小编: 根据应用型本科人才培养的需求和特点,从课程设置及教学目标、教学内容、教学设计、教学方法与手段、学情分析与学法指导和教学评价等方面,对《机械设计基础》课程进行了说课
随着我国经济社会的快速发展和变革,对于创新和实践能力兼备的复合应用型人才的需求越来越多,越来越迫切,应用型本科院校的课堂教学如何适应新的发展需求,是高校教师面临的挑战[1,2]。说课有利于青年教师扎实教学基本功,加深对课程“教什么”“怎么教”“为什么这么教”的理解,有效提高教师的备课质量和课堂教学水平,促进教师自身素质拓展和教学改革,从而提高人才培养质量[3,4,5]。
本文以新疆工程学院焊接技术与工程专业为例,根据应用型本科创新人才培养的要求,从六个方面对《机械设计基础》课程进行说课设计,为该课程的教学改革提供参考。
1课程设置及教学目标
1.1课程设置
目前新疆工程学院开设机械设计基础课程的本科专业有10余个,本课程是一门专业基础课,与各专业其它课程共建其课程体系,起到承上启下的作用,以下以焊接技术与工程专业为例,高等数学、物理、力学、机械制图、金属学等课程为本课程的学习提供了计算校核、结构分析和材料选择等方面的支撑,本课程为后续焊接工艺装备相关课程,如焊接结构和焊接机器人的学习奠定基础。
1.2教学目标
教学目标依托各专业的实际需求设定,以下教学目标分析以焊接技术与工程专业为例。
(1)知识目标:掌握常用机构的运动特性、结构特点及应用场合;掌握通用机械零件的设计方法、选用准则和应用场合。明确机械设计的一般规律,设计要点及注意事项。
(2)能力目标:能够分析典型焊接装备中机构的工作特性,设计一般常用机构;能够分析典型焊接装备传动系统工作原理,设计一般传动系统;具备使用、维护、分析故障和改进焊接装备的基本知识和能力。
(3)素质目标:不断学习、理论联系实际、解决实际问题的综合素质;拥有正确的价值取向,形成创新、敬业、精益求精的工匠精神;明确我国在机械领域的现状,引导学生勇于探索、不断创新。
2教学内容
结合应用型人才培养的目标,通过调研分析社会及企业需求,确定教学内容为常用机构和通用零件两大部分,如图1,常用机构对应焊接工艺装备中的工装夹具,通用零件对应焊接变位机械;并在课程中从生活实际、机械设计准则、机械发展史、大国重器四个方面进行课程思政,培养学生综合素质;除理论教学外,课程设置实验来补充和强化教学,并通过课程设计实现对教学内容的综合运用。 图1机械设计基础教学内容 下载原图 表1课时安排 下载原表
根据专业需求和学生不同特点,设置重点和难点,合理安排课时,课时安排如表1所示,在课时安排时,针对不同内容设置课程思政。
为完成教学内容,依托的教学资源有多媒体课件、动画、“中国大学MOOC”和“超星学习通”网络学习资源、习题库、实验设备等,同时为了拓展学习、开阔视野,为学生准备拓展学习PPT、“造物小百科”短视频和“机械设计”微信公众号等。
3教学设计
依托教学资源,教学设计中以学生为中心,从教学环节、学生活动和教师活动三个方面展开。
3.1教学环节
教学环节的整体把控依托四栏教案,包括复习、导入、课程主体、小结、作业布置五个环节。
(1)复习:针对不同层次学生,设置小练习、提问或思维导图,如基础一般的学生设置易于接受且有针对性的小练习,如判断选择等易对结果评价的习题,基础较好的学生可通过有针对性的提问或学生主导的思维导图进行。
(2)导入:从生活和生产实际入手,例:讲述连杆机构时,从生活中常见的连杆机构展开,如汽车雨刮器、健身器材、开门器等,让学生有直观感受;再从生产实际展开,了解其在焊接专业领域的应用,如焊接机械手和焊接夹具等,培养学生善于观察生活、热爱生活、热爱专业。
(3)课程主体:依托动画视频等直观手段,以学生为中心,遵循抛出问题—观看动画—独立思考或小组活动—提问或展示等流程,学生自主总结知识点,并分析其在焊接机械装备中的实际应用,独立思考还是小组活动,根据题目难易、类型确定。例如,抛出问题铰链四杆机构的类型,学生观看动画,独立思考总结铰链四杆机构的类型;提问:抛出问题分析图示中焊接装备中所采用的机构类型;小组讨论:利用白板或大白纸等进行小组展示。
(4)小结:针对学生的不同层次和掌握情况,设置课堂测验或思维导图串接知识点,可参考复习时的模式。
