機械原理課程混合教學模式的研究與實踐

楊文敏

摘要：為了提高教學質量和教學績效，學校采用清華教育在線網絡教學綜合平臺建設機械原理網絡課程。2015年在機制專業采用混合教學，面授36學時，自主學習20學時，課程總評成績中在線學習占30%。采用混合教學提高了學生學習的積極性和主動性，也提高了教學的績效。

關鍵詞：機械原理；混合教學；網絡課程；教學模式

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）27-0169-03

一、引言

隨著學分制的實施，學校對專業課程的教學學時進行了不同程度的縮減，但用人單位對專業人才需求的質量標準并沒降低，相反，隨著各種新技術新方法的不斷涌現，專業課程的教學內容還要不斷更新和充實，因此，有必要尋求一種在課程學時減少的情況下，又能保證人才培養質量的教學模式。2011年，國外提出了大規模開放課程（MOOCs）的教學模式，許多高校認為找到了一個絕佳的教學模式。實際上，據朱永海、韓錫斌等的調查分析，2012年和2013年，美國高校已經開設MOOCs的僅3.8%，計劃開設的僅9.35%，54.05%的高校沒有決定開設，有32.85%的高校明確表示不打算開設MOOCs[1]。哈佛大學負責HarvardX（edX）的主任羅伯特·魯（Robert Lue）教授認為：MOOCs已經過時了，課程不必是大規模的，也不必是開放的[2]。斯隆聯盟在線教育在2014年1月的系列報告中，統計了美國高校提供在線課程與混合課程的情況，結果表明，截止2013年底，70%的院校領導認為他們將有40%的混合課程[3]。

二、研究現狀

國內有高校在公共基礎課中開始試行混合教學，專業課實施混合教學的還很少[4-6]。黑龍江大學的形勢任務教育課在2015年采用線上網絡教學4個專題，線下面授教學4個專題。安徽大學的形勢與政策課在2013下半年就啟用了混合教學，學生的總評成績中，網絡學習情況占50%，參加專題討論情況占30%，網上完成作業占20%。浙江大學的信息技術課采用在線學習加課堂討論的混合教學。福建化工學校的二維動畫制作采用40分鐘自主學習加40分鐘作品制作的形式實施混合教學，將“聽老師講”變成“自己學”，采用交互式視頻講解技能操作訓練，對學生高度分組，滿意度很高。石河子大學的家畜繁殖學（54學時），在改革前有44學時為面授，10學時實踐，采用清華網絡教學平臺后，改為線上40學時、實踐14學時、面授14學時，建立由1000多道題組成的試題庫，學生上機考試，隨機抽取試題，由計算機當場給出課程成績[7]。通過分析國內國外的情況可知，混合教學是教學模式的一種創新，可提高教學質量和教學績效。

三、混合教學的內涵

混合教學是介于傳統課堂教學和完全網絡在線學習之間的教學模式，是指將面授教學（Face-to-Face Learning）與在線學習（Online Learning）相融合，以達到有效學習的一種學習模式[8]。傳統課堂教學以黑板、實物等為教學媒體，以傳授知識為主，注重面授教學的實施，以教師為主體，學生被動接受，學習方式單一，教學評價以總結性評價為主。而混合教學綜合考慮課堂教學要素與在線教學要素，教學內容除教材以外，還包括豐富的在線教學內容，教學媒體豐富，教學過程和模式多樣化，以學生為主體，由教師進行主導，教學提供線上線下多種學習方式，以能力培養為主，注重將面授教學與在線教學進行互補，發揮最大優勢。對比傳統課堂教學和完全在線教學，混合教學擴展學習時間、空間和機會，支持多種教學資源的提供，通過交互與合作促進學生積極參與到教學中，支持課程管理活動（例如交流、評估、評分、反饋）。總之，混合課程可提高教學的質量和績效。

四、機械原理混合教學

機械原理課是機械類專業的一門主干技術基礎課程，在學生知識、能力和素質的培養體系中，占有十分重要的地位。本課程的任務是使學生掌握機構學和機器動力學的基本理論、基本知識和基本技能，學會常用機構的分析和綜合方法，并具有進行機械系統運動方案設計的初步能力。在培養機械類高級工程技術人才的全局中，本課程為學生從事機械方面的設計、制造、研究和開發奠定了重要的基礎，具有增強學生適應機械技術工作能力的作用。

全國機械原理教學指導委員會建議該課程的學時為70學時（理論56學時，實驗14學時），課程設計1周[9]。我校2013版人才培養方案修訂為60學時（理論46學時，實驗14學時）。課時減少了，但隨著現代設計方法和先進制造技術的發展，課程內容不斷充實，如隨著工業機器人的需求發展，課程中新增了開鏈機構的設計和運動分析。因此，僅靠課堂面授的46學時，教師無法高質量地完成教學內容。

