微視頻技術(shù)在機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究

吳艷英，吳錦行，路 芳，黎書文，劉彥彤

（1 貴州理工學(xué)院，550003，貴州貴陽；2 貴州民族大學(xué)，550025，貴州貴陽）

“大業(yè)欲成，人才為重”。2016 年，中國正式成為《華盛頓協(xié)議》的會員國[1]，自此許多高校相關(guān)專業(yè)爭相申報工程教育認(rèn)證。工程教育認(rèn)證倡導(dǎo)“學(xué)生中心”“產(chǎn)出導(dǎo)向”“持續(xù)改進(jìn)”三個基本理念[2]。2017 年以來，我國高教掀起了一場新工科建設(shè)的熱潮[3]。新工科建設(shè)更加注重理念引領(lǐng)，全面落實“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的國際工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，面向全體學(xué)生，關(guān)注學(xué)習(xí)成效，建設(shè)質(zhì)量文化，持續(xù)提升工程人才培養(yǎng)水平[4]。“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”是普通工科高等院校機(jī)電類和近機(jī)類相關(guān)專業(yè)中一門多學(xué)科知識綜合運(yùn)用的技術(shù)基礎(chǔ)課，它以機(jī)械制圖、工程材料、制造技術(shù)基礎(chǔ)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等相關(guān)知識為基礎(chǔ)，介紹機(jī)械設(shè)計的基本原則和步驟，常用機(jī)構(gòu)和通用機(jī)械零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)及設(shè)計計算方法等內(nèi)容[5]，對培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計與制造、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、實踐應(yīng)用等方面能力具有不可替代的作用[6]。

在機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程以往的教學(xué)中，采取的教學(xué)方式主要是課前教師布置學(xué)生對新知內(nèi)容先預(yù)習(xí)，預(yù)習(xí)材料以課本為主，輔以一些零散的參考資料。由于本課程專業(yè)術(shù)語較多，許多內(nèi)容與理論力學(xué)、運(yùn)動學(xué)等內(nèi)容聯(lián)系密切，學(xué)生自學(xué)起來感到吃力，加上學(xué)生學(xué)習(xí)能力或?qū)π轮R認(rèn)知能力存在差異，學(xué)生通過書本的文字描述很難理解透徹基本概念和原理等，導(dǎo)致預(yù)習(xí)很難聚焦到重點(diǎn)和難點(diǎn)上，造成課前學(xué)習(xí)針對性和目的性不強(qiáng)。課中，教師在講授新知識時，由于學(xué)生沒有建立新知識的基本認(rèn)識或概念，在更多程度上依賴于教師傳授，對一些理論較深、較難的知識點(diǎn)，學(xué)生缺乏深層次的思考，在課堂中參與度不高，可能跟不上授課節(jié)奏。課后，學(xué)生復(fù)習(xí)主要是通過課本和筆記，載體單一，在做練習(xí)題時仍表現(xiàn)出知識重難點(diǎn)掌握不夠等問題。由于課前、課中、課后三個過程聯(lián)系不夠緊密，使得預(yù)習(xí)效果、授課效率、課后復(fù)習(xí)收效達(dá)不到期望。作為一門工科課程，在本課程的教學(xué)過程中，如何貫徹好“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的理念，促進(jìn)課程教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量是任課教師值得深入探索和思考的問題。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，各種移動終端、學(xué)習(xí)平臺不斷出現(xiàn)，使得現(xiàn)在的大學(xué)生獲取知識的渠道更加多元化，同時也給課程教學(xué)改革創(chuàng)造了新的方式。微視頻技術(shù)作為信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，已被應(yīng)用在教學(xué)過程中，其利用文字、圖片、視頻、音頻等多種信息表達(dá)方式，呈現(xiàn)短小精干的視頻內(nèi)容，向?qū)W生傳遞一系列重點(diǎn)知識或信息，它的出現(xiàn)正在豐富、影響、改變課程教學(xué)方式，讓我們看到了其應(yīng)用于輔助教學(xué)的潛力[7-10]。通過課程組教師不斷開展教學(xué)研究，深入分析課程內(nèi)容，將機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程內(nèi)容制作成微視頻，并探索應(yīng)用于本課程教學(xué)中，可以輔助解決以往教學(xué)模式遇到的問題。

