“行动导向教学”在精密机械课程设计中的应用

时间：2022-10-20 百科知识版权反馈

【摘要】：“机械式压力表设计”是《精密机械设计基础》课程配套的为期三周左右的课程设计部分。为此，《精密机械设计基础》课程组借助“行动导向教学”的一些理念和方法，指导和协助学生顺利完成课程设计、锻炼学生的实际行动能力。所谓行动导向教学，简单地说，就是以职业情境中的工作任务为中心组织内容，课程内容结构追求的是工作过程的完整性，而不是学科结构的完整性。角色扮演是行动导向教学中常用的一种方法。

付鲁华，宋　乐，王　仲，裘祖荣

(天津大学，天津300072)

1　引言

“机械式压力表设计”是《精密机械设计基础》课程配套的为期三周左右的课程设计部分。在传统教学体系中，该课程设计是学生全面体会本课程主要教学内容的实践机会，是教学的一个重要环节。为此，本课程常常沿用已经过推敲完善的课程设计指导书。不可否认，在多年的教学体系里，这些资料对于帮助学生完成课程设计功不可没。但其负面的作用在于，从一开始，学生面前就摆好了一个模板、一个标准答案。而真实的工程问题，从来就没有“尽善尽美”的答案。让学生在课程设计过程中除去运用所学知识完成预定任务外，更重要的是，切实感受一次一个负有责任的设计者的思维方法、工作方法和应该完成的工作目标，这才是我们试图实现的课程设计本质。那么，如何在短时间内组合、应用所需知识和选择合适的技术手段，加强学生的动手和实际应用能力呢?为此，《精密机械设计基础》课程组借助“行动导向教学”的一些理念和方法，指导和协助学生顺利完成课程设计、锻炼学生的实际行动能力。

从现状看，工程训练理应是培养工科学生的重要环节，但同时一直也是普通大学教育中相对薄弱的一个环节。相比而言，职业教育体系中的工程训练环节建设得要相对完善，并更具有实用性。自上世纪80年代起，德国职业教育界开展行动导向教学，取得了不凡的成就，也对世界各国的职业教育产生了深刻的影响。目前，行动导向教学也是中国职业教育的主流发展方向，在向企业输送合格的技术人员/工程人员方面发挥了巨大的作用。所谓行动导向教学，简单地说，就是以职业情境中的工作任务为中心组织内容，课程内容结构追求的是工作过程的完整性，而不是学科结构的完整性。在行动导向教学法中，学生是教学中的主体，学生在做中学，并最终完成知识的“知道—运用—应用”这样一个过程，达到拥有完整行动能力(专业能力、方法能力、社会能力、个人能力)的目的。虽然对普通高等学校本科教育而言，并不完全具备行动导向教学的条件，从课程体系和构架上就有着明显的不同，但是行动导向教学的某些内容和方法还是可以借鉴到本科教学中，以加强课堂教学和工程训练环节的联系，增强学生的实践能力和动手能力。笔者认为，基于行动导向的诸多优点，不仅可以基于大的职业领域应用，在小的项目和任务中也同样可以发挥作用。

2　行动导向教学法的应用

2．1　角色扮演

角色扮演是行动导向教学中常用的一种方法。设计初始，课程组就采用角色扮演的方法来提高学生的兴趣和主动性。在交代设计任务时，要求学生以工程师的身份接受和完成设计任务，在设计结束时要提交符合客户(比如课程组教师串演客户角色)要求的机械式压力表的设计结果，同时还要考虑设计过程和产品所涉及的社会、经济和环境问题，而不是仅仅局限在技术层面。比如，在材料选择方面，除了考虑材料本身的力学、物理和化学性能外，还要考虑材料的价格、材料及材料加工对环境的影响，甚至考虑材料的矿产资源等方面。这样，才是一个合格的、负责的、符合社会发展的工程师。

