重于机械专业技术实训课程的开展和实践能力的提高,另一方面要加强专业基础课的教学，培养应用基础知识解决机械工程项目的能力,因此必须对传统教学模式进行改革。教学改革是一场全面系统的改革，包括教学目标的设定、教学内容的设计、教材的用优用新、教法和学法的更新、课堂管理的先进性及考核的多样性等多方面。机械精度设计是专业基础课模块中的一门重要课程,是联系机械设计类课程与机械制造工艺类课程的纽带，同时也起着联系机械基础课与机械专业课的桥梁作用[1]。传统的机械精度设计课程,主要讲授机械零部件的互换、几何量测量技术基础、孔和轴尺寸的公差与配合、几何公差以及表面粗糙度与检测等与零件精度设计相关的基础知识,并通过实验环节进行基础知识的验证,偏重的是教师的讲授能力;但是对机械行业应用型人才的培养要求、产品制造的多元化和复杂化的要求,以及企业对应用型人才运用机械基础知识解决工程问题能力的要求等，都必须以课程教学为基础来满足或达到。本文基于机械精度设计基本教学要求和培养目标,探讨“以学生为中心”的项目教学改革模式及项目教学方法的构建,旨在提高机械精度设计课程教学效果，使学生具备诸如对零件精度进行检测并作出正确合格性判断等能力。

1 “以学生为中心”教学模式的提出

美国儿童心理学家和教育家杜威曾提出“以儿童为中心”的观念，该观念在教育界引起了很大反响，并应用在儿童的各类教学中。传统的教学模式是围绕书本的内容展开的，课堂教学形式采用课程时间、课程进度、课程考试“三统一”的教学模式，即并行开展。传统的教学模式是在课堂上将大量死板而枯燥的知识采用填鸭式的教学方式向学生灌输,造成学生被动地接收知识,信息量巨大,无法在课堂上去思考问题并有所领悟。在教学过程中,教师是主体,学生围绕着教师和书本被动地接受课程内容,这种教学模式与杜威提出的“以儿童为中心”的教学模式完全相反,杜威提出的这个新思想对中学和大学的教学模式具有重要的引导作用,并逐渐被后人转换成“以学生为中心”的教学观念。

“以学生为中心”的教学最显著的特征是:学生是课堂的主体,教师仅起教学过程主导作用。教师在传授基础知识和实践技能的过程中,重视激发和引导学生学习的积极性和主动性,既要“授之以鱼”又要“授之以渔”[2]。因此在课堂上教师要以多元创新的教学方式培养和引导学生，让书本知识贴近工程实际项目,创建高效课堂。

为了解决传统教学模式下传授机械专业基础知识的弊端,积极开展“以学生为中心”的教学模式，课堂教学方法在传统讲授法的基础上，增加了项目驱动法、案例法、启发式教学法、讲练结合法和分组讨论法,同时选用雨课堂、多媒体等多种教学手段进行机械专业基础知识课程的教学设计。

2 基于机械实际工程项目的“以学生为中心”的项目教学方法的构建

项目教学是一种新颖的、现代教育的教学形式，它以工业社会、信息社会为基础,以大生产和社会性的统一为内容,以社会现实与发展为目的,将受教育者社会化,就是以为社会培养实用型人才为直接目的的一种人才培养方法[3]。机械精度设计课程在教学改革建设的过程中,将机械专业基础知识与机械实际工程案例有机结合,开展以学生为中心的项目教学,在教师讲授机械专业基础知识后,学生通过练习和分组讨论来巩固知识,并应用专业基础知识内容进行有针对性的机械实际工程项目的训练;以学生为中心的项目教学强调基础知识与机械实际工程案例的融合和渗透,将二者有机地结合起来[4]。引导学生在练中学、在练中思考,教学的最终目标是增强学生的成就感和自信心,培养学生的动手能力,同时增强团队的创新意识和合作精神。

2.1 组建机械类理实融合的一流教师队伍

开展项目教学,既需要教师有扎实的机械学识和教学经验,同时需要教师准备并熟悉教学资源——机械工程项目、课件PPT、机械精度检测的微课视频等,因此构建一流的教师团队是必需的。教师在选取机械工程项目的时候,要重视项目融入基础知识点的准确性、项目的应用范围以及项目的难易程度等内容,能够从学生对机械专业基础知识的接受能力出发设置课程的教学方法和选择合适的教学手段。

PPT 以及微课等课件的制作,有助于教师把个人对机械专业基础知识的凝练和独特的教学方法“讲”出来,学生先在视觉上对知识内容有一个初步的印象,在知识的扩展学习以及应用中,通过课件中的详细讲解和形象演示，学生能够加深对知识点的理解和记忆。因此,有针对性地培训PPT 的制作和机械精度检测微课视频的录制技巧,能提升教师利用信息技术开展个性化机械类知识教学的能力。

