機械設(shè)計課程混合式教學(xué)模式研究與實踐

王引衛(wèi)　姚良　張宏偉　王丙錚　吳平平

摘 要：本文圍繞混合式教學(xué)模式在機械設(shè)計課程中應(yīng)用的各個環(huán)節(jié)，對該課程的教學(xué)內(nèi)容選擇與線上資源建設(shè)、教學(xué)組織實施、課程成績評定方式等進行相應(yīng)的研究與改革實踐，并通過具體的教學(xué)設(shè)計示例說明混合式教學(xué)的具體實施過程，經(jīng)過對兩期學(xué)生的教學(xué)實踐證明，教學(xué)效果良好，課程目標達成度提升。

關(guān)鍵詞：OBE 機械設(shè)計 混合式教學(xué)

Research and Practice on Mixed Teaching Mode of Mechanical Design Course

Wang Yinwei Yao Liang Zhang Hongwei Wang Bingzheng Wu Pingping

Abstract：This article focuses on the various aspects of the application of the hybrid teaching model in the mechanical design course， and conducts corresponding research and reform practices on the selection of teaching content and online resource construction， teaching organization implementation， and course performance evaluation methods for the course. And the specific teaching design examples are used to illustrate the specific implementation process of blended teaching. The teaching practice of the two phases of students has proved that the teaching effect is good and the degree of achievement of the course goal is improved.

Key words：OBE， mechanical design， blended teaching

混合式教學(xué)利用互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字媒體技術(shù)，將線上的學(xué)習(xí)資源與線下的師生面授教學(xué)相結(jié)合，可以融合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與面授教學(xué)雙方的優(yōu)點，受到很多高校的關(guān)注?！稒C械設(shè)計》是機械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，承擔(dān)了培養(yǎng)學(xué)生常用機構(gòu)和零部件設(shè)計能力的任務(wù)，為今后學(xué)生從事工藝編制、數(shù)控編程、設(shè)備改造與維護以及CAD/CAM技術(shù)等方面的工作提供一定的知識和能力基礎(chǔ)。西京學(xué)院機械工程學(xué)院機械設(shè)計課程組在該課程中研究探索應(yīng)用線上、線下混合式教學(xué)，有效調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高了學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用機械設(shè)計的知識和技能解決復(fù)雜機械工程問題的能力。在當(dāng)前大力推動“產(chǎn)出導(dǎo)向”的工程教育專業(yè)認證背景下，根據(jù)課程對畢業(yè)要求的支撐，反向設(shè)計教學(xué)目標并重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，研究并探索課程教學(xué)組織方式，無疑具有重要的理論與實踐意義。

1 課程目標凝練

課程目標由畢業(yè)要求、課程體系和課程特點確定，目標要細化，分條列出，能考核、可衡量，目標必須完全覆蓋對應(yīng)的畢業(yè)要求，課程內(nèi)容可適當(dāng)擴展。1個課程目標對應(yīng)一個指標點，2個或者2個以上的課程目標可以對應(yīng)相同的指標點。

機械設(shè)計課程目標可以根據(jù)熟悉結(jié)構(gòu)特點、會選型、能設(shè)計，懂分析，可改進開發(fā)等層次遞進分條列出。具體文字描述可以依據(jù)專業(yè)畢業(yè)要求分解情況及專業(yè)特色來闡述。

關(guān)于專業(yè)特色的融合可以表達為：如“能夠根據(jù)工程實際的特定要求，運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和有關(guān)技術(shù)資料，分析或改進某機械領(lǐng)域中的機械裝置”。這里的某機械可根據(jù)專業(yè)特色描述為建筑機械，也可以是通用機械、礦冶機械等。

2 課程內(nèi)容選擇與線上資源建設(shè)

依據(jù)課程目標，精心設(shè)計選擇具有先進性、科學(xué)性，反映本學(xué)科領(lǐng)域的最新科技成果的教學(xué)內(nèi)容。注重行業(yè)和企業(yè)對人才工程能力的要求，根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標，以工程實例序化教學(xué)內(nèi)容，重視教學(xué)做合一性。對教學(xué)內(nèi)容進行大膽調(diào)整，注重基本知識和技能，不注重冗長的數(shù)學(xué)計算，精簡理論知識，以實踐應(yīng)用為主。刪減了機械設(shè)計總論和機械零件的強度等理論章節(jié)，將相關(guān)知識點融入到相關(guān)項目任務(wù)中做講解;在現(xiàn)有課程框架（連接、傳動機構(gòu)、軸系零部件）的基礎(chǔ)上，增加基于新工科的新知識、新技術(shù)應(yīng)用的教學(xué)內(nèi)容，特別是增加最新的科技成果在工程實際中應(yīng)用的案例分析。如機械零件設(shè)計軟件應(yīng)用、優(yōu)化設(shè)計等。

線上教學(xué)資源主要是機械設(shè)計網(wǎng)絡(luò)SPOC，包括電子版課程大綱、授課計劃、多媒體課件、教學(xué)動畫與視頻、微課、對標試題庫，綜合設(shè)計案例等。

