基于翻轉課堂的“機械原理”課程項目式教學研究

陳珍珍 金明生 齊歡 文東輝

[摘 要] 該文在具體闡述機械原理課程重要地位、基本特點、培養(yǎng)目標和教學現(xiàn)狀的基礎上，就基于翻轉課堂的項目式教學實施方案進行了具體介紹。通過精心設計教學內(nèi)容、豐富教學手段、強調(diào)工程概念和分檔多層次培養(yǎng)等手段，增強學生主觀能動性，提高學生學習興趣，強化學生創(chuàng)新意識，提升教學實際效果。

[關鍵詞] 機械原理;翻轉課堂;項目式教學;教學改革

[基金項目] 2018年度浙江工業(yè)大學校課堂教學改革項目（KG201809）

[作者簡介] 陳珍珍（1985—），女，博士，浙江工業(yè)大學特種裝備制造與先進加工技術教育部講師，主要從事高效精密精密加工的研究;文東輝（1974—），男，博士，浙江工業(yè)大學特種裝備制造與先進加工技術教育部教授，博士生導師，主要從事精密與超精密加工技術方面的研究（通訊作者）。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）17-0240-02 ? ?[收稿日期] 2019-10-18

一、引言

機械原理是機械類專業(yè)的重要基礎課程，也是很多高校機械工程一級學科的考研專業(yè)課程。該課程包含理論與實驗，其前序課程有高等數(shù)學、大學物理、理論力學、機械制圖等，后續(xù)課程有機械設計、材料力學等。機械原理課程主要講述各類機械的一般共性問題，即探討機構的組成和工作原理、機構的運動學和動力學、機構的設計方法和傳動系統(tǒng)設計方案等問題。通過學習，讓學生掌握基本理論、基本知識和基本技能，具有初步擬定機械運動方案及分析和設計機構的能力;培養(yǎng)學生運用知識的能力、團隊合作的能力、自主學習的意識和系統(tǒng)抽象的技能;使學生能利用實驗儀器進行機構性能參數(shù)的測定、典型機構的分析和系統(tǒng)原型的建立;讓學生具備實驗數(shù)據(jù)的分析、判斷、思考和處理能力，培養(yǎng)學生對實驗結果進行綜合展示和表述的素質(zhì)。綜上所述，該課程在學生的知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)體系中，占有十分重要的地位，為學生將來從事機械設計、研究和開發(fā)奠定必要的能力基礎和創(chuàng)新意識。目前，機械原理課程的教學內(nèi)容和方法進行了不少的改革，但其教學改革仍面臨著極大的挑戰(zhàn)。如果一味地按傳統(tǒng)教學方法講授，很容易讓學生感覺枯燥乏味。因此，如何調(diào)動學生學習積極性，變被動聽課為主動思考和積極發(fā)問，形成老師教明白、學生學明白的良好氛圍，讓學生真正戀上機械原理并能學以致用，是教學改革的重要目標。作者基于多年教學經(jīng)驗，摸索和實踐了基于翻轉課堂的機械原理課程項目式教學方法。該方法的主要操作模式是：基于翻轉課堂教學模式，優(yōu)化課程內(nèi)容，豐富教學手段，以解決工程實踐問題為目標進行教學內(nèi)容的優(yōu)化設計，加大學生實踐和創(chuàng)新等核心能力的培養(yǎng)內(nèi)容，并以項目式教學為驅(qū)動力和引導力，增強學生的主觀能動性，提高學生的學習興趣，提升教學的實際效果。

二、機械原理課程教學現(xiàn)狀

1.教學手段不豐富，抽象問題不直觀。機械原理課程分為理論教學和實驗教學兩個環(huán)節(jié)。理論教學中，課程知識點多、原理偏難，教學內(nèi)容量大面廣，課程共性理論問題比較抽象。盡管與時俱進地在教學課件里已含有很多動畫和視頻演示，但因與實驗教學不能很好協(xié)調(diào)一致，上課缺乏必要的教具展示，教師很難把問題講透、講明，很多章節(jié)只能是點到為止，根本沒有時間與學生討論和交流。

2.群體教學模式下，學生學習效果不好。目前的課堂教學基本采用群體教學模式，學生被這種傳統(tǒng)的教學模式占用了大量時間，不大可能按自己的時間和節(jié)奏進行學習。另外，專業(yè)課學習的課程數(shù)量較多、負擔較重，學生的自由支配時間本身就非常有限。再者，填鴨式教學大前提下的大多數(shù)課程課時被壓縮，知識點密集，學習要求不斷提高，教師若還是按部就班，學生若不能及時調(diào)整心態(tài)，大部分情況下是疲于奔命的感覺。所以，學生學完該課程后，總覺得老師是講了很多，但自己獲得的東西不多，很難真正掌握理論知識，更別說運用理論進行更好的實踐。

三、基于翻轉課堂的項目式教學方案

翻轉課堂指的是教師創(chuàng)建視頻，學生利用業(yè)余時間觀看和學習視頻的講解內(nèi)容，等上課時與教師和其他同學面對面進行交流，并完成相應作業(yè)的一種教學形態(tài)。與傳統(tǒng)課堂教學模式相比，翻轉課堂教學模式下，課堂變成了教師與學生之間以及學生與學生間的互動場所，包括答疑解惑、辯論探討和知識運用等，從而達到更好的教學效果。項目式教學指的是在教師指導下，將相對獨立的項目交由學生自己處理，包括信息的收集、方案的設計、項目的實施以及最終的評價等，都由學生自己負責，使學生了解和把握項目的過程及每個環(huán)節(jié)的基本要求。翻轉課堂和項目式教學對促進教學改革與提升教學優(yōu)勢的作用已被廣大教育工作者認可。如何將這兩者有機結合，并應用于理論和實驗要求很強的機械原理專業(yè)課程，值得深思和探究。下面結合筆者多年教學經(jīng)驗，淺談一下基于翻轉課堂的機械原理課程項目式教學實施方案。

