《機械設計基礎》課程項目式教學設計探究

《機械設計基礎》課程是高職院校機械裝備制造大類的一門專業必修課，它所牽涉的知識廣泛應用于多個領域，但是《機械設計基礎》課程具有理論性強、知識覆蓋面廣、學習難度大等特點。因此如何將知識轉化為能力是技能型人才培養的關鍵；基于工作過程的項目式教學體系的構建是以能力本位的教學觀為指導，以課程為突破點，將課程知識和能力對接項目模塊，以項目模塊為核心構建教學休系，以項目式教學來設計教學內容，在理論和實踐層面實施項目式教學改革，以提高學生自主學習和綜合應用知識的能力，解決機械工程中實際問題及創新設計的能力，從而提高人才培養的質量。
1、項目式教學的意義
1.1項目式教學實踐可以優化課程體系和教學目標
項目式教學方式可以拓展教學內容深度和廣度，優化課程體系，在這個過程中可以體現產業發展新趨勢、新業態、新模式。應用多元化的教學手段，全面提升互聯網＋時代下的教育教學質量，這種新型教學模式使教育教學質量得到了保障，同時通過引入工程中的實際案例融入工匠精神、勞模精神等育人內容，可以實現課程思政的創新發展，以達到“潤物細無聲”的育人效果，較好實現培養目標。
1.2項目式教學可以落實德技并修、工學結合的職教理念
項目式教學引入典型生產案例，教師引導學生把相關的很多知識點在實訓中學習掌握，實訓教學可真實體現工作任務、項目及工作流程、過程等內容，達到理論聯系工程實踐、學以致用、融會貫通，提高學生分析問題、解決問題的能力，落實德技并修、工學結合的職教理念。
1.3項目式教學可以提高教師的實踐能力、促進“雙師型”教師成長
項目式教學可優化實踐教學體系，在整個教學過程中，教師從知識的傳授者轉變成一個指導者，學生成為學習的主體，促進教法和學法的轉變，有利于三維目標的達成；通過教師規范操作、有效示教，有利于用實踐引領教學，充分發揮實踐的功能；有利于深化教師、教材、教法“三教改革”；同時可以推進高水平師資團隊建設，提高教師的專業實踐技能及良好的職業道德，促進“雙師型”教師成長。
1.4項目式教學有利于以學生為中心，提高人才培養的質量
項目式的教學過程中以學生為中心，采用分組教學有利于學生在與小組成員的競爭與合作中，提高學生的學習熱情，調動學生的積極主動性，增強溝通、交往、協調的能力，在培養學生專業技能的同時，提高學生的思維能力、創造能力及職業榮譽感。
2、課程教學的現狀
2.1課程內容較陳舊
《機械設計基礎》課程是高職類職業院校的一門專業基礎課程，在專業學習中占有重要地位。由于本門課程所包括知識點多，包括機器的組成、常用的機構、構件和零件、機構的設計和計算等，內容是十分龐雜的。一般高職院校仍按照傳統的章節來進行課程內容的講授，教師教學重視一個個知識點的突破，以知識點的積累形成課程概念。雖然傳統教學模式下的課程設計內容涵蓋了《機械設計基礎》課程的大部分相關內容，但較陳舊，與實際工程項目無關，學生的學習興趣不濃，師生往往在教學過程中關注知識點突破及教學任務的完成，而忽視了相關學習目標及任務之間的內在聯系，導致很多學生缺乏學習的積極性和主動性，更缺乏有效的方法去檢驗自己所完成的設計是否具有實用價值。
2.2課堂教學活動以教師為中心
目前《機械設計基礎》大多數課堂教學活動以教師為中心，整個教學過程中以教師說教為主，教師往往按照課本上的知識按部就班的傳授給學生，老師比較注重知識的灌輸，整個過程缺少師生互動，教師在教學過程中不能完全照顧到基礎和興趣不盡相同的每個學生，老師在課堂上感覺是在唱獨角戲，學生感覺課堂沉悶呆板，聽課過程枯燥乏味，課堂上的表現也比較被動，進而會失去學習興趣，教學效果更是收效甚微，因此存在“課堂實施教學難、學生理解掌握難、實踐教學環節難”等問題。
2.3課程實踐環節重視不夠
