《機械設計》課堂教學質量提升改革措施分享

寇小希　楊福增　王鐵慶　胡國田

摘要：本文分享了《機械設計》課程教學改革中的措施和啟發，包括舉辦“《機械設計》知識競賽”“學生講課比賽”活動，課前的10分鐘小考與激勵政策，講臺放在實驗室，以及微課、在線課程的建設。

關鍵詞：機械設計；教改；知識競賽；講課比賽；激勵政策

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）49-0115-02

《機械設計》課程是一門培養學生具有普通機械零部件設計能力的學科基礎課，是機械類專業的設計性主干課程。作為技術基礎課，它是為學習專業課打基礎的，掌握設計的基本理論和方法是所有接受工程教育的學生都應具備的能力；作為設計性課程，學習本課程后，學生應具有一定的機械設計能力。課程內容不僅包括通用機械零部件的理論分析、計算，而且還涉及結構、材料、熱處理、制造、裝配工藝以及維護等方面較廣泛的知識。本課程的主要任務是培養學生掌握通用機械零件的設計原理、方法和機械設計的一般規律，具有設計一般簡單機械的能力；具有分析機械零部件失效的原因和提出改進措施的能力；具有應用標準、規范、手冊、圖冊等技術資料的能力；掌握典型機械零件的實驗方法。

西北農林科技大學機械與電子工程學院《機械設計》課程組共有六名老師，其中教授一名，副教授兩名，講師兩名，實驗員一名。一直以來，課題組保持定期開會交流心得的傳統。在開課前的一個學期末，討論專業班級的任課分配，確認教材，通過先修課成績了解學生情況，進行新教學方法交流。開課的過程中，討論不同專業間的課程進度，發現學生的新特點，提出針對性的新方法，還會交流科研中的新啟發，文獻媒體中的新科技，不斷擴充任課老師的知識體系，完善教學手段，提高教學效果。課程結束后，統一流水改卷，進行數據整理，以題目、班級為單位，對成績分析比較，尋找原因，得出結論，為之后的課程講授提供新的想法和素材。

以本學期課程為例，我們課題組為提升《機械設計》課堂教學質量而實施的主要改革措施有以下幾個方面。

一、舉辦《機械設計》知識競賽

雖然《機械設計》是以典型通用零部件的設計為主要內容的課程，但經過多年的教學和科研經驗，發現先修課知識和課程第一篇“總論”內容是之后設計的重要基礎，而這些基本概念又常常被學生所忽視，引起的直接后果，就是越前進越困難。因此，為了加強學生對基礎知識的掌握，同時促進形成更好的學風，端正學習態度，課題組聯合院學工辦舉辦了《機械設計》知識競賽。競賽內容是課程的“總論”篇章包含《機械設計概論》《機械零件的工作能力和計算準則》《機械零件的疲勞強度》《摩擦、磨損、潤滑》和《機械常用材料和制造工藝性》五章內容，以及先修課《工程制圖》《材料力學》《機械工程材料》《機械原理》等的重要基礎知識。正在開設《機械設計》的所有專業學生，包括機制、機化、車輛、機電共12個班362名同學參加了知識競賽。通過課程知識競賽，選拔優秀，表彰先進，促進了學生的學習動力和學風面貌，尤其在之后的課程教學效果上有明顯提高。

二、舉辦“核心課程學生講課比賽”活動

對于課程內容的掌握，如果學生只是上課時的“看、聽、記”，那還是不夠的，尤其是知識細節和設計流程，仍需要課下花時間認真研讀和琢磨才能深刻理解。為鼓勵學生養成課下復習和預習的習慣，掌握自學和分享的技巧，強化對知識細節和設計流程理解，同時加強機電學院學風建設，展現學院專業文化特色，推動學校教育教學改革，2015年課題組在學院和系里的支持下舉辦了首屆“核心課程學生講課比賽”。比賽內容指定課程為《機械設計》課程“鏈傳動”章節，因為該內容與“帶傳動”章節相關性較高，也有經典生活實例“自行車”的參考，學生已經具備基礎知識，適合自學和分享。比賽分為初賽、復賽和決賽三個階段，從學生備課準備，課下小組評比，到任課老師確定班級代表，到最后的全院決賽，保證每位同學的參與和體會，為學生提供了一個相互學習、相互交流、共同提高的平臺，不僅增加了學生學習主動性，加強專業知識的掌握，加強學生創新精神與實踐能力培養，鍛煉學生的口才演講能力，同時實現學生與任課教師的角色互換，體會任課教師備課、授課的辛苦。由于反響積極，所以在之后的每年都有舉行，并形成傳統。

