机械设计基础课程教学模式新探

摘要：互联网时代，移动设备和在线优质资源课程的发展，给高校传统教学带来了挑战和机遇。许多高校教育工作者投入到混合式教学改革中，取得一定成果，但仍存在偏重理论知识讲授的弊端。对于目前在工科课程混合式教学改革中存在的缺点，笔者通过“机械设计基础”课程进行基于慕课与项目式教学模式探索研究，以线上课堂、线下课堂及项目研讨课堂的“三堂融合”的混合式教学模式和学习方法开展教学改革。教学实践表明，该教学模式极大地激发了学生的创造性及学习兴趣，提高了学生的综合能力。

关键词：慕课；项目式教学；机械设计基础；教学模式

0引言

报告中提出“要加快建设制造强国，加快发展先进制造业”，而建设与发展“新工科”成为社会经济发展的现实需求。要大力发展“新工科”，就需要对接新兴的产业，以此培养出更多新型工科人才，助力中华民族的伟大复兴。在教育部建设“一流高校、一流专业”和大力发展“新工科”的背景下，急需对传统的工科进行升级改造，从“以教师为中心”的“传道、授业、解惑”逐步走向“以学生为中心”的“悟道、求业、生惑”的新境界[1]。“机械设计基础”课程在工科专业可以说是最基础的一门专业课，也是在国内外机械工程专业中的一门基础课。对于机械工程专业的学生来说，这更是一门十分重要的必修课。同时，“机械设计基础”课程对于本科生进行创新结构设计、研究生进行高等机械设计起到了重要的指导作用。随着高等教育教学模式的发展，当前“机械设计基础”课程面临着诸多挑战。一方面，课程的知识理论体系仍然沿用传统教学方法，较为注重知识点教学，知识传授碎片化，学生参与度浅，知识创造和运用能力训练不足。另一方面，通过把“机械原理”和“机械设计”两门课程合为现在的“机械设计基础”课程，导致现在的教学课时被压缩，不能详细讲解重要知识点，造成学生接受理解机械理论知识有些难度。此外，面对当代青年学生，传统教学方法无法吸引学生兴趣，总有学生在课堂教学中做“低头一族”。从目前的这种教学方式看，教师在尽量多地传授知识，学生却在被动接受知识，这就导致学生的学习兴趣逐渐减少，无法做到机械设计的创新。伴随着大数据时代的到来，通过互联网进行线上学习的课程越来越多，比如慕课、雨课堂等新型课堂，学生不用在教室坐在一起，可以时间更加灵活地学到知识，这种新型课堂也是一种很好的教学方式。因此，基于新工科大背景，利用现代信息技术，以提高学生创新设计能力、激发学生的学习兴趣和探究精神、提高教学效率为目标，本文根据“机械设计基础”课程的特点，进行该课程线上—线下混合式教学手段和教学模式的探索。突出以学生为主体的理念，强调理论与实践、理论讲授与实验操作相结合。

1教学模式改革

以“引导+互动+研讨+自主探究”的方式，突出学生的主体地位，突出培养学生的研究探索精神、提出问题的能力和综合设计能力，改善传统的课堂教学，开展线上课堂、线下课堂及研讨课堂的“三堂互融”的混合式教学模式和学习方法的改革。线上课堂主要通过慕课、雨课堂等形式进行线上教学，线下课堂主要是通过“翻转课堂”的形式进行知识点的复习与答疑，研讨课堂通过与项目相结合的方式进行讨论[2]。1）线上学习。基于现有的慕课及移动互联平台，对不同的知识点选择合适的平台进行线上学习，并形成学习方案，调研学生线上学习的学习效果。根据课程与班级特点，拟计划在课程机械原理部分采用线上学习为主的方式，而在机械设计部分采用线上学习为辅的方式。2）线下教学。了解学生在线上课堂的学习效果，弥补学生在线上课堂没有理解的知识点，帮助学生解决疑惑，从而使学生更好地掌握知识。根据课程与班级特点，在课程机械设计部分采用线下教学为主的方式，而在机械原理部分采用线下教学为辅的方式。3）研讨课堂教学。针对课程“零部件设计”部分内容，分组开展项目式的研讨课程。老师和学生一起探究零部件的设计，教师起引导作用，学生以小组的形式共同讨论学习，让学生主动学习，激发学生的创造性，提高对课程的学习兴趣，促进创新型人才的培养[3]。

2教学准备

考虑到课程性质及特点、平台特点和学生在线学习条件，通过预听各平台课程、学生问卷调查、各平台操作实践，综合课程班级的学情特征分析后，决定选择中国大学MOOC平台的“机械设计基础”课程。该课程内容凝练，重难点突出，但部分重难点内容对于机械专业学生缺乏深入讲解，作业与测验内容从一定程度上不适合学生。因此，基于平台上这门课程，建设中国大学MOOC的SPOC异步课程，增加并修改部分课程内容，形成适合机械专业学生的章节内容体系。将这门SPOC异步课程作为学生课前预习、课后复习的慕课资源。此外，基于移动平台建立课程学习群，加强与学生交流，开展在线答疑讲解，有助于教师在接下来的课程学习中，有效地发现学生学习过程中存在的疑惑与需要教师及时回答的疑问。

