問題啟發式小組自學方法探索

張慧云 陳黎麗 李志強 文廣 王充 鄭向華

摘要：針對“機械設計”課堂教學壓力大，學生沒有學習興趣的現象，提出問題啟發式小組自學的方法，介紹了該方法的小組學習、實施步驟、提出問題的方法和前提條件。通過問題啟發式小組自學，激發了學生學習機械設計的動力和學習情感，鍛煉了學生的團結協作能力。

關鍵詞：問題啟發式;小組;自學

中圖分類號：G642.1文獻標志碼：A

文章編號：2095-5383（2020）04-0104-03

Group Self-Study Method based on Problem Heuristic

—— Take the Course of Mechanical Design as an Example

ZHANG Huiyun， CHEN Lili， LI Zhiqiang， WEN Guang， WANG Chong， ZHENG Xianghua

（School of Intelligent Manufacturing， Chengdu Technological University， Chengdu 611730， China）

Abstract：

In view of the high pressure in the classroom teaching of mechanical design and students have no interest in learning， the group self-study method based on question heuristic was proposed， and the meaning of group learning， implementation steps， methods and prerequisites for asking questions were introduced. Through the application of this method， the students motivation and emotion to learn mechanical design was stimulated， and the students unity and cooperation ability was exercised.

Keywords：

problem heuristic; group; self-study

“機械設計”是機械類及近機類本科專業重要的一門技術基礎課，主要介紹機器機械部分設計的基本知識，重點討論一般尺寸和常用工作參數下通用零件的設計，包括它們的基本設計理論以及技術資料、標準的應用等。在機器設計過程中，先是進行運動設計，然后把抽象的運動簡圖轉換為工程結構圖，根據機械設計理論，保證機器在一定的工況條件下和規定的工作時間內，具有正常的工作能力，設計結果呈現為工程圖和技術文件，這是“機械設計”課程所承擔的任務。[1 ]提高“機械設計”教學質量，使學生掌握機械設計基本理論和方法，是培養機械設計創新人才的重要的一步。

1 我校“機械設計”教學中存在的問題

1）課程的知識點多，未與實際應用緊密結合。教師在課堂上總覺得該講的知識點很多，上課期間幾乎滿堂都在講知識點，容易給學生造成滿堂灌的感覺，學生也覺得在課堂上學習量大，似乎抓不住重點內容。在國家提出“大眾創業、萬眾創新”，要求高校培養具有創新創業能力大學生的背景下，深度改革現有的“機械設計”課程教學方法，對提高我校機械類專業人才的培養質量具有重要的意義。[2]為了讓學生更好地掌握“機械設計”課程知識，具備應有的工程實踐能力，教師應該對學生進行有效引導，提供給學生多樣化的學習途徑。教學是一個多因素的活動，課程教學應該從單純的知識灌輸，轉變為多管齊下的方式。

2）學生課前預習效果不佳。教師都希望學生在上課之前預習，學生一般會對教材瀏覽一遍，但學生經常理不出頭緒，不知道哪些知識點需要掌握，對教學要求感到很茫然，預習效果不佳，無法引起學習興趣。如果能對學生的課前自學進行很好的引導和啟發，讓學生在解決問題的過程中進行自學和討論，在課前就能對很多知識點自行掌握，這樣不僅減少了課堂的壓力，而且培養了學生自主學習、自主研究的良好習慣。

2 問題啟發式小組自學方法在“機械設計”課程教學中的應用

問題啟發式小組自學方法是教師在課堂教學之前，先給學生下發一系列的問題，學生以小組為單位對教師下發的問題進行討論解決，形成學習報告上交給教師。教師根據學生的學習報告，了解其預習情況，對課堂內容進行合理的設計，使課堂教學重點突出，學生參與性強，形成濃厚的教與學的氛圍。

2.1 問題啟發式自學建立在小組學習的基礎之上

以小組為單元進行啟發式自學，小組成員在小組長的帶領下，互相討論和監督，而討論往往會使人產生靈感，一直解決不了的問題有時經過討論就會茅塞頓開，學生以小組解決問題能提高學習效率，小組成員之間互相學習，團結協作，從而形成很好的學習氛圍。

