張慧云 陳黎麗 李志強 文廣 王充 鄭向華

摘要：針對“機械設(shè)計”課堂教學(xué)壓力大，學(xué)生沒有學(xué)習(xí)興趣的現(xiàn)象，提出問題啟發(fā)式小組自學(xué)的方法，介紹了該方法的小組學(xué)習(xí)、實施步驟、提出問題的方法和前提條件。通過問題啟發(fā)式小組自學(xué)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)機械設(shè)計的動力和學(xué)習(xí)情感，鍛煉了學(xué)生的團結(jié)協(xié)作能力。

關(guān)鍵詞：問題啟發(fā)式;小組;自學(xué)

中圖分類號：G642.1文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：2095-5383（2020）04-0104-03

Group Self-Study Method based on Problem Heuristic

—— Take the Course of Mechanical Design as an Example

ZHANG Huiyun， CHEN Lili， LI Zhiqiang， WEN Guang， WANG Chong， ZHENG Xianghua

（School of Intelligent Manufacturing， Chengdu Technological University， Chengdu 611730， China）

Abstract：

In view of the high pressure in the classroom teaching of mechanical design and students have no interest in learning， the group self-study method based on question heuristic was proposed， and the meaning of group learning， implementation steps， methods and prerequisites for asking questions were introduced. Through the application of this method， the students motivation and emotion to learn mechanical design was stimulated， and the students unity and cooperation ability was exercised.

Keywords：

problem heuristic; group; self-study

“機械設(shè)計”是機械類及近機類本科專業(yè)重要的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，主要介紹機器機械部分設(shè)計的基本知識，重點討論一般尺寸和常用工作參數(shù)下通用零件的設(shè)計，包括它們的基本設(shè)計理論以及技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用等。在機器設(shè)計過程中，先是進行運動設(shè)計，然后把抽象的運動簡圖轉(zhuǎn)換為工程結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)機械設(shè)計理論，保證機器在一定的工況條件下和規(guī)定的工作時間內(nèi)，具有正常的工作能力，設(shè)計結(jié)果呈現(xiàn)為工程圖和技術(shù)文件，這是“機械設(shè)計”課程所承擔(dān)的任務(wù)。[1 ]提高“機械設(shè)計”教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生掌握機械設(shè)計基本理論和方法，是培養(yǎng)機械設(shè)計創(chuàng)新人才的重要的一步。

1 我?！皺C械設(shè)計”教學(xué)中存在的問題

1）課程的知識點多，未與實際應(yīng)用緊密結(jié)合。教師在課堂上總覺得該講的知識點很多，上課期間幾乎滿堂都在講知識點，容易給學(xué)生造成滿堂灌的感覺，學(xué)生也覺得在課堂上學(xué)習(xí)量大，似乎抓不住重點內(nèi)容。在國家提出“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”，要求高校培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力大學(xué)生的背景下，深度改革現(xiàn)有的“機械設(shè)計”課程教學(xué)方法，對提高我校機械類專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量具有重要的意義。[2]為了讓學(xué)生更好地掌握“機械設(shè)計”課程知識，具備應(yīng)有的工程實踐能力，教師應(yīng)該對學(xué)生進行有效引導(dǎo)，提供給學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)途徑。教學(xué)是一個多因素的活動，課程教學(xué)應(yīng)該從單純的知識灌輸，轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙荦R下的方式。

2）學(xué)生課前預(yù)習(xí)效果不佳。教師都希望學(xué)生在上課之前預(yù)習(xí)，學(xué)生一般會對教材瀏覽一遍，但學(xué)生經(jīng)常理不出頭緒，不知道哪些知識點需要掌握，對教學(xué)要求感到很茫然，預(yù)習(xí)效果不佳，無法引起學(xué)習(xí)興趣。如果能對學(xué)生的課前自學(xué)進行很好的引導(dǎo)和啟發(fā)，讓學(xué)生在解決問題的過程中進行自學(xué)和討論，在課前就能對很多知識點自行掌握，這樣不僅減少了課堂的壓力，而且培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主研究的良好習(xí)慣。

