机械类课程新型混合式教学研究

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摘要：《机械设计基础》是近机械类、非机械类专业的一门主干课程。针对近此类专业学生的机械专业知识基础薄弱、课程接受能力不足，而传统教学手段单一，学生兴趣难以提高等问题，借鉴现代化教学方法，引入翻转课堂、对分课堂及在线学习平台，与传统教学方法相融合，形成一种新的混合教学模式，以提高学生自主学习能力和团队协作能力，提升教学质量。通过教学实践，获得了良好的实施效果，为改善机械类课程的教学成效提供了一定的借鉴。

关键词：机械设计；混合教学；翻转课堂；对分课堂；对分易

《机械设计基础》理论课程的教学内容抽象难懂，在近机械类、非机械类专业授课的过程中，多采用PPT、板书和讲授相结合的传统教学方法和教学手段，单调乏味，学生缺少学习的积极性。作者所在单位的船舶与海洋工程专业学生对本课程的学习要求较高，共80学时，其中72学时理论课，8学时实验课。课程内容为《机械原理》和《机械设计》两门机械专业课程的整合，学习内容繁多。使用传统课堂讲授的教学方法，常出现很大一部分学生跟不上节奏，或有问题不及时找老师答疑，或由于教学手段单一、学时长，而使学生的学习兴趣逐渐下降等问题。如果反复讲授将占用大量时间，使得教学任务难以按计划完成。针对以上问题，国内外众多高等院校根据自身平台条件，采用翻转课堂、对分课堂或网络自主学习等现代化教学方法与传统教学方法相结合的混合模式，教学改革成效显著。例如，三峡大学秦红玲等[1]将翻转课堂应用到本课程的教学当中，结合现场教学和网络通信平台，实现了课堂教学和实践环节的无缝结合，充分调动了学生的学习积极性，提高了教学质量；吉林建筑大学刘国敏[2]的基于对分课堂的教学实践与反思研究结果显示：对分课堂取得了较好的教学效果，将课堂的主体地位归还给学生，帮助学生激发学习的积极性、主动性，提高了课堂教学的时效性；广西师范大学曹丛[3]以桂林市高校为研究对象，基于网络教学平台对高校混合学习的问题及对策进行了研究，调查结果表明，将面授教学和在线学习有机结合的混合学习模式可有效提升教学质量；北京工业大学孙国芹等[4]则尝试采用翻转课堂、典型工程案例分析及在线学习平台综合运用的方式对本课程开展了混合式教学；华南理工大学孙建芳等[5]利用翻转课堂与手机等移动学习平台相结合的方式展开本课程的教学工作，取得了良好的教学效果；河南工业大学任宁等[6]采用对分课堂和合作学习的模式进行课程教学，在学生中获得了较高的满意度；上海理工大学徐玲和丁晓红[7]将对分模式与成果导向教育理念相结合,基于“对分易”教学平台,设计成果导向对分课堂教学模式，通过对《机械设计》课程的教学实践，学生对于《机械设计》的知识点掌握扎实，在多次的设计实践和讨论分析中，能够灵活应用相关知识进行复杂机械结构分析及简单机械结构的设计。此外，首都师范大学的刘子潇[8]在对美国高校混合学习模式的研究中发现，利用现代化信息技术，根据高校自身的教学目标特点、专业特长、不同的课程设置，有机融合传统面对面教学，可以有效提高课程的教学效果，并指出混合学习为一种新兴的教学模式，正在被更多的教育者、教学人员和学生所接受。鉴于此，作者将结合平台条件，借鉴现代化教学方法，将翻转课堂教学、对分课堂教学、在线学习平台与传统教学方法相融合，尝试建立一种新型适用的混合教学模式。

