“机械设计基础”课程任务驱动式教学改革研究

摘要：“机械设计基础”是工科近机类专业的一门重要专业基础课。针对目前传统教学方法中存在的不足，对项目驱动法在“机械设计基础”课程教学中的应用进行了研究，从教学内容取舍、任务设计、实施过程和成绩评定等方面对课程进行教学改革。教学实践证明该方法能够充分发挥学生的主体作用，使学生的实践能力和综合素质得到提高。

关键词：机械设计基础；教学改革；教学研究；任务驱动

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）11-0120-02

“机械设计基础”是近机类专业学生在学完机械制图、工程材料、材料力学等基础课程后进入专业课程学习前必修的技术基础课，包含机械原理和机械设计两部分的内容，内容多，涉及面广。因此，及时地发现学生在学习过程中的问题，并采取有效的措施改进教学方法，激发学生的学习兴趣，是教师教学方法研究的重要课题。

一、教学现状分析

1.先修课程开设不足

“机械设计基础”的主要先修课程有机械制图、工程材料、机械制造基础、理论力学、材料力学、金属工艺学、互换性与技术测量、金工实习等，只有学完这些先修课程，才能为本课程的学习打好基础。但是目前北京信息科技大学（以下简称“我校”）近机类和非机类专业上述先修课程存在开设不足问题，使本课程的授课讲解困难重重。

2.学生学习兴趣不高

“机械设计基础”课程涉及的基础理论内容较广，且相对独立，其特点是概念多，原理多，公式多，图表多，内容比较枯燥和单调，所学知识在学生以前的学习中很少接触，初学时往往会感到吃力。同时，“机械设计基础”课程是一门实践性很强的课程，学生缺乏工程意识和实践能力，容易导致学习效果不理想。

3.教学方法不当

目前尽管“机械设计基础”教学大多已采用了多媒体，在开课初期，多媒体丰富的动画的确可以调动学生的学习兴趣。但是随着教学内容的深入，由于多媒体教学提供的信息量大，速度快，学生对教学内容无法及时思考和总结，易造成填鸭式教学，便会感觉课程内容枯燥，进而失去学习的兴趣，进而影响教学质量。

4.考核方式单一

学生成绩的考核评定采用期末考试成绩（70%）+实验成绩（10%）+平时成绩（20%）作为最终的评定标准。由于“机械设计基础”是一门实践性很强的课程，这种简单评定标准无法全面反映学生的实际水平，也不能激发学生学习的积极性，因此对于学生成绩的考核评定方法应该进行适当的改革。

二、教学方法改革措施

1.优化教学内容

“机械设计基础”包含了机械原理和机械设计的两部分内容。两者的研究内容很不相同，主要内容是研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。[1]现有的教材，为了追求理论知识的系统性和完整性，致使该课程内容多，知识点散，且大多数偏重于理论分析，未考虑到近机类专业学生的先修课程开设不足的实际情况，例如带传动受力分析或齿轮传动设计的推导公式过于冗长，对于近机类专业学生不易理解和掌握，因此对教学内容进行优化，对一些复杂的的理论推导及证明予以删除，重点强调公式的实际应用。增加工程实例的讲解，同时把课程设计相关内容分解成若干任务融入课堂教学，使学生在学习“机械设计基础”课程内容的同时，能够将所学知识应用到实际设计中。

2.教学方法多样化，激发学生兴趣

为了提高学生的学习热情和效率，可根据教学内容的需要，灵活采用多种教学方法，发挥不同教学方法的长处。

（1）多媒体与板书相结合。“机械设计基础”是一门理论性和实践性都较强的课程。传统的“教师口述+ 板书”的授课方式，已不能满足现代教育的需要。适度使用多媒体教学方法，通过生动的动画、视频等多媒体手段，使学生更形象地理解机构工作原理和机器零部件的具体结构，能将抽象的、难以理解的内容变得简单直观，有利于学生理解其运动规律。在对重要知识点的公式进行讲解时，则以板书为主。通过“多媒体+板书”的授课方式，提高学生的学习主动性。

（2）现场实物教学。在教学过程中，安排学生参观机械零部件陈列室或实习中心，结合课程教学内容对照实物进行讲解，学生能够更加直接地感受到所学知识的实际应用，加深对教材内容的理解。对于比较复杂的部分，例如轴系结构的设计，可首先组织学生现场观察后亲自装拆，增加感性认识，然后再进行课堂讲解，使枯燥的教学内容变得生动。

（3）工程案例教学方法。由于“机械设计基础”各章节之间的内容自成体系，独立性强，知识点多，学生初学时很难把握课程的中心内容。采用典型、实用的工程案例方法进行教学，就能把这些独立的章节内容串联起来，同时可使学生直接接触到工程应用，激发学生的学习兴趣。例如，在讲解机械原理的内容时，可选择以冲床为例，逐步向各知识点辐射进行讲解，这样就把机构的运动简图画法、自由度计算、连杆设计、急回特性、运动分析、凸轮机构设计、齿轮机构设计和飞轮设计等知识点联系起来，课程的学习就会显得具有系统性，同时提高学生分析问题和解决工程实际问题的能力。

