机械设计课堂教学质量提升

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摘要：本文分享了《机械设计》课程教学改革中的措施和启发，包括举办“《机械设计》知识竞赛”“学生讲课比赛”活动，课前的10分钟小考与激励政策，讲台放在实验室，以及微课、在线课程的建设。

关键词：机械设计；教改；知识竞赛；讲课比赛；激励政策

《机械设计》课程是一门培养学生具有普通机械零部件设计能力的学科基础课，是机械类专业的设计性主干课程。作为技术基础课，它是为学习专业课打基础的，掌握设计的基本理论和方法是所有接受工程教育的学生都应具备的能力；作为设计性课程，学习本课程后，学生应具有一定的机械设计能力。课程内容不仅包括通用机械零部件的理论分析、计算，而且还涉及结构、材料、热处理、制造、装配工艺以及维护等方面较广泛的知识。本课程的主要任务是培养学生掌握通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具有设计一般简单机械的能力；具有分析机械零部件失效的原因和提出改进措施的能力；具有应用标准、规范、手册、图册等技术资料的能力；掌握典型机械零件的实验方法。西北农林科技大学机械与电子工程学院《机械设计》课程组共有六名老师，其中教授一名，副教授两名，讲师两名，实验员一名。一直以来，课题组保持定期开会交流心得的传统。在开课前的一个学期末，讨论专业班级的任课分配，确认教材，通过先修课成绩了解学生情况，进行新教学方法交流。开课的过程中，讨论不同专业间的课程进度，发现学生的新特点，提出针对性的新方法，还会交流科研中的新启发，文献媒体中的新科技，不断扩充任课老师的知识体系，完善教学手段，提高教学效果。课程结束后，统一流水改卷，进行数据整理，以题目、班级为单位，对成绩分析比较，寻找原因，得出结论，为之后的课程讲授提供新的想法和素材。以本学期课程为例，我们课题组为提升《机械设计》课堂教学质量而实施的主要改革措施有以下几个方面。

一、举办《机械设计》知识竞赛

虽然《机械设计》是以典型通用零部件的设计为主要内容的课程，但经过多年的教学和科研经验，发现先修课知识和课程第一篇“总论”内容是之后设计的重要基础，而这些基本概念又常常被学生所忽视，引起的直接后果，就是越前进越困难。因此，为了加强学生对基础知识的掌握，同时促进形成更好的学风，端正学习态度，课题组联合院学工办举办了《机械设计》知识竞赛。竞赛内容是课程的“总论”篇章包含《机械设计概论》《机械零件的工作能力和计算准则》《机械零件的疲劳强度》《摩擦、磨损、润滑》和《机械常用材料和制造工艺性》五章内容，以及先修课《工程制图》《材料力学》《机械工程材料》《机械原理》等的重要基础知识。正在开设《机械设计》的所有专业学生，包括机制、机化、车辆、机电共12个班362名同学参加了知识竞赛。通过课程知识竞赛，选拔优秀，表彰先进，促进了学生的学习动力和学风面貌，尤其在之后的课程教学效果上有明显提高。

二、举办“核心课程学生讲课比赛”活动

对于课程内容的掌握，如果学生只是上课时的“看、听、记”，那还是不够的，尤其是知识细节和设计流程，仍需要课下花时间认真研读和琢磨才能深刻理解。为鼓励学生养成课下复习和预习的习惯，掌握自学和分享的技巧，强化对知识细节和设计流程理解，同时加强机电学院学风建设，展现学院专业文化特色，推动学校教育教学改革，2015年课题组在学院和系里的支持下举办了首届“核心课程学生讲课比赛”。比赛内容指定课程为《机械设计》课程“链传动”章节，因为该内容与“带传动”章节相关性较高，也有经典生活实例“自行车”的参考，学生已经具备基础知识，适合自学和分享。比赛分为初赛、复赛和决赛三个阶段，从学生备课准备，课下小组评比，到任课老师确定班级代表，到最后的全院决赛，保证每位同学的参与和体会，为学生提供了一个相互学习、相互交流、共同提高的平台，不仅增加了学生学习主动性，加强专业知识的掌握，加强学生创新精神与实践能力培养，锻炼学生的口才演讲能力，同时实现学生与任课教师的角色互换，体会任课教师备课、授课的辛苦。由于反响积极，所以在之后的每年都有举行，并形成传统。

