基于PBL的機械工程專業(yè)課程教學模式研究與實踐

滕琦瑋　胡亞輝　牛興華

摘 要 PBL（Problem-Based Learning）被譯為“基于問題的學習”，它是以學生為中心，將學生置于某一具體問題中，去主動地、開放式地學習的一種教學方法。本文介紹了PBL教學模式的內涵，并將其應用于機械工程專業(yè)傳統(tǒng)課程機械制造技術基礎的教學實踐中，通過對實踐過程及教學效果的分析與研討，并對比傳統(tǒng)教學模式，分析專業(yè)課教學在PBL模式下的優(yōu)勢和不足。

關鍵詞 機械制造技術基礎 基于問題的學習 教學效果

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.06.047

Practice and Research of Teaching Model Applied in Mechanical

Engineering Courses Based on PBL

TENG Qiwei， HU Yahui， NIU Xinghua

（School of Mechanical Engineering， Tianjin University of Technology， Tianjin 300384）

Abstract PBL （Problem -based Learning） is a kind of teaching method that focus on students as the center， put them into a specific Problem environment and let them study actively with open mind. This paper introduced the connotation of the PBL teaching model， and the application in the course "Fundamentals of Machine Manufacturing Technology"， through the analysis and discussion of the practice process and teaching effect， compared the traditional teaching ?model， the advantages and disadvantages in specialized course teaching under the mode of PBL were analyzed.

Key words Fundamentals of Machine Manufacturing Technology; PBL （Problem -based Learning）; teaching effect

0 引言

PBL（Problem-Based Learning）被譯為“基于問題的學習”，其作為近年來被廣泛重視的一種新型的教學模式，越來越多地應用于專業(yè)課程的教學之中。PBL教學模式有別于以被動接受教師講授為主的傳統(tǒng)教學方法，它是以學生為中心，以問題為起點的教學方式，強調學生的主動學習，教師在學習的過程中輔以導向和啟發(fā)，以培養(yǎng)學生的能力為教學目標，將學生置于問題之中，通過學生的主動學習和小組合作來解決問題，充分調動學生的主動性和積極性，從而提高自身知識水平和解決問題的能力。

機械制造技術基礎是高等院校機械類專業(yè)的一門傳統(tǒng)課程，是研究金屬切削基本理論、機械制造設備及工藝的專業(yè)基礎課。機械制造技術基礎的教學目的是：使學生掌握金屬切削基本理論、機械加工設備的性能、選用，工件的定位原理、機械加工工藝過程設計，以培養(yǎng)學生在機械制造過程中解決實際問題的能力及開發(fā)創(chuàng)新能力。

1 傳統(tǒng)機械制造技術基礎的教學方法

1.1 機械制造技術基礎教學內容及特點

機械制造技術基礎課程內容涉及廣泛。機械制造技術基礎課程的先修課包含機械工程材料、機械原理、機械設計、理論力學、材料力學、互換性與技術測量等。本門課程應與實踐教學環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系，是一門涉及知識面廣、綜合性強、實踐性強，且需要理論和實踐相結合的課程。

1.2 機械制造技術基礎傳統(tǒng)教學方法存在的問題

目前機械制造技術基礎在教學方法上一直延續(xù)以往的講授方式，即以教師為主導，向學習者灌輸教學內容，在知識傳輸?shù)倪^程中講求面面俱到，缺乏針對性及師生間對問題的交流與探討。鑒于本課程結合實踐性強的特點，學生對教師所講授的內容鮮有直觀的了解，對一些專業(yè)名稱、機加工設備等無法聯(lián)系實際并理解，導致學生學習的盲目性，從而失去學習的興趣，也嚴重影響了教學的效果。

由此可見，傳統(tǒng)教授模式已經無法體現(xiàn)現(xiàn)代的教學理念，更無法滿足機械制造技術基礎課程的教學要求，引入“基于問題的學習”模式，可以彌補傳統(tǒng)的教育教學中的不足，使學生帶著問題進行學習活動，更有利于增強學習的針對性和主動性，不斷豐富其專業(yè)知識的儲備，提高解決問題的能力和深入研究問題的興趣，更好地實現(xiàn)高等院校的教育目標。

2 PBL教學模式在機械制造技術基礎教學中的實踐與探索

2.1 PBL教學模式在機械制造技術基礎教學中的實踐過程

我們以講解金屬切削過程中工件的定位問題為例，具體介紹PBL教學模式在機械制造技術基礎教學中實踐活動。

工件的定位是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。物體在OXYZ坐標系中，可以沿X、Y、Z軸平移，且可以沿X、Y、Z軸旋轉，這六個獨立的運動被稱為自由度。工件定位就是用適當?shù)募s束來消除這六個自由度，即六點定位原理。應用PBL模式，教師不是從每一個定義開始講授，而是根據(jù)PBL模式的實施過程，首先對學生以10人為一組進行分組，并且提出問題。教師給學生一個具體的工件，讓學生分析如何找正零件在加工時的位置。endprint

