基于混合对分模式的机械设计课堂教学探究

孙启新 陈书法 席平原

(江苏海洋大学机械与海洋工程学院，江苏 连云港 222005)

0 引言

机械设计是机械类各专业的主干基础课程，也是培养学生创新能力的核心课程，其实践性、综合性均较强。 课程主要内容为通用机械零部件的设计，由于每类零部件都是相对独立的， 所以前后章节联系不大，如螺纹连接、带传动、链传动等[1-2]。 对于初学者学生学习此门课时，会感到知识点零碎，信息分散。同时课程内容比较繁杂，计算公式多、图表多、专业术语多，用传统PPT 和黑板结合方式进行讲解，学生会觉得枯燥无味，注意力难以易集中，导致对知识点理解不透、掌握不熟练，进而会厌学弃学。

该课程的最终目标是为培养学生结构设计和创新性设计打基础的，理想的教学模式是打乱目前教学培养计划，将机械专业机械制图、力学、机构原理、工程材料、公差测量等专业课整合，采用综合工程项目设计将相关内容串联，让学生在做中学、在学中做，不同课程老师按照项目进度展开课程教学和指导。但目前这一模式实行起来难度较大，是对本科教学体系的重构。基于当前的条件笔者在前期机械设计课堂教学中尝试采用混合式对分教学模式，取得了较好的效果。对于基础知识采用当堂对分，对于难度大的理解性知识点采用隔堂对分，同时分别布置相对应的作业。

1 混合对分课堂教学组织模式

针对机械设计知识点多而琐碎，有的知识点比较简单，属于熟悉、记忆性质的，需要学生去阅读、梳理，并及时记忆熟悉；有的知识点较难需要老师详细讲解，多举实例讲解，并采用复杂工程案例讨论才能实现对知识点的理解、掌握和熟练运用。因此，在多年教学积累的基础上，借助智慧教学工具和现代化教学手段，基于对分课堂教学模式对机械设计课堂教学进行改革探究。根据课程内容特点采用当堂和隔堂混合式对分模式，加上线上教学，将教学分为5 步，课上4步+课下1 步：

（1）课上分组讨论上次课布置课下作业。

（2）课上讲授新知识。

（3）课上学生独立学习基础知识，完成课堂作业。

（4）布置课下作业。

（5）课下学生通过线上课程资源学习，巩固课上知识，完成课下作业。

1.1 分组讨论上次课布置课下作业

通过这一环节即完成对上次课内容的复习，又培养学生团队合作、创新能力。 给学生分组，对上一次课布置的课下作业进行讨论，在此过程老师对学生的疑问进行解答，讨论完后每组选1 名代表发表讨论结果，组内成员一学期至少发言2 次。

讨论主要围绕方案可行性、结构合理性、关键参数选择恰当性、 计算方法与过程完整性发表不同看法。 通过鼓励和激励方法调动学生讨论、发言的积极性，在讨论过程中老师不要给予定性的评语，以鼓励为主；根据每组讨论结果和发言流畅性、客观性给可出等级评分，作为平时成绩的一部分[3]。

1.2 课堂讲授新知识

对新知识进行提纲挈领地讲解，为学生梳理本次课的知识点和框架，教给学生学习本部分内容的方法和注意事项，对难点进行展开详细讲解。

多采用小视频的方式给学生举一些实际工程例子，既增加学生的直观认识，又开阔学生视野。 例如，在链传动一章讲解时，把本章体系讲清楚，采用视频展示链传动的应用实例，重点讲解链传动运动特性和受力分析。其他关于链传动特点、组成、基本参数等相关概念留给学生自己完成。

1.3 学生独立学习基础知识，完成课堂作业

针对本课程概念性、常识性知识点较多，特增加此环节，如果缺乏机械设计常识性知识，会严重制约结构设计思维的流畅性、严谨性，所以要首先解决此部分内容学习。 学生首先用5～10 分钟对教材内容进行通读，然后独立完成老师给的作业。

本环节作业教师在课前准备好，形式以简答、填空和选择为主，简答题既要考察学生对知识点的理解，又要达到对知识点进行梳理的目的。 填空题以概念性知识点为主，选择题突出对重点知识的理解。 该环节目的是让学生对常识性知识点当堂掌握，为完成线上学习和课下作业打下基础。 引导、逼迫学生参与到课堂学习中。例如，链传动特点及应用、种类、组成、基本参数、链轮结构及材料、链传动张紧与润滑方式等常识性知识点学生自己阅读，同时完成课上作业。

