MOOC平臺下機械設計課程多元化教學改革及分析

申燚，袁明新，范紀華，羅黎

(江蘇科技大學 a. 蘇州理工學院； b. 機電與動力工程學院，江蘇 張家港 215600)

0 引言

“機械設計”是一門與工程聯系緊密、應用性很強的課程，學生通常因缺乏工程背景而感到學習枯燥。如何有效幫助學生掌握知識點，并提高工程應用能力，一直是該課程教學改革重點。李勇等[1]通過引入3D繪圖、模型加工來實現課程理論教學和實踐操作相融合的教學模式。李秀蓮等[2]將CDIO理念引入到課程教學中，實現了理論教學與工程實踐的結合。魏玉蘭等[3]提出了基于工程項目的課程設計教學改革，從而提高教學質量、培養學生自主創新能力。文獻[4] 圍繞實驗教學體系、課程設計和第二課堂開展實踐教學改革，實現了教學效果提高和學生綜合設計能力的培養。從已有成果來看，目前機械設計課程教學改革更多強調的是通過工程實踐來提高學生工程應用能力，但這在很大程度上仍然取決于學生的知識掌握程度，而現有課程教學仍遵循課堂知識傳授，課后作業練習的傳統模式，學生在學習過程中缺乏主動性，教學效果提升并不明顯。作為當前教育領域的一種新型學習模式，MOOC(慕課)近年來引起了國際社會的廣泛關注[5]，MOOC學習熱潮已經席卷美國和歐洲，近年來在中國也得到了廣泛推廣[6-7]。MOOC教學模式顛覆了傳統的課堂教學架構，利用網絡課程平臺資源，學生可以課前先完成知識點學習，然后在課堂上通過師生交流來掌握自學中無法理解的知識點，以及難以解決的工程問題，從而提高了教師授課和學生學習的效率。為提高工程性很強的機械設計課程教學效果，文中提出了MOOC平臺下的理論教學，同時將MOOC學習等納入考核體系，實現了課程的多元化教學改革，變學生被動學習為主動學習，激發了學生的學習興趣，提高了教學效果。

1 MOOC平臺下機械設計課程教學改革

在傳統教學模式中，教師是教學活動的中心，是教學主體，是知識傳授者，而學生是知識接受者。對于與實際聯系緊密的機械設計課程而言，學生往往因缺乏工程經驗而感到枯燥，學習主動性不夠。隨著信息時代的到來以及網絡技術的迅猛發展，MOOC作為一種新型網絡平臺，在實現資源共享基礎上提供了學生在線自主學習的機會，大大提升了教學效率。因此，為了進一步提高機械設計課程的教學效果，文中提出了MOOC平臺下的機械設計課程教學。在整合現有課程教學內容基礎上，充分發揮教師主導作用，體現學生主體地位，形成具有“工程驅動學習興趣、興趣激發學習自主性、自主性學習提高教學效果”教學理念的學生自主、教師輔助型教學體系，體系構成如圖1所示。

圖1 教學體系構成

1) 工程驅動學習興趣。如前所述，機械設計的強工程應用背景和學生的弱工程經驗是造成當前學生學習枯燥的主因。因此，為了提高學生利用MOOC平臺進行自主學習的興趣，課程教學團隊在教學平臺上增加了與課程知識點相關的工程案例，通過案例給學生架起聯系工程背景與課程知識點的橋梁，讓學生從解決工程問題過程中理解課程知識點，進而驅動學生的學習興趣。

2) 興趣激發學習自主性。學生結合工程案例，在興趣驅動下逐漸被引導去發現工程設計中存在的科學問題。對于疑難問題，學生通常通過課堂上與同學商討，向老師請教，以協作又自主的方式解決工程實際問題，進而掌握課程知識點的工程作用。期間教師更多承擔著問題引導、問題釋疑和問題總結的輔助性工作。學生通過問題的自主解決，在提升自身信心和能力的同時，也進一步激發了學習興趣。

3) 自主性學習提高教學效果。自主學習讓學生成為了學習的主體，這不僅讓學生有信心、有意愿去發現工程設計中存在的科學問題，通過解決工程中存在的技術難點，從而更好地掌握課程知識點。同時也會讓學生有意愿去主動考核自己對課程知識點的掌握程度，為此課程教學團隊在MOOC平臺上提供了網上測試和課外大作業，幫助學生發現和解決自主學習過程中的知識“盲點”，進而保證和提高課程教學效果。

2 MOOC平臺下機械設計課程考核方式的改革

考核一直是學生課程知識是否掌握，教師教學目標是否達標的度量尺。作為機械核心課程的機械設計，其考核一直被任課教師看重。以“知識量化記憶”為主的傳統單一期末閉卷考試，會讓死記硬背成為學生的唯一法寶，讓考核成為學生的學習負擔。雖然學生的學習成績可能會有所保證，但學生對知識的靈活運用能力卻減弱了，這與機械設計課程教學目的相背。開展課程考核方法改革，既是課程綜合改革的重要組成和關鍵環節，也是教學方法改革的重要支撐和保障。針對傳統的“知識量化記憶”式課程考核方法，文中提出了基于“課堂參與度、網絡小測試、課外大作業和期末考試緊密結合”的多元化綜合考核方法，如圖2所示。

