機械原理課程的混合式教學研究與實踐

德州學院 王會

現在是信息化時代，隨著互聯網技術的普及和發展，大學教育發展獲得了前所未有的改變。線上課程、慕課紛紛隨移動互聯網的發展涌現出來，吸引了大眾的眼球，也似乎成為現代化教學的一種新趨勢。機械原理課程是機械設計制造及其自動化專業的核心課程，主要學習機構學的理論知識，教學目標是使學生具有初步的機械系統方案設計能力，重點培養學生的工程實踐能力和創新能力。如何在機械原理課中將線上、線下教學合理地融合在一起，充分發揮各自的教學優勢，建立良好的混合教學模式，為機械原理課程教學提質增效提供新的路徑，成為機械專業教師面臨的主要問題。

1 課程教學面臨的問題

1.1 課時縮減的問題

采取學分制改革以后，教學計劃中的總學時調整為64 學時，其中理論學時為48 學時，實驗學時為16 學時。課時的縮減導致任課教師有些章節內容講得比較快，課容容量比較大，并刪掉一部分理論內容。教師課上一味地在講課，沒有較多的時間和學生進行互動。而機械原理課程是機械專業的考研課程，同時也是與工程實際聯系非常密切的課程。學生學習的積極性不高，學習效果較差，難以高質量地完成教學任務。

1.2 學生對知識點的掌握不盡人意

機械原理課程的理論知識點很多，包括機構的結構分析、運動分析和動力學部分、常見機構以及機械系統方案設計等內容。許多內容學生不是很容易掌握和理解。里面有些知識點需要用到理論力學的運動學和力學分析部分的知識，要求學生具有比較好的理解力和想象力。另外機械原理課程中的知識點涉及工程實踐中的應用實例，課程相對比較枯燥，學生對知識點的掌握不是很透徹，也無法靈活應用所學知識解決工程實際的問題。

1.3 教學模式比較單一

傳統的機械原理教學的模式僅限于課堂教學，以教師講課為主，學生只能被動地學習知識。教師講課過程中，有些學生不認真聽課，玩手機，學生的學習主動性低，利用所學知識解決工程問題的能力較差，不利于對學生的工程實踐能力和創新能力的培養。

2 機械原理混合式教學的探索

2.1 在線網站資源的建設

采用混合式教學就必須建設機械原理課程的在線學習網站。在線網絡資源包括線上教學的理論和實驗部分的視頻庫、各章節的練習題和測試題、學生學習的資料、試題庫、要求學生討論的問題、在線答疑等。將線上教學內容的知識點錄制成學習視頻，視頻一般10 分鐘，學習中設置過關答題，以避免學生只是刷視頻獲得積分。在線網站資源并不是靜態的，而是根據學生的實際學習情況隨時進行動態調整以適應混合式教學的開展。

2.2 線上、線下教學內容的設計

2.2.1 理論教學內容的設計

對機械原理課程講授的知識點進行線上、線下教學內容的分配。分配原則是將學生比較容易理解掌握的知識點作為線上教學內容，學生在課前線上完成。這樣可以節省線下課堂的時間，能夠提高知識的傳授效率。將難理解的知識點、工程應用及創新方面的知識點作為線下課堂的教學內容，通過課堂學生和教師的互動學習達到學習效果。按照分配原則將課程的知識點一一羅列出來，分出線上教學和線下教學的部分內容，這兩部分教學內容相互呼應，相互提高。

2.2.2 實驗教學內容設計

對實驗教學內容進行分類，將認知和驗證類型的實驗放到線上進行，如機構的認知實驗、機構運動簡圖的分析試驗、齒輪范成原理實驗采用線上教學。通過學校的爾雅在線學習平臺發布線上實驗的學習要求和實驗視頻，學生提交實驗報告。將綜合型和創新型的實驗，如平面機構的創新設計實驗等實驗在實驗室現場進行，重點培養學生的操作動手能力和創新能力。

2.3 混合式教學模式的探索

目前，機械原理傳統的線下教學模式是多媒體教學和黑板教學相結合。現在大學教室的教師用的電腦都是能上網的，大學學生每人都有手機，為進行新的機械原理的新教學模式提供了有利的條件。新的教學模式是利用學校的網絡教學平臺，采用多媒體教學、黑板教學、學生手機三合一的方式進行。傳統的教師上課時提出問題讓學生回答和討論，因對學生回答做記錄統計比較麻煩，課堂表現大部分未計入考核成績中。新模式下教師上課提問和要求學生討論時，利用學習通APP 的搶答功能或選人活動，讓學生回答問題，回答后直接將得分記錄到學習通里，并將此部分成績作為課堂表現成績按一定比例計入線下過程性考核成績里。學生用學習通搶答，調動了回答問題的積極性，同時也能集中學生的上課的注意力。

