《机械设计基础》课程课堂教学方法及评价体系改革研究

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【教改创新】《机械设计基础》课程课堂教学方法及评价体系改革研究朱（常州大学

陈爱莲伟，胡爱萍，常州

213016）

江苏机械工程学院，

本文提出《机械设计基础》摘要：针对现代社会对工科人才能力需求的变化及课堂学时进一步被压缩的现状，课程课传统教学方法和现代技术相结合，课堂教学内容应与时俱堂教学方法应以学生为主导，更加强调学生知识体系的构建；科学进，将工程案例和现代CAE技术融合到课程内容中；课程考核评价方法应充分体现形成性评价和终结性评价相结合，客观地评价学生的学习效果，营造良好的学习氛围。关键词：机械设计基础；课堂教学；评价体系中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2013）44-0056-03近机类专业的一门重要的《机械设计基础》是机械类、

技术基础课。它是学生在学完包括机械制图、机械制造基础、材料力学等基础课程后，进入专业课程学习前必修的技

为术基础课。课程目的是使学生具有机械设计的初步能力，

专业学习起到承前启后的作用，它既是基础又有较强的实践性，在整个专业教学计划中占有相当重要的地位。

随着社会对人才能力需求的变化及机械类课程改革的

《机械设计基础》课不断深化，本课程的学时进一步被压缩，

程内容的广泛性、传统的教学体系和学时的有限性就产生

热能等近机类专业以及化了矛盾。对于我校的装备、石工、工、材料等非机类专业的学生，由于有更多专业课需要学

习，只能将本课程压缩成48学时，学生普遍感到学习吃力，而授课教师也觉得采用传统的教学模式、考核评价方法难以适应社会对人才能力的需求。

一、课堂教学方法改革

《机械设计基在倡导理论实践教学相结合的前提下，

如何利用好课堂础》理论教学还是占课程教学的主要学时。

45分钟，提高课堂教学效果，是本课程教学方法改革的关键。

受传统应试教1.适当增加课堂讨论课时比例。在我国，点。同时，教师检查学生的预习笔记，了解学生主动学习的

客观情况。③评定：教师根据学生在PBL讨论课中的表现，

地做出评价。

5.教学效果的评价。为公正客观和实事求是地评价教

，从课堂情学效果，发放“病理生理学教学活动听课调查表”

况、知识运用、能力培养等方面进行调查问卷，对这种

同学们无记名（LBL+PBL）教学模式进行定性和定量评估，

填写完毕后及时收回，由教师进行统计分析，并与单纯实施LBL教学模式进行比较。

本课程的PBL教学均由高年资且教学效果较好的病理生理学教师和临床医生组成，打破传统单学科教育的常规，使师资力量得到保证；以临床医学专业学生为对象进行试

因此接受PBL程度较高；点，由于这部分学生的基础扎实，

PBL教学安排在LBL教学完成后进行，使学生能充分运用学

时间安排较为合理。过的病理生理学知识进行讨论分析，

三、效果评价

我们在LBL教学基础上实施PBL教学，通过2种教学模式的优化组合，将基础知识和临床应用及社会伦理结合串

由“单向思维”联起来，培养学生在应用知识和分析问题时，

同时对教向“多向思维”转变，有助于提高学生的综合素质。

师也提出了较高的要求和新的挑战，教师是整个教学过程的组织者、参与者和指导者，因此教师不仅要掌握本学科以

良好及相关学科的知识，而且还要有灵活运用知识的能力、

的逻辑思维能力和提出问题、解决问题的能力以及调动学生讨论的热情和学习兴趣的能力，促进教师不断自我完善，达到教学相长的效果。

参考文献：涂自智，等.病理生理学PBL教学刍议[J].医学教[1]李超，梁敉宁，育探索，2006，5（9）：822-823.廖虎，等.PBL教学法在我国医学教育中的应用[2]崔晓阳，李益，及存在问题[J].医学教育探索，2010，9（4）：439-442.吴立玲.病理生理学[M].北京：[3]张海鹏，高等教育出版社，2009.间相对缩短，通过典型的病例实行PBL教学，让学生早期接

