徐 靜 董 雁

紹興文理學院 浙江紹興 312000

建構(gòu)主義理論在機械設(shè)計課程教學改革中的探索與實踐

徐 靜 董 雁

紹興文理學院 浙江紹興 312000

以建構(gòu)主義理論為指導，分析了機械設(shè)計課程教學中存在的問題。結(jié)合機械設(shè)計課程的教學特點，提出了基于建構(gòu)主義理論的機械設(shè)計課程教改思路，在教學設(shè)計、教學方法和評價方式上進行了探索與實踐，并取得了一定的成效。

建構(gòu)主義理論；機械設(shè)計；教學改革

機械設(shè)計課程是一門介紹通用機械零部件基礎(chǔ)知識和設(shè)計方法的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，在機械類各專業(yè)理論基礎(chǔ)課與專業(yè)技術(shù)課之間起著承上啟下的作用，其涉及知識面廣、實踐性強，教學難度大。由于教學結(jié)構(gòu)的調(diào)整，該課程的學時數(shù)不斷減少，而講授的內(nèi)容并未減少，因此更增加了教學的難度。為了提高課程的教學效果、激發(fā)學生的學習興趣，減輕學生的學習負擔，有必要對本課程的教學模式進行改革，以有利于培養(yǎng)學生的綜合應用能力和創(chuàng)新設(shè)計能力，更好地發(fā)揮本課程在提高工科學生綜合素質(zhì)方面的作用。本文針對機械設(shè)計課程的教學特點，用建構(gòu)主義理論為指導，在教學改革實踐中作了一些探索與實踐，取得了良好的教學效果。

一、基于建構(gòu)主義理論的教學改革的基本思路

建構(gòu)主義理論認為，學習者的知識，不是通過教師傳授而得到的，而是在一定的情境下，借助其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資源，通過一定的學習手段，在意義建構(gòu)的方式下獲得的。學習者不是知識的被動接受者，而是知識的主動構(gòu)建者；教師不是知識的傳播者，而是學習活動的組織者。為此，建構(gòu)主義理論所強調(diào)的情景創(chuàng)設(shè)，不僅僅局限于黑板和課椅；所提供的學習資料，不是只有一本教材；所關(guān)注的問題導向，不是要求簡單的死記硬背；所采取的參與方式，不完全是教師的單向灌輸；關(guān)于學習對象的意義建構(gòu)，不是以復述教師傳授的知識為最終目的。根據(jù)建構(gòu)主義理論，我們對傳統(tǒng)的機械設(shè)計課程教學模式進行了改革。

1.明確目標，創(chuàng)設(shè)情境

建構(gòu)主義理論認為，教學設(shè)計不僅要分析教學目標的實現(xiàn)問題，還要考慮有利于學生建構(gòu)意義的情境的創(chuàng)設(shè)問題。情境的創(chuàng)設(shè)是教學設(shè)計的最重要內(nèi)容之一，學習環(huán)境中的情境必須有利于學生對所學內(nèi)容的意義建構(gòu)，有利于教師對學生知識構(gòu)建的引導和幫助，使之起到事半功倍的作用。

例如，軸的設(shè)計是機械設(shè)計課程中的一個教學重點，主要內(nèi)容包括軸的分類、軸的材料選用、軸的設(shè)計與計算等，其中階梯軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度和剛度計算是該章的重點與難點。過去在講解軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計這一章節(jié)時，盡管教師精心準備了教案，安排了較多的課時進行講解，但采用紙質(zhì)的掛圖和普通的板書，學生對軸的徑向和軸向尺寸的確定、軸上零件的定位方式及裝配順序等內(nèi)容很難理解和掌握，致使在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計改錯、減速器課程設(shè)計中對軸的設(shè)計感到束手無策、無從下手?，F(xiàn)在我們在講授這一章節(jié)時，除了在多媒體課件中設(shè)計軸的軸向及周向定位方式、軸的裝配過程等演示動畫外，還配以軸系裝配的實物模型。在動畫的演示和模型的實際操作基礎(chǔ)上，對各軸段的徑向和軸向尺寸逐段進行設(shè)計計算，再通過對軸上各零部件定位方式的比較選用和推敲設(shè)計，不僅使學生較好地掌握了軸的設(shè)計過程，而且對軸的設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計、軸上零部件的裝配定位有了更深刻的理解。

我們發(fā)現(xiàn)，利用課件中的機械產(chǎn)品實例照片、機器或機構(gòu)的演示動畫以及典型的實物模型去組織機械設(shè)計的課堂教學，使學生能從實踐中抽象出機構(gòu)分析和零部件結(jié)構(gòu)與設(shè)計等問題，認識、了解進而理解這些機械產(chǎn)品的工作原理、組成與特征等，這對于機械設(shè)計課程實現(xiàn)培養(yǎng)學生工程素質(zhì)和實踐能力的目標起到了積極的推動作用。因此，教師不僅要熟悉教學內(nèi)容，更要了解學生，掌握學生的認識規(guī)律，掌握現(xiàn)代化的教育技能和教育理念，充分利用各類學習資源，設(shè)計開發(fā)有效的教學資源，對學生的學習給予宏觀的引導和幫助。

