機(jī)械原理課程線上教學(xué)探索與實(shí)踐
——以華北水利水電大學(xué)為例

王迎佳,秦東晨,郭 飛

(1.華北水利水電大學(xué) 機(jī)械學(xué)院,河南 鄭州 450045；2.鄭州大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，河南 鄭州 450001)

一、引 言

2020年初，為應(yīng)對突如其來的新冠肺炎疫情，全國啟動(dòng)了重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件一級響應(yīng)。為減少人員流動(dòng)，阻斷疫情蔓延，確保師生生命安全，教育部要求2020春季學(xué)期延期開學(xué)。2月初，教育部下發(fā)《關(guān)于在疫情防控期間做好普通高等學(xué)校在線教學(xué)組織與管理工作的指導(dǎo)意見》，要求各高校充分利用上線的慕課和省、校兩級優(yōu)質(zhì)在線課程教學(xué)資源，在慕課平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)資源平臺(tái)服務(wù)支持帶動(dòng)下，依托各級各類在線課程平臺(tái)、校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間等，積極開展線上授課和線上學(xué)習(xí)等在線教學(xué)活動(dòng)，保證疫情防控期間教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)“停課不停教、停課不停學(xué)”。

華北水利水電大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)械原理課程組以國家新工科建設(shè)要求為背景，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)，基于前期線上線下混合式教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，積極探索疫情期間線上教學(xué)新模式，摸索人才培養(yǎng)新方法，立足機(jī)械專業(yè)狠抓課程改革，并將思政教育融入線上課堂，取得了較好效果。

二、機(jī)械原理課程教學(xué)現(xiàn)狀

機(jī)械原理是工科類院校普遍開設(shè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，在機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)中占有舉足輕重的地位[1]。課程主要講授各種機(jī)構(gòu)和機(jī)器所具有的一般共性問題和各種機(jī)器中常用的一些機(jī)構(gòu)的性能及其設(shè)計(jì)方法以及機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的相關(guān)問題[2]。

華北水利水電大學(xué)機(jī)械學(xué)院的機(jī)械原理課程經(jīng)過多年變革，目前學(xué)時(shí)為44+4學(xué)時(shí)(理論+實(shí)驗(yàn))。機(jī)械原理是一門理論性、邏輯性很強(qiáng)的課程，與工程實(shí)踐緊密聯(lián)系，而且在新工科建設(shè)要求著力學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的背景下，課堂信息量加大，要求各知識(shí)點(diǎn)之間融會(huì)貫通。這就對尚處于大二下學(xué)期的學(xué)生提出了較高的要求，學(xué)起來難度較大。課時(shí)少而任務(wù)重，而且教學(xué)過程中多以教師課堂講授為主，難以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和激發(fā)學(xué)生的獨(dú)創(chuàng)性，不能完全體現(xiàn)以學(xué)生為中心的作用，學(xué)生課堂參與度不高。

為了保證疫情期間順利開展線上教學(xué)活動(dòng)，課程組教師多次展開教學(xué)研討。如何才能既充分發(fā)揮教師課程主導(dǎo)作用，有效啟發(fā)學(xué)生、掌控整個(gè)教學(xué)過程，又能體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，是研討的重點(diǎn)問題。根據(jù)目前課程現(xiàn)狀和教學(xué)要求，立足 “新工科”建設(shè)要求，變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提升學(xué)生自主創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)教師線上理論講授、師生互動(dòng)與交流、完善課程教學(xué)資源、高效督教督學(xué)，課程組提出了基于釘釘群直播、騰訊課堂、學(xué)習(xí)通、QQ群、微信群等多平臺(tái)協(xié)同的機(jī)械原理線上教學(xué)模式。

三、機(jī)械原理線上教學(xué)條件的調(diào)查結(jié)果及分析

在線上教學(xué)過程中，教學(xué)平臺(tái)連接著主講教師和分散在全國各地的學(xué)生。教學(xué)平臺(tái)采用的均是大公司旗下表現(xiàn)良好的產(chǎn)品[3]，而了解學(xué)生端的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)情況是能否順利完成線上教學(xué)的前提條件。

圖1 問卷調(diào)查部分問題結(jié)果

開課前一周，課程組教師組織機(jī)械學(xué)院本科二年級開設(shè)機(jī)械原理課程的77名學(xué)生進(jìn)行課程直播演練。課后，通過學(xué)習(xí)通軟件向?qū)W生發(fā)放調(diào)查問卷，共收到75份有效答卷。部分調(diào)查結(jié)果如圖1所示。