圖1為一個閥體類零件，需要設計通過一次定位裝夾同時加工閥體上8個孔的夾具，學生要考慮的問題是如何實現(xiàn)定位。每個學習組得到問題后，大部分學生都很積極，主動結合以前學習的有關知識分析零件設計基準、工藝基準，提出疑問并在教師的指導下掌握了定位、夾緊的原理及內涵，這樣，教學活動就轉變?yōu)橐詫W生為中心，加深了學生在學習中的參與程度，激發(fā)了學習的興趣，在教學中教師應全程參與，啟發(fā)引導學生在正確的方向上尋求答案，支持并鼓勵學生提出自己的設想，以及初步的鉆孔工序的定位方案。

圖1 閥體零件圖（要求設計其定位方案）

在后面的教學中，要求學生結合生產實習環(huán)節(jié)，印證所學知識。通過零件從毛坯開始，經若干道工序，最終完成切削的過程，了解軸類、箱體類等典型零件的工藝過程、每步工序的定位裝夾、不同機床的切削運動等機械制造方面的知識，理解零件加工工藝過程概念。

最后回到課堂，通過學習小組對方案進行分析和比較，教師給予必要的點評，從中總結出合理的方案。

圖2 閥體零件夾具裝配圖

參考箱體定位中常用的一面兩銷定位（如圖2），用定位平面約束兩個旋轉自由度和一個移動自由度，短圓柱銷1約束兩個移動自由度，小圓柱銷2約束一個旋轉自由度，實現(xiàn)了該閥體零件的“六點定位”，也完成了需要掌握的這部分教學內容。教師會在總結時，按授課任務的要求引入一個新的問題研究，PBL式教學進入了下一個循環(huán)模式。

2.2 PBL應用于機械工程專業(yè)教學的效果及問題

在機械工程專業(yè)的傳統(tǒng)課“機械制造技術基礎”中運用PBL模式，在每一教學章節(jié)中都先給學生者提出一個實際中的問題，以學生為主導，輔以教師正確的指導，來尋求解決問題的途徑。一個問題從引入到探究直至得到答案，學生從對問題的茫然，到引發(fā)興趣去研究，再到提出并比較方案，最后明確一個最優(yōu)的結論。在這一過程中，學生的學習熱情明顯提高，表現(xiàn)為在課堂上認真聽課、踴躍表達自己的觀點，針對問題自主學習，獨立思考，靈活運用前面所學的學科基礎知識;結合生產實習環(huán)節(jié)，能在問題的引導下仔細觀察典型零件的生產過程，積極提出問題，尋找規(guī)律;而后在小組討論中，實現(xiàn)知識的共享并進行方案比較，從而也提高了協(xié)同合作的能力。

當然，在教學實踐中也暴露出一些尚待改善的問題。

（1）在教學內容的安排和問題的提出上有待進一步的規(guī)劃和協(xié)調。機械制造技術基礎課程實踐性強，課程的涵蓋廣泛，而且每一節(jié)課的教學內容并不是相互獨立的，教師在設計教學過程時，要充分考慮教學內容與提出問題及實踐活動安排的合理性。

（2）教師自身專業(yè)知識的更新及對教學內容應有更深入、更廣泛的理解。PBL這種開放式的教學，必然會使教學、討論、實踐以及在知識的搜索過程中遇到許多新的觀點和問題，如何評價新的論點，解答學生的問題，從專業(yè)角度上，對教師提出了更高的要求。

（3）教師和學生學習觀念的轉變。長期以來，不論是教師還是學生都一直在傳統(tǒng)的灌輸模式下授課或學習，教師過多的注重向學生傳授知識，而忽略了學生個體的差異及對學習過程的反饋;而學生已習慣于被動地學習，分析與搜集、整理新知識的能力不足，小組內部積極提出觀點、協(xié)作完成任務的精神也有待加強。

所以說，在PBL教學模式下進行教學，對教師和學生都是一個有益的嘗試與挑戰(zhàn)。

3 結語

在“基于問題的學習”中，體現(xiàn)了學生是教學活動的主體，教師的角色也從知識的擁有者、傳輸者，轉變?yōu)閷W生學習的輔助者、學習活動的組織者和合作者。從總體上分析，在機械工程專業(yè)教學中運用PBL教學模式，激發(fā)了學習的熱情，培養(yǎng)了學生鉆研問題的精神，在搜集資料及討論中開拓了視野，對今后的學習以及將來的職業(yè)規(guī)劃起到一定的指導意義。同時，PBL教學模式在機械工程專業(yè)教學中的運用，也豐富了傳統(tǒng)專業(yè)課的教學方法，改善了教學效果，為機械制造技術基礎這類實踐性強、綜合性強的課程的教學模式改革，提供了新的思路。

本文獲天津市普通高等學校本科教學質量與教學改革研究計劃重點基金項目：“卓越計劃”背景下機械工程專業(yè)人才培養(yǎng)的模式與機制研究及實踐（B01-0802）的支持

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