基于翻转课堂的“机械原理”课程项目式教学研究
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作者:陈珍珍 金明生 齐欢 文东辉
[摘 要] 该文在具体阐述机械原理课程重要地位、基本特点、培养目标和教学现状的基础上，就基于翻转课堂的项目式教学实施方案进行了具体介绍。通过精心设计教学内容、丰富教学手段、强调工程概念和分档多层次培养等手段，增强学生主观能动性，提高学生学习兴趣，强化学生创新意识，提升教学实际效果。
[关键词] 机械原理;翻转课堂;项目式教学;教学改革
[基金项目] 2018年度浙江工业大学校课堂教学改革项目（KG201809）
[作者简介] 陈珍珍（1985—），女，博士，浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部讲师，主要从事高效精密精密加工的研究;文东辉（1974—），男，博士，浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部教授，博士生导师，主要从事精密与超精密加工技术方面的研究（通讯作者）。
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）17-0240-02 [收稿日期] 2019-10-18
一、引言
机械原理是机械类专业的重要基础课程，也是很多高校机械工程一级学科的考研专业课程。该课程包含理论与实验，其前序课程有高等数学、大学物理、理论力学、机械制图等，后续课程有机械设计、材料力学等。机械原理课程主要讲述各类机械的一般共性问题，即探讨机构的组成和工作原理、机构的运动学和动力学、机构的设计方法和传动系统设计方案等问题。通过学习，让学生掌握基本理论、基本知识和基本技能，具有初步拟定机械运动方案及分析和设计机构的能力;培养学生运用知识的能力、团队合作的能力、自主学习的意识和系统抽象的技能;使学生能利用实验仪器进行机构性能参数的测定、典型机构的分析和系统原型的建立;让学生具备实验数据的分析、判断、思考和处理能力，培养学生对实验结果进行综合展示和表述的素质。综上所述，该课程在学生的知识、能力和素质培养体系中，占有十分重要的地位，为学生将来从事机械设计、研究和开发奠定必要的能力基础和创新意识。目前，机械原理课程的教学内容和方法进行了不少的改革，但其教学改革仍面临着极大的挑战。如果一味地按传统教学方法讲授，很容易让学生感觉枯燥乏味。因此，如何调动学生学习积极性，变被动听课为主动思考和积极发问，形成老师教明白、学生学明白的良好氛围，让学生真正恋上机械原理并能学以致用，是教学改革的重要目标。作者基于多年教学经验，摸索和实践了基于翻转课堂的机械原理课程项目式教学方法。该方法的主要操作模式是：基于翻转课堂教学模式，优化课程内容，丰富教学手段，以解决工程实践问题为目标进行教学内容的优化设计，加大学生实践和创新等核心能力的培养内容，并以项目式教学为驱动力和引导力，增强学生的主观能动性，提高学生的学习兴趣，提升教学的实际效果。
二、机械原理课程教学现状
1.教学手段不丰富，抽象问题不直观。机械原理课程分为理论教学和实验教学两个环节。理论教学中，课程知识点多、原理偏难，教学内容量大面广，课程共性理论问题比较抽象。尽管与时俱进地在教学课件里已含有很多动画和视频演示，但因与实验教学不能很好协调一致，上课缺乏必要的教具展示，教师很难把问题讲透、讲明，很多章节只能是点到为止，根本没有时间与学生讨论和交流。
2.群体教学模式下，学生学习效果不好。目前的课堂教学基本采用群体教学模式，学生被这种传统的教学模式占用了大量时间，不大可能按自己的时间和节奏进行学习。另外，专业课学习的课程数量较多、负担较重，学生的自由支配时间本身就非常有限。再者，填鸭式教学大前提下的大多数课程课时被压缩，知识点密集，学习要求不断提高，教师若还是按部就班，学生若不能及时调整心态，大部分情况下是疲于奔命的感觉。所以，学生学完该课程后，总觉得老师是讲了很多，但自己获得的东西不多，很难真正掌握理论知识，更别说运用理论进行更好的实践。
三、基于翻转课堂的项目式教学方案
翻转课堂指的是教师创建视频，学生利用业余时间观看和学习视频的讲解内容，等上课时与教师和其他同学面对面进行交流，并完成相应作业的一种教学形态。与传统课堂教学模式相比，翻转课堂教学模式下，课堂变成了教师与学生之间以及学生与学生间的互动场所，包括答疑解惑、辩论探讨和知识运用等，从而达到更好的教学效果。项目式教学指的是在教师指导下，将相对独立的项目交由学生自己处理，包括信息的收集、方案的设计、项目的实施以及最终的评价等，都由学生自己负责，使学生了解和把握项目的过程及每个环节的基本要求。翻转课堂和项目式教学对促进教学改革与提升教学优势的作用已被广大教育工作者认可。如何将这两者有机结合，并应用于理论和实验要求很强的机械原理专业课程，值得深思和探究。下面结合笔者多年教学经验，浅谈一下基于翻转课堂的机械原理课程项目式教学实施方案。
