應(yīng)用型本科院校機械設(shè)計課程立體化教學資源建設(shè)的探索與實踐

王姣

【摘要】文章首先介紹了立體化教學資源的含義。然后根據(jù)機械設(shè)計課程目標，提出了該課程立體化教學資源建設(shè)的內(nèi)容;以核心期刊論文調(diào)研完成研究報告為大作業(yè);運用機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的參賽作品開設(shè)實驗等。最后在機械設(shè)計精品資源共享課基礎(chǔ)上，進一步進行立體化資源建設(shè)的探索與實踐。

【關(guān)鍵詞】立體化教學資源;機械設(shè)計課程;應(yīng)用型本科院校

為了適應(yīng)現(xiàn)階段異常激烈的就業(yè)競爭，高等教育的人才培養(yǎng)模式和教學模式正在發(fā)生著深刻的變革。其中，應(yīng)用型本科高校更著重強調(diào)以社會、市場和就業(yè)需求為主要導向，培養(yǎng)應(yīng)用型、能力型、創(chuàng)新型人才。根據(jù)《教育部關(guān)于“十二五”期間高等學校設(shè)置工作的意見》的部署和要求，我校已實現(xiàn)由華中科技大學的獨立學院轉(zhuǎn)設(shè)為獨立設(shè)置的民辦本科高校。在此形勢下，學校對人才培養(yǎng)、課程體系和教學內(nèi)容的與時俱進提出更為迫切的要求。

為順應(yīng)“新工科”的發(fā)展，機械電子工程專業(yè)著眼于課程的可拓展性、多元性、復(fù)合性、交叉性，展開了一系列的課程改革。機械設(shè)計是一門培養(yǎng)學生機械設(shè)計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課，是工科高等學校機械類各專業(yè)教學計劃中的核心課程，在培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維、綜合設(shè)計能力和機械工程實踐能力方面占有重要的地位。該課程零部件種類較多，設(shè)計校核內(nèi)容復(fù)雜，工程意識要求較高，對于缺乏實踐經(jīng)驗的學生來說，不經(jīng)過系統(tǒng)的訓練無法綜合應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識來解決問題。因此，在課堂教學中加強實踐能力的培養(yǎng)尤為重要。

一、立體化教學資源

立體化的概念主要是從立體化教材開始的。立體化教材是以紙質(zhì)教材為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)能力為目標，運用現(xiàn)代教育技術(shù)，以多媒介、多形態(tài)、多用途及多層次的教學資源和多種教學服務(wù)為內(nèi)容的結(jié)構(gòu)性配套教學出版物的集合。它打破了傳統(tǒng)知識傳播載體的局限性，充分利用現(xiàn)代科技手段融合多種教學資源。

隨著計算機的普及與多媒體教學的推廣，國內(nèi)大多數(shù)高校的教學方式已基本實現(xiàn)多媒體的配音動畫、圖像、錄像、文字的電腦展示，配合口授和紙質(zhì)教材。

目前該門課程教學方式的改革進一步地演變?yōu)楣S生產(chǎn)線零部件、標準件和裝置的“實物”進入課堂輔助教學。該教學方式的變革要求教師不僅要為學生提供優(yōu)質(zhì)的紙質(zhì)教材、豐富直觀的多媒體課件，還需要提供實際案例的分析和實物的展示講解，這就形成了教學資源開發(fā)的“立體化”趨勢。

立體化教學資源是以計算機、實驗室模型和實用裝置為支撐平臺，運用多種新型教學工具，基于創(chuàng)新性、系統(tǒng)性的設(shè)計思路，建立一種適合于多元化教學應(yīng)用的主教材、教師參考書、學習指導書、電子教案、實例講案、實物分析、試題庫等。立體化教學資源集書本、錄像、多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)課件、立體實物或模型等于一體，將聲音、圖像、視頻、動手拆裝等信息輸入方式相結(jié)合，使教與學在時間和空間上都得到了極大的延展。

二、機械設(shè)計課程的培養(yǎng)目標

機械設(shè)計課程目標及能力要求具體如下。

課程目標1：掌握螺紋連接與螺旋傳動、鍵連接、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、軸、滑動軸承、滾動軸承、聯(lián)軸器和離合器等通用零部件的基本概念、基本原理及設(shè)計方法，并具有應(yīng)用相關(guān)原理和方法進行復(fù)雜工程問題中的通用傳動裝置設(shè)計的能力。課程目標2：掌握機械零件的失效分析及計算準則、機械零件的強度計算、連接零部件、傳動零部件、軸系零部件的承載能力分析與參數(shù)設(shè)計，并具有將其運用于機械零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、校核計算與選用的能力。課程目標3：能夠使用相關(guān)儀器設(shè)備開展常用零部件設(shè)計與分析的實驗研究，并記錄實驗過程，進行結(jié)果分析，獲得實驗結(jié)論的能力。

根據(jù)機械設(shè)計這門課程的特點，大部分紙質(zhì)教材要講解清楚零部件的設(shè)計方法需要非常多的設(shè)計公式、標準文件和標準參數(shù)、參數(shù)選取的范圍分析、應(yīng)用的數(shù)據(jù)和圖表。其中，設(shè)計公式計算非常煩瑣，涉及的參數(shù)非常多，每個參數(shù)的選取既存在一定的要求和限制，又具有開放性。在講解過程中難免存在填鴨式輸入，使課堂枯燥而沉悶，教學效果難以保障。

