王丹 王凌云

摘 要：針對機械設計基礎課程內(nèi)容繁雜、理論性強的內(nèi)容特點及教師教授為主、學生聽講為輔的教學方法的弊端，以中國傳統(tǒng)機械技術知識為教學內(nèi)容改革素材，將《機械設計基礎》課程內(nèi)容與傳統(tǒng)技術、傳統(tǒng)文化、中國工匠等中華文明的小故事聯(lián)系起來，同時基于PBL問題教學法進行教學方法改革，讓學生參與到與典型機構和零件相關的歷史故事檢索、收集和融會講解中，使學生由被動接收知識變?yōu)橹鲃訉W習的過程。

關鍵詞：機械設計基礎 教學內(nèi)容改革 PBL問題教學法

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（b）-0134-02

“機械設計基礎”是高等職業(yè)技術教育和高等?？平逃龜?shù)控技術、機電一體化等機械制造類和機電工程類專業(yè)的主干課程。但該門課程內(nèi)容繁雜、理論性強，學生對所學的典型機構和零件是出自何處、用于何處了解不多，對課程感到枯燥和茫然，且學生在課堂教學中地參與度很低。

為改變“機械設計基礎”課堂教學現(xiàn)狀，以PBL問題教學法結合中國傳統(tǒng)技術知識，同時對課程內(nèi)容進行改革，讓學生主動去了解所學知識的歷史故事，寓教于意，學習專業(yè)知識的同時學習中國的傳統(tǒng)，加強了專業(yè)課堂上的愛國主義教育。

1 《機械設計基礎》課程教學現(xiàn)狀

1.1 《機械設計基礎》課程教學內(nèi)容及特點

《機械設計基礎》課程涉及數(shù)控機械領域如數(shù)控多軸機床、普通機加工機床等的多種典型的機構及大量的機械零件，內(nèi)容繁多、課時多，借助國外相關先進技術實際應用引出課程，教學效果不好的同時導致學生們形成了“歐美國家的制造業(yè)遠超中國制造業(yè)，在中國做技術、做制造無前途，不愿為中國制造、智造出一份力”的想法，專業(yè)課教師們絞盡腦汁的解決這一現(xiàn)狀。

1.2 《機械設計基礎》課程教學方法及存在的問題

課程教學多集中在課堂講授，多媒體教學是該課程主要的教學手段，教學過程主要以教師主導，學生的參與度很低；課堂之后，學生只有較少的理論作業(yè)需要完成，不利于調(diào)動學生的學習積極性，也不利于學生的資料查詢整合等綜合發(fā)展和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。

2 《機械設計基礎》課程教改目標

把中國傳統(tǒng)的機械設計應用實例融入到機械設計基礎課程的教育教學過程中[1]，使學生學習到課程中所涉及的典型機構和常用零件從古到今的發(fā)展進程，同時，基于PBL問題教學法[2]，給學生分配任務收集中國傳統(tǒng)機械應用的實例并分配一定的教學課時給學生，讓學生主導分析講解相關機械機構的應用原理，培養(yǎng)學生自主學習的興趣。

3 教改過程

充分挖掘本課程蘊含的傳統(tǒng)機械機構和零件元素，同時將中國古代在冶鑄業(yè)、紡織業(yè)、制瓷業(yè)、造紙業(yè)、造船業(yè)等機械制造方面的優(yōu)秀創(chuàng)造發(fā)明及其所蘊含的“工匠精神”融入到典型機構和常用零件的教學中，結合PBL問題教學法，將課堂的主題變成學生，實現(xiàn)找故事、講故事，學機構，述原理，懂歷史、會愛國的積極主動的課堂教學氛圍[3]。

3.1 教學內(nèi)容改革

引導學生查詢典型教學案例。

（1）引入傳統(tǒng)文化案例。

傳統(tǒng)文化案例一——中國傳統(tǒng)玩具九連環(huán)，利用了機械設計中轉動副和移動副的概念。

傳統(tǒng)文化案例二——魯班鎖，利用三維榫卯結構實現(xiàn)木質結構的連接[4]。

傳統(tǒng)文化案例三——水碓，一種借水力舂米的工具。利用水力、杠桿和凸輪的原理去加工糧食。水碓是腳踏碓機械化的成果，使用立式水輪結構。連機碓是一個大水輪驅動數(shù)個水碓，即一個原動機帶動數(shù)個工作機的形式?；剞D運動帶動上下擺動輸出運動。

傳統(tǒng)文化案例四——龍骨水車，龍骨水車可用手搖、腳踏、牛轉、水轉或風轉驅動。龍骨葉板用作鏈條，臥于矩形長槽中，車身斜置河邊或池塘邊。下鏈輪和車身一部分沒入水中。驅動鏈輪，葉板就沿槽刮水上升，到長槽上端將水送出。如此連續(xù)循環(huán)，把水輸送到需要之處，可連續(xù)取水，功效大大提高，操作搬運方便，還可及時轉移取水點，即可灌溉，亦可排澇。中國古代鏈傳動的最早應用就是在龍骨水車上，是農(nóng)業(yè)灌溉機械的一項重大改進。

傳統(tǒng)文化案例五——指南車，指南車是中國古代用來指示方向的一種裝置，始于黃帝時代，它是利用機械設計中的齒輪傳動系統(tǒng)和離合裝置來指明方向的一種機械裝置。其原理是，靠人力來帶動車輛行走，由車輪的轉動來帶動齒輪的轉動，再由齒輪的轉動來帶動車上的木人指示方向。不論車子轉向何方，木人的手始終指向南方，“車雖回運而手常指南”。體現(xiàn)了古代工匠的技術精妙[5]。

