“專題驅動式”教學方法研究

韓正銅，顧蘇軍，胡元

摘要：本文為提高本科學生的工程素質和創新能力，以機械制造工程學課程教學為例，提出并研究了“專題驅動式”教學方法，介紹了該教學方法的實施過程和實施效果。

關鍵詞：課程教學；教學方法；專題驅動

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）16-0069-02

機械制造工程學是研究機械加工機理與規律、工藝系統的組成與功能的一門科學，是機械工程專業的主干必修課程。通過本課程學習，使學生掌握機械制造工程的基本概念、基本原理與方法，了解現代機械制造技術領域的最新發展，學會用工程技術手段分析、解決生產過程中的質量、效率等問題，成為機械制造工程領域的高素質、創新型人才。機械制造工程學課程內容是由原機械制造專業三門課程（切削原理及刀具、機床及夾具、制造工藝學）整合而成。從培養學生在機械制造方面的綜合素質出發，以機械制造工藝為主線，以優質、高效、低成本為目標，將加工原理、加工質量控制、加工工藝與裝備等有機結合，形成寬結構、重素質、強實踐的課程結構體系。由于本課程涉及知識面寬、內容多、學時又不斷壓縮，造成教學過程的教與學“兩方為難”的現實。一方面，教師面對諸多內容存在講授知識取舍的難題。另一方面，由于培養方案中課程教學進程的安排問題使學生知識鏈不夠完整，對所學內容理解存在一定難度。教師如果采取“滿堂灌”的教學方法講授課程內容，學生在學習過程中會感到枯燥，學習積極性不高。而且，如果教學過程仍然停留在書本的知識上，不利于拓寬學生的視野、提高學生的工程素質和創新能力。如何完成教學目標并取得較好的教學效果，一直是教學一線老師和教學參與者不斷探索的課題。就本課程的教學改革，相關教師在優選教學內容、改進教學手段（如多媒體課件、教具等）兩個方面做了許多有益的嘗試[1-5]。在國家實施“高等學校本科教學質量與教學改革工程”，建設“研究型大學”的背景下，研究新的教學方法對提高課程教學質量和人才培養質量具有重要意義。

一、基于建構主義學習理論[6]的“專題驅動式”教學法

建構主義教學觀認為：（1）學生是教學情境中的主角，教學情境中要尊重學生的主體性，學生只有在成為教學情境中的主角以后，才會積極主動地參與教學過程。（2）教學是激發學生建構知識的過程，獲取知識是學習者自我建構的結果，教學不只是傳授、灌輸知識的活動，更重要的是激發學生建構知識的過程。（3）教師是學生學習的引導者和輔助者。過去人們一直期待教師“傳道、授業、解惑”，所以在傳統教學實踐中，教師多是知識的傳授者、班級的管理者。但在建構主義看來，教師的價值則體現在能否激發學生以主動思考、探究、合作的方式學習，教師應是學生的引導者、輔助者或咨詢者。“專題驅動式”教學法是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學法，它將以往以傳授知識為主的傳統教學理念，轉變為以分析、解決問題為主的多維互動式的教學理念。學生的學習不單是知識由外到內的轉移和傳遞，更應該是學生主動建構自己的知識經驗的過程。學生帶著真實的專題任務在積極探索中學習，在這個過程中，學生會不斷地獲得成就感，更大地激發他們的求知欲望，從而培養其獨立探索、勇于開拓進取的自學能力。在機械制造工程學課程教學中開展“專題驅動式”教學法實踐，就是在講授課程基本內容的前提下，選擇適合深入研究（設計）的內容（包括由于課時限制，課堂不講的課程內容），以不同形式的專題，提供給學生個人或團隊自主研究。通過相關文獻資料的檢索、調研、試驗、設計計算等過程，培養學生綜合利用相關知識、手段和技能，分析解決生產實際問題的能力。以期做到：專題驅動興趣、專題驅動創新、專題驅動能力、專題驅動發展。