1研究思路和方法

1.1改革思路

综合运用翻转式课堂教学、对分课堂教学、在线学习平台及传统教学方法。针对每章节知识结构的特征，分别选择适宜的教学方法，可以是翻转课堂教学方法，即以教师预先留出问题，由学生利用书本或网络自学资源在课前进行自主学习，在课堂上开展讨论，教师讲述的方式[9]；可以是对分课堂，即把课堂时间一分为二，一部分教师讲授，一部分学生讨论的方式[10]；可以是利用在线学习平台，如现有的网络资源，播放在线教学视频的方式；也可以是传统教师讲授、板书等方式；亦或是利用雨课堂、慕课堂、腾讯等教学平台进行在线教学方式等。本课程教学方法的选择还需考虑教学环境（如疫情）、教师专长等因素进行适时调整，包含却不限于上述教学方法。此外，借助现代教学工具，如对分易，进行考勤、在线练习、课堂提问、分组讨论、课程资源分享等教学工作，这在提高授课效率，提升学生积极性，帮助教学过程评价等方面起到了很好的作用。

1.2具体实施办法

1）课堂讲授。课堂教学主要通过多媒体课件、实物教具，配合板书和范例演示讲授课程内容。结合学生的专业背景讲授课程内容，让学生了解相关的前沿技术，并融入时政元素，培养学生的爱国主义精神。采用启发、讨论及问答等方式进行教学。从机构或零件的基本概念出发，逐步深入，让学生掌握教学大纲中规定的基本概念、理论和方法，并从实际问题出发，讨论解决问题的思路、技巧和方法，培养学生解决复杂工程问题的能力。2）翻转课堂教学。充分利用线下和线上丰富的课程资源，提前2d以上由任课教师将讨论的问题在对分易上，并在QQ课程群通知，确保通知到位。课堂上通过对分易中的“分组”功能将学生进行分组，针对问题展开课堂讨论，任课教师进行解惑，讨论结束后请各组的学生代表进行讲解，最后由任课教师点评和总结。培养学生自学能力和团队合作精神的同时，训练其独立解决实际工程问题的能力。3）对分课堂教学。对部分课程内容，采用对分课堂教学，提前做好课堂教学安排，即课堂时间一部分用于教师讲授，另一部分用于学生讨论。先由教师对相关章节理论知识进行讲授，然后留下核心问题，组织学生进行讨论，并可积极发表观点，讨论结束后，任课教师对学生讨论情况进行点评和总结。若学生在课堂上出现疲惫、注意力不集中等现象，随机开展对分课堂教学，以提高学生听课效率。4）在线学习平台利用。给学生推荐中国大学MOOC、网易云课堂、腾讯课堂等在线学习平台上的《机械设计基础》课程教学视频，及其他网站上的如机构运行原理、加工方法、实际应用等教学视频，要求学生或课前预习或课后复习。5）在线教学平台应用。本课程的教学充分利用了在线教学平台———对分易。备课时使用电脑客户端，上课时使用手机微信端。课前1～2d，将课件到“课程资源”，在课程群内提醒学生预习；每次课利用对分易的“考勤”功能，在30～60s内完成考勤，以节约课堂有效时间；在进行翻转课堂或对分课堂教学时，利用“随机分组”或“手动分组”功能将班级学生按3～4人分组；针对重要知识点，设置课堂在线练习，帮助学生复习或预习，教师课后及时批阅；通过“课堂提问”功能，可以随机抽取学生回答问题，并可针对回答情况进行星级评分；课后作业可以通过“作业”功能进行，学生可以在作业本上答完题后上传图片，教师在线批阅打分，对未及时提交作业的学生，发送催交通知；另外，还可以利用“微信消息”、“讨论区”、“教学评价”等功能；在课程中期或末期检查时，将平台中的记录导入到EXCEL软件中进行数据统计，并评估教学质量。当然，也可借助其他在线教学平台，如腾讯QQ群、雨课堂、慕课堂等。