2.2 重组并增加课程资源

课程资源分为三类:课程内容资源、项目任务资源、实践微课资源。

2.2.1 课程内容资源

通过与机床研发、机器人应用、紧固件检验等多类型机械行业内的机械工程师和质量工程师进行面对面交流和线上交流,确定整合选取重点内容进行项目式教学设计,将32 学时的纯理论课内容分解为16 学时的机械理论知识讲解和16 学时的以学生为中心的课上讨论和实践练习。

将课程内容按机械工程项目划分后,将零件的尺寸精度设计、几何精度设计、表面粗糙度设计等工程项目与课程内容贯通,整体认识机械零件精度设计所涵盖的全部内容,在机械基础知识的教学中加强工程意识的培养,并在机械工程案例的设计过程中增添正确应用基础知识的课程内容。

2.2.2 项目任务资源

根据教学大纲和课程内容重点,将机械实际工程案例设计成多项讨论任务和项目任务,突出课程内容的重点、难点和应用方法,内容涵盖机械零件精度设计的全部内容,使基础知识与实践练习融合为一体,主要引入的机械工程项目有:轴承公差与配合的设计、阶梯轴的配合精度设计、钻床专用夹具钻套的配合精度设计、减速器几何公差的选用和标注方法,以及机械装配图和拆分后零件图的正确表达方法。在讨论任务和项目任务完成的过程中将学生分小组,由小组讨论分析机械工程案例的解决思路并最终确定解决方案,体现以学生为主体、以老师为主导的教学模式，并共同完成讨论任务和项目任务。

2.2.3 实践微课资源

它是整个教学改革的一小部分内容,与机械基础知识和机械实践项目都有着一定的联系,也是最直观、最先进的资源形式。实践微课是一种动态资源，它是在机械工程项目交流、设计、制造和检测的过程中产生的,也是在教学互动以及学生自主学习和反思过程中产生的。实践微课内容选取的是基础知识中的重难点内容或者是机械工程中的典型案例,将其做成10 min左右的视频学习资料,主要供学生自主学习,内容包括光谱分析仪检测零件、扭矩测试仪检测螺栓、硬度检测仪检测零件的硬度以及各种显微镜检测产品的质量。

2.3 丰富教学方法

以项目教学为主,结合讲授式、启发式、讲练结合式等混合式教学方法,突出以学生为中心。讲授式方法用来讲解基础知识,突出知识的重难点;启发式教学方法能够引导学生独立思考,分析和提出用基础知识解决机械实际工程案例的步骤和方法;讲练结合式能够加深对知识的理解和记忆；项目式教学方法用于提出项目任务和引出相关机械基础知识,引导学生在机械实际工程案例中独立思考机械基础知识的正确应用，进而培养解决实践问题的能力。在混合式教学法中可以增加小组讨论和知识竞赛等教学手段,其中：知识竞赛主要应用在对机械基础知识学习后的检验,考查学生课上对知识的理解程度;小组讨论主要应用在专题讨论环节和项目任务实施环节,学生在讨论的过程中交流学习成果和资料,培养学生团队意识以及共同解决机械实际工程问题的协作能力。同时在混合式教学法中，教师按接受能力的不同分层次划分学生,再有针对性地进行引导和辅导,真正做到差异化教学。与此同时,教师能够应用发散性思维,设计新颖的教学环节,将课程基础知识与机械实际工程案例紧密切合,形成讲授知识、推广知识、解决问题的良好教学模式。

2.4 构建课程考核与评价体系

针对项目教学模式和各教学环节内容的设置,考核采用阶段性评价和综合性考核相结合的方式,具体实施方法为课程的过程考核和期末闭卷考试。过程考核分值占比超过50%，主要是在学生完成一个单元的基础知识和讨论任务后,就安排一次阶段性的项目任务考核，体现实践能力的培养效果。而综合性考核是用汇总所有知识来验收学生的学习效果，在整门课程结课后以期末考试的形式进行。当然,在过程考核中,教师需要将考核期间出现的重点问题“及时”反馈给学生,调整学生的学习节奏,按照差异化教学法,有针对性地分层次对学生进行不同的指导,达到共同进步的目的。

3 结语

机械精度设计课程“以学生为中心”的项目教学改革,不拘泥于传统的教学思维和方法,在开展项目教学的同时,采用混合式教学方法,差异化施教,正确处理教与学的关系,明确学生为主体、教师为主导的教学模式。实践证明,“以学生为中心”的教学模式,能发现学生之间的差异,给学生创造更多动手实践和参与机械工程项目的机会,激励学生自主学习、高效学习,创造轻松活跃的课堂氛围,并培养学生的团队协作能力。