機械類課程新型混合式教學改革研究

胡瓊，申屠留芳，桂艷，王衍

（江蘇海洋大學a.機械工程學院；b.藝術設計學院，江蘇 連云港 222005）

0 引言

《機械設計基礎》理論課程的教學內容抽象難懂，在近機械類、非機械類專業授課的過程中，多采用PPT、板書和講授相結合的傳統教學方法和教學手段，單調乏味，學生缺少學習的積極性。作者所在單位的船舶與海洋工程專業學生對本課程的學習要求較高，共80學時，其中72學時理論課，8學時實驗課。課程內容為《機械原理》和《機械設計》兩門機械專業課程的整合，學習內容繁多。使用傳統課堂講授的教學方法，常出現很大一部分學生跟不上節奏，或有問題不及時找老師答疑，或由于教學手段單一、學時長，而使學生的學習興趣逐漸下降等問題。如果反復講授將占用大量時間，使得教學任務難以按計劃完成。

針對以上問題，國內外眾多高等院校根據自身平臺條件，采用翻轉課堂、對分課堂或網絡自主學習等現代化教學方法與傳統教學方法相結合的混合模式，教學改革成效顯著。例如，三峽大學秦紅玲等[1]將翻轉課堂應用到本課程的教學當中，結合現場教學和網絡通信平臺，實現了課堂教學和實踐環節的無縫結合，充分調動了學生的學習積極性，提高了教學質量；吉林建筑大學劉國敏[2]的基于對分課堂的教學實踐與反思研究結果顯示：對分課堂取得了較好的教學效果，將課堂的主體地位歸還給學生，幫助學生激發學習的積極性、主動性，提高了課堂教學的時效性；廣西師范大學曹叢[3]以桂林市高校為研究對象，基于網絡教學平臺對高?；旌蠈W習的問題及對策進行了研究，調查結果表明，將面授教學和在線學習有機結合的混合學習模式可有效提升教學質量；北京工業大學孫國芹等[4]則嘗試采用翻轉課堂、典型工程案例分析及在線學習平臺綜合運用的方式對本課程開展了混合式教學；華南理工大學孫建芳等[5]利用翻轉課堂與手機等移動學習平臺相結合的方式展開本課程的教學工作，取得了良好的教學效果；河南工業大學任寧等[6]采用對分課堂和合作學習的模式進行課程教學，在學生中獲得了較高的滿意度；上海理工大學徐玲和丁曉紅[7]將對分模式與成果導向教育理念相結合,基于“對分易”教學平臺,設計成果導向對分課堂教學模式，通過對《機械設計》課程的教學實踐，學生對于《機械設計》的知識點掌握扎實，在多次的設計實踐和討論分析中，能夠靈活應用相關知識進行復雜機械結構分析及簡單機械結構的設計。此外，首都師范大學的劉子瀟[8]在對美國高校混合學習模式的研究中發現，利用現代化信息技術，根據高校自身的教學目標特點、專業特長、不同的課程設置，有機融合傳統面對面教學，可以有效提高課程的教學效果，并指出混合學習為一種新興的教學模式，正在被更多的教育者、教學人員和學生所接受。

鑒于此，作者將結合平臺條件，借鑒現代化教學方法，將翻轉課堂教學、對分課堂教學、在線學習平臺與傳統教學方法相融合，嘗試建立一種新型適用的混合教學模式。

1 研究思路和方法

1.1 改革思路

綜合運用翻轉式課堂教學、對分課堂教學、在線學習平臺及傳統教學方法。針對每章節知識結構的特征，分別選擇適宜的教學方法，可以是翻轉課堂教學方法，即以教師預先留出問題，由學生利用書本或網絡自學資源在課前進行自主學習，在課堂上開展討論，教師講述的方式[9]；可以是對分課堂，即把課堂時間一分為二，一部分教師講授，一部分學生討論的方式[10]；可以是利用在線學習平臺，如現有的網絡資源，播放在線教學視頻的方式；也可以是傳統教師講授、板書等方式；亦或是利用雨課堂、慕課堂、騰訊等教學平臺進行在線教學方式等。本課程教學方法的選擇還需考慮教學環境（如新冠疫情）、教師專長等因素進行適時調整，包含卻不限于上述教學方法。此外，借助現代教學工具，如對分易，進行考勤、在線練習、課堂提問、分組討論、課程資源分享等教學工作，這在提高授課效率，提升學生積極性，幫助教學過程評價等方面起到了很好的作用。

1.2 具體實施辦法

1）課堂講授。課堂教學主要通過多媒體課件、實物教具，配合板書和范例演示講授課程內容。結合學生的專業背景講授課程內容，讓學生了解相關的前沿技術，并融入時政元素，培養學生的愛國主義精神。采用啟發、討論及問答等方式進行教學。從機構或零件的基本概念出發，逐步深入，讓學生掌握教學大綱中規定的基本概念、理論和方法，并從實際問題出發，討論解決問題的思路、技巧和方法，培養學生解決復雜工程問題的能力。

2）翻轉課堂教學。充分利用線下和線上豐富的課程資源，提前2 d以上由任課教師將討論的問題在對分易上發布，并在QQ課程群發布通知，確保通知到位。課堂上通過對分易中的“分組”功能將學生進行分組，針對問題展開課堂討論，任課教師進行解惑，討論結束后請各組的學生代表進行講解，最后由任課教師點評和總結。培養學生自學能力和團隊合作精神的同時，訓練其獨立解決實際工程問題的能力。

