高职“机械设计”学习领域课程教学研究

师慧丽，程国萍

(同济大学职业技术教育学院，上海 200092)

近年来，在我国职业教育领域围绕如何解决“职业学校学科课程体系与其培养目标脱节”的问题展开了一系列讨论，产生了许多相关的研究成果和建议.其中，姜大源等学者提出了“借鉴德国学习领域课程，通过本土化来构建中国学习领域课程体系”的观点［1］，引起了广泛的关注.德国拥有世界上最先进的机械制造业，其“机械设计学习领域课程”更是倍受推崇.我国一些职业技术学校结合当地区域经济的特点，已经推出了本土化的“机械设计”学习领域课程.但由于新的课程体系从指导思想到设计理念都有别于传统的学科课程，因此，如何解决新课程与传统教学的矛盾，通过什么样的教学模式把学习领域课程的设计理念落实到职业学校的教学实践中，成为目前职教界关注的一个焦点.

1 学习领域课程及在我国“机械设计”专业课程开发中的应用

根据德国1996年5月9日颁布的新课程“编制指南”(1996年5月9日，德国各州文教部长联席会议颁布了新的课程“编制指南”，全称“职业学校职业专业教育框架教学计划编制指南”)，学习领域课程的设计理念是:把培养学生职业能力作为职业教育的目标;把工作过程中的任务作为课程内容和课程设置的依据;教学要以行动为导向.学习领域课程的构建遵循以下步骤:选取职业领域典型工作任务;基于典型工作任务归纳出行动领域;将行动领域所需的职业能力转化为学习领域的知识技能;职业学校教学中，通过选取合适的学习情境［2］以及一系列教学处理将学习领域的要求体现出来.学习领域课程从目标、内容和内容组织三个层面保障了职业学校的教学目标的实现.

借鉴德国学习领域课程的设计理念和开发路径，我国部分职业学校机械设计专业尝试开发本土化的学习领域课程体系.他们通过解构传统的6 门专业学科课程——“机械制图”、“AutoCAD”、“工程力学”、“公差与测量”、“金属材料及热处理”、“机械设计基础”，即打破它们按知识结构逻辑顺序组织专业内容的形式，按工作过程的逻辑顺序将专业内容进行重组，开发了“机械设计”学习领域课程体系.该体系包括4 个学习领域，细分为21 个学习情境.其中，学习领域1:“绘图基本技能训练”，涵盖7个学习情境，依次是手柄平面图形的绘制、三棱锥视图的绘制、吊件视图的绘制、三通接头视图的绘制、轴承支座视图的绘制、轴承支座轴测图的绘制、支架视图的绘制;学习领域2:“常用设备的机构设计”，包括4 个学习情境，分别是设备的平面连杆机构设计、起重机等设备的凸轮机构设计、牛头刨床等设备的步进机构设计、牛头刨床等设备的螺旋机构设计;学习领域3:“挠性件传动设计”，它包括2个学习情境，带传动设计、链传动设计;学习领域4:“减速器设计”，包括8 个学习情境，分别是螺纹联接设计，键联接及其他常用联接设计，齿轮传动设计，蜗杆传动设计，轴的设计，轴承的设计与选择，联轴器、离合器和制动器选择，减速器设计.

学习领域课程能否顺利实施，其设计预期能否达成，取决于老师能否把学习领域课程的设计理念和目的贯彻、落实到课堂教学层面.鉴于此，考虑到学习领域2:“常用设备的机构设计”中“设备的平面连杆机构”这一主题单元，具备以简单的结构实现复杂的运动，拥有独特可靠的低副联接形式，是机械设计人员必须掌握的专业知识和技能，有一定的典型性和代表性.拟以“摄像机的平面连杆机构设计”为例，尝试在专业教学论理论指导下，探究学习领域课程的教学模式和方法.

2 “平面连杆机构”的教学

学习领域课程的目标旨在提升学生的职业能力，将这一目标在课堂教学层面诠释，就是以学习领域课程为载体的教学，教学目标应指向职业岗位能力;教学方法要强调学生个人和小组的自主学习;教学过程要伴随学生职业能力和社会综合能力的形成;教学评价要强调过程、结果并重.围绕这些专业教学论的要求，“设备的平面连杆结构”可做以下的教学设计和实施.

2.1 从专业能力和综合社会能力两个层面设立教学目标

教学目标是教学活动实施的方向和预期达成的结果，是教学活动的出发点和归宿，同时，它又是具有透明度的学习目标.借助教学目标，学生了解他应知应会的知识技能，应拥有的综合社会能力，便于他随时检查自己的学习情况，进行自我反思，及时调整学习行为［3］.因此，教学的第一步，老师首先要确定“设备平面连杆机构”的教学目标.

