機械類專業課程內容分類及其對應教學方法

楊卓娟　楊曉東

摘要：針對當前機械類專業課堂教學現狀，在分析目前高校課堂教學方法存在的問題及成因的基礎上，把機械類專業知識技能按性質與特征分為三種類型，并以典型機械類主干技術基礎課程為例，對每一類知識技能課程的課堂教學方法給予原則指導與建議。

關鍵詞：機械類專業；課程內容分類；教學方法

經過幾十年探索與改革，目前我國高校機械類專業人才培養方案形成了加強基礎、拓寬專業、增強適應性、強化素質教育、注重能力培養、注重工程實踐教學、鼓勵培養模式多樣化等幾方面的特色。但無論社會經濟發展給高等教育人才培養模式帶來何種變遷，提升教育教學質量一直是高等教育的永恒主題。我們認為：課程質量是教育教學質量的決定性因素，因此有效的大學教育教學改革必須緊緊抓住課程這一重要環節。從教師角度講，優化課程內容、進行教學方法深入改革是提高課程教學質量的重要途徑。

一、機械類專業課程教學方法存在的問題及成因分析

進入21世紀以來，對國內高等教育質量滑坡的批評聲音不絕于耳。究其原因，無外乎認為高校擴招之后，教學資源被稀釋，師生比加大，導致教學質量下降，但這一說法很難站得住腳。現在的辦學條件，從縱向看，無論是教師學歷層次、教學儀器設備和教學手段等要素，都是過去高校無法相比的；從橫向看，近年來隨著國家對高等教育的大力投入，許多高校的硬件條件也并不遜色于國外許多著名大學。我們分析認為，當前大學教師的責任意識、奉獻意識缺乏，在教學方面的投入嚴重不足，特別是對教學方法的研究與改進不夠，是造成課程教學質量下降的重要根源。

多年來，高校課堂教學方法以講授法、灌輸式為主的局面始終沒有大的改觀。20世紀50年代初期，學習前蘇聯學科教育中公共課、專業基礎課、專業課三段型高教課程體系模式，為新中國培養了大批急需的基礎工業建設人才；進入20世紀80年代，以改革開放經濟建設為中心的國策，使得原本單純為計劃經濟體制服務的格局逐漸淘汰，過去高校“螺絲釘式”人才培養模式，雖然已不適應多元就業的新局面要求，但教學目標、教學方法仍未進行大的跟進與調整，更多地在課程設置上轉向寬口徑、厚基礎；進入21世紀以來，由于受市場經濟的影響，許多高校突出服務社會行業、突出科學研究功能，高校課堂教學一直處于“說起來重要，做起來不要”的尷尬處境，許多教師把主要精力放到自身學歷提高、科研項目以及有償社會服務上，一心向學、深入研究教學的教師越來越少。2009年5月，第四屆大學機械類課程報告論壇在南京舉行，來自全國230多所高校的620余名教師參會。該論壇主題為“機械類課程教學方法的改革與創新”，表明教學方法的改革已經成為一致呼聲。從另一個方面看，這也恰恰反映出我國機械課程教學改革中，課堂教學方法改革現狀確實難以令人滿意。國內高校不重視教學方法改革的原因是多方面的、綜合的，需要全面治理與推進。

首先，高校認識不到位，重視不夠。教育主管部門曾于2005年倡導開展高校教學方法大改革，但客觀說，得到的響應并不普遍，各高校管理者與廣大教師的積極回應也不夠。這一點從歷屆國家高等教育教學成果獎名單以及每年各高等教育研究重要期刊上發表有關教學方法研究成果數量上，可以得到印證。在教師方面，高校教師受教學任務、科研項目、職稱評定、業績考核等壓力影響，絕大多數投入教學改革的精力有限。由于高校規模迅速擴大等因素，許多青年教師自碩士、博士畢業后直接上講臺，幾乎沒有經過比較專門系統的教學方法訓練，多數高校也沒有這方面要求；個別“熱門”專業，由于生師比過大，學校能把課程安排下去已經很難了，根本做不到高水平、高質量教師的充分配備。在學生方面，十幾年灌輸式教學方法已習慣成自然，對上課聽講、記筆記、課后作業、考試拿學分的一貫模式已適應；相反，對采用一些讓學生參與的新方法反而并不習慣，也沒有多大的參與興趣。事實上，就是這樣一些原因，很多課堂教學方法改革，因得不到學生積極響應與配合而難以為繼。

其次，教學引導評價管理機制不配套也是課堂教學方法改革的阻礙因素之一。任何改革都是有成本和代價的，課堂教學方法改革推進同樣如此。一些有經驗、有想法、有興趣的教師，花費大量時間與精力進行教法改革，但在學校考核、評職、推優等制度設計中均未有體現與鼓勵，加之學生方面的不習慣、不配合，所以“費力不討好”的命運往往是許多高校從事教法改革者的真實寫照。因此課堂教學方法改革，看似是教師主體的行為，實際上能否順利展開，關系到思想觀念、制度引導、學生參與等各個環節，單純依靠教師的興趣和實施，也是難以長久的。

