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作者:張莉彥 張有忱 單位:北京化工大學(xué)機(jī)電學(xué)院
1基于問題式學(xué)習(xí)的教學(xué)理念
在傳統(tǒng)的教學(xué)理念中,過分強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳授和灌輸,將學(xué)生的學(xué)習(xí)過程看作是對(duì)外部刺激的被動(dòng)反應(yīng),忽視了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。基于問題式學(xué)習(xí)的教學(xué)模式,通過精心選取實(shí)際工程問題,激發(fā)學(xué)生的興趣,引導(dǎo)他們主動(dòng)思考,探究問題背后的理論知識(shí)及解決方法。這種教學(xué)模式,將教學(xué)過程的主體由教師轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,給學(xué)生提供更寬松、更廣闊的思維空間,由此激發(fā)他們的創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)創(chuàng)新能力。當(dāng)然,教師的指導(dǎo)作用也不容忽視,首先要分析教學(xué)目標(biāo),提出問題,啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生解決問題。在教學(xué)過程中為學(xué)生樹立機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整體意識(shí)和工程概念,強(qiáng)調(diào)揭示各部分之間的聯(lián)系及在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
2設(shè)計(jì)問題環(huán)境
2.1樹立產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整體觀念和工程意識(shí)上好緒論課十分重要,在機(jī)械原理緒論課中,筆者以一個(gè)典型的工程機(jī)械產(chǎn)品為例,講解機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過程,提出問題,布置任務(wù)。例如,以包裝機(jī)為例,通過功能分析,分解動(dòng)作,提出動(dòng)作如何實(shí)現(xiàn)?運(yùn)動(dòng)如何實(shí)現(xiàn)?可以在課堂上提問,讓學(xué)生大膽想象;然后將這些問題作為課后作業(yè),讓學(xué)生查閱相關(guān)資料,寫出認(rèn)識(shí)機(jī)械的讀書筆記。同時(shí),教師將此實(shí)例貫穿于整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中,通過裝料機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)引出連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),由熱封機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)引出凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),還包括機(jī)械設(shè)計(jì)課程的中齒輪、軸系部件、帶傳動(dòng)、螺栓連接等。這樣,學(xué)生在學(xué)習(xí)各部分內(nèi)容時(shí),就會(huì)有整體概念,知道這部分內(nèi)容在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的作用,樹立正確的設(shè)計(jì)觀念,另外,也消除了學(xué)生由于缺乏工程背景而對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)生陌生感和恐懼感,從而盡快熟悉一般機(jī)械設(shè)計(jì)的方法、步驟,提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性。
2.2根據(jù)專業(yè)方向設(shè)置問題環(huán)境在教學(xué)過程中,教師提出的問題應(yīng)結(jié)合學(xué)生的專業(yè)方向,這樣不僅能激發(fā)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的興趣,有利于以后的學(xué)習(xí),而且能更早、更快地走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,接觸專業(yè)教師,培養(yǎng)工程意識(shí)。例如,結(jié)合注塑機(jī)中的合模機(jī)構(gòu),提出如下問題:注塑機(jī)對(duì)合模機(jī)構(gòu)有哪些要求?常用的合模機(jī)構(gòu)有哪些?能否提出其他實(shí)現(xiàn)方法?學(xué)生通過查閱資料,到專業(yè)實(shí)驗(yàn)室觀察,互相討論,在認(rèn)識(shí)了專業(yè)機(jī)械的同時(shí),會(huì)產(chǎn)生很多疑問,他們帶著這些疑問回到課堂中,教師因勢(shì)利導(dǎo),引出連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性、死點(diǎn)、增力機(jī)構(gòu)等。以螺桿擠出機(jī)的發(fā)展為例,筆者設(shè)計(jì)的教學(xué)過程為:通過讓學(xué)生了解螺桿擠出機(jī)的發(fā)展歷史,以案例的形式分析在其發(fā)展中使用的創(chuàng)新思維及技法。學(xué)生通過查閱資料及專業(yè)書籍,向?qū)I(yè)教師請(qǐng)教,發(fā)現(xiàn)了從單螺桿到雙螺桿、從定螺距到變螺距等發(fā)展過程,總結(jié)了其中的創(chuàng)新技法。
2.3將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中包括很多驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),課堂上,教師先講解基本原理,然后到實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證,學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣不大,收獲也不大。在機(jī)械原理中,齒輪根切是學(xué)生較難理解的部分,我們將范成實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改進(jìn),先讓學(xué)生自學(xué)齒輪加工一節(jié),自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),通過加工不同齒數(shù)的齒輪,自己發(fā)現(xiàn)根切的問題,找出其原因。學(xué)生自己先做實(shí)驗(yàn),對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了直觀認(rèn)識(shí),激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣,再回到課堂上學(xué)習(xí),就會(huì)對(duì)新知識(shí)深刻理解而且容易掌握。
