机械原理翻转课堂教学模式探讨

摘要：本文将翻转课堂的教学模式应用于《机械原理》教学中，分别从教学内容、教学模式和考核方式进行了探讨，有效地解决了教学中“课时少内容难且多”的矛盾，提高学生自主学习、发现问题、解决问题的能力。为《机械原理》教学模式的改革提供了新的参考。

关键词：翻转课堂；教学模式；机械原理

一、课程教学现状

《机械原理》是高等本科院校机械类专业的一门核心专业基础课。该课程兼具基础课理论性强和工程实践特色明显的特点，是一门理论与工程实践结合特别紧密的课程。其旨在培养学生的综合设计能力和创新能力。通过本课程的学习，不仅仅是传授学生扎实的理论知识，更是要让学生掌握如何发现问题、解决问题，从而具备创新能力和工程应用能力。传统的教学模式注重课堂讲授与理论推导，缺乏对学生兴趣、创新能力以及思考能力的培养。况且由于《机械原理》课程内容繁杂，知识点之间相对比较独立，学生普遍反映难学，无法在有限的课堂时间内掌握知识。在这样的情况下，有必要探索其他教学模式来改变当前的教学状态，解决教学中存在的问题。近年来，翻转课堂的教学模式在国内外受到了广泛的关注。其翻转课堂是指授课者应用计算机和网络技术，采用教学视频等方式将知识传授的过程放在课外，将知识内化的过程放在课内，使学生之间、师生之间有更多、更深层次的沟通和交流，是近年来新兴起来的一种教学模式，且在一些课程中的实施结果也相当不错。因此，探索翻转课堂教学模式在《机械原理》课程教学中的应用是非常必要的。

二、教学内容的设计

在《机械原理》的知识培养体系中，一方面需要学生掌握基本理论与基本知识，设计方法与分析。一方面要结合学科前沿，反应该领域的新知识与新成果。结合各部分知识点自身的特点以及学习素材和学生的接受能力，需要教师有选择性地设计翻转课堂的教学内容。比如在传统教学中，运动学分析以及连杆设计部分中采用图解法的部分内容由于直观清晰以及计算机技术的限制，在以往的教学中占据很重要的地位。但是图解法步骤烦琐、工作量大、精度低，而且每次只能求出机构的一个位置点，从而无法了解机构及其机器整个运动变化的情况。而解析法由于理论的不断深入和计算机的普及发展应用越来越广泛。所以教师在教学上就要与时俱进，对这部分内容进行调整。

三、教学模式设计

根据翻转课堂的内涵以及《机械原理》课程的特点，构建了符合《机械原理》教学的翻转课堂教学模式，如图1所示[2]。其课程教学设计总体上分为“课前—课中—课后”三大部分。即课前知识引导、课堂中知识解决与探讨、课后教学评价三部分组成。课前教师要梳理教学内容，选定知识的重点与前沿，明确学生要学习的内容、罗列重点难点、要达到的学习目标以及建议的学习方法，制定相应的学习任务单和导学方案，并提供相应的学习资源，以引导学生课前发生有效的学习行为。以“机构运动简图”为例，在任务单上通过问题引导：如何研究机构引出机构运动简图[1]。然后提出问题：什么是机构运动简图？绘制机构运动简图的目的是什么？如何来绘制机构运动简图？绘制机构运动简图的步骤是什么？什么是构件以及运动副？通过这样一系列的问题引导学生要掌握的重点学习内容？———机构运动简图的绘制，以及学习目标———熟练掌握机构运动简图的绘制。然后，通过任务驱动“如何绘制内燃机运动简图”的方式使学生有目的地去学习教师的微视频。这样通过任务单把教学知识点转化为问题提出来，使学生在解决问题的同时把握教学重难点，了解学习目标，有助于培养学生解决问题和举一反三的能力。而学生在课前需要根据教师提供的学习任务单和导向方案，观看教学资源，总结学习的内容，反馈自主学习中的问题。课堂上结合课前反馈的问题以及本节课题的重点、难点问题，教师会不间断地提出问题让学生讨论解答，并对学生的疑惑进行答疑点拨，同时不定期地进行相应知识的随堂测试。学生则以小组为单元的学习方式，讨论与解答问题，也可以教师引导组织小组提出问题，相互之间、小组之间进行讨论等的方式加强知识点的掌握与延伸，形成新的认知结构，完成知识内化吸收。同时在课堂上给予机会鼓励学生展示自己的学习成果。教师可以先让学生观看实际的“内燃机的运动动画”，让学生观察有多少构件以及运动副，再让学生结合课前的任务驱动课题———“内燃机的机构运动简图的绘制”情况，让学生来讲解机构运动简图的绘制过程，然后让同组的学生予以补充，其他小组的进行点评。教师最后结合这个实例讲解和讨论机构运动简图相关的所有知识点，包括构件的概念、表示方法、特殊的构件，运动副的概念以及分类，各种运动副的约束与自由度，这些知识点可以以问题的形式提出来进行讨论。作为成果展示部分，可以以小组为单位让学生就自学过程中查阅的资料展示自己的学习成果。为了进一步强化本节课堂的知识重点，了解学生掌握的基本内容，会通过课堂测试，让学生课堂上绘制课后习题———“小型压力机”的机构运动简图。绘制后小组之间交换进行评阅并写上评语。教师除了对学生的课堂测试进行评改并总结这堂课的教学经验，还会全面考查学生在学习活动各环节中的各种表现，比如学生的活跃度、知识讲解能力；提出问题的能力以及解决问题的能力；知识掌握能力等。通过学生自评、学生互评、教师对学生学习表现评价等多个方面进行评价后作为后续教学的经验参考。

四、考核方式的改革

翻转课堂是在掌握基本知识点的同时，重在培养学生的自主学习能力、思考和解决问题的能力以及创新能力。所以传统的仅靠一张试卷来考核的方式已经不能适应翻转课堂的教学模式，而需要多维评价系统，全面考查学生在学习活动各环节中的表现。考核的主体也由单一的教师评价变为学生自评、学生互评、教师对学生学习表现评价等几个方面进行加权评分，形成最后的总评。《机械原理》的考核评价内容主要包括课前（30%）、课堂（30%）和期末考试（40%）三个环节来完成。课前对学生观看视频资料的情况，查阅学习资料、提出问题以及测试题的完成情况等进行考核。课堂则主要考核学生的协作能力、问题解决能力、课堂互动能力以及成果展示能力。期末主要对学生知识掌握以及综合运用能力进行考核。通过多种考核方式不仅掌握了学生基本知识掌握的情况，而且可以全面有效地掌握学生各种能力的考核情况。

五、总结

通过翻转课堂的应用，将传统的课堂教学延伸到了课外，增加了学习和时间和空间以及师生之间的交流，在教学过程中，将教师变为组织者，学生成为主动者，通过师生交流和教师引领，使学生对知识有更深层次的理解和扩展，提高学生自主学习能力与学习兴趣，为探索高校教学改革提供了一种有效的教学模式和方法。

参考文献：

[1]何琴,孟超莹,李文慧.基于“翻转课堂”的机械原理课程教学改革[J].教育,2016,(5).

[2]唐明祥,丁雪梅,张晓君,等.翻转课堂教学模式在农业机械与应用实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2017,34(8):190-91.

[3]张燕,巴寅亮,黄薇.基于《电工学》翻转课堂教学模式的实践及反思[J].教育教学论坛,2017,(51):197-198.

作者：邱宝梅 郑太雄 单位：重庆邮电大学 先进制造工程学院