2 問題啟發(fā)式小組自學(xué)方法在“機械設(shè)計”課程教學(xué)中的應(yīng)用

問題啟發(fā)式小組自學(xué)方法是教師在課堂教學(xué)之前，先給學(xué)生下發(fā)一系列的問題，學(xué)生以小組為單位對教師下發(fā)的問題進行討論解決，形成學(xué)習(xí)報告上交給教師。教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)報告，了解其預(yù)習(xí)情況，對課堂內(nèi)容進行合理的設(shè)計，使課堂教學(xué)重點突出，學(xué)生參與性強，形成濃厚的教與學(xué)的氛圍。

2.1 問題啟發(fā)式自學(xué)建立在小組學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上

以小組為單元進行啟發(fā)式自學(xué)，小組成員在小組長的帶領(lǐng)下，互相討論和監(jiān)督，而討論往往會使人產(chǎn)生靈感，一直解決不了的問題有時經(jīng)過討論就會茅塞頓開，學(xué)生以小組解決問題能提高學(xué)習(xí)效率，小組成員之間互相學(xué)習(xí)，團結(jié)協(xié)作，從而形成很好的學(xué)習(xí)氛圍。

2.2 問題啟發(fā)式自學(xué)的步驟

問題啟發(fā)式自學(xué)要達到很好的學(xué)習(xí)效果，要按正確的步驟實施，才會事半功倍。

1）教師首先根據(jù)教學(xué)計劃認(rèn)真?zhèn)湔n，根據(jù)一周學(xué)生要掌握的知識點對學(xué)生提出一系列合適的問題，提出問題時語言準(zhǔn)確，學(xué)生能準(zhǔn)確理解問題的實質(zhì)，不產(chǎn)生歧義。[3]在教師上課的前一周發(fā)給學(xué)習(xí)小組，并且提供一些相關(guān)的學(xué)習(xí)資料，如果問題比較抽象，可為學(xué)生聯(lián)系實驗室和實訓(xùn)基地，讓學(xué)生到現(xiàn)場實際解決。

2）學(xué)習(xí)小組收到教師下發(fā)的問題以后，組織小組同學(xué)解決問題，對于簡單直接的問題，可以先行解決，不能解決的進行查閱資料，組織討論解決，最后形成學(xué)習(xí)報告上交教師。

3）教師對小組上交的學(xué)習(xí)報告進行評閱，給出小組成績。并可以據(jù)此了解學(xué)生的學(xué)情，對課堂設(shè)計進行調(diào)整。大多數(shù)學(xué)生能自己解決的問題，減少課堂教學(xué)時間;學(xué)生難以自行解決的問題在課堂仔細(xì)講解。學(xué)生對沒有解決的問題有濃厚的興趣，探究的動力很強，教師在課堂上應(yīng)特別關(guān)注，并注意讓與學(xué)生產(chǎn)生互動，使“機械設(shè)計”課堂形成良好的教學(xué)氛圍。

2.3 提出問題原則與方法

問題啟發(fā)式自學(xué)是學(xué)生根據(jù)教師提出的一系列問題，通過閱讀教材、查詢網(wǎng)絡(luò)資源、參觀實驗室和實訓(xùn)場地，對問題進行解答。在這個過程中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師是引導(dǎo)者。在每次問題發(fā)放之前，教師應(yīng)該做好大量的準(zhǔn)備工作，抓住教學(xué)內(nèi)容的重點、難點，梳理出知識點，并據(jù)此提出一系列合適的問題，然后發(fā)放給學(xué)生。問題的提出方式很多，根據(jù)一段時間的嘗試，總結(jié)出以下幾點啟發(fā)式提問的方法：