2.2 問題啟發式自學的步驟

問題啟發式自學要達到很好的學習效果，要按正確的步驟實施，才會事半功倍。

1）教師首先根據教學計劃認真備課，根據一周學生要掌握的知識點對學生提出一系列合適的問題，提出問題時語言準確，學生能準確理解問題的實質，不產生歧義。[3]在教師上課的前一周發給學習小組，并且提供一些相關的學習資料，如果問題比較抽象，可為學生聯系實驗室和實訓基地，讓學生到現場實際解決。

2）學習小組收到教師下發的問題以后，組織小組同學解決問題，對于簡單直接的問題，可以先行解決，不能解決的進行查閱資料，組織討論解決，最后形成學習報告上交教師。

3）教師對小組上交的學習報告進行評閱，給出小組成績。并可以據此了解學生的學情，對課堂設計進行調整。大多數學生能自己解決的問題，減少課堂教學時間;學生難以自行解決的問題在課堂仔細講解。學生對沒有解決的問題有濃厚的興趣，探究的動力很強，教師在課堂上應特別關注，并注意讓與學生產生互動，使“機械設計”課堂形成良好的教學氛圍。

2.3 提出問題原則與方法

問題啟發式自學是學生根據教師提出的一系列問題，通過閱讀教材、查詢網絡資源、參觀實驗室和實訓場地，對問題進行解答。在這個過程中，學生是學習的主體，教師是引導者。在每次問題發放之前，教師應該做好大量的準備工作，抓住教學內容的重點、難點，梳理出知識點，并據此提出一系列合適的問題，然后發放給學生。問題的提出方式很多，根據一段時間的嘗試，總結出以下幾點啟發式提問的方法：

1）直接提問法

即對學生應該掌握或者了解的基本知識點以問題的方式直接提出來。例如“帶傳動”這一章，就可以直接提出一些問題，什么是帶傳動？帶傳動的組成是什么？帶傳動有哪些基本類型？V帶由哪幾部分組成？什么是V帶的節寬？也可以提出一些與V帶設計有關的基本問題，帶傳動的失效形式和設計準則是什么？V帶設計包含哪些內容？通過對問題的解決，讓學生知道“帶傳動”章節要掌握的基本內容。

2）比較式提問法

比較提問可以使學生對容易混淆的知識點引起注意，推動學生積極思考，通過理解分析，找出實質性的區別，對知識點掌握清楚。[3]如“帶傳動”這一章中，“彈性滑動”和“打滑”這兩個概念很容混淆，可以據此設置相互對比的問題：“彈性滑動”和“打滑”有什么區別？學生小組通過對該問題的理解和探究，弄清楚“彈性滑動”是因為帶的松邊拉力和緊邊拉力不同引起的，并且在帶傳動中，帶的緊邊和松邊總是存在的，“彈性滑動”是不可避免的，而打滑是因為過載引起的，因此是可以避免的。

3）對查標準、手冊、圖表設置提問

“機械設計”課程是與工程實踐緊密聯系的課程，學生必須具備查閱標準、手冊、圖表的能力。因此可以針對這些能力的訓練設置問題，例如在“帶傳動”這一章中給出帶的計算功率和小帶輪的轉速，讓學生選出帶型和確定出小帶輪的直徑，就是鍛煉學生正確運用普通V帶選型圖。齒輪設計中，標準、手冊、圖表的運用非常多，可以針對性設置一些問題，鍛煉學生這方面的能力。機械設計中，精度的保證非常重要，需要學生正確地查表來確定尺寸公差和零件表面粗糙度，例如給出帶輪、齒輪、軸等一些零件，提出某尺寸的公差應該是多少？某表面的表面粗糙度應該是多少？告訴學生應該查閱哪些圖表來解決這些問題，學生通過解決這些問題，有效鍛煉查閱標準、手冊、圖表的能力。