二、課程專題的規劃設計與實施

機械制造工程學課程圍繞機械制造工程各主題，系統構筑機械制造基礎知識體系結構，主要內容包括：金屬切削加工的基礎知識、金屬切削過程的基本規律、機床與刀具、機械加工精度、機械加工表面質量、機械加工工藝規程的制訂、工件的安裝與夾具、機器裝配工藝等。根據以上課程內容，建立了一定容量的專題庫。考慮到學生的興趣和擅長，做到因材施教，將專題設計為學術研究型（A）和工程應用型（B）兩類。前者主要側重分析、研究制造過程中機理、基本規律以及加工質量的控制；后者主要側重工藝參數設計計算及優化、工藝規程與工裝的設計。在課程學習過程中，學生根據個人興趣和擅長，從專題庫中選擇某一專題開展研究（設計），并利用業余時間完成。課程結束后一周內提交研究論文、報告、圖紙、工藝文件等，論文、報告題目可根據專題內容自擬。可以將與兩個內容相關的簡單專題融合為一個專題研究；有一定難度的專題可以2人一組共同完成；同一專題重復研究不超過3組（應體現不同的視角、不同的方法、不同的方案）。各班學習委員要掌握專題的選擇動態，課程結束前將專題選擇結果報給任課老師。在課程結束后，教師根據專題完成情況選擇一定數量的專題，組織同學匯報并點評。專題完成的質量將以一定的比例記入課程成績。

三、“專題驅動式”法教學效果

通過“專題驅動式”教學法在機械制造工程學課程中的實施，取得了較好的教學效果。“專題驅動式”教學方法改變了以往“教師講，學生聽”的被動學習模式，形成了學生主動參與、探索創新的新型學習模式，激發了學生的學習興趣，培養了學生分析問題、解決問題的能力以及相互協作的能力。部分學生提交的專題研究論文（設計）報告質量較高，下面是教學中的幾個例子。例1：定位誤差的分析與計算是機械制造工程學課程教學中的重點內容。按照定義，定位誤差等于基準位移誤差與基準不重合誤差之和。當定位方案比較復雜時，按定義求某工序的定位誤差比較麻煩、容易出錯。教學中引導學生定位誤差溯源，提出用圖解法分析、計算定位誤差，即在夾具定位元件約束的情況下，根據工件各定位表面相關極限尺寸的組合，找出工序基準的兩個極限位置，再根據加工工序要求得到定位誤差，教學中收到很好的效果。例2：學生通過文獻檢索、調研參觀后撰寫的“箱體類零件孔系加工方式與加工精度分析”專題論文，總結了箱體零件的孔系結構（平行孔系、同軸孔系、交叉孔系）以及相應的加工方法，針對同軸孔系，系統分析了鏜孔時的受力變形、鏜桿與導套幾何形狀精度及配合間隙以及鏜削方式（懸臂鏜、支承鏜，鏜桿送進、工件送進等）對加工精度的影響規律，論文具有較高的學術水平。

在機械制造工程學課程教學過程中，我們總結的教學原則是：基本知識通過課堂講授完成，重要知識點通過習題鞏固，系統知識通過章節總結形成，綜合創新能力通過專題驅動。課堂講授采用啟發式互動式教學，培養學生提出問題、思考問題、解決問題的習慣，為實施“專題驅動式”教學打下基礎，使各環節形成有機聯系的整體，從而取得滿意的總體教學效果。

參考文獻：

[1]張樹仁，劉薇娜.“機械制造技術基礎”課程教學方法的探索與實踐[J].中國大學教學，2012，（10）：65-66.

[2]汪木蘭，周明虎，李建啟.以項目教學為載體制訂先進制造技術卓越工程師培養方案[J].中國現代教育裝備，2010，（12）：15-19.

[3]曹翌.基于任務驅動式教學的學生綜合能力培養[J].職業技術教育，2009，（20）：39-40.

[4]邱芳，劉延霞，馬廣勇.高職《機械制造基礎》課程教學改革探索[J].職業教育研究，2012，（9）：91-92.

基金項目：中國礦業大學教育教學改革與建設（2013G10）。

作者簡介：韓正銅（1960-），男，中國礦業大學機電工程學院教授，博士。