線上教學(xué)在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)中的應(yīng)用

張富兵 潘美玲

（1.重慶文理學(xué)院智能制造工程學(xué)院 重慶市 402160；2.重慶建設(shè)汽車系統(tǒng)股份有限公司 重慶市 400054；3.河北水利電力學(xué)院基礎(chǔ)部 河北滄州 061000）

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和智能手機(jī)的普及，網(wǎng)絡(luò)教育發(fā)展迅速。線上教育賦予學(xué)生更大的學(xué)習(xí)自主性和靈活性和傳統(tǒng)教學(xué)模式不同，網(wǎng)絡(luò)教育不需要教學(xué)大樓，而是以視頻直播或事先錄制視頻進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。這種教學(xué)模式打破了教學(xué)的時(shí)空限制，便于學(xué)生自主安排學(xué)習(xí)時(shí)間，還可以通過反復(fù)觀看視頻強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果[1]。更重要的是，網(wǎng)絡(luò)教育為社會(huì)提供了一條新的受教育途徑，一個(gè)繼續(xù)學(xué)習(xí)的平臺(tái)，將以往局限于校園的教育資源送到了社會(huì)大眾面前。網(wǎng)絡(luò)教育的模式被稱為線上教育。2020年上半年的疫情幾乎使得當(dāng)時(shí)所有的學(xué)校無法開學(xué)，網(wǎng)上授課成為學(xué)校的唯一選擇，線上教育全面取代線下教育，騰訊課堂、釘釘、學(xué)習(xí)通等網(wǎng)課平臺(tái)被廣大師生所熟知，教師也迅速掌握了線上教育的方法和手段，并在授課的過程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。線上教育始于新冠疫情之前，但新冠疫情極大地促進(jìn)了線上教育的普及[2-3]。

筆者也在疫情最為嚴(yán)重的2020年，從事了大半個(gè)學(xué)期的線上教學(xué)活動(dòng)，我教授的課程是《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》這門課。第一次接觸線上教學(xué)，感受頗深，現(xiàn)將個(gè)人感受進(jìn)行總結(jié)。

首先介紹一下這門課程，《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程是機(jī)械相關(guān)專業(yè)開設(shè)的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造課程群中重要的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，是機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等重要課程的有機(jī)整合。該課程主要介紹機(jī)械中的常用機(jī)構(gòu)和機(jī)器動(dòng)力學(xué)的基本知識(shí)，以及通用零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法，為本專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械類課程提供必要的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。同時(shí)，這門課也是很多學(xué)校機(jī)械專業(yè)考研的專業(yè)課，所以重要性自然不用多說。

線上教學(xué)設(shè)計(jì)與組織

教學(xué)平臺(tái)的選取

本課程以釘釘平臺(tái)為主，配合使用重慶高校在線開放課程平臺(tái)。在釘釘上建班，對(duì)于課前導(dǎo)學(xué)、課后作業(yè)發(fā)放及批改、答疑、教學(xué)統(tǒng)計(jì)、學(xué)習(xí)資源建設(shè)、發(fā)布通知等工作均在釘釘上完成。釘釘?shù)牧鲿承允菐讉€(gè)平臺(tái)里反饋?zhàn)詈玫?，同時(shí)釘釘公司也不斷優(yōu)化，適應(yīng)大量用戶需求。釘釘直播可以進(jìn)行課堂互動(dòng)，從而保證上課的效果，同時(shí)具有回看功能，對(duì)一些跟不上課堂節(jié)奏的學(xué)生可以回看補(bǔ)課。該軟件還可以導(dǎo)出學(xué)生上課的數(shù)據(jù)，如簽到、上課時(shí)長(zhǎng)、回看時(shí)長(zhǎng)，從而掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

以人為本的教學(xué)理念

線上教學(xué)的設(shè)計(jì)采用以人為本教學(xué)設(shè)計(jì)思路，其中的“人”指的就是學(xué)生，因?yàn)閷W(xué)生是接受的主體，因此一切都要以他們?yōu)楸?。以學(xué)生為中心的線上授課思路就是在于從學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，幫他們尋找一條高效的學(xué)習(xí)路線。在學(xué)習(xí)過程中盡量做到學(xué)生是個(gè)主動(dòng)積極獲取的過程，而不是被動(dòng)地接受，而老師起一個(gè)引領(lǐng)的作用。

