互聯(lián)網(wǎng)與翻轉(zhuǎn)課堂在機械設(shè)計課程教學中的融合運用

畢仁貴 肖雄 劉雁峰 曾欽

摘 要：為提高機械設(shè)計課程教學質(zhì)量，在傳統(tǒng)課堂的系統(tǒng)知識框架基礎(chǔ)上，利用互聯(lián)網(wǎng)與翻轉(zhuǎn)課堂的融合運用實現(xiàn)機械設(shè)計課程教學知識可視化，重構(gòu)以學生為中心的啟發(fā)式教學方式。本研究分析了互聯(lián)網(wǎng)資源共享與機械設(shè)計課程翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學改革，結(jié)合實際探討了翻轉(zhuǎn)課堂在自主學習、知識內(nèi)化、知識固化等三個階段的實施要領(lǐng)。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計;互聯(lián)網(wǎng);翻轉(zhuǎn)課堂;教學改革

1 引言

以現(xiàn)代信息化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展為支撐，基于互聯(lián)網(wǎng)的開放、共享、交互特性，我國教育理念逐漸轉(zhuǎn)變，教育信息化經(jīng)歷了概念研討、普及推廣、內(nèi)容升級等階段，當前仍保持朝縱深發(fā)展的勢頭。教育部在《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》中提出建設(shè)教育化信息體系，重點推動信息技術(shù)與高等教育深度融合[1]。借鑒美國翻轉(zhuǎn)課堂（FCM）的教學實踐經(jīng)驗，翻轉(zhuǎn)課堂逐漸成為我國高等教育信息化課堂改革的研究熱點[2]，其核心價值是構(gòu)建基于互聯(lián)網(wǎng)平臺的一種混合式學習模式，實現(xiàn)“教為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W為中心”的教育理念。劉允等 [3]通過調(diào)查，總結(jié)出翻轉(zhuǎn)課堂具有“教”與“學”相輔相成、以“學”為主的特點，可有效調(diào)動學生學習自主性，培養(yǎng)學生團隊合作意識，提高學生的思維表達能力。任博等[4]利用翻轉(zhuǎn)課堂優(yōu)勢設(shè)計課程新教學模式，引導學生自主式、互動式、啟發(fā)式的學習，培養(yǎng)學生探究與創(chuàng)新的能力，提高教學質(zhì)量，同時為工科教學模式提供了教學改革思路。陳子超[5]開展翻轉(zhuǎn)課堂教學實驗結(jié)果顯示：相比傳統(tǒng)教學模式，66%的學生偏重于翻轉(zhuǎn)課堂;73%的學生認為翻轉(zhuǎn)課堂的學習效果優(yōu)于傳統(tǒng)教學效果，70%以上的學生認為翻轉(zhuǎn)課堂對培養(yǎng)學生的自學能力、分析與解決問題能力更有優(yōu)勢。

在機械工程高等教育中，機械設(shè)計課程主要講授通用零部件及機械系統(tǒng)的設(shè)計問題，是機械類專業(yè)基礎(chǔ)課程的重要組成部分。其靈活性大，設(shè)計方法或無唯一;內(nèi)容涵蓋范圍廣，是多知識點交叉的綜合運用。因上述特點，使其成為翻轉(zhuǎn)課堂教學改革方式適用對象。本研究旨在通過探析互聯(lián)網(wǎng)與翻轉(zhuǎn)課堂在機械設(shè)計課程教學中的融合運用，促進機械類專業(yè)本科生的自主學習能力、創(chuàng)新能力和實踐能力培養(yǎng)。

