PBL 教學(xué)模式在機(jī)械設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用

PBL教學(xué)形式在機(jī)械設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用〔〕:

摘要：目前我國工科院校機(jī)械設(shè)計的教學(xué)根本采用傳統(tǒng)的LBL教學(xué)形式，不能滿足對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的要求。將PBL教學(xué)形式引入到機(jī)械設(shè)計教學(xué)中，并舉例說明了PBL教學(xué)形式在機(jī)械設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用，理論證明該教學(xué)法可以進(jìn)步學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)才能，進(jìn)步學(xué)生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：PBL；機(jī)械設(shè)計；教學(xué)形式

本文引用格式：吳暉，等.PBL教學(xué)形式在機(jī)械設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育現(xiàn)代化,2022,6(18):182-183.

一引言

PBL〔problem-basedlearning〕教學(xué)形式是以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，是基于現(xiàn)實世界的以學(xué)生為中心的教育方式。PBL教學(xué)形式在國外并不是一種新的教學(xué)形式，在1969年，美國醫(yī)學(xué)教育改革先驅(qū)Barrows教授真正把PBL教學(xué)形式引入到加拿大的麥克馬斯特大學(xué)的日常教育中，經(jīng)過不斷地改良，目前在國外這種教學(xué)形式越來越多地被應(yīng)用到商業(yè)教育、建筑教育、工程教育、法律教育、社會工作教育等其它教學(xué)領(lǐng)域，具有相當(dāng)成功的經(jīng)歷。[1,3]20世紀(jì)80年代中期，我國一些西醫(yī)院校開始試行PBL教學(xué)形式。最近幾年，中國醫(yī)科大學(xué)、廣州大學(xué)、南京師范大學(xué)等高校，各專業(yè)不同程度地采用了PBL教學(xué)形式，收到了很好的效果，但PBL教學(xué)形式在我國工科專業(yè)的教學(xué)中仍處于探究階段，運用較少。

?機(jī)械設(shè)計?是一門以一般通用零件的設(shè)計為核心的綜合性專業(yè)主干課程，具有很強的理論性、技術(shù)性，既要求學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計的根本知識、根本理論和根本方法，又要使學(xué)生具備設(shè)計機(jī)械傳動裝置和簡單機(jī)械的才能，具備初步從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)的才能。而目前我國工科院校機(jī)械設(shè)計的教學(xué)根本沿用傳統(tǒng)的LBL〔lecture-basedlearning〕教學(xué)形式，隨著我國對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的要求，如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新才能、問題意識、理論才能、知識綜合和知識獲取才能等變得非常重要，而傳統(tǒng)的LBL教學(xué)法顯然不能滿足這一要求。我校機(jī)械設(shè)計課程組在機(jī)械設(shè)計課程的教學(xué)中對引入PBL教學(xué)形式進(jìn)展了理論和探究。

二PBL在機(jī)械設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用

PBL運用于工程學(xué)習(xí)是一種"圍繞實際問題或?qū)嶋H載體的問題設(shè)定型";的學(xué)習(xí)形式。由此，運用于工程根底學(xué)習(xí)的PBL是一種以實際問題為學(xué)習(xí)載體，在問題的提取、問題的解決、問題的考慮方法、交流和溝通5個方面進(jìn)展綜合才能培養(yǎng)的學(xué)習(xí)形式，從PBL所表達(dá)的訓(xùn)練內(nèi)容和要求來看，在教學(xué)過程中該形式強調(diào)的是以學(xué)生為中心，而不是以教師為中心。[2,3,5,6]

〔一〕機(jī)械設(shè)計理論教學(xué)中引入PBL

傳統(tǒng)的LBL教學(xué)形式，雖不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)才能、區(qū)分思維才能和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)才能的培養(yǎng)，但知識傳授效率高，傳授的知識點之間邏輯性較強，構(gòu)造較為系統(tǒng)，可以較好地達(dá)成預(yù)定的教學(xué)目的。PBL教學(xué)形式下機(jī)械設(shè)計的教學(xué)過程中，所創(chuàng)設(shè)的問題一般綜合性較強，問題的解決往往涉及多門學(xué)科，受教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)學(xué)時，相關(guān)學(xué)科課程設(shè)置以及教學(xué)條件等的限制，在教學(xué)中完全采用PBL教學(xué)法是不現(xiàn)實的，也是有難度的。【4】基于此，課程組在機(jī)械設(shè)計的教學(xué)中，對根本知識和根本理論仍采取LBL教學(xué)方法系統(tǒng)講授，在每章的根本知識和根本理論講授之前創(chuàng)設(shè)假設(shè)干問題引入PBL教學(xué)法。以帶傳動這一章的講授為例，在進(jìn)展根本知識和根本理論的講授之前，先給學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題，要求根據(jù)給定參數(shù)對帶傳動進(jìn)展三維設(shè)計，這一問題的解決要求學(xué)生首先完成帶傳動的設(shè)計計算，并對組成帶傳動各個零件進(jìn)展構(gòu)造設(shè)計，再利用三維軟件對各零件進(jìn)展三維建模，最后實現(xiàn)帶傳動的三維裝配。在進(jìn)展根本知識和根本理論講授的同時，引導(dǎo)學(xué)生同步進(jìn)展設(shè)計計算和構(gòu)造設(shè)計，向?qū)W生推薦幾種常用的三維軟件，如Solidworks、Pro/E、UG、Catia等，學(xué)生通過自學(xué)掌握某種軟件的根本操作，完成零件的三維建模和帶傳動的三維裝配。學(xué)生往往對構(gòu)造設(shè)計缺乏認(rèn)識，通過三維建模和三維裝配，可以加深學(xué)生對構(gòu)造的詳細(xì)認(rèn)識，同時三維設(shè)計的結(jié)果又可以驗證自己設(shè)計計算的正確和合理性。在整個過程中，學(xué)生表現(xiàn)出很高的興趣，遇到困難的時候，通過向教師答疑，互相討論、查閱資料主動尋求問題解決，當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)計結(jié)果不合理的時候，他們會主動返回尋找原因，修改設(shè)計。這不僅使學(xué)生能更好地掌握帶傳動的根本知識和理論，加深對傳統(tǒng)設(shè)計方法的認(rèn)識，而且可以使學(xué)生初步接觸到現(xiàn)代設(shè)計方法，有利于進(jìn)步學(xué)生的設(shè)計才能。

