李飛，郭保蘇，梁永麗

（燕山大學(xué)機械工程學(xué)院，河北秦皇島 066004）

機械原理和機械設(shè)計課程是機械類專業(yè)的基礎(chǔ)課，其配套的課內(nèi)實驗課是專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，在教學(xué)活動中扮演了承上啟下的作用。學(xué)生通過參與實驗教學(xué)活動，可以在實驗操作過程中實現(xiàn)理論與實踐的統(tǒng)一，加深對理論課所學(xué)內(nèi)容的理解，也為進一步掌握其他專業(yè)知識打牢理論和實踐基礎(chǔ)。

教育部高等教育教學(xué)評估中心在《中國工程教育質(zhì)量報告》的解讀中指出，高校的人才培養(yǎng)應(yīng)匹配《中國制造2025》和“一帶一路”國家戰(zhàn)略的人才需求，其中一點就要持續(xù)改進工程教育理念、 課堂教學(xué)及學(xué)生能力發(fā)展等內(nèi)涵要素，以確保人才質(zhì)量建設(shè)真正落地[1]。因此，在這樣的新形勢下，為了不斷滿足工程教育對人才培養(yǎng)的要求，筆者所在的教學(xué)團隊持續(xù)推動機械原理和機械設(shè)計課程及實驗課的教學(xué)改革，并取得一定成效[2-4]。但是，這些實驗課仍然存在學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性欠佳、授課內(nèi)容與實際工程問題連接不夠緊密等問題，影響實驗教學(xué)效果的進一步提升。為解決這些不足，筆者以完善實驗教學(xué)過程作為切入點，在其中融入問題教學(xué)模式，以提出的各項問題為引導(dǎo)，提高學(xué)生的專注度、激發(fā)學(xué)習(xí)主動性，由此提升實驗課教學(xué)效果，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目的。

1 機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)應(yīng)用問題教學(xué)模式的必要性

問題教學(xué)模式，即是以“問題”為導(dǎo)向的教學(xué)模式，屬于啟發(fā)式教學(xué)，通過指導(dǎo)教師提出問題，引發(fā)學(xué)生對問題的積極思考，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識主動獲取解答問題的方法和知識[5]。在教學(xué)過程中采用問題教學(xué)模式，學(xué)生處于主動地位，學(xué)習(xí)的積極性更高，課堂教學(xué)的效果更佳，對于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思考能力、解決問題的能力等有積極的促進作用[6]。

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)往往采用“灌輸式”教學(xué)方法，實驗教師主導(dǎo)教學(xué)過程，要先用一定的課上時間來對相應(yīng)實驗項目的原理、 儀器設(shè)備及操作步驟進行逐一介紹，再指導(dǎo)學(xué)生開展實驗操作。這樣使得學(xué)生在整個教學(xué)活動中始終處于被動地位，僅僅是按照指導(dǎo)教師設(shè)定的流程完成實驗操作，缺乏獨立思考的過程，也不能主動將實驗內(nèi)容與實際工程問題相聯(lián)系，往往導(dǎo)致學(xué)生參與機械基礎(chǔ)實驗的積極性不高，實驗完成的質(zhì)量不盡如人意，學(xué)生的綜合能力也不能有效得到提高。因此，教師在教學(xué)過程中融入問題教學(xué)模式，通過調(diào)動學(xué)生的積極性，引導(dǎo)學(xué)生進行主動思考和實踐，可以讓學(xué)生由被動轉(zhuǎn)為主動、成為教學(xué)過程的主體，即在教學(xué)中以學(xué)生為中心，有效彌補現(xiàn)有實驗教學(xué)上的不足。

2 機械基礎(chǔ)實驗中提出問題的要點

在機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)中采用問題教學(xué)模式，提出什么樣的問題是影響教學(xué)效果優(yōu)劣的核心。因此，指導(dǎo)教師在提出問題時，要根據(jù)實驗教學(xué)要求，把握以下兩個要點，以求在教學(xué)中取得良好效果。

首先，要確保提出的問題是科學(xué)的、 具有引導(dǎo)性的、面向工程實際的。問題要基于課程內(nèi)容和實驗課特點來設(shè)計和提出，體現(xiàn)知識點的科學(xué)性，而不是為了提問而提問；提出的問題應(yīng)該對學(xué)生有引導(dǎo)性，可以讓他們在思考和解決問題的同時，做到舉一反三、 擴展思路，逐步去探尋更深層次問題的解決途徑，這也是問題教學(xué)模式的重要作用所在；實驗課教學(xué)同理論課一樣，提出的問題要向工程實際靠攏，這樣才能真正達(dá)到教學(xué)的最終目的，讓學(xué)生具備解決工程實際問題的能力。

