机械设计基础课程引入PBL教学法的探索

摘 要：通过分析《机械设计基础》的教学目标及教学中现存的问题，探索将PBL教学法引入教学实际中以改变传统教学对该课程形成的不利面。运用PBL教学法的内涵，将该课程的教学过程分为原理讲解、任务布置、分组研讨、汇报交流及评价反馈五大部分，将学生由被动参与课堂教学变成课堂教学的主体，加大学生在课堂教学中的参与度，调动学生学习的积极性。

关键词：机械设计基础 教学内容改革 PBL问题教学法

中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）07（a）-0144-02

《机械设计基础》是机械类各专业的一门重要的技术基础课，它培养学生对常用机构和通用零件的分析、设计能力。该门课程的教学目标是培养学生掌握常用机构和通用零件的基本理论和基本知识，初步具有对机构分析设计、制图和使用技术资料的能力，具有综合运用所学知识和实践的技能，设计简单机械和简单传动装置的能力，同时具有识别常用机构组成、工作特性的能力；培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。

PBL教学法的是以“问题导向、学生主体”为主要内涵的一种教学模式，该教学模式将学习的重点内容以问题的形式布置给学生，让学生置于问题的情境之中，成为情景的主人，教师作为问题情景的辅助角色通过不断地提出问题，激发和引导学生自己分析问题、解决问题，使学生不断思考和探索，在实现问题的解决的同时提高学生自主学习、分析问题、解决问题及团队写作能力等。

1 机械设计基础课程的教学现状

1.1 机械设计基础教学内容及特点

《机械设计基础》课程涉及机械领域的设计概念、常用机构、机械传动、轴系零件及机械聯接5大部分，其中包含连杆机构、凸轮机构、轮系及其他常用机构的工作原理、应用和运动设计方法的常用机构，包含带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动等的工作原理、标准规范和设计计算方法的机械传动以及包括滑动轴承、滚动轴承、轴、联轴器、离合器和制动器等主要零部件的工作原理、组合设计和选用计算方法的轴系零部件是机械设计基础的核心内容，内容繁多、课时量大，教师授课任务重，学生学习压力大，传统教学方法导致学生学习积极性差，教学效果差。

2 PBL教学原理在《机械设计基础》课程中应用的探索

基于PBL 教学模式将被动接受教师讲授的学生转为课堂中心，以企业常用的铣床、车床等设备和差速器、减速器等功能失效的问题为素材，结合课程中的典型机构和零件，将整体问题分解为若干个小问题进行分析并解决，从简单到复杂，整体与局部相结合，使学生明确解决问题所需求的知识点。教师在学习的过程中辅以导向和启发，以培养学生的机械资料检索、典型机构零件的分析等能力为教学目标，以问题导向、小组协作为主要操作手段，充分调动学生的主动性和积极性，从而提高自身知识水平和解决问题的能力，进而提高《机械设计基础》课程教学效果。

具体操作流程：（1）企业调研，收集企业实际的典型机构和通用零件在使用过程中出现的问题，并编成问题册；（2）根据企业问题，教学团队设计出便于课堂实施的问题集；（3）教学团队商讨基于PBL教学模式的实施过程；（4）将研讨出的问题集和实施过程应用于实际教学中；（5）教学效果评价。

3 《机械设计基础》在教学中的PBL教学法实施

3.1 课前准备

3.1.1 教学人员准备

成立《机械设计基础》课程PBL教学组，确定教学组负责人，教学组讨论并确定本门课程实施PBL教学的课次数（5次）、每次课的教学内容（课程章节名称）、每次课教学小组指导教师名单。

3.1.2 教学内容准备

PBL教学内容的基本要素包括：教学内容、教学时数、教学对象、教学目标和要求、组织形式、教材及参考书、教学环境（教学媒体或工具）准备、教学安排（包括教学环节设计、时间分配、讨论题的布置）、评价等。根据以上要求，结合机械设计基础课程相关知识的特点，按连杆机构、齿轮机构、带传动、齿轮传动及轴毂连接5大部分准备课程教学内容的相关问题。

