《机械基础》课程教学设计

【摘 要】 本文从教学模式、教学内容、教学方法、教学手段、考核方式等五方面的改革，阐述了笔者在课题“基于工作过程的职业学校课程改革及实践研究”中《机械基础》课程具体实施的整体教学设计过程。

【关 键 词】 机械基础；教学设计；课程

本课程的教学目标是：使学生具备所必需的机械基础知识和基本技能，初步形成解决实际问题的能力，为学生学习后续专业课程，参加技能鉴定，提高全面素质，增强职业应变能力、团队合作能力和继续学习的能力打下一定的基础。

传统的《机械基础》教学，已经不能适应现代学生的学习，课题组通过各类教师讨论会（专业教师、基础课程教师、兼职教师等）、深入企业施工一线调研走访等形式，征集专业课教师和施工一线工程机械技术人员的宝贵建议，考虑学生技能鉴定需要的知识点等，总结前两级学生的理实一体化教学改革，以工作岗位需求来构建基于工作过程的理实一体化教学模式，对教材编制、教学内容、实施性教学大纲修订、教学课时进行有效的调整和选择。

一、教学模式的改革及培养学生专业兴趣

（一）以工作岗位需求来构建基于工作过程的理实一体化教学模式

首先，认真进行企业调研，工程机械运用与维护专业就业方向通常为各大型工程机械企业的工程机械和工程机械配件的操作、运用与维护，管理销售及售后技术服务等。按照工作岗位所应完成工作任务来了解所需的各项技能。然后，针对毕业生选取适合的工作岗位，将该岗位所涉及的理论与实践的内容进行梳理编订，制定满足该岗位需求的教学内容，根据所需技能的特点，设计全新教学模式。经过不同阶段的学习，学生最终可以达到部分岗位顶岗实习的目标和需求。真正发挥提升理实一体化的作用。

（二）稳定学生情绪，培养学生专业兴趣

在传统的教学模式中，更多的是以课堂为中心，辅以不成比例的实验或实训类的课程，学生不“知其所以然”，自然就无法真正“知其然”。如何由教师的一言堂转变为学生能积极参与的教学活动？课程建设小组各位教师结合丰富的教学经验，针对学习单元内容、教授班级、专业的迥异，将多媒体教学、实验教学、行动导向教学、问题探究式法、小组讨论法、实验操作与理论教学理实一体化等各种教学方法灵活运用，按照基于工作过程的职业学校课程改革思路，真正做到“做中学，练中学，学中做”，学以致用。其目的只是实现——兴趣是学生最好的老师。

（三）密切联系实例，将学生兴趣持续下去

教育是一门艺术，“教学成功的艺术就在于使学生对你所教的东西感兴趣”。那么，如何把这种兴趣持续下去，这就需要教师付出大量的心血。

在教学中，教师要密切联系生产和生活中的具体实例，将学生兴趣持续下去，使学生在教学中一直坚持兴趣的持久性。

如在教学齿轮这部分内容时，教师会在上新课之前，先给他们看一个图片——三国马钧所造的指南车，告诉学生，他就是用这个东西在大雾弥漫的战场上打败敌人的，在学生的注意力被调动后，马上引出正题——这个车就是利用齿轮传动系统和离合装置来指示方向。然后让学生想想生活里还有什么东西是有齿轮的呀？学生会热烈地讨论“钟表、水表、汽车”等等，教师夸奖他们喜欢思考的同时，告诉一些他们不清楚的，如汽车里的变速器里的行星齿轮结构，车床主轴箱里的齿轮结构等。同时给他们看大量汽车、飞机、轮船、机床等机器中齿轮的图片，在大量的实例面前，教师勿需多言“同学们，这章很重要呀，齿轮很有用呀”，学生就已经领悟了“齿轮的设计与制造水平将直接影响到机械产品的性能和质量。在工业发展中有突出地位，齿轮被公认为工业化的一种象征。”课堂效果很好。

（四）结合后续专业课，争取兴趣的发展性

《机械基础》是一门从基础课向专业课过渡的专业基础课程，故授课中还应注意其承上启下作用 ，引导学生注意本课程与其他课程知识的相互联系，启发学生将相关联的知识结合起来综合学习，对学习过的知识及时复习，温故而知新。争取学生学习兴趣的发展性。

授课中遇到学生在后续专业课中将会用到的知识时，要特别强调，提醒学生注意。如讲授向心角接触轴承的两种安装形式时，强调正安装和反安装在后继专业课程《土方机械》等将会应用；讲授形位公差的标注时，联系《CAD》的相关内容。这样，当学生在学习《土方机械》《CAD》等专业课相关内容时，将不会无的放矢。各学科知识的相互综合，有利于学生灵活应用各学科知识，改善知识结构，增加知识积累，提高学生的综合分析能力和解决问题的能力。对把学生对专业学习的浓厚兴趣继续下去，有非常重要的意义。

