基于小组的《机械设计基础》任务教学研究与实践

摘 要：在机械设计基础课程教学过程中，将学生分成若干小组，在整个教学过程中，各小组按照教师给定的知识型和工作型任务，利用各种资源和手段，通过相互讨论、协作来完成教学；同时辅助多种教学方法和手段来提高学生的主动学习积极性、培养团队合作精神，增强思考问题和以及创新设计的能力。

关键词：机械设计基础 小组合作 研究与实践

一、引言

当今时代科研工作者开展科学研究，通常都是以组建课题小组或项目小组，按照一定方案，由小组成员分工合作，有序地研究并最终达到研究目标的。小组合作教学模式打破了以往以课堂为中心，以教材为中心，以教师为中心的教学模式，代之以学生的自主探索、发现问题，解决问题的学习模式。不仅提高了学生学习的主动性和对学习的自我控制，提高了教学效率，也促进了学生间良好的人际合作关系，促进了学生心理品质发展和社会技能的进步。

机械设计基础是课程最大的特点就是理论与实践结合的比较紧密，涉及的理论知识和原理以及概念较多，包含的常用机构、零件类型和机械传动等内容。在机械设计设计基础中以小组为单位开展教学，有利于培养学生独立思考问题的能力和团结协作的能力，有利于学生积极主动的参与学习，能锻炼学生的动手能力和创新思维能力。

二、实施过程及手段

（一）成立学习小组

在机械设计基础第一大节课也就是绪论讲完之后，根据班上的学生总人数，教师在学生自愿分组的基础上根据学业水平、能力倾向、个性特征、性别乃至社会家庭背景等方面因素作适当的调整，拟定小组组长和成员的职责，小组组长的职责主要是负责组织本组交流，指派本组代表展示交流成果，检查作业完成情况，收发本组学生的作业，小组组长实行轮换制，要保证每个成员都有担任组长的机会。小组成员的主要职责是积极参与小组的讨论、资料收集与整理，机构与零件的设计与制作，配合组长完成其他的学习任务。

（二）小组教学实施手段

1、各小组相同任务的实施

首先，根据机械设计基础课堂体系结构确定各部分的学习任务，拟定小组学习的学习任务单，任务的确定主要分为知识型的和实操型的任务。其次，根据学习任务单上的不同任务来确定哪些任务是各个小组都必须完成的，哪些任务可在不同组进行实施。对于各小组任务相同的情况，学生主要利用教材、网络、图书馆、实验室和实训中心进行资料的收集、整理，然后组内讨论采用哪些文字、图片、视频等资料以及如何制作PPT，然后选定组内某个成员充当教师角色先在小组内进行汇报，根据汇报的情况进行组内的讨论和交流以改进方法和手段，最后老师在上课时，由每个小组确定的“教师”上讲台利用教室的多媒体资源进行“授课”，各小组“授课”结束后，先有其他小组进行提问，主讲小组进行答复，其他小组根据主讲小组的表现进行评价，然后老师根据各小组完成的情况和效果进行点评，最后对该任务涉及的知识进行串讲和补充，各小组在每个任务结束后要写出总结报告。

2、各小组不同任务的实施

根据小组分组的组数和机械设计基础不同的任务，教师在各个小组实施的不同任务，任务可以是理论讲授型，也可以是实操型。对于实操型任务，教师可按照行动导向法之引导文教法开展教学，也就是完成资讯-计划-决策-实施-检查-评估六个步骤。实操型任务可以先布置，然后在实施过程中可穿插其他知识的教学，待学生完成任务后再进行汇报、评价，任务结束后，各小组仍需提交任务总结书。

（三）小组教学实施案例示例

1、常用平面机构小组教学示例

在讲解铰链四杆机构的基本类型及其判定时，我们可以把学生分为以下几个小组，第一组主要拆卸摇头电风扇并判断其属于铰链四杆机构中的那种类型；第二组主要是负责观察通过对同学骑自行车这一现象判断其属于这三种基本类型中的那一种，并分别指出各部分的名称及其工作的原理；第三组主要负责制作铰四杆机构并分析判定条件。当各小组任务完成后，由每小组推荐一名代表作主题发言，并将各小组的结果画在黑板上并标明组别号，发言结束后，每个小组根据其他小组的结果再进行一定的讨论，最后得出每个小组的最终结果。这时，授课老师可根据每组结果作出相应点评并做出引导，最后再给学生留出一定的时间进行讨论和交流。

2、齿轮传动小组教学示例

齿轮传动在整个机械设计基础教学中有着举足轻重的作用，也是整个机械设计基础教学中课时最多和最重要的部分，我们主要按照以下方式开展小组教学。

我们将学生分为五组，第一组的主要任务是了解齿轮及齿轮传动在我国古代的应用及对中国古代科技产生的影响，然后收集有关齿轮和齿轮传动的史料和考古文物以佐证；第二组的任务主要是了解齿轮传动的类型以及在工程、生活等方面的实际应用；第三组的任务主要是了解齿轮轮廓曲线的类型以及产生的背景和应用；第四组的主要任务是了解渐开线是怎么形成的，渐开线的性质是什么以及为何渐开线齿形应用最为广泛的原因；第五组主要任务是分析齿轮正确啮合和连续传动的条件是什么；第六组主要任务是了解齿轮的切齿原理和加工方法并辅助以各种加工方法的视频进行讲解；第七组主要是了解齿轮的实效形式有哪些，齿轮传动如何进行润滑。

3、常用标准件的选用小组教学示例

装配体是由若干构件组成，构件与构件之间连接的方式多种多样，如何选用正确的方式联接两构件对初学者来说是一大难题。

我们将学生分为五组，第一组的主要任务是有关螺纹联接的类型、预紧和防松措施以及常见螺纹的加工方法等知识和技能；第二组的任务主要是了解轴的类型、结构以及轴上零件的定位，重点理解轴的设计和强度计算方法；第三组的主要任务是了解键连接和花键连接的类型和应用以及加工方法；第四组的主要任务是了解联轴器和离合器的类型、结构、加工方法，最重要的是应用场合；第五组主要任务是了解轴承的类型、结构、应用场合以及轴承的润滑，最重要的是轴承的加工方法和安装于拆卸方法。

4、带传动与链传动小组教学示例

本部分采用相同任务教学，每个小组主要完成以下任务：查阅资料和史书，找出带传动和链传动在我国古代机械上的应用及历史背景；带传动和链传动的类型及在工程中的实际应用并配以图片和视频进行展示；带传动和链传动的布置方式以及张紧措施；带传动和链传动的保养和润滑方式。

三、结束语

在机械设计基础课程中采用小组合作教学法有助于激发学生的创造精神、增强学生的主体意识、陶冶其社会责任感和使命感。学生在收集与处理信息、学习体验科学研究时、能学会人际交往，养成合作精神、提高思维与表达能力。经过几年的研究与实践，笔者认为无论是在机械设计基础中，还是在其他课程中采用以小组为单位的合作教学模式，能有效的完成教学任务与目标，真正在教学中做到以人为本。

参考文献：

[1]刘仙洲.中国机械工程发明史（第一编）.北京：科学出版社，1962，5.

[2]高沂周. 行之有效的小组合作教学法. 华夏教师，2012，（08）.

注：本文是四川省教育厅2013年度科研项目“基于数控技术专业课程体系开发”（课题编号：13SB0067）阶段性成果）。