三、課前的10分鐘小考與激勵政策

課前小考，與其說是老師考查學生，不如看成是一種學生對自我檢查的方式，讓學生更深入地認識自己，了解自己上課的認真程度，對課程內容的理解層面，還有課后的復習情況等，還能培養學生利用碎片時間看書的習慣。小考內容主要是上節課的知識要點，也包括一些科研中遇到的巧妙機構的結構分析。每節課前10分鐘及時批改，錄入Excel，進行分析，作為之后課程重點關注和交流互動的依據。為提升學生的進步空間，增加了作業激勵環節。以課程每篇為單位，將期間的小考成績進行匯總，將同學分為三個級別，前10%，中70%和后20%，不同級別對應的課后題會有所差別。成績在前10%的同學被認為是本篇內容基礎較好，作業將以設計為主，主要是考查思考和創新能力。中間70%的同學，作業量有所增加，在完成一定設計的基礎上，增加了以計算為主的題目，通過有特定流程的計算培訓，提高對基礎知識的掌握，加強對計算流程的理解。成績在后20%，被認為基礎知識掌握薄弱，課余時間需要強化努力，因此，作業量最大，特別增加了概念問答題目，需要對課本內容進行詳細的閱讀，尋找答案，并總結完成。每講完一篇內容后，重新開始小考和分組，以增強每位同學的積極性。該舉措在實施后效果明顯，學習主動性增強，課堂氣氛活躍，作業質量提高。

四、把講臺放到實驗室

除了講臺上的理論講授，要讓同學們真切感到機械零件在機器裝備中的功能作用，強度要求和失效形式，沒有比親臨現場，對照實物商品農機講解更深入人心。以“傳動篇”為例，傳統講授只是PPT上的照片視頻，或模型教具，即使是實驗課學生親自操作的也都是實驗用的單一部件，無法將帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動以一種系統的方式表現出來，猶如管中窺豹，達不到深刻剖析各個傳動之間的特點和適用場合的效果。今年開始，課題組嘗試課堂內容結束后將學生們帶到農機化實驗室，以我國“東方紅”谷物聯合收割機，美國“約翰迪爾”玉米聯合收割機，日本“久保田”小型收割機等實物機械裝置進行現場講解，同學們可以清晰地看到傳動件的布置，特殊的無級變速帶輪，適應農田中沖擊載荷的張緊調節裝置，帶傳動、鏈傳動的分配關系，傳動裝置的進化過程等，在消化吸收理論知識的同時，擴充了新型機械的設計理念，提高了學習的興趣和積極性。本學期內，又增加了機化專業的學生進行了課堂教學和現場觀摩環節，反響極好。

五、微課和在線課程的建設

近年來，大規模在線開放課程（SPOC，MOOC，微課）在世界范圍的迅速興起，促使教學內容、方法、模式和教學管理體制機制發生變革，給高等教育教學改革發展帶來了新的機遇和挑戰。《機械設計》課程也充分利用多媒體時代加網絡爆炸帶來的信息便利的優勢，將課程中的難點分解，制作微課，方便學生使用電腦或便攜設備隨時觀看學習。課題組對《機械設計》在線課程的建設思路為將商業交易中成功的O2O模式，沿用至學校的教學方法中，改變傳統的課堂教學方法，融合現代技術，講授同時展示零部件實物，配合適當動畫，利用結構剖切，二維三維轉化等方式，提高學生學習的主動性。定期更新，產生類似“追劇”的樂趣，鼓勵學生提前預習。最終目的是致力于將課程的興趣程度超過手機對學生的吸引，希望可以從主觀性出發解決學生上課注意力不集中，玩手機、聊天、睡覺等現狀。從老師方面，改變了講授方式，減輕課堂多內容壓力，提高了講授的興趣。

在以上教學改革舉措的作用下，《機械設計》課程過程中，學生對學習的主動性、積極性明顯提高，課堂氣氛活躍，鮮有玩手機、睡覺情況，作業質量普遍提升。堅持以往，將培養出更多有高度的責任心和社會責任感，有法律觀念和道德觀念，有克服困難的意志、求新求異的創新意識和綜合設計的大工程意識，有善于學習和不斷進取的精神，有一定廣度、深度及獨立性和邏輯性的思維的設計人才。