在教學方法理論研究與實踐結合方面，大多數高校的教學方法改革存在不深入、無實效、難持久的現象。學校的教研立項中，缺乏有針對性的校本研究，許多教師多半著眼于評職需求上，研究的選題并不是完全來自于教學中的問題，因此也難以把所研究的成果應用到課程教學實踐中；與此同時，對一些教師自發的教學改革項目，甚至還會受到來自教學管理部門的阻攔與質疑，這也是許多高校課堂教學質量難以深入持續提高的重要因素。

二、機械類專業技術基礎課程內容分類與教學方法銜接分析

當前國際上把教育模式大致分成三類，即興趣驅動模式、壓力驅動模式、利益驅動模式。我國大學教育普遍存在三個基本問題，一是大學與中學教學差別不大；二是各大學之間差別不大；三是中外大學差別巨大，但又無法照搬。

一般認為，工科專業技術基礎課程體系比較完整，重點在于知識傳授，因而可以采用講授為主的方法，灌輸式教學方法缺陷尚不能充分體現出來。傳統單一的灌輸式教學理念認為，課堂上沒講的內容，學生就不會。因此，在設計教學計劃時，幾乎把所有與本專業相關的技術都作為專業課開設齊全，且每門專業課幾乎都要配幾個實驗，有的還要有課程設計，要求教材必須與講義的知識模塊順序一致。

灌輸式教學方法的典型特征是：只告訴學生某種技術的現狀，羅列出技術和設備，對其特點、適用條件進行逐條概念化介紹。此方法貌似條理清晰，卻缺乏深入分析，教學重點往往僅放在如何做細致的設計，校核計算，很少涉及對解決問題技術方案的方向性判斷。學生往往是被動接受者，只是增加了一些專業知識，而且只能靠死記硬背來記住這些信息以應付考試，這往往導致只見樹木，難見森林，許多內容考完便忘，剩下的只是些支離破碎的知識點，對能力培養作用十分有限。

灌輸式教學方法依然大行其道于高校各類課程之上，這與兩種錯誤認識觀念不無關系。一是認為，大眾化背景下，生源質量下降，講少了不行，甚至認為地方二本三本院校學生只適用于灌輸式教法。但實際情況往往是，這種重復繁瑣脫離實際的講授，基礎較好的學生尚可忍受，基礎較差的學生就聽不進、坐不住了。二是認為，如果教師課堂講少了，學生學到的知識就更少了。這種情況更是不必擔心，試想一下，現代社會知識與技術的更新日新月異，僅靠課堂講授與課本教材肯定不夠。事實上，講多講少并非關鍵，關鍵是講什么，如果讓一些細枝末節淹沒了講授的重點，反而不如精講、講精、講清更有效。

因此，總體上說，機械類專業課堂教學方法必須改革，改變單一灌輸式方法為針對不同課程內容性質的多元教學方法組合。

世界經合組織（OECD）將知識分為四類：知道是什么的知識，即事實性知識；知道為什么的知識，即原理性知識；知道怎么去做的知識，即技能型知識；知道該找誰的知識，即人及特定社會關系方面的知識。前兩種知識是可以表述的顯性知識，而后兩種是難以表述的隱性知識。研究表明，人類全部知識90%以上是隱性知識，顯性知識還不到10%。高中以前課程知識大多屬于顯性知識，靠記憶為主的學習方法。而進入大學學習，課程知識大多為隱性知識，理論性課程一般以掌握基本知識、基本原理、基本概念和基本方法為主，實踐性課程則要掌握各種技能、培養解決實際問題的能力。隱性知識是難以全部用文字形式表達的，但對以工程技術人才培養為目標的工程教育而言是更為重要的知識。

根據以上分析，我們以機械類專業技術基礎課為例，根據知識、能力、素質培養目標不同，把機械課程知識領域分為以下三種基本類型。

1.以記憶性為主的知識，屬于“是什么”型的知識。比如：一些定義、概念、定理、公式、法則、準則等。對這類知識點，在機械類專業技術基礎課中占的比例并不小，且都是一些重點講授內容，對學生深入學習理解后續知識點至關重要。通常這些知識點也是難點，一般涉及專業術語、邏輯關系、內涵分析等諸多信息。許多教師在講授基本概念、定義類知識點時，往往總是僅做簡單的板書或敘述一遍，抑或是直接用PPT給出，不加深解。對基本概念、定義進行深度分析、講解的教師不多，一方面由于多數教師認為浪費時間，沒有更多更好的解釋，學生自己背下來記住就行了；更多的是教師自己對一些概念的學科背景、工程意義知之不多、不深，難以做出更精彩的講述。對這類教學內容，宜采用聯想記憶、興趣引導等教學方法。比如講解“工程圖學”畫法幾何部分，如果老師對法國幾何學家蒙日有所介紹，那么學生學習興趣就會大大增加。