二、教学内容的改革及模块化处理

课程的教学内容直接影响到该课程是否能在专业课程体系中发挥应起的作用。课程建设小组的教师，熟悉本课程内容，在教研活动中与基础课教师、专业课程教师积极进行教学探讨，充分了解涉及的前段和后继课程，对将要教授专业的所有课程进行了较清晰的系统了解。结合企业调研中的岗位需求，与兄弟院校开展合作，于2012年8月由人民交通出版社编制出版了新教材《机械基础》，同时灵活制定出实施性教学大纲。从以下几个方面进行：

（一）系统了解各个专业的课程，具体进行教学内容的取舍

对机械和机电专业，会同期开设专门的《金属工艺学》，专业课中有《液压和液力传动》课程，因此制定这2个专业的实施性大纲时，就可以把《金属工艺学与热处理》和《液压》两章完全删除，并且告知学生原因。

数控专业没有《金属工艺学》课程，“金属工艺学与热处理”这部分内容在本课程中就必须学习，但对他们的要求没有机械类学生高，故只要求学生掌握简单的常用材料和基本热处理方法即可。

汽运专业学生，有《金属工艺学》课程，没有《液压和液力传动》课程，在制定大纲时需要去掉前者，但加入后者。“液压”部分的要求也低于机械类学生。

这样的课程安排，既防止学生学习的盲目性和重复性，又可以节省大量课时，还保证了学生知识体系的完整性，可谓一举多得。

（二）方便学生接受，制定教学顺序

为方便学生理解接受，打乱多年旧教材的教学顺序，重新制定教学顺序。按照从小到大：连接（零件）——机构——传动-轴系（零部件）——最后总体装配：减速器（机器）；由浅到深：机械零件的结构、特点、应用——机械零件的精度与技术测量；由动到静：由机械部分到材料部分。学生在理解上可以更好地由直观到主观，由易到难，学生在学习中更容易接受，不会产生畏难情绪。

（三）教学内容以学生兴趣为导向，注重理实结合

“兴趣是最大的动力。”在新编排教材中，本着以学生兴趣为导向的基本原则，采用大量生动形象的实例图画，注重生产和生活实际与机械基础知识点的融合，练习计算等通过“卡通小蚂蚁”的归纳总结、例题导入，活泼地实现教学意图，并首次将“常用量具测量”与“机械零件的精度”归入一个模块单元，知识难点的有机结合，克服教学难点。

（四）按“出口”定方案，简化《工程力学》的学习

考虑到现阶段学生毕业生的岗位性质，《工程力学》中的相关计算可能用途不大，对专业课的学习亦无影响，所以，只需要讲授给学生最基本的力学基础，并且这些内容针对各个专业实际，在不单独使用专门章节讲解的专业中，可以将力学部分常识放在机械零件、机构、传动部分中涉及到的相关内容中讲解：

如在机构运动简图学习中，介绍铰链等概念；在学习键联结时，简单解释剪切和挤压；在螺纹联结章节中，简要介绍拉伸和扭转等概念。这样不仅能节省大量课时，而且很利于学生对抽象力学概念的理解和接受。

（五）根据学生状况，有目的地删减或增加部分内容

在教学中重点强调最基本，必须掌握的理论知识，简化原理阐述，剔除无用的陈旧内容和繁冗计算。讲究针对性、实用性和直观性。

为方便各个专业学习，故将教学内容模块化，分为除绪论外七大单元：绪论、连接、常用机构、机械传动、轴系零部件、机械零件的精度与技术测量、工程材料、力学。其中将“机械零件的精度与技术测量”“工程材料”和“力学”部分划为带“*”部分，各个学校、不同专业，可以视具体情况灵活选用。

三、教学方法的改革及多元化教学方式的灵活运用

基于工作过程的职业学校课程改革要求对教学方式进行大胆变革，教学方法改革的根本目的是：体现以学生为中心的教学氛围，激发学生学习的主动性，传授基础知识、基本理论与实践能力培养紧密结合，加强学生的工程意识、实践能力和创新能力的培养。

课程建设小组坚持育人为中心，十分重视教学方法的改革和先进教学手段的应用，形成了一套以形象式、启发式、问题探究式、小组讨论式等互动式教学为主，以多媒体动画、图片演示、模型演示、实验课、习题课等为辅助的多元化教学模式，注重多媒体理论教学、实验教学、行动导向教学的理实一体化结合，有效调动了学生的自学与创新积极性，大大提高了教学效果和效率。

