機械CAD/CAM課程線上線下混合式教學設計

蔡厚道 張美蕓 周細林

(江西科技學院智能工程學院，江西 南昌 330098)

1 線上線下混合式教學總體思路

1.1 課程基本信息

機械CAD/CAM課程是智能工程學院面向機械設計制造及其自動化專業本科生開設的一門實踐性很強的專業必修課，旨在夯實工程設計與制造專業技能，培養學生進行計算機輔助設計、制造及工藝分析等能力。該課程為上機實踐操作，上課軟件選用UG10.0，課程時長共計16周、48學時、3學分。2019-2020學年春季學期，開設班級為18本機械設計1班和18本機械設計2班，本研究以1班為研究對象。

1.2 混合式教學模式

機械CAD/CAM課程通過融合線上超星爾雅MOOC與線下上機實踐教學面授，有利于滿足學生碎片化學習、個性化學習和自主化學習的需求，線上超星爾雅MOOC主要包括視頻、章節、討論、習題和群聊，線下上機實踐教學面授主要包括演示講解、師生交互、項目演練和課堂測試，其教學模式如圖1所示。

圖1 機械CAD/CAM課程線上線下混合式教學模式

2 線上線下混合式教學設計

2.1 教學目標設計

以布魯姆提出的教學理論為基礎，將機械CAD/CAM課程分解為48個知識點，徹底打破課程項目任務分類的限制，其中，部分知識點由學生通過線上超星爾雅MOOC自主學習完成。

布魯姆認為，在知識領域的教育目標可分成知識、理解、應用、分析、綜合與評價6個層次[2]。按布魯姆教學目標分類法，對48個知識點逐個重新進行教學目標設計，每個知識點設計科學的教學方案、教學活動、以目標達成度為中心的多元化評價方式，比如線上討論、線上群聊、課堂測試、課堂師生交互、實踐項目設計等[3]。

2.2 信息化教學平臺創建

本課程信息化教學平臺借助超星學習通在線教育平臺來進行構建。在平臺上創建機械CAD/CAM課程并上傳了豐富的課程線上教學電子資源，包括48個知識點對應教學目標設計的教學資料、精選項目一～項目九、作業及視頻學習區等11個欄目。將依據知識點劃分的課程大綱與日歷、課程命題計劃與PPT、電子教案等材料上傳教學資料；在每一個精選項目欄目下，為了培養應用型人才，提高學生就業力構建了以企業職性工作工程為主線的項目任務目標、任務分析、操作過程、相關知識點及案例訓練；為了加強實踐創新能力，提升學生學習效率，構建了學習經驗交流、作業與試題、視頻學習區。

2.3 教學內容設計

教學內容設計主要對課程重點與難點的知識點，課程的重點是使學生在完成項目任務學習和上機實踐操作后，能夠對CAD/CAM技術有深刻的理解，并能熟練完成項目內容的實際操作；難點是涉及如何把理論知識與實際操作內容進行有機整合，開發適合學生訓練的獨立項目，而且每個訓練項目都具有合適的難度，很強的實用性和針對性，涉及對機械設計與制造的全面理解掌握及CAD/CAM技術的綜合應用。

為了使學生掌握教學內容知識點，教學過程中采取了以下措施：(1)注重教學內容的合理取舍。教學過程中注重應用性知識和技能的介紹，著重要傳授軟件的設計思想及對其功能實現的作用。(2)以學生為主體，教學方法的靈活多變。通過對零部件生產過程技能訓練項目的講授，實際操作性演示，重點與難點問題解答與輔導，同時采用現代教育技術，運用PPT、AVI等多種不同類型課件結合一起進行教學，做到精講多練。(3)灌輸“做中學”的學習方法和理念。課程設置包含若干精選實踐項目，既有基礎層次項目，也有高層次項目。基礎層次項目使學生掌握軟件的基本應用，高層次項目使學生掌握軟件的綜合應用。