受到各種條件的限制，課程實驗或實踐環節薄弱，在教學過程不少教師也會安排實驗，但是比較形式化，而且大部分實驗屬于驗證性的，有的更是以繪制機構上的零部件圖紙為主，與實際應用脫節，更缺乏創新性實驗，而忽視了學生的主動性與潛能的發揮，所以學生一旦遇新的問題不知道怎么去解決，即使有一些部分學生是老師認為的佼佼者，等到去企業從事機械設計有關的工作時，發現用到機械設計知識的時候自己還是很茫然，很難做到學以致用，
表明日常的教學過程實訓項目開發訓練不夠。
2.4評價方式單一
課程的考核評價方式較為單一，本課程對學生考核的大部分還是筆試閉卷的形式，往往是一張試卷決定了學生的成績，這種考核方式只能反映學生對課堂講授理論知識的生硬記憶情況，不能反映學生的創新思維能力及將課本知識靈活運用到實踐中的能力。
總之，由于該課程教學內容抽象、重理論、輕實踐、考核評價方式單一等問題導致學生動手能力、實踐能力、創新能力不夠，扼制了學生的個性和創造性，這些情況的產生和教學的內容、教學設計等有很大的關系。因此必須探索課程改革方式，以培養學生的創新思維及將理論知識靈活運用到實踐中的能力，從而推動教學方法的發展和教學質量的提升，實現從以課程知識體系為主線的教學模式向以能力為本的教學模式轉變，從注重知識的驗證向注重問題解決的轉變，提高人才培養的質量，培養出更加符合社會需求的應用型人才。
3、教學改革創新的思路
3.1以項目代替章節設計教學
本課程的教學改革首先要打破章節的局限，結合工程實際中的案例，以實際項目為載體，每一個項目都是一個完整的機械設計開發設計過程，一個項目包含若干個知識點，例如引入內燃機這個項目，教師可把設計內燃機結構作為一個大的項目引入課堂，首先可通過實物介紹內燃機的組成，引導同學們理解什么是機器、機構、構件、零件，什么是通用零件和專用零件，教師發布設計任務書，在設計內燃機結構的過程中，教師可給定一些標準件和常用件，讓學生根據設計任務書，設計加工出一些零部件，最后進行裝配調試，通過這樣一個項目設計，學生可逐步學習到自由度的計算、機構具有確定運動的條件、曲柄滑塊機構的功用、凸輪機構的組成及功用、齒輪系的功用、軸的結構設計、螺紋連接的類型等，將知識貫穿于整個項目。這種項目式教學強調了教學目標的全面性、教學內容和過程的系統性，培養符合社會需求復合型人才。
3.2利用理實一體化的綜合教室開展教學
教師根據教學內容，進行項目式教學設計，實行理實一體化教學，邊講課邊做實驗，例如學生在學習機構創新組合設計實驗時，學生在機構創新實驗臺，通過不同構件的組合，完成曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構、曲柄滑塊機構的組成及運動規律，同時可驗證曲柄存在的條件，可完成大篩機構等機構的組裝，然后學生可發揮想象，利用已有的知識，可通過改變桿長、改變不同的構件作為機架、把轉動副改成移動副或者移動副改成轉動副等方式，通過對不同的構件進行連接，在實驗平臺上調試自己的設計方案，通過性能測試、分析、比較，選出最優設計方案，可以實現不同的運動功能，實現想要的運動規律。這有利于培養和訓練學生的創新意識、創新能力、創新精神。因此，在理實一體化教室，學生通過對課程與實訓相關的知識點有目的性進行項目化學習，做到工學結合，大部分知識點便可在實訓過程中學習掌握，又可實現創新設計。
3.3校企協同，實現雙導師教學
簽訂了共建實踐教學基地協議，建立了良好的合作關系，教師根據課程計劃，讓學生適時去企業進行生產實訓，深化校企合作。同時學校聘請企業優秀的工程師，把企業實際產品設計過程和加工制造的工程項目作為《機械設計基礎》教學的工程案例，把企業產品加工工藝過程制作成教學視頻，作為多媒體教學資源，并由企業工程師定期主講，實現雙導師教學，可以很好地將本課程的理論知識與實踐經驗結合起來，進一步提高教學質量。
3.4開展精品在線課程建設，采用線上線下混合教學