2.問題導向，自主學習

不同于傳統(tǒng)的行為主義教學方式，建構(gòu)主義理論提出了基于任務(wù)設(shè)計和問題導向的教學思想。它以“問題”為出發(fā)點，將“提出問題、分析問題、解決問題”作為教學的全過程，引導學生自覺地完成從知識積累到能力提高的轉(zhuǎn)化，并形成新的知識結(jié)構(gòu)。在問題解答的同時，學生不僅理解了基本概念、掌握了設(shè)計方法，而且也形成了適合自己的學習策略和思維方式，從而大大提高了學習效率和解決問題的能力。

例如，機械設(shè)計第三篇“機械傳動”中關(guān)于“齒輪傳動”這一章節(jié)，主要介紹了齒輪傳動的失效形式、受力分析，以及直齒、斜齒、錐齒傳動的強度計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計等內(nèi)容。由于涉及的齒輪類型比較多、受力分析比較復雜、強度計算公式又很繁瑣，如果以傳統(tǒng)的方式講授容易使學生感到內(nèi)容繁雜、思路不清、不得要領(lǐng)。所以，在講授這部分內(nèi)容時，我們以“漸開線齒廓嚙合的力學分析”作為這一部分的核心問題，圍繞“不同漸開面的受力分析”“齒面接觸疲勞應力分析”“齒根彎曲疲勞應力分析”等力學問題展開教學過程。同時，以這些問題為導向，促使學生重溫機械原理課程里“齒輪機構(gòu)”章節(jié)中有關(guān)漸開線齒廓的嚙合特性、漸開線齒輪的嚙合傳動等知識點。隨著這些問題的一一解決，學生們體會到掌握了不同類型齒輪的漸開面嚙合線上的受力分析，結(jié)合彈性力學中線接觸的赫茲應力公式和材料力學中懸臂梁的彎曲應力公式，再根據(jù)實際需要設(shè)定必要的系數(shù)，齒輪的齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度的設(shè)計校核公式自己也能推導出來。

這種以教材內(nèi)容為載體，以“問題解決”為主導的教學形式，克服了以往授課方式中照本宣科、單向灌輸?shù)缺撞。欣谂囵B(yǎng)學生的學習興趣和獨立思考能力，使新知識在解決問題的過程中被學生同化和轉(zhuǎn)化。當然，教師要善于總結(jié)提煉，化繁為簡，化難為易，將授課章節(jié)的難點和重點轉(zhuǎn)化成幾個專題，再根據(jù)課程的需要分解成若干個學生熟悉且感興趣的問題。如“自行車前、后輪是如何轉(zhuǎn)動的”“自行車為什么會脫鏈”等等，由于這些問題大家都很熟悉，又很好奇，就會積極去思考，對學生理解軸的分類、鏈傳動的正多邊形效應等起到了促進作用。所以，以問題為導向，可以激發(fā)學生的求知欲，引導和啟發(fā)學生運用已學的基礎(chǔ)知識解決問題，從而提高學生分析問題和解決問題的能力。

3.互相交流，合作學習

建構(gòu)主義理論提出的另一個重要教學思想是合作學習。與學生個別分散學習相比，合作學習具有學習效果明顯、團隊意識濃厚、督促作用加強、相互交流密切等許多突出的優(yōu)勢。共同的學習任務(wù)促使學生之間形成融洽的人際關(guān)系，保持良好的合作態(tài)度，產(chǎn)生高度的學習動機。在合作學習過程中，學生對同一問題進行觀察、分析和綜合，形成不同的見解，并通過說服別人認同自己的觀點，或根據(jù)別人正確的觀點來檢驗和修正自己觀點的方式，最終鞏固和形成自己的知識，這種認知的重建促進了高層次思維的培養(yǎng)。

機械設(shè)計課程設(shè)計是培養(yǎng)學生機械設(shè)計綜合實踐能力的一個不可缺少的實踐教學環(huán)節(jié)。然而，課程設(shè)計的教學往往安排在理論教學結(jié)束后2～3周內(nèi)進行。由于時間緊、任務(wù)重，又面臨期末考試，幾乎每一屆的學生都加班加點，機械模仿，很多問題都來不及思考就在匆忙中完成課程設(shè)計。面對這些問題，我們采用先分散再集中的教學模式，將課程設(shè)計貫穿于理論教學的整個過程。同時，充分發(fā)揮合作學習的優(yōu)勢，為學生的相互交流、相互促進創(chuàng)造條件。具體做法是，在講授第三篇“機械傳動”的同時，將機械設(shè)計課程設(shè)計的題目布置給學生，并將課程設(shè)計的總體輔導課提前，使學生了解課程設(shè)計的內(nèi)容和要求、設(shè)計步驟及設(shè)計方法。在指導學生完成減速器各級傳動軸的運動和動力參數(shù)的設(shè)計計算后，要求學生根據(jù)后續(xù)的授課進程同步完成課程設(shè)計中的帶傳動、鏈傳動、齒輪或蝸桿傳動、軸等相關(guān)設(shè)計內(nèi)容。由于課程設(shè)計與理論教學同步進行，學生不僅可以有充分的時間相互交流、相互學習，而且能理論聯(lián)系實踐，及時發(fā)現(xiàn)問題并改正不合理的設(shè)計。

