作者：張莉彥 張有忱 單位：北京化工大學機電學院

1基于問題式學習的教學理念

在傳統的教學理念中，過分強調知識的傳授和灌輸，將學生的學習過程看作是對外部刺激的被動反應，忽視了學生自主學習能力及創新能力的培養。基于問題式學習的教學模式，通過精心選取實際工程問題，激發學生的興趣，引導他們主動思考，探究問題背后的理論知識及解決方法。這種教學模式，將教學過程的主體由教師轉變為學生，充分調動學生的自主學習能力，給學生提供更寬松、更廣闊的思維空間，由此激發他們的創新意識，培養創新能力。當然，教師的指導作用也不容忽視，首先要分析教學目標，提出問題，啟發引導學生解決問題。在教學過程中為學生樹立機械產品設計的整體意識和工程概念，強調揭示各部分之間的聯系及在工程設計中的應用。

2設計問題環境

2.1樹立產品設計的整體觀念和工程意識上好緒論課十分重要，在機械原理緒論課中，筆者以一個典型的工程機械產品為例，講解機械產品設計的全過程，提出問題，布置任務。例如，以包裝機為例，通過功能分析，分解動作，提出動作如何實現？運動如何實現？可以在課堂上提問，讓學生大膽想象；然后將這些問題作為課后作業，讓學生查閱相關資料，寫出認識機械的讀書筆記。同時，教師將此實例貫穿于整個教學活動中，通過裝料機構的實現引出連桿機構的設計，由熱封機構的實現引出凸輪機構的設計，還包括機械設計課程的中齒輪、軸系部件、帶傳動、螺栓連接等。這樣，學生在學習各部分內容時，就會有整體概念，知道這部分內容在產品設計中的作用，樹立正確的設計觀念，另外，也消除了學生由于缺乏工程背景而對機械設計產生陌生感和恐懼感，從而盡快熟悉一般機械設計的方法、步驟，提高學習的主動性、積極性。

2.2根據專業方向設置問題環境在教學過程中，教師提出的問題應結合學生的專業方向，這樣不僅能激發學生對本專業的興趣，有利于以后的學習，而且能更早、更快地走進實驗室，接觸專業教師，培養工程意識。例如，結合注塑機中的合模機構，提出如下問題：注塑機對合模機構有哪些要求？常用的合模機構有哪些？能否提出其他實現方法？學生通過查閱資料，到專業實驗室觀察，互相討論，在認識了專業機械的同時，會產生很多疑問，他們帶著這些疑問回到課堂中，教師因勢利導，引出連桿機構的動力特性、死點、增力機構等。以螺桿擠出機的發展為例，筆者設計的教學過程為：通過讓學生了解螺桿擠出機的發展歷史，以案例的形式分析在其發展中使用的創新思維及技法。學生通過查閱資料及專業書籍，向專業教師請教，發現了從單螺桿到雙螺桿、從定螺距到變螺距等發展過程，總結了其中的創新技法。

2.3將驗證性實驗轉變為設計性實驗，學生自己發現問題傳統實驗項目中包括很多驗證性實驗，課堂上，教師先講解基本原理，然后到實驗室驗證，學生做實驗的興趣不大，收獲也不大。在機械原理中，齒輪根切是學生較難理解的部分，我們將范成實驗教學進行了改進，先讓學生自學齒輪加工一節，自己設計實驗，通過加工不同齒數的齒輪，自己發現根切的問題，找出其原因。學生自己先做實驗，對所學的知識有了直觀認識，激發了學習興趣，再回到課堂上學習，就會對新知識深刻理解而且容易掌握。

2.4結合課程設計提出問題將實踐教學環節與課堂教學緊密結合，會產生事半功倍的效果。課程設計是學生綜合應用學過的機械基礎系列課程知識，解決工程設計問題，它最貼近工程實際，是培養學生綜合設計能力、創新設計能力的重要環節。為了培養學生機械產品設計的整體意識，我們已經將機械原理和機械設計的課程設計合二為一，學生需要完成從產品的功能分析、原理實現、執行機構的選型構型，到傳動方案的制訂、傳動零部件的強度計算、結構設計的機械產品設計全過程，再到編制計算說明書，繪制機械系統運動方案簡圖、傳動部件裝配圖、典型零件工作圖等全過程的學習。這樣帶來的問題是間隔時間長，學生在前面學習的知識有的忘記了，再加上沒有現成的步驟可以參考，等靠現象嚴重、前松后緊，質量難以保證。針對這種情況，我們將課程設計題目作為問題提前布置給學生，前面提到的包裝機就是我們課程設計的題目之一。在課程開始時，學生就明確了課程設計的任務，要解決的問題，授課的過程變成了解決問題的過程。學生學習的積極性被調動起來，提問的多了，提出的想法也多了，達到了預期的目的。

2.5結合學生課外科技創新活動提出問題問題的提出還可以結合學生課外科技創新活動，特別是兩年一次的大學生機械創新大賽。盡早將主題發布給學生，并展開討論，在機械創新設計課上作為大作業，完成方案設計，評比后優秀的方案可以作為課程設計的自選題目，在課程設計期間繼續完善并準備參加大賽。通過這樣長時間的醞釀準備、教師引導、規范訓練，激發了學生的創新意識，而且這些意識不再是模糊一片，學生知道如何捕捉這些創意，如何記錄、表達、實現這些創意。因此，學生的創新作品設計新穎，并且緊密結合所學知識，設計方法完整規范，在創新大賽中取得了好成績，如在第一屆全國大學生創新設計大賽中獲一等獎一項，第二屆獲二等獎兩項，第三屆獲一等獎一項。

3對教師的要求

采用PBL教學模式要求教師必須具有很豐富的工程經驗，厚積薄發，才能設計出針對性強的問題情境，引導學生全面深入地理解知識，靈活應用，解決問題。因此教師必須積極參加相關的科研活動，深入工程實踐，提高自身的工程素質，積累工程案例，并與基本教學內容相結合，這樣才能講得更深、更透，學生也更有學習興趣。如果教師沒有合適的科研項目，可以進入實驗室動手完成實驗項目，深入研究，積極改進，也能從中積累工程經驗。另外，實驗設備的安裝、調試、檢修都是很好的實踐活動。只要教師具有了工程意識，處處留心，就會積累很多實踐工程案例。

4結束語

基于問題式學習的教學模式已經過幾年實踐，打破了原來灌輸式、被動學習的模式，受到學生的普遍歡迎，調動了學生學習的積極性、自覺性，培養和挖掘了他們潛在的創新能力。另外，學生更加熱愛機械專業，樹立了機械設計的總體意識，增強了工程素質，完成了從基礎課到專業課的過渡。這種模式對學生提出了更高的要求，要投入更多的時間、精力，查閱資料，主動思考。