機械設計基礎課程教學模式新探

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摘要：互聯網時代，移動設備和在線優質資源課程的發展，給高校傳統教學帶來了挑戰和機遇。許多高校教育工作者投入到混合式教學改革中，取得一定成果，但仍存在偏重理論知識講授的弊端。對于目前在工科課程混合式教學改革中存在的缺點，筆者通過“機械設計基礎”課程進行基于慕課與項目式教學模式探索研究，以線上課堂、線下課堂及項目研討課堂的“三堂融合”的混合式教學模式和學習方法開展教學改革。教學實踐表明，該教學模式極大地激發了學生的創造性及學習興趣，提高了學生的綜合能力。

關鍵詞：慕課；項目式教學；機械設計基礎；教學模式

0引言

報告中提出“要加快建設制造強國，加快發展先進制造業”，而建設與發展“新工科”成為社會經濟發展的現實需求。要大力發展“新工科”，就需要對接新興的產業，以此培養出更多新型工科人才，助力中華民族的偉大復興。在教育部建設“一流高校、一流專業”和大力發展“新工科”的背景下，急需對傳統的工科進行升級改造，從“以教師為中心”的“傳道、授業、解惑”逐步走向“以學生為中心”的“悟道、求業、生惑”的新境界[1]。“機械設計基礎”課程在工科專業可以說是最基礎的一門專業課，也是在國內外機械工程專業中的一門基礎課。對于機械工程專業的學生來說，這更是一門十分重要的必修課。同時，“機械設計基礎”課程對于本科生進行創新結構設計、研究生進行高等機械設計起到了重要的指導作用。隨著高等教育教學模式的發展，當前“機械設計基礎”課程面臨著諸多挑戰。一方面，課程的知識理論體系仍然沿用傳統教學方法，較為注重知識點教學，知識傳授碎片化，學生參與度淺，知識創造和運用能力訓練不足。另一方面，通過把“機械原理”和“機械設計”兩門課程合為現在的“機械設計基礎”課程，導致現在的教學課時被壓縮，不能詳細講解重要知識點，造成學生接受理解機械理論知識有些難度。此外，面對當代青年學生，傳統教學方法無法吸引學生興趣，總有學生在課堂教學中做“低頭一族”。從目前的這種教學方式看，教師在盡量多地傳授知識，學生卻在被動接受知識，這就導致學生的學習興趣逐漸減少，無法做到機械設計的創新。伴隨著大數據時代的到來，通過互聯網進行線上學習的課程越來越多，比如慕課、雨課堂等新型課堂，學生不用在教室坐在一起，可以時間更加靈活地學到知識，這種新型課堂也是一種很好的教學方式。因此，基于新工科大背景，利用現代信息技術，以提高學生創新設計能力、激發學生的學習興趣和探究精神、提高教學效率為目標，本文根據“機械設計基礎”課程的特點，進行該課程線上—線下混合式教學手段和教學模式的探索。突出以學生為主體的理念，強調理論與實踐、理論講授與實驗操作相結合。

1教學模式改革

以“引導+互動+研討+自主探究”的方式，突出學生的主體地位，突出培養學生的研究探索精神、提出問題的能力和綜合設計能力，改善傳統的課堂教學，開展線上課堂、線下課堂及研討課堂的“三堂互融”的混合式教學模式和學習方法的改革。線上課堂主要通過慕課、雨課堂等形式進行線上教學，線下課堂主要是通過“翻轉課堂”的形式進行知識點的復習與答疑，研討課堂通過與項目相結合的方式進行討論[2]。1）線上學習。基于現有的慕課及移動互聯平臺，對不同的知識點選擇合適的平臺進行線上學習，并形成學習方案，調研學生線上學習的學習效果。根據課程與班級特點，擬計劃在課程機械原理部分采用線上學習為主的方式，而在機械設計部分采用線上學習為輔的方式。2）線下教學。了解學生在線上課堂的學習效果，彌補學生在線上課堂沒有理解的知識點，幫助學生解決疑惑，從而使學生更好地掌握知識。根據課程與班級特點，在課程機械設計部分采用線下教學為主的方式，而在機械原理部分采用線下教學為輔的方式。3）研討課堂教學。針對課程“零部件設計”部分內容，分組開展項目式的研討課程。老師和學生一起探究零部件的設計，教師起引導作用，學生以小組的形式共同討論學習，讓學生主動學習，激發學生的創造性，提高對課程的學習興趣，促進創新型人才的培養[3]。

2教學準備

考慮到課程性質及特點、平臺特點和學生在線學習條件，通過預聽各平臺課程、學生問卷調查、各平臺操作實踐，綜合課程班級的學情特征分析后，決定選擇中國大學MOOC平臺的“機械設計基礎”課程。該課程內容凝練，重難點突出，但部分重難點內容對于機械專業學生缺乏深入講解，作業與測驗內容從一定程度上不適合學生。因此，基于平臺上這門課程，建設中國大學MOOC的SPOC異步課程，增加并修改部分課程內容，形成適合機械專業學生的章節內容體系。將這門SPOC異步課程作為學生課前預習、課后復習的慕課資源。此外，基于移動平臺建立課程學習群，加強與學生交流，開展在線答疑講解，有助于教師在接下來的課程學習中，有效地發現學生學習過程中存在的疑惑與需要教師及時回答的疑問。