1.精心设计教学内容，增强学生主观能动性。充分设计好课前、课中、课后的教学内容和教学进程，做好视频的创建和课前知识的传授，组织有效的课堂教学和开放式交流，完善课后项目训练和效果评价。创建高质量微课视频;设计学习任务单，保障学生自主学习效果;QQ或微信群在线学习交流，小组（3～4人/组）讨论并提出问题;课堂正常教学内容与项目式教学相结合，并进行开放式交流;课堂教学结束前进行总结，并布置下次课程学生需要思考的内容，使学生在课后能针对性的预习。
2.丰富教学手段，提高学生学习兴趣。机械原理课程概念、原理、图表及公式种类繁多，很容易让学生产生厌学甚至抵触情绪。课堂使用教具讲解连杆机构、齿轮传动、行星轮系与差动轮系等模型，让学生更直观地理解抽象化的機构模型;采用多媒体教学与板书相结合，辅以教具、翻转课堂教学模式、虚拟样机技术、实际工程项目讲解等丰富教学手段，提高学生学习兴趣。 3.融入新興技术，强调工程概念。教学过程中增加反映专业发展和工程应用特色的新设备、新技术和新成果，开拓学生视野，在教学过程中凸显工程观点和工程研究方法，强化研究工程问题的科学性及思想性教育。由机械工业出版社出版的机械设计实用机构与装置图册，作者多年以来积累的机械自动化项目的经验和素材，以及学生参加全国大学生机械创新设计大赛的作品等都是实施翻转课堂和项目式教学的重要基础保障。
4.鼓励创新，分档要求，多层次培养。鼓励和支持学生参加各类科技创新活动，确实因占用时间多而影响课程进度的，通过一定的考核程序减免学生的机构大作业。一是将创新设计内容贯穿机械原理的教学全过程，给学生一个充分的通过自主学习进行创新设计的思维培训过程;二是鼓励学生参与导师科研项目，学以致用。同时，从创新能力培养出发，将机构大作业分三档要求，满足各个层次学生的培养需求：第1层次强化学生对理论认识的深刻理解;第2层次培养学生运用知识解决实际问题的能力，体现创新能力及方法的培养;第3层次加强学生动手能力和自主创造能力培养，如参赛制作实物样机等，锻炼学生的设计与动手制作能力。
5.课程学习情况综合评价。考核方式无法根据每个学生个体差异实现个性化评价。但经过3年的OBE教学改革实践，笔者所在学校的“机械原理”课程的教学大纲和教学考评体系日渐完善，尤其是教学改革成效评估模式下，评价方法不再单一，更合理更个性化。课程考核时将平时作业、课内测试、机构大作业、实验、期末考试五个层面按照10%、10%、10%、20%、50%的权重来进行综合考核。但建议参加机械创新设计大赛等各类大赛的学生，确实因占用时间多而影响课程进度的，应该免除其机构大作业的考核，否则重复劳动的结果就是学生精力不够造成理论学习跟不上，严重挫伤学生的积极性，不利于学生对课程系统知识的掌握，阻碍了创新思维的培养与发展。
四、结束语
促进师生共同发展的“翻转课堂”教学模式，是以学生为核心，教师升格为学生学习的设计者、指导者、帮助者和学习伙伴，课堂变成了教师与学生之间以及学生与学生间的互动场所。本文在研究翻转课堂实践现状的基础上，补充了翻转课堂的不足，提出基于翻转课堂教学模式，优化课程内容，丰富教学手段，以解决工程实践问题为目标进行教学内容的优化设计，加大学生实践和创新等核心能力的培养内容，并以项目式教学为驱动力和引导力，增强学生的主观能动性，更加激发学生学习的积极性和趣味性。因此本文对丰富翻转课堂教学模式，补充项目式驱动法相结合进行教学，具有一定的指导意义。
参考文献
[1]柳晓娜，韩伏彬，杨忠儒，孙玉，郑艳芳.基于项目式教学的高校翻转课堂教学模式的构建[J].课程教育研究，2019，（32）：40.
[2]杨春霞，张玉全，陈小翠.浅谈“翻转课堂”在能源与动力工程专业英语教学中的应用[J].教育教学论坛，2019，（39）：196-197.
Abstract：On the basis of elaborating the importance，characteristics，training objectives and teaching status of mechanical principles course，the implementation plan of project teaching method based on flipped classroom is introduced.By designing teaching content elaborately，enriching teaching means，emphasizing engineering concept and multi-level training，etc.，students' subjective initiative is enhanced，interest in learning is improved，consciousness of innovation is strengthened，and the actual teaching effect of is also promoted.
Key words：Mechanical principle;Flipped classroom;Project teaching method;Teaching reform
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