機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)模式新探
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摘要：互聯(lián)網(wǎng)時代，移動設(shè)備和在線優(yōu)質(zhì)資源課程的發(fā)展，給高校傳統(tǒng)教學(xué)帶來了挑戰(zhàn)和機遇。許多高校教育工作者投入到混合式教學(xué)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(xué)改革中存在的缺點，筆者通過“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程進行基于慕課與項目式教學(xué)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(xué)模式和學(xué)習(xí)方法開展教學(xué)改革。教學(xué)實踐表明，該教學(xué)模式極大地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性及學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的綜合能力。
關(guān)鍵詞：慕課；項目式教學(xué)；機械設(shè)計基礎(chǔ)；教學(xué)模式
0引言
報告中提出“要加快建設(shè)制造強國，加快發(fā)展先進制造業(yè)”，而建設(shè)與發(fā)展“新工科”成為社會經(jīng)濟發(fā)展的現(xiàn)實需求。要大力發(fā)展“新工科”，就需要對接新興的產(chǎn)業(yè)，以此培養(yǎng)出更多新型工科人才，助力中華民族的偉大復(fù)興。在教育部建設(shè)“一流高校、一流專業(yè)”和大力發(fā)展“新工科”的背景下，急需對傳統(tǒng)的工科進行升級改造，從“以教師為中心”的“傳道、授業(yè)、解惑”逐步走向“以學(xué)生為中心”的“悟道、求業(yè)、生惑”的新境界[1]?！皺C械設(shè)計基礎(chǔ)”課程在工科專業(yè)可以說是最基礎(chǔ)的一門專業(yè)課，也是在國內(nèi)外機械工程專業(yè)中的一門基礎(chǔ)課。對于機械工程專業(yè)的學(xué)生來說，這更是一門十分重要的必修課。同時，“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程對于本科生進行創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計、研究生進行高等機械設(shè)計起到了重要的指導(dǎo)作用。隨著高等教育教學(xué)模式的發(fā)展，當前“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程面臨著諸多挑戰(zhàn)。一方面，課程的知識理論體系仍然沿用傳統(tǒng)教學(xué)方法，較為注重知識點教學(xué)，知識傳授碎片化，學(xué)生參與度淺，知識創(chuàng)造和運用能力訓(xùn)練不足。另一方面，通過把“機械原理”和“機械設(shè)計”兩門課程合為現(xiàn)在的“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程，導(dǎo)致現(xiàn)在的教學(xué)課時被壓縮，不能詳細講解重要知識點，造成學(xué)生接受理解機械理論知識有些難度。此外，面對當代青年學(xué)生，傳統(tǒng)教學(xué)方法無法吸引學(xué)生興趣，總有學(xué)生在課堂教學(xué)中做“低頭一族”。從目前的這種教學(xué)方式看，教師在盡量多地傳授知識，學(xué)生卻在被動接受知識，這就導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣逐漸減少，無法做到機械設(shè)計的創(chuàng)新。伴隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，通過互聯(lián)網(wǎng)進行線上學(xué)習(xí)的課程越來越多，比如慕課、雨課堂等新型課堂，學(xué)生不用在教室坐在一起，可以時間更加靈活地學(xué)到知識，這種新型課堂也是一種很好的教學(xué)方式。因此，基于新工科大背景，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，以提高學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究精神、提高教學(xué)效率為目標，本文根據(jù)“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程的特點，進行該課程線上—線下混合式教學(xué)手段和教學(xué)模式的探索。突出以學(xué)生為主體的理念，強調(diào)理論與實踐、理論講授與實驗操作相結(jié)合。
1教學(xué)模式改革
