基于線上線下混合式教學的《機械設計基礎》課程建設與應用

岑升波

柳州鐵道職業技術學院，廣西 柳州 545007

《機械設計基礎》課程是理工科院校機械制造類、近機械類專業學生必修的一門專業基礎課。整個課程以機械原理和常見傳動機構開展為重點開展，在人才培養方案的課程銜接上起到承上啟下的作用，對培養學生機械創新設計能力、解決實際工程問題的能力起著重要的作用。但該課程涉及的機械理論知識較多、知識點不成體系、章節之間銜接不緊密，課程內容較為枯燥無味，給教師的教學和學生的學習帶來很大的困擾。為了走出該困境，必須對該課程傳統教學模式中的教學內容、教學方法和教學組織方式進行優化，利用現代化信息技術搭建支持線上線下混合教學的在線開放式課程，將現代教學模式與信息技術進行深度融合，打破知識點之間的孤島，以提高學生的學習興趣［1］。得益于信息技術的高速發展，現代教育模式正隨著信息化技術與教育教學的不斷深度融合而快速發展，各個高校不斷嘗試線上新的教學模式和教學手段，使得優質教育資源得以共建共享。“互聯網+”的教育背景衍生的先進教學模式和多樣化的教學方法在高等教育教學中應用越來越廣泛，對解決《機械設計基礎》課程所遇到的問題、促進課程信息化教學改革、提高高職學生自主學習能力與綜合職業素養等方面具有重要的意義。目前，國家出臺了一系列文件，對高等院校教育信息化建設和在線開放課程建設提出了諸多要求和建議。在該系列文件的指導下，各學校都積極開展在線課程建設工作，并取得了非凡的成果［2-4］，為《機械設計基礎》課程在線課程的建設提供了很好的借鑒意義。

本文針對《機械設計基礎》課程在教學中所存在的問題，利用云課堂智慧職教平臺對課程教學資料進行整合和開發，將信息化技術和現代教學模式相結合，重新優化了課程的教學內容、教學方法和教學手段，為學生多樣化學習提供保證，使教育資源得以優化和共享。從課程教學內容的整合重構、教學模式的改革創新、課程思政的融入、評價方式的多元化等方面探討在線開放課程的建設，并將線上線下相結合的教學模式應用到《機械設計基礎》的課堂中，使教學質量得以提高。

一、《機械設計基礎》課程的教學現狀

高職《機械設計基礎》課程教學內容主要包括平面機構、凸輪機構、間歇運動機構、帶傳動和鏈傳動、齒輪傳動和蝸桿傳動、輪系、連接、軸和軸承等知識點。本文對《機械設計基礎》課程教學過程中存在的問題進行了總結，主要表現在以下幾個方面。

（一）教材理論性過強，知識點孤立，章節銜接不緊密

目前，大多數教材均以常用傳動機構的原理、結構和應用為主要內容［5］，有些教材加入了理論力學、材料力學、公差配合和金屬材料與熱處理等內容，教材章節繁多，知識點孤立而不成體系，與實際相聯系的講解較少，這給偏向應用的高職學生帶來了很大的困擾，無法從前面學過的知識推導出后面的學習要點，知識點成“孤島”。學生難以采用聯想記憶的方法進行學習，光靠死記硬背，對掌握該課程是非常大的挑戰。

（二）傳統的教學模式，教學方法單一，教學效果不好

高職課堂的《機械設計基礎》課大多采用以教師在課堂講授為主的知識灌輸式教學模式，強調課程的系統性和教學的完整性［6］，忽略師生之間的互動，沒有給予學生足夠的時間進行充分的思考和討論，這種被動式的學習模式很難讓學生獲得學習的成就感，逐漸失去對該課程的學習興趣。教學方法單一，依賴多媒體課件的講稿來講授，雖然授課教師在課件加入了視頻、動畫和微課，增加了課件的可觀賞性、知識點的趣味性，在一定程度上提高了學生的學習興趣，但很難改變教師講得多而學生學得少的現狀。