對于抽象、專業化術語定義的講授方法，宜把握兩條基本原則：

（1）通俗化原則。能把抽象、復雜的術語定義，以通俗、形象方式表達出來，無疑是一種好的教學方法。比如“機械原理”中“摩擦副”的概念，如果按專業定義講解學生可能理解記憶不深，但如果老師說，所謂“副”就是“一對”，或者“兩個構件”，就能形象地道出它的本質。

（2）簡易化原則。越是簡單的就越是經典的，越是美的，越是容易被人接受的。比如講解“工程材料”金屬位錯概念時，取一枚鐵釘，弄彎后再矯直就會發現，把鐵釘弄彎很容易，再矯直就很難，從中說明把釘子弄彎時，金屬的變形導致金屬材料的實際晶體結構發生變化，即為位錯，而且變形導致位錯的增加使其強度增大。之后再把釘子弄彎矯直，反復幾次，直至釘子折斷，然后分析因為位錯數量過多，而且分布不均勻，因而使很多位錯匯集到一起，形成裂紋。通過采用簡易化原則可以把學生較難理解的抽象內容變成形象、具體、易掌握的知識。

2.以理解性為主的知識，屬于“為什么”型的知識。如原理、規律、過程等知識點往往是對象在特定條件下，對發生的事物、現象、過程的理解。演示法、模擬法通常比較適用于此類知識的講授。比如麻省理工學院網站上，曾演示過其校一名教授在講授“工程力學”中“貝努利方程”的推導過程，這位教授一邊在黑板左側進行數學推導，另一邊同步在黑板右側用固定在黑板上的彈性橡皮筋上演示施力后的變形情況，每一步理論推導結論都與實驗變形曲線相符，整個課堂教學效果令學生極為深刻。

針對這類知識內容講授，我們建議把握如下兩個原則：

（1）可視化原則。心理學試驗表明，人們通過影像、圖片等接受信息的效果遠比語言文字更好。“7%聽+8%文字+55%表情或圖像=信息的全部表達”，這是一位心理學家提出的公式。因此，機械類專業教師在備課環節，針對不同知識點的性質進行分析后，盡量借助音頻和視頻展演相應原理與規律特征，定會取得優異的教學效果。

（2）動態化原則。動態化的含義，也可以理解為過程化、整體化，即通過動畫、軟件等演示復雜機械裝置及內部結構或其運動過程等，使其具有直觀性、立體性、形象性和連續性等特點。這樣，借助于教師的講解，即可取得事半功倍的效果。

例如講授“機械原理”中的“機械的運轉及其速度波動的調節”時，首先演示內燃機工作過程動畫，伴隨講解曲柄滑塊機構中，當以滑塊為原動件時，曲柄輸出轉速不同；另外解釋氣體膨脹做功，加快了曲柄輸出轉速的變化，這樣就會在機構中引起周期性速度波動，產生附加動載荷等危害，然后提問“有沒有減少這種速度波動的方法呢？”在這個背景下，講解飛輪調節周期性速度波動的原理，就會使學生對這個問題有一個清晰的工程應用背景。

3.以動手操作為主要特征的知識，屬于“如何做”型的技能知識。仿真演示法、情景模擬法、動作示范法等是這類知識應主要采用的教學方法和手段。比如，金工實習環節，要求學生在實踐教師進行基本安全知識、操作要領、具體加工目標等講授和示范后，經過3～4周的傳統機床上獨立進行車、銑、刨、磨等工藝操作訓練，基本達到獨立操作各類機床進行初步加工各類工件的基本能力；在數控機床或者加工中心，通過前續數控原理知識和編程知識的學習，針對課程能力教學目標，在實踐教師的示范與指導下，獨立完成對機床的編程操作，完成對機械零部件加工任務；還有制圖綜合測繪環節，需要學生獨立掌握測繪零部件的基本原理和操作規程，等等。

針對這類技能知識內容講授，我們建議把握如下兩個原則：

（1）示范性原則。主要是針對實踐指導教師而言的，所有的操作型技能知識都要在具有豐富實踐經驗指導教師的示范后開始的，指導教師在實踐動作原理、示范要領、注意事項、操作技巧等環節的示范作用十分重要，對學生快速有效掌握操作工藝過程具有“畫龍點睛”作用。

（2）重復性原則。主要是針對學生而言的。人類生產和生活實踐表明，所有動作性技能習得，起始階段幾乎都要靠反復模仿練習，才能逐步達到心腦手協調配合，得心應手甚至“出神入化”的境界。機械工程學科的技能型訓練比較多，在一些課程設計、畢業設計、操作性實驗等環節都有培訓。這一環節的技能，主要應依靠學生自己的理解領會、模仿、練習和堅持不懈，才能學好學精。俗話說，熟能生巧，這個原則除了有利于通過反復實踐獲得嫻熟的技能之外，更重要的在于通過這個技能習得過程，培養學生的職業品質、吃苦耐勞的意志、一絲不茍的精神。

總體而言，教師應根據不同教學內容，采取不同的教學方法與原則。但具體到每個人、每節課，依然是教學有法，但教無定法。一堂高質量的課程，需要教師的綜合素質、較強的專業能力和學生的積極呼應與配合，需要方方面面的條件支撐。

[責任編輯：余大品]