1.4 布置课下作业

作为综合性作业，作业覆盖本次课重点内容，同时对前面所需知识点起到串联熟悉作用。要有一定难度和创新性，即防止学生抄袭和草草应付，又可激发学生兴趣。选择有一定质量的课下作业也是保证下次课的课堂讨论效果和质量的关键。

在本次课结束前教师要先对作业进行简单的分析，给学生一点思路上的提示和启发，调动大家的兴趣。例如，在链传动一章，作业不能只选取书上的传动链计算，应将理论知识与学生感兴趣的实际案例相结合，可与链式变速自行车相结合，让学生进行变速自行车传动系统设计。同时启发学生按照轻便、省力、简单的原则设计具有新型传动系统的自行车。

1.5 线上教学资源使用

由于所布置的课下作业具有一定的挑战性，学生必须充分利用线上资源才能完成。线上资源推荐学生使用在线课堂课程资源。同时推荐学生使用中国知网期刊、万方数据资源，增加学生阅读量，开阔学生视野。这也是本课程由通用零部件设计到专用机器设计的一条捷径。

2 学习成绩考核与评价

2.1 作业评价

作业评价包括课上和课下两部分作业的评价。一是课上基础作业评价， 该部分作业答案在书本上，可让学生互相评分。 二是课下作业评价，该部分作业难度大，在学生能够讨论后上交，由老师给出等级分，以激励为主，不在意对错，在乎过程和创新性。

2.2 课上交流环节评价

该环节由老师给出等级分，以鼓励为主，不过分追求结果，同样注重学生讨论过程和参与态度。

2.3 课程最终考核

加大平时成绩所占比重。 改革试卷考试内容，减少客观题数量，特别是机械记忆类题目；增加客观题，如综合分析解决实际工程问题。

3 教学案例

以链传动这一章为例设计混合对分课堂教学教案。 由于链传动设计相关理论和标准不够完善，内容较烦琐，学起来令人烦躁。 本章一般分两次安排4 个教学课时，重点知识点是链传动运动分析、张紧检测装置设计，需老师详细讲解并展开讨论，采用隔堂对分；其他基础知识采用同堂对分。

第一次课老师采用视频向学生展示链传动在工程中的应用，然后运用PPT 讲解梳理知识点，时间30分钟左右；接下来学生用15 分钟阅读教材，用30 分钟完成老师发给的课堂作业，快速掌握链传动基础知识；最后布置课下作业，可选题目为：环保新型链式变速自行车传动系统设计、智能在线检测链式输送机，用15 分钟对题目进行简单分析，并对学生提出相关要求。

第二次课对所布置的作业开展课堂讨论， 学生对所采用方案可行性、结构可靠性、创新性、人机交互性能进行讨论，相互分享收集的资料及个人设计思想，时间控制在50 分钟左右；接下来老师用15 分钟左右时间对本次讨论进行点评，主要对学生讨论的焦点进行总结；最后学生根据讨论整理自己的作业，并上交作业。

老师根据作业完成完成情况、课堂讨论情况对学生对本章的学习进行考核。并对整个教学组织情况进行评估，提出持续改进措施。

4 总结与反思

与传统课堂教学相比，混合式线上线下对分课堂大大提高了学生课堂学习参与度，改善了课堂学习效果和效率，即有利于学生对知识的掌握，又增强了学生实践创新能力、个人学习能力，学生普遍反映良好。

课堂改革不仅是组织模式的改革，更是思想上的一次革命。 学生已经习惯了平时课上课下混日子，考前突击应对的学习方式，增加课堂参与度、提高作业难度，无形中是在增加学生的压力，总有部分学生会产生抵触而不配合。 这需要老师耐心的引导，特别是课堂讨论中的发言，既要鼓励又要给压力，双管齐下。同时老师也要多做出牺牲，在课下作业选题方面，要多斟酌，瞄准机械设计前沿，多选取学生感兴趣的题目和方向，刺激学生的学习兴趣。 对学生的辅导要及时到位，否则课堂改革就会被学生无情抛弃。