3）對分課堂教學。對部分課程內容，采用對分課堂教學，提前做好課堂教學安排，即課堂時間一部分用于教師講授，另一部分用于學生討論。先由教師對相關章節理論知識進行講授，然后留下核心問題，組織學生進行討論，并可積極發表觀點，討論結束后，任課教師對學生討論情況進行點評和總結。若學生在課堂上出現疲憊、注意力不集中等現象，隨機開展對分課堂教學，以提高學生聽課效率。

4）在線學習平臺利用。給學生推薦中國大學MOOC、網易云課堂、騰訊課堂等在線學習平臺上的《機械設計基礎》課程教學視頻，及其他網站上的如機構運行原理、加工方法、實際應用等教學視頻，要求學生或課前預習或課后復習。

5）在線教學平臺應用。本課程的教學充分利用了在線教學平臺——對分易。備課時使用電腦客戶端，上課時使用手機微信端。課前1～2 d，將課件發布到“課程資源”，在課程群內提醒學生預習；每次課利用對分易的“考勤”功能，在30～60 s內完成考勤，以節約課堂有效時間；在進行翻轉課堂或對分課堂教學時，利用“隨機分組”或“手動分組”功能將班級學生按3～4人分組；針對重要知識點，設置課堂在線練習，幫助學生復習或預習，教師課后及時批閱；通過“課堂提問”功能，可以隨機抽取學生回答問題，并可針對回答情況進行星級評分；課后作業可以通過“作業”功能進行發布，學生可以在作業本上答完題后上傳圖片，教師在線批閱打分，對未及時提交作業的學生，發送催交通知；另外，還可以利用“微信消息”、“討論區”、“教學評價”等功能；在課程中期或末期檢查時，將平臺中的記錄導入到EXCEL軟件中進行數據統計，并評估教學質量。當然，也可借助其他在線教學平臺，如騰訊QQ群、雨課堂、慕課堂等。

2 實施效果

以某船舶班為例，班級學生37人。教師課前通過對分易發布下次課將討論的主題，如“船舶與海洋工程專業與機械設計之間的聯系”、“漸開線的形成和特性”等，并上傳課程資源（微課、動畫、課件等），通知學生做好課前準備，在課堂以學生演講、討論、教師點評總結的形式展開。在幾次實踐中，全班同學（包括重修生）均積極參與，表現踴躍，課堂提問回應率高，聽課質量明顯提升。

充分利用現代教學資源，本課程采用對分易和騰訊QQ。由于疫情影響，2020—2021年第1學期前兩周采用在線授課，授課使用騰訊QQ群的視頻與分屏功能，兩周后線上授課，無論以何種授課方式，均配合對分易的點名、在線練習、課堂提問、作業等功能。隨機抽取10名同學的對分易數據統計結果，如圖1～圖3、表1所示。

圖1 出勤情況匯總樣例

圖1為隨機抽取的10名學生10次課的出勤情況，從圖中很容易看出，大部分同學全勤，學生1有1次請假，學生8有1次缺勤，學生10有1次遲到。課后找缺勤和遲到學生談話，了解情況后進行說服教育，后續課程未再出現缺勤和遲到情況。另外，利用對分易，1 min內即可完成點名，節約了課堂時間。

表1為隨機抽取的10名學生4次課堂在線練習成績統計情況。目前共布置了4次練習，表中“—”表示學生未提交答案，其中2名學生因事請假，1名學生缺勤。針對未及時提交成績的同學，課后開放許可，通知其補答，對仍不提交的同學，利用系統自帶的催交功能，反復催交。從得分來看，均分在85分以上的學生占70%，無不及格情況，說明聽課質量良好。

表1 課堂在線練習成績匯總樣例

針對前一次課的重點內容，會在下次課安排隨機提問，以考察學生對知識的掌握情況。這里不考慮主動回答問題的學生，只統計通過對分易隨機點名回答的情況，在37名學生中隨機抽取10名，數據統計結果如圖2所示。圖2中，10名學生中有一名尚未點到名，其他9名均回答過一次提問，6名學生得滿分，1名得4分，2名得3分。及格率達100%，優秀率達60%，可以看出，學生對重點知識的掌握情況較好。

圖2 課堂提問情況匯總

針對每一章節的重點知識，一般會布置1～2題典型習題作為課后作業，以督促學生及時進行知識鞏固，目前共布置了7次課后作業。隨機抽取10名學生的隨機3次課后作業成績進行統計分析，結果如圖3所示。從圖中可以看出，得滿分的次數達50%，不低于85分的次數達80%，說明課程學習質量良好。

圖3 課后作業成績匯總樣例

3 結語

針對非機械類、近機械類專業學生對《機械設計基礎》理論課程學習效果不佳的現狀，嘗試采用將翻轉課堂、對分課堂及在線學習平臺與傳統教學方法相融合的混合教學模式，并借助現代在線教學工具——對分易。通過分析對分易所記錄的學生出勤、課堂在線練習、課堂提問和課后作業的數據統計情況可知，在課程改革初期獲得了良好的實施效果，這為課程質量的進一步提升增強了信心，為機械類課程的教學效果改善提供了借鑒。