以“引導(dǎo)+互動+研討+自主探究”的方式，突出學(xué)生的主體地位，突出培養(yǎng)學(xué)生的研究探索精神、提出問題的能力和綜合設(shè)計能力，改善傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，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(xué)模式和學(xué)習(xí)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(xué)，線下課堂主要是通過“翻轉(zhuǎn)課堂”的形式進行知識點的復(fù)習(xí)與答疑，研討課堂通過與項目相結(jié)合的方式進行討論[2]。1）線上學(xué)習(xí)?；诂F(xiàn)有的慕課及移動互聯(lián)平臺，對不同的知識點選擇合適的平臺進行線上學(xué)習(xí)，并形成學(xué)習(xí)方案，調(diào)研學(xué)生線上學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)效果。根據(jù)課程與班級特點，擬計劃在課程機械原理部分采用線上學(xué)習(xí)為主的方式，而在機械設(shè)計部分采用線上學(xué)習(xí)為輔的方式。2）線下教學(xué)。了解學(xué)生在線上課堂的學(xué)習(xí)效果，彌補學(xué)生在線上課堂沒有理解的知識點，幫助學(xué)生解決疑惑，從而使學(xué)生更好地掌握知識。根據(jù)課程與班級特點，在課程機械設(shè)計部分采用線下教學(xué)為主的方式，而在機械原理部分采用線下教學(xué)為輔的方式。3）研討課堂教學(xué)。針對課程“零部件設(shè)計”部分內(nèi)容，分組開展項目式的研討課程。老師和學(xué)生一起探究零部件的設(shè)計，教師起引導(dǎo)作用，學(xué)生以小組的形式共同討論學(xué)習(xí)，讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，提高對課程的學(xué)習(xí)興趣，促進創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)[3]。
2教學(xué)準備
考慮到課程性質(zhì)及特點、平臺特點和學(xué)生在線學(xué)習(xí)條件，通過預(yù)聽各平臺課程、學(xué)生問卷調(diào)查、各平臺操作實踐，綜合課程班級的學(xué)情特征分析后，決定選擇中國大學(xué)MOOC平臺的“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程。該課程內(nèi)容凝練，重難點突出，但部分重難點內(nèi)容對于機械專業(yè)學(xué)生缺乏深入講解，作業(yè)與測驗內(nèi)容從一定程度上不適合學(xué)生。因此，基于平臺上這門課程，建設(shè)中國大學(xué)MOOC的SPOC異步課程，增加并修改部分課程內(nèi)容，形成適合機械專業(yè)學(xué)生的章節(jié)內(nèi)容體系。將這門SPOC異步課程作為學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)的慕課資源。此外，基于移動平臺建立課程學(xué)習(xí)群，加強與學(xué)生交流，開展在線答疑講解，有助于教師在接下來的課程學(xué)習(xí)中，有效地發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的疑惑與需要教師及時回答的疑問。
3教學(xué)過程
3.1課前內(nèi)容預(yù)習(xí)
通過慕課線上平臺在課前預(yù)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生可以提前了解課程內(nèi)容，便于學(xué)生掌握知識點。同時，老師可以在慕課后臺查閱學(xué)生的完成情況，督促學(xué)生積極學(xué)習(xí)。通過預(yù)習(xí)下次課的教學(xué)內(nèi)容，使同學(xué)們了解即將學(xué)習(xí)章節(jié)內(nèi)容的大致范圍與框架體系結(jié)構(gòu)，有利于學(xué)生抓住重點與需要認真思考分析的知識點。
3.2課中學(xué)習(xí)管控與答疑
課中，為加強學(xué)生上課儀式感，課前采用慕課課堂教學(xué)管理工具開展簽到。課堂講解主要以內(nèi)容的重點和難點開篇，接著以工程應(yīng)用為背景，講授知識點的實際應(yīng)用，并針對學(xué)生在預(yù)習(xí)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(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中產(chǎn)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(jié)課5道題的題量，檢驗學(xué)生當堂內(nèi)容掌握情況。還可以通過投票的形式了解學(xué)生對課上講解的掌握情況，并針對學(xué)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(xué)生匯報和小項目討論針對“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程特點，進行學(xué)生分組，6人一組，每組完成一個小課題，在課外大作業(yè)環(huán)節(jié)中進行討論和展示。同時，為激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，將“機械設(shè)計基礎(chǔ)”零件設(shè)計部分的部分章節(jié)內(nèi)容采用由學(xué)生向同學(xué)們講解的方式，幫助同學(xué)們更好地理解零件設(shè)計中經(jīng)驗性及規(guī)律性內(nèi)容。