傳統(tǒng)文化案例六——耬車，最早于戰(zhàn)國時期，是現(xiàn)代播種機的始祖， 由一腳耬、二腳耬改進到三腳耬。三腳耬，下有三個開溝器，播種時，用一頭牛拉著耬車，耬腳在平整好的土地上開溝播種，同時進行覆蓋和鎮(zhèn)壓，一舉數(shù)得，省時省力，故其效率可以達到“日種一頃”，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率。體現(xiàn)我國古代機械較之西方的先進性。

傳統(tǒng)文化案例七——秦弩機，古代智慧的結晶，它的設計非常巧妙，靈活運用了杠桿原理，實際使用的時候，可以承擔很大的來自弓弦的拉力，但扣動扳機時所需要的力道卻非常小，有利于維持射擊的穩(wěn)定性，有效提高了射擊精度。關鍵機構采用了標準化生產(chǎn)，具有一定的互換性，兵器在損壞中可以快速修復，體現(xiàn)我國古代加工技術的先進性。

（2）引入工匠精神的代表工匠。

工匠精神案例一——C919大飛機高級鉗工技師胡雙錢，手工打磨大飛機精密零件，實現(xiàn)超高精度，身體力行了“大國工匠”努力將99%提高到99.99%極致的“工匠精神”。

工匠精神案例二——火箭總裝廠的一名焊工高鳳林，專注修煉技能，為避免失誤練習十分鐘不眨眼，積聚匠心，用專注和堅守創(chuàng)造不可能，35年焊接130多枚火箭發(fā)動機，以實際行動向年輕的我們展現(xiàn)“工匠精神”。

3.2 教學方法改革

基于PBL教學方法進行課程教學，在教學過程中，以中國傳統(tǒng)的機械機構案例為先導，以問題為基礎，以學生為主體，以教師為導向的啟發(fā)式教育，以培養(yǎng)學生的分析問題和解決問題能力為教學目標。在實施過程中，以小組為單位，對傳統(tǒng)機械機構的機械原理和應用等進行闡釋，即以小組作為授課團隊對課程章節(jié)進行講解[6]。

（1）創(chuàng)設問題情境。以教學內(nèi)容改革中涉及到的中國古代在冶鑄業(yè)、紡織業(yè)、制瓷業(yè)、造紙業(yè)、造船業(yè)等機械制造方面的優(yōu)秀創(chuàng)造發(fā)明及其所蘊含的“工匠精神”為素材：一是各機械機構的工作原理為主要問題；二是以機械機構創(chuàng)造發(fā)明中的工匠精神為職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)素材，進行案例分析。

（2）分組。對全班同學進行分組，每小組4到5人組成。以小組為單位，對指定的中國傳統(tǒng)機械機構進行工作原理、典型應用及歷史意義等進行闡釋，相當于作為授課團隊對章節(jié)進行討論式講解。

（3）小組課前準備。根據(jù)指定的任務要求，小組成員進行分工合作，通過檢索、收集、歸納及整理相結合，在小組內(nèi)進行討論，整理出小組的可行性方案，并確定小組匯報內(nèi)容和表達形式。

（4）小組授課及班級討論。在授課教師組織下，小組代表根據(jù)小組內(nèi)討論和整理出的匯報內(nèi)容進行發(fā)言，時間40min，鼓勵小組的每位同學都積極參與到匯報表達中，根據(jù)每小組代表提出的問題進行課堂討論，從而對課程獲得更深的認識和感悟。

（5）討論結束后，授課教師及時給予積極反饋和補充。小組發(fā)言或在討論結束后，授課教師對小組各方面的表現(xiàn)給予積極的反饋，如果有遺漏的或學生不太明白的相關知識點，教師給予補漏。

4 教改成效

通過此次教學內(nèi)容和教學方法改革，同學們在學習《機械設計基礎》專業(yè)課時，了解和學習了更多與本課程教學內(nèi)容相關的中國古代文明和中國古代著名工匠的“工匠精神”，拓寬了同學們學習本課程時的知識寬度和職業(yè)素養(yǎng)，基于PBL教學模式也體現(xiàn)了教學活動中學生的主體性，教師的角色由知識的擁有者、傳輸者轉變成為學生學習的輔助者、組織者和合作者，激發(fā)了學習的熱情，培養(yǎng)了學生發(fā)現(xiàn)問題、鉆研問題及解決問題的能力，鍛煉了學生在搜集資料及合作討論能力，對今后的學習及職業(yè)發(fā)展起到一定的促進意義。

參考文獻

[1] 蔣勇.淺析機械設計的發(fā)展[J].魅力中國，2014（9）：110.

[2] 徐向陽，董紹江，曹源文.基于PBL科技創(chuàng)新實踐的機械原理教學模式研究[J].科技創(chuàng)新導報，2015（34）：231.

[3] 匡江紅，張云， 顧瑩.理工類專業(yè)課程開展課程思政教育的探索與實踐[J].管理觀察，2018（1）：119-122.

[4] 張斐然.榫卯結構在中國古代設計中的應用[J].文藝生活·文藝理論，2014（2）：143-144.

[5] 陳威，孫建建，文懷興.中國古代指南車的原理分析與定向機構仿制[J].機械傳動，2016（10）：170-172.

[6] 李衛(wèi)國，曾道江，余琳.PBL教學法在職業(yè)化人才培養(yǎng)課程中的具體應用研究[J].職教論壇，2014（20）：66-69.