機械設計基礎課程設計SPOC混合教學模式研究

劉后廣 程志紅 楊建華 劉送永 程剛

摘要：根據(jù)機械設計基礎課程設計的課程特征及學生教育背景，從目前該課程教學中遇到的實際問題出發(fā)，探索基于SPOC混合教學的新模式，將線上教學與課堂教學有機結(jié)合。為了實施該教學模式，制定了SPOC加課堂的混合教學流程，設計了該課程的混合教學內(nèi)容方案。增強了學生課程學習的主動性及團隊協(xié)助能力，實現(xiàn)了線上線下的多維互動，拓展了教學時間。

關鍵詞：機械設計基礎；課程設計；SPOC；混合式教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）19-0140-02

一、前言

《機械設計基礎》是面向采礦工程、安全工程、工業(yè)設計等非機類專業(yè)，及材料工程、熱能與動力工程等近機類專業(yè)開設的一門重要的學科基礎必修課，是從工程制圖、理論力學、材料力學等理論基礎課向礦山機械等實踐性很強的專業(yè)課程過渡的重要課程。《機械設計基礎課程設計》是該門基礎必修課程配套的一門重要的實踐教學課程，是學生首次接受的全面工程設計訓練。該實踐課程要求學生綜合運用已學過的多門基礎課程解決工程問題，對幫助學生形成正確的工程設計思想、提高綜合分析能力、增進創(chuàng)新精神、培養(yǎng)良好的工程素質(zhì)具有關鍵的先導性作用。然而，傳統(tǒng)《機械設計基礎課程設計》分配課時少，且與學生期末考試重合。在該期間內(nèi)，學生需要通過查閱大量設計手冊中的表格及其他相關資料，對齒輪減速器進行設計；并需完成裝配圖1張，零件圖1—2張，以及設計說明書1本，工作量大。很多學生只能通過簡單模仿往年學生的數(shù)據(jù)和圖紙來完成，沒能掌握設計過程。如何在課時不足的情況下提高課程教學質(zhì)量，是急需解決的問題。

慕課（MOOC）作為一種基于信息技術的教學新模式，近幾年在世界范圍迅速興起。這種利用在線教育拓展教學時空的模式，為課程設計課時不足問題的解決提供了可能。然而，隨著慕課的推廣，高輟學率、參與度不足、學習管理難、缺乏浸潤式學習體驗等弊端逐漸凸顯，無法滿足課程設計學習中深度及廣度等個性化的學習訴求。針對“慕課”上述問題，國內(nèi)外教育界的很多學者都在探索既能利用現(xiàn)代信息技術，又能確保類似傳統(tǒng)課堂教學效果的“后慕課”時代教育方式。由加州大學伯克利分校Armando Fox教授于2013年提出的SPOC（Small Private Online Course，小規(guī)模限制性在線課程），一種線上教學與線下傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的混合教學新模式，便是其中最具代表性的一種。同年，在比爾及梅琳達·蓋茨基金會資助下，基于edX及MITx平臺的對比教學研究結(jié)果顯示：講授同樣的課程，采用SPOC教學方式的學生最終平均分數(shù)高于慕課教學方式下近10分。能否將SPOC混合教學模式引入《機械設計基礎課程設計》的教學過程；以及如何結(jié)合該門課程的特點引入該新教學模式，以解決現(xiàn)有課程課時短、工作量大、對學生專業(yè)綜合能力要求高的問題，是本文探索研究的內(nèi)容。

二、課程設計SPOC混合教學模式設計

SPOC教學模式是一種基于線上、線下的混合教學模式，其中，線上教學具有學習時間自由，易用現(xiàn)代信息手段闡述知識點的優(yōu)點；而線下教學則具有易于引導學生主動思考，便于交流、探討，浸入感強的優(yōu)點。故在設計SPOC教學模式時，應在《機械設計基礎課程設計》課程特點的基礎上，充分考慮線上、線下教學的優(yōu)缺點，使兩種方法的優(yōu)勢得到充分利用，進而實現(xiàn)理想的教學效果。基于上述內(nèi)容，對課程設計的SPOC教學模式路徑進行設計，如圖1所示。其主要由教學內(nèi)容設計、線上—課堂混合教學實施、成績評定三部分組成。