（一）了解学生，建立良好的师生关系，合理分配学习小组

充分了解学生，与学生互信互动是课堂传播知识的良好途径。课程建设小组成员教学中坚持首先与学生建立良好的互信关系，并了解和掌握基础较好的学生和学习有一定困难的学生基本情况，包括学生的基础知识、思想动态、身体状况、个人爱好、家庭境遇、在校表现及社会活动情况等，合理分配学习小组，为学习中的互信互动建立良好基础。

（二）充分利用绪论课，激发学生求知欲和学习兴趣，发挥学生学习潜能

《机械基础》是本专业学生接触的第一门专业基础课程。绪论，是这门学科的伊始。首先，教师简单讲解机械的发展史，让学生了解自己所学的专业——机械，对整个国家的发展是起着举足轻重的作用。

从中国谈起，远在五千年前，我国就使用了简单的纺织机械；晋朝的连机碓和水碾就是应用了《机械基础》中提到的凸轮机构的原理。再到世界：到国外——举世闻名的埃及金字塔的建成也是使用了机械工具。

从古代公元前2500年，欧亚地区使用两轮和四轮的木质马车就是机械开始谈起，讲到到现代：航天飞机、焊接机器人、智能机器人等等。最后回到现代日常生活，自行车、钟表、冰箱、空调机、洗衣机等等这些都是机械。

这和以往传统教学中直接给出机械和机器的概念相比，学生克服惧怕心理，兴趣盎然，顺利为后期专业课程奠定了基础。

（三）采用形象直观的多媒体演示教学方法，激发学生的学习兴趣

《机械基础》课程内容与生活实际和生产现场紧密相连，涉及的课程和知识多，而且课程本身包含的内容丰富，初学的学生大多感觉凌乱、头绪多，甚至摸不清头脑，常常有学生会感觉不知如何学好本门课程。

针对本课程内容多、涉及面广，在编制教材和电子课件制作中，课程建设小组大量应用各类生产和生活中的照片、图片、动画、录像等形象手段，有效激发学生的学习兴趣，增加课堂信息量，培养学生的形象思维能力。

（四）采用启发式、问题探究式教学方法，激发学生的主动思维能力

为了提高学生的主动思维能力和创新能力，调动学习的积极性，课堂教学中，运用启发式教学，通过适当地设计一些教学环节，如适当的设问，诱导思维方向，以达到鼓励学生积极思考、敢于提出问题、积极回答问题的目的，营造出健康活跃的课堂氛围。

如在“凸轮机构”中对“易磨损”的特点，先问，“大家小时候，是不是帮妈妈绕过毛线吗？”把学生注意力吸引过来，再看“绕线机构”的动画，让学生们通过思考及短暂的课堂讨论来回答老师所提出的问题，通过这一环节之后，学生的脑海中已经有了相关的知识及概念，这时老师再剖析上述问题时，他们的注意力就会格外集中，对知识的获取效果也较好。

采用启发式教学方法，极大地激发了学生积极主动思维的自觉性，实践证明，采用启发式教学法，学生的逻辑推理能力、分析判断能力、解决问题能力、想象力、总结归纳力，都得到了锻炼和提高。由于思维能力的提高，无形中对基础知识、基础理论的学习也起到了推动作用，这一切为学生创新思维的形成奠定了坚实的基础。

（五）采用互动式、讨论式的教学方法，培养学生的创新意识

教学过程设计在教学活动中极其重要，它能影响学生的学习兴趣、主动性、参与性及创造性。大到整门课程、小到每一节甚至每个小知识点的教学过程，都必须精心设计，达到激发学生学习兴趣，培养学生创新意识的目的。

采用互动式、讨论式的学习中，组织学生讨论，发表自己的意见，在教师的引导下，最终得出正确、合理的结构。这样做使学生真正参与到教学中来。

教师们在授课中注重与学生交流，经常提出一些问题，引导学生的思路，使台上、台下融为一体，课堂气氛活跃，调动学生的主观能动性，教与学融为一体，使学生成为课堂的主体，创造条件让优秀学生有机会发表自己的学习体会和研究成果。

（六）注重多媒体理论教学、实验教学、行动导向教学的理实一体化结合

课堂教学中，坚持以学生为中心，教师的作用主要为引导学生的方针，任课教师根据教学内容，灵活地将启发式、互动式、讨论式等教学方法运用于教学中。根据课程需要和现有条件，将课堂教学与现场教学相结合，如在课程讲授之前，组织学生参观机械零部件陈列室，使学生对各类通用零部件有一个直观的认识；在讲授轴的结构设计时，组织学生观看轴系零部件的组成、组装动画演示及进行轴系零部件实物拆装，通过动画和实物拆装，熟悉轴上零件的轴向和周向定位方法及特点，明确轴结构设计中应注意的问题，学会轴结构设计的方法。

