机械设计课程教学改革措施

上传:jjxxx 2022-05-13 17:09:15 版权声明 举报文章

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摘要:为进一步提升课程机械设计的教学质量,构建良好的课程教学体系。分析了某学院机械设计课程的教学现状,指出了目前教学中存在的弊端。提出了基于PBL模式的课程教学改革方式。从知识点的离散化、知识点与项目的结合及项目的开展形式3个维度提出了实现措施。最后就该教学模式开展了2个学期的教学实践,结果表明,采用PBL模式下的班级,从学生学习输出、学习体验及教学评价均要明显优于传统模式下的班级教学效果。说明PBL的教学模式是与机械设计课程的特点相适应的,可以围绕该模式继续进行人才培养方案的完善。

关键词:PBL模式;机械设计;教学改革;教学效果

在国家大力推行新工科的背景下,对传统的课堂教学模式进行改革显得势在必行。原因在于,在传统的教学模式下,课堂教学以讲授为主,而学生的学习过程是被动的。如此一来,随着课堂教学时间的深入,知识的抽象性越来越高,学生课堂上的专注度、知识吸收率等呈严重下降的趋势。以机械设计课程为例,通过对近3年本院部分机械专业的学生进行调研发现,74%的学生觉得课堂上教师讲解的知识比较抽象,难以理解;57%的学生觉得虽然通过了期末考试,但是对于课堂所学的知识点、定义相当模糊,且学习的内容基本上未达到后续知识应用的程度,以至于学生毕业进入企业后,专业知识的应用能力未能体现出来,企业会花较长的时间对其进行重塑,过程费时费力。因此,如何解决机械设计课程中存在的弊端,提升学生的学习效率,在课程教学中,体系化训练学生的能力,让学生能够更好地适应行业的发展,这是值得探索的问题。对于上述教学中存在的痛点,国内的许多高校做了大量的研究。例如:文献[1]在课堂教学中,通过增加“说与做”、“教与评”等环节,对传统教学模式进行了修正,提升了学生的课堂参与度和学习效率;文献[2]以学生注意力为出发点,开发了注意力分析模型,推进了学生学习过程的主动性;文献[3]以学生学习成果为导向,采用主动学习和多学科融合项目的方式,让学生在课堂学习中,以项目的形式主动构建知识体系;文献[4]在PBL的教学模式下,学生的各项能力输出均得到了比较显著的提升。综上所述,上述研究均是以提升学生的学习主动性为出发点,以学生的能力提升为培养目标,以项目为实现教学改革的基本措施。因此,本文在机械设计的课程教学改革中,对传统教学模式中存在的不足之处进行变革,以能力为输出目标,采用PBL教学模式,促进学生在课堂学习中的主动参与性,实现学习效率的稳步提升。

1PBL教学模式的实现措施

PBL(ProjectBasedLearning)教学模式是基于项目的课堂教学模式,即在课堂教学中,学生通过多样化的项目操作,来实现知识的掌握和应用。该模式是以学生实践动手能力、创新能力等为培养目标的一种教学范式。在机械设计课程教学中,主要根据课程大纲的内容、教材的知识点及培养目标,针对学生对知识的掌握要求来制定PBL教学模式的实现措施。因此,结合本院机械专业在机械设计课程教学中的特点,主要采取的实现措施从3个维度出发,具体如图1所示。1)知识点离散化。该环节为PBL实现的前步骤,即通过分析教学大纲的要求及教材的内容分布,将机械设计课程教学的知识点或知识体系划分成若干离散的部分[5],如机械配合知识体系、传动机构知识体系、焊接知识体系等[6]。知识体系之间虽然是离散的,但是可以通过综合项目来进行关联。2)知识点与项目的结合。针对离散化的知识点或知识体系,设计对应的项目,让学生在项目操作中应用该知识点,通过主动实践的方式,完成知识的内化。例如:对于传动机构的知识体系而言,可以让学生开展某三级齿轮传动减速器的传统系统设计,学生在项目开展中,通过齿轮的类型选择、传动比的计算与确定、齿数的确定等操作,将传动系统的知识体系应用并掌握。3)项目的开展形式。在PBL的教学模式中,项目的开展形式是多样化的,包括课堂微型项目、课后综合项目、讨论、团队协作、构思、设计、制作、运行等形式[7]。主要围绕学生学习成果来设计项目的各个环节,确保学生能力得到有效的训练。