1）直接提問法

即對學(xué)生應(yīng)該掌握或者了解的基本知識點以問題的方式直接提出來。例如“帶傳動”這一章，就可以直接提出一些問題，什么是帶傳動？帶傳動的組成是什么？帶傳動有哪些基本類型？V帶由哪幾部分組成？什么是V帶的節(jié)寬？也可以提出一些與V帶設(shè)計有關(guān)的基本問題，帶傳動的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則是什么？V帶設(shè)計包含哪些內(nèi)容？通過對問題的解決，讓學(xué)生知道“帶傳動”章節(jié)要掌握的基本內(nèi)容。

2）比較式提問法

比較提問可以使學(xué)生對容易混淆的知識點引起注意，推動學(xué)生積極思考，通過理解分析，找出實質(zhì)性的區(qū)別，對知識點掌握清楚。[3]如“帶傳動”這一章中，“彈性滑動”和“打滑”這兩個概念很容混淆，可以據(jù)此設(shè)置相互對比的問題：“彈性滑動”和“打滑”有什么區(qū)別？學(xué)生小組通過對該問題的理解和探究，弄清楚“彈性滑動”是因為帶的松邊拉力和緊邊拉力不同引起的，并且在帶傳動中，帶的緊邊和松邊總是存在的，“彈性滑動”是不可避免的，而打滑是因為過載引起的，因此是可以避免的。

3）對查標(biāo)準(zhǔn)、手冊、圖表設(shè)置提問

“機械設(shè)計”課程是與工程實踐緊密聯(lián)系的課程，學(xué)生必須具備查閱標(biāo)準(zhǔn)、手冊、圖表的能力。因此可以針對這些能力的訓(xùn)練設(shè)置問題，例如在“帶傳動”這一章中給出帶的計算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速，讓學(xué)生選出帶型和確定出小帶輪的直徑，就是鍛煉學(xué)生正確運用普通V帶選型圖。齒輪設(shè)計中，標(biāo)準(zhǔn)、手冊、圖表的運用非常多，可以針對性設(shè)置一些問題，鍛煉學(xué)生這方面的能力。機械設(shè)計中，精度的保證非常重要，需要學(xué)生正確地查表來確定尺寸公差和零件表面粗糙度，例如給出帶輪、齒輪、軸等一些零件，提出某尺寸的公差應(yīng)該是多少？某表面的表面粗糙度應(yīng)該是多少？告訴學(xué)生應(yīng)該查閱哪些圖表來解決這些問題，學(xué)生通過解決這些問題，有效鍛煉查閱標(biāo)準(zhǔn)、手冊、圖表的能力。

4）對計算方法設(shè)置提問

機械設(shè)計中，不同零件的設(shè)計有相應(yīng)的計算方法，計算方法是設(shè)計合理性的保證，學(xué)生必須掌握這些方法。對此設(shè)置相應(yīng)的問題，引導(dǎo)學(xué)生對這些計算方法進行探索學(xué)習(xí)，例如，軸的直徑怎么確定？軸承設(shè)計中，選擇軸承型號的依據(jù)是什么？怎么根據(jù)彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度來設(shè)計齒輪？學(xué)生通過解決這些問題，對設(shè)計中的不同零件的計算方法進行自學(xué)理解。

5）提出問題時考慮知識的融合

產(chǎn)品的設(shè)計過程是綜合知識的應(yīng)用，除了“機械設(shè)計”基本理論和方法以外，還與“材料力學(xué)”“工程材料”“機械制造工藝”“公差配合與技術(shù)測量”等課程有關(guān)，因此在提出問題時，應(yīng)該考慮知識的融合，使學(xué)生把機械設(shè)計與其他課程結(jié)合起來綜合運用，設(shè)計出的產(chǎn)品才會更合理。[4]例如加工中退刀槽、鍵槽、砂輪越程槽等問題，裝配中定位的問題，軸承的正反裝問題，與密封有關(guān)的問題，零部件的布置等問題，都可以引導(dǎo)學(xué)生把“機械設(shè)計”和其他課程融合起來，培養(yǎng)學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用能力。[5]2.4 問題啟發(fā)式自學(xué)的前提條件