与学习领域课程的指导思想和设计理念相适应，本研究中，把教学目标设定为专业能力和综合社会能力两个维度，其具体内容详见表1，结合“设备平面连杆机构”专业内容的特征，专业能力目标细分为对7 个具体的专业知识和技能点的要求;综合社会能力目标具体细分为5 个能力标准，涵盖了学生的方法能力、学习能力和团队合作能力等的要求.

表1 教学目标能力列表Tab.1 Teaching ability list

2.2 设计“概览图”式的教学导入

由于教学导入本身是连接专业知识技能、学生先前的知识经验和教学目标的桥梁.因此，本研究考虑到教学导入的教学论要求，设计了“主题内容的概览图”［4］，如图1所示，作为教学导入.具体设计过程如下:

首先，创设学习情境.根据“设备平面连杆结构”专业内容的特征和激发学生学习动机的需要，直接截取浙江卫视2013 跨年晚会最后5 min“刘德华现场充当摄像师，摄取2012年最后10 s 最美晚会现场视频画面”的视频资料作为学习情境.旨在激发学生的学习动机，使学生对拟学习的铰链四杆机构有感性认识，同时使学生意识到“专业知识技能的作用和价值”;第二，基于学习情境，结合教学目标，设计问题形式的学习任务，例如:①“摄影师”刘德华最不想让观众看到什么样的图像?②他怎么避免“质量不好、光线不好、有阴影、表演出现错误的画面”呈现在电视机观众面前?③摄影机(的驱动架)该怎么设计，才能支持刘德华把多角度、多层次的电视画面呈现在观众面前?摄影机的驱动架应有什么样的结构?三个学习任务由浅入深，架起学生日常生活中的知识和专业内容之间的桥梁，引导学生进入对专业内容的思考和探究.基于任务③的结论——“摄像机驱动架的平面连杆结构支持了其上下、左右移动的功能”，可进一步设计细化的学习任务，比如:④平面连杆结构有哪些构件?⑤这些构件怎么连接、平面连杆结构工作时产生哪些运动?⑥为了达到支持摄影机驱动架上下、左右移动，这些连杆应有什么样的结构?…….直至问题能覆盖“平面连杆机构”学习领域全部的专业知识和技能.最后，分析学习任务之间的因果关系，并以结构图的形式把这些学习任务串联起来，形成具有一定逻辑关系的“主题内容的概览图”.以“主题内容概览图”为教学导入，由浅入深，逐步把学生带入专业领域，并使学生对“设备平面连杆机构”主题单元的所有专业内容、其职业相关性以及专业内容之间的逻辑关系有个概览性的认识.

图1 主题内容的概略图Fig.1 Thematic content overview diagram

2.3 自主学习为特征的“三明治”教学方法

“提升学生的专业能力和综合社会能力”这一学习领域课程的教学目标要求，决定了其教学过程需强调行动导向、个人自主学习和小组合作学习.三明治教学方法能有效地组织这种学习过程，是本教学模式研究的重要组成部分.所谓三明治的教学方法［5］，就是在教学中，把老师引导、集体学习、小组学习、个体学习等不同的教学组织形式相互穿插贯穿于课堂教学全过程.本研究的教学实施过程如下:

首先，集体学习阶段，老师通过视频或PPT 呈现学习情境、主题内容概览图;引导学生集体讨论主题内容概览图;阐述教学内容与学生的关系;发放课堂学习资料和材料，例如:每组发放软质细杆长为6，10，15，18，50cm各1根、小刀1把、大头针若干枚;展示并阐释积分账户见表2.第二，小组自主学习阶段，该阶段的学习组织如下:分组，一般4～5 人为1 个学习小组，分配角色;布置小组学习任务:分别以4 根杆件为机架，设计摄像机驱动架并观察两个连架杆的运动情况.在这一阶段的小组自主探索中，要充分发挥学生的主观能动性，让他们边思考、边探索、边设计;展示小组设计成果.第三，老师点评并归纳专业概念和理论，该阶段老师可以按以下步骤组织教学:首先示范演示正确的设计方法，要求每个小组模仿修改他们原来的设计，在此基础上总结出“平面连杆机构”的定义并在PPT 上正式呈现出来.这种在学生经历了主动思考、试错的过程后，给出概念的教学组织不仅能激发学生探究的欲望，而且有助于学生对专业概念的理解.接着，布置新的探索学习任务:“每小组测量4 根杆件的长度并记录，计算最短杆与最长杆长度之和与其余两杆长度之和，并比较它们的关系”.在学生得出结论后，老师归纳总结出铰链4 杆机构曲柄存在的条件，铰链4 杆机构三种基本形式，即:曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构的形成条件，并在PPT上正式呈现出来.第四，专业内容巩固和深化阶段，该阶段老师提供给每小组软质细杆1 根，大头针若干，小刀1 把.提供以下4 个学习任务:①设计曲柄机构.②设计双摇杆机构.③设计双摇杆机构，要求满足最长杆+最短杆≤其余两杆长度之和，以最短杆的相对杆为机架.④设计双摇杆机构，要求满足最长杆+最短杆＞其余两杆长度之和.要求:每个小组根据兴趣任选一个学习任务，完成它;小组任务完成后，讨论梳理归纳本单元所学习的专业知识技能，并制做平面连杆结构专业内容的思维导图.小组工作期间，老师巡回指导，及时解答学生疑问并纠正设计过程中的错误操作.第五，学生小组展示、报告工作结果并回答其他同学的问题.第六，教师总结评价阶段.该阶段老师对每个小组的工作进行点评，有针对性地引导学生对小组工作中存在的问题进行讨论，给出解决办法.提出聚敛性问题:“究竟谁的设计成果能应用在摄影机的驱动机构上”，引导学生回到课堂导入阶段的学习情境中，这样再次明确了所学专业内容的职业相关性，首尾呼应.最后，老师通过PPT 上呈现“设备平面连杆机构”单元专业知识的思维导图，对本节课所学的专业知识、技能归纳总结，便于学生在自己结论和专家结论之间进行比较，查漏补缺，系统化所学内容.