2实施效果

以某船舶班为例，班级学生37人。教师课前通过对分易下次课将讨论的主题，如“船舶与海洋工程专业与机械设计之间的联系”、“渐开线的形成和特性”等，并上传课程资源（微课、动画、课件等），通知学生做好课前准备，在课堂以学生演讲、讨论、教师点评总结的形式展开。在几次实践中，全班同学（包括重修生）均积极参与，表现踊跃，课堂提问回应率高，听课质量明显提升。充分利用现代教学资源，本课程采用对分易和腾讯QQ。由于疫情影响，2020—2021年第1学期前两周采用在线授课，授课使用腾讯QQ群的视频与分屏功能，两周后线上授课，无论以何种授课方式，均配合对分易的点名、在线练习、课堂提问、作业等功能。随机抽取10名同学的对分易数据统计结果，如图1~图3、表1所示。图1为随机抽取的10名学生10次课的出勤情况，从图中很容易看出，大部分同学全勤，学生1有1次请假，学生8有1次缺勤，学生10有1次迟到。课后找缺勤和迟到学生谈话，了解情况后进行说服教育，后续课程未再出现缺勤和迟到情况。另外，利用对分易，1min内即可完成点名，节约了课堂时间。表1为随机抽取的10名学生4次课堂在线练习成绩统计情况。目前共布置了4次练习，表中“—”表示学生未提交答案，其中2名学生因事请假，1名学生缺勤。针对未及时提交成绩的同学，课后开放许可，通知其补答，对仍不提交的同学，利用系统自带的催交功能，反复催交。从得分来看，均分在85分以上的学生占70%，无不及格情况，说明听课质量良好。针对前一次课的重点内容，会在下次课安排随机提问，以考察学生对知识的掌握情况。这里不考虑主动回答问题的学生，只统计通过对分易随机点名回答的情况，在37名学生中随机抽取10名，数据统计结果如图2所示。图2中，10名学生中有一名尚未点到名，其他9名均回答过一次提问，6名学生得满分，1名得4分，2名得3分。及格率达100%，优秀率达60%，可以看出，学生对重点知识的掌握情况较好。针对每一章节的重点知识，一般会布置1~2题典型习题作为课后作业，以督促学生及时进行知识巩固，目前共布置了7次课后作业。随机抽取10名学生的随机3次课后作业成绩进行统计分析，结果如图3所示。从图中可以看出，得满分的次数达50%，不低于85分的次数达80%，说明课程学习质量良好。

3结语

针对非机械类、近机械类专业学生对《机械设计基础》理论课程学习效果不佳的现状，尝试采用将翻转课堂、对分课堂及在线学习平台与传统教学方法相融合的混合教学模式，并借助现代在线教学工具———对分易。通过分析对分易所记录的学生出勤、课堂在线练习、课堂提问和课后作业的数据统计情况可知，在课程改革初期获得了良好的实施效果，这为课程质量的进一步提升增强了信心，为机械类课程的教学效果改善提供了借鉴。

[参考文献]

[1]秦红玲,徐翔,赵美云.翻转课堂在机械设计基础课程教学中的改革初探[J].教育教学论坛,2016(52):103-104.

[2]刘国敏.基于PAD课堂的机械设计基础教学实践与反思[J].产业与科技论坛,2019(18):145-146.

[3]曹丛.基于网络教学平台的高校混合学习的问题及对策研究[D].桂林:广西师范大学,2017.

[4]孙国芹,许东来,尚德广,等.机械设计基础课程混合式教学初探[J].机械设计,2018,35(增刊2):180-181.

[5]孙建芳,黄平,刘小康,等.移动学习平台和翻转课堂在机械设计基础教学中的应用[J].实验室研究与探索,2019,38(5):177-180.

[6]任宁,武照云,王中营,等.对分课堂,合作学习教学模式在机械设计基础教学中的应用[J].科技风,2020(27):14-15.

[7]徐玲,丁晓红.基于“对分易”教学平台的成果导向对分课堂[J].教育教学论坛,2018(12):98-99.

[8]刘子潇.美国高校混合学习模式研究[D].北京:首都师范大学,2014.

[9]杨智明.翻转课堂的实践研究[J].教育现代化,2019(38):110-111.

[10]牛树林.基于对分课堂的高校课堂教学模式研究———评对分课堂:中国教育的新智慧[J].领导科学,2020(2):126-127.

作者：胡琼 申屠留芳 桂艳 王衍 单位：江苏海洋大学 艺术设计学院