1）在獲取知識的過程中，問題經(jīng)常會引起求知的欲望，激發(fā)大腦的興奮度。[2]人們經(jīng)常為了解決問題自覺地查閱資料，和周圍的人進行討論探究，問題解決能獲得精神上的成功感和滿足感。如果學(xué)習(xí)目的不明確，往往在學(xué)習(xí)中感覺收獲不大，但是如果帶著問題去學(xué)習(xí)和探究，問題解決以后，也就達到了學(xué)習(xí)目的。

2）大學(xué)生大都是成年人，有一定的理解能力和理論基礎(chǔ)，也善于利用現(xiàn)代的一些學(xué)習(xí)方法進行學(xué)習(xí)。目前精品教材豐富，網(wǎng)絡(luò)資源不斷更新，相關(guān)課程的精品課程有名師講解，學(xué)校的實驗室大多已經(jīng)開放，實習(xí)場地也可以進行參觀，學(xué)生可以利用這些資源解決學(xué)習(xí)中的一些問題。

3）對問題啟發(fā)式自學(xué)效果進行考核

根據(jù)成都工業(yè)學(xué)院的“機械設(shè)計”教學(xué)大綱，平時成績占40%，可以用來對學(xué)生的自學(xué)效果進行考核。學(xué)習(xí)小組對教師下發(fā)的問題解決以后形成報告，發(fā)給教師，教師可以根據(jù)解決問題的效果進行評價，給出學(xué)生的平時成績，這樣可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和學(xué)習(xí)情感。

3 結(jié)語

問題啟發(fā)式學(xué)習(xí)法在新加坡各高校中應(yīng)用非常廣泛，新加坡共和理工學(xué)院對所有課程的教學(xué)都采用了啟發(fā)式教學(xué)方法，在全世界得到了很好的反響，許多國家都派教師到新加坡學(xué)習(xí)教學(xué)理論和教學(xué)方法[6]。成都工業(yè)學(xué)院“機械設(shè)計”課程在以前的期末考試中，卷面不及格的同學(xué)多達40%以上，2016級材料科學(xué)專業(yè)在采用問題啟發(fā)式小組自學(xué)法以后，期末考試通過率明顯提高，卷面不及格率降至24.3%。

教師要想提高教學(xué)質(zhì)量，就需要研究教學(xué)。[7]培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力是培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力的最高境界，能為以后的終身學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)?！皺C械設(shè)計”課程通過啟發(fā)式自學(xué)，讓學(xué)生在教師上課之前解決一些問題，從而減少了課堂的學(xué)習(xí)壓力，形成良好的課堂氛圍。學(xué)生在自學(xué)的過程中，小組之間相互討論，相互督促，相互理解，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)情感，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)機械設(shè)計的熱情，使學(xué)生在該課程的學(xué)習(xí)中達到了很好的效果，并且增進了學(xué)生之間的友誼，鍛煉了學(xué)生的團隊協(xié)作能力。

參考文獻：

[1]張永安.我國機械設(shè)計教學(xué)現(xiàn)狀的思考及建議[J].中國大學(xué)教育，2013（6）：35-36.

[2]文廣，王付軍，劉平平，等.基于校企合作的機械設(shè)計課程教學(xué)方式探討[J].機械設(shè)計，2018，35（S2）：316-318.

[3]張紅梅，郭剛，屠義強，等.“問題式”教學(xué)法在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)中的應(yīng)用[J].機械管理開發(fā)，2011（6）：179-180，182.

[4]熊禾根.基于知識融合的“機械設(shè)計”教學(xué)方法研究[J].中國大學(xué)教育，2012（12）：58-59.

[5]董驍健，李帥.淺談機械制造工藝中的合理化機械設(shè)計[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（5）：11.

[6]劉超群.新加坡以“學(xué)生為中心”的教育教學(xué)改革之啟發(fā)[J].交通職業(yè)教育，2018（4）：46-47.

[7]郝瑞琴，韓澤光.增強教學(xué)魅力提高機械設(shè)計教學(xué)質(zhì)量[J].機械設(shè)計，2018，35（S2）：261-263.