从而使两种教学方法的优触临床，把基础和临床结合起来，

我校的病理势进行互补，以期达到满意的教学效果。因此，

生理学教研室在这方面做积极的尝试和探索。

我们精选3个典型的PBL教学病例，每个病例均设计相

这不仅增加应的场景，使真实客观的病例带有了故事情景，

了趣味性，更重要的是将社会、心理因素融入了疾病的发生发展过程中，强调了社会、心理因素在疾病发生发展中的作用，也强调了人文关怀在疾病诊治过程中的重要性和必要

酸碱平衡紊性[3]。3个PBL教学病例包含水电解质代谢紊乱、

缺氧、应激、心力衰竭、乱、发热、休克、弥散性血管内凝血、

因此已涵盖病理生呼吸衰竭、肾功能衰竭等重要病理过程，

理学教学大纲的大部分知识点。PBL教学最好安排在LBL教

每个班级安排3次，学完成后进行，每次3学时。具体实施过

程如下。

选择合适的PBL教学1.病例准备。教师进行集体备课，

病例，根据大纲的要求并结合临床设置综合性的讨论题，准备教案。

每2.对象及分组。2011年级临床医学专业学生为对象，

每组10人。个班级分3个小组，

提早2周将“PBL教学要求、问3.预习。实施PBL教学前，

并上图书馆题及病例”事先发给学生，要求预习相关内容，

准备小组的讨论提纲。查阅相关文献，收集资料，

4.教学过程。①集体讨论：围绕病例中所提出的问题，首先由组长发言，然后其他同学进行补充。随着问题的解

不断升华和深入，最决，再由教师提出新的问题，如此反复，

适当插入一终实现教学目标。此外，在隐藏的各种问题中，

“多向思维”。如果问题比较些迷惑性问题，旨在培养学生的

如果问题难，学生未能解决，教师给予适当的启发和引导，

仍未得到解决，则由教师解答。②教师总结：PBL课结束前10分钟，教师进行归纳和总结，并且强调病例的重点和难

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【教改创新】特性等知识点串联起来，形成“理论—实践—理论”闭路循环，增强学生分析问题的能力。

《机械原理》3.基于CAE的现代教学内容。对于所有上

或《机械设计基础》课程的老师，在讲解瞬心法和作图法进

作图烦琐、效率低行机构运动学分析时相信均有深刻体会：

事实上，传统的作图下，学生理解费力，课堂气氛索然无味。

法设计存在设计精度差、效率低的缺点，工程上已经不再被

计算机辅助工程技大量采用。随着计算机技术的快速发展，

术（CAE）得到了广泛的应用。利用商业化的工程计算软件，可在计算机上迅速建立三维样机模型，便于进行各种机构的动态性能分析，这为高精度的解析法提供便利的计算条件。比如ADAMS、SOLIDWORKS等三维软件，不但可建立直

同时亦可提供快速的观的三维图形，便于机构的结构设计，

是目前工程应用中设计的重运动学、动力学仿真分析模块，

要手段。因此，机械设计基础课程中应适当增加基于CAE的

注重培养学现代教学内容，使学生减少烦琐的计算和作图，

生创新设计能力和工程应用能力。

三、课程评价体系改革

本课程考核方式主要以期1.课程评价体系现状。目前，

考核方式比末学生考试成绩为主，平时成绩所占比例极小，

较单一。我校目前《机械设计基础》的期末考试成绩占70%，平时成绩约占30%，其中期中测试成绩占15%，平时表现

课堂考勤等）占15%。（包括作业、实验、尽管已逐步多元化，

但平时成绩比例太小，无法真实反映学生的机械设计能力和学习效果，也无法有效监督学生的学习过程。然而，在其他国家和地区，《机械设计基础》的考核方式均已实现多元化。例如：台湾成功大学，作业、课堂讨论与小考占27%，期中考试2次（各占23%，共46%），期末考试占27%；美国普渡大学，课后大作业包括2次projects占40%（疲劳强度计算项目作业占20%，机构设计作业占20%），期中测试占20%，2次课堂测试占20%（每次测试占10%），期末考试占20%，且所有的测试均是围绕家庭作业中存在的问题进行的，针对性很强，学生课外工作量很大。

