《機(jī)械原理》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式設(shè)計與實(shí)踐

何麗紅 劉蘭

摘 要：翻轉(zhuǎn)課堂是一種突破傳統(tǒng)課堂，讓學(xué)生從被動接受知識變成主動學(xué)習(xí)知識的創(chuàng)新型教學(xué)模式。本文以平面四桿機(jī)構(gòu)的特性為案例對機(jī)械原理課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式進(jìn)行了設(shè)計與實(shí)踐，實(shí)施過程分為課前推送資源、學(xué)生自主學(xué)習(xí)、課中創(chuàng)建活動、課后布置作業(yè)、教師總結(jié)評價等五個教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)踐結(jié)果表明，翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)課堂相比能更好地發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、提高學(xué)習(xí)興趣、提升學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：機(jī)械原理 翻轉(zhuǎn)課堂 教學(xué)模式 設(shè)計與實(shí)踐

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2019）02-0-02

前言

在傳統(tǒng)的機(jī)械原理教學(xué)中，教師在課堂上以講授為主，學(xué)生被動接受知識傳授，在課后完成老師布置的作業(yè)。機(jī)械原理課程原理、概念、圖表以及公式等非常多，學(xué)生感覺枯燥、抽象，沒有興趣，于是上課玩手機(jī)、睡覺，教師不得不一邊講課一邊提醒學(xué)生認(rèn)真聽講。另外，課后作業(yè)抄襲比較嚴(yán)重，教師無法有效地判斷學(xué)生對知識的理解和掌握程度，無法公平地給出過程考核成績。最后導(dǎo)致該課程的學(xué)習(xí)效果不夠理想。在互聯(lián)網(wǎng)時代下，獲取信息和知識的渠道已不再局限于課堂，如何利用這一點(diǎn)來發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、提高學(xué)習(xí)興趣、提升學(xué)習(xí)效果是當(dāng)前的高等教育多元化教學(xué)模式的發(fā)展方向。

近幾年翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式逐漸應(yīng)用于機(jī)械類專業(yè)的各門課程的教學(xué)中，且取得了一定的成效。藍(lán)墨云班課是一款基于移動終端開發(fā)的即時反饋教學(xué)互動工具。教師使用藍(lán)墨云班課發(fā)送課程通知；推送圖片、視頻、音頻、PPT課件、教案、作業(yè)等各種學(xué)習(xí)資源，而學(xué)生的是否學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)了哪些內(nèi)容，都可以及時地反饋給教師，教師可以及時地提醒一些學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。藍(lán)墨云班課給翻轉(zhuǎn)課堂的課前學(xué)習(xí)階段提供了良好的交流互動、監(jiān)督平臺，非常適合開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。為了使機(jī)械原理課程達(dá)到較好的教學(xué)效果，有必要對該課程進(jìn)行基于藍(lán)墨云班課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式進(jìn)行設(shè)計與實(shí)踐。

一、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的意義

翻轉(zhuǎn)課堂是指教師把知識點(diǎn)錄成短小精悍的微視頻，配以微課件及其他學(xué)習(xí)資料和進(jìn)階作業(yè)，通過學(xué)習(xí)管理平臺發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生在教師的指導(dǎo)和引導(dǎo)下先進(jìn)行自學(xué)，完成進(jìn)階作業(yè)，教師通過有效途徑詳細(xì)把握學(xué)情，課堂內(nèi)有針對性地重點(diǎn)講解，和學(xué)生一起解決疑難問題，完成作業(yè)。這種教學(xué)模式是對課上教學(xué)、課下作業(yè)方式的整體翻轉(zhuǎn)。

在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，學(xué)生在課前已經(jīng)自主學(xué)習(xí)完成基本的概念性知識，帶著問題疑惑走進(jìn)課堂，在教師的引導(dǎo)下，通過與老師的交流完成答疑、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)討論，進(jìn)而理解掌握。這種模式可以充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這種教學(xué)模式要求教師對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行取舍和重組，對每節(jié)課的教學(xué)路徑進(jìn)行合理地設(shè)計，才能達(dá)到最好的教學(xué)效果。

二、機(jī)械原理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)案例

機(jī)械原理是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，其課程內(nèi)容相對比較繁雜，各知識點(diǎn)之間相對獨(dú)立，并不是所有的知識點(diǎn)都適合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。以湖南工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院為例，機(jī)械原理課程組對該課程中“平面機(jī)構(gòu)的自由度”“用速度瞬心法作機(jī)構(gòu)的速度分析”“不考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析”“平面四桿機(jī)構(gòu)的特性”等內(nèi)容進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計與實(shí)踐。在這里通過“平面四桿機(jī)構(gòu)的特性”一節(jié)來說明翻轉(zhuǎn)課堂在機(jī)械原理課程教學(xué)中的實(shí)施過程。