1 教學(xué)微視頻的制作[11]

開展微視頻輔助教學(xué)，很重要的一個環(huán)節(jié)是如何制作符合課程教學(xué)需要的微視頻。首先開展課程分析，機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程內(nèi)容主要包括機(jī)械原理和機(jī)械零件兩個基本部分。機(jī)械原理是研究機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動學(xué)和機(jī)器動力學(xué)等內(nèi)容，要求學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動特性；機(jī)械零件部分是研究機(jī)械零件設(shè)計等內(nèi)容，主要學(xué)習(xí)通用零件的工作原理、機(jī)構(gòu)、基本設(shè)計理論和設(shè)計方法等。在制作微視頻時需要結(jié)合機(jī)電類和近機(jī)類相關(guān)專業(yè)特點(diǎn)、人才培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱、課程思政等內(nèi)容，劃分出各個章節(jié)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，將價值引領(lǐng)、能力提升、知識傳授有機(jī)融合，通過前期準(zhǔn)備、攝制、后期制作得到教學(xué)微視頻。

1.1 前期準(zhǔn)備

認(rèn)真梳理每個章節(jié)知識結(jié)構(gòu)，圍繞教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)收集整理素材，確定1 個微視頻要講解的教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行微視頻教學(xué)設(shè)計，準(zhǔn)備PPT，編寫腳本，注意細(xì)化內(nèi)容腳本，確定哪些內(nèi)容為出境腳本，哪些不出境作為錄音腳本等。

1.2 攝制

根據(jù)教學(xué)設(shè)計和腳本內(nèi)容準(zhǔn)備拍攝環(huán)境：拍攝教室、主講教師、教具、服裝、道具等。如到生產(chǎn)現(xiàn)場，還需要準(zhǔn)備燈光及其他輔助拍攝工具。拍攝時，注重畫面清晰，突出重點(diǎn)，有需要強(qiáng)調(diào)的畫面可用特寫，也可以從不同視角進(jìn)行拍攝。主講教師出境時注意著裝符合職業(yè)需要，儀表得體，教態(tài)自然，語言流暢等。

1.3 后期制作

該過程決定微視頻呈現(xiàn)效果和品質(zhì)。按照腳本把拍攝的碎片化鏡頭剪輯在一起非?？简灪笃谥谱魉健Ｖ谱鲿r注重知識邏輯性、畫面效果和展現(xiàn)形式等，使微視頻知識結(jié)構(gòu)銜接自然、貼合教學(xué)目標(biāo)、科學(xué)規(guī)范、內(nèi)容精練，專業(yè)性、可讀性、探索性、啟發(fā)性、趣味性等協(xié)調(diào)統(tǒng)一。制作本課程的教學(xué)微視頻思路如圖1。

在微視頻制作過程中充分挖掘課程蘊(yùn)含的思政元素，根據(jù)如上制作思路，已制作完成一批教學(xué)視頻。視頻中注重將專業(yè)知識和課程思政有機(jī)統(tǒng)一，在專業(yè)知識的講授中，潛移默化地融入課程思政要素，達(dá)到“潤物細(xì)無聲”的效果。以下僅展示部分?jǐn)z制的微視頻畫面。

在講鏈傳動時，拍攝收割機(jī)及工作現(xiàn)場，將專業(yè)知識與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，從而引入鏈傳動的知識點(diǎn)，見圖2。

圖2 鏈傳動及收割機(jī)工作現(xiàn)場

在講漸開線齒輪時，以“第一枚國徽”[12]視頻中的齒輪元素，引入工程實際中所用的漸開線齒輪的知識點(diǎn)，見圖3。

圖3 第一枚國徽上的齒輪及工程實際中的齒輪

在講輪系時，背景配樂由學(xué)校古箏教師現(xiàn)場彈奏，教師著漢服從我國古代記里鼓車和指南車上輪系的運(yùn)用講起，引入輪系知識點(diǎn)。見圖4（注：實際視頻中面部無遮擋）。