2.4結(jié)合課程設(shè)計(jì)提出問題將實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)與課堂教學(xué)緊密結(jié)合,會(huì)產(chǎn)生事半功倍的效果。課程設(shè)計(jì)是學(xué)生綜合應(yīng)用學(xué)過的機(jī)械基礎(chǔ)系列課程知識(shí),解決工程設(shè)計(jì)問題,它最貼近工程實(shí)際,是培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的重要環(huán)節(jié)。為了培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整體意識(shí),我們已經(jīng)將機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)合二為一,學(xué)生需要完成從產(chǎn)品的功能分析、原理實(shí)現(xiàn)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型構(gòu)型,到傳動(dòng)方案的制訂、傳動(dòng)零部件的強(qiáng)度計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過程,再到編制計(jì)算說明書,繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖、傳動(dòng)部件裝配圖、典型零件工作圖等全過程的學(xué)習(xí)。這樣帶來的問題是間隔時(shí)間長(zhǎng),學(xué)生在前面學(xué)習(xí)的知識(shí)有的忘記了,再加上沒有現(xiàn)成的步驟可以參考,等靠現(xiàn)象嚴(yán)重、前松后緊,質(zhì)量難以保證。針對(duì)這種情況,我們將課程設(shè)計(jì)題目作為問題提前布置給學(xué)生,前面提到的包裝機(jī)就是我們課程設(shè)計(jì)的題目之一。在課程開始時(shí),學(xué)生就明確了課程設(shè)計(jì)的任務(wù),要解決的問題,授課的過程變成了解決問題的過程。學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性被調(diào)動(dòng)起來,提問的多了,提出的想法也多了,達(dá)到了預(yù)期的目的。
2.5結(jié)合學(xué)生課外科技創(chuàng)新活動(dòng)提出問題問題的提出還可以結(jié)合學(xué)生課外科技創(chuàng)新活動(dòng),特別是兩年一次的大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽。盡早將主題給學(xué)生,并展開討論,在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課上作為大作業(yè),完成方案設(shè)計(jì),評(píng)比后優(yōu)秀的方案可以作為課程設(shè)計(jì)的自選題目,在課程設(shè)計(jì)期間繼續(xù)完善并準(zhǔn)備參加大賽。通過這樣長(zhǎng)時(shí)間的醞釀準(zhǔn)備、教師引導(dǎo)、規(guī)范訓(xùn)練,激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),而且這些意識(shí)不再是模糊一片,學(xué)生知道如何捕捉這些創(chuàng)意,如何記錄、表達(dá)、實(shí)現(xiàn)這些創(chuàng)意。因此,學(xué)生的創(chuàng)新作品設(shè)計(jì)新穎,并且緊密結(jié)合所學(xué)知識(shí),設(shè)計(jì)方法完整規(guī)范,在創(chuàng)新大賽中取得了好成績(jī),如在第一屆全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中獲一等獎(jiǎng)一項(xiàng),第二屆獲二等獎(jiǎng)兩項(xiàng),第三屆獲一等獎(jiǎng)一項(xiàng)。
3對(duì)教師的要求
采用PBL教學(xué)模式要求教師必須具有很豐富的工程經(jīng)驗(yàn),厚積薄發(fā),才能設(shè)計(jì)出針對(duì)性強(qiáng)的問題情境,引導(dǎo)學(xué)生全面深入地理解知識(shí),靈活應(yīng)用,解決問題。因此教師必須積極參加相關(guān)的科研活動(dòng),深入工程實(shí)踐,提高自身的工程素質(zhì),積累工程案例,并與基本教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合,這樣才能講得更深、更透,學(xué)生也更有學(xué)習(xí)興趣。如果教師沒有合適的科研項(xiàng)目,可以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,深入研究,積極改進(jìn),也能從中積累工程經(jīng)驗(yàn)。另外,實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安裝、調(diào)試、檢修都是很好的實(shí)踐活動(dòng)。只要教師具有了工程意識(shí),處處留心,就會(huì)積累很多實(shí)踐工程案例。
4結(jié)束語(yǔ)
基于問題式學(xué)習(xí)的教學(xué)模式已經(jīng)過幾年實(shí)踐,打破了原來灌輸式、被動(dòng)學(xué)習(xí)的模式,受到學(xué)生的普遍歡迎,調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、自覺性,培養(yǎng)和挖掘了他們潛在的創(chuàng)新能力。另外,學(xué)生更加熱愛機(jī)械專業(yè),樹立了機(jī)械設(shè)計(jì)的總體意識(shí),增強(qiáng)了工程素質(zhì),完成了從基礎(chǔ)課到專業(yè)課的過渡。這種模式對(duì)學(xué)生提出了更高的要求,要投入更多的時(shí)間、精力,查閱資料,主動(dòng)思考。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#