2.4 教學環節設計

(1)線上自主學習環節設計。依據上述教學內容設計的課程項目重點與難點，制作精選項目一～項目九相關知識點教學視頻，依次為微課程項目任務分析，主要解決建模思路、建模知識鋪墊問題；微課程產品造型設計與模具設計將精選項目分解為若干個子任務演示視頻；微課程CAM模塊進行拓展數控加工編程知識，鞏固和提高綜合應用能力。每個視頻配套有項目課前任務學習單，并將其發布在學習通活動通知里，學生根據要求依次觀看視頻，動手演練。這一環節主要培養學生獨立思考、自主學習的能力[4]。

(2)線下上機實踐環節設計。線上自主學習缺乏師生互動，無法把控學生參與度，也將直接影響學生的深度學習，針對線上與線下脫節的現象，融合線上MOOC與線下傳統課堂優勢的混合式教學成為發展的必然趨勢。機械CAD/CAM課程線下上機實踐環節基于MOOC開展，結合MOOC的章節作業、討論與群聊區的反饋，對線上學習及上機實踐普遍存在的的難點和疑點進行現場演示講解，切實地提高學生的實際動手能力，避免了眼高手低現象的發生。具體實施步驟：首先，由學生分組、小組協作進行學習效果展示，通過檢查課前任務學習單的知識點完成情況，發現線上自主學習疑難點，教師現場統一解決；然后，展開各精選項目子任務知識點的學習，課堂活動安排任務驅動、小組研討、師生交互、技巧分享等；最后，對整個混合式教學過程進行反饋，反饋的形式包括生評與師評、互評與督平，這一環節主要培養學生團隊協作、溝通表達的能力[5]。

(3)教學評估方式。為了更加合理地監測評估學生在整個教學過程中的表現，該課程采用線上自主學習(25%)、課堂活動評價(35%)、線下期末考試(40%)3個評估點形成的評估方式[3]。

3 實施效果

3.1 線上超星爾雅MOOC學習情況統計

經過2019-2020學年春季學期教學實踐，選學課程學生共計45人，課程發布任務點數119個，授課視頻總數為79個，非視頻資源總數為53個，人均觀看視頻總時長為607min，課程章節學習數為7024次，各類課堂活動發放116次，討論區主題及發文237條，人均發帖數為18.7條，課程章節測驗共有16份，提交在線隨堂練習855次。數據統計顯示，超星爾雅MOOC線上信息化教學平臺的使用率較高，線上自主學習主動性好，參與度高。

3.2 學生學習成績統計分析

為了檢驗采用線上線下混合式教學與傳統教學的學習效果，本研究在18本機械設計1班(實驗班)實施線上線下混合式教學模式，18本機械設計2班(對照班)實施傳統教學模式，期末考試采用由課程組老師統一編制的試題，1班(實驗班)與2班(對照班)期末成績數據分布，見表2。

表2 1班(實驗班)與2班(對照班)期末成績數據分布

通過對比表2中2個班的期末成績數據不難發現，1班學生成績在優、良、中占比比2班高出37.2%，不及格率降低了10.5%，班級平均分提高了9.37分，均方差減少了2.78。這也就意味著實驗班學生不僅在成績上有了顯著提高，在繪圖技巧、建模技能、學習效率上也取得了明顯進步。造成這一現象的原因是實驗班學生可充分利用線上超星爾雅MOOC自主學習，課前就學會軟件基本操作，線下上機實踐將有更多的時間來解決學習疑難點，既掌握了知識點又收獲了方法，而實施傳統教學模式的班級學生僅在課堂上演練操作，時間有限，來不及真正消化知識點和掌握建模方法，容易存在一看就會、一做就錯的現象。

4 結語

本課程線上線下混合式教學設計是以布魯姆在知識領域的教育目標分類為理論，針對課程教學內容重點與難點的知識點，采用線上超星爾雅MOOC自主學習平臺和線下上機實踐教學環節的混合式教學模式實施，實現傳統課堂與在線學習的混合、線上教學與線下教學的混合、理論教學與實踐教學的混合，切實提高學生的自主學習能力和教學效果。