是一门主2.多元化评价体系的建立。《机械设计基础》

干课程，应采用过程性评价和目标评价相结合的多元评价

实验、期中测试及期末测方法，包括课堂表现、大作业项目、

（20%）试等方面。课堂评价：主要考察学生平时课堂表现，

主要包括学生出勤率、课堂回答问题的表现、课堂讨论表

大作业（20%）现、课堂小测验等方面。：本课程实践性较强，教师可适当增加2～3次课后大作业，除了教科书上的习题，

大作业可结合实践性项目的形式布置，提高学生的实践能力。期中测试（30%）：一次期中不能反映学生学习过程的效果，可组织2～3次期中测试，可有效评价学生平时的学习效

（30%）对学生进行目标评果。期末考试：综合全课程内容，

价。

四、结论

随着社会对现代化人才的专业知识结构、综合素质以及实践能力等各方面要求的提高，《机械设计基础》课程的

课堂应授课方式、学习内容及考核方法也应进行相应改革。

讨论式、启发式、参该是学生的课堂，而不再是以教师为主，

与式等教学方法应逐步得到普及和推广；教学内容也要充分体现与时俱进的思想，使学生了解到最新的机械原理和设计方法；考核方式应最大限度地体现形成性评价和终结

只有这性评价相结合的宗旨，能科学评估学生的学习效果。

才能综合培养学社的理样，才能充分激励学生的学习热情，

育的影响，课堂教学大多采用“教师讲、学生听”的灌输式、

填鸭式方式进行，再加上现在智能手机、MP4等娱乐工具的

学生充耳不闻，基诱惑，造成课堂气氛沉闷，教师嘶声力竭，

本没有互动或互动性很差，教学效果难以提高。而在国外，

教授走下讲台和学很多高校采取讨论式、启发式教学方式，

既可提高学生的学习积极生一起讨论，课堂气氛十分活跃，

性，又可激发学生的创造性思维。

鉴于本课程的特点，可在教学过程中贯穿分组讨论的

每组5～6名学模式。根据班级规模，将学生分成若干小组，

生，便于同组学生之间的交流。针对教材中部分章节的内容，教师专门设计一些题目并提前布置，让学生在课堂上进

教师行小组讨论，再由各小组推选的代表集中发言。同时，

要制定相应的考核方式，使每组成员“一损俱损、一荣俱

培养了学生的荣”。这样，可充分调动每个学生的学习热情，

自学能力、创新意识、综合表达能力和团队合作精神。

《机械设计基础》2.降低教学难度，拓宽课程知识体系。

包含了机械原理和机械设计两门课程的内容，从机构组成

再到具体通用零部件设计，原理，到机构运动学力学分析，

很多教师还内容多、范围广。但随着教学课时不断被压缩，

课时不够停留在以前的教学方式上，重点内容上追求难度，

就只能删除部分课程内容，比如间歇运动机构、飞轮的设计等。而事实上，工程应用中这些被删除的内容远比机构的自由度、螺栓的强度计算等要重要得多。

因此，在本课程的课堂教学中，应降低部分章节的难度，如机构自由度的计算、螺栓的强度计算、齿轮的受力分析等，分配适当课时讲解机构运动的解析法、间隙运动机

工程应用能力构、飞轮的设计等章节，注重学生创新能力、

齿轮的基本尺寸计算等，可节，如螺栓的材料和需用应力、

通过课堂内或课外自学的方式，并通过课堂讨论的方式进行提问，做到“取舍”适当。

二、课程教学内容改革

“中国制1.保持课程内容与时俱进。随着我国提出从

造”向“中国创造”的战略，机械学科的发展也在发生着深刻

新机构、新部件不断出现，社的变化，各种新材料、新能源、

使学会对人才的需求也在变化。如何培养新形势下的人才，机构学生的知识结构与时俱进，这也是本课程的重要任务。

而传统的机构是《机械设计基础》课程中非常重要的内容，

凸轮机构、齿轮机构等。随着学内容通常包括：四连杆机构、

譬如：并联机构学的快速发展，更多新型机构正不断涌现，

这些新型机构正逐机构、柔性机构、微型机构、变胞机构等，

步成为研究热点并且应用日益广泛。因此，有必要让学生了解这些新型机构的原理。

2.基于工程的案例式教学内容。案例教学是一种开放式、互动式的新型教学方式，与传统教学相比，更加重视学

师生互动明显，学习效果高生能力的培养，具有实践性强，

很多效等优点。《机械设计基础》是一门实践性较强的课程，

教学内容都是和工程实践联系在一起的。而目前的教学内

教学效容过多偏重理论，比较抽象，学生听起来比较乏味，

逐步向各个知识点果欠佳。采用工程中的实际案例为中心，

同时可使辐射进行讲解，不但使抽象的理论知识形象直观，

学生直接接触到工程应用，这样可激发学生浓厚的学习兴

先粗讲各理论趣，效果事半功倍。比如在讲解机构设计时，

再采用具体案例（如刨床机知识点，使学生了解大致框架，

机构瞬心、机构运动学、急回构），将机构的运动简图画法、

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【教改创新】的伺服控制实验教学模式研究面向“卓越计划”王万强1，张俊芳2，陈国金2（1.杭州电子科技大学