3 混合式教學(xué)組織實施

本課程總學(xué)時48，其中課堂38學(xué)時，線上10學(xué)時，已在西京學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)2015級和2016級學(xué)生中實施。線下教學(xué)班（40-50人），在多媒體教室或智慧教室進行，可移動式桌椅，學(xué)生分組就座，借助智能手機進行互動。

學(xué)生課前在線上進行知識點自學(xué)，為課堂討論做準備，課后在線上進行重難點的鞏固復(fù)習(xí)及自測，課堂上參與以工程項目實例為牽引，任務(wù)驅(qū)動或問題驅(qū)動的討論。課堂教學(xué)通過SKIPS教學(xué)法來實施：第一步Story，引入工程項目實例激發(fā)學(xué)生興趣;第二步Knowledge，測試相關(guān)知識點，檢查線上學(xué)習(xí)效果，和（或）針對重難點講解相關(guān)知識點;第三步Idea/Ideology，由以上內(nèi)容闡發(fā)令人思考的觀念和理念，實現(xiàn)課堂對價值觀的塑造或引領(lǐng)作用;第四步Problem，針對工程項目實例，提出問題或任務(wù);第五步Solve，通過小組討論、匯報、交流，教師總結(jié)，最終解決問題，布置課后作業(yè)。

4 課程成績評定方式改革

改變以往一卷定成績的考核方式，采用累加式的評定方式，總成績?yōu)?00分，分配到每個課程目標，如表1所示。以4個課程目標為例。課程成績評定由形成性評價和終結(jié)性評價組成。形成性評價一般占30%至50%，由線上學(xué)習(xí)、課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)組成，表1以占比40%為例。終結(jié)性評價以期末卷面考試進行。實驗成績占比由實驗學(xué)時占總學(xué)時比例確定，對應(yīng)一個課程目標。

線上學(xué)習(xí)評價方式如表2所示。由學(xué)習(xí)時長10%、單元測試40%、期末測試40%及論壇討論10%組成。

5 教學(xué)設(shè)計示例

通過混合式教學(xué)設(shè)計，使教學(xué)內(nèi)容從課內(nèi)到課外形成互補，使教學(xué)環(huán)節(jié)從線上到線下形成閉環(huán)。推進OBE教學(xué)理念，學(xué)生通過課程平臺進行線上學(xué)習(xí)，線下參與以工程項目實例為牽引，任務(wù)驅(qū)動或問題驅(qū)動的課堂討論。形成在線學(xué)習(xí)+項目教學(xué)、在線學(xué)習(xí)+案例教學(xué)、在線學(xué)習(xí)+基于問題教學(xué)的“互聯(lián)網(wǎng)+”翻轉(zhuǎn)課堂模式，逐步提升解決復(fù)雜工程問題的能力。

如表3所示，以機械設(shè)計中齒輪機構(gòu)受力分析為例，形成了課前、課中、課后三個階段，以及針對目標知識點的教師、學(xué)生活動，教學(xué)資源、評估方式等環(huán)節(jié)的整體教學(xué)設(shè)計體系。

6 結(jié)語

通過重構(gòu)課程結(jié)構(gòu)，合理分配在線學(xué)習(xí)和課堂面授內(nèi)容，實現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)，真正體現(xiàn)以學(xué)生的學(xué)為中心，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，采用工程實例為牽引的項目化教學(xué)將枯燥零散的知識系統(tǒng)化，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的工程實踐能力。課程教學(xué)改革后，學(xué)生學(xué)習(xí)自主性明顯提升，超過500名學(xué)生線上注冊，在線學(xué)習(xí)時長平均達1200分鐘/生，論壇發(fā)帖數(shù)共4290條，平均8條/學(xué)生。課堂上有效學(xué)習(xí)行為增多，學(xué)生聽課率、抬頭率、參與率提高，98%以上的學(xué)生能積極參加小組討論。近兩屆學(xué)生課程目標達成度平均為0.75以上，學(xué)生工程實踐能力提高。學(xué)生在全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽中，榮獲國家級一等獎2項，陜西省一等獎5項、二等獎17項。課程被認定為省級線上線下混合式“一流課程”，在今后的建設(shè)過程中將補充完善線上資源，使線上資源更具有互動性、趣味性，構(gòu)建實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的混合式教學(xué)模式，建設(shè)完善的持續(xù)改進機制。

研究課題：本文得到西京學(xué)院教改項目“基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”（OBE）教學(xué)模式的機械設(shè)計課程群教學(xué)改革與實踐”（JGYB1904）的資助。

參考文獻：

[1]申燚，方海峰，吳群彪，袁明新.基于MOOC與SPOC的機械設(shè)計課程設(shè)計教學(xué)研究[J].裝備制造技術(shù)，2019（08）：168-170.

[2]李剛.基于MOOC平臺的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》混合式教學(xué)模式構(gòu)建及思考[J].當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究，2019（15）：48-49.

[3]劉豐源.促進本科生深度學(xué)習(xí)的混合式學(xué)習(xí)活動設(shè)計研究[D].山東師范大學(xué)，2019.