機械原理翻轉課堂教學模式探討
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摘要：本文將翻轉課堂的教學模式應用于《機械原理》教學中，分別從教學內(nèi)容、教學模式和考核方式進行了探討，有效地解決了教學中“課時少內(nèi)容難且多”的矛盾，提高學生自主學習、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。為《機械原理》教學模式的改革提供了新的參考。
一、課程教學現(xiàn)狀
《機械原理》是高等本科院校機械類專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎課。該課程兼具基礎課理論性強和工程實踐特色明顯的特點，是一門理論與工程實踐結合特別緊密的課程。其旨在培養(yǎng)學生的綜合設計能力和創(chuàng)新能力。通過本課程的學習，不僅僅是傳授學生扎實的理論知識，更是要讓學生掌握如何發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而具備創(chuàng)新能力和工程應用能力。傳統(tǒng)的教學模式注重課堂講授與理論推導，缺乏對學生興趣、創(chuàng)新能力以及思考能力的培養(yǎng)。況且由于《機械原理》課程內(nèi)容繁雜，知識點之間相對比較獨立，學生普遍反映難學，無法在有限的課堂時間內(nèi)掌握知識。在這樣的情況下，有必要探索其他教學模式來改變當前的教學狀態(tài)，解決教學中存在的問題。近年來，翻轉課堂的教學模式在國內(nèi)外受到了廣泛的關注。其翻轉課堂是指授課者應用計算機和網(wǎng)絡技術，采用教學視頻等方式將知識傳授的過程放在課外，將知識內(nèi)化的過程放在課內(nèi)，使學生之間、師生之間有更多、更深層次的溝通和交流，是近年來新興起來的一種教學模式，且在一些課程中的實施結果也相當不錯。因此，探索翻轉課堂教學模式在《機械原理》課程教學中的應用是非常必要的。
二、教學內(nèi)容的設計
在《機械原理》的知識培養(yǎng)體系中，一方面需要學生掌握基本理論與基本知識，設計方法與分析。一方面要結合學科前沿，反應該領域的新知識與新成果。結合各部分知識點自身的特點以及學習素材和學生的接受能力，需要教師有選擇性地設計翻轉課堂的教學內(nèi)容。比如在傳統(tǒng)教學中，運動學分析以及連桿設計部分中采用圖解法的部分內(nèi)容由于直觀清晰以及計算機技術的限制，在以往的教學中占據(jù)很重要的地位。但是圖解法步驟煩瑣、工作量大、精度低，而且每次只能求出機構的一個位置點，從而無法了解機構及其機器整個運動變化的情況。而解析法由于理論的不斷深入和計算機的普及發(fā)展應用越來越廣泛。所以教師在教學上就要與時俱進，對這部分內(nèi)容進行調(diào)整。
三、教學模式設計
根據(jù)翻轉課堂的內(nèi)涵以及《機械原理》課程的特點，構建了符合《機械原理》教學的翻轉課堂教學模式，如圖1所示[2]。其課程教學設計總體上分為“課前—課中—課后”三大部分。即課前知識引導、課堂中知識解決與探討、課后教學評價三部分組成。課前教師要梳理教學內(nèi)容，選定知識的重點與前沿，明確學生要學習的內(nèi)容、羅列重點難點、要達到的學習目標以及建議的學習方法，制定相應的學習任務單和導學方案，并提供相應的學習資源，以引導學生課前發(fā)生有效的學習行為。以“機構運動簡圖”為例，在任務單上通過問題引導：如何研究機構引出機構運動簡圖[1]。然后提出問題：什么是機構運動簡圖？繪制機構運動簡圖的目的是什么？如何來繪制機構運動簡圖？繪制機構運動簡圖的步驟是什么？什么是構件以及運動副？通過這樣一系列的問題引導學生要掌握的重點學習內(nèi)容？———機構運動簡圖的繪制，以及學習目標———熟練掌握機構運動簡圖的繪制。然后，通過任務驅(qū)動“如何繪制內(nèi)燃機運動簡圖”的方式使學生有目的地去學習教師的微視頻。這樣通過任務單把教學知識點轉化為問題提出來，使學生在解決問題的同時把握教學重難點，了解學習目標，有助于培養(yǎng)學生解決問題和舉一反三的能力。