線上教學在《機械設計基礎》課程教學中的應用

張富兵 潘美玲

（1.重慶文理學院智能制造工程學院 重慶市 402160；2.重慶建設汽車系統股份有限公司 重慶市 400054；3.河北水利電力學院基礎部 河北滄州 061000）

隨著網絡技術的發展和智能手機的普及，網絡教育發展迅速。線上教育賦予學生更大的學習自主性和靈活性和傳統教學模式不同，網絡教育不需要教學大樓，而是以視頻直播或事先錄制視頻進行教學活動。這種教學模式打破了教學的時空限制，便于學生自主安排學習時間，還可以通過反復觀看視頻強化學習效果[1]。更重要的是，網絡教育為社會提供了一條新的受教育途徑，一個繼續學習的平臺，將以往局限于校園的教育資源送到了社會大眾面前。網絡教育的模式被稱為線上教育。2020年上半年的疫情幾乎使得當時所有的學校無法開學，網上授課成為學校的唯一選擇，線上教育全面取代線下教育，騰訊課堂、釘釘、學習通等網課平臺被廣大師生所熟知，教師也迅速掌握了線上教育的方法和手段，并在授課的過程中積累了豐富的經驗。線上教育始于新冠疫情之前，但新冠疫情極大地促進了線上教育的普及[2-3]。

筆者也在疫情最為嚴重的2020年，從事了大半個學期的線上教學活動，我教授的課程是《機械設計基礎》這門課。第一次接觸線上教學，感受頗深，現將個人感受進行總結。

首先介紹一下這門課程，《機械設計基礎》課程是機械相關專業開設的機械設計與制造課程群中重要的核心專業基礎課程，是機械原理、機械設計等重要課程的有機整合。該課程主要介紹機械中的常用機構和機器動力學的基本知識，以及通用零件的結構特點和設計方法，為本專業學生學習機械類課程提供必要的理論和實踐基礎。同時，這門課也是很多學校機械專業考研的專業課，所以重要性自然不用多說。

線上教學設計與組織

教學平臺的選取

本課程以釘釘平臺為主，配合使用重慶高校在線開放課程平臺。在釘釘上建班，對于課前導學、課后作業發放及批改、答疑、教學統計、學習資源建設、發布通知等工作均在釘釘上完成。釘釘的流暢性是幾個平臺里反饋最好的，同時釘釘公司也不斷優化，適應大量用戶需求。釘釘直播可以進行課堂互動，從而保證上課的效果，同時具有回看功能，對一些跟不上課堂節奏的學生可以回看補課。該軟件還可以導出學生上課的數據，如簽到、上課時長、回看時長，從而掌握學生的學習情況。

以人為本的教學理念

線上教學的設計采用以人為本教學設計思路，其中的“人”指的就是學生，因為學生是接受的主體，因此一切都要以他們為本。以學生為中心的線上授課思路就是在于從學生的培養目標出發，幫他們尋找一條高效的學習路線。在學習過程中盡量做到學生是個主動積極獲取的過程，而不是被動地接受，而老師起一個引領的作用。

在每堂課的末尾發布下次課程的學習任務，并布置若干思考問題，引導學生提前預習。

學生根據教師的指引在網絡資源上自主學習。簡單的知識點通過課前預習能夠掌握，老師的任務是提前獲取課程的難難點，課上進行重點講授。

在釘釘平臺進行布置作業，作業的內容應著重于課上的難點部分，以考察學生的掌握情況。

教師通過作業的反饋情況，獲取難點的掌握情況、學生的學習時間，從而更好地分配和進行教學側重點。

翻轉課堂教學方法的應用

傳統的課堂教學是以教師為主、學生為輔的教學模式，翻轉課堂式教學模式是指學生在課前通過收集資料和自主學習，以學生為主題，師生互換的方式，以教為學，學生登上“講臺”。