3教学过程

3.1课前内容预习

通过慕课线上平台在课前预习内容，学生可以提前了解课程内容，便于学生掌握知识点。同时，老师可以在慕课后台查阅学生的完成情况，督促学生积极学习。通过预习下次课的教学内容，使同学们了解即将学习章节内容的大致范围与框架体系结构，有利于学生抓住重点与需要认真思考分析的知识点。

3.2课中学习管控与答疑

课中，为加强学生上课仪式感，课前采用慕课课堂教学管理工具开展签到。课堂讲解主要以内容的重点和难点开篇，接着以工程应用为背景，讲授知识点的实际应用，并针对学生在预习过程中遇到的重难点进行答疑。以提出问题—思考问题—比较方案的形式，加强师生之间的互动。为避免学生在课堂学习中产生疲惫感，基于雨课堂等课堂管理小程序，开展随堂测验活动，平均以一节课5道题的题量，检验学生当堂内容掌握情况。还可以通过投票的形式了解学生对课上讲解的掌握情况，并针对学生的问题进行答疑解惑，进一步更好地掌握知识[4]。

3.3课中学生汇报和小项目讨论针对“机械设计基础”课程特点，进行学生分组，6人一组，每组完成一个小课题，在课外大作业环节中进行讨论和展示。同时，为激发学生自主学习兴趣，将“机械设计基础”零件设计部分的部分章节内容采用由学生向同学们讲解的方式，帮助同学们更好地理解零件设计中经验性及规律性内容。

3.4课后作业反馈与答疑

在每章内容结束后，都会作业，通过作业的完成情况检测学生对本章内容的掌握情况，并借助中国大学MOOC平台拍照提交作业，增加学生的参与感。通过查阅直播授课中的随堂测试题答题情况与评阅学生提交的课后作业，详细讲解课堂中普遍出现的疑问，以便同学们进一步掌握相关的知识点。同时，在整个学期教学过程中，根据学生的作业作答情况以及每次课后的总结与分析，会适时安排2～3节习题课专门用来讲解关键且大部分同学存在疑问的章节习题。此外，课后答疑也是必不可少、十分重要的一环，线上教学更是如此。课后答疑不仅能够巩固落实课上教学效果，而且还有着其他教学形式无可替代的作用，同学们可以针对课后复习巩固过程中出现的问题通过钉钉、微信等进行提问，教师再给予解答和回复。

4实践与初步成效

以2018级机械工程专业一个教学合班（包括两个自然班，共72名学生）为混合式教学开展的实践班级。采用“慕课+项目式讨论”的混合式教学，按照前述教学过程进行混合式教学。除前述教学环节外，还进行了期中考试与期末考试，以检查学生线上学习情况。通过这种混合式教学的方式，在慕课平台开展线上教学，教师给学生讲解基本知识点，着重掌握重点和难点，培养学生自主获取知识的积极性。在线下通过作业的形式进一步帮助学生理解知识点，形成完整的知识点体系。通过项目研讨式教学，激发学生创造性思维，培养学生团队合作、沟通交流、科学表达及动手实践的能力。整个课程环节的成绩分配如表1所示。实践项目主要为结构的创新设计，学生需要完成三维建模、设计原理图绘制、撰写说明书、制作汇报PPT。为督促每个学生在项目中均发挥作用，根据组内成员匿名互评结果，引入参与度和贡献度来计算个人成绩。项目汇报评分规则如表2所示。通过实践，混合式教学班的平均成绩较往年变化不大，但学生学习的积极性有显著提高，项目实践过程中，展示的综合能力较以往传统式教学显著突出，学生基于课程中学到的知识积极参与大学生创新创业项目，参与项目人数较上年度有所提高。此次教学探索表明混合式教学是当前高等教育教学方法发展的一种必然产物，是融合新技术和新思想的教学理念，需要教师与学生在思想上认可这种教学学习方式；需要教师将关注点从教授知识点转移到设计课程环节；需要教师多进行相关线上教学效果、学习效果的讨论，不断提高教学技巧和教学素养，而学生更要转变被动学习方式，克服惰性，提升自控能力及自学水平[5]。

5结束语

综上所述，在“互联网+”的教育背景下，开展线上慕课和项目式教学的混合式教学模式的新型教学方式，为推动“新工科”建设中的课程教学改革提供新思路，将其应用在机械专业基础课程的改革，为培养综合素质高、创新设计能力强的机械工程复合型人才夯实了基础。

参考文献：

[1]吴岩.建设中国“金课”[J].中国大学教学，2018(12)：4-9.

[2]赵丽，鲍莹莹.基于混合学习的大学“翻转课堂”教学模式实践研究[J].中国大学教学，2017(9)：75-79+90.

[3]任晓莉，刘吉轩，韩海燕.“机械设计基础课程设计”教学改革研究与实践[J].机械设计与制造工程，2019(11)：123-126.

[4]罗大兵，张祖涛，潘亚嘉，等.慕课与项目式教学相结合的工科类课程教学模式探索[J].高等工程教育研究，2020(2)：164-168.

[5]刘爱华，张洪丽，管志光.混合式课程教学中的互动环节探讨：以机械设计基础课程为例[J].教育信息化论坛，2020(2)：5-6.

作者:陈坤 王洋 单位:新疆大学机械工程学院