應用型本科院校機械設計課程立體化教學資源建設的探索與實踐

王姣

【摘要】文章首先介紹了立體化教學資源的含義。然后根據機械設計課程目標，提出了該課程立體化教學資源建設的內容;以核心期刊論文調研完成研究報告為大作業;運用機械創新設計大賽的參賽作品開設實驗等。最后在機械設計精品資源共享課基礎上，進一步進行立體化資源建設的探索與實踐。

【關鍵詞】立體化教學資源;機械設計課程;應用型本科院校

為了適應現階段異常激烈的就業競爭，高等教育的人才培養模式和教學模式正在發生著深刻的變革。其中，應用型本科高校更著重強調以社會、市場和就業需求為主要導向，培養應用型、能力型、創新型人才。根據《教育部關于“十二五”期間高等學校設置工作的意見》的部署和要求，我校已實現由華中科技大學的獨立學院轉設為獨立設置的民辦本科高校。在此形勢下，學校對人才培養、課程體系和教學內容的與時俱進提出更為迫切的要求。

為順應“新工科”的發展，機械電子工程專業著眼于課程的可拓展性、多元性、復合性、交叉性，展開了一系列的課程改革。機械設計是一門培養學生機械設計能力的技術基礎課，是工科高等學校機械類各專業教學計劃中的核心課程，在培養學生創造性思維、綜合設計能力和機械工程實踐能力方面占有重要的地位。該課程零部件種類較多，設計校核內容復雜，工程意識要求較高，對于缺乏實踐經驗的學生來說，不經過系統的訓練無法綜合應用基礎理論知識來解決問題。因此，在課堂教學中加強實踐能力的培養尤為重要。

一、立體化教學資源

立體化的概念主要是從立體化教材開始的。立體化教材是以紙質教材為基礎，以培養能力為目標，運用現代教育技術，以多媒介、多形態、多用途及多層次的教學資源和多種教學服務為內容的結構性配套教學出版物的集合。它打破了傳統知識傳播載體的局限性，充分利用現代科技手段融合多種教學資源。

隨著計算機的普及與多媒體教學的推廣，國內大多數高校的教學方式已基本實現多媒體的配音動畫、圖像、錄像、文字的電腦展示，配合口授和紙質教材。

目前該門課程教學方式的改革進一步地演變為工廠生產線零部件、標準件和裝置的“實物”進入課堂輔助教學。該教學方式的變革要求教師不僅要為學生提供優質的紙質教材、豐富直觀的多媒體課件，還需要提供實際案例的分析和實物的展示講解，這就形成了教學資源開發的“立體化”趨勢。

立體化教學資源是以計算機、實驗室模型和實用裝置為支撐平臺，運用多種新型教學工具，基于創新性、系統性的設計思路，建立一種適合于多元化教學應用的主教材、教師參考書、學習指導書、電子教案、實例講案、實物分析、試題庫等。立體化教學資源集書本、錄像、多媒體課件、網絡課件、立體實物或模型等于一體，將聲音、圖像、視頻、動手拆裝等信息輸入方式相結合，使教與學在時間和空間上都得到了極大的延展。

二、機械設計課程的培養目標

機械設計課程目標及能力要求具體如下。

課程目標1：掌握螺紋連接與螺旋傳動、鍵連接、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、軸、滑動軸承、滾動軸承、聯軸器和離合器等通用零部件的基本概念、基本原理及設計方法，并具有應用相關原理和方法進行復雜工程問題中的通用傳動裝置設計的能力。課程目標2：掌握機械零件的失效分析及計算準則、機械零件的強度計算、連接零部件、傳動零部件、軸系零部件的承載能力分析與參數設計，并具有將其運用于機械零部件的結構設計、校核計算與選用的能力。課程目標3：能夠使用相關儀器設備開展常用零部件設計與分析的實驗研究，并記錄實驗過程，進行結果分析，獲得實驗結論的能力。

根據機械設計這門課程的特點，大部分紙質教材要講解清楚零部件的設計方法需要非常多的設計公式、標準文件和標準參數、參數選取的范圍分析、應用的數據和圖表。其中，設計公式計算非常煩瑣，涉及的參數非常多，每個參數的選取既存在一定的要求和限制，又具有開放性。在講解過程中難免存在填鴨式輸入，使課堂枯燥而沉悶，教學效果難以保障。