2 翻轉(zhuǎn)課堂教學模式概述

翻轉(zhuǎn)課堂，即翻轉(zhuǎn)傳統(tǒng)的知識講授式教學：課前，學習者利用互聯(lián)網(wǎng)平臺優(yōu)化共享資源進行自主學習;課中，教師主導以不同教學方式進行解答疑惑、互動討論、做出總結(jié)。翻轉(zhuǎn)課堂的成功實施可以活躍課堂氛圍，激發(fā)學習自主性與積極性，提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)研究與創(chuàng)新能力的教學效果[6]，其成敗關(guān)鍵取決于課前預習提出問題、課堂活動中知識內(nèi)化程度。

3 互聯(lián)網(wǎng)與機械設(shè)計課程翻轉(zhuǎn)課堂的融合運用

在機械類專業(yè)教學中，機械設(shè)計課程是教學難度大的基礎(chǔ)課程之一，在培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識方面具有重要作用。隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)普及，各高校教學名師的機械設(shè)計課程資源實現(xiàn)共享，機械設(shè)計過程虛擬可視，為機械設(shè)計課程翻轉(zhuǎn)課堂實施提供有利基礎(chǔ)條件。

目前，在機械工程高等教育中，基礎(chǔ)理論課教學仍充斥著填鴨式教學方式，學生被動接受知識現(xiàn)象突出。另一方面，傳統(tǒng)的機械設(shè)計課程紙媒教材知識更新過慢，結(jié)合機械設(shè)計前沿教學實例無法直觀呈現(xiàn)。鑒于這一狀況，基于互聯(lián)網(wǎng)共享資源，依托自建的力學與工程省級虛擬仿真實驗教學中心，本研究對吉首大學的機械設(shè)計課程利用互聯(lián)網(wǎng)開展翻轉(zhuǎn)課堂教學進行了理論探索。

3.1 教學模式

機械設(shè)計課程嘗試引入項目教學等方式進行教學改革，但是效果并不顯著，其主體仍是以傳統(tǒng)授課模式為主，結(jié)構(gòu)設(shè)計缺乏引導，無法實現(xiàn)學生主動學，課堂上缺乏互動，課后學生容易忘記所學內(nèi)容，導致教學效果達不到預期。在互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)覆蓋下，各大高校優(yōu)質(zhì)的機械設(shè)計課程教學視頻、微課、慕課網(wǎng)等多元化自主學習資料實現(xiàn)共享，自建的力學與工程省級虛擬仿真實驗教學中心有完備的機械設(shè)計課程實驗?zāi)K，交互平臺的交流、討論、相互答疑可以進一步開闊學識。在上述資源融合利用的基礎(chǔ)上，重構(gòu)的“互聯(lián)網(wǎng)+翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式如圖1所示。

3.2 教學思路

自主學習階段：機械設(shè)計課程由理論教學與實驗教學組合，開設(shè)60課時，其中理論課48課時，實驗課12課時。以汽車V帶設(shè)計為例，課前教師明確教學目標，提供相關(guān)資料，發(fā)布預習任務(wù)—V帶設(shè)計。學生自主利用互聯(lián)網(wǎng)查詢并學習有關(guān)資料，了解V帶傳動設(shè)計步驟、參數(shù)確定，掌握帶傳動布置與張緊、打滑等知識，通過慕課網(wǎng)如哈工大教學視頻、微視頻、各大學習社區(qū)，同學分組進行自主學習，共享資源完成問題討論并記錄疑難點，實現(xiàn)針對性預習。預習任務(wù)內(nèi)容難度適宜，數(shù)量適當，適合學生利用已學知識遷移到新知識。翻轉(zhuǎn)課堂的關(guān)鍵在于利用機械裝備前沿熱點、機械創(chuàng)新設(shè)計等題材，聯(lián)系課本知識點、可視化知識結(jié)構(gòu)，刺激學生自主學習好奇心，激發(fā)學生學習熱情，從而引導學生認識機械設(shè)計課程的用途與重要性。

