机械基础课程案例式教学模式改革研究与实践

一、引言
当前，聚焦装备和着眼实践任职能力培养已成为全军院校专业课程教学改革的一致目标。为了进一步强化理论教学与实践教学相结合，机械基础课程团队进行了案例式教学模式改革。案例式教学法始于19世纪70年代，最开始应用于法学教育中，后来逐渐扩展至军事学、教育学和管理学领域，其具体内容、实施经验和实施绩效逐渐丰富和完善，在教育界产生了广泛和深远的影响。
案例式教学法是指教员提炼和采用现实生活中的典型案例对原理和理论进行解释，运用启发式、讨论式、研究式等多种方式启发学员独立思考，以加深学员对理论知识的理解和记忆。传统的灌输式教学方法中，教师扮演的是知识传授者角色，而在案例式教学中，教师扮演着设计者和激励者的角色，鼓励学生积极参与讨论，学生成了教学活动的主体，它以生动的形式打破了长期困扰课堂教学的被动式学习僵局，形成了学生自主学习、合作学习、研究学习、探索学习的开放式学习氛围，有助于培养和发展学生的学习兴趣、创造能力、分析和解决问题的能力。
二、机械基础课程案例式教学改革的研究内容
机械基础课程曾多次被列为大学和学院案例式教学改革试点课程，课程组主动适应转型教育需要，积极进行教学改革，积极探索和实践案例式教学模式，使教学质量稳步提高。研究内容主要包括：
（一）根据课程和各章节特点，广泛搜集和编写适合教学内容的工程案例并加以完善
选择合适的案例是案例教学实施的前提。作为案例教学最重要的载体，案例为课程教学提供了背景、思路和内容，它的选择直接影响教学效果。因此，案例选择、编写和完善要把握以下几点：（1）典型性，即案例内容具有一定的代表性和普遍性，有举一反三、触类旁通的效果，有助于学生全面掌握具有普遍意义的理论和方法。（2）生动性，即在客观、真实的基础上，要能激发学员的兴趣，服从于教学的目的。（3）相关性，即要紧扣教学内容和针对课程内容。（4）多样性，一眼便可望穿的案例学生不会感兴趣，案例的结果越多样性就越有价值。（5）探究性，案例探究的过程使学生加深对理论的理解和运用理论解决实际问题的能力。另外，案例要贴合部队装备和需求，这样容易激发军校学员学习兴趣，使学员知道所学为何用，在走上任职岗位后能真正将所学运用于实践。
（二）发挥集体备课的优势，组织课程组对每一章节进行深入和细致的案例设计和教学设计
合理设计教学进程是案例教学实施的关键。案例式教学大多以讨论为主，要保证教学效果，必须精心设计教学过程：如何引入案例和提出问题、如何结合案例进行相关知识点的介绍、如何组织学员进行讨论、分析和归纳总结等。
（三）在课程设计的基础上，编写课程教案和课件
明确培养目标，把握案例的重难点，编写详细的教案．对课堂讨论做精心的设计安排，并有针对性地预案。教员根据教案掌控教学过程：案例引入—案例研讨—案例总结，使教学有序进行。总之，基于案例教学要真正做到教员和学员的有效互动，对学员进行深层次的启发，达到培养学员分析解决实际问题的能力和提升工程创新能力的目的。
三、机械基础课程案例式教学改革的具体实施
（一）设计思路
机械基础课程案例式教学模式授课过程的设计思路是：根据课程特点和章节内容，将理论知识与实际密切结合。首先，在每章的概述中引入军用工程装备案例，通过案例的展示，提出要解决的问题，学员先自行分析讨论要解决这些问题所应具备的知识储备、所涉及的知识内容，教员则提出课题要求。其次，进行相关理论知识的讲解和分析。再次，应用理论进行讨论研究，找出解决问题的方法。
在这个过程中，教员应不断地引导和启发学员分析—综合—联想—归纳，提出解决问题的方案。最后，总结归纳提升，使学员全面系统地掌握理论知识，提高实际应用能力。
（二）实例分析
1“.平面机构的自由度”案例式教学设计
例如在“平面机构的自由度”这一讲的教学中，坚持以教为主导、学为主体，综合采用“紧密结合机构实例”的案例式教学方式。整体的教学设计思路为：（1）以实例引入问题。以三杆构件系统和四杆构件系统是否能运动来导入，以构件系统如何组合才能产生运动这一核心问题为驱动，贯穿整堂课，带动全部内容。（2）以问题开展探究。以探究平面机构自由度的计算为重点，引导学员由易到难，由浅入深，循序渐进，抓住“构件—运动副—机构”这条分析主线，推导出平面机构自由度计算公式。（3）探究揭示本质。引导学员计算典型构件系统的自由度，促使学员在过程中思考归纳出平面机构具有确定的条件，并综合运用去分析工程装备实例。理论密切联系实际，力求学员对知识的获取，培养学员的知识运用能力。
“平面机构的自由度”案例式教学设计框图如图1所示：

图1“平面机构的自由度”案例式教学设计框图
围绕教学内容，设计教学进程，教学内容和教学进程共分为五个环节，依次为：机构实例导入，引出核心问题—逻辑分析探究—归纳总结—结合工程装备实例综合运用—结合工程装备实例拓展。对应这五个环节，合理设计教员活动和组织学员活动，确保以学员为中心，达成课堂教学目标。
2“.齿轮传动”案例式教学设计又如“齿轮传动”这一章的教学，概述中引入这样一个案例：某装备采用了某两级直齿圆柱齿轮减速器，电机驱动，单向运转，载荷有中等冲击。高速级传动比为3.7，高速轴转速为每分钟745转，传动功率17千瓦，请确定与此减速器高速级传动齿轮设计、制造、使用和维修等工作环节相关的技术要素。
由于学员已经学过且具备了齿轮机构的基础知识。经过学员的分析和探讨，总结出齿轮机构设计、制造及维修内容应包含齿轮材料的选择，齿轮齿数、模数、精度等级的确定，其他相关参数的计算等。其中，齿轮齿数和模数的确定是最重要的一步。那么，齿数和模数如何确定？满足什么样的强度条件，才能使设计成的减速器正常工作而不失效？带着这一系列问题，教员开始进行深入的齿轮强度分析与设计理论知识的讲解。学习过程中，教学进程始终围绕着减速器案例进行，教员不断地引导和启发，学员进行思考、分析、讨论、研究，找出解决问题的具体方法。“齿轮传动”案例式教学设计框图如图2所示：

图2“齿轮传动”案例式教学设计框图
四、机械基础课程案例式教学改革的实施效果
实践证明，该教学模式充分调动了学员学习的主动性和积极性，提升了学员的学习兴趣和学习效率，提高了课堂教学质量和教学效果。由于是案例牵引式学习，学员了解到了大量教材以外的新案例、新知识，学到的知识也和实践更加贴近，知识掌握度更牢固，教学效果十分突出。该课程连续三年获得大学优秀教改课程。
生长军官学员的课程平均分逐年递增。学员在学完机械基础课程以后，都结合所学知识，对军用机械工程装备在军事上的应用及发展做了深层次的思考。在本科毕业设计的答辩汇报中，由于学员具备扎实的专业知识，涉及军用机械装备制造、选材、维修、使用和保养等方面的专业问题，答辩都非常出色。
五、结语
教学组将认真总结经验，继续实践基于案例式教学模式的机械基础课程教学改革，并不断创新。根据教学内容特点，将案例式教学模式和其他教学模式有机结合、综合运用，探索出更合理的、更具时效性的、更适应军校教学特点的教学模式，旨在提高机械类专业基础课程的教学质量和教学效果。