1.課前推送資源

翻轉(zhuǎn)課堂有效實(shí)施的前提就是在課前提供學(xué)生的預(yù)習(xí)微視頻、PPT課件，自測試題等資源。對“平面四桿機(jī)構(gòu)的特性”一節(jié)，教師共錄制了三段微視頻，分別是“急回特性及行程速比系數(shù)的定義”分鐘；“壓力角與傳動角定義”3分鐘；“死點(diǎn)位置定義”3分鐘。將錄好的微視頻和制作好的課件推送到藍(lán)墨云班課上。

2.學(xué)生自主學(xué)習(xí)

學(xué)生接到藍(lán)墨云班課的通知后，在規(guī)定時間內(nèi)完成課件及微視頻的學(xué)習(xí)。通過預(yù)習(xí)，了解了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性和行程速比系數(shù)的定義、壓力角與傳動角的定義以及死點(diǎn)位置的定義。在這一階段，學(xué)生是利用碎片化的時間學(xué)習(xí)，所以推出的學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)是一些基本概念和簡單定義，如果學(xué)習(xí)內(nèi)容難度大，會打消學(xué)生們課后自覺學(xué)習(xí)的積極性。學(xué)生在課后輕松學(xué)習(xí)的同時，肯定會產(chǎn)生一些疑惑，比如急回特性有什么工程意義？機(jī)構(gòu)運(yùn)動中遇到死點(diǎn)位置又如何能順利通過等。讓學(xué)生帶著問題進(jìn)課堂，聽課效果會事半功倍。同時，教師在課前一定要關(guān)注藍(lán)墨云班課，對于沒有按時完成自學(xué)的學(xué)生，要打電話通知，務(wù)必讓學(xué)生知道，教師是有監(jiān)督的，這對于個別不自覺學(xué)習(xí)的學(xué)生很重要。

3.課中創(chuàng)建活動

課中創(chuàng)建的教學(xué)活動是否恰當(dāng)是翻轉(zhuǎn)課堂開展成功與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這些活動要充分調(diào)動學(xué)生的積極性，能產(chǎn)生一定的緊迫感，減少開小差的可能性。

3.1進(jìn)行簽到

利用云平臺的簽到功能，設(shè)置一鍵簽到或者手勢簽到，要求1分鐘內(nèi)簽到完畢。最后簽到的一個同學(xué)回答問題：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)急回運(yùn)動的急回程度用什么參數(shù)來衡量。

3.2上課后入門考

學(xué)生完成藍(lán)墨云班課上的自測題，以檢測他們課前自學(xué)情況，也相當(dāng)于課前復(fù)習(xí)。這一環(huán)節(jié)設(shè)置的兩個題目分別是：（1）壓力角和傳動角怎么變化時對機(jī)構(gòu)的傳動愈有利？給出了四個選項(xiàng)A.壓力角變大、傳動角變大；B.壓力角變大、傳動角變??；C. 壓力角變小、傳動角變大；D. 壓力角變小、傳動角變?。淮祟}考核學(xué)生對壓力角和傳動角定義的理解與分析。（2）指出曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的死點(diǎn)位置。A.曲柄主動，曲柄與連桿共線時；B.曲柄主動，曲柄與機(jī)構(gòu)共線時；C.搖桿主動，曲柄與連桿共線時；D.搖桿主動，曲柄與機(jī)架共線時。此題考核學(xué)生對死點(diǎn)位置的理解。做完自測題后，要求同學(xué)們收好手機(jī)，對這兩題教師只需簡單說明后就可以開始下一個環(huán)節(jié)。在課堂開始的前5分鐘，通過這樣的教學(xué)設(shè)計，極大地活躍了課堂氣氛，調(diào)動了同學(xué)們的積極性，讓他們在輕松愉快的氛圍中掌握知識。

3.3重難點(diǎn)講解中隨機(jī)抽查

由 可知，當(dāng)機(jī)構(gòu)存在極位夾角 時，機(jī)構(gòu)便具有急回特性。 角越大， 值越大，機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動性質(zhì)也越顯著。教師在PPT中將對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行對比，如圖1所示，引導(dǎo)學(xué)生通過求解極位夾角 值來判斷機(jī)構(gòu)是否具有急回特性，此處要注意滑塊極限位置的確定方法。然后推出導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，如圖2所示，讓學(xué)生分析其是否具有急回特性。利用隨機(jī)選擇或者搖一搖的方式對學(xué)生進(jìn)行隨機(jī)抽取答題。機(jī)構(gòu)的急回特性在工程實(shí)踐中有何意義，應(yīng)用舉例，隨機(jī)抽取學(xué)生答題。

為了保證機(jī)構(gòu)傳力性能良好，應(yīng)使 。教師以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例分析講解其 出現(xiàn)的位置及求解其大小。對偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，給2分鐘時間讓學(xué)生互相討論后，隨機(jī)抽查回答。