（4）任务驱动式教学方法。任务驱动式教学方法是以教学任务为主线，选取一个典型的项目作为总任务贯穿教学的始终，按知识点将总任务分解为若干个具体子任务，把课程教学的主要内容融入到总任务的各个阶段，使教材中各章节的零散知识有机地联系在一起，有利于帮助学生构建完整的知识体系。课程的总任务将在课程设计中得以充分体现。

在进行“机械设计基础”课程教学时，将“多媒体+板书”的授课方式贯穿始终，根据现有条件和教学进度，适时安排现场实物教学。在讲解各章知识点内容后，采用典型工程案例进行分析，在此基础上把各项子任务分配给学生，每个子任务都是总任务的一部分，并且相互关联，学生分组独立完成全部子任务后，总任务也就得以完成。通过多种教学方法的融合，充分调动了学生的积极性和学习兴趣。

三、任务驱动式教学方法的实施

任务驱动式教学方法是通过实施一个完整的任务而进行的教学活动，在此过程中把理论知识与实践活动有机地结合起来。笔者连续两年在2010级、2011级工业设计专业进行了“机械设计基础”教学改革。

1.任务的选择与设计

根据“机械设计基础”教学目标，笔者分别选取牛头刨床、带式卷扬机作为机械原理部分和机械设计部分的总任务，如表1所示，按机械原理部分的知识点把牛头刨床分为6个具体的子任务。如表2所示，按机械设计部分的知识点带式卷扬机分为8个具体的子任务，[2]在教学过程中，任务与教学内容有机地融合在一起，各个子任务之间可以是递进的，也可以是并列的，分别承载着独立的知识点。全部子任务完成后，经过合并整理也就完成了总任务，达到教学目标。

2.任务驱动式教学的实施过程

在任务驱动式教学实施过程中，教师根据教学内容编制好总任务书和各子任务书，学生每4～6人为一小组，以小组为单位完成任务。教师事先讲解教学内容的知识点，随后讲解其在典型工程案例中的应用，最后派发相关子任务，学生接到任务后，确定在各自小组内的分工及合作形式，对于学生遇到的问题，教师提供适当的指导和帮助，引导学生查找相关的设计资料，探索自行解决的方法，变被动接受知识为主动寻求知识，充分突出学生的主体性与教师的主导作用。

每一子任务完成后，各小组选择出一位同学进行试讲，展示本组任务成果，其他组同学可以对其成果提出质疑、进行评价。在这个过程中，可以培养学生分析问题和现场处理问题的能力。任务讲解完毕后，教师对出现的错误进行更正，对其成果质量进行评价，加深学生的印象，最后要求学生在进一步修改的基础上提交任务报告书和PPT。各子任务完成后，教师进行串讲，各小组在此基础上整合原有成果，完成总任务的设计。[3，4]

3.考核评价方法的确定

根据任务驱动式教学方法的特点，该课程最终的评定成绩将由平时成绩、综合能力成绩、实验成绩、期末考试成绩几部分组成，可以更全面地反映学生的实际能力和学习情况。成绩评价的重点放在过程之中，激励学生进行自主性的学习。[5]

四、结束语

任务驱动式教学方法，是在教师主导下，以典型任务为驱动，学生以组为单位独立完成一系列子任务，最终完成总任务的一种教学方法。学生通过分组讨论、查找相关设计资料、理论分析，自行寻找完成任务的方法，最后在老师的指导下完成工作。

实验证明，采用任务驱动式教学使学生学习本课程的积极性得到极大激发，取得了明显的教学效果。通过小组内成员之间以及师生之间的讨论、沟通、合作和交流，既培养了学生的团队合作精神，又使学生理论联系实际，锻炼了分析问题、解决问题的能力。课程结束后，学生普遍认为收获很大，综合素质得到了提高，随之积极参加、开展学校的各种课外科技活动。

在教学改革的过程中，也发现了一些不足之处，比如目前与任务驱动式教学相关的教材、讲义比较少；总任务的数量比较少，有待进一步开发更多典型的任务；在实施过程中，组内个别成员过度依赖其他同学。教学改革是一个动态的过程，针对上述问题，笔者将在今后的教学过程中不断改进，最终达到全面提高学生综合素质的目的。

参考文献：

[1]杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]邢琳，张秀芳.机械设计基础课程设计[M].北京：机械出版社，

2008.

[3]龚厚仙.基于项目驱动的“机械设计基础”课程改革[J].职业技术教育，2011，（17）：31-33.

[4]李云松.“机械设计基础”课程教学模式探索[J].设计与研究，

2011，（2）：28-31.

[5]周密.对“机械设计基础”教学方法的几点思考[J].科技信息，

2011，（3）：163.