浙江机械工程学院；2.浙江警官职业学院，

杭州

310018）

发现现有教学方式的不足，“伺服控制综合实摘要：针对“卓越计划”的人才培养目标，设计了基于项目化教学模式的该实验教学模式可以较好地解决理论与实践相结训”实验课程，自行研发了机电交流伺服控制实验系统。教学实践证明，合的紧张关系，激发学生的学习兴趣，提高学生分析解决问题和工程实际应用能力。关键词：卓越计划；伺服控制；综合实训中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2013）44-0058-02前言一、

“卓越工程师教育培养计划”是借鉴世界先进国家高等工程教育的成功经验，创建具有中国特色工程教育模式的一项重要举措。

杭州电子科技大学机械工程学院于2010年获批建立浙江省“机电工程综合实验教学示范中心”。中心制定了与知

的人才培养方名企业合作实施“卓越工程师教育培养计划”

“知识-能力-素质”以学向。通过一体化培养的课程体系，

团队协作能力、在企生的理论知识、个人素质与发展能力、

业与社会环境下的工程综合能力为培养目标，系统地培养

电子技术、自动化技术及计学生掌握机械设计、机械制造、

纪卓越工程师后备人才。

本示范中心致力于培养卓越工程师后备人才，培养目标是：通过中心已有的或正在开发的实验教学项目和设备，

能力与素质。使学生具备以下的知识、

1.系统地掌握数学、工程科学技术等基础知识以及机械设计、机械制造、自动化技术等专业知识；

社会意识、团队合2.具备扎实的专业技能、创新能力、

作精神、专业精神以及企业家的敏锐性；

3.能够在越来越依赖于复杂技术系统的环境中保持高效、创新和卓越工程师所必需的素质。

的实验教学体系二、面向“卓越计划”

示范中心结合合作企业的需求对以往的实验教学体系

教学目标，到教学设备、教进行了大量的改革，从教学计划、

的调整与更新。学手段都做了针对“卓越计划”

中心在改革中，研究如何正确处理实验教学过程中各

将传统的“教学实验”理种因素的相互影响和制约的关系，

念转变为“实验教学”理念。坚持全过程实践能力培养模式，

即通过基础课实验、专业课实验到专业实践性教学环节的

基础型、验证循序渐进，课内课外相结合，形成包括认知型、

性、综合设计型、研究型和开放创新型等实验在内的实验教学系列。图1给出中心的实验教学平台的系统框图。

图1实验教学平台系统框图

从图1看出，本示范中心将实验教学平台分为多个层

第三层次：第一层次为基础实验；第二层次为综合性实验；

强调“以基本实次为创新实践。在培养学生实践能力方面，

验技能为基础，以独立设计能力为中心，以研究创新能力为目标”，循序渐进、促进实验教学水平的提高。

三、伺服控制实验教学课程改革与实施

下面以合作企业急需的伺服控制技术人才实验教学模式改革为例，阐述中心的实验体系改革。

目前示范中心面向全校的理工科学生开设了多种涉及

机电一体化、机电传动与控伺服控制理论的专业课程，如：

并没有制、机器人技术等。但是，在实际的实验教学过程中，

完全符合伺服教学需要的专用实验设备以及相应的教学理论模式，因而也无法让学生得到专业化的技能培训和理论培育。

实验设备上述课程原有6学时的伺服控制类课内实验，

是一套自制的继电接触式伺服控制实验箱，以单片机来控

可操行不强，与“卓越计划”合制直流伺服电机，功能简单，

论和实践创新能力，从而为学生今后的专业学习奠定更加

坚实的基础。

参考文献：刘训涛《[1]罗凤利，李光煜，.矿山机械》课程采用案例教学研究与实践[J].煤炭技术，2009，（7）：168-169[2]台湾成功大学机械工程学系课程地图[DB/OL].（2012-09-26）.http：//class-qry.acad.ncku.edu.tw/crm/course_map/department.php？dept=E1.[3]普度大学工学院机械工程学院本科课程信息[DB/OL].（2012-09-26）.http：//enginering.purdue.edu/ME/Aca-demics/CourseSites.html.（GJY2012065）高基金项目：常州大学教研课题资助；校青蓝工程优秀青年骨干教师项目（SCZ1228200007）资

（JJJ10020001）资助；常州大学机械设计基础重点建设课程

助

（1976-）副教授，博作者简介：朱伟，男，江苏泰兴人，

研究方向：机构士，主要从事机械原理、机械设计教学工作，

学、工业机器人等。

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