其次，按照3W 原則提出的問題，即What（是什么）、Why（為什么）、How（怎么做），這實質(zhì)上是將提出的問題分為三個層級。初級問題是要讓學(xué)生明確“是什么”，這類問題在于鞏固學(xué)生在理論課所學(xué)的概念性知識，例如在機械原理實驗中“什么是機構(gòu)運動簡圖”、在機械設(shè)計實驗中“什么是傳動帶的彈性滑動和打滑”；中級問題是要讓學(xué)生明白“為什么”，這類問題可以引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)知識產(chǎn)生更深層次的思考，如“動平衡的轉(zhuǎn)子為什么一定是靜平衡的”“在托架螺栓組中，各螺栓的受力為什么會相互影響”；高級問題在于讓學(xué)生解決“怎么做”，需要學(xué)生綜合利用所學(xué)知識來解決相應(yīng)的實際問題，如“可以調(diào)整哪些參數(shù)來保證加工的齒輪不產(chǎn)生根切”“如何設(shè)計重載、中速、發(fā)熱量大的蝸桿傳動軸系結(jié)構(gòu)”等。教師在實驗課中應(yīng)用問題教學(xué)模式進行授課時，問題的設(shè)置與提出要側(cè)重于中級和高級問題，以利于提高課堂效率，也能夠更好地調(diào)動學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性，促進教學(xué)效果的提升。

3 采用問題教學(xué)模式的機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)過程設(shè)計

基于以上兩個要點，該文設(shè)計了融入問題教學(xué)模式后的機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)流程，如圖1所示。

按照教學(xué)流程圖，機械基礎(chǔ)實驗的教學(xué)過程可分為四個階段：

（1）開課準(zhǔn)備階段。

實驗課開課前，根據(jù)各機械基礎(chǔ)實驗項目的內(nèi)容和教學(xué)要求，實驗指導(dǎo)教師與理論課教師共同商討并確定在教學(xué)中要向提出的具體問題，并且將各個問題分別安排在課前預(yù)習(xí)、課內(nèi)講解和課后思考三個部分。其中課前預(yù)習(xí)和課后思考的問題印制在實驗指導(dǎo)書和實驗報告冊中； 課內(nèi)講解的問題用于實驗指導(dǎo)教師授課時使用。

圖1 融入問題教學(xué)模式的機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)流程圖

（2）課前預(yù)習(xí)階段。

學(xué)生領(lǐng)取實驗指導(dǎo)書和實驗報告冊后，對相應(yīng)實驗項目進行預(yù)習(xí)，通過回顧理論課所學(xué)知識、討論、收集資料等方式，在實驗報告冊中對實驗預(yù)習(xí)部分的問題進行解答。此外，學(xué)生通過深度自學(xué)實驗過程，以縮短教師在課上講解具體實驗步驟等內(nèi)容的時長。

（3）授課實踐階段。

在實驗授課階段，實驗教師除了對實驗項目的重點內(nèi)容進行講解外，還可對預(yù)習(xí)部分的重點問題進行詳解，以加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解。同時，教師根據(jù)課堂狀態(tài)機動地使用課上問題與學(xué)生進行互動，來調(diào)動學(xué)生的積極性、提高學(xué)生的注意力。在指導(dǎo)學(xué)生實驗過程中，教師主動引導(dǎo)學(xué)生對實驗中發(fā)現(xiàn)的問題進行思考和解決。學(xué)生完成實驗后，在完成實驗記錄與數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，獨立對實驗報告冊中的課后思考題進行解答。

（4）評價反饋階段。

建立實驗成績考核評價體系，將實驗成績分為課前預(yù)習(xí)、實驗操作與數(shù)據(jù)分析、課后思考三個部分，占比分別為20%、40%、40%，每門理論課的實驗項目全部完成后，教師結(jié)合學(xué)生實驗報告冊的完成情況來最終核算每名學(xué)生的實驗成績。此外，實驗指導(dǎo)教師針對學(xué)生回答各部分問題的情況及授課情況進行總結(jié)和歸納，進一步優(yōu)化和豐富問題內(nèi)容，更新指導(dǎo)書和授課內(nèi)容，以實現(xiàn)整個教學(xué)過程的閉環(huán)反饋，為下一個周期的教學(xué)活動做好準(zhǔn)備。

4 機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)中問題教學(xué)模式的實施效果及改進方向

在2018年秋季學(xué)期《機械設(shè)計》及2019年春季學(xué)期《機械原理》實驗課實施過程中，實驗指導(dǎo)教師由于在教學(xué)過程的各個階段融入問題教學(xué)模式要素，使得實驗授課效率較之以往有了明顯改善，學(xué)生參與實驗的積極性和專注度顯著提高，實驗完成效果也優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式。

在這一個教學(xué)周期的實踐基礎(chǔ)上，筆者將根據(jù)授課效果和學(xué)生反饋，持續(xù)對相應(yīng)的問題內(nèi)容進行改進和更新，進一步按照上述四個階段的教學(xué)過程，將問題教學(xué)模式與實驗教學(xué)進行有效融合，優(yōu)化課上教學(xué)環(huán)節(jié)，不斷調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性，鼓勵學(xué)生主動思考和探究、支持他們對機械基礎(chǔ)實驗的內(nèi)容提出更多、更深入的問題，逐步完善以學(xué)生為中心、以問題為導(dǎo)向的機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)模式，更好地為促進學(xué)生的綜合發(fā)展提供支撐。

5 結(jié)語

與機械原理、 機械設(shè)計課程配套的課內(nèi)實驗課是機械類專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)的重要部分，這些機械基礎(chǔ)實驗課教學(xué)的效果會對專業(yè)學(xué)生的能力培養(yǎng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。為了讓學(xué)生在專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)階段就強化主動學(xué)習(xí)和思考解決問題的能力，通過在機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)過程中融入問題教學(xué)模式并持續(xù)改進，經(jīng)過探索和實踐說明這是一個有效提升實驗教學(xué)效果的途徑。