三、课前的10分钟小考与激励政策

课前小考，与其说是老师考查学生，不如看成是一种学生对自我检查的方式，让学生更深入地认识自己，了解自己上课的认真程度，对课程内容的理解层面，还有课后的复习情况等，还能培养学生利用碎片时间看书的习惯。小考内容主要是上节课的知识要点，也包括一些科研中遇到的巧妙机构的结构分析。每节课前10分钟及时批改，录入Excel，进行分析，作为之后课程重点关注和交流互动的依据。为提升学生的进步空间，增加了作业激励环节。以课程每篇为单位，将期间的小考成绩进行汇总，将同学分为三个级别，前10%，中70%和后20%，不同级别对应的课后题会有所差别。成绩在前10%的同学被认为是本篇内容基础较好，作业将以设计为主，主要是考查思考和创新能力。中间70%的同学，作业量有所增加，在完成一定设计的基础上，增加了以计算为主的题目，通过有特定流程的计算培训，提高对基础知识的掌握，加强对计算流程的理解。成绩在后20%，被认为基础知识掌握薄弱，课余时间需要强化努力，因此，作业量最大，特别增加了概念问答题目，需要对课本内容进行详细的阅读，寻找答案，并总结完成。每讲完一篇内容后，重新开始小考和分组，以增强每位同学的积极性。该举措在实施后效果明显，学习主动性增强，课堂气氛活跃，作业质量提高。

四、把讲台放到实验室

除了讲台上的理论讲授，要让同学们真切感到机械零件在机器装备中的功能作用，强度要求和失效形式，没有比亲临现场，对照实物商品农机讲解更深入人心。以“传动篇”为例，传统讲授只是PPT上的照片视频，或模型教具，即使是实验课学生亲自操作的也都是实验用的单一部件，无法将带传动、链传动、齿轮传动以一种系统的方式表现出来，犹如管中窥豹，达不到深刻剖析各个传动之间的特点和适用场合的效果。今年开始，课题组尝试课堂内容结束后将学生们带到农机化实验室，以我国“东方红”谷物联合收割机，美国“约翰迪尔”玉米联合收割机，日本“久保田”小型收割机等实物机械装置进行现场讲解，同学们可以清晰地看到传动件的布置，特殊的无级变速带轮，适应农田中冲击载荷的张紧调节装置，带传动、链传动的分配关系，传动装置的进化过程等，在消化吸收理论知识的同时，扩充了新型机械的设计理念，提高了学习的兴趣和积极性。本学期内，又增加了机化专业的学生进行了课堂教学和现场观摩环节，反响极好。

五、微课和在线课程的建设

近年来，大规模在线开放课程（SPOC，MOOC，微课）在世界范围的迅速兴起，促使教学内容、方法、模式和教学管理体制机制发生变革，给高等教育教学改革发展带来了新的机遇和挑战。《机械设计》课程也充分利用多媒体时代加网络爆炸带来的信息便利的优势，将课程中的难点分解，制作微课，方便学生使用电脑或便携设备随时观看学习。课题组对《机械设计》在线课程的建设思路为将商业交易中成功的O2O模式，沿用至学校的教学方法中，改变传统的课堂教学方法，融合现代技术，讲授同时展示零部件实物，配合适当动画，利用结构剖切，二维三维转化等方式，提高学生学习的主动性。定期更新，产生类似“追剧”的乐趣，鼓励学生提前预习。最终目的是致力于将课程的兴趣程度超过手机对学生的吸引，希望可以从主观性出发解决学生上课注意力不集中，玩手机、聊天、睡觉等现状。从老师方面，改变了讲授方式，减轻课堂多内容压力，提高了讲授的兴趣。

在以上教学改革举措的作用下，《机械设计》课程过程中，学生对学习的主动性、积极性明显提高，课堂气氛活跃，鲜有玩手机、睡觉情况，作业质量普遍提升。坚持以往，将培养出更多有高度的责任心和社会责任感，有法律观念和道德观念，有克服困难的意志、求新求异的创新意识和综合设计的大工程意识，有善于学习和不断进取的精神，有一定广度、深度及独立性和逻辑性的思维的设计人才。

作者:寇小希 杨福增 王铁庆 胡国田 单位:西北农林科技大学