在本課程的有些章節的前半階段屬于介紹機構分類、應用場合的內容，該部分內容比較簡單輕松，學生對此部分內容易于理解和掌握。選取此部分內容翻轉課堂，讓部分同學參與到授課部分，提前學習、做PPT、課上講解，老師進行補充和點評，這樣有利于提高學生的學習參與度，培養學生的自主學習能力、邏輯思維能力和表達能力。

具體的實施過程如下：

進行分組，全班四十多個同學分成五組，每組八個同學左右。

每個小組負責不同章節前半部分的內容，這五部分內容分別是：平面四桿機構的基本類型及其應用；凸輪機構的應用和類型；齒輪機構的特點和類型；帶傳動的類型和應用；滾動軸承的基本類型和特點。

每組同學分工不同，分別負責資料的收集、PPT制作、課上講授等任務，盡量讓每組的每個同學都能參與到其中。

教師在釘釘直播時，對學生的講解進行點評和補充。以往的教學是教師在課堂講，學生被動聽，而翻轉課堂可以促使學生先自學，制作PPT和講解又促進了學生對知識的轉化，最后教師點評總結，在補充和點評環節，學生聽得比較仔細，能夠發現自身的不足，從而更加深刻的掌握知識。學生反映這樣的學習讓他們學得更為深入透徹，學習的主動性也變得更強。

增加學生的探索科研的興趣

對于本科生教育而言，基礎知識的掌握是重點，但無疑的是基礎知識的內容是比較枯燥的，特別是機械設計基礎的前半部分機械原理相關內容，學生的學習積極性并不高。筆者曾嘗試將自己研究內容融入其中，節選了一些和課程相關性比較大的研究內容總結了一下，和學生進行分享，比如筆者在博士期間曾從事過一段時間的螺栓松動原因的研究，所以對此部分的研究動態比較了解。因此在講到螺紋的預緊和防松，就能自然的引出目前的相關研究動態，以及具體的研究方法。學生的反映還是頗為強烈的，多數同學表示，沒想的一個小小的螺栓居然有這么多文章可作。然后趁著學生的熱情發布一些小的科研調研，比如在滾動軸承這一章節，讓學生課下收集閱讀文獻資料，做一個綜述，總結滾動軸承的發展歷程、研究的熱點以及發展趨勢等。同學們大多第一次做類似的任務，積極性挺高，雖然做的結果很不全面、問題很多，但是這是學生科研方面的初步探索，對于學生收集資料，寫作文章的能力上是個小小的歷練。

高校線上教學優勢

對于大多數老師來說，線上授課是個不得已而選擇的結果，大家褒貶不一，因為優缺點都挺多的，先將個人感受進行總結，先說優點。

海量資源—獲取方便。通過大半個學期的網絡直播教學，給我印象深刻的一點就是網絡上的海量資源的隨意調取應用到課堂。比如緒論章節，提前準備了一個簡短的紀錄片，是關于中國高鐵的一個紀錄片，我節選的這一集講述到車廂玻璃強度的重要性以及試驗過程、車輛運行平穩性的原理及實驗過程、車體共振及模態分析的過程，這幾個問題都和機械設計基礎的研究內容相契合，很好地詮釋了這門課的作用，而且這個紀錄片將問題講的深入淺出，同學們都很感興趣。關鍵是授課過程中直接打開紀錄片網站播放即可，非常省時操作簡單。另外，機械設計基礎這門課涉及大量的機構運動原理，通過網絡資源上的視頻、動態圖更加形象的演示運動過程，幫助學生理解運動原理。

方便學生反復觀看。常用的網絡課程直播平臺，比如騰訊課堂、釘釘、學習通等，都提供教學視頻回放功能，學生在課后可以隨意調取觀看。對于學習自主性強的同學，可以很好地鞏固學習效果。通過兩個學期的對比發現，網絡教學過程中，考高分的同學要多一些，同時考低分的同學也比線下上課的多，兩極分化嚴重。這說明，對于自主學習強的同學，更加善于應用回放功能，反復觀看加深理解，學習的效果就更好。當然，對于學習自主能力差的同學，只是通過課上時間學一下，甚至課上時間都不注意聽，因為沒有老師的監督效果還沒線下好，考試結果自然不會太理想。