調(diào)查結(jié)果顯示，100%的學(xué)生可通過電腦和智能手機(jī)觀看直播課，84%的學(xué)生家中有Wi-Fi，另16%的學(xué)生通過手機(jī)流量套餐和其他方式上網(wǎng)聽課，85.4%的學(xué)生上直播課時(shí)網(wǎng)絡(luò)流暢或一般，100%的學(xué)生視頻效果清晰或一般，97.3%的學(xué)生音頻效果清晰或一般，100%的學(xué)生對線上教學(xué)過程中由于可能出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量問題而造成的多平臺(tái)共用現(xiàn)象表示理解。少數(shù)學(xué)生反映，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)聲音延遲現(xiàn)象，但基本不影響上課，影響的部分，也可課后觀看直播回放補(bǔ)上。但掉線、視聽不清晰的情況比較少見。

學(xué)生對線上教學(xué)的建議和期望主要集中在能否采用的教學(xué)平臺(tái)具有直播回放的功能，以利隨時(shí)查看；能否及時(shí)發(fā)放電子教材和一些輔助學(xué)習(xí)資料；教師能否安排線上答疑等。學(xué)生的疑慮主要集中在擔(dān)心多平臺(tái)共用自己操作不熟練，影響聽課，家中上課環(huán)境嘈雜，擔(dān)心自己自覺性不夠，不能很好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，擔(dān)心線上學(xué)習(xí)不能取得與線下學(xué)習(xí)一樣的效果，等等。

根據(jù)調(diào)查問卷反饋，學(xué)生端的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)條件基本可以滿足線上教學(xué)的軟硬件要求。針對學(xué)生對線上學(xué)習(xí)的疑慮、擔(dān)心和期望，教師應(yīng)加強(qiáng)與學(xué)生的溝通與交流，隨時(shí)接收學(xué)生意見并及時(shí)處理；教師應(yīng)快速轉(zhuǎn)變觀念，積極學(xué)習(xí)各種信息技術(shù)，努力提高信息化教學(xué)能力，充分利用和建設(shè)各種網(wǎng)絡(luò)課程資源，深化機(jī)械原理課程教學(xué)方法和手段的改革，全方位提升教學(xué)質(zhì)量和水平。

四、機(jī)械原理線上教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

接到學(xué)?！巴七t開學(xué)不停課，遠(yuǎn)程教學(xué)保質(zhì)量”的通知后，課程組迅速反應(yīng)，充分調(diào)動(dòng)組內(nèi)教師的積極性，利用省級、校級課程改革建設(shè)項(xiàng)目的優(yōu)勢，人人參與，合理分工，共同研討線上教學(xué)方法。組內(nèi)教師充分利用本校在線課程教學(xué)平臺(tái)“華水學(xué)堂”，主要采用直播+錄播混合式線上教學(xué)方法，借助多種線上課程平臺(tái)和大量網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，力求授課方式多元化。

1.課前用心準(zhǔn)備教學(xué)資料

教師根據(jù)機(jī)械原理課程教學(xué)大綱要求，補(bǔ)充機(jī)械前沿內(nèi)容，自主制作上課課件，自主錄制并上傳課件視頻。尤其在課件和視頻中，要根據(jù)線上教學(xué)要求，明確每課時(shí)教學(xué)的目的、內(nèi)容、重點(diǎn)、難點(diǎn)，給出學(xué)生學(xué)習(xí)方法的建議，等等。教師制作課件，將互聯(lián)網(wǎng)搜索和自行制作相結(jié)合，加入適合課程內(nèi)容的視頻、音頻、圖表和文字，將抽象知識(shí)形象化，加深學(xué)生理解。

每次課前，利用學(xué)習(xí)通向?qū)W生推送相關(guān)學(xué)習(xí)資料，QQ群通知學(xué)生預(yù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，帶著問題聽課，若未解決，則可課上或課后提出，還在QQ群或微信群內(nèi)討論也可私信教師，直到問題得以解決，還設(shè)置專題，讓學(xué)生課前自行查找和學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，以拓展知識(shí)面。例如，當(dāng)要講到安裝飛輪來調(diào)節(jié)機(jī)械周期性速度波動(dòng)的內(nèi)容時(shí)，為了加深學(xué)生對飛輪儲(chǔ)能作用的理解，可讓學(xué)生查找關(guān)于飛輪在電力調(diào)峰、新能源發(fā)電的平滑輸出、飛輪電池等領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，分小組討論匯總，答疑課上交流。

