陳 曄，姜丁文

后疫情時(shí)代機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的混合式教學(xué)

陳 曄1，姜丁文2

(1. 遼寧工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程與自動化學(xué)院，遼寧 錦州 121001; 2. 錦州醫(yī)科大學(xué) 附屬第一醫(yī)院，遼寧 錦州 121001)

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是一門培養(yǎng)學(xué)生具有一定機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課，在如今的后疫情時(shí)期，為響應(yīng)教育部提出的教育信息化的要求，本文對該課程進(jìn)行了混合式教學(xué)模式探索。借助學(xué)習(xí)通，通過課前預(yù)習(xí)，課堂授課、線上自學(xué)和PBL教學(xué)等多種形式的課堂教學(xué)和課后復(fù)習(xí)等教學(xué)活動，夯實(shí)了學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)，充分提升了學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。對比傳統(tǒng)的教學(xué)方法，本文研究的混合式教學(xué)方法具有更好的教學(xué)效果，符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，具有可行性。

混合式教學(xué)；機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；教學(xué)改革

在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，教育部提出了教育信息化的要求：充分利用優(yōu)質(zhì)資源和先進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源體系建設(shè)，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式。通過整合和創(chuàng)新提高教育信息化效率，加強(qiáng)教育信息化在教學(xué)改革特別是課程改革上的設(shè)計(jì)和推進(jìn)，將信息技術(shù)融入教學(xué)管理模式創(chuàng)新的過程中，推動教育服務(wù)供給模式、教學(xué)管理模式的改革。在此背景下，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足工科教育的需要[1-2]，網(wǎng)上教學(xué)平臺得到了大力發(fā)展。然而，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)不能完全替代傳統(tǒng)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與潛能還需要教師的引導(dǎo)，故而，混合式教學(xué)方法得到越來越多的重視?；旌鲜浇虒W(xué)是利用信息技術(shù)將傳統(tǒng)教學(xué)與在線教育相結(jié)合的一種新型的教學(xué)模式[3-4]，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念，強(qiáng)化了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力，最終達(dá)到提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力的目的[5]。

如今，對新冠病毒疫情的防控日趨常態(tài)化，教師的授課改變了完全的線下實(shí)時(shí)授課方式。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程小組以此為契機(jī)，采用線上線下混合式教學(xué)的授課模式，不僅提高了教師應(yīng)用信息技術(shù)的水平，改進(jìn)了教學(xué)方法，同時(shí)也改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)態(tài)度，提高了教學(xué)效果。

一、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程介紹

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是遼寧工業(yè)大學(xué)（以下簡稱我校）機(jī)械類工科專業(yè)本科生必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。該課程著重培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械中機(jī)構(gòu)和零部件的特點(diǎn)、應(yīng)用、設(shè)計(jì)以及選型等基本知識，并培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊等有關(guān)技術(shù)資料的能力。學(xué)生在建立本專業(yè)的知識體系、掌握專業(yè)技能的同時(shí)，兼?zhèn)湟欢ǖ臋C(jī)械設(shè)計(jì)能力。

課程學(xué)時(shí)數(shù)多（64學(xué)時(shí)），教學(xué)內(nèi)容廣，涵蓋了機(jī)械中常見的四大類機(jī)構(gòu)以及十類零部件。既有較深的理論知識，也有與工程實(shí)際緊密配合的設(shè)計(jì)實(shí)踐，學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)中往往會因?yàn)榛逎睦碚摴交蚍彪s的設(shè)計(jì)案例望而卻步。也正是因?yàn)閷W(xué)生學(xué)習(xí)課程本身就存在這一現(xiàn)實(shí)問題，所以課程組從未停止過對于本課程改革的腳步。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的混合式教學(xué)

（一）混合式教學(xué)方案

2020年正式開始機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的混合式教學(xué)。在疫情嚴(yán)重時(shí)期，我們利用“學(xué)習(xí)通”和“釘釘”等平臺進(jìn)行了線上機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的混合式教學(xué)。后疫情時(shí)期，課程小組進(jìn)行了線上、線下混合式教學(xué)。教師根據(jù)教學(xué)和考試大綱，依各個(gè)章節(jié)的重難點(diǎn)和核心知識點(diǎn)，精心錄制相應(yīng)的教學(xué)視頻。每段視頻時(shí)間約15—20 min，將電子版教材、教學(xué)大綱、教學(xué)課件、練習(xí)題等上傳到“學(xué)習(xí)通”校級網(wǎng)絡(luò)課程平臺的本門課程中。教師還借助該平臺同時(shí)向?qū)W生發(fā)布慕課網(wǎng)站以及參考文獻(xiàn)等學(xué)習(xí)資源，供學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)線上教學(xué)。而在線下的課堂中，除了進(jìn)行課程的講解外，還結(jié)合學(xué)生線上學(xué)習(xí)的問題，進(jìn)行及時(shí)地總結(jié)與集中答疑。