采用這種先分散后集中的教學模式，最大的收獲是課程設(shè)計的壓力緩解了，學生的設(shè)計興趣提高了。由于設(shè)計題目是2人1組，促使2個學生必須分工協(xié)作、配合默契、相互探討。當然，設(shè)計過程中會有矛盾和分歧，但正是同學間的相互影響和相互切磋，使大家的協(xié)作能力和團隊精神得到提升，理論知識和設(shè)計能力得到鞏固和提高。從這個意義上看，合作學習的教學模式在很大程度上激發(fā)了學生的學習主動性和創(chuàng)造性，促進了學生的高級認知能力的發(fā)展。

4.全面考核，科學評價

建構(gòu)主義理論認為，學習評價的目的不應是選拔性評價，而應該是發(fā)展性評價；學習評價的內(nèi)容不能局限于機械記憶的認知性評價，而應該擴展為能力培養(yǎng)的多元性評價；學習評價的方式不能完全取決于終結(jié)性的定量評價，而應該輔助以形成性的定性評價。只有通過科學評價，才能使學生認識到自身的優(yōu)勢和不足，激發(fā)其內(nèi)在發(fā)展動力，增強學習興趣和動力，從而有效地促進學生的成才與發(fā)展。

機械設(shè)計課程作為機械類專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課，其理論性、實踐性、應用性都非常強，注重于理論與實踐的綜合應用。而傳統(tǒng)的閉卷考試并不能完全反映學生的實際應用能力。因此，在建構(gòu)主義理論的指導下，我們對機械設(shè)計課程的考核內(nèi)容和考核方式作了一些新的嘗試。第一，將原來的全閉卷考試調(diào)整為先“知識立意”閉卷和后“能力立意”的開卷相結(jié)合的考試方式。閉卷部分著重考基本知識、基本理論和基本方法，占30%～40%；開卷部分側(cè)重考學生對本課程的綜合知識掌握的程度，占60%～70%。新的考試方式有效地避免了認知性評價可能造成的死記硬背、高分低能現(xiàn)象。第二，打破選拔性評價純粹以考試分數(shù)的高低對學生進行終結(jié)性評價，將學生參與各級機械設(shè)計競賽、機械創(chuàng)新設(shè)計開放實驗等的成績納入課程的評價內(nèi)容，這種多元化評價方式極大地激發(fā)了學生的學習興趣和學習積極性。第三，在機械設(shè)計課程設(shè)計考核中，強調(diào)形成性的定性評價，重視學生的個性差異和學習態(tài)度，邊指導、邊提問、邊修改，幫助學生建立自信，促使學生的知識和能力在原有基礎(chǔ)上得到提高，從而體會到學習的快樂。

二、結(jié)束語

建構(gòu)主義理論為機械設(shè)計課程的教學改革提供了堅實的理論基礎(chǔ)，運用建構(gòu)主義理論指導教學，以學生為本，充分利用學生的積極性、主動性，培養(yǎng)學生積極的學習態(tài)度和協(xié)作精神，極大地提高了課堂教學效果，充分發(fā)揮了學生學習和創(chuàng)新的潛力。同時，教師在幫助和指導學生建構(gòu)知識的同時也不斷提升了自身素質(zhì)，更新了自身的科學觀和教學觀。

[1]賈陸依.行為主義與建構(gòu)主義理論下的學習評價與反思[J].牡丹江大學學報，2009，1

[2]竇樹德.新教育理念下的建構(gòu)主義課堂教學模式研究[J].長江師范學院學報，2009，11

[3]高英武.機械設(shè)計課程考試方法的研究與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2009，7

[4]莫海軍.機械設(shè)計課程設(shè)計教學方法改革與探索[J].裝備制造技術(shù)，2009，7

[5]濮良貴，紀名剛.機械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2006

Exploration and practice of constructivism theory in machine design curriculum teaching reform

Xu Jing, DongYan
Shaoxing university, Shaoxing, 312000, China

Taking constructivism theory as the instruction, this paper analyzes the practical problems in machine design curriculum teaching. Combining the characteristic of machine design curriculum teaching, the teaching reform mentality of machine design curriculum based on constructivism theory is proposed, applies it to exploration and practice of the teaching design, teaching methods and evaluation way, and obtains certain progress

constructivism theory; machine design; teaching reform

2010-06-04

徐靜，本科，副教授。