〔二〕依托機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽實行機(jī)械設(shè)計PBL教學(xué)

全國大學(xué)活力械創(chuàng)新設(shè)計大賽是機(jī)械專業(yè)大學(xué)生展示自己綜合素質(zhì)的重要平臺，也給每一位從事機(jī)械設(shè)計教學(xué)的教師提出了挑戰(zhàn)。我校機(jī)械設(shè)計課程組主要負(fù)責(zé)我校機(jī)械專業(yè)學(xué)生參加這一賽事的組織和指導(dǎo)工作。課程組教師充分依托這一大賽，開展PBL教學(xué)，進(jìn)步學(xué)生的綜合設(shè)計才能。每一屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽都會提出一個主題，圍繞主題規(guī)定設(shè)計內(nèi)容，解決現(xiàn)實生活中的實際問題。例如第七屆主題為"效勞社會高效、便利、個性化";，內(nèi)容為"1〕錢幣的分類、清點、整理機(jī)械裝置；2〕不同材質(zhì)、形狀和尺寸商品的包裝機(jī)械裝置；3〕商品載運及助力機(jī)械裝置的設(shè)計與制作";。第八屆全國大學(xué)活力械創(chuàng)新設(shè)計大賽的主題為"關(guān)注民生、美妙家園";，內(nèi)容為"1〕解決城市小區(qū)中家庭用車停車難問題的小型停車機(jī)械裝置的設(shè)計與制作；2〕輔助人工采摘包括蘋果、柑桔、草莓等10種水果的小型機(jī)械裝置或工具的設(shè)計與制作";。在機(jī)械設(shè)計的教學(xué)過程中，課程組教師及時向?qū)W生介紹本屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽的主題和內(nèi)容，并進(jìn)展詳細(xì)解讀，要求學(xué)生4-5人自由組隊，通過查閱資料，經(jīng)過小組討論對大賽內(nèi)容中的某個詳細(xì)問題提出解決思路，并形成機(jī)械裝置的工作原理方案。在學(xué)生上交的眾多原理方案中，課程組教師經(jīng)過討論挑選出具有創(chuàng)新性且合理可行的方案，組織學(xué)生進(jìn)一步完善方案，進(jìn)展詳細(xì)的設(shè)計和制作。由于問題的復(fù)雜性，涉及到機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、三維設(shè)計、機(jī)械工程測試、機(jī)電控制、機(jī)械制造、計算機(jī)編程等多個學(xué)科的知識，學(xué)生現(xiàn)有的知識遠(yuǎn)遠(yuǎn)缺乏以解決問題，這就使得主動學(xué)習(xí)成為必要，同時，也使得小組的分工和協(xié)作成為必要。在設(shè)計、制作和機(jī)械裝置調(diào)試過程中，會遇到各種問題，學(xué)生會主動查閱資料，積極討論，尋求解決問題的方法。每周指導(dǎo)教師定期約見學(xué)生，詢問學(xué)生的考慮情況，工程的進(jìn)展情況，對學(xué)生遇到的問題給出指導(dǎo)意見和解決途徑，同時監(jiān)控工程的進(jìn)展，使問題的解決有方案地進(jìn)展。從方案的提出到機(jī)械裝置的制作完成，學(xué)生對機(jī)械設(shè)計知識的認(rèn)識和理解得到升華，工程周期長達(dá)兩年，學(xué)生由最初的自由組隊到兩年后帶著自己的作品去參賽，收獲的不僅是成功的喜悅，重要的是培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神，主動學(xué)習(xí)、獲取知識的才能，創(chuàng)新設(shè)計的才能以及堅持不懈、不斷探究的科學(xué)品質(zhì)，綜合素質(zhì)得到了全面提升。2022年由課程組教師指導(dǎo)學(xué)生完成的作品"硬幣分揀整理計數(shù)機(jī)";獲第七屆全國大學(xué)活力械創(chuàng)新設(shè)計大賽一等獎，并授權(quán)了創(chuàng)造專利。2022年由課題組教師指導(dǎo)學(xué)生完成的作品"仿鵜鶘喉囔的蘋果輔助采摘機(jī)";獲第八屆全國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽江西省賽區(qū)一等獎。對于那些最初淘汰下來的方案，課程組教師那么指導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)校的"三小";〔小制作、小創(chuàng)造、小論文〕科技活動，在這個過程中學(xué)生的各方面才能同樣得到進(jìn)步。

三總結(jié)

理論說明，在機(jī)械設(shè)計的理論教學(xué)中引入PBL教學(xué)方法，防止了傳統(tǒng)的LBL教學(xué)方式下的學(xué)生對知識的被動承受，進(jìn)步了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生對知識的理解和掌握。借助全國大學(xué)活力械創(chuàng)新設(shè)計大賽創(chuàng)設(shè)的問題，在機(jī)械設(shè)計教學(xué)過程中開展PBL教學(xué)，學(xué)生對機(jī)械設(shè)計知識的認(rèn)識和理解得到升華，既進(jìn)步了動手設(shè)計才能，又培養(yǎng)了綜合才能。

參考文獻(xiàn)

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