3教學過程

3.1課前內容預習

通過慕課線上平臺在課前預習內容，學生可以提前了解課程內容，便于學生掌握知識點。同時，老師可以在慕課后臺查閱學生的完成情況，督促學生積極學習。通過預習下次課的教學內容，使同學們了解即將學習章節內容的大致范圍與框架體系結構，有利于學生抓住重點與需要認真思考分析的知識點。

3.2課中學習管控與答疑

課中，為加強學生上課儀式感，課前采用慕課課堂教學管理工具開展簽到。課堂講解主要以內容的重點和難點開篇，接著以工程應用為背景，講授知識點的實際應用，并針對學生在預習過程中遇到的重難點進行答疑。以提出問題—思考問題—比較方案的形式，加強師生之間的互動。為避免學生在課堂學習中產生疲憊感，基于雨課堂等課堂管理小程序，開展隨堂測驗活動，平均以一節課5道題的題量，檢驗學生當堂內容掌握情況。還可以通過投票的形式了解學生對課上講解的掌握情況，并針對學生的問題進行答疑解惑，進一步更好地掌握知識[4]。

3.3課中學生匯報和小項目討論針對“機械設計基礎”課程特點，進行學生分組，6人一組，每組完成一個小課題，在課外大作業環節中進行討論和展示。同時，為激發學生自主學習興趣，將“機械設計基礎”零件設計部分的部分章節內容采用由學生向同學們講解的方式，幫助同學們更好地理解零件設計中經驗性及規律性內容。

3.4課后作業反饋與答疑

在每章內容結束后，都會作業，通過作業的完成情況檢測學生對本章內容的掌握情況，并借助中國大學MOOC平臺拍照提交作業，增加學生的參與感。通過查閱直播授課中的隨堂測試題答題情況與評閱學生提交的課后作業，詳細講解課堂中普遍出現的疑問，以便同學們進一步掌握相關的知識點。同時，在整個學期教學過程中，根據學生的作業作答情況以及每次課后的總結與分析，會適時安排2～3節習題課專門用來講解關鍵且大部分同學存在疑問的章節習題。此外，課后答疑也是必不可少、十分重要的一環，線上教學更是如此。課后答疑不僅能夠鞏固落實課上教學效果，而且還有著其他教學形式無可替代的作用，同學們可以針對課后復習鞏固過程中出現的問題通過釘釘、微信等進行提問，教師再給予解答和回復。

4實踐與初步成效

以2018級機械工程專業一個教學合班（包括兩個自然班，共72名學生）為混合式教學開展的實踐班級。采用“慕課+項目式討論”的混合式教學，按照前述教學過程進行混合式教學。除前述教學環節外，還進行了期中考試與期末考試，以檢查學生線上學習情況。通過這種混合式教學的方式，在慕課平臺開展線上教學，教師給學生講解基本知識點，著重掌握重點和難點，培養學生自主獲取知識的積極性。在線下通過作業的形式進一步幫助學生理解知識點，形成完整的知識點體系。通過項目研討式教學，激發學生創造性思維，培養學生團隊合作、溝通交流、科學表達及動手實踐的能力。整個課程環節的成績分配如表1所示。實踐項目主要為結構的創新設計，學生需要完成三維建模、設計原理圖繪制、撰寫說明書、制作匯報PPT。為督促每個學生在項目中均發揮作用，根據組內成員匿名互評結果，引入參與度和貢獻度來計算個人成績。項目匯報評分規則如表2所示。通過實踐，混合式教學班的平均成績較往年變化不大，但學生學習的積極性有顯著提高，項目實踐過程中，展示的綜合能力較以往傳統式教學顯著突出，學生基于課程中學到的知識積極參與大學生創新創業項目，參與項目人數較上年度有所提高。此次教學探索表明混合式教學是當前高等教育教學方法發展的一種必然產物，是融合新技術和新思想的教學理念，需要教師與學生在思想上認可這種教學學習方式；需要教師將關注點從教授知識點轉移到設計課程環節；需要教師多進行相關線上教學效果、學習效果的討論，不斷提高教學技巧和教學素養，而學生更要轉變被動學習方式，克服惰性，提升自控能力及自學水平[5]。

5結束語

綜上所述，在“互聯網+”的教育背景下，開展線上慕課和項目式教學的混合式教學模式的新型教學方式，為推動“新工科”建設中的課程教學改革提供新思路，將其應用在機械專業基礎課程的改革，為培養綜合素質高、創新設計能力強的機械工程復合型人才夯實了基礎。

參考文獻：

[1]吳巖.建設中國“金課”[J].中國大學教學，2018(12)：4-9.

[2]趙麗，鮑瑩瑩.基于混合學習的大學“翻轉課堂”教學模式實踐研究[J].中國大學教學，2017(9)：75-79+90.

[3]任曉莉，劉吉軒，韓海燕.“機械設計基礎課程設計”教學改革研究與實踐[J].機械設計與制造工程，2019(11)：123-126.

[4]羅大兵，張祖濤，潘亞嘉，等.慕課與項目式教學相結合的工科類課程教學模式探索[J].高等工程教育研究，2020(2)：164-168.

[5]劉愛華，張洪麗，管志光.混合式課程教學中的互動環節探討：以機械設計基礎課程為例[J].教育信息化論壇，2020(2)：5-6.

作者:陳坤 王洋 單位:新疆大學機械工程學院