2.課上精心組織教學(xué)過程

教師應(yīng)合理設(shè)計(jì)教學(xué)過程，重點(diǎn)突出、內(nèi)容緊湊。直播時(shí)，對重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容在白板區(qū)書寫強(qiáng)調(diào)，每隔15～20分鐘提問一次，讓學(xué)生利用釘釘平臺(tái)的連麥功能或直接在留言區(qū)回答；還事先輸入問題，利用學(xué)習(xí)通平臺(tái)上“投票”“搶答”“主題討論”“隨堂練習(xí)”等多項(xiàng)功能回答?？傊?，通過多元化方式，既可提醒學(xué)生保持專注、檢驗(yàn)學(xué)生對課堂知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，又啟發(fā)學(xué)生思維、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3.課后細(xì)心查漏補(bǔ)缺

課后，教師及時(shí)上傳多媒體課件，督促學(xué)生查看課程回放，完成課后作業(yè)。教師根據(jù)學(xué)生提交的答題情況給出相應(yīng)分?jǐn)?shù)，從知識(shí)掌握、創(chuàng)新思維等角度合理評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，保證學(xué)生線上學(xué)習(xí)的質(zhì)量。

每周組織一次到兩次在微信群或QQ群內(nèi)集中答疑，每次一個(gè)小時(shí)，由教師主持，或?qū)W生提問大家討論，或教師提問，學(xué)生回答。根據(jù)學(xué)生參與情況，教師做好記錄，并合理加分，計(jì)入平時(shí)成績。通過對學(xué)生群內(nèi)討論的觀察，教師可明了學(xué)生對課堂知識(shí)的掌握情況，以便及時(shí)查漏補(bǔ)缺，對共性問題集中講解，對個(gè)別問題單獨(dú)輔導(dǎo)；還可適當(dāng)延伸課堂，對下一步的教學(xué)工作具有重要的啟發(fā)意義。

4.加強(qiáng)課程思政建設(shè)

習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，用新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想鑄魂育人，貫徹黨的教育方針，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)。面對這場突如其來的疫情，本課程組教師在“新工科”背景下積極開展機(jī)械原理課程思政教學(xué)建設(shè)，將思政教育引入課堂，為修習(xí)機(jī)械原理課程的本科生提供兼?zhèn)鋬r(jià)值觀塑造、專業(yè)知識(shí)傳授、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，真正落實(shí)習(xí)總書記講話精神，實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授和價(jià)值觀引領(lǐng)在課程教育中齊頭并進(jìn)的發(fā)展。

(1)機(jī)械原理課程思政教學(xué)建設(shè)具體內(nèi)容

1)提升課程組教師道德水平，加強(qiáng)德育能力。

2)組織課程組教師學(xué)習(xí)討論，結(jié)合機(jī)械原理課程特點(diǎn)，梳理教學(xué)環(huán)節(jié)，深入挖掘課程思政內(nèi)涵。

3)完善《機(jī)械原理教學(xué)大綱》，明確課程思政教學(xué)目標(biāo)，細(xì)化課程思政教學(xué)任務(wù)。

4)采用教師引導(dǎo)、學(xué)生討論、案例引入相結(jié)合的教學(xué)模式，將教學(xué)內(nèi)容和工程實(shí)例有機(jī)結(jié)合，達(dá)到“潤物細(xì)無聲”的育人效果。

5)課后總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，逐步健全課程思政教學(xué)方法和手段。

(2)機(jī)械原理課程思政教學(xué)建設(shè)具體實(shí)踐

1)尋找適當(dāng)切入點(diǎn)，對學(xué)生進(jìn)行價(jià)值觀引導(dǎo)

在“連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)”一章中，講到“鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件”。在確定四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件時(shí)，首先要明確機(jī)構(gòu)中有整轉(zhuǎn)副的條件。對這兩個(gè)條件學(xué)生易發(fā)生混淆，教師應(yīng)重點(diǎn)說明其區(qū)別和聯(lián)系。由此，教師可使用三分鐘左右的時(shí)間，給學(xué)生講述在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中容不得半點(diǎn)馬虎大意，一個(gè)很小的疏忽，可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，甚至生命的代價(jià)。故在學(xué)習(xí)和今后的工作中，要始終堅(jiān)持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的工作作風(fēng)，認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。

2)結(jié)合疫情期間感人事跡，加強(qiáng)學(xué)生愛國主義教育

疫情期間，學(xué)生通過新聞報(bào)道甚至親身經(jīng)歷，看到醫(yī)護(hù)人員的無畏堅(jiān)守、各條工作戰(zhàn)線上人員的無私奉獻(xiàn)、全國各族人民的團(tuán)結(jié)一心。教師可課下給學(xué)生分組，利用各種資源制作五分鐘左右的PPT，各組選出一名學(xué)生利用釘釘直播，給全體同學(xué)宣講疫情期間的好人好事。宣講后，教師引導(dǎo)學(xué)生們思考，面對生死考驗(yàn)，該如何理解責(zé)任擔(dān)當(dāng)，如何分辨是非曲直，如何堅(jiān)定立場、實(shí)事求是，突出愛國主義教育、生命教育、社會(huì)責(zé)任感教育，結(jié)合課程特點(diǎn)，配合學(xué)校思政課程，注意培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)忍不拔的意志和迎難而上的奮斗精神，注意培養(yǎng)學(xué)生赤誠仁愛、胸懷天下的家國情懷，引導(dǎo)學(xué)生“扣好人生第一?？圩印?。