平面连杆机构的绘制与观测实验、凸轮机构的观测实验、V带传动的安装、调试和张紧、滚动轴承、联轴器、离合器的构造与拆装实验、齿轮减速器的构造认识和拆装实验等都安排在专业教室内，实验操作与相关理论学习有效结合；理论难点部分：“机械零件的精度”与操作部分“常用量具测量”有机结合，即游标卡尺测内外径和检验孔轴尺寸精度、配合精度、外径千分尺测外径和检验轴尺寸精度不单独开设，分别与尺寸精度、配合精度理论学习设置为一个学习情境项目，采用理实一体化教学，有效克服教学难点；金属材料的性能测试也与金属材料的性能理论设置为一个学习情境项目；渐开线齿轮各部分的名称及标准直齿圆柱齿轮尺寸的计算练习采用行动导向，有效培养学生理论联系实际的能力和工程意识。

四、教学手段的改革及专业教室、多媒体教室、实验室建设

学校在教学资源上大力投入，教师积极应用有效资源，改变传统教学模式。利用配备齐全的专业教室和各个教室的多媒体设备，多媒体投影机和大屏幕可以给学生明显的视觉效果；音频控制台可以灵活调节功放、音响等设备，可收到良好的听觉效果；视频展示台可以方便展示各类零件、实物的大小、颜色和形状。

充分调动学生的视听感觉，满足学生全方位感知的需求，使教学生动活泼，学生认识深刻、记忆持久，从而大大提高学生的学习兴趣，增强学生的学习主观能动性。我们结合学校和学生的特点，开发研制《机械基础》多媒体课件。

积极采购必备实验设施，教学中将现代化教学手段和模型、实物、机械设计陈列柜、黑板等传统手段有机结合。

对于重点、难点内容，通过动画演示、机械设计陈列柜、模型、实物讲解、学生小组讨论，深入浅出，多媒体课件信息量大、图像和动画直观性强，使学生形象直观地理解问题的实质。

如教学凸轮机构、四杆机构等各类机构的运动，带传动、齿轮传动等各类机械的传动，螺纹连接的预紧与防松、齿轮诸多失效形式、轮系的张紧、轴承的内部结构、公差配合中的配合关系等等，均是教学环节中不易掌握的难点，也是教学必须掌握的重点内容，对没有太多实际生产经历的学生，很难通过想象加以理解，通过多媒体课件、三维动画的直观演示，使学生一目了然，顺利克服难点，很容易理解和掌握。多媒体课件合理、有效的使用，激发了学生主动学习的积极性，促进了学生创造思维的培养，推动了机械基础教学质量的提高。

五、考核方式的改革及有效激励

为适应一体化教学模式，考虑本课程在专业中的重要性及课程特点，突出课程学习中，学生为学习的主体原则，课程考核评价方式采用“过程评价（即情境综合评价）+课程终结评价（即期末成绩）”，考试课60+40（分），考查课70+30（分）。建议机械类专业本课程为考试课，部分近机类专业如数控专业等为考查课。

（一）过程评价（情境综合评价）

过程评价（情境综合评价）主要考察学生的课堂学习情况、团队协作情况、练习页完成情况、工作任务完成情况四个方面。为体现学生为主体，评价主体引入学生、小组和教师参与。评价方式包含自评、组评、师评三种。对不同的学习情境，教师可对评价内容一栏各项的分值自行设置，总分70，可参考《成都铁路工程学校工程机械运用与维修专业教学标准暨课程标准机械基础》中具体给定的学习情境分别评价，再根据情境评价权重（%），即每个学习情境在所有学习情境（100分）中的百分比，综合计算出该课程的情境综合评价得分。

考试课的过程评价（情境综合评价）占总分的60%，考查课的过程评价（情境综合评价）占总分的70%。

（二）课程终结评价（期末成绩）

课程终结评价是对学生所学知识和技能进行总结性考核的方法。根据机械基础课程的特点和需要，课程终结评价（期末成绩）采用笔试，由教务科统一组织，安排在该课程结束后或学期末，集中时间考试。笔试时间一般为90分钟。

考试课的期末评价占总分的40%，考查课的期末评价占总分的30%。

（三）有效激发学生的学习主动性

这样的评价方式，充分体现以学生为学习中心的考核体系，有效激励学生在《机械基础》学习中的主观能动性，大大提高学习兴趣，实现大纲中的教学目标。

【参考文献】

[1] 鲁昕. 中国发展高层论坛讲演[J]. 中国教育结构调整和现代职业教育，2014.

[2] 蒋丹，蒋汉章. 《机械基础》（图解全彩版）[M]. 北京：人民交通出版社，2012.

[3] 蒋丹. 机械基础教材研发[J]. 课堂内外·教师版，2014（4）.