應用案例糾錯討論式教學法提高學生機械創新設計能力的研究

潘承怡 向敬忠 張春宜 馮新敏

摘要：現代大學教育要求培養機械類專業學生較強的機械創新設計能力，傳統教學法不能滿足這一要求，為此我們綜合應用案例式教學法、討論式教學法、翻轉課堂教學法和項目式教學法，提出了一種新型教學方法——案例糾錯討論式教學法。本文分析了該教學法的目的和意義，闡述了其總體方案設計和關鍵環節設計，介紹了案例庫建立、討論方法設計和成績綜合評定方法，為提高學生機械創新設計能力提供了有效方法。

關鍵詞：案例糾錯討論式教學法；機械創新設計能力；案例；討論；學生

一、案例糾錯討論式教學法的目的和意義

現代大學教育要求機械類專業培養的學生必須具有較強的機械創新設計能力，才能滿足企業的用人需求，才能使我國機械行業發展適應競爭日益激烈的國際大環境。然而，傳統教學法已不能滿足這一現代教學要求，近年來各種新型教學法不斷涌現，雖然這些教學法各有優勢，但單獨應用哪一種都不一定完全適合某一門課程。對于機械類專業的學生，由于培養目標是使學生成為設計型人才和具有一定的創新設計能力，所以在很多專業基礎課和專業課中都需要接觸設計案例，對案例進行分析和設計訓練。傳統教學法通常是以教師講授為主，形式比較死板，不容易引起學生學習興趣，學生學習比較被動，聽課容易產生疲勞，因此妨礙了對知識的接受和掌握，效果不理想。結合多年教學經驗和近幾年來新型教學法的試驗，我們發現在設計性較強的課程中引入含有典型錯誤的案例，在課堂上或課下進行討論式教學，并引入部分的翻轉課堂教學和項目式教學，對培養學生的設計能力效果很好。為此，我們綜合應用案例式教學法、討論式教學法、翻轉課堂教學法和項目式教學法，提出了一種新型教學方法——案例糾錯討論式教學法。這種教學法對正常教學內容進行精講，部分內容利用翻轉課堂教學法，將簡單易懂能自學的基礎知識以及浪費時間的公式推導等放在課外，讓學生通過課件或教學錄像等資料自由安排時間學習，在節省下來的教學課時安排對案例的“糾錯”討論，“糾錯”即查錯和改錯。由于學生是初學者，所以缺乏設計經驗，而積累設計經驗是設計類課程提高學生能力的主要途徑，設計經驗需要結合大量案例來積累，而且學生非常有必要了解初學者甚至多年從業者都容易犯的典型錯誤以及不良設計。尤其是在進行創新設計時，由于創新設計要求新穎性和獨特性，使設計人員更容易出現考慮不周，導致犯錯誤，由于設計問題的綜合性和復雜性，也難免會出現不良設計。教師搜集和整理大量案例，從中總結出設計中的技巧與禁忌，優選出適合討論的案例應用到教學中，這樣的教學方式使課堂活躍，學生印象深刻，直接接觸有用的實際工程問題，在與原來相同的教學課時相比，學習到更多、更實用的知識，對提高學生的機械創新設計能力非常有效。

二、案例糾錯討論式教學法的設計

（一）總體方案設計

近幾年很多院校加強了創新類課程，這些創新類課程和原有的設計類課程都適合采用案例糾錯討論式教學法。如，機械設計、機械設計基礎、創新設計方法、創造性思維與創新設計、機械創新實踐、機械結構設計、自動機械設計等。案例糾錯討論式教學法在每一門課程應用都可以結合課程自身的教學特點進行優化和整合，當然，如果加大該教學法的實施范圍，即實施的課程群組化，會更好地強化教學效果，課程之間會起到更好的交叉促進作用。