為此，應(yīng)用優(yōu)質(zhì)資源進行課堂教學改革，運用特色的立體化教學資源豐富課堂，解決以往課堂教學與實踐環(huán)節(jié)研究不夠緊密的問題，在充分研究現(xiàn)有教育理論和教學方法的同時，注重創(chuàng)新教育、實踐環(huán)境研究，能更適應(yīng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，更貼近民辦高校的教育教學改革。

三、課程立體化資源的建設(shè)與實踐

2008年該門課程已在校內(nèi)網(wǎng)站上建立精品資源共享課，學生可在課前預(yù)習和課后復(fù)習時用網(wǎng)絡(luò)瀏覽電子教案和試題庫，充分利用課外實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的自主學習能力和終身學習的習慣。

在網(wǎng)絡(luò)課件已運用多年的基礎(chǔ)上，立體化資源建設(shè)從以下幾個方面著手。

（一）教學內(nèi)容的全面與升級

隨著行業(yè)的快速發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”與智能制造已成為大勢所趨?，F(xiàn)代設(shè)計方法也在與時俱進，動態(tài)更新，可持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)教材已無法滿足日新月異的技術(shù)更新。在輔助教材中增加一切有價值的教育教學資源，包括其他大學的課程資源;視頻、動畫、圖片;期刊、圖書、專利、博士與碩士論文、年鑒等文獻資源;實驗室模型;通用標準件;歷年大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽的作品實物;工廠現(xiàn)役或退役的機械零部件等。

在龐大的信息與知識中，要根據(jù)課程內(nèi)容選擇必要的教學資源，有效整合，經(jīng)過科學的教學加工和課堂驗證，從而形成知識網(wǎng)絡(luò)，才能實現(xiàn)有價值的立體化教學資源。

（二）通用零部件進入課堂

根據(jù)課程目標1，要想讓學生掌握通用零部件的基本設(shè)計方法，首先需要讓學生實際接觸過通用零部件，知其然才能知其所以然。標準零部件如各類型的滾動軸承、窄V帶、滾子鏈、螺栓、聯(lián)軸器等，帶入課堂后學生的參與度明顯得到提升。例如：礦泉水瓶的三線螺紋與綠茶飲料瓶的單線螺紋的自鎖性能與效率的分析;各種滾動軸承的類型講解、每類軸承所能承受的載荷類型、適用的場合、選用的原則，直接用實物對照后更清楚易懂;自攻螺釘和普通螺釘?shù)膮^(qū)別;剛性聯(lián)軸器和有補償作用的聯(lián)軸器對比等。教學手段的趣味性、教學內(nèi)容的具體化都有利于激發(fā)學生的學習興趣，提高課堂教學效果。

（三）結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計以課外自學輔助

根據(jù)課程目標2，結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計需要在一般設(shè)計方法基礎(chǔ)上結(jié)合工況分析來完成，具有個性化、項目化的屬性。因此，布置一次調(diào)研報告或研究報告作為大作業(yè)，要求學生在學校圖書館網(wǎng)頁的“中國知網(wǎng)”鏈接上登錄下載機械設(shè)計方面的三年內(nèi)核心期刊論文，針對論文中的設(shè)計思路和設(shè)計方法，提交基礎(chǔ)理論知識的分析報告。主題可自選，或教師擬定，例如農(nóng)業(yè)機器人、助殘裝置、救災(zāi)破障裝置等，讓學生既能了解當前設(shè)計領(lǐng)域的趨勢，又能增強課程教學的先進性和融入感。

（四）分析類實驗項目更貼近工作過程

根據(jù)課程目標3，用分析類實驗項目代替認知類實驗項目。在2016年全國大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽上，我院學生獲得了國家一等獎1項、國家二等獎1項、湖北省一等獎5項的成績。在學院制作經(jīng)費有限的條件下，5個參賽隊伍的作品完成度卻比較高。將其應(yīng)用到實驗環(huán)節(jié)，方案分析-材料選用-結(jié)構(gòu)設(shè)計-強度計算-制作加工-安裝調(diào)試-方案優(yōu)化，以每個環(huán)節(jié)設(shè)置問題的方式引導學生學習產(chǎn)品設(shè)計與制造的過程，既能增強學生的好奇心，引發(fā)學生新一輪的思考，又能豐富課堂，帶領(lǐng)學生吸收實踐性的設(shè)計題目。

立體化教學資源的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的教學模式，通過探究式教學、協(xié)作學習、自主學習、研究性學習等方式應(yīng)用廣泛而豐富的教學資源。

四、總結(jié)

經(jīng)過對企業(yè)的人才需求調(diào)研，當今制造業(yè)已朝著智能化、大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、定制化發(fā)展。立體化教學資源建設(shè)是對教學資源、技術(shù)資源和教學實施過程的整合與優(yōu)化，是提升專業(yè)內(nèi)涵、提高教學質(zhì)量、推動教學模式改革的重要保障。

因此，將應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的目標和立體化教學資源建設(shè)的架構(gòu)相結(jié)合，將教學改革和教學資源應(yīng)用相結(jié)合，構(gòu)建基于先進教學資源的立體化教學新模式。在大學課程教學中，以學生為主體，以工作過程為導向，堅持持續(xù)改進的常態(tài)機制，培養(yǎng)學生學習和探究的態(tài)度、推理和預(yù)測的習慣、獨立解決問題和創(chuàng)新的能力。改革傳統(tǒng)認知教育教學方法，探索應(yīng)用型人才的能力點與素質(zhì)點體系、培養(yǎng)方案和培養(yǎng)途徑。

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