網站中制定了詳細的在線學習流程說明圖，旨在為學生的自主學習提供方法指導，并強調每次上課會根據內容和學情進行適當調整，從而保證混合式教學活動的順利進行。

2.4 混合式教學的改革案例

下面以平面連桿機構的設計部分內容為例，采用混合式教學法在理論教學上的運用。

2.4.1 知識點的線上線下教學分配。

線上學習的知識點：（1）連桿機構的特點和分類；（2）平面四桿機構的基本類型和應用；（3）平面四桿機構的演化形式及應用；（4）平面四桿機構的急回運動和死點的基本知識；（5）平面多桿機構。

線下課堂教學的知識點：（1）平面四桿機構有曲柄的條件、四桿機構基本類型判定；（2）平面四桿機構急回特性及工程應用；（3）四桿機構的傳動角、運動連續性；（4）平面四桿機構的設計：用圖解法設計四桿機構。

2.4.2 線上教學

課前給學生發布線上學習的每一個知識點具體學習任務要求。任務的發布一方面可以使學生明確每周具體的學習進度和要求；另一方面還可以使學生更加合理地安排課下自主學習的時間，提高學習效率。學生可以參照要求，在規定的時間內完成相應的學習任務。教師線上指導學生進行在線課程的自主學習，并根據后臺統計情況督促學生在規定的時間內完成相應的學習任務。如連桿機構及其傳動特點知識點中，提前發布在線具體的學習視頻、測試學習效果任務；另外還發布思考或討論任務，如舉出生活中的連桿機構的應用實例；想一個能利用連桿機構進行創新設計的小發明。

教師從平臺的各類統計數據可以看到，在線教學現狀所調整的教學設計能否使學生“忙起來”，包括課前線上學習和資源共享、小組合作、課后的思維拓展等。同時根據數據統計結果調整在線學習的相關資料。

2.4.3 線下課堂教學

課堂教學時教師要保證將學生線上學習知識與線下上課學習的無縫銜接。講新知識前，讓學生討論或回答在線學習任務中提出的思考和要討論的問題，了解學生的在線知識的掌握情況。課堂教學中采用案例式教學法，根據實際工程案例重點講解連桿機構的運動特性和設計等綜合性、創新性的內容。講完連桿機構設計后，發布本章作業。以小組為單位，讓學生結合自己身邊生活和學習的需要，選擇感興趣的連桿機構的設計題目，根據所學知識完成一個簡單機械的設計并撰寫設計報告，培養學生理論和實踐相結合的能力。

2.5 考核方式的改革

機械原理的考核包括學生學習的各個環節，考核范圍包括線上學習、線下學習和實驗三部分。

2.5.1 線上學習的過程性考核：

根據網絡在線學習平臺掌握學生線上學習任務完成情況，在學習平臺上對學生的課堂互動、觀看時長、網上作業成績、網上測試等進行權重設置，對學生的學習進行整體評價和評分。按20%比例將這部分成績計入機械原理課程的綜合成績中。

2.5.2 線下過程性考核和效果性考核：

線下過程性考核主要是對學生課堂上的表現、考勤和作業等方面進行考核，按20%比例將這部分成績計入機械原理課程的綜合成績中。線下效果性考核采用集中進行期末考試，測試所有章節的知識，成績認定應本著“公平、公正、公開”的原則進行。期末考試成績按40%比例計入機械原理課程綜合成績中。

2.5.3 實驗教學的考核

學生的實驗成績包括線上實驗成績和線下實驗成績兩部分。線上實驗成績根據學生網上提交的實驗報告進行評定；線下實驗成績根據學生現場實驗的操作表現、獲得實驗數據準確性、實驗報告等進行評定。最后的實驗成績按20%比例計入機械原理課程綜合成績中。

3 總結和反思

將混合教學模式應用在機械原理課程教學中是現代教學發展的必然趨勢。將教學的各個環節線上和線下相結合，能夠增進學生和任課教師的互動交流，促進信息化的教學改革。但混合教學模式也是一項較為復雜的系統化工程。需要教師們積極參與到建設中；教師在教學中還要進一步探索和實踐如何改進教學設計引導學生參與課堂學習，如何實現線上學習和線下課堂的深入融合等問題，從而進一步深化教學改革，提高人才的培養質量。