1.機械原理混合教學設計。（1）教學內容的安排。混合教學一般將適合于網絡學習的教學內容安排成E-Learning模式，將不適合的內容或者難以實現網絡學習的內容安排成老師講授或指導的模式，并采用網絡進行教學信息交流、作業的管理等。筆者對機械原理課程中以下幾方面的內容安排了網絡自主或協作學習：一是難度大，不容易理解的內容，如機構結構組成等，可在線上多次重放動畫（或視頻）便于理解；二是純粹文字敘述、無公式推導演算的內容。具體說來主要有以下一些內容：緒論；機構組成；平面四桿機構的類型；凸輪機構的組成及類型；凸輪從動件常用運動規律；齒輪機構的組成和類型；漸開線齒廓的切制原理；輪系的類型及功用；間歇運動機構的組成及工作原理；剛性轉子的平衡；機械運轉速度波動的類型及調節方法；機械系統方案設計的一般流程。總計約20學時。（2）網絡課程的架構設計。我校的機械原理網絡課程采用清華在線教育綜合課程平臺作為開發平臺。該平臺支持MOOC、混合教學、網絡輔助教學等多種教學模式，是一個通用的網絡教學平臺，主要有課程建設、課程學習、學習社區、學習分析、課程管理等模塊（圖1）。我們靈活運用其功能模塊，創建機械原理網絡課程用戶界面及其課程內容，如圖2所示。網絡課程內容包含教學大綱、教師教案、考試大綱、理論課、實驗課、課程設計等內容。另外，還有豐富的圖片、視頻、動畫等課程資源。理論課程內容包括分章節的演示文稿、視頻播課、課程作業、試題庫、試卷庫、課程問卷、答疑討論等內容。課程實驗模塊包括實驗指導書、實驗操作視頻、實驗報告格式及樣例。課程設計模塊中主要包括任務書、輔導課的PPT、格式規范要求、樣例、幾種機構建模及分析軟件的使用方法介紹等內容。（3）課程資源的建設。課程資源的類型有文本、圖片、動畫、視頻等。文本可以直接在平臺的編輯器中輸入，也可在文字處理軟件中編輯好后再導入課程平臺。圖片有教材中的插圖、實物照片、三維實體截圖等。圖片中的線圖建議用不同的顏色區分各圖形對象，機構結構圖建議用三維爆炸視圖或動畫形式，直觀清晰，方便理解。視頻可采用手機、攝像頭、照相機等常用工具進行制作，進行適當的格式轉換，建議單個視頻長度不超過5分鐘，僅針對單個知識點，文件大小不能太大，方便學生利用零散時間在移動終端上學習。本機械原理網絡課程中共制作了171個機構動畫素材文件，68個視頻素材。

2.機械原理混合教學實踐。2015年，我們在2013級機制專業中試用了混合教學。線下第一次課明確上述線上線下的內容安排，對混合教學的實施方式做了說明，對網絡課程的使用方法進行了演示，要求學生按教學進度安排進行線上和線下的學習。學生在線學習時可分章節、分知識點觀看播課單元，研讀課程內容，若有疑問可在討論區發問，老師和其他同學均可在線上答疑。課程作業暫時只要求客觀題在線提交，主觀題要求線下提交紙質作業。線下理論課的教學方式也實施了改革，一是對線上的教學內容僅作總結歸納，并通過提問、組織課程討論等方式檢查學生在線學習的效果；二是對線下教學內容采用多媒體教學手段進行精講。每個月采用網絡課程中的試題庫對學過的內容實施在線測試，檢查學生的學習效果，以督促學生按教學進度完成學習任務。

課程結束后，學生修讀這門課程的總評成績由平時成績和期末考試成績兩部分組成。平時成績根據網絡課程平臺中學生的學習統計給出，占30%；期末考試成績占70%，其中客觀題（40分）采用在線測試，主觀題（60分）采用傳統紙質考試。從最終成績來看，成績符合正態分布，平均成績75.6分。從學生評教的結果來看，學生滿意度為93.2%。

五、結論

混合教學綜合考慮了課堂教學要素與在線教學要素，是一種新的教學模式，特別適用公共課和專業基礎課的教學。我校在機械原理課程中使用混合教學，顯著地提高了教學的質量和績效，為其他課程起到了示范和引領作用。

參考文獻：

[1]朱永海，韓錫斌，楊娟，等.高等教育借助在線發展已成不可逆轉的趨勢——美國在線教育11年系列報告的綜合分析及啟示[J].清華大學教育研究，2014，（04）：92-100.

[2]申靈靈，韓錫斌，程建鋼.“后MOOC時代”終極回歸開放在線教育——2008-2014年國際文獻研究特點分析與趨勢思考[J].現代遠程教育研究，2014，（03）：17-26.

[3]韓錫斌，葛文雙，周潛，等.MOOC平臺與典型網絡教學平臺的比較研究[J].中國電化教育，2014，（01）：61-68.

[4]李一浩，王輝，裴旭明.面向機電專業混合教學模式的探索[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2015，（01）：234-235.

[5]唐美玲，關多嬌，楊利.混合課堂模式下的《工程流體力學》課程的教學改革[J].經濟師，2015，（04）：250-251.

[6]吳東醒，付志文，馮穎竹.農業氣象學課程開展混合式教學的實踐與探索[J].農業網絡信息，2008，（08）：117-120.

[7]清華教育在線.課程共享聯盟[EB/OL]：http：//courseunion.theti.org/courseunion/course/welcome.jsp.

[8]蔡新.混合教學管理系統的研究與設計[J].現代教育技術，2010，20（7）：40-43.

[9]中國機械工程學科教程研究組編寫.中國機械工程學科教程[M].北京：清華大學出版社，2008：50-52.