后疫情時代機械設計基礎課程的混合式教學

陳 曄，姜丁文

后疫情時代機械設計基礎課程的混合式教學

陳 曄1，姜丁文2

(1. 遼寧工業大學 機械工程與自動化學院，遼寧 錦州 121001; 2. 錦州醫科大學 附屬第一醫院，遼寧 錦州 121001)

機械設計基礎是一門培養學生具有一定機械設計能力的技術基礎課，在如今的后疫情時期，為響應教育部提出的教育信息化的要求，本文對該課程進行了混合式教學模式探索。借助學習通，通過課前預習，課堂授課、線上自學和PBL教學等多種形式的課堂教學和課后復習等教學活動，夯實了學生的專業基礎，充分提升了學生解決實際工程問題的能力。對比傳統的教學方法，本文研究的混合式教學方法具有更好的教學效果，符合應用型人才培養的目標，具有可行性。

混合式教學；機械設計基礎；教學改革

在“互聯網+”背景下，教育部提出了教育信息化的要求：充分利用優質資源和先進技術，加強網絡教學資源體系建設，創新網絡教學模式。通過整合和創新提高教育信息化效率，加強教育信息化在教學改革特別是課程改革上的設計和推進，將信息技術融入教學管理模式創新的過程中，推動教育服務供給模式、教學管理模式的改革。在此背景下，傳統的教學模式已經不能滿足工科教育的需要[1-2]，網上教學平臺得到了大力發展。然而，網絡教學不能完全替代傳統教學，激發學生的學習興趣與潛能還需要教師的引導，故而，混合式教學方法得到越來越多的重視?；旌鲜浇虒W是利用信息技術將傳統教學與在線教育相結合的一種新型的教學模式[3-4]，強調了學生為主體、教師為主導的教學理念，強化了學生主動學習的能力，最終達到提高學生的學習興趣和實踐能力的目的[5]。

如今，對新冠病毒疫情的防控日趨常態化，教師的授課改變了完全的線下實時授課方式。機械設計基礎課程小組以此為契機，采用線上線下混合式教學的授課模式，不僅提高了教師應用信息技術的水平，改進了教學方法，同時也改變了學生的學習方法和學習態度，提高了教學效果。

一、機械設計基礎課程介紹

機械設計基礎是遼寧工業大學（以下簡稱我校）機械類工科專業本科生必修的一門技術基礎課。該課程著重培養學生掌握機械中機構和零部件的特點、應用、設計以及選型等基本知識，并培養學生運用標準、規范、手冊、圖冊等有關技術資料的能力。學生在建立本專業的知識體系、掌握專業技能的同時，兼備一定的機械設計能力。

課程學時數多（64學時），教學內容廣，涵蓋了機械中常見的四大類機構以及十類零部件。既有較深的理論知識，也有與工程實際緊密配合的設計實踐，學生在課程的學習中往往會因為晦澀的理論公式或繁雜的設計案例望而卻步。也正是因為學生學習課程本身就存在這一現實問題，所以課程組從未停止過對于本課程改革的腳步。

二、機械設計基礎課程的混合式教學

（一）混合式教學方案

2020年正式開始機械設計基礎課程的混合式教學。在疫情嚴重時期，我們利用“學習通”和“釘釘”等平臺進行了線上機械設計基礎的混合式教學。后疫情時期，課程小組進行了線上、線下混合式教學。教師根據教學和考試大綱，依各個章節的重難點和核心知識點，精心錄制相應的教學視頻。每段視頻時間約15—20 min，將電子版教材、教學大綱、教學課件、練習題等上傳到“學習通”校級網絡課程平臺的本門課程中。教師還借助該平臺同時向學生發布慕課網站以及參考文獻等學習資源，供學生自主選擇學習和復習內容，從而實現線上教學。而在線下的課堂中，除了進行課程的講解外，還結合學生線上學習的問題，進行及時地總結與集中答疑。

（二）教學活動設計

混合式教學活動借助于“學習通”和“釘釘”等智慧平臺開展，主要從課前、課中和課后等三個環節進行教學。

1.課前預習。課前預習主要借助于“學習通”。教師至少在開課前2天，將需要學生提前預習的教學資料上傳到“學習通”，告知學生授課內容，然后在微信或釘釘班級群告知學生在規定時間內完成需要預習的內容。一方面教師以問題和作業的形式布置學生的預習任務，另一方面以話題討論的形式激發學生對即將學習的內容產生興趣。

