智慧教學機械類專業課課程設計方案

汪 芳

(武漢華夏理工學院 智能制造學院，湖北 武漢 430223)

機械類專業課程是綜合性和實踐性很強的課程，想要取得好的教學效果，課程設計及教學方法的靈活應用非常重要，特別是在“互聯網+”時代，教師應該如何引導學生學習，讓學生成為課堂的主體？是每一位教師應該思考的問題。我在專業課教學中做了大量的探索工作，通過使用“雨課堂”、“學習通”等智慧教學工具使學生加入到數字化、信息化的課堂中，讓教學活動豐富多彩，并根據專業課的特色對整個教學過程和教學活動進行智慧教學設計，下面以《機床夾具設計》課程為例進行說明：

1 智慧教學課程設計方案

《機床夾具設計》 課堂實現了“教”與“學”的融合與統一。在教學過程中，師生互動和協同探究更為頻繁，使“教”與“學”相互滲透、相互融合[1]。結合BOPPPS教學設計方法，將該智慧教學課程設計為三個階段、十個環節，如圖1。三個階段分別為：課前、課中、課后；十個環節分別為：目標(Outcome)、前測(Pre-test)、學情分析(Analysis Classroom text Discussion Promotion)、導言(Bridge-in)、參與式學習(Participation)、中測(Classroom Test)、總結(Summary)、后測(Post-test)、討論(Discussion)、提升(Promotion)，構成了教與學統一、可持續發展的完整智慧教學過程。

圖1 《機床夾具設計》智慧教學課程設計導圖

1.1 課前階段

《機床夾具設計》課程的課前階段包括目標、前測和學情分析。傳統課堂教學中，教師會要求學生預習，但是并不能有效掌握學生的預習情況，更不會根據學生的預習情況來設計教學。因此，在智慧教學中，前測和學情分析顯得尤為重要，環環相扣。以第2章 工件在夾具中的定位為例：

目標：學生能根據工件的結構特點及加工要求擬定工件的定位方案，并能正確選用和設計定位元件以實現定位。前測:主觀題、問卷調查等。

學情分析：本節是該課程最重要也是最難的章節，定位元件的選擇與設計與生產實際聯系緊密，但是學生大多數并沒有見過實物，理解其工程應用難度較大；定位誤差的分析與計算，需要大量的習題反復練習。教師通過智慧課堂信息技術平臺及時了解、分析、掌握學生們對這一章節學習的基本信息，例如推送預習資料、發布預習作業、在討論區與學生互動等等。最后，教師基于教學目標、前測反饋、學生討論情況等，進行系統、全面的學情分析，從而制訂出最合適的課中階段教學設計方案。

1.2 課中階段

《機床夾具設計》課程的課中階段包括導言、參與式學習、中測和總結提升，相比于傳統課堂教學，智慧課堂開展了多種形式的課堂互動。

以第2章 工件在夾具中的定位為例：

導言：導言的作用是為了吸引學生的注意力和提高學生的學習興趣。《機床夾具設計》課程中通常采用采用圖片、經驗分享、和簡短影片等方式來導入本堂課要講的主要內容。

例如：定位誤差產生的原因，以工程應用中的實際加工例子導入，讓學生分組來分析和討論有哪些原因會引起定位的不準確，進而導致加工誤差。然后，教師來對這些產生的原因進行總結和歸類。因此對于定位誤差產生的原因這個知識點，不再是教師直接告訴學生是哪些原因，而是由學生自己分析思考，主動探索去找出答案，并且通過小組討論和辯證，幫助學生形成系統的知識構架。

參與式學習：參與式學習的目的在于主動學習、深入思考、強化印象。區別與傳統教學的教師講、學生聽，聽的效果如何？只能靠課后的作業和考試來檢測；智慧教學則以學生為主體，使用"雨課堂"等智慧教學工具開展互動答題、彈幕討論、演示等來激發學生參與積極性，實時掌握學生學習情況。例如:在分析完工件定位時限制自由度與加工要求的關系后，給出課堂練習題，要求學生通過彈幕將自己的分析結果發送到教室的投影上。