1.精心設計教學內(nèi)容，增強學生主觀能動性。充分設計好課前、課中、課后的教學內(nèi)容和教學進程，做好視頻的創(chuàng)建和課前知識的傳授，組織有效的課堂教學和開放式交流，完善課后項目訓練和效果評價。創(chuàng)建高質(zhì)量微課視頻;設計學習任務單，保障學生自主學習效果;QQ或微信群在線學習交流，小組（3～4人/組）討論并提出問題;課堂正常教學內(nèi)容與項目式教學相結合，并進行開放式交流;課堂教學結束前進行總結，并布置下次課程學生需要思考的內(nèi)容，使學生在課后能針對性的預習。

2.豐富教學手段，提高學生學習興趣。機械原理課程概念、原理、圖表及公式種類繁多，很容易讓學生產(chǎn)生厭學甚至抵觸情緒。課堂使用教具講解連桿機構、齒輪傳動、行星輪系與差動輪系等模型，讓學生更直觀地理解抽象化的機構模型;采用多媒體教學與板書相結合，輔以教具、翻轉課堂教學模式、虛擬樣機技術、實際工程項目講解等豐富教學手段，提高學生學習興趣。

3.融入新興技術，強調(diào)工程概念。教學過程中增加反映專業(yè)發(fā)展和工程應用特色的新設備、新技術和新成果，開拓學生視野，在教學過程中凸顯工程觀點和工程研究方法，強化研究工程問題的科學性及思想性教育。由機械工業(yè)出版社出版的機械設計實用機構與裝置圖冊，作者多年以來積累的機械自動化項目的經(jīng)驗和素材，以及學生參加全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽的作品等都是實施翻轉課堂和項目式教學的重要基礎保障。

4.鼓勵創(chuàng)新，分檔要求，多層次培養(yǎng)。鼓勵和支持學生參加各類科技創(chuàng)新活動，確實因占用時間多而影響課程進度的，通過一定的考核程序減免學生的機構大作業(yè)。一是將創(chuàng)新設計內(nèi)容貫穿機械原理的教學全過程，給學生一個充分的通過自主學習進行創(chuàng)新設計的思維培訓過程;二是鼓勵學生參與導師科研項目，學以致用。同時，從創(chuàng)新能力培養(yǎng)出發(fā)，將機構大作業(yè)分三檔要求，滿足各個層次學生的培養(yǎng)需求：第1層次強化學生對理論認識的深刻理解;第2層次培養(yǎng)學生運用知識解決實際問題的能力，體現(xiàn)創(chuàng)新能力及方法的培養(yǎng);第3層次加強學生動手能力和自主創(chuàng)造能力培養(yǎng)，如參賽制作實物樣機等，鍛煉學生的設計與動手制作能力。

5.課程學習情況綜合評價。考核方式無法根據(jù)每個學生個體差異實現(xiàn)個性化評價。但經(jīng)過3年的OBE教學改革實踐，筆者所在學校的“機械原理”課程的教學大綱和教學考評體系日漸完善，尤其是教學改革成效評估模式下，評價方法不再單一，更合理更個性化。課程考核時將平時作業(yè)、課內(nèi)測試、機構大作業(yè)、實驗、期末考試五個層面按照10%、10%、10%、20%、50%的權重來進行綜合考核。但建議參加機械創(chuàng)新設計大賽等各類大賽的學生，確實因占用時間多而影響課程進度的，應該免除其機構大作業(yè)的考核，否則重復勞動的結果就是學生精力不夠造成理論學習跟不上，嚴重挫傷學生的積極性，不利于學生對課程系統(tǒng)知識的掌握，阻礙了創(chuàng)新思維的培養(yǎng)與發(fā)展。

四、結束語

促進師生共同發(fā)展的“翻轉課堂”教學模式，是以學生為核心，教師升格為學生學習的設計者、指導者、幫助者和學習伙伴，課堂變成了教師與學生之間以及學生與學生間的互動場所。本文在研究翻轉課堂實踐現(xiàn)狀的基礎上，補充了翻轉課堂的不足，提出基于翻轉課堂教學模式，優(yōu)化課程內(nèi)容，豐富教學手段，以解決工程實踐問題為目標進行教學內(nèi)容的優(yōu)化設計，加大學生實踐和創(chuàng)新等核心能力的培養(yǎng)內(nèi)容，并以項目式教學為驅(qū)動力和引導力，增強學生的主觀能動性，更加激發(fā)學生學習的積極性和趣味性。因此本文對豐富翻轉課堂教學模式，補充項目式驅(qū)動法相結合進行教學，具有一定的指導意義。

參考文獻

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Abstract：On the basis of elaborating the importance，characteristics，training objectives and teaching status of mechanical principles course，the implementation plan of project teaching method based on flipped classroom is introduced.By designing teaching content elaborately，enriching teaching means，emphasizing engineering concept and multi-level training，etc.，students' subjective initiative is enhanced，interest in learning is improved，consciousness of innovation is strengthened，and the actual teaching effect of is also promoted.

Key words：Mechanical principle;Flipped classroom;Project teaching method;Teaching reform