1.教學內(nèi)容設計。包括課程設計內(nèi)容切分，設計階段劃分及學習資源設計與開發(fā)三部分。其中，課程設計內(nèi)容切分是為了便于學生利用課下碎片化時間進行自學，將機械設計基礎課程設計的內(nèi)容進行小知識點化地切分。先將課程設計內(nèi)容按照對象的不同劃分為傳動裝置總體設計方案設計，電動機型號確定，傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算，傳動零件、軸的設計計算，滾動軸承、聯(lián)軸器、鍵及潤滑密封的選擇和校驗，減速器機體結(jié)構(gòu)及其附件設計，裝配圖與零件圖繪制6個單元模塊；再進一步將每個模塊的內(nèi)容細分為多個便于短時間學習的小知識點，如將“軸的設計計算”模塊細分為軸上零件布置與裝配方案擬定、軸的材料選擇、軸的結(jié)構(gòu)設計、軸的強度設計4小塊內(nèi)容。而設計階段劃分則是將1—2周的課程設計學習過程分割為課程導入、方案擬定與計算、裝配草圖繪制、裝配圖完成、零件圖完成、說明書完成、課程設計答辯7個階段。再根據(jù)上述內(nèi)容與階段的劃分，對相應線上線下的學習資源進行設計和開發(fā)，主要包括錄制微視頻、設計學習任務單、設計在線測驗內(nèi)容，及其他輔助材料的制作與整理。

2.線上、課堂混合教學實施。首先，通過線上教學的實施，導入課程并引導學生自主開展初步設計。具體來說，學生在分組后，查看單元設計任務，自學視頻課程；再以小組為單位，協(xié)作初步完成該單元布置的設計內(nèi)容；設計過程中遇到的常見問題，通過與學生及老師的在線討論，協(xié)作解決。其次，教師再結(jié)合傳統(tǒng)課堂教學，對設計過程中遇到的重難點進行解析。即在整理在線討論中遇到的難點問題基礎上，在課堂上針對性地結(jié)合拋錨式教學法等引導式教學方法對其進行深入講解。先后創(chuàng)建情境、確定問題，引導學生分析問題、主動探究，最終讓學生通過小組協(xié)作及與教師的積極探討解決問題。最后，再返回線上教學，對教學效果進行進一步的鞏固。學生將完善后的課程設計階段報告，通過在線平臺上傳；進行單元在線問題測試，對單元內(nèi)容的掌握進行再一次評估，加強學生對關鍵知識點的記憶；并進一步將課程設計完善過程中遇到的問題及產(chǎn)生的新想法在線與同學、教師討論交流，拓展知識。

3.成績評定。不同于傳統(tǒng)基于圖紙、說明書完成情況及答辯情況這種總結(jié)性評價的單一方法，本混合教學法采用過程評價與總結(jié)性評價相結(jié)合的方法。其中，過程評價一方面基于學生課堂中的表現(xiàn)、線上教學視頻觀看情況。另外一方面，在各個模塊完成后，增設在線測試題；結(jié)合學生在線測試及對應設計子階段完成情況對設計過程進行進一步評價。這種過程評價的增加促進了學生學習的主動性，綜合反應了學生課程設計的實際掌握情況，且避免了學生找他人代做的可能性。

三、結(jié)語

本文針對傳統(tǒng)課程設計課時短與工作量大的矛盾，探索了SPOC教學模式的應用。一學期的教學實踐表明，SPOC教學法不僅拓展了教學時間，且提高了學生的學習主動性及團隊協(xié)作精神。如傳統(tǒng)教學班越崎16-1班胡玉寧同學對應用新教學法班級學風的評價：“深深感受到2班學習的熱情，學習勁頭很足，比我們班學習氛圍好很多”。此外，授課學生也對SPOC教學法的實施效果給予了較高的評價，如越崎16-2班閆鴻池同學所說“這次的機械設計，不僅僅是我一個人的成果，更是大家共同的勞動成果。很幸運，我有一位好老師，課設會耐心地做視頻講解，會收集資料給同學共享，會自己做PPT一步步指引學生如何做。從剛拿到題目時的無從下手，老師的視頻講解，一步步猶如撥云見日，將機械設計的思路清楚地呈現(xiàn)在眼前”。

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