3.2 典型机构基本原理的讲解

在机械设计基础课程的授课过程中，指导教师将课程设计的典型机构和常用零件按结构特点和用途分成5大主要部分：连杆机构、齿轮机构、带传动、齿轮传动、轴毂连接，并将对应机构的基本工作原理在对应的讨论课上进行讲解，让参与课程的学生具备一定的专业理论知识，让学生在基本原理的学习基础上，在问题任务的驱动下，思考问题，查找资料，整合新旧知识寻求解决方案，激发学生的创新思维。

3.3 学习任务的布置

指导教师按照课程教学内容的特点，将相关问题情景任务布置给学生。在PBL教学过程中，问题或案例情景是学生学习的重要素材。问题的组成需包括企业个案、补充学习素材、个案数据、引导老师的指引、学习资源和回馈意见表。问题设计原则如下。

⑴问题内容要配合学生的知识背景，难度适中。

⑵问题内容宜取自企业实践中常见的情境或较复杂的问题，能使学生结合基础学科知识与应用方面的知识进行 提高。

⑶问题内容应有助于探索性思维的拓展。

⑷问题要有助于提升学习兴趣，能激发学生学习的自主性。

3.4 学生分组研讨

在课堂讨论进行之前，要求各小组先进行课下自主学习，自主学习包含问题相关背景资料的检索、小组内同学之间和指导教师间互动交流、小组的集中讨论过程中各成员的陈述时的问题和问题的解决思路、小组的解决策略、与教师交流讨论的解决方案等记录。

3.5 课堂讨论

课程实施教师指导学生小组进行2个学时的讨论。教师应注意启发、引导学生讨论并记录学生讨论时的表现，以便正确评价每位学生。课程结束前15min，对学生集中讨论中存在的典型问题进行讲解。下课时收集学生的相关资料。

PBL教学学生分组课堂讨论实施流程如下。

⑴教学用具的准备（包含电脑、投影仪及给每位学生下发“PBL教学评价表”等）。

⑵任课老师和学生按时到达教室，任课老师做简短课堂介绍，并引导同学自我简短介绍。

⑶任课老师记录全程记录好整个讨论的要点。

⑷每小组基于课下讨论学习进行汇报。

⑸其他学生可以对上一位学生提出的观点进行补充或质疑，并提出自己的看法。

⑹当一个问题反复讨论完毕，指导教师进行简短小结，进入下一小组汇报。

⑺整个汇报完毕后，指导老师就本次课作总结与评价。

⑻指导老师布置课后作业。

3.6 考核与评价

基于PBL模式教学法注重学习过程的考核与评价。在实际授课过程中采取“过程评价为主，最终评价为辅”的评价模式，其中过程评价占75%，最终评价占25%。学习过程中的评价包含小组自评互评、组员自评互評和教师评价，小组自评互评包含课堂讨论中团队表现自评和各团队间互评，组员自评互评包含小组内各组员的自评和组员间的互评；每项成绩由出勤、纪律、小组贡献、参与度、批判与挑战意识、专业调研度与团队素养及汇报报告等组成。

4 基于PBL教学法的教学效果

基于PBL教学法在《机械设计基础》课程中的应用，注重了学生在课堂教学中的主导作用，凸显了教师在课堂讨论教学中引导提出问题、引导提出假设、引导逻辑推演、引导整理问题、引导解决问题的作用。

通过一个学期的教学实践，学生的课堂报告、PPT制作、文献查找、整合资料、自主学习、沟通协作和答辩思维能力都有明显提高，学生对本门课程的学习兴趣明显提升。

5 教学反思

在基于PBL教学法的《机械设计基础》课程的课堂教学实施后，教学组针对课堂讨论教学中学生出现的能力欠缺和专业问题进行讨论与反思。发现学生在以下几个方面仍需改进加强。

（1）小组分组为自由结合，各小组成员知识储备水平不同，直接影响该小组在PBL课堂讨论中的表现，甚至有的小组表现出严重的畏难情绪。因此在下次实施PBL教学法时，在小组分组上应更加注意，避免出现上述现象；

（2）基于PBL教学法在师生认识度不高，传统教学法根深蒂固，有些师生不能看到这种教学法的优势所在，从而从心理上拒绝改变，参与情绪不高，使PBL教学实施过程经历重重困难。为此，在今后的教学培训等活动中应提高新的教学方法的输入，使课堂教学实施新的教学方法时更易操作。

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