為此，應用優質資源進行課堂教學改革，運用特色的立體化教學資源豐富課堂，解決以往課堂教學與實踐環節研究不夠緊密的問題，在充分研究現有教育理論和教學方法的同時，注重創新教育、實踐環境研究，能更適應應用型人才的培養，更貼近民辦高校的教育教學改革。

三、課程立體化資源的建設與實踐

2008年該門課程已在校內網站上建立精品資源共享課，學生可在課前預習和課后復習時用網絡瀏覽電子教案和試題庫，充分利用課外實踐環節培養學生的自主學習能力和終身學習的習慣。

在網絡課件已運用多年的基礎上，立體化資源建設從以下幾個方面著手。

（一）教學內容的全面與升級

隨著行業的快速發展，“互聯網+”與智能制造已成為大勢所趨。現代設計方法也在與時俱進，動態更新，可持續發展。傳統教材已無法滿足日新月異的技術更新。在輔助教材中增加一切有價值的教育教學資源，包括其他大學的課程資源;視頻、動畫、圖片;期刊、圖書、專利、博士與碩士論文、年鑒等文獻資源;實驗室模型;通用標準件;歷年大學生機械創新設計大賽的作品實物;工廠現役或退役的機械零部件等。

在龐大的信息與知識中，要根據課程內容選擇必要的教學資源，有效整合，經過科學的教學加工和課堂驗證，從而形成知識網絡，才能實現有價值的立體化教學資源。

（二）通用零部件進入課堂

根據課程目標1，要想讓學生掌握通用零部件的基本設計方法，首先需要讓學生實際接觸過通用零部件，知其然才能知其所以然。標準零部件如各類型的滾動軸承、窄V帶、滾子鏈、螺栓、聯軸器等，帶入課堂后學生的參與度明顯得到提升。例如：礦泉水瓶的三線螺紋與綠茶飲料瓶的單線螺紋的自鎖性能與效率的分析;各種滾動軸承的類型講解、每類軸承所能承受的載荷類型、適用的場合、選用的原則，直接用實物對照后更清楚易懂;自攻螺釘和普通螺釘的區別;剛性聯軸器和有補償作用的聯軸器對比等。教學手段的趣味性、教學內容的具體化都有利于激發學生的學習興趣，提高課堂教學效果。

（三）結構分析與設計以課外自學輔助

根據課程目標2，結構分析與設計需要在一般設計方法基礎上結合工況分析來完成，具有個性化、項目化的屬性。因此，布置一次調研報告或研究報告作為大作業，要求學生在學校圖書館網頁的“中國知網”鏈接上登錄下載機械設計方面的三年內核心期刊論文，針對論文中的設計思路和設計方法，提交基礎理論知識的分析報告。主題可自選，或教師擬定，例如農業機器人、助殘裝置、救災破障裝置等，讓學生既能了解當前設計領域的趨勢，又能增強課程教學的先進性和融入感。

（四）分析類實驗項目更貼近工作過程

根據課程目標3，用分析類實驗項目代替認知類實驗項目。在2016年全國大學生機械創新設計大賽上，我院學生獲得了國家一等獎1項、國家二等獎1項、湖北省一等獎5項的成績。在學院制作經費有限的條件下，5個參賽隊伍的作品完成度卻比較高。將其應用到實驗環節，方案分析-材料選用-結構設計-強度計算-制作加工-安裝調試-方案優化，以每個環節設置問題的方式引導學生學習產品設計與制造的過程，既能增強學生的好奇心，引發學生新一輪的思考，又能豐富課堂，帶領學生吸收實踐性的設計題目。

立體化教學資源的應用改變了傳統的教學模式，通過探究式教學、協作學習、自主學習、研究性學習等方式應用廣泛而豐富的教學資源。

四、總結

經過對企業的人才需求調研，當今制造業已朝著智能化、大數據、“互聯網+”、定制化發展。立體化教學資源建設是對教學資源、技術資源和教學實施過程的整合與優化，是提升專業內涵、提高教學質量、推動教學模式改革的重要保障。

因此，將應用型本科人才培養的目標和立體化教學資源建設的架構相結合，將教學改革和教學資源應用相結合，構建基于先進教學資源的立體化教學新模式。在大學課程教學中，以學生為主體，以工作過程為導向，堅持持續改進的常態機制，培養學生學習和探究的態度、推理和預測的習慣、獨立解決問題和創新的能力。改革傳統認知教育教學方法，探索應用型人才的能力點與素質點體系、培養方案和培養途徑。

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