圖4 古箏配樂及古代輪系運(yùn)用

受篇幅限制，不再一一列出。本課程制作的微視頻，每個微視頻時長5～8 min，經(jīng)課程組研究，將微視頻試點(diǎn)應(yīng)用于課程教學(xué)。

2 微視頻在“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”教學(xué)中的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，各種智慧教學(xué)輔助平臺引入傳統(tǒng)課堂，極大地豐富了傳統(tǒng)課堂的教學(xué)方式和手段。本課程采用的教學(xué)輔助平臺是由學(xué)堂在線與清華大學(xué)在線教育辦公室共同研發(fā)的雨課堂。雨課堂將信息技術(shù)手段融入PPT 和微信，教師可以將教學(xué)材料推送到學(xué)生手機(jī)，并能查看學(xué)生學(xué)習(xí)情況、報表等，將課前、課中、課后銜接起來，讓教與學(xué)更明了，促進(jìn)教學(xué)改革[13]。運(yùn)用微視頻進(jìn)行“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”教學(xué)改革，其設(shè)計主要圍繞課前、課中、課后來開展。

課前，以雨課堂平臺為載體，教師將新課的微視頻提前1～2 天發(fā)布在雨課堂，學(xué)生課前開展自主學(xué)習(xí)。針對教學(xué)內(nèi)容，布置學(xué)習(xí)任務(wù)，留預(yù)習(xí)作業(yè)或問題等，讓學(xué)生帶著問題去學(xué)，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，熟悉知識框架。學(xué)生預(yù)習(xí)課本有知識盲點(diǎn)時，可以通過觀看微視頻解決。若課前預(yù)習(xí)時學(xué)生發(fā)現(xiàn)有的知識自己不能完全掌握，在教師課中教學(xué)時，可以更好地集中注意力聽課，更多地參與課堂教學(xué)。

課中，教師針對課前布置的任務(wù)，用隨機(jī)點(diǎn)名軟件，抽取2～3 名學(xué)生檢查預(yù)習(xí)情況，了解學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，可以初步掌握學(xué)生對重點(diǎn)難點(diǎn)知識的學(xué)習(xí)情況，再進(jìn)行新知識講授，教學(xué)中有所側(cè)重。課堂教學(xué)中，教師可以根據(jù)具體知識點(diǎn)采用互動、討論、提問、播放微視頻等方式，使學(xué)生更多參與課堂教學(xué)，提升課堂吸引力，提高知識傳輸效率。

課后，為加深學(xué)生對知識的理解，一方面教師布置作業(yè)，另一方面學(xué)生可以利用教學(xué)微視頻實現(xiàn)課堂教學(xué)的復(fù)制，再次反復(fù)進(jìn)行學(xué)習(xí)。若經(jīng)過一學(xué)期的學(xué)習(xí)，前期有些知識點(diǎn)可能會模糊，那么學(xué)生可以再次觀看微視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)鞏固，實現(xiàn)知識的內(nèi)化吸收。

授課教師可以在雨課堂的后臺查詢學(xué)生學(xué)習(xí)情況，督促學(xué)生完成課前學(xué)習(xí)。通過學(xué)生課前、課中、課后學(xué)習(xí)情況的反饋，促進(jìn)教師不斷進(jìn)行教學(xué)總結(jié)和反思，完善教學(xué)微視頻和優(yōu)化教學(xué)方式，形成教和學(xué)的閉環(huán)，促進(jìn)課程教學(xué)改革。本課程教學(xué)實踐路線如圖5 所示。

圖5 微視頻教學(xué)實踐路線

3 微視頻在“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”教學(xué)中應(yīng)用情況的問卷調(diào)查反饋