圖2 課程考核方法實施計劃

這種貫穿課程教學全過程的考核更加注重學生的學習過程、學習態度和綜合能力，消除了考試形式單一化、考試內容統一化和考試成績功利化的不良影響。

3 MOOC平臺的多元化教學效果分析

我院機械設計課程在2014年被江蘇科技大學教務處立項為示范建設課程，重點推進該課程的MOOC平臺建設。經過兩年的精心建設，目前課程教學團隊已經完成了立項任務，并在我院機電、機制和熱動等專業中進行了運用。為了評價MOOC平臺下機械設計課程多元化教學改革的效果，文中從期末考試和課程設計兩方面進行教學效果分析。

3.1 課程期末考試成績分析

以2012級熱動專業1班35名學生與2013級熱動專業1班的35名學生為例進行比較，兩個年級采用同一套期末考試試卷。其中，2012級采用傳統的教學模式，2013級采用MOOC平臺下的多元化教學模式，學期期末考試各分數段分布情況如表1所示。由表1可以看出，2013級學生成績在60分及以上的學生數是31人，占88.57%；2012級學生數26人，占74.29%，比2013級低14.28個百分點。由此可以明顯看出， MOOC平臺下的多元化模式教學效果要明顯優于傳統教學模式，而這歸根結底主要是因為MOOC平臺下的教學改革，能有效提高學生的學習興趣，激發學生的學習自主性，而通過課堂答疑和學生間協作來解決實際工程問題，在提高自身問題解決能力的同時，也加深了學生對知識點的理解和掌握程度，從而促進了學生學習成績的提高。

表1 不同教學模式下機械設計課程期末考試成績分布

3.2 課程設計的效果分析

機械設計課程設計是機械類專業和近機械類專業學生的一次較全面的機械設計綜合訓練，是繼機械設計課程之后的綜合性與實踐教學環節，目的是培養學生分析和解決工程實際問題的能力，課程設計成績也從另一方面反映了學生的知識掌握程度和工程應用能力。表2為2012級和2013級熱動專業的機械設計課程設計成績分布。由表2可以看出，2013級熱動專業學生的課程設計優良率為65.71%，而2012級熱動專業優良率為45.71%，2013級比2012級優良率整整高出20個百分點。這主要是因為MOOC平臺下的多元化教學非常注重學生工程實踐能力的培養，對于課程中的重要章節知識點都會引入相應的工程實例讓學生進行分析解決，因此學生機械結構設計過程中的參數選擇、設計計算、圖紙質量、答辯時回答問題等正確率都有較大提高，其綜合實訓的效果要明顯優于傳統教學模式，從而進一步驗證了文中教學改革的有效性。

表2 2012級和2013級熱動專業的機械設計課程設計成績分布

4 結語

機械設計課程是工科院校機械類專業的主干課程，對培養學生解決實際工程問題，尤其是機械綜合設計能力起著至關重要的作用。為了提高我院機械類或近似機械類專業學生的機械設計能力，本課程教學團隊開展了MOOC平臺下的多元化教學改革。改革內容涉及課程教學和課程考核。自教學改革兩年以來，課題組指導學生畢業設計獲得2次省級優秀畢業設計團隊和1次省優秀畢業設計二等獎；教學團隊連續兩次指導學生的本科創新獲得優秀項目和優秀指導教師；指導學生參加2014年第六屆全國大學生機械創新設計大賽慧魚組獲得3個二等獎，2個三等獎，2016年又有5項機械創新作品入圍現場比賽。一系列成績的取得說明了我院學生的機械創新設計能力得到了較大的提高，同時也驗證了課題組開展的教學改革的有效性。

[1] 李勇，雷福祥，范修文，等.“機械設計”課程設計的新教學模式探索[J]. 新疆農機化，2015(6):42-45.

[2] 李秀蓮，楊龍興，邱睿，等. 基于CDIO及探究式教學法的機械設計課程教學改革[J]. 江蘇理工學院學報，2014(6):73-76.

[3] 魏玉蘭，李兵. 機械設計課程設計教學改革應用與實踐[J]. 湖州師范學院學報，2015，37(12):50-54.

[4] 申燚，李平正，王明強，等. 機械原理與設計的實踐環節體系改革與實踐[J]. 機械制造與自動化，2013, 42(4):101-103.

[5] 劉繼斌，趙曉宇，黃紀軍，等. MOOC對我國大學課程教學改革的啟示[J]. 高等教育研究學報，2013，36(4):7-9.

[6] 王琪. MOOC背景下高?；A課程教學改革探究[J]. 教育探索，2015(6):83-86.

[7] 成穎，周四元，張邦樂. 基于MOOC的藥劑學課程教學改革構想[J]. 教育探索，2015(2):149-153.