互聯網背景下高校機械設計課程教學效果調研

郭 飛,原現杰,薛會玲

(華北水利水電大學 機械學院,鄭州 450045)

0 引言

中國互聯網絡信息中心(CNNIC)第51次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》中顯示,截至2022年12月,我國網民規模達10.67億,互聯網普及率達75.6%,傳統領域應用線上化進程不斷加快[1]。社會各領域在互聯網的影響下發生了翻天覆地的變化,改變了人們的生活和學習方式。高校大學生作為催動社會快速發展和互聯網更新換代的重要群體,電子設備已成為日常學習和生活中不可或缺的一部分[2]。而高校課程思政教育和機械計劃課程教學也在互聯網背景下面臨著新的機遇與挑戰,互聯網的便捷性、時效性和交互性等特征給高校帶來便捷和獲取資源多元化的同時,也給其帶來了諸多的負面影響,機械設計課程教學方式的選擇、互聯網背景下機械設計課程教學效果和思政教育環境的復雜化等方面均面臨著重大挑戰[3]。本研究緊緊圍繞互聯網背景,著重調研高校機械設計課程的教學效果。

1 互聯網特征

互聯網是信息資源傳播方式發展與變革下的產物,其超越書籍、電話和廣播等傳統媒介,以潤物細無聲之勢吸收與轉化傳統媒介,并以電子書、視頻和錄音等方式展現在大眾眼前[4]。互聯網這一新媒介主要包含五個特征,其中空間開放性是互聯網的核心。互聯網的開放性為高校教師和學生提供了更多先進的學習資源,同時也要求教師與學生具備更高的篩查能力。主體虛擬性是互聯網的另一大亮點,大眾可在虛擬世界里隱藏自身現實中的信息。信息交互性是大眾可借助互聯網與志同道合之人產生平等的交流與互動。傳播的及時性和內容的豐富性是指信息在互聯網平臺上一經發送,擁有互聯網終端的用戶就能立刻接受到信息,信息的傳遞過程中幾乎沒有延遲,且內容豐富[5],如圖1所示。

圖1 互聯網特征Fig.1 Characteristics of internet

2 研究過程

調研對象為某學院2017級和2018級機械設計課程學生,其中2017級學生39名,2018級學生75名。

2.1 機械設計課程目標維度劃分

根據高校機械設計課程的教學計劃,將機械設計課程目標分為五個,如表1所示。

表1 機械設計課程目標維度及內涵Tab.1 Dimension and connotation of mechanical design course

2.2 定量評價法

機械設計課程的考核環節包括作業、實驗和期末考試,成績評定方式為平時作業占30%、實驗占10%,期末考試占60%,即課程目標1(作業)、課程目標2(作業)、課程目標3(作業)、課程目標4(作業)、課程目標5(作業、實驗)及期末成績。課程目標達成度期望值為0.6,課程目標考核成績分析法的計算方法如下：取本課程所有學生各考核環節成績,若學生總數為n,基于成績考核法的第i個課程目標達成度為：

2.3 定性評價方法

定性評價方法是在問卷調查的基礎上評價學生通過課程學習達成課程目標的情況,若學生總數為n,具體計算方法如下：

課程目標達成度=[∑(課程目標i各分數項分值×各分數項學生數)]/(5n)

3 研究結果

3.1 定量評價數據結果

課程目標1達成度為0.77,說明學生基本掌握了單向穩定變應力的強度計算、平鍵連接特征及強度校核計算、帶傳動的受力及應力分析、正確設計帶傳動方面的知識,但達成度低于2017級(0.82)學生,說明學生掌握知識不夠全面,綜合運用機械設計的一般規律知識稍有不足,運用機械基礎知識解決復雜工程問題的能力稍稍弱些。后續教學過程中,要加強基礎知識的講解,通過隨堂小測試加深知識的掌握。課程目標2達成度為0.89,高于目標期望值0.6,說明學生掌握了螺栓連接分析及計算、鏈傳動的分析設計、齒輪傳動的受力分析方法、齒輪傳動的設計原理及設計步驟,但低于2017級(0.92)學生,原因可能在于機械設計的知識點多且很碎。課程目標3達成度為0.81,高于目標期望值0.6和2017級(0.77)學生達成度,說明學生掌握了蝸桿傳動的主要參數、材料選擇、失效形式、設計步驟和方法方面的知識及滾動軸承承載能力計算及組合設計方面的知識,當然也可能與課堂中講述的內容重點加強、增加了計算的實例分析和對應的練習有關,說明教學效果較好。如圖2所示。

