機(jī)械類課程新型混合式教學(xué)改革研究

胡瓊，申屠留芳，桂艷，王衍

（江蘇海洋大學(xué)a.機(jī)械工程學(xué)院；b.藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，江蘇 連云港 222005）

0 引言

《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》理論課程的教學(xué)內(nèi)容抽象難懂，在近機(jī)械類、非機(jī)械類專業(yè)授課的過程中，多采用PPT、板書和講授相結(jié)合的傳統(tǒng)教學(xué)方法和教學(xué)手段，單調(diào)乏味，學(xué)生缺少學(xué)習(xí)的積極性。作者所在單位的船舶與海洋工程專業(yè)學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)要求較高，共80學(xué)時，其中72學(xué)時理論課，8學(xué)時實驗課。課程內(nèi)容為《機(jī)械原理》和《機(jī)械設(shè)計》兩門機(jī)械專業(yè)課程的整合，學(xué)習(xí)內(nèi)容繁多。使用傳統(tǒng)課堂講授的教學(xué)方法，常出現(xiàn)很大一部分學(xué)生跟不上節(jié)奏，或有問題不及時找老師答疑，或由于教學(xué)手段單一、學(xué)時長，而使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣逐漸下降等問題。如果反復(fù)講授將占用大量時間，使得教學(xué)任務(wù)難以按計劃完成。

針對以上問題，國內(nèi)外眾多高等院校根據(jù)自身平臺條件，采用翻轉(zhuǎn)課堂、對分課堂或網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)等現(xiàn)代化教學(xué)方法與傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合的混合模式，教學(xué)改革成效顯著。例如，三峽大學(xué)秦紅玲等[1]將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到本課程的教學(xué)當(dāng)中，結(jié)合現(xiàn)場教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)通信平臺，實現(xiàn)了課堂教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)的無縫結(jié)合，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了教學(xué)質(zhì)量；吉林建筑大學(xué)劉國敏[2]的基于對分課堂的教學(xué)實踐與反思研究結(jié)果顯示：對分課堂取得了較好的教學(xué)效果，將課堂的主體地位歸還給學(xué)生，幫助學(xué)生激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性、主動性，提高了課堂教學(xué)的時效性；廣西師范大學(xué)曹叢[3]以桂林市高校為研究對象，基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺對高?；旌蠈W(xué)習(xí)的問題及對策進(jìn)行了研究，調(diào)查結(jié)果表明，將面授教學(xué)和在線學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合的混合學(xué)習(xí)模式可有效提升教學(xué)質(zhì)量；北京工業(yè)大學(xué)孫國芹等[4]則嘗試采用翻轉(zhuǎn)課堂、典型工程案例分析及在線學(xué)習(xí)平臺綜合運用的方式對本課程開展了混合式教學(xué)；華南理工大學(xué)孫建芳等[5]利用翻轉(zhuǎn)課堂與手機(jī)等移動學(xué)習(xí)平臺相結(jié)合的方式展開本課程的教學(xué)工作，取得了良好的教學(xué)效果；河南工業(yè)大學(xué)任寧等[6]采用對分課堂和合作學(xué)習(xí)的模式進(jìn)行課程教學(xué)，在學(xué)生中獲得了較高的滿意度；上海理工大學(xué)徐玲和丁曉紅[7]將對分模式與成果導(dǎo)向教育理念相結(jié)合,基于“對分易”教學(xué)平臺,設(shè)計成果導(dǎo)向?qū)Ψ终n堂教學(xué)模式，通過對《機(jī)械設(shè)計》課程的教學(xué)實踐，學(xué)生對于《機(jī)械設(shè)計》的知識點掌握扎實，在多次的設(shè)計實踐和討論分析中，能夠靈活應(yīng)用相關(guān)知識進(jìn)行復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)分析及簡單機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計。此外，首都師范大學(xué)的劉子瀟[8]在對美國高?；旌蠈W(xué)習(xí)模式的研究中發(fā)現(xiàn)，利用現(xiàn)代化信息技術(shù)，根據(jù)高校自身的教學(xué)目標(biāo)特點、專業(yè)特長、不同的課程設(shè)置，有機(jī)融合傳統(tǒng)面對面教學(xué)，可以有效提高課程的教學(xué)效果，并指出混合學(xué)習(xí)為一種新興的教學(xué)模式，正在被更多的教育者、教學(xué)人員和學(xué)生所接受。

鑒于此，作者將結(jié)合平臺條件，借鑒現(xiàn)代化教學(xué)方法，將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)、對分課堂教學(xué)、在線學(xué)習(xí)平臺與傳統(tǒng)教學(xué)方法相融合，嘗試建立一種新型適用的混合教學(xué)模式。

