机械原理课程的翻转课堂教学模式研究与实践.docx

机械原理课程的翻转课堂教学模式研究与实践丁瑞华摘要：翻转课堂教学是一种新型的教学模式，课前自主学习和课堂上的互动交流环节可以提高学生学习的积极性与主动性，加深学生对知识的理解和掌握，从而达到预期的知识目标、能力目标和情感目标。本研究以凸轮轮廓曲线的设计为案例对机械原理课程的翻转课堂教学模式进行了研究与实践，实施过程分为教师制作微视频、学生自主学习并提出问题、课堂解决疑问并提出新问题、分组讨论解决新问题、教师总结和评价等五个教学环节。实践结果表明，翻转课堂与传统课堂相比能取得更好的教学效果。关键词：机械原理；翻转课堂；教学实践一、研究背景传统教学模式是教师在课堂上对知识进行讲解，在课后布置一定量的作业要求学生完成。这对于专业课程中原理、概念、圖表以及公式等非常多的机械类专业学生来说，通常他们会感觉枯燥、抽象，有时甚至会产生强烈的抵触情绪。另外，由于存在着严重的作业抄袭现象，任课教师也无法有效地判断学生对知识的理解和掌握程度。为改变这种教育现状，培养社会需要的应用型机械人才，国内很多高校对机械类专业课程的教学模式进行了改革，近几年风靡全球的翻转课堂教学模式也逐渐应用于机械类专业的各门课程的教学中，且取得了一定的成效。但是在这些研究成果中，笔者并未发现针对机械原理课程的翻转课堂教学研究。机械原理作为机械类专业一门重要的专业基础课程，在基础课程和专业课程之间起着承前启后的作用，为学生将来从事机械方面的设计、制造、研发工作奠定了重要的基础，该课程的学习效果，直接影响到后续专业的学习与学生创新能力的培养。为了使该课程达到较好的教学效果，有必要对该课程的翻转课堂教学模式进行探究。二、翻转课堂教学模式简介所谓翻转课堂，是指在信息化环境中，教师提供以教学微视频为主的教学资源，学生在课前完成对教学资源的自主学习，教师和学生在课堂上一起完成答疑、协作、探究和互动交流等活动的一种新型教学模式。这种教学模式是对传统教学模式中课上教学、课下作业方式的整体翻转。学生从被动地听教师讲课的接受者，转变为主动提出问题并与他人共同解决问题的研究者。由于在翻转课堂教学模式里，学生在课下提前自主完成了课程内容的学习，在课堂上是带着问题去学习、讨论和研究的，因此，学生注意力会非常集中，大脑会积极主动地处理自己以及同学提出的问题，并竭尽全力得出自己的结论。这种教学模式能充分调动学生学习的积极性，而且这种教学模式可以将教师从反复的讲解和示范中彻底解脱出来。这样的教学模式特别适用于理论课时在逐渐减少的应用型高校的教学。三、翻转课堂教学案例当然在机械原理课程中并不是所有的章节都适合采用翻转课堂教学，一般翻转课堂教学模式和传统教学模式是共同采用的。以许昌学院电气（机电）工程学院为例，学院机械原理课程组对该课程中“平面机构自由度的计算及需要注意的事项”“铰链四杆机构的基本知识”和“凸轮轮廓曲线的设计”等几节内容进行了翻转课堂教学研究与实践。笔者在这里通过“凸轮轮廓曲线的设计”一节来说明翻转课堂在学院机械原理课程教学中的实施过程。（一）教师录制微视频对“凸轮轮廓曲线的设计”一节，教师共录制了三段微视频，分别是：“反转法原理”，时间为5分钟；“作图法设计偏置直动尖顶推杆盘形凸轮廓线”，时间为7分钟；“解析法设计偏置直动滚子推杆盘形凸轮廓线”，时间为8分钟。教师将录制好的微视频和制作好的课件等通过班级QQ群发送给学生。（二）学生自主学习并提出问题学生在课前通过微视频等教学资源自主学习该节内容，了解到根据不同的运动规律要求对不同推杆的凸轮廓线进行设计的方法。通过学习，学生会产生各种疑问，班委将这些疑问汇总后统一发送给教师。这一环节学生提出的主要问题有：第一，设计凸轮机构与设计连杆机构所采用的反转法有何异同？第二，作图法设计凸轮轮廓曲线的思想可用于设计摆动推杆凸轮机构吗？第三，解析法设计凸轮机构时偏距e在什么情况下为正，什么情况下为负？（三）课堂解决疑问并提出新问题在课堂上，教师首先预留出15至20分钟的时间对学生自主学习时提出的疑问进行解答，以提高学生对基本内容的掌握程度。比如，上文的第一个问题，教师的解释是：凸轮机构和连杆机构都采用反转法设计，都是让某一个运动构件作为新的机架而静止不动，让原来静止的机架运动起来；不同的地方在于凸轮机构是为了让凸轮静止下来方便根据尖顶的轨迹画出凸轮的轮廓曲线，而连杆机构采是为了让活动铰链变为固定铰链，可以根据活动铰链的轨迹来确定固定铰链的位置。对于第二个问题，作图法不仅可以设计直动推杆的凸轮廓线，同样也适用于摆动推杆凸轮轮廓曲线的设计，只是在摆动推杆的盘形凸轮机构中，推杆的位移s改为角位移，行程h改为角行程。对第三个问题，当凸轮逆时针转动时，若推杆位于凸轮回转中心的右侧，偏距e为正，若推杆位于凸轮回转中心的左侧，e为负；若凸轮顺时针回转，推杆位于凸轮回转中