《機械設計基礎》課程的知識面雖然比較廣，但隨著信息技術的發展，我校機電學院《機械設計基礎》課程教學團隊已開發出《機械設計基礎》校級精品在線課程，精品在線課程的建設推動了優質教學資源整合及共享，推動信息技術下的教學建設和教學改革，教師采可用線上線下混合教學模式，線上教學可以貫徹在教學前后的全過程中，使學生的學習不再受空間和時間的限制，這種混合教學模式促進高校轉變傳統的教育教學觀念，為學生提供了優質的學習資源和拓展資源，改革了教學內容，創新了教學模式，通過開放性交流平臺，有利于學生的自主學習，有利于教師及時掌握學生的學習情況，提高人才培養的質量。
3.5以賽促學，以賽促改
鼓勵學生積極參加“全國職業院校技能大賽”、“全國三維數字化創新設計大賽”、“全國大學生機械創新設計大賽”及“工業設計大賽”等比賽項目。把各賽項的項目作為課程設計內容，學生除了完成《機械設計基礎》課程的學習，在教師的指導下參與到各個賽項活動中來，教師可根據學生個人的水平和特點，因材施教。讓學生參與比賽的過程，使理論的學習具有針對性，學生的學習過程由純理論知識變成可感可觸的實物，可以極大的提高學生自主學習積極性，學生做到學以致用的同時，還可以發揮創造能力，真正做到以賽促學、以賽促教、以賽促改。
3.6分組教學
教師根據實訓設備、知識要點組織學生進行基于項目教學法的分組實訓。在理實一體化教室、實訓車間等，學生分組進行討論、設計、裝拆設備、調試、驗證等實際訓練，若沒有達到預期的效果則重復實訓，直到掌握該項目的知識技能為止。通過這種分組教學以學生為中心，教師可根據學生個人的水平和特點因材施教，同時在項目實施的過程中，有助于學生組織能力、管理能力、表達能力以及解決問題能力的培養，同時可強化學生的學習動機，讓學生學會思考，學會學習，學會合作，學會創造，提高人才培養的質量。
4、具體的項目式教學實施設計過程
項目教學強調教學知識目標、能力目標、素質目標的全面性，以提高課堂教學效益，例如：根據課程標準將定軸輪系教學確定為三個課時。教學的總體教學思路是：（１）課前準備階段：課前發布項目任務書，通過生活實例建立概念。比如，定軸輪系中，學生利用已有的知識上網查閱與鐘表有關的資料，觀看在線精品課程，并提交學習成果。（２）課堂教學階段：課中展示課前成果，通過校企業合作、工學結合等多元主體人才培養途徑，通過組裝、拆卸鐘表或減速器等，讓學生進行實驗探究，在探究的過程中識讀鐘表結構示意圖，分析鐘表的運動原理，了解各齒輪的齒數和布局對傳動的影響，分小組對新知識探索，計算鐘表內部各齒輪傳動比，接下來實訓教師通過自己的規范操作，引重點、破難點，讓學生對知識再強化，然后對學習結果進行小組互評、教師點評、企業師傅評價，最后清潔實訓室以培養學生職業素養、安全意識，環保意識。（３）課后提升階段：課后監控同學們學習知識掌握情況，可以把知識分為基礎鞏固、綜合應用、拓展拔高等不同的等級，通過現代化的學習平臺，把知識上傳至網絡平臺，老師可以監控學生有沒有真正做到舉一反三，看有沒有達到每次項目教學目的，學生可隨時隨地進行測試和學習，通過后臺統計結果來評判學生的學習效果。（４）教學反思：根據學生測試成績與教學目標達成度，反思學生的實踐技能是否得到了提升；是否培養了學生的職業技能，摸索出了哪些教學規律；教法上有哪些創新；思政課程有沒有融入教學中，知識點上有什么新發現；組織教學方面有何新招；及時記下單元教學的過程中的一些得失，并進行必要的歸類與取舍，考慮再講授這部分內容時應該如何做，寫出“再教設計”，直至較好完成學習目標。
5、結論
針對《機械設計基礎》課程教學的現狀，遵循課內外教學的實際情況和對學生的學情分析，對課程進行項目式教學設計，突出學生的中心地位，學生課前有準備，課中有新知，課后有提高，學習具有針對性，提高了自主探究意識。整個項目過程引導學生理論聯系實際，培養學生自主學習的能力和職業素養，增強學生的職業榮譽感和幸福感，全面的培養了學生分析問題和解決問題的能力，增強了創新意識。
實踐證明，項目式教學法在《機械設計基礎》課程中的有效實施，使學生獲得了深刻的學習與實踐體驗，豐富落實了“德技并修、工學結合”的職教理念，具有較強的教學實踐和教學改革意義。