2.4 突出“积分账户”为特征的学习过程性评价

由于本研究强调在学习过程中提升学生专业能力和综合社会能力.因此对教学效果的评价，除了考虑通常的结果性评价外，更应强调对学习过程的评价［6］，其目的也旨在鼓励和督促学生自主学习，检验前一阶段的学习效果.具体地讲，这里的教学评价采取过程性和结果性评价相结合的方式.其中，结果性评价仍采用常规的期中、期末考试形式;过程性评价则采取如表2的积分账户形式.所谓的积分账户，就是针对学习全过程的核心环节，确定评价指标体系，并把它们设计成如表2的评价表形式.学习过程评价时，要求学生在账户里如实记录他们的学习活动，并自评出相应的分数，值得注意的是，学生要想让老师认可他们的自评分数，必须提供相应的支撑材料.例如:表2中的第1 项指标“我遵守了时间”:如果他能按时完成老师每个阶段步骤的学习任务，并提交相应的证明材料，他就可以给自己打出2 分的满分成绩;再如，表2中的2项指标“我完整地完成了工作任务”:如果他只独立完成了他承担任务的部分工作，另一部分是在别人帮助下完成的，同时又提交了他独立完成部分的名称，非独立完成部分的名称，则他能给自己打出5分的成绩，而满分是6 分.该学习单元结束，所有项目的积分加总后，根据一定的比例计入期末总成绩.积分账户的过程性评价模式，强调对学习全过程的评价，弥补了传统教学中老师只根据出勤情况、作业情况和主观印象来评定学生平常成绩的不足，有利于调动学生学习的积极性，更好地提高成绩.事实上，这种评价方式本身也是自主学习在评价阶段的具体体现.

表2 积分账户举例Tab.2 Example of integral account

3 结语

本文以机械设计学习领域课程中“平面连杆机构”教学为例，说明了学习领域课程教学设计与实施的过程.笔者近几年在职业学校的教学试验表明，课堂教学中，从专业能力和综合社会能力两个维度设计教学目标;围绕学习情景和学习任务设计“专业内容概览图”式的教学导入;采取自主学习为特征的“三明治”的教学方法组织教学;同时辅之以强调过程性评价的“积分账户”评价模式，不仅能激发学生的学习动机，使学生更好地获得专业知识、技能，而且还能提高学生的方法能力、职业相关的实践和创新能力.

［1］姜大源，德国职业教育学习领域的课程方案研究［J］.中国职业技术教育，2007(2):47－54.JIANG Dayuan，Research on German vocational learning field curriculum program ［J］.Chinese Vocational and Technical Education，2007(2):47－54.

［2］FISCHER A.Lernfelder und nachhaltige Entwicklung－Potentiale für die ökonomische Bildung［C］∥ Lernfeldorientierung.Konstruktion und Unterrichtspraxis.Frankfurt:Lisop，Ingrid /Huisinga，Richard / Speier，Hans Dieter (Hrsg.)，1999:73－78.

［3］FISCHER A.Kristallisationspunkte von Nachhaltigkeit－Herausforderungen für die berufliche Bildung［C］∥Bildung für eine nachhaltige Entwicklung.Bielefeld:Herz.O./ Seybold，H./Strobl，G.(Hrsg.)，2000:231－242.

［4］Gerdsmeier，Gerhard .Lernaufgaben für ein selbstgesteuertes Lernen im Wirtschaftsunterricht［EB/OL］.(2007－ 10－ 11)［2012－ 12－ 10］http:∥www.sowi－onlinejournal.de/2004－2/lernaufgaben_gerdsmeier.html.

［5］GARDNER D，MILLER L.Establishing self－access:from theory to practice［M］.Cambridge:Cambridge University Press，1999.

［6］GERHARD G.Mathematiklehren in der Berufsschule.Fachunterricht und Lehrerbildung［M］.Kassel:［s.n.］，1994.