3.4課后作業(yè)反饋與答疑
在每章內(nèi)容結(jié)束后，都會作業(yè)，通過作業(yè)的完成情況檢測學(xué)生對本章內(nèi)容的掌握情況，并借助中國大學(xué)MOOC平臺拍照提交作業(yè)，增加學(xué)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(xué)生提交的課后作業(yè)，詳細講解課堂中普遍出現(xiàn)的疑問，以便同學(xué)們進一步掌握相關(guān)的知識點。同時，在整個學(xué)期教學(xué)過程中，根據(jù)學(xué)生的作業(yè)作答情況以及每次課后的總結(jié)與分析，會適時安排2～3節(jié)習(xí)題課專門用來講解關(guān)鍵且大部分同學(xué)存在疑問的章節(jié)習(xí)題。此外，課后答疑也是必不可少、十分重要的一環(huán)，線上教學(xué)更是如此。課后答疑不僅能夠鞏固落實課上教學(xué)效果，而且還有著其他教學(xué)形式無可替代的作用，同學(xué)們可以針對課后復(fù)習(xí)鞏固過程中出現(xiàn)的問題通過釘釘、微信等進行提問，教師再給予解答和回復(fù)。
4實踐與初步成效
以2018級機械工程專業(yè)一個教學(xué)合班（包括兩個自然班，共72名學(xué)生）為混合式教學(xué)開展的實踐班級。采用“慕課+項目式討論”的混合式教學(xué)，按照前述教學(xué)過程進行混合式教學(xué)。除前述教學(xué)環(huán)節(jié)外，還進行了期中考試與期末考試，以檢查學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況。通過這種混合式教學(xué)的方式，在慕課平臺開展線上教學(xué)，教師給學(xué)生講解基本知識點，著重掌握重點和難點，培養(yǎng)學(xué)生自主獲取知識的積極性。在線下通過作業(yè)的形式進一步幫助學(xué)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(xué)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生團隊合作、溝通交流、科學(xué)表達及動手實踐的能力。整個課程環(huán)節(jié)的成績分配如表1所示。實踐項目主要為結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計，學(xué)生需要完成三維建模、設(shè)計原理圖繪制、撰寫說明書、制作匯報PPT。為督促每個學(xué)生在項目中均發(fā)揮作用，根據(jù)組內(nèi)成員匿名互評結(jié)果，引入?yún)⑴c度和貢獻度來計算個人成績。項目匯報評分規(guī)則如表2所示。通過實踐，混合式教學(xué)班的平均成績較往年變化不大，但學(xué)生學(xué)習(xí)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(tǒng)式教學(xué)顯著突出，學(xué)生基于課程中學(xué)到的知識積極參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，參與項目人數(shù)較上年度有所提高。此次教學(xué)探索表明混合式教學(xué)是當前高等教育教學(xué)方法發(fā)展的一種必然產(chǎn)物，是融合新技術(shù)和新思想的教學(xué)理念，需要教師與學(xué)生在思想上認可這種教學(xué)學(xué)習(xí)方式；需要教師將關(guān)注點從教授知識點轉(zhuǎn)移到設(shè)計課程環(huán)節(jié)；需要教師多進行相關(guān)線上教學(xué)效果、學(xué)習(xí)效果的討論，不斷提高教學(xué)技巧和教學(xué)素養(yǎng)，而學(xué)生更要轉(zhuǎn)變被動學(xué)習(xí)方式，克服惰性，提升自控能力及自學(xué)水平[5]。
5結(jié)束語
綜上所述，在“互聯(lián)網(wǎng)+”的教育背景下，開展線上慕課和項目式教學(xué)的混合式教學(xué)模式的新型教學(xué)方式，為推動“新工科”建設(shè)中的課程教學(xué)改革提供新思路，將其應(yīng)用在機械專業(yè)基礎(chǔ)課程的改革，為培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新設(shè)計能力強的機械工程復(fù)合型人才夯實了基礎(chǔ)。
參考文獻：
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[3]任曉莉，劉吉軒，韓海燕.“機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計”教學(xué)改革研究與實踐[J].機械設(shè)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(xué)相結(jié)合的工科類課程教學(xué)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(xué)中的互動環(huán)節(jié)探討：以機械設(shè)計基礎(chǔ)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(xué)機械工程學(xué)院