在每堂課的末尾發(fā)布下次課程的學(xué)習(xí)任務(wù)，并布置若干思考問題，引導(dǎo)學(xué)生提前預(yù)習(xí)。

學(xué)生根據(jù)教師的指引在網(wǎng)絡(luò)資源上自主學(xué)習(xí)。簡(jiǎn)單的知識(shí)點(diǎn)通過課前預(yù)習(xí)能夠掌握，老師的任務(wù)是提前獲取課程的難難點(diǎn)，課上進(jìn)行重點(diǎn)講授。

在釘釘平臺(tái)進(jìn)行布置作業(yè)，作業(yè)的內(nèi)容應(yīng)著重于課上的難點(diǎn)部分，以考察學(xué)生的掌握情況。

教師通過作業(yè)的反饋情況，獲取難點(diǎn)的掌握情況、學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間，從而更好地分配和進(jìn)行教學(xué)側(cè)重點(diǎn)。

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法的應(yīng)用

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)是以教師為主、學(xué)生為輔的教學(xué)模式，翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)模式是指學(xué)生在課前通過收集資料和自主學(xué)習(xí)，以學(xué)生為主題，師生互換的方式，以教為學(xué)，學(xué)生登上“講臺(tái)”。

在本課程的有些章節(jié)的前半階段屬于介紹機(jī)構(gòu)分類、應(yīng)用場(chǎng)合的內(nèi)容，該部分內(nèi)容比較簡(jiǎn)單輕松，學(xué)生對(duì)此部分內(nèi)容易于理解和掌握。選取此部分內(nèi)容翻轉(zhuǎn)課堂，讓部分同學(xué)參與到授課部分，提前學(xué)習(xí)、做PPT、課上講解，老師進(jìn)行補(bǔ)充和點(diǎn)評(píng)，這樣有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、邏輯思維能力和表達(dá)能力。

具體的實(shí)施過程如下：

進(jìn)行分組，全班四十多個(gè)同學(xué)分成五組，每組八個(gè)同學(xué)左右。

每個(gè)小組負(fù)責(zé)不同章節(jié)前半部分的內(nèi)容，這五部分內(nèi)容分別是：平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用；凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型；齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和類型；帶傳動(dòng)的類型和應(yīng)用；滾動(dòng)軸承的基本類型和特點(diǎn)。

每組同學(xué)分工不同，分別負(fù)責(zé)資料的收集、PPT制作、課上講授等任務(wù)，盡量讓每組的每個(gè)同學(xué)都能參與到其中。

教師在釘釘直播時(shí)，對(duì)學(xué)生的講解進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充。以往的教學(xué)是教師在課堂講，學(xué)生被動(dòng)聽，而翻轉(zhuǎn)課堂可以促使學(xué)生先自學(xué)，制作PPT和講解又促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的轉(zhuǎn)化，最后教師點(diǎn)評(píng)總結(jié)，在補(bǔ)充和點(diǎn)評(píng)環(huán)節(jié)，學(xué)生聽得比較仔細(xì)，能夠發(fā)現(xiàn)自身的不足，從而更加深刻的掌握知識(shí)。學(xué)生反映這樣的學(xué)習(xí)讓他們學(xué)得更為深入透徹，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性也變得更強(qiáng)。

增加學(xué)生的探索科研的興趣

對(duì)于本科生教育而言，基礎(chǔ)知識(shí)的掌握是重點(diǎn)，但無疑的是基礎(chǔ)知識(shí)的內(nèi)容是比較枯燥的，特別是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的前半部分機(jī)械原理相關(guān)內(nèi)容，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性并不高。筆者曾嘗試將自己研究?jī)?nèi)容融入其中，節(jié)選了一些和課程相關(guān)性比較大的研究?jī)?nèi)容總結(jié)了一下，和學(xué)生進(jìn)行分享，比如筆者在博士期間曾從事過一段時(shí)間的螺栓松動(dòng)原因的研究，所以對(duì)此部分的研究動(dòng)態(tài)比較了解。因此在講到螺紋的預(yù)緊和防松，就能自然的引出目前的相關(guān)研究動(dòng)態(tài)，以及具體的研究方法。學(xué)生的反映還是頗為強(qiáng)烈的，多數(shù)同學(xué)表示，沒想的一個(gè)小小的螺栓居然有這么多文章可作。然后趁著學(xué)生的熱情發(fā)布一些小的科研調(diào)研，比如在滾動(dòng)軸承這一章節(jié)，讓學(xué)生課下收集閱讀文獻(xiàn)資料，做一個(gè)綜述，總結(jié)滾動(dòng)軸承的發(fā)展歷程、研究的熱點(diǎn)以及發(fā)展趨勢(shì)等。同學(xué)們大多第一次做類似的任務(wù)，積極性挺高，雖然做的結(jié)果很不全面、問題很多，但是這是學(xué)生科研方面的初步探索，對(duì)于學(xué)生收集資料，寫作文章的能力上是個(gè)小小的歷練。