如果選定某一門課程實施案例糾錯討論式教學法，教學研究的總體方案設計框圖如圖1所示。案例式是基本支撐，討論式是主要表現形式，項目式是拔高與提升手段，翻轉課堂是靈活輔助。大量具有典型性的案例為討論提供素材，是保證教學成功的基礎與保障。討論式教學激起學生的學習興趣，形成熱烈的課上、課下氛圍，教學目標達成度主要依靠討論進行得是否成功來完成，討論的方式方法以及教師引導的技巧等是這種教學法的研究重點。項目式教學主要針對設計性大作業，通常設計類課程都要求學生在授課學期內完成幾個設計性大作業，有的課程還包括課程設計，大作業對學生的綜合訓練要求比較高，所以也是進行能力拔高和提升的重要環節。翻轉課堂可以根據教學內容和學生情況部分或全部采用，因為它使學生靈活掌握自己的學習時間，并極大節省課堂講授時間，所以能很好地為增加課堂討論時間提供輔助。

（二）關鍵環節設計

1.案例庫建立。首先，教師需要查閱大量資料和走訪生產企業，搜集工程實際案例，積累圖紙、錄像、照片和文字資料等；然后，將素材進行分類和梳理，先從縱向按與教材相應的各章節進行分類，再從橫向按課堂教學用和課下小組自學討論用進行分類。形式上又分為電子的和紙質的兩種。電子形式的有圖片、動畫、錄像和PPT等，內容形象生動，主要用于課上，紙質的主要是圖紙和文字材料，便于保存和用于課下學習。為使學生明確設計中的技巧與禁忌，案例以正確設計和錯誤設計、合理設計和不合理設計，較好設計和較差設計等形式給出，這種對比的形式使知識非常明確，便于學生理解和掌握精髓，這也是案例糾錯討論式教學法的一個重要特色。

2. 討論方法設計。（1）課堂集體討論。課堂集體討論可以有以教師為主導和以學生為主導兩種形式。對于正常授課的內容采取以教師為主導的形式效率比較高，對于學生自主設計的大作業采取以學生為主導的形式比較好。討論注意鼓勵和啟發，激發討論熱情，形成全員討論的熱烈氣氛，達到強化重要知識點、挖掘設計技巧與禁忌和提高學生機械設計能力的目的。教學內容要合理設計，理論與生產實例結合，也可以引入機械發展史上的故事，使課堂討論更加有趣味性和文化性。教師在課堂上除需要技巧性的啟發和引導外，平時還應該多注意關心學生，形成融洽的師生關系，多鼓勵和表揚學生，不能太古板，可以適當幽默。最后進行總結，對討論的問題結果進行明確。

（2）課外小組討論。課外小組討論是學生自愿組成5人左右的學習小組，在課外自選時間進行，由組長負責組織，學生對討論進行總結并寫書面報告。討論內容包括對課堂討論的案例進行預習和復習，還包括對案例庫中的其余案例進行拓展性學習，更主要是對設計性大作業的討論。設計性大作業通常結合項目式教學法，學生根據老師給定的設計要求，做工程實際項目設計。通過課外小組討論，培養學生綜合分析能力和團隊協作能力，將極大提高學生機械創新設計的綜合能力。

（3）設計性大作業討論。學生將自己所做的設計性大作業在課堂上展示和講述，老師和同學們共同討論，分析其中的不足和錯誤，對提高學生的機械創新設計能力非常重要。設計性大作業由于內容多、難度大、答案不唯一，所以產生的問題就多，問題隨機性也非常大。學生設計中出現的錯誤或不良設計既有共性化的也有個性化的。對設計性大作業的討論使每個學生都有機會在同學們面前展示自己，在發現問題的同時還鍛煉了表達能力，互相學習，開闊了視野，同時也提高了設計能力。

3. 成績綜合評定方法。案例糾錯討論式教學法注重學生能力的培養，所以在考核中需要加強對能力的考核，同時為促進學生學習積極性，也需要比傳統考核方式更加科學合理的成績評定方法。傳統考核方式下期末考試成績占總成績的比例較大，不能充分體現學生創新思維能力、創新設計能力和發言討論的協作能力等，因此，可以考慮加強平時考核，提高討論表現和大作業的成績比例，建議進行如下改進：平時成績占總成績的60%，期末考試成績占總成績的40%，平時成績由討論表現、小作業和大作業成績組成，三項各占20%，根據不同課程適當調整比例。這樣不僅使考核更加科學合理，并且還能避免學生平時不努力期末搞突擊的現象，達到以考促學的目的。

綜上所述，應用案例糾錯討論式教學法不僅使學生掌握了扎實的專業知識，而且極大提高了學生的機械創新設計能力。

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編輯/岳鳳