基于“机械设计”课程的案例纠错讨论式教学法研究

潘承怡 向敬忠 张春宜

摘 要：综合应用案例式教学法、讨论式教学法和翻转课堂教学法，基于“机械设计”课程，提出了一种新型教学方法——案例纠错讨论式教学法。分析了案例纠错讨论式教学法的思维基础，即打破惯性思维、逆向思维和批判性思维等。介绍了案例纠错讨论式教学法的具体实施办法，包括案例库的建立和讨论方式方法，对课堂集体讨论、课外小组讨论、面批大作业讨论和拓展性学习等进行了详细分析与介绍，为该种教学方法的推广提供了理论基础。

关键词：案例纠错讨论式教学法；“机械设计”课程；创新设计能力；案例

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2018）05-0027-02

一、案例纠错讨论式教学法的概念

随着大学各类课程教学改革的不断深入，涌现出了很多新型教学方法，如案例式教学法、讨论式教学法、问题导向式教学法和翻转课堂教学法等[1-3]，这些教学法都各有优点，为传统教学注入了新的活力。“机械设计”课程讲授各种机械零部件和机械传动的设计，教学内容与工程实际联系紧密，因此更加注重設计能力的培养。在“机械设计”课程的教学中，对很多设计问题需要结合实例进行讲解，但由于是初学者，学生在设计时很容易犯各种错误，尤其是在进行创新设计时，更容易出现错误设计或不良设计，即所谓的“禁忌”。为提高学生的设计能力，我们需要搜集、整理常见含“禁忌”的案例，在教学过程中让学生了解可能出现的“禁忌”，并掌握如何避免“禁忌”，做出最佳的设计，从而提高机械创新设计的能力。

案例纠错讨论式教学法吸取案例式教学法、讨论式教学法和翻转课堂教学法等的优点，以“机械设计”课程为平台，通过对有错误的典型案例进行查错和纠错讨论，通过课上和课下多种形式的讨论，训练学生了解并熟悉机械设计中的技巧与禁忌[4-5]，提高学生机械创新设计能力。案例纠错讨论式教学法采用多媒体教学手段，引入大量图片、录像等，课程内容充实、灵活、信息量大，使学生在有限的学时内接触到大量工程实际中的典型问题和解决技巧，通过讨论加深印象，了解哪些是错误的设计，哪些是不良的设计，哪些是最佳的设计，使学生在学习和今后工作中避免出现设计“禁忌”和不良设计，从而进行正确而有效的创新。这种教学方法集多种新型教学方法的优点于一身，具有很强的实用性和高效性，适合各种设计性和实践性较强的课程，未来有很好的发展前景。

二、案例纠错讨论式教学法的思维基础

要想使案例纠错讨论式教学法实施得好，除需要学生掌握扎实的专业基础知识外，还要再辅以一定的创新思维基础。创新思维能使学生思维活跃，善于发现问题并提出新的解决方案，这有利于进行启发式教学，以及调动学生学习兴趣和积极性。在课程中引入几种常用的创新思维，对提高案例纠错讨论式教学法的教学效果十分有益。创新思维有多种类型，在“机械设计”课程中可以尝试使用打破惯性思维、逆向思维和批判性思维等。

打破惯性思维是指在设计时用非常规设计方法对问题提出新的解决方案，比一般传统设计方法能得到更新、更简单、更有效的设计结果。例如，法兰螺栓组的设计通常是对螺栓的强度和连接的刚度等进行设计计算，目标是优化螺栓直径、重量、数量和螺栓间距等参数。然而，通过打破惯性思维，则可考虑利用简化结构进行改进和作创新设计。新的方案是在法兰四周安装带槽的卡条，夹紧法兰边缘，不仅使结构简单、便于加工，而且使安装更快速、方便，缩短了设计时间，还降低了成本。这种与传统方法不同的思维方式打破了思维惯性，获得了全新的设计方向，对机械设计及其创新设计都十分有益。

逆向思维是指用与正向设计法相反的方法进行思考。在案例纠错讨论式教学法中，我们先给出错误的设计结果，让学生挑错和纠错，通过讨论进行深入分析，哪里有错？为什么错？会产生哪些不良后果？如何不再犯类似错误？怎么修改？有哪些修改的办法？不同修改办法各有何优缺点？这一系列问题都是从错误或不良设计往回找问题并回答问题，完全属于逆向地去作设计，应用的是逆向思维。逆向思维是案例纠错讨论式教学法的主要思维方式，对学生来讲比正向思维对问题的理解更加深刻，涉及的学习内容扩展性更强，更贴近生产实际，因而更加实用。

批判性思维是指对现有事物进行质疑与否定的思考方式，是一种思维习惯，也是一种表现创造性和创新能力的重要途径。只有批判才能变化，只有变化才能创新，只有创新才能进步。因此，利用批判性思维进行查错、纠错是机械创新设计的有效办法，也是案例纠错讨论式教学法实施过程中的有力辅助。

三、案例纠错讨论式教学法的具体实施办法

（一）案例库的建立

建立内容丰富，具有典型性和现代实用性的案例库是案例纠错讨论式教学法有效实施的基础。首先，教师需要查阅大量资料和走访生产企业，积累图纸、录像和照片等；其次，将素材进行分类和梳理，先从纵向按与教材相应的各章节进行分类，再从横向按课堂用、课下用和拓展教学用进行分类。形式上又分为电子的和纸质的两种。电子形式的有照片、录像和PPT等，主要用于课堂教学和学生课外拓展学习；纸质的以图纸为主，主要用于课下讨论。案例库要不断更新和充实，既包括课程教学大纲要求的必备知识，也包括相关的科技前沿发展动态。由于案例众多，要对此进行分类编号，以便于管理、保存和调用。