(5)作业布置:注重结合专业特点和实际应用,例如,查阅资料,学习连杆机构在其它焊接工艺装备上的应用,写出具体的应用装备名称及型号、作用、所属连杆类型和连杆在此装备中的应用(至少写出一种);或者给出已知机构的运动要求(动画),思考实现该动作可以采用的机构类型。
3.2学生活动
在整个教学过程中,依托前期教学资源,学生主要进行整理学习资料、记笔记、回答问题、写作业、自评和互评等活动。在评价环节,客观计算题,给出标准答案自评;主观设计题,给出基本考核原则,或评价量表进行互评。
3.3教师活动
教师在整个学习过程中,要引导监督、讲授答疑和育人教育,引导学生自评时要诚实守信,互评时遵守原则、公平公正,同时可利用钉钉群、超星学习通等平台进行线上答疑,除教师答疑外,主要鼓励学生参与答疑,丰富学习和评价方法。
4教学方法与手段
依托多媒体、模型、教具、实验设备等教学手段,在教学中,主要采用直观性教学、项目化教学和自主学习三种方法。但无论哪种方法,首先应该要提高学生对课程的认同感,从专业生产实际中常用的机械设备入手,从学生的实际需求入手,如焊接技术与工程专业2019届毕业生的毕业设计《基于焊接机器人管管接头的焊接夹具设计》,主体内容均是依托本课程,来提高学生的学习积极性和参与度。
4.1直观性教学
流程:抛出问题+观看动画模型+独立思考/小组讨论+提问/成果展示。例如通过凸轮机构的相关动画,学生可迅速理解凸轮机构的工作原理,该方法在常用机构内容教学时效果显著,并为学生展示利用凸轮机构工作原理做出的模仿水波纹的小机构的动画,鼓励和引导学生动手完成该设计。
4.2项目化教学
解构知识,以生活中常见的安检机为例,为完成安检机机械装置的设计,需进行动力选择和传动装置设计,该部分知识的学习具有可持续性,在动力选择和传动装置设计的基础上,加上不同的执行部件,即可变成不同的机械设备,如加上输送带变成输送机,加上滚轮变成焊接滚轮架,加上回转台变成另一种焊接装备,为学生的毕业设计奠定基础、提供方向。

4.3自主学习
教师在课堂上引导学生自主学习,在给出学习内容的基础上,明确任务和考核机制,进行引导和监督。例如给出轴承的视频资料,简述轴承的制作过程,并分析总结在选择、使用轴承时的注意事项。在考核环节给出量表让学生互评,并给予平时成绩、小礼物等激励。
5学情分析与学法指导
以焊接技术与工程专业为例,本课程面对的是焊接专业大二年级的学生,具备一定的基础知识和专业素养。通过前期调研,目前焊接专业学生的优点是喜欢实操性课程,缺点是对课程的认同感低、部分学生知识基础薄弱、积极性不高等;针对以上不足,合理利用学生喜欢实践、动手能力强等特点,从工程实践、技术应用出发,克服学生存在的不足。
为提高学生的课程认同感,从工程实践入手,如本课程在生产实际当中的应用,我国在此方面的伟大成就。通过小组活动结对子,互帮互助,与学生建立良好关系,以学生为主体,少讲多做,丰富教学方法。
6教学评价
在课程考核时主要从学习过程、实验能力、期末考试三个环节对学生的知识、能力进行考核评价。过程考核总占比35%,包括学习态度、课堂考勤、课堂表现和作业等方面。实验能力总占比15%,包括工作态度、操作水平和实验报告等。特殊说明,以焊接专业为例,总课时为56,实验课时为8,实验占比15%,不同专业课时可适当调整。期末考试总占比50%,考试包含主观和客观题,针对各专业特点,设置题目类型。根据学生不同层次,考核环节不变,但是在考核内容上会作出相应调整。
通过本课程的学习,培养了学生的机械创新意识,学生在全国各类大赛中取得了优异成绩,教师通过专业竞赛总结了教学不足,不断改进了教学方法。在教学过程中,为实时了解学生对课程的反馈,可利用超星学习通等线上平台设置问卷调查,实时了解学生对教学的评价,以便调整教学方法,形成良性的闭环反馈。
7结语
机械设计基础课程受众广泛,说课设计有利于教师结合各专业的实际需求,以学生为中心,合理进行教学设计,建立多元化的质量评价体系和有效的教学反馈机制,实时调整教学过程,以适应应用型本科人才培养的需求。
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