知識內(nèi)化階段：課堂上，學生反饋問題，教師提取問題，翻轉(zhuǎn)授課、互動答疑。該階段旨在培養(yǎng)學生分析與解決問題能力，構(gòu)建適合學生自適知識脈絡(luò)，提高創(chuàng)新探索能力。翻轉(zhuǎn)課堂學習活動以小組協(xié)作，學生提出問題為始[7]。教師根據(jù)學生的提問，聯(lián)系本課堂知識點，總結(jié)有價值的問題解答。根據(jù)不同的學習單元內(nèi)容，利用不同的教學方法針對性的指導學生完成問題分析。學生之間提出與解決問題進行交流與總結(jié)，分享與互評，促使學生在課堂上使知識最大程度內(nèi)化。因?qū)W生學習水平參差不齊，教師在實踐過程中認真觀察，發(fā)現(xiàn)學生的優(yōu)缺點，提煉并總結(jié)，為下一次課堂的因材施教提供參考。

知識固化階段：由于知識點的繁雜，學生無法在課堂上完全吸收，課后學生利用互聯(lián)網(wǎng)將知識碎片整合，進行知識固化?；ヂ?lián)網(wǎng)教學資料庫與交互平臺大大促進學習資源最大化，間接延長學生的學習時間，增加課堂實踐運用。與此同時，教師需總結(jié)整個教學過程，進一步優(yōu)化教學設(shè)計與教學資源，為下一次實踐教學提供相適宜的教學方法，力求教學相長。同樣，互聯(lián)網(wǎng)的寶貴資源有利于學生在實驗中能自主進行學習，自主總結(jié)，能促進學生通過實驗開拓創(chuàng)新思維。

3.3 評價體系

課后教師收集和整理教學實施中問題，檢驗并更新教學設(shè)計，以便將教學設(shè)計更好的運用于實踐。翻轉(zhuǎn)課堂的評價貫穿于整個學習過程，比傳統(tǒng)教學的課后評價系統(tǒng)更全面與綜合化，更好地體現(xiàn)學習全過程的動態(tài)學習效果。

4 結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)資源的共享，可幫助學生從機械設(shè)計課程的抽象教學進入可視化虛擬教學，通過平臺相互討論與交流，能激發(fā)學生好奇心，有助于學生對知識點的理解與實踐技能提升，促進學生自主學習?；ヂ?lián)網(wǎng)與翻轉(zhuǎn)課堂在機械設(shè)計課程教學中的融合運用，這一教學方式對教師的專業(yè)素養(yǎng)和教學能力提出更高的要求，值得學院、教師、學生做出更多的努力與探索。

基金項目：吉首大學教改項目（2018JSUJGB31）。國家自然科學基金（11662004）

參考文獻：

[1]教育部.教育部關(guān)于印發(fā)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》的通知[EB/OL].（2012-09-05）[2017-09-16].http：//www.Moe. gov.cn/publicfiles /business/htmlfiles/moe/s3342/201203/133322.html.

[2]王東杰，戴偉芬.美國“顛倒課堂 ”及其在我國的運用[J].教育理論與實踐，2014，（5）：42～45.

[3]劉允，楊立軍，羅先輝.翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)課堂教學模式比較研究—基于南京某高校翻轉(zhuǎn)課堂教學調(diào)查[J].高等教育研究學報，2018，41（01）：50-55+104.

[4]任博，崔利杰，孫靜娟，劉文杰.翻轉(zhuǎn)課堂教學模式實踐與思考[J].高等教育研究報，2017，40（04）：56-60+95.

[5]陳子超，蔣家傅.高校翻轉(zhuǎn)課堂教學模式探索與實踐[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2014，24（12）：112-117.

[6]馬秀麟.大學信息技術(shù)公共課翻轉(zhuǎn)課堂教學的實證研究[J].遠程教育雜志，2013，（1）：79～85.

[7]王紅，趙蔚，孫立會等.翻轉(zhuǎn)課堂教學模型的設(shè)計——基于國內(nèi)外典型案例分析[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2013，（8）：5～10.