4）對計算方法設置提問

機械設計中，不同零件的設計有相應的計算方法，計算方法是設計合理性的保證，學生必須掌握這些方法。對此設置相應的問題，引導學生對這些計算方法進行探索學習，例如，軸的直徑怎么確定？軸承設計中，選擇軸承型號的依據是什么？怎么根據彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度來設計齒輪？學生通過解決這些問題，對設計中的不同零件的計算方法進行自學理解。

5）提出問題時考慮知識的融合

產品的設計過程是綜合知識的應用，除了“機械設計”基本理論和方法以外，還與“材料力學”“工程材料”“機械制造工藝”“公差配合與技術測量”等課程有關，因此在提出問題時，應該考慮知識的融合，使學生把機械設計與其他課程結合起來綜合運用，設計出的產品才會更合理。[4]例如加工中退刀槽、鍵槽、砂輪越程槽等問題，裝配中定位的問題，軸承的正反裝問題，與密封有關的問題，零部件的布置等問題，都可以引導學生把“機械設計”和其他課程融合起來，培養學生對知識的綜合應用能力。[5]2.4 問題啟發式自學的前提條件

1）在獲取知識的過程中，問題經常會引起求知的欲望，激發大腦的興奮度。[2]人們經常為了解決問題自覺地查閱資料，和周圍的人進行討論探究，問題解決能獲得精神上的成功感和滿足感。如果學習目的不明確，往往在學習中感覺收獲不大，但是如果帶著問題去學習和探究，問題解決以后，也就達到了學習目的。

2）大學生大都是成年人，有一定的理解能力和理論基礎，也善于利用現代的一些學習方法進行學習。目前精品教材豐富，網絡資源不斷更新，相關課程的精品課程有名師講解，學校的實驗室大多已經開放，實習場地也可以進行參觀，學生可以利用這些資源解決學習中的一些問題。

3）對問題啟發式自學效果進行考核

根據成都工業學院的“機械設計”教學大綱，平時成績占40%，可以用來對學生的自學效果進行考核。學習小組對教師下發的問題解決以后形成報告，發給教師，教師可以根據解決問題的效果進行評價，給出學生的平時成績，這樣可以激發學生的學習動力和學習情感。

3 結語

問題啟發式學習法在新加坡各高校中應用非常廣泛，新加坡共和理工學院對所有課程的教學都采用了啟發式教學方法，在全世界得到了很好的反響，許多國家都派教師到新加坡學習教學理論和教學方法[6]。成都工業學院“機械設計”課程在以前的期末考試中，卷面不及格的同學多達40%以上，2016級材料科學專業在采用問題啟發式小組自學法以后，期末考試通過率明顯提高，卷面不及格率降至24.3%。

教師要想提高教學質量，就需要研究教學。[7]培養學生的自學能力是培養學習能力的最高境界，能為以后的終身學習奠定良好的基礎。“機械設計”課程通過啟發式自學，讓學生在教師上課之前解決一些問題，從而減少了課堂的學習壓力，形成良好的課堂氛圍。學生在自學的過程中，小組之間相互討論，相互督促，相互理解，激發了學生的學習情感，提高了學生學習機械設計的熱情，使學生在該課程的學習中達到了很好的效果，并且增進了學生之間的友誼，鍛煉了學生的團隊協作能力。

參考文獻：

[1]張永安.我國機械設計教學現狀的思考及建議[J].中國大學教育，2013（6）：35-36.

[2]文廣，王付軍，劉平平，等.基于校企合作的機械設計課程教學方式探討[J].機械設計，2018，35（S2）：316-318.

[3]張紅梅，郭剛，屠義強，等.“問題式”教學法在《機械設計基礎》教學中的應用[J].機械管理開發，2011（6）：179-180，182.

[4]熊禾根.基于知識融合的“機械設計”教學方法研究[J].中國大學教育，2012（12）：58-59.

[5]董驍健，李帥.淺談機械制造工藝中的合理化機械設計[J].山東工業技術，2019（5）：11.

[6]劉超群.新加坡以“學生為中心”的教育教學改革之啟發[J].交通職業教育，2018（4）：46-47.

[7]郝瑞琴，韓澤光.增強教學魅力提高機械設計教學質量[J].機械設計，2018，35（S2）：261-263.