3.4學(xué)生展示

對于機(jī)構(gòu)中的死點(diǎn)位置，一方面，為了使機(jī)構(gòu)能順利地通過死點(diǎn)位置而正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧Ａ硪环矫?，在工程?shí)踐中，也常利用機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置來實(shí)現(xiàn)特定的工作要求。課前一周，已有兩名同學(xué)接受任務(wù)，分別選取一個方面，做好講課PPT，畫好機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用分析。課堂上這兩位同學(xué)分別用3分鐘時間作了講解。學(xué)生在課前做了非常充足的準(zhǔn)備，課上其他同學(xué)聽得非常認(rèn)真，課堂上學(xué)習(xí)氣氛濃厚。尤其是上臺展示的同學(xué)，學(xué)習(xí)能力和表達(dá)能力都得到了鍛煉。

3.5下課前出門考

經(jīng)過一堂課的學(xué)習(xí)，下課前在云班課上進(jìn)行小測試，考查同學(xué)們對本次課內(nèi)容的掌握程度。這一環(huán)節(jié)設(shè)置的兩個題目分別是：（1）下列機(jī)構(gòu)中具有急回特性的是？給出了四個選項(xiàng)A.雙曲柄機(jī)構(gòu)；B.對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；C.雙搖桿機(jī)構(gòu)；D.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；（2）下列哪個機(jī)構(gòu)沒有利用機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置來實(shí)現(xiàn)特定的工作要求。給出了四個選項(xiàng)A.飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)；B.機(jī)床夾緊機(jī)構(gòu)；C.輪椅的制動機(jī)構(gòu)；D.慣性篩機(jī)構(gòu)；

4.布置課后作業(yè)

教學(xué)活動結(jié)束后，要及時進(jìn)行知識的鞏固，考核學(xué)生對知識的掌握程度。學(xué)生已在課前抽時間自學(xué)，課后作業(yè)不宜過多，如果無形中加重學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，會打消其積極性。這一環(huán)節(jié)教師只布置了一個作業(yè)題：在偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，設(shè)曲柄長度a=120mm，連桿長度b=600mm，偏距e=180mm，曲柄為原動件，試以作圖法確定極位夾角θ，并求行程速比系數(shù)K的值；當(dāng)以曲柄為原動件時，求此機(jī)構(gòu)的最小γmin。

5.教師總結(jié)評價

課程結(jié)束后，教師要及時根據(jù)學(xué)生課堂情況對整個課程內(nèi)容進(jìn)行再梳理，并發(fā)送至云班課，讓同學(xué)們復(fù)習(xí)，如有不理解的，可通過云班課線上或線下與教師交流。批改完作業(yè)后，教師將學(xué)生回答問題、隨堂測試、學(xué)生展示及作業(yè)等中所獲得的評分公布于班級，作為過程考核成績，與期末考試成績按一定比例計入該課程的總評成績。

三、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐中的體會

在實(shí)施機(jī)械設(shè)計制造及自動化兩個班級合班共65人翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)實(shí)踐中，我有以下體會：

1.對教師要求更高

翻轉(zhuǎn)課堂要求教師課前錄制好微視頻、分解好知識模塊、做好課件、做好測試題等電子資源。教師要督促學(xué)生完成課前自學(xué)，進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂課程設(shè)計。教師課后要及時批改作業(yè)，對知識再梳理，對學(xué)生評價等，這些都要求教師投入更多的時間和精力，教師必須根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況不斷地更新調(diào)整教學(xué)流程。

2.對學(xué)生要求更高

翻轉(zhuǎn)課堂上趣味性增加，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，但課前自主預(yù)習(xí)很重要，這就要求學(xué)生能自律，可以利用碎片化時間完成預(yù)習(xí)。

3.課程評價體系要完善，反饋要及時

在進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂之前，一定要讓學(xué)生明確課程線上線下的考核方式，比如此次翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)總分定為100分，課前視頻學(xué)習(xí)10分、課件學(xué)習(xí)10分，回答問題正確10分，學(xué)習(xí)知識展示20 分等，所有項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)化量化，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)內(nèi)容，做到有的放矢。

結(jié)語

通過對機(jī)械原理課程進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，課堂上教師與學(xué)生互動加強(qiáng)了，學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的積極性和主動性極大增強(qiáng)，他們會主動地去發(fā)現(xiàn)問題、思考問題，提高了學(xué)習(xí)效果。但翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施的關(guān)鍵在于教師，教師對學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)情況的監(jiān)督，教師對課堂教學(xué)活動的設(shè)計，這都要求教師在教學(xué)理念上要轉(zhuǎn)變，在教學(xué)能力上要進(jìn)一步提升。

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作者簡介：何麗紅（1978-），女，漢，湖北荊門人，碩士，湖南工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院講師，研究方向：汽車自動變速理論與控制。