同時，教師也會提前向學生講授如何利用圖書館以及校園網絡資源，查閱相關的圖書、期刊等文獻資料。在發布預習任務的同時，也鼓勵學生積極查閱與新課內容相關的最新的文獻。機械設計基礎課程所涵蓋的內容雖多為經典的機械原理和機械零件的知識，但隨著科技的日益發展，越來越多的新理論被發現，越來越多的新技術被應用于生產實踐。如在講到聯接與傳動章節中的螺旋傳動時，除了要向學生講授經典的滑動螺旋傳動，即絲杠和螺母傳動，也要向學生介紹已經被廣為使用的滾動螺旋傳動，即滾珠絲杠副傳動。鼓勵同學查閱其相關的文獻，讓學生在學習經典知識的同時，也跟上時代的腳步，掌握新的理論知識與實踐技術。

2.課堂教學。結合機械設計基礎課程的特點，采用多種形式的課堂教學，主要有理論授課、線上自學以及以問題為導向的PBL（Problem-Based Learning）授課模式。

（1）線上學習。其中，線上自學主要利用“學習通”平臺自主完成，包括自學課程視頻等對應學習任務。

在線上的學習中，我們還為學生增設了知識拓展環節。機械設計基礎課程中的機械設計部分的理論知識多與生產實踐相貼合，為了迎合“新工科”的教學推廣，培養知識多元化、理論結合實踐的復合型人才，在理論課程講解的同時，我們也會為學生提供生產實踐的知識拓展。例如，在以往鍵聯接知識的講解時，我們發現，學生通常知道鍵這個零件以及鍵槽結構，但該零件以及結構是如何被加工的卻鮮有學生知曉。通過知識拓展，向學生展示零件毛坯的成型與零件的加工，使學生了解其中的工藝，加深對該零件設計、選型等理論知識的理解，同時也擴展了學生的知識結構。

（2）線下授課。在教學過程中，教師通過文字、圖片以及案例教學等形式加深學生對授課內容的理解。教師適時提出問題，通過“學習通”布置隨機點名、投票、課堂練習等互動功能，組織實施，充分激發學生學習興趣，增強課堂上師生之間的互動，調動學習積極性。有的同學比較內向，不愿意主動回答問題，教師就通過隨機點名的方式，讓學生將問題答案發送投稿。

（3）PBL教學。進行PBL教學的探索，即以問題為導向的教學方法，通過“學習通”線上和線下混合來進行。

首先是任務發布。一般在課前的一周左右，于“學習通”上發布問題任務，并對學生進行隨機分組，每個行政班按每組6—8人分成四個小組，每組設立班長，負責為組員分配任務并協調組員的工作。發布的問題多為實際工程問題，一般的問題任務都會以理論知識為基礎[6]。因此，這就要求組員要先對理論知識進行學習，基于理論知識，小組成員通過文獻查閱進行方案設計，在初選的3—4個方案中選出一個較優方案。在方案得到全組一致通過后，制作報告。

其次是課堂討論。各小組在課堂上進行方案討論，這期間包括組內成員的陳述、組間成員的質疑與答辯、教師的點撥與總結。通過課堂討論，讓每個小組對于自己的任務方案有更清晰的認識。對于提出的問題可進行修正，對于需要優化的環節則可以進行進一步的完善。

最后是完善設計內容與評分。討論結束后，課下進行結構設計，生成完整的設計報告，再進入“學習通”，上傳設計作品，由教師進行點評。最后的成績由三部分組成：教師評分、組間學生互評、組內學生自評。PBL教學模式主要培養學生的主動學習、解決問題的技能和自主學習的能力，同時培養學生的團隊精神與嚴謹踏實的職業素養。

這里需要注意的是，考慮到課程設置、內容以及學時等多方面條件的限制，在教學中完全采用PBL教學方法顯然是不現實的，也是有難度的[7]。因此，課程組在開課初期會精心篩選各章若干重點教學橋段，設立問題，進行PBL教學，而其余教學內容，仍采取傳統的LBL（Lecture-Based Learning）教學方法進行系統的教授。

3.課后復習以及反饋。課后教師通過“學習通”查看學生表現、習題完成情況、課堂互動、“釘釘”直播平臺直播回放等綜合數據，評估學生對課堂學習內容的掌握情況，并對集中存在的問題進行答疑。這樣，既能了解學生學習的總體情況，也可為后續的教學內容提供思路。課后發布任務，學生需要在規定時間內完成相關作業，主要以作業、測驗等形式進行，幫助學生鞏固學過的知識。同時，課程小組也會在每章章節結束以及課程結束的關鍵節點處，進行集體的質疑與答疑，加深學生對課程內容的理解與掌握。