（二）讨论方式方法

1.课堂集体讨论。课堂集体讨论是案例纠错讨论式教学法的核心，也是工作重点，它融案例式教学法、讨论式教学法和翻转课堂教学法于一体，注意鼓励和启发，激发讨论热情，形成全员讨论的热烈气氛，达到强化重要知识点、挖掘设计技巧与禁忌和提高学生机械设计能力的目标。课堂集体讨论通常在每章末进行，根据每章的教学内容选取案例，既有针对各知识点的小型案例，又有设计性大型案例。课程初期以教师为主导进行讨论，到课程的中、后期则逐渐引入翻转课堂教学法，逐步演化成以学生为主导的讨论模式。因为翻转式教学法能更好地调动学生主动学习的积极性，而且能增加学生课前预习和思考的时间，课堂上再进行讨论则效率更高，效果更好。此外，课堂集体讨论还对学生的课外小组讨论和拓展性学习起到引导和指导作用。

教师对案例的选取和上课技巧在教学中起着关键作用，如何启发学生和充分调动学生积极地进行讨论是教学中的主要问题。讨论气氛和讨论效果对教学目标能否达成有着直接的影响，对好的案例亦能起到积极的发酵作用，对班级良好的学习风气的形成也能起到很大的促进作用。要想获得最佳的课堂讨论效果，教学内容要合理设计，由浅入深，结合生产实践事例，也可以引入一些真实的或历史上的故事，使课堂讨论更加有趣味性，避免枯燥和疲劳。教师在课堂上除需要技巧性的启发和引导外，平时还应该多注意关心学生，形成融洽的师生关系，教师要多鼓励和表扬学生，不能太古板，还可以适当幽默。教师要有全局眼光，从整体考虑，不落下每一名学生，想办法为他们创造发言的机会。由于发言时间有限，这种教学法更适合小班授课，以30人左右为宜，尽量不要超过50人。

2.课外小组讨论。课外小组讨论是案例纠错讨论式教学法课下教学的一部分，也是课堂集体讨论的重要辅助手段。学生自愿组成5人左右的学习小组，对教师给出的案例进行课前预习讨论和课后总结讨论。讨论小组设1名组长，1名记录员，1名总结发言人，其余为组员。讨论时间地点及内容由组长协调安排，全体组员围绕预习案例和课堂讨论过的案例做查错和纠错讨论，由于没有教师参加，学生可能更加放松，讨论更热烈。记录员对小组成员的发言进行記录，总结发言人进行最后总结性陈述，成员进行补充和修改，每人都将讨论的结果记录在笔记上，留待课堂和教师讨论以及期末复习时参考用。课外小组讨论配和课堂集体讨论，不仅对提高案例讨论质量非常有利，而且对提高学生团队协作能力也有积极的促进作用，还能为后面的拓展性学习打下基础。

3.面批大作业讨论。面批大作业讨论是案例纠错讨论式教学法课下教学的另一部分，是教学中的重要环节。“机械设计”课程的设计性大作业是该课程的特色之一，是对学生设计能力的综合性训练，包括各主要零部件和传动的设计，如螺旋千斤顶、齿轮传动、带传动、轴、轴系部件等的设计。机械设计大作业由于是学生独立设计，即使给定同样的设计题目，由于每个学生的设计能力和水平不同，学生所做出的设计也都不一样，尤其是绘制出的设计图纸，很容易出现各种各样的错误。所以，教师与每一个学生面对面地批改、讨论、讲解大作业非常重要。当然，这需要教师付出大量的课余时间和精力，为提高教学质量和做到长期坚持，建议学校给教师一些工作量补贴作为鼓励和支持。

4.拓展性学习。拓展性学习是案例纠错讨论式教学法的延伸，属于高级部分，是第三种课下教学形式，给学有余力的学生提供进一步提升的空间。学生可以参加大学生创新创业训练项目，或参与教师的科研课题，做项目驱动式学习或研究性学习，并参加各种创新设计大赛等。拓展性学习是对课堂教学的重要补充，讨论机会和形式更灵活多样，是学生进行高层次学习的重要途径，

深受学生欢迎，参与的学生越来越多。

案例纠错讨论式教学法近几年在哈尔滨理工大学进行了尝试性实践，效果很好，如果推广到其他设计性和实践性较强的课程中，对提高其教学质量应该会有所裨益。

参考文献：

[1]李明喜，王立辉，朱愿，等.案例式教学法在军用车辆理论课程教学中的应用[J].军事交通学院学报，2015，（7）.

[2]曹剑锋，韩宝银，姜金仲，等.问题导向的讨论式教学法在生物资源专业课程教学中的应用[J].教育现代化，2015，（23）.

[3]舒庆，邵俊鹏，朱捷，等.工程材料与热成形技术课程中的翻转课堂实践与思考[J].黑龙江教育：理论与实践，2016，（1-2）.

[4]潘承怡，向敬忠.机械结构设计技巧与禁忌[M].北京：化学工业出版社，2013.

[5]潘承怡，向敬忠.常用机械结构选用技巧[M].北京：化学工业出版社，2016.