高校線上教學(xué)優(yōu)勢(shì)

對(duì)于大多數(shù)老師來說，線上授課是個(gè)不得已而選擇的結(jié)果，大家褒貶不一，因?yàn)閮?yōu)缺點(diǎn)都挺多的，先將個(gè)人感受進(jìn)行總結(jié)，先說優(yōu)點(diǎn)。

海量資源—獲取方便。通過大半個(gè)學(xué)期的網(wǎng)絡(luò)直播教學(xué)，給我印象深刻的一點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)上的海量資源的隨意調(diào)取應(yīng)用到課堂。比如緒論章節(jié)，提前準(zhǔn)備了一個(gè)簡(jiǎn)短的紀(jì)錄片，是關(guān)于中國高鐵的一個(gè)紀(jì)錄片，我節(jié)選的這一集講述到車廂玻璃強(qiáng)度的重要性以及試驗(yàn)過程、車輛運(yùn)行平穩(wěn)性的原理及實(shí)驗(yàn)過程、車體共振及模態(tài)分析的過程，這幾個(gè)問題都和機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的研究?jī)?nèi)容相契合，很好地詮釋了這門課的作用，而且這個(gè)紀(jì)錄片將問題講的深入淺出，同學(xué)們都很感興趣。關(guān)鍵是授課過程中直接打開紀(jì)錄片網(wǎng)站播放即可，非常省時(shí)操作簡(jiǎn)單。另外，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)這門課涉及大量的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理，通過網(wǎng)絡(luò)資源上的視頻、動(dòng)態(tài)圖更加形象的演示運(yùn)動(dòng)過程，幫助學(xué)生理解運(yùn)動(dòng)原理。

方便學(xué)生反復(fù)觀看。常用的網(wǎng)絡(luò)課程直播平臺(tái)，比如騰訊課堂、釘釘、學(xué)習(xí)通等，都提供教學(xué)視頻回放功能，學(xué)生在課后可以隨意調(diào)取觀看。對(duì)于學(xué)習(xí)自主性強(qiáng)的同學(xué)，可以很好地鞏固學(xué)習(xí)效果。通過兩個(gè)學(xué)期的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中，考高分的同學(xué)要多一些，同時(shí)考低分的同學(xué)也比線下上課的多，兩極分化嚴(yán)重。這說明，對(duì)于自主學(xué)習(xí)強(qiáng)的同學(xué)，更加善于應(yīng)用回放功能，反復(fù)觀看加深理解，學(xué)習(xí)的效果就更好。當(dāng)然，對(duì)于學(xué)習(xí)自主能力差的同學(xué)，只是通過課上時(shí)間學(xué)一下，甚至課上時(shí)間都不注意聽，因?yàn)闆]有老師的監(jiān)督效果還沒線下好，考試結(jié)果自然不會(huì)太理想。

方便教師了解學(xué)習(xí)情況。筆者的直播平臺(tái)除了用到釘釘，還用到了重慶高校在線開放課程平臺(tái)。在該平臺(tái)可以布置作業(yè)、考試等等，與線下教學(xué)不同的是，該平臺(tái)可以根據(jù)提前設(shè)置好的答案，自動(dòng)的統(tǒng)計(jì)作業(yè)、考試成績(jī)統(tǒng)計(jì)，方便高效，比如可以看到每道題的正確率、每個(gè)同學(xué)做題所花費(fèi)的時(shí)間。方便老師了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，更容易找出共性問題。

線上教學(xué)的不足之處

線上教學(xué)有很多優(yōu)勢(shì)，但是不可否認(rèn)的是也有很多不足的地方，并且很多還是短時(shí)間內(nèi)難以解決的。

貧困地區(qū)網(wǎng)絡(luò)硬件雙缺失。雖然現(xiàn)在無線網(wǎng)絡(luò)、智能手機(jī)已經(jīng)很普及了，但是在偏遠(yuǎn)山區(qū)的學(xué)生，面臨的情況卻沒這么理想，有的學(xué)生家里沒有開通無線網(wǎng)絡(luò)，使用數(shù)據(jù)流量觀看教學(xué)直播更是他們無法承受的。至于硬件，手機(jī)大部分是低端智能機(jī)，直播過程中經(jīng)常出現(xiàn)卡頓，影響學(xué)習(xí)效果，電腦、平板等電子產(chǎn)品普及度更低。線上直播教學(xué)平臺(tái)的穩(wěn)定性如果遇到網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，上課時(shí)了會(huì)出現(xiàn)聲音不清晰、掉線等都將影響了線上教學(xué)的效果。如果遇上網(wǎng)絡(luò)或電腦壞了，學(xué)生將無法上課，對(duì)老師來說更是一個(gè)災(zāi)難，整個(gè)課沒法進(jìn)行。