5.加強(qiáng)在線教學(xué)的指導(dǎo)與監(jiān)控

華北水利水電大學(xué)、機(jī)械學(xué)院以及機(jī)械原理課程組對線上教學(xué)工作高度重視，由各級領(lǐng)導(dǎo)、專家和同事組成的督導(dǎo)團(tuán)，多次進(jìn)入直播間，對機(jī)械原理在線教學(xué)進(jìn)行必要的指導(dǎo)、督導(dǎo)與監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)解決，有力促進(jìn)了教師線上教學(xué)技能的快速提升，保障了線上教學(xué)的順利開展。

五、線上教學(xué)效果的調(diào)查及分析

線上教學(xué)8周后，課程組進(jìn)行了一次教學(xué)效果調(diào)查，仍采用學(xué)習(xí)通發(fā)放問卷的形式。共發(fā)放77份問卷，收到75份有效答卷。部分問題結(jié)果如圖2所示。

圖2 教學(xué)效果調(diào)查部分結(jié)果

數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，85.3%的學(xué)生課前會(huì)通過教師制作的課件視頻、電子課本等方式預(yù)習(xí)，94.7%的學(xué)生課后會(huì)復(fù)習(xí)，大多通過觀看直播回放、電子課本以及教師制作的課件視頻來進(jìn)行。81.3%的學(xué)生經(jīng)常參加或參加過同學(xué)之間的互助討論，也有18.7%的學(xué)生表示從未參加過。80%的學(xué)生會(huì)積極或比較積極的回答直播時(shí)老師提出的問題，但也有20%的學(xué)生表示很少回答或從不回答?？偟膩碚f，對線上教學(xué)模式，37.3%的學(xué)生表示滿意，54.7%的學(xué)生一般滿意，8%的學(xué)生表示不滿意。

通過線上教學(xué)，教師提醒學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，有效引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)；通過提問、思考題、作業(yè)等，拓展課堂，豐富教學(xué)資源，加大課程信息量；學(xué)生可以突破時(shí)空限制，隨時(shí)隨地開展學(xué)習(xí)，也能隨時(shí)與同學(xué)教師交流、討論和合作；學(xué)生可在課后反復(fù)觀看課程視頻，便于復(fù)習(xí)鞏固課堂所學(xué)，精準(zhǔn)解決課堂遺留疑難問題，這些都是傳統(tǒng)課堂不可比擬的優(yōu)勢。教師通過精心準(zhǔn)備、合理安排、靈活應(yīng)對、悉心指導(dǎo)，使得學(xué)生在在線學(xué)習(xí)過程中，體會(huì)到豐富多樣學(xué)習(xí)方法、覆蓋面廣教學(xué)資源，在線協(xié)同學(xué)習(xí)、交流互動(dòng)生動(dòng)有趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)態(tài)度，由“被動(dòng)學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)學(xué)”，逐步適應(yīng)線上教學(xué)，體現(xiàn)線上學(xué)習(xí)新穎獨(dú)特的魅力，充分展現(xiàn)教學(xué)中以學(xué)生為主體的地位，得到了大多數(shù)同學(xué)的認(rèn)可與好評。

但也必須看到，僅僅通過線上教學(xué)，教師無法通過學(xué)生的表情及現(xiàn)場反饋全面了解學(xué)生對課堂知識(shí)的掌握情況；網(wǎng)絡(luò)交流不如面對面直接交流效率高；缺乏教師現(xiàn)場督促，學(xué)生狀態(tài)過于松弛，不能完全集中精力投入課堂；有些學(xué)生過于依賴直播回放功能，使得課堂的學(xué)習(xí)效率下降。

疫情結(jié)束后，應(yīng)繼續(xù)大力發(fā)展線上線下混合式的教學(xué)方法，課堂上以講授基本理論為主，適當(dāng)設(shè)計(jì)“啟發(fā)式”的討論活動(dòng)，著重培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力；線上通過思考題、作業(yè)加深學(xué)生對課程理論的理解，擴(kuò)展知識(shí)面，有效延伸課堂教學(xué)。在整個(gè)教學(xué)過程中，應(yīng)將線上、線下高效的教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合，綜合運(yùn)用多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，精心組織，認(rèn)真落實(shí)，取得機(jī)械原理課程最佳的教學(xué)效果。