（三）混合式教學質量評價

機械設計基礎課程學習完畢后，通過課程考核對教學效果進行評價。

考核分為兩部分：形成性考核與終結性考核。形成性考核成績占課程總成績的40％，終結性考核成績占課程總成績的60％。形成性考核包括實驗成績（10％）、階段測試（20％，包括階段測試以及混合式教學課后學習任務完成情況）、PBL教學實踐（10％）。終結性考核是課程學習結束后的結課考試。

我校的機械設計基礎課程結課考試采用教考分離模式，即采用統一的題庫抽題。教師閱卷采用雙盲方式。本學期結課考試的結果表明，通過混合式教學，大部分學生對于重點知識的掌握情況良好，同時，學生對于工程實際類的問題掌握情況較從前有所提高。

與此同時，通過“學習通”查看，大部分學生出勤情況良好，及時參加階段測試，認真完成課后學習任務，積極參加實習以及PBL教學實踐。但是我們也發現需要線上自學的內容，有大約20%的學生沒有認真學習視頻，接近30%的學生只是偶爾參與課堂討論，接近10%的學生沒有及時完成課后作業。因此，課程組仍然要加強學生線上學習的督促與管理工作，以端正這部分學生的學習態度。

三、結束語

目前，高校正在經歷由傳統教學模式向在線教育模式的快速轉變。線上線下的混合式教學方法在新工科課程教育中得到越來越多的重視?！耙詫W科為中心”的課程模式強調各學科知識的完整性、基礎性和系統性，因為各學科知識相對獨立、零散而缺乏聯系，學生不能從整體上對課程進行認識和理解。隨著新工科課程教育改革的不斷深入，以“學生為中心”的教育模式逐漸開展[8]。“機械設計基礎”正是基于此種情況而開展的一門課程。為響應教育部提出的教育信息化的要求，同時由于受疫情的影響，我們開展了與以往不同的線上、線下混合式教學。這不僅調動了學生的學習主動性，也體現了“以學生為中心”的新工科課程教育理念。但是，混合式教學還處于摸索階段，信息技術與教育教學的融合還處于一個較淺的層次。“機械設計基礎”初次進行混合式教學，發現了一些潛在的問題，需要根據學生學習特點因材施教，真正實現以學生為中心，不僅僅局限于分數，而是更加注重工程實踐能力的培養。這也符合我校應用型人才培養的目標。在今后的教學研究中，還需要多方位、多角度探索混合式教學可提升的空間，從而持續不斷地改進。

[1] 劉錚. 混合教學模式在兒科學生臨床實訓中的應用與研究探索[J]. 西南師范大學學報(自然科學版), 2020, 45(3): 148-150.

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[3] 馬萍, 武陽, 曾潔, 等. 基于雨課堂的醫學遺傳學混合式教學模式的應用研究[J]. 教育教學論壇, 2020(19): 297-298.

[4] 許靜, 童睿, 崔巍, 等. 混合式教學模式在臨床醫學教學中的改革探討[J].醫學教育研究與實踐, 2020, 28(1): 164-166.

[5] 胡瓊, 申屠留芳, 桂艷, 等. 機械類課程新型混合式教學改革研究[J]. 機械工程師, 2021(7): 31-33.

[6] 王智明, 魏興春, 郭俊鋒. 基于翻轉課堂的機械制造裝備設計課程混合式教學模式探索與實踐[J]. 中國現代教育裝備, 2021(13): 64-66.

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[8] 單鳳君, 張婷婷, 王蕊. “線上線下+翻轉課堂”混合教學模式下的課程重構與教學實踐——以“大氣污染控制工程”為例[J]. 遼寧工業大學學報(社會科學版), 2021, 23(4): 122-125.

10.15916/j.issn1674-327x.2022.03.031

G642.1

B

1674-327X (2022)03-0124-03

2021-08-02

遼寧工業大學教學改革研究項目(202003)；遼寧工業大學研究生教育改革創新項目(YJG2021001)

陳曄(1984-)，男，山東煙臺人，副教授，博士。

姜丁文(1984-)，女，山東煙臺人，博士。

(責任編輯：付春玲)