（三）學生學習缺乏主動性，學習方式單一

《機械設計基礎》課程的知識點理論性較強且不成體系，章節間的聯系不緊密，容易使學生在學習的過程中感到枯燥乏味。大部分高職學生的基礎較為薄弱，學習上缺乏主動性，不善于自主學習，學習方法仍沿用臨時抱佛腳死記硬背的應試方法，缺乏對知識的真正理解和掌握。學習手段單一，學生普遍采用線下課堂學習和自習，不善于利用各種教學資源輔助學習，動手實踐能力薄弱。

（四）實驗案例老舊，實驗教學效果差

《機械設計基礎》課程的實驗環節一般設置在平面機構的運動簡圖、漸開線直齒圓柱齒輪參數的測量、減速器的拆裝等方面，實驗案例老舊，不僅沒有與現代化工業機械緊密結合，而且學生容易在網上或者往屆學生的手里得到答案，失去了鍛煉學生獨立思考和動手能力的作用。

（五）教學資源匱乏，資源利用率不高

傳統的教學資源主要包括配套教材和習題冊、根據課程標準制作的多媒體課件和教師收集課程相關的視頻動畫等資源，但教師花費巨大精力制作和收集的教學資源缺少有效的監督，無法保證學生的學習進度，導致資源利用率低。近年來還流行微課制作、教學資源開發等，但是效果良好的微課和精品課程開發需要有較大的經費支撐。目前我國的在線開放課程資源大都集中在雙一流本科院校［7］，教育資源分配不均勻，使得受眾面更廣的高職院校所獲得的課程教學資源匱乏。

二、《機械設計基礎》課程在線課程建設

基于云課堂智慧職教平臺，構建《機械設計基礎》課程在線開放教學資源，以培養創新型、復合型的高素質技術技能人才為目標，從課程教學內容的整合重構、教學模式的改革創新、思政元素的融入、評價方式的多元化等多方面進行開發。

（一）教學內容的重組

深入企業調研，重新制定課程的教學目標和教學內容，對各個知識點重新進行梳理和碎片化處理，打破《機械設計基礎》知識點不成體系的困境，以企業經典案例為基礎、以任務為導向設計機械原理部分理論知識點的呈現方式，并制作相關微視頻，為學生線上自主學習做準備。對學生的學情進行充分分析，了解不同層次學生的需求，綜合考慮實際條件，圍繞課程目標和單位用人需求為各章節重點知識點制定相應的虛擬工作情景，并提供配套解釋性原理動畫和微視頻講解，加強章節之間的銜接，使整個課程內容體系更加緊密。

（二）教學模式的改革

《機械設計基礎》課程以問題導向教學法為開發主線、以實際工程現象和問題為學習的起點，以學生能夠自行解決專業領域問題為最終目的。課程將采用混合式教學的模式，將線上的自主學習、交流互動、教師輔導答疑、在線考核、拓展學習、課后評價反饋與線下課堂重難點精講相結合，實現教學手段的多樣化。根據課程要求，教師課前發布任務，以任務驅動法促使學生自主學習。

在新課學習前，以實際工程現象和問題為導入，啟發學生獨立思考，培養學生解決問題的能力，提高學生的學習效率。課堂中針對學生預習的數據表現，對重難點進行精講答疑，幫助學生突破重點攻克難點，增加師生相互交流的時間，使學生積極地參與課堂活動中，提高學生對課程學習的激情和熱情。解決課前導入的問題以后，提出更多相近似的案例，讓學生分組進行討論，實現知識遷移，達到舉一反三的效果，強化線上學習成果的同時也提高了課堂教學效果。通過在線討論、頭腦風暴和課題測試等活動來鞏固和檢驗教學的效果，教師可以查看教學資源平臺的數據，掌握學生對知識的掌握情況，靈活改變課堂走向。