中測：在課堂中，教師通過“雨課堂”智慧教學工具發布學習任務后，學生按照指定要求完成課堂作業和課堂測驗，并通過自主學習、主動探究、合作完成小組任務，提交并展示成果。例如：組合定位分析講解后，給出主觀分析題，要求學生完成后將自己的分析結果以照片形式提交，教師現場批閱打分。

總結：教師通過參與式學習、中測、和小組作品對學生的學習過程進行評價反饋、拓展總結、提升重點，教師有針對性的選擇部分學生答案來進行評價講解，強化印象，進一步促進師生互動交流，培養學生創新創造思維[2]。

1.3 課后階段

《機床夾具設計》課程的課后階段包括后測、討論和提升， 在課后階段，《機床夾具設計》智慧教學課堂與傳統課堂的教學完全不同。

后測：傳統課堂中一般都是下課后學生完成課后作業，統一提交后教師進行批改，在下一節課進行作業講評和反饋。而在智慧課堂中，教師一般會推送個性化的復習資料，根據學生的前測和中測反饋結果有針對性地布置任務；此外，學生可以即時將作業發送給老師，得到即時的批改和反饋[3]。例如：通過“雨課堂”推送《機床夾具設計》試卷給學生，規定學生在多長時間內完成，完成后，立刻得到學生成績分布情況，如圖2，教師可以有針對性的進行錯題講解。

圖2 《機床夾具設計》后測及學生完成情況截圖

討論：通過大作業的形式做翻轉課堂，將每個班分為三個小組，教師給每個小組一個獨立的夾具設計任務。每個小組的成員通過討論、分工協作來完成夾具的整體結構設計、三維模型的建立、答辯ppt的制作，并集中匯報。同時，學生們可以在“雨課堂”討論區平臺發帖，和同學、老師交流自己的學習感受與疑問，進行總結反思。

提升：“雨課堂”等智慧教學工具，可以提供多種反饋數據，例如：學生考勤數據；學生課堂中的表現及對問題的回答的反饋數據；學生預習、復習的學習進程、效果的反饋數據；單元測驗、作業及考試的反饋數據等。這些數據可以從手機微信“雨課堂”小程序直接查看，也可以導出Excel表格發送到教師指定郵箱，教師通過這些評價、反饋數據改進教學策略，從而實現教學最優化。

2 學生學習效果

2018-2019學年《機床夾具設計》課程中，通過對學生的課堂學習狀態、自主學習狀態、學習成績進行系統全面的觀察和分析，發現采用智慧教學后，學生學習效果有明顯的提升，主要表現在以下幾個方面：

2.1 學生課堂參與度提高

(1)學生參與教學活動的形式多樣，參與問答互動、問卷調查、發送彈幕、圖片投稿、隨機點名、線上作業等。

(2)學生參與教學活動覆蓋面變廣，每一位學生都有參與教學活動的機會，例如主觀問答題，在傳統課堂上，因為時間和課程進度關系，通常只能選擇個別同學來回答。但是在智慧教學課堂，教師可以開啟彈幕，讓每一位學生參與討論，發表意見，參與教學全過程。機自1173-1174班的課堂，學生總人數69人，參與討論人數達到78人次和56人次。

(3)學生在參與教學活動中能進行深層次的思考和交流，不是被動學習。例如，教師在講授機床夾具設計的過程及要點時，會切入“大國工匠”、“工匠精神”等內容，要求學生以認真負責、踏實敬業的態度來對待學習和工作。通過視頻觀看和案例講解后，會讓學生交流對工匠精神的認識，能感受到學生在課堂上是積極思考和認真交流的。

2.2 學生考試成績大幅度提升

選擇機自1169班(傳統教學)和機自1174班(智慧教學)《機床夾具設計》考試的卷面成績做了對比分析，如圖3所示。可以看到，采用智慧教學后，學生成績有較大幅度的提升。

圖3 傳統教學和智慧教學學生考試成績對比圖

3 結束語

《機床夾具設計》智慧教學課程設計，是運用移動技術、智能技術、數據分析(挖掘)技術等新興技術實現課堂教學的信息化，從而使學生高效、便捷地學習[4]。問卷調查的數據反饋，學生們很喜歡這種授課方式，能構建多邊、豐富、多樣的師生、生生之間立體的信息交流與反饋，能很好的調動他們的學習積極性，提高了課堂參與度，對教學內容有更深入的理解。