而學生在課前需要根據(jù)教師提供的學習任務單和導向方案，觀看教學資源，總結學習的內(nèi)容，反饋自主學習中的問題。課堂上結合課前反饋的問題以及本節(jié)課題的重點、難點問題，教師會不間斷地提出問題讓學生討論解答，并對學生的疑惑進行答疑點撥，同時不定期地進行相應知識的隨堂測試。學生則以小組為單元的學習方式，討論與解答問題，也可以教師引導組織小組提出問題，相互之間、小組之間進行討論等的方式加強知識點的掌握與延伸，形成新的認知結構，完成知識內(nèi)化吸收。同時在課堂上給予機會鼓勵學生展示自己的學習成果。教師可以先讓學生觀看實際的“內(nèi)燃機的運動動畫”，讓學生觀察有多少構件以及運動副，再讓學生結合課前的任務驅(qū)動課題———“內(nèi)燃機的機構運動簡圖的繪制”情況，讓學生來講解機構運動簡圖的繪制過程，然后讓同組的學生予以補充，其他小組的進行點評。教師最后結合這個實例講解和討論機構運動簡圖相關的所有知識點，包括構件的概念、表示方法、特殊的構件，運動副的概念以及分類，各種運動副的約束與自由度，這些知識點可以以問題的形式提出來進行討論。作為成果展示部分，可以以小組為單位讓學生就自學過程中查閱的資料展示自己的學習成果。為了進一步強化本節(jié)課堂的知識重點，了解學生掌握的基本內(nèi)容，會通過課堂測試，讓學生課堂上繪制課后習題———“小型壓力機”的機構運動簡圖。繪制后小組之間交換進行評閱并寫上評語。教師除了對學生的課堂測試進行評改并總結這堂課的教學經(jīng)驗，還會全面考查學生在學習活動各環(huán)節(jié)中的各種表現(xiàn)，比如學生的活躍度、知識講解能力；提出問題的能力以及解決問題的能力；知識掌握能力等。通過學生自評、學生互評、教師對學生學習表現(xiàn)評價等多個方面進行評價后作為后續(xù)教學的經(jīng)驗參考。
四、考核方式的改革
翻轉課堂是在掌握基本知識點的同時，重在培養(yǎng)學生的自主學習能力、思考和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力。所以傳統(tǒng)的僅靠一張試卷來考核的方式已經(jīng)不能適應翻轉課堂的教學模式，而需要多維評價系統(tǒng)，全面考查學生在學習活動各環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)?？己说闹黧w也由單一的教師評價變?yōu)閷W生自評、學生互評、教師對學生學習表現(xiàn)評價等幾個方面進行加權評分，形成最后的總評?！稒C械原理》的考核評價內(nèi)容主要包括課前（30%）、課堂（30%）和期末考試（40%）三個環(huán)節(jié)來完成。課前對學生觀看視頻資料的情況，查閱學習資料、提出問題以及測試題的完成情況等進行考核。課堂則主要考核學生的協(xié)作能力、問題解決能力、課堂互動能力以及成果展示能力。期末主要對學生知識掌握以及綜合運用能力進行考核。通過多種考核方式不僅掌握了學生基本知識掌握的情況，而且可以全面有效地掌握學生各種能力的考核情況。
五、總結
通過翻轉課堂的應用，將傳統(tǒng)的課堂教學延伸到了課外，增加了學習和時間和空間以及師生之間的交流，在教學過程中，將教師變?yōu)榻M織者，學生成為主動者，通過師生交流和教師引領，使學生對知識有更深層次的理解和擴展，提高學生自主學習能力與學習興趣，為探索高校教學改革提供了一種有效的教學模式和方法。
參考文獻：
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[2]唐明祥,丁雪梅,張曉君,等.翻轉課堂教學模式在農(nóng)業(yè)機械與應用實驗教學中的應用[J].實驗技術與管理,2017,34(8):190-91.
[3]張燕,巴寅亮,黃薇.基于《電工學》翻轉課堂教學模式的實踐及反思[J].教育教學論壇,2017,(51):197-198.
作者：邱寶梅 鄭太雄 單位：重慶郵電大學 先進制造工程學院