（三）課程思政元素的融入

將機械設計常用標準和綜合職業素養融入到課堂教學中，通過機械設計的經典案例分析、設計標準解讀和視頻學習等手段補充教學資源［8］，幫助學生樹立大國工匠精神，讓學生在完成課程任務的同時，培養學生良好操作設計能力、創新思維能力和精益求精的制造精神。積極收集學習強國平臺、官方新聞平臺的杰出人物報道，充分發揮榜樣的力量，鼓勵學生響應國家和時代的號召，勤學苦練、積極開拓進取，將工匠精神與現代專業技能相結合，努力成為滿足社會發展需求的新型人才，為祖國從制造大國轉變為制造強國的夢想添磚加瓦。

（四）課程的綜合考核

在線開放課程的考核體系應全面科學地對學生的學習過程、學習能力、積極性和應用創新性進行評價。利用職教云平臺全過程的收集學生在課前預習、課堂參與、師生互動、課后作業、單元測試等多維度學習數據，幫助教師分析課程數據和掌握學生的學習進度。考核采用過程性考核和終結性考核，將學生的學習紀律態度、學習過程、參與活動、作業、測驗等作為過程性考核；終結性考核以閉卷考試為主。改變傳統的考試方法，對學生的整個學習過程進行評價，重平時輕期末考試卷，特別是平時注重實踐技能的考核力度，使整個評價過程成為促進和激勵學生熱愛學習的手段。

三、《機械設計基礎》線上線下混合式教學的應用

（一）課前線上預習

課程團隊對《機械設計基礎》教材中的重要知識點進行梳理，采用錄屏和視頻拍攝的方式制作微視頻，主要涵蓋《機械設計基礎》課程的重要知識點和相關實驗課程。在職教云在線平臺的支持下，授課教師根據本次課要講的內容，進行核心知識框架和知識點梳理，并提前3天在職教云平臺上發布線上預習任務，任務主要包含上課PPT、重難點微視頻講解、重要機構動畫演示的學習和預習測試。為激發學生的學習積極性和學習興趣，測試題盡量以選擇題為主，學生可根據自己的已有知識和前期預習快速完成。在此過程中，學生完成了本次課知識內容的初步學習，為后續線下課堂學習奠定基礎。同時，平臺將會記錄和統計學生的學習進度和預習作業的完成情況，上課前教師查看平臺的后臺數據，及時調整教學策略。

（二）課中混合式教學

在線下課堂教學中，采用職教云平臺簽到功能快速完成考勤，并根據學生的預習情況，結合課堂的重難點知識，授課教師對本次課堂內容進行梳理和總結，同時根據該知識點在現實生活的應用場景進行拓展和延伸。每講解一個知識點后，在平臺上設置1～2個課堂活動，包括提問、測試、討論、頭腦風暴、投票等環節，最大限度地讓學生參與到課堂中來，充分調動學生的學習積極性和主動性。授課教師可以通過查看學生的學習進度和回答問題的正確率，快速掌握學生的學習情況，及時調整授課方式和重點講解錯誤率較高題目所涉及知識點。課堂結束前3～5分鐘，授課教師可以設置總結性提問或者測試，根據學生回答情況檢測本次課的學習效果。

（三）課后復習

授課教師將所有教學資料上傳至職教云平臺，并在每次上課結束后在平臺上安排復習任務。任務包括課件復習、作業、測試等環節，供學生進行課后復習。使學生充分利用課余時間，自主學習效率提高，充分滿足學生碎片化時間學習的需求。同時學生在平臺上進行個人學習總結，反思自己在本節課的學習過程中的收獲和不足，從而不斷提高自己的學習方法。教師也可以從學生的反饋中找出課堂的不足，進一步優化教學策略，提高教學效果。

四、結論

根據《機械設計基礎》課程知識點繁多而不成體系的特點，建設了基于線上線下混合式教學的《機械設計基礎》課程，將課程的教學內容分解與組合，打通各知識點的壁壘，降低學生學習的難度；在課前、課中和課后的教學環節中，采用多元化的教學手段、更合理的教學模式的運用，以及課程思政元素與課程的各個知識點相結合，不僅提高了不同層次學生的學習熱情，培養了學生的自主學習能力，而且提高了學生的綜合素養。