2．2　教师再定位

以往的课程设计教学环节中，教师通常提供全方位的指导，学生的主观能动性未得到充分调动。在行动导向教学中，设计者(学生)处于主导地位，课程组只是课程设计的组织者和协调人。但是，设计者在初始接到“机械式压力表设计”任务时，虽然对自己新的工程师身份既新鲜又兴奋，但缺少设计经验，故往往有短暂的茫然性。这时，课程组及时提供相关资讯，并进行适度的引导，帮助学生迈出第一步。例如，提供指导手册、参考资料，帮助设计者尽快了解典型设计过程;提供压力表样品，设计者通过拆装可以尽快了解压力表的工作原理、具体结构和参数等技术信息。注意，这时候设计者并不是在课程组一步步的指导下来完成这些的，课程组只是提供咨询和一些条件、给出方向，并适可而止，绝不事无巨细地指导。如何具体地使用现有条件，并进一步向下发展，由设计者自己完成。因为缺少了对教师的依赖，再加上心态(工程师)一定程度的转变，设计者潜在的主观能动性被极大地激发出来。学生充分利用图书馆、网络等各种工具和手段，积极搜集、分析相关技术资讯，并和教师交流意见、讨论相关问题，逐步领悟了设计的理念。

2．3　全方位能力培养

行动导向理念下，在理论和实践紧密结合的基础上，注重全方位行动能力的培养，这实际上也是课程组多年来一直探索、追寻的目标。

传统上的课程设计的主要任务就是巩固和实践课堂教学内容。“机械式压力表设计”的任务以前亦是如此，如通过一个弹簧管压力表机构设计的训练，使学生能综合运用所学机械学科方面的知识，进行结构设计和基本设计计算，进一步了解零件在仪器仪表中的作用，仪器仪表为完成本身功能对零件的具体要求，零件如何实现这些具体要求，仪表及零件的精度设计等，熟悉有关的参考资料、手册、标准和规范，初步掌握机械仪表的设计方法，初步树立正确的设计思想，主要强调的是学生专业能力的培养。即便仅是局限在专业能力培养，由于学生(非机类)接受的机械方面的课程和训练少、兴趣不高等原因，取得的效果也有限。自从植入角色扮演方法以后，如前所述，学生的主动性被充分调动起来。在获取和利用技术知识时，不再局限于本课程，也不再局限于书本知识。如，在仪器仪表展上，压力表的展台前，学生就自己遇到的问题向厂商咨询、同厂商讨论，还积极了解压力表的新种类、新技术等，以拓宽自己的专业知识面。还比如，学生到机械加工车间，了解一些工艺方面的知识和经验，完善结构设计等。自然，学生的专业能力得到了极大的锻炼，学生还通过这样一个过程重新整合和架构了适合自己的实用的知识体系，思维方式也较以前更为开放。

除专业能力外，方法能力、社会能力和个人能力也通过课程设计得到了极大的加强。实际上，这四种能力，本来就是你中有我、我中有你，互相影响的(对于后三种能力更是如此)。

除角色扮演外，课程组还在课程设计的安排上采取了一些措施，以提高学生的全方位行动能力。

①课程设计过程中采用分组机制，2～3名学生一组。为了顺利完成设计任务，组内成员之间需要合理分工、互帮互助。在设计过程中，也有争执，有不同的意见，那么组员之间就需要讨论、协商甚至是一定程度的容忍，以保障工作过程的流畅。如此自然培养了学生的团队工作能力。

②课程设计过程中各组配发一块机械式压力表、一小套拆装工具和一个零件收纳盒，组员随时可以对压力表进行拆装和分析研究。拆装前，学生可以通过多种手段咨询和学习正确的拆装步骤，如指导教师、实验室工作人员、压力表厂的技术人员，甚至网络等，拆卸下的零件随时归类保存，防止损坏和丢失。同时课程组还要求学生课程设计结束后需将压力表重新装配好，完璧归赵。这样，不仅可以锻炼学生的实际动手能力、培养学生良好的工艺习惯，也让学生体会工作和个人的责任感。

③设计结果的提交方式除最后上交纸质文本、图形文件等，学生还需要采用报告会的形式，阐述自己的设计方案、简要概述设计过程、回答听众提出的问题。学生为此所作的准备和所经历的报告过程，分别锻炼了学生的表达能力、沟通能力、组织安排能力和自信心等。

3　结论

简而言之，植入行动导向的理念后，课程设计的指导方针更高一层地定位为“锻炼和提高学生全方位的行动能力”。机械式压力表的设计任务只是一个载体，借助这个具体任务执行的全过程，以及多种方法和措施的应用，强调学生自己动手，通过行动来学习，不仅使学生学到精密机械的基本设计知识，更是在行动能力的各个方面得到充分锻炼。与之前未采用行动导向教学法相比，取得了一定的成效，如表1所示。

表1　采用“行动导向教学法”效果前后对比