為發(fā)揮“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”教學(xué)微視頻在本課程中的教學(xué)輔助作用，掌握學(xué)生運(yùn)用教學(xué)微視頻輔助學(xué)習(xí)的情況，任課教師需收集學(xué)生對教學(xué)改革的意見建議，以便于今后制作更多更好的微視頻，因而在運(yùn)用微視頻的授課班級開展了問卷調(diào)查。以下列出幾條有針對性的調(diào)研反饋。

（1）問卷中關(guān)于學(xué)生通常會在哪個時間學(xué)習(xí)“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”微視頻的問題，答案是大多數(shù)學(xué)生在課前借助微視頻進(jìn)行預(yù)習(xí)，其中提前1 天學(xué)習(xí)占69.57%，課前、課后都會學(xué)習(xí)占21.74%，課前半小時占8.7%。

（2）問卷中關(guān)于學(xué)生有的知識不懂或者記不清楚時怎么辦的問題，大多數(shù)學(xué)生通過觀看教學(xué)微視頻來進(jìn)行學(xué)習(xí)予以解決，這部分學(xué)生占91.3%。

（3）問卷中關(guān)于學(xué)生覺得“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)微視頻對學(xué)習(xí)本課程是否有用的問題，95.65%的學(xué)生覺得有用。

（4）問卷中關(guān)于學(xué)生印象比較深刻的教學(xué)微視頻的問題的反饋情況見圖6。

圖6 學(xué)生印象比較深刻的教學(xué)微視頻占比

（5）問卷調(diào)查還收集到 “把教學(xué)微視頻放在釘釘、學(xué)堂在線等平臺”“加入例題，結(jié)合重難點(diǎn)知識點(diǎn)講解”等建議，這對教師今后制作更多微視頻具有一定的參考作用。

4 教學(xué)改革創(chuàng)新之處

（1）將微視頻技術(shù)與機(jī)械專業(yè)知識結(jié)合，創(chuàng)新機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)方式。微視頻作為一種信息技術(shù)教學(xué)資源形式，與以往教學(xué)手段相互滲透、相互補(bǔ)充，為本門課程教學(xué)提供一個良好的學(xué)習(xí)輔助環(huán)境，促進(jìn)教學(xué)模式創(chuàng)新和教學(xué)方法改革。本課程建立的微視頻資源庫，為后期建設(shè)線上課程奠定基礎(chǔ)。

（2）以網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺為載體，微視頻短小精干，方便學(xué)生在課前、課中、課后隨時學(xué)習(xí)，以及更好地利用碎片化時間開展有效學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。微視頻技術(shù)的應(yīng)用讓課前、課中、提升學(xué)習(xí)變得生動，易于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)習(xí)體驗。

（3）提升課堂吸引力，提高教學(xué)效率。微視頻融入課程思政、生產(chǎn)實踐、案例、供學(xué)生思考的問題等內(nèi)容，注重專業(yè)性、可讀性、啟發(fā)性、探索性等，提升了“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”的教學(xué)吸引力，提高了教學(xué)效果。

5 應(yīng)用微視頻輔助教學(xué)的幾點(diǎn)思考

（1）微視頻作為一種信息技術(shù)教學(xué)資源形式，一定程度上可以作為課堂教學(xué)的復(fù)制，為本門課程教學(xué)提供一個良好的學(xué)習(xí)輔助環(huán)境，但它不能完全取代傳統(tǒng)課堂，而是與傳統(tǒng)的教學(xué)方式互為補(bǔ)充。

（2）由于受時長限制，本課程的微視頻更多呈現(xiàn)的是教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，有些知識點(diǎn)延展不夠，理論課堂需要充實教學(xué)內(nèi)容。

（3）微視頻不僅要呈現(xiàn)知識，還應(yīng)更多地挖掘課程思政元素，把課程思政的內(nèi)容自然而然地融入進(jìn)去，更好地達(dá)到潤物細(xì)無聲的效果，這方面仍是需持續(xù)改進(jìn)和完善的重點(diǎn)工作。