2PBL教学模式的教学实践

为进一步论证机械设计的课程教学实践效果,本文开展了2个学期的教学实践,其中:第一学期还是采取传统的教学模式,教学对象定义为A班级;第二学期采取PBL的教学模式进行,教学对象定义为B班级。教学实践中,通过比较二者的综合教学效果,作为评价PBL教学模式的依据。当两个班级分别完成一学期的课程教学任务后,从学生学习输出、学生问卷调查、教学评价3个维度进行比较,如图2所示。从而判断PBL的教学模式是否与机械设计的课程特点相适应。其中,学生学习输出情况如表1所示。从表1所示的学生学习输出来看,两种模式下两个班的成绩均符合正态分布规律,这与高校普遍考试成绩分布规律相一致[8]。但是,从二者各个层级的学生占比来看,B班学生的优秀段、良好段学生占比均高于A班学生,且整体合格率而言,B班为88%,A班为71%。从这个方面来看,采用PBL教学模式后,学生在项目实践中掌握并应用知识,B班对知识掌握的程度要优于A班的传统教学模式。同时,在传统的教学模式下,机械设计课程的教学侧重于理论学习、公式推导及计算等环节,学生应用知识点设计相关作品主要依赖于自身的兴趣,并于课后完成。因此,A班的学生创意作品数量仅有3件,而对于B班而言,由于项目已经渗透于课堂教学中,故学生要完成学习任务,必须完成创意作品的设计和制作,因此从这个方面的输出来看,B班要远多于A班。除学生输出外,对于学习体验的问卷调查也是重要的教学评价指标。因此,本文以能力输出为目标,采用李克特量表法[9-10]对学生的各项能力进行问卷调查。部分问卷调查结果如表2~表3所示。从学生的学习体验来看,无论是实践动手能力还是创新能力,A班的学生对于自己能力提升的认同度都比较小。完成一学期的学习后,A班高达47%的学生认为自己的实践动手能力没有提升,64%的学生认为自己的创新能力完全没有提升。相比之下,B班认为自己实践动手能力和创新能力没有提升的学生占比为37%和43%,尽管该数据也并非较低的水平,但是远低于A班。因此,根据学生学习体验的结果来看,采用PBL教学模式的B班要优于传统教学模式下的A班。对于课程的教学评价,采用学生评价、专家评价相结合的形式,评价的满分为100分,具体情况如表4所示。从课程的教学评价结果来看,无论是学生评价还是专家评价,B班的分数都要高于A班的分数,因此,从课程教学的综合评价情况来看,B班也远高于A班。这表明,无论是学生还是教学专家,对于PBL模式下的课程教学认同度要高于传统的教学模式。综上所述,从学生的学习输出、学习体验及课程教学评价3个维度来看,采取PBL教学模式下的B班各项数据指标要优于传统模式下的A班,该结果表明在机械设计的课程教学中,PBL的教学模式与该课程特点的匹配度较高,通过PBL的教学改革措施的实施,基本达到了预期的培养目标。

3结论

对于机械设计的课程教学而言,传统的教学模式存在课程内容抽象、学生的学习兴趣不高、学习效率低下等问题。因此,本课题采取PBL的教学模式,将项目应用于课堂教学之中,从学生的输出、学习体验及教学评价3个方面的结果来看,课堂教学的效果要优于传统模式的课堂教学效果。这说明PBL的模式应用于机械设计的课程教学中是可行的,能够达到良好的教学效果。同时,虽然教学效果优于传统模式,但也可以看出,在教学实践中,部分数据指标并非最优。因此,下一步的工作,将围绕该模式进行培养方案的持续完善,达到不断优化教学效果的目的。

[参考文献]

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[2]张引,赵玉丽,朱志良.基于注意力分析的主动学习教学过程改进实践[J].教育教学论坛,2021(3):1-4.

[3]王旭,樊敏.基于创新方法的智能制造课程集群体系构建及测试[J].实验技术与管理,2020,37(3):175-178.

[4]王琦,王京超,许晨.基于PBL模式的教学改革———以风景园林建筑设计课程为例[J].现代园艺,2021,44(13):168-171.

[5]许宣伟,李萍,王旭.基于CDIO的电气工程及其自动化专业培养模式探索[J].机电技术,2015(2):152-154.

[6]濮良贵,陈国定,吴立言,等.机械设计[M].9版.北京:高等教育出版社,2013.

[7]刘旭.基于CDIO模式下数控三二分段机械设计基础课程改革与创新[J].内燃机与配件,2021(9):254-255.

[8]迮燕华.正态分布在高校成绩分析中的应用[J].考试周刊,2015(19):149-150.

[9]张紫秋,汪凤玲,郑红友,等.基于李克特量表的高职学生学习满意度研究[J].科技风,2020(18):247-248.

[10]赵茜,赵东方,李冰洁,等.量表的选项顺序效应及其影响因素分析———以教育领域的李克特量表为例[J].中国考试,2020(4):22-27.

作者:秦艳 单位:江苏联合职业技术学院 淮安生物工程分院