機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式新探

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摘要：互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，移動(dòng)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(lái)了挑戰(zhàn)和機(jī)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(shí)講授的弊端。對(duì)于目前在工科課程混合式教學(xué)改革中存在的缺點(diǎn)，筆者通過(guò)“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程進(jìn)行基于慕課與項(xiàng)目式教學(xué)模式探索研究，以線上課堂、線下課堂及項(xiàng)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(kāi)展教學(xué)改革。教學(xué)實(shí)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(xiàng)目式教學(xué)；機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；教學(xué)模式

0引言

報(bào)告中提出“要加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)，加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)”，而建設(shè)與發(fā)展“新工科”成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求。要大力發(fā)展“新工科”，就需要對(duì)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(zhuān)業(yè)”和大力發(fā)展“新工科”的背景下，急需對(duì)傳統(tǒng)的工科進(jìn)行升級(jí)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(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程在工科專(zhuān)業(yè)可以說(shuō)是最基礎(chǔ)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，也是在國(guó)內(nèi)外機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)中的一門(mén)基礎(chǔ)課。對(duì)于機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，這更是一門(mén)十分重要的必修課。同時(shí)，“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程對(duì)于本科生進(jìn)行創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、研究生進(jìn)行高等機(jī)械設(shè)計(jì)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(dāng)前“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程面臨著諸多挑戰(zhàn)。一方面，課程的知識(shí)理論體系仍然沿用傳統(tǒng)教學(xué)方法，較為注重知識(shí)點(diǎn)教學(xué)，知識(shí)傳授碎片化，學(xué)生參與度淺，知識(shí)創(chuàng)造和運(yùn)用能力訓(xùn)練不足。另一方面，通過(guò)把“機(jī)械原理”和“機(jī)械設(shè)計(jì)”兩門(mén)課程合為現(xiàn)在的“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程，導(dǎo)致現(xiàn)在的教學(xué)課時(shí)被壓縮，不能詳細(xì)講解重要知識(shí)點(diǎn)，造成學(xué)生接受理解機(jī)械理論知識(shí)有些難度。此外，面對(duì)當(dāng)代青年學(xué)生，傳統(tǒng)教學(xué)方法無(wú)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(shí)，學(xué)生卻在被動(dòng)接受知識(shí)，這就導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣逐漸減少，無(wú)法做到機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。伴隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行線上學(xué)習(xí)的課程越來(lái)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(shí)間更加靈活地學(xué)到知識(shí)，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(jì)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(biāo)，本文根據(jù)“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程的特點(diǎn)，進(jìn)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(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐、理論講授與實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合。

1教學(xué)模式改革

以“引導(dǎo)+互動(dòng)+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(wèn)題的能力和綜合設(shè)計(jì)能力，改善傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，開(kāi)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(guò)慕課、雨課堂等形式進(jìn)行線上教學(xué)，線下課堂主要是通過(guò)“翻轉(zhuǎn)課堂”的形式進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)與答疑，研討課堂通過(guò)與項(xiàng)目相結(jié)合的方式進(jìn)行討論[2]。1）線上學(xué)習(xí)。基于現(xiàn)有的慕課及移動(dòng)互聯(lián)平臺(tái)，對(duì)不同的知識(shí)點(diǎn)選擇合適的平臺(tái)進(jìn)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(jí)特點(diǎn)，擬計(jì)劃在課程機(jī)械原理部分采用線上學(xué)習(xí)為主的方式，而在機(jī)械設(shè)計(jì)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(bǔ)學(xué)生在線上課堂沒(méi)有理解的知識(shí)點(diǎn)，幫助學(xué)生解決疑惑，從而使學(xué)生更好地掌握知識(shí)。根據(jù)課程與班級(jí)特點(diǎn)，在課程機(jī)械設(shè)計(jì)部分采用線下教學(xué)為主的方式，而在機(jī)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(duì)課程“零部件設(shè)計(jì)”部分內(nèi)容，分組開(kāi)展項(xiàng)目式的研討課程。老師和學(xué)生一起探究零部件的設(shè)計(jì)，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(dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，提高對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)[3]。

2教學(xué)準(zhǔn)備

考慮到課程性質(zhì)及特點(diǎn)、平臺(tái)特點(diǎn)和學(xué)生在線學(xué)習(xí)條件，通過(guò)預(yù)聽(tīng)各平臺(tái)課程、學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查、各平臺(tái)操作實(shí)踐，綜合課程班級(jí)的學(xué)情特征分析后，決定選擇中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)的“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程。該課程內(nèi)容凝練，重難點(diǎn)突出，但部分重難點(diǎn)內(nèi)容對(duì)于機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生缺乏深入講解，作業(yè)與測(cè)驗(yàn)內(nèi)容從一定程度上不適合學(xué)生。因此，基于平臺(tái)上這門(mén)課程，建設(shè)中國(guó)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(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生的章節(jié)內(nèi)容體系。將這門(mén)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(dòng)平臺(tái)建立課程學(xué)習(xí)群，加強(qiáng)與學(xué)生交流，開(kāi)展在線答疑講解，有助于教師在接下來(lái)的課程學(xué)習(xí)中，有效地發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的疑惑與需要教師及時(shí)回答的疑問(wèn)。

3教學(xué)過(guò)程

3.1課前內(nèi)容預(yù)習(xí)