1 研究思路和方法

1.1 改革思路

綜合運用翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)、對分課堂教學(xué)、在線學(xué)習(xí)平臺及傳統(tǒng)教學(xué)方法。針對每章節(jié)知識結(jié)構(gòu)的特征，分別選擇適宜的教學(xué)方法，可以是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，即以教師預(yù)先留出問題，由學(xué)生利用書本或網(wǎng)絡(luò)自學(xué)資源在課前進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，在課堂上開展討論，教師講述的方式[9]；可以是對分課堂，即把課堂時間一分為二，一部分教師講授，一部分學(xué)生討論的方式[10]；可以是利用在線學(xué)習(xí)平臺，如現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，播放在線教學(xué)視頻的方式；也可以是傳統(tǒng)教師講授、板書等方式；亦或是利用雨課堂、慕課堂、騰訊等教學(xué)平臺進(jìn)行在線教學(xué)方式等。本課程教學(xué)方法的選擇還需考慮教學(xué)環(huán)境（如新冠疫情）、教師專長等因素進(jìn)行適時調(diào)整，包含卻不限于上述教學(xué)方法。此外，借助現(xiàn)代教學(xué)工具，如對分易，進(jìn)行考勤、在線練習(xí)、課堂提問、分組討論、課程資源分享等教學(xué)工作，這在提高授課效率，提升學(xué)生積極性，幫助教學(xué)過程評價等方面起到了很好的作用。

1.2 具體實施辦法

1）課堂講授。課堂教學(xué)主要通過多媒體課件、實物教具，配合板書和范例演示講授課程內(nèi)容。結(jié)合學(xué)生的專業(yè)背景講授課程內(nèi)容，讓學(xué)生了解相關(guān)的前沿技術(shù)，并融入時政元素，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義精神。采用啟發(fā)、討論及問答等方式進(jìn)行教學(xué)。從機(jī)構(gòu)或零件的基本概念出發(fā)，逐步深入，讓學(xué)生掌握教學(xué)大綱中規(guī)定的基本概念、理論和方法，并從實際問題出發(fā)，討論解決問題的思路、技巧和方法，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

2）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。充分利用線下和線上豐富的課程資源，提前2 d以上由任課教師將討論的問題在對分易上發(fā)布，并在QQ課程群發(fā)布通知，確保通知到位。課堂上通過對分易中的“分組”功能將學(xué)生進(jìn)行分組，針對問題展開課堂討論，任課教師進(jìn)行解惑，討論結(jié)束后請各組的學(xué)生代表進(jìn)行講解，最后由任課教師點評和總結(jié)。培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力和團(tuán)隊合作精神的同時，訓(xùn)練其獨立解決實際工程問題的能力。

3）對分課堂教學(xué)。對部分課程內(nèi)容，采用對分課堂教學(xué)，提前做好課堂教學(xué)安排，即課堂時間一部分用于教師講授，另一部分用于學(xué)生討論。先由教師對相關(guān)章節(jié)理論知識進(jìn)行講授，然后留下核心問題，組織學(xué)生進(jìn)行討論，并可積極發(fā)表觀點，討論結(jié)束后，任課教師對學(xué)生討論情況進(jìn)行點評和總結(jié)。若學(xué)生在課堂上出現(xiàn)疲憊、注意力不集中等現(xiàn)象，隨機(jī)開展對分課堂教學(xué)，以提高學(xué)生聽課效率。

4）在線學(xué)習(xí)平臺利用。給學(xué)生推薦中國大學(xué)MOOC、網(wǎng)易云課堂、騰訊課堂等在線學(xué)習(xí)平臺上的《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)視頻，及其他網(wǎng)站上的如機(jī)構(gòu)運行原理、加工方法、實際應(yīng)用等教學(xué)視頻，要求學(xué)生或課前預(yù)習(xí)或課后復(fù)習(xí)。

5）在線教學(xué)平臺應(yīng)用。本課程的教學(xué)充分利用了在線教學(xué)平臺——對分易。備課時使用電腦客戶端，上課時使用手機(jī)微信端。課前1～2 d，將課件發(fā)布到“課程資源”，在課程群內(nèi)提醒學(xué)生預(yù)習(xí)；每次課利用對分易的“考勤”功能，在30～60 s內(nèi)完成考勤，以節(jié)約課堂有效時間；在進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂或?qū)Ψ终n堂教學(xué)時，利用“隨機(jī)分組”或“手動分組”功能將班級學(xué)生按3～4人分組；針對重要知識點，設(shè)置課堂在線練習(xí)，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)或預(yù)習(xí)，教師課后及時批閱；通過“課堂提問”功能，可以隨機(jī)抽取學(xué)生回答問題，并可針對回答情況進(jìn)行星級評分；課后作業(yè)可以通過“作業(yè)”功能進(jìn)行發(fā)布，學(xué)生可以在作業(yè)本上答完題后上傳圖片，教師在線批閱打分，對未及時提交作業(yè)的學(xué)生，發(fā)送催交通知；另外，還可以利用“微信消息”、“討論區(qū)”、“教學(xué)評價”等功能；在課程中期或末期檢查時，將平臺中的記錄導(dǎo)入到EXCEL軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并評估教學(xué)質(zhì)量。當(dāng)然，也可借助其他在線教學(xué)平臺，如騰訊QQ群、雨課堂、慕課堂等。