（二）教學(xué)活動設(shè)計(jì)

混合式教學(xué)活動借助于“學(xué)習(xí)通”和“釘釘”等智慧平臺開展，主要從課前、課中和課后等三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)。

1.課前預(yù)習(xí)。課前預(yù)習(xí)主要借助于“學(xué)習(xí)通”。教師至少在開課前2天，將需要學(xué)生提前預(yù)習(xí)的教學(xué)資料上傳到“學(xué)習(xí)通”，告知學(xué)生授課內(nèi)容，然后在微信或釘釘班級群告知學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成需要預(yù)習(xí)的內(nèi)容。一方面教師以問題和作業(yè)的形式布置學(xué)生的預(yù)習(xí)任務(wù)，另一方面以話題討論的形式激發(fā)學(xué)生對即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容產(chǎn)生興趣。

同時(shí)，教師也會提前向?qū)W生講授如何利用圖書館以及校園網(wǎng)絡(luò)資源，查閱相關(guān)的圖書、期刊等文獻(xiàn)資料。在發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)的同時(shí)，也鼓勵(lì)學(xué)生積極查閱與新課內(nèi)容相關(guān)的最新的文獻(xiàn)。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程所涵蓋的內(nèi)容雖多為經(jīng)典的機(jī)械原理和機(jī)械零件的知識，但隨著科技的日益發(fā)展，越來越多的新理論被發(fā)現(xiàn)，越來越多的新技術(shù)被應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。如在講到聯(lián)接與傳動章節(jié)中的螺旋傳動時(shí)，除了要向?qū)W生講授經(jīng)典的滑動螺旋傳動，即絲杠和螺母傳動，也要向?qū)W生介紹已經(jīng)被廣為使用的滾動螺旋傳動，即滾珠絲杠副傳動。鼓勵(lì)同學(xué)查閱其相關(guān)的文獻(xiàn)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)經(jīng)典知識的同時(shí)，也跟上時(shí)代的腳步，掌握新的理論知識與實(shí)踐技術(shù)。

2.課堂教學(xué)。結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，采用多種形式的課堂教學(xué)，主要有理論授課、線上自學(xué)以及以問題為導(dǎo)向的PBL（Problem-Based Learning）授課模式。

（1）線上學(xué)習(xí)。其中，線上自學(xué)主要利用“學(xué)習(xí)通”平臺自主完成，包括自學(xué)課程視頻等對應(yīng)學(xué)習(xí)任務(wù)。

在線上的學(xué)習(xí)中，我們還為學(xué)生增設(shè)了知識拓展環(huán)節(jié)。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中的機(jī)械設(shè)計(jì)部分的理論知識多與生產(chǎn)實(shí)踐相貼合，為了迎合“新工科”的教學(xué)推廣，培養(yǎng)知識多元化、理論結(jié)合實(shí)踐的復(fù)合型人才，在理論課程講解的同時(shí)，我們也會為學(xué)生提供生產(chǎn)實(shí)踐的知識拓展。例如，在以往鍵聯(lián)接知識的講解時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生通常知道鍵這個(gè)零件以及鍵槽結(jié)構(gòu)，但該零件以及結(jié)構(gòu)是如何被加工的卻鮮有學(xué)生知曉。通過知識拓展，向?qū)W生展示零件毛坯的成型與零件的加工，使學(xué)生了解其中的工藝，加深對該零件設(shè)計(jì)、選型等理論知識的理解，同時(shí)也擴(kuò)展了學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)。

（2）線下授課。在教學(xué)過程中，教師通過文字、圖片以及案例教學(xué)等形式加深學(xué)生對授課內(nèi)容的理解。教師適時(shí)提出問題，通過“學(xué)習(xí)通”布置隨機(jī)點(diǎn)名、投票、課堂練習(xí)等互動功能，組織實(shí)施，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)課堂上師生之間的互動，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性。有的同學(xué)比較內(nèi)向，不愿意主動回答問題，教師就通過隨機(jī)點(diǎn)名的方式，讓學(xué)生將問題答案發(fā)送投稿。