通過(guò)慕課線上平臺(tái)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(shí)點(diǎn)。同時(shí)，老師可以在慕課后臺(tái)查閱學(xué)生的完成情況，督促學(xué)生積極學(xué)習(xí)。通過(guò)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(diǎn)與需要認(rèn)真思考分析的知識(shí)點(diǎn)。

3.2課中學(xué)習(xí)管控與答疑

課中，為加強(qiáng)學(xué)生上課儀式感，課前采用慕課課堂教學(xué)管理工具開(kāi)展簽到。課堂講解主要以?xún)?nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)開(kāi)篇，接著以工程應(yīng)用為背景，講授知識(shí)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用，并針對(duì)學(xué)生在預(yù)習(xí)過(guò)程中遇到的重難點(diǎn)進(jìn)行答疑。以提出問(wèn)題—思考問(wèn)題—比較方案的形式，加強(qiáng)師生之間的互動(dòng)。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(kāi)展隨堂測(cè)驗(yàn)活動(dòng)，平均以一節(jié)課5道題的題量，檢驗(yàn)學(xué)生當(dāng)堂內(nèi)容掌握情況。還可以通過(guò)投票的形式了解學(xué)生對(duì)課上講解的掌握情況，并針對(duì)學(xué)生的問(wèn)題進(jìn)行答疑解惑，進(jìn)一步更好地掌握知識(shí)[4]。

3.3課中學(xué)生匯報(bào)和小項(xiàng)目討論針對(duì)“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程特點(diǎn)，進(jìn)行學(xué)生分組，6人一組，每組完成一個(gè)小課題，在課外大作業(yè)環(huán)節(jié)中進(jìn)行討論和展示。同時(shí)，為激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，將“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”零件設(shè)計(jì)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(jì)中經(jīng)驗(yàn)性及規(guī)律性?xún)?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(huì)作業(yè)，通過(guò)作業(yè)的完成情況檢測(cè)學(xué)生對(duì)本章內(nèi)容的掌握情況，并借助中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)拍照提交作業(yè)，增加學(xué)生的參與感。通過(guò)查閱直播授課中的隨堂測(cè)試題答題情況與評(píng)閱學(xué)生提交的課后作業(yè)，詳細(xì)講解課堂中普遍出現(xiàn)的疑問(wèn)，以便同學(xué)們進(jìn)一步掌握相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)，在整個(gè)學(xué)期教學(xué)過(guò)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(huì)適時(shí)安排2～3節(jié)習(xí)題課專(zhuān)門(mén)用來(lái)講解關(guān)鍵且大部分同學(xué)存在疑問(wèn)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(shí)課上教學(xué)效果，而且還有著其他教學(xué)形式無(wú)可替代的作用，同學(xué)們可以針對(duì)課后復(fù)習(xí)鞏固過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題通過(guò)釘釘、微信等進(jìn)行提問(wèn)，教師再給予解答和回復(fù)。

4實(shí)踐與初步成效

以2018級(jí)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)一個(gè)教學(xué)合班（包括兩個(gè)自然班，共72名學(xué)生）為混合式教學(xué)開(kāi)展的實(shí)踐班級(jí)。采用“慕課+項(xiàng)目式討論”的混合式教學(xué)，按照前述教學(xué)過(guò)程進(jìn)行混合式教學(xué)。除前述教學(xué)環(huán)節(jié)外，還進(jìn)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(guò)這種混合式教學(xué)的方式，在慕課平臺(tái)開(kāi)展線上教學(xué)，教師給學(xué)生講解基本知識(shí)點(diǎn)，著重掌握重點(diǎn)和難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生自主獲取知識(shí)的積極性。在線下通過(guò)作業(yè)的形式進(jìn)一步幫助學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)，形成完整的知識(shí)點(diǎn)體系。通過(guò)項(xiàng)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(tuán)隊(duì)合作、溝通交流、科學(xué)表達(dá)及動(dòng)手實(shí)踐的能力。整個(gè)課程環(huán)節(jié)的成績(jī)分配如表1所示。實(shí)踐項(xiàng)目主要為結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，學(xué)生需要完成三維建模、設(shè)計(jì)原理圖繪制、撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)、制作匯報(bào)PPT。為督促每個(gè)學(xué)生在項(xiàng)目中均發(fā)揮作用，根據(jù)組內(nèi)成員匿名互評(píng)結(jié)果，引入?yún)⑴c度和貢獻(xiàn)度來(lái)計(jì)算個(gè)人成績(jī)。項(xiàng)目匯報(bào)評(píng)分規(guī)則如表2所示。通過(guò)實(shí)踐，混合式教學(xué)班的平均成績(jī)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(xiàng)目實(shí)踐過(guò)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(shí)積極參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，參與項(xiàng)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(dāng)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(rèn)可這種教學(xué)學(xué)習(xí)方式；需要教師將關(guān)注點(diǎn)從教授知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到設(shè)計(jì)課程環(huán)節(jié)；需要教師多進(jìn)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(dòng)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(yǔ)

綜上所述，在“互聯(lián)網(wǎng)+”的教育背景下，開(kāi)展線上慕課和項(xiàng)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(dòng)“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(jī)械專(zhuān)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(jì)能力強(qiáng)的機(jī)械工程復(fù)合型人才夯實(shí)了基礎(chǔ)。

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作者:陳坤 王洋 單位:新疆大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院