2 實施效果

以某船舶班為例，班級學(xué)生37人。教師課前通過對分易發(fā)布下次課將討論的主題，如“船舶與海洋工程專業(yè)與機(jī)械設(shè)計之間的聯(lián)系”、“漸開線的形成和特性”等，并上傳課程資源（微課、動畫、課件等），通知學(xué)生做好課前準(zhǔn)備，在課堂以學(xué)生演講、討論、教師點評總結(jié)的形式展開。在幾次實踐中，全班同學(xué)（包括重修生）均積極參與，表現(xiàn)踴躍，課堂提問回應(yīng)率高，聽課質(zhì)量明顯提升。

充分利用現(xiàn)代教學(xué)資源，本課程采用對分易和騰訊QQ。由于疫情影響，2020—2021年第1學(xué)期前兩周采用在線授課，授課使用騰訊QQ群的視頻與分屏功能，兩周后線上授課，無論以何種授課方式，均配合對分易的點名、在線練習(xí)、課堂提問、作業(yè)等功能。隨機(jī)抽取10名同學(xué)的對分易數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，如圖1～圖3、表1所示。

圖1 出勤情況匯總樣例

圖1為隨機(jī)抽取的10名學(xué)生10次課的出勤情況，從圖中很容易看出，大部分同學(xué)全勤，學(xué)生1有1次請假，學(xué)生8有1次缺勤，學(xué)生10有1次遲到。課后找缺勤和遲到學(xué)生談話，了解情況后進(jìn)行說服教育，后續(xù)課程未再出現(xiàn)缺勤和遲到情況。另外，利用對分易，1 min內(nèi)即可完成點名，節(jié)約了課堂時間。

表1為隨機(jī)抽取的10名學(xué)生4次課堂在線練習(xí)成績統(tǒng)計情況。目前共布置了4次練習(xí)，表中“—”表示學(xué)生未提交答案，其中2名學(xué)生因事請假，1名學(xué)生缺勤。針對未及時提交成績的同學(xué)，課后開放許可，通知其補答，對仍不提交的同學(xué)，利用系統(tǒng)自帶的催交功能，反復(fù)催交。從得分來看，均分在85分以上的學(xué)生占70%，無不及格情況，說明聽課質(zhì)量良好。

表1 課堂在線練習(xí)成績匯總樣例

針對前一次課的重點內(nèi)容，會在下次課安排隨機(jī)提問，以考察學(xué)生對知識的掌握情況。這里不考慮主動回答問題的學(xué)生，只統(tǒng)計通過對分易隨機(jī)點名回答的情況，在37名學(xué)生中隨機(jī)抽取10名，數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果如圖2所示。圖2中，10名學(xué)生中有一名尚未點到名，其他9名均回答過一次提問，6名學(xué)生得滿分，1名得4分，2名得3分。及格率達(dá)100%，優(yōu)秀率達(dá)60%，可以看出，學(xué)生對重點知識的掌握情況較好。

圖2 課堂提問情況匯總

針對每一章節(jié)的重點知識，一般會布置1～2題典型習(xí)題作為課后作業(yè)，以督促學(xué)生及時進(jìn)行知識鞏固，目前共布置了7次課后作業(yè)。隨機(jī)抽取10名學(xué)生的隨機(jī)3次課后作業(yè)成績進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果如圖3所示。從圖中可以看出，得滿分的次數(shù)達(dá)50%，不低于85分的次數(shù)達(dá)80%，說明課程學(xué)習(xí)質(zhì)量良好。

圖3 課后作業(yè)成績匯總樣例

3 結(jié)語

針對非機(jī)械類、近機(jī)械類專業(yè)學(xué)生對《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》理論課程學(xué)習(xí)效果不佳的現(xiàn)狀，嘗試采用將翻轉(zhuǎn)課堂、對分課堂及在線學(xué)習(xí)平臺與傳統(tǒng)教學(xué)方法相融合的混合教學(xué)模式，并借助現(xiàn)代在線教學(xué)工具——對分易。通過分析對分易所記錄的學(xué)生出勤、課堂在線練習(xí)、課堂提問和課后作業(yè)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況可知，在課程改革初期獲得了良好的實施效果，這為課程質(zhì)量的進(jìn)一步提升增強(qiáng)了信心，為機(jī)械類課程的教學(xué)效果改善提供了借鑒。