（3）PBL教學(xué)。進(jìn)行PBL教學(xué)的探索，即以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，通過“學(xué)習(xí)通”線上和線下混合來進(jìn)行。

首先是任務(wù)發(fā)布。一般在課前的一周左右，于“學(xué)習(xí)通”上發(fā)布問題任務(wù)，并對學(xué)生進(jìn)行隨機(jī)分組，每個(gè)行政班按每組6—8人分成四個(gè)小組，每組設(shè)立班長，負(fù)責(zé)為組員分配任務(wù)并協(xié)調(diào)組員的工作。發(fā)布的問題多為實(shí)際工程問題，一般的問題任務(wù)都會以理論知識為基礎(chǔ)[6]。因此，這就要求組員要先對理論知識進(jìn)行學(xué)習(xí)，基于理論知識，小組成員通過文獻(xiàn)查閱進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，在初選的3—4個(gè)方案中選出一個(gè)較優(yōu)方案。在方案得到全組一致通過后，制作報(bào)告。

其次是課堂討論。各小組在課堂上進(jìn)行方案討論，這期間包括組內(nèi)成員的陳述、組間成員的質(zhì)疑與答辯、教師的點(diǎn)撥與總結(jié)。通過課堂討論，讓每個(gè)小組對于自己的任務(wù)方案有更清晰的認(rèn)識。對于提出的問題可進(jìn)行修正，對于需要優(yōu)化的環(huán)節(jié)則可以進(jìn)行進(jìn)一步的完善。

最后是完善設(shè)計(jì)內(nèi)容與評分。討論結(jié)束后，課下進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，生成完整的設(shè)計(jì)報(bào)告，再進(jìn)入“學(xué)習(xí)通”，上傳設(shè)計(jì)作品，由教師進(jìn)行點(diǎn)評。最后的成績由三部分組成：教師評分、組間學(xué)生互評、組內(nèi)學(xué)生自評。PBL教學(xué)模式主要培養(yǎng)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)、解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神與嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的職業(yè)素養(yǎng)。

這里需要注意的是，考慮到課程設(shè)置、內(nèi)容以及學(xué)時(shí)等多方面條件的限制，在教學(xué)中完全采用PBL教學(xué)方法顯然是不現(xiàn)實(shí)的，也是有難度的[7]。因此，課程組在開課初期會精心篩選各章若干重點(diǎn)教學(xué)橋段，設(shè)立問題，進(jìn)行PBL教學(xué)，而其余教學(xué)內(nèi)容，仍采取傳統(tǒng)的LBL（Lecture-Based Learning）教學(xué)方法進(jìn)行系統(tǒng)的教授。

3.課后復(fù)習(xí)以及反饋。課后教師通過“學(xué)習(xí)通”查看學(xué)生表現(xiàn)、習(xí)題完成情況、課堂互動、“釘釘”直播平臺直播回放等綜合數(shù)據(jù)，評估學(xué)生對課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握情況，并對集中存在的問題進(jìn)行答疑。這樣，既能了解學(xué)生學(xué)習(xí)的總體情況，也可為后續(xù)的教學(xué)內(nèi)容提供思路。課后發(fā)布任務(wù)，學(xué)生需要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成相關(guān)作業(yè)，主要以作業(yè)、測驗(yàn)等形式進(jìn)行，幫助學(xué)生鞏固學(xué)過的知識。同時(shí)，課程小組也會在每章章節(jié)結(jié)束以及課程結(jié)束的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處，進(jìn)行集體的質(zhì)疑與答疑，加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解與掌握。

（三）混合式教學(xué)質(zhì)量評價(jià)

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)完畢后，通過課程考核對教學(xué)效果進(jìn)行評價(jià)。

考核分為兩部分：形成性考核與終結(jié)性考核。形成性考核成績占課程總成績的40％，終結(jié)性考核成績占課程總成績的60％。形成性考核包括實(shí)驗(yàn)成績（10％）、階段測試（20％，包括階段測試以及混合式教學(xué)課后學(xué)習(xí)任務(wù)完成情況）、PBL教學(xué)實(shí)踐（10％）。終結(jié)性考核是課程學(xué)習(xí)結(jié)束后的結(jié)課考試。

我校的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程結(jié)課考試采用教考分離模式，即采用統(tǒng)一的題庫抽題。教師閱卷采用雙盲方式。本學(xué)期結(jié)課考試的結(jié)果表明，通過混合式教學(xué)，大部分學(xué)生對于重點(diǎn)知識的掌握情況良好，同時(shí)，學(xué)生對于工程實(shí)際類的問題掌握情況較從前有所提高。