實(shí)操訓(xùn)練缺少，實(shí)驗(yàn)效果不佳。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)這門課程，有72學(xué)時(shí)的理論課時(shí)，8學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課時(shí)。理論課在網(wǎng)上授課完全沒有問題，難點(diǎn)就在于實(shí)驗(yàn)課。目前僅有的辦法就是通過尋找網(wǎng)絡(luò)視頻，或者自己錄制視頻，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的講解，比如范成儀繪制齒輪實(shí)驗(yàn)，只能老師去實(shí)驗(yàn)室錄制視頻，然后上課的時(shí)候播放給學(xué)生看，進(jìn)行原理的講解。該方法學(xué)生參與度低，理解不透徹，更無法鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。

所以該部分只能是通過開學(xué)到校后，進(jìn)行線下的實(shí)驗(yàn)操作，線上教學(xué)目前還沒有太好的辦法。

學(xué)習(xí)監(jiān)控?zé)o力，學(xué)習(xí)氛圍不足。網(wǎng)絡(luò)課堂，師生無法面對(duì)面交流，老師對(duì)于學(xué)生的監(jiān)管明顯不如線下課堂。因此會(huì)造成學(xué)生，課中混簽到、邊刷課邊玩游戲或做其它事情、作業(yè)考試互相抄襲或在網(wǎng)上搜索現(xiàn)成答案等情況。對(duì)于自控性差的同學(xué)，容易造成上課集中不了注意力，學(xué)生對(duì)課程的融入感差，沒有學(xué)習(xí)氛圍。結(jié)果就是，雖然簽到率很高，但是學(xué)習(xí)效果并不佳。

解決這個(gè)問題，老師上課的時(shí)候多提問題，增強(qiáng)和學(xué)生的互動(dòng)，提高學(xué)生的參與感，再就是采用前文中提到的翻轉(zhuǎn)課堂授課方法。

情感交流缺失、互動(dòng)效果不佳。網(wǎng)課下教與學(xué)的時(shí)空分離造成師生交流的時(shí)空隔閡，個(gè)別教師只顧知識(shí)傳授不管情感溝通，對(duì)學(xué)生缺少必要人文關(guān)懷。而缺乏情感交流的網(wǎng)絡(luò)課堂讓學(xué)生感覺冰冷無趣，直接影響到學(xué)生的上課積極性和教學(xué)效果。疫情期間學(xué)生整天宅在家里看著電腦和手機(jī)上網(wǎng)課，時(shí)間長(zhǎng)了勢(shì)必對(duì)他們的視力、頸椎、腰椎造成身體傷害。有的教師只關(guān)心學(xué)生是否簽到、是否交了作業(yè)，至于學(xué)生是否遇到生活困難或心理困擾漠不關(guān)心，長(zhǎng)期缺乏正常人際交往與情感溝通的學(xué)生，學(xué)習(xí)效果肯定不理想。

對(duì)于理論性較強(qiáng)的課程授課難度增加。對(duì)于一些理論性較強(qiáng)的課程，比如理論力學(xué)、高等數(shù)學(xué)之類的課程，需要大量進(jìn)行公式推導(dǎo)、計(jì)算的課程，授課難度會(huì)增加。因?yàn)榫€上教學(xué)過程，一是此類課程很難調(diào)動(dòng)起學(xué)生的興趣；二是，上課的時(shí)候需要板書的時(shí)候沒有線下方便。

隨著科技的發(fā)展以及疫情的出現(xiàn)，線上教學(xué)逐漸普及。在疫情期間，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)無疑是最理想的授課方式，但是長(zhǎng)時(shí)間采取純線上教學(xué)，也存在很多弊端。因此，組織實(shí)施“線上+線下”翻轉(zhuǎn)課堂，應(yīng)該能摒棄一些線上教學(xué)固有弊端，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，達(dá)到更好教學(xué)效果。