方便教師了解學習情況。筆者的直播平臺除了用到釘釘，還用到了重慶高校在線開放課程平臺。在該平臺可以布置作業、考試等等，與線下教學不同的是，該平臺可以根據提前設置好的答案，自動的統計作業、考試成績統計，方便高效，比如可以看到每道題的正確率、每個同學做題所花費的時間。方便老師了解學生對知識點的掌握情況，更容易找出共性問題。

線上教學的不足之處

線上教學有很多優勢，但是不可否認的是也有很多不足的地方，并且很多還是短時間內難以解決的。

貧困地區網絡硬件雙缺失。雖然現在無線網絡、智能手機已經很普及了，但是在偏遠山區的學生，面臨的情況卻沒這么理想，有的學生家里沒有開通無線網絡，使用數據流量觀看教學直播更是他們無法承受的。至于硬件，手機大部分是低端智能機，直播過程中經常出現卡頓，影響學習效果，電腦、平板等電子產品普及度更低。線上直播教學平臺的穩定性如果遇到網絡不穩定，上課時了會出現聲音不清晰、掉線等都將影響了線上教學的效果。如果遇上網絡或電腦壞了，學生將無法上課，對老師來說更是一個災難，整個課沒法進行。

實操訓練缺少，實驗效果不佳。機械設計基礎這門課程，有72學時的理論課時，8學時的實驗課時。理論課在網上授課完全沒有問題，難點就在于實驗課。目前僅有的辦法就是通過尋找網絡視頻，或者自己錄制視頻，進行實驗的講解，比如范成儀繪制齒輪實驗，只能老師去實驗室錄制視頻，然后上課的時候播放給學生看，進行原理的講解。該方法學生參與度低，理解不透徹，更無法鍛煉學生的動手能力。

所以該部分只能是通過開學到校后，進行線下的實驗操作，線上教學目前還沒有太好的辦法。

學習監控無力，學習氛圍不足。網絡課堂，師生無法面對面交流，老師對于學生的監管明顯不如線下課堂。因此會造成學生，課中混簽到、邊刷課邊玩游戲或做其它事情、作業考試互相抄襲或在網上搜索現成答案等情況。對于自控性差的同學，容易造成上課集中不了注意力，學生對課程的融入感差，沒有學習氛圍。結果就是，雖然簽到率很高，但是學習效果并不佳。

解決這個問題，老師上課的時候多提問題，增強和學生的互動，提高學生的參與感，再就是采用前文中提到的翻轉課堂授課方法。

情感交流缺失、互動效果不佳。網課下教與學的時空分離造成師生交流的時空隔閡，個別教師只顧知識傳授不管情感溝通，對學生缺少必要人文關懷。而缺乏情感交流的網絡課堂讓學生感覺冰冷無趣，直接影響到學生的上課積極性和教學效果。疫情期間學生整天宅在家里看著電腦和手機上網課，時間長了勢必對他們的視力、頸椎、腰椎造成身體傷害。有的教師只關心學生是否簽到、是否交了作業，至于學生是否遇到生活困難或心理困擾漠不關心，長期缺乏正常人際交往與情感溝通的學生，學習效果肯定不理想。

對于理論性較強的課程授課難度增加。對于一些理論性較強的課程，比如理論力學、高等數學之類的課程，需要大量進行公式推導、計算的課程，授課難度會增加。因為線上教學過程，一是此類課程很難調動起學生的興趣；二是，上課的時候需要板書的時候沒有線下方便。

隨著科技的發展以及疫情的出現，線上教學逐漸普及。在疫情期間，網絡教學無疑是最理想的授課方式，但是長時間采取純線上教學，也存在很多弊端。因此，組織實施“線上+線下”翻轉課堂，應該能摒棄一些線上教學固有弊端，實現網絡教學與傳統教學的優勢互補，達到更好教學效果。