與此同時(shí)，通過“學(xué)習(xí)通”查看，大部分學(xué)生出勤情況良好，及時(shí)參加階段測試，認(rèn)真完成課后學(xué)習(xí)任務(wù)，積極參加實(shí)習(xí)以及PBL教學(xué)實(shí)踐。但是我們也發(fā)現(xiàn)需要線上自學(xué)的內(nèi)容，有大約20%的學(xué)生沒有認(rèn)真學(xué)習(xí)視頻，接近30%的學(xué)生只是偶爾參與課堂討論，接近10%的學(xué)生沒有及時(shí)完成課后作業(yè)。因此，課程組仍然要加強(qiáng)學(xué)生線上學(xué)習(xí)的督促與管理工作，以端正這部分學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。

三、結(jié)束語

目前，高校正在經(jīng)歷由傳統(tǒng)教學(xué)模式向在線教育模式的快速轉(zhuǎn)變。線上線下的混合式教學(xué)方法在新工科課程教育中得到越來越多的重視?！耙詫W(xué)科為中心”的課程模式強(qiáng)調(diào)各學(xué)科知識的完整性、基礎(chǔ)性和系統(tǒng)性，因?yàn)楦鲗W(xué)科知識相對獨(dú)立、零散而缺乏聯(lián)系，學(xué)生不能從整體上對課程進(jìn)行認(rèn)識和理解。隨著新工科課程教育改革的不斷深入，以“學(xué)生為中心”的教育模式逐漸開展[8]。“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”正是基于此種情況而開展的一門課程。為響應(yīng)教育部提出的教育信息化的要求，同時(shí)由于受疫情的影響，我們開展了與以往不同的線上、線下混合式教學(xué)。這不僅調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，也體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的新工科課程教育理念。但是，混合式教學(xué)還處于摸索階段，信息技術(shù)與教育教學(xué)的融合還處于一個(gè)較淺的層次。“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”初次進(jìn)行混合式教學(xué)，發(fā)現(xiàn)了一些潛在的問題，需要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)因材施教，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心，不僅僅局限于分?jǐn)?shù)，而是更加注重工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。這也符合我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。在今后的教學(xué)研究中，還需要多方位、多角度探索混合式教學(xué)可提升的空間，從而持續(xù)不斷地改進(jìn)。

[1] 劉錚. 混合教學(xué)模式在兒科學(xué)生臨床實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用與研究探索[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2020, 45(3): 148-150.

[2] 劉璐, 李丹丹, 賈美多, 等. 概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程混合式教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J]. 遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版), 2021, 23(1): 113-115.

[3] 馬萍, 武陽, 曾潔, 等. 基于雨課堂的醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)混合式教學(xué)模式的應(yīng)用研究[J]. 教育教學(xué)論壇, 2020(19): 297-298.

[4] 許靜, 童睿, 崔巍, 等. 混合式教學(xué)模式在臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)中的改革探討[J].醫(yī)學(xué)教育研究與實(shí)踐, 2020, 28(1): 164-166.

[5] 胡瓊, 申屠留芳, 桂艷, 等. 機(jī)械類課程新型混合式教學(xué)改革研究[J]. 機(jī)械工程師, 2021(7): 31-33.

[6] 王智明, 魏興春, 郭俊鋒. 基于翻轉(zhuǎn)課堂的機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程混合式教學(xué)模式探索與實(shí)踐[J]. 中國現(xiàn)代教育裝備, 2021(13): 64-66.

[7] 賈艷輝, 寇尊權(quán), 羅彥茹, 等. PBL教學(xué)模式在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中的應(yīng)用[J]. 吉林省教育學(xué)院學(xué)報(bào),2018, 34(10): 83-86.

[8] 單鳳君, 張婷婷, 王蕊. “線上線下+翻轉(zhuǎn)課堂”混合教學(xué)模式下的課程重構(gòu)與教學(xué)實(shí)踐——以“大氣污染控制工程”為例[J]. 遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版), 2021, 23(4): 122-125.

10.15916/j.issn1674-327x.2022.03.031

G642.1

B

1674-327X (2022)03-0124-03

2021-08-02

遼寧工業(yè)大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目(202003)；遼寧工業(yè)大學(xué)研究生教育改革創(chuàng)新項(xiàng)目(YJG2021001)

陳曄(1984-)，男，山東煙臺人，副教授，博士。

姜丁文(1984-)，女，山東煙臺人，博士。

(責(zé)任編輯：付春玲)