圖2 機械設計課程目標1、課程目標2和課程目標3的達成度Fig.2 Achievements of objective 1,2 and 3 of mechanical design course

課程目標4達成度為0.74,說明學生基本掌握了滑動軸承的結構特點、非液體摩擦滑動軸承的設計計算準則及其物理意義、液體動壓潤滑的基本概念、基本方程和油楔承載機理,達成度高于2017級(0.71)。課程目標5達成度為0.61,低于2017級(0.65),說明學生掌握軸的受力分析、軸的結構設計及軸的強度計算方面的知識較差。如圖3所示。

圖3 機械設計課程目標4和課程目標5達成度Fig.3 Achievement of objective 4 and 5 of mechanical design course

課程各目標整體達成度較好,滿足期望值要求,原因可能是在機械設計課堂教學中,高校教師結合課程內容的特點,采用講授式、案例式、討論式、匯報式等教學方法,利用手機等移動信息工具,實現簽到、答疑、提問、討論、作業、測試等各個環節的教學安排,借助圖片、音視頻等教學手段,應用互聯網信息技術,重構教學內容,既提高機械設計課程教學效果,又能將思政元素有機地融入教學內容中,達到了“潤物細無聲”的育人效果。

教師結合授課內容,部分章節采用翻轉課堂的教學模式,發揮學生的主體地位,分小組布置任務,可以采用主題研討式及答疑解惑式、項目實踐式等教學模式。翻轉課堂培養了學生的自主學習能力和創新能力,也提高了教師的教學水平。部分章節內滲透相關科學發展史,使思政進課堂,實現德育共贏。

3.2 定性評價數據結果

根據調查問卷原始統計數據進行課程達成度分析,2017級目標1、2、3、4、5達成度分別為0.83、0.85、0.76、0.75、0.72;2018級目標1、2、3、4、5達成度分別為0.83、0.81、0.79、0.78、0.73。總體來看,各課程目標達成度均大于0.6。課程目標達成情況詳見表2。

表2 課程目標達成情況調查結果Tab.2 Results of the questionnaire of course objective achievement

出現這一研究結果的原因可能在于高校機械設計課程教師在教學過程中始終以開放式項目和實際工程問題為核心,既向學生傳輸基礎設計知識,還引導其學會如何綜合運用基礎知識解決工程問題的能力,并且時常開展生活中實際機械工程設計開放性活動,引導學生從生活中發現“機械設計”的存在,體會如何根據需要改進工程實際問題,充分發揮理論聯系實際的作用。

4 總結

通過對2017級和2018級機械設計課程學生定量評價與定性評價調研發現,定量評價結果和定性評價結果均高于課程目標達成度期望值,說明機械設計課程教學效果較好。從五個課程目標調查結果來看,2018級學生機械設計課程目標3、課程目標4及課程目標5的目標達成度高于2017級學生,說明這三個目標的教學效果明顯。但課程目標2的達成度低于2017級,說明針對這個目標需要調整與改善。

5 建議

5.1 以課程目標為導向,轉變教學模式

高校機械設計課程教師在后續的教學中可以通過小測試或課堂提問等形式,加強學生的認知與理解,提高學生對機械零件設計知識點的掌握和能力。還可利用互聯網平臺,共同研究與分析機械復雜傳動系統方面的知識,引導學生識別其中的關鍵點,并能正確表達,學會分析問題,提高分析問題的能力。

5.2 以學生需求為導向,加強課程目標達成度水平

高校可以采用機械設計課程需求問卷調查方式收集學生的需求,并根據數據結果了解學生普遍存在的不足,這有利于教師及時調整教學方案與計劃,多方面加強學生對于課程內容的學習與理解。

6 結束語

由研究數據結果發現,定量評價結果和定性評價結果基本一致,五個目標全部達成,課程目標達成度的評價結果可以作為畢業要求達成度評價依據,表明互聯網背景下,高校機械設計課程教學達成度水平較高,教學效果較好。