MOOC平台下机械设计课程多元化教学改革及分析

申燚，袁明新，范纪华，罗黎

(江苏科技大学 a. 苏州理工学院； b. 机电与动力工程学院，江苏 张家港 215600)

0 引言

“机械设计”是一门与工程联系紧密、应用性很强的课程，学生通常因缺乏工程背景而感到学习枯燥。如何有效帮助学生掌握知识点，并提高工程应用能力，一直是该课程教学改革重点。李勇等[1]通过引入3D绘图、模型加工来实现课程理论教学和实践操作相融合的教学模式。李秀莲等[2]将CDIO理念引入到课程教学中，实现了理论教学与工程实践的结合。魏玉兰等[3]提出了基于工程项目的课程设计教学改革，从而提高教学质量、培养学生自主创新能力。文献[4] 围绕实验教学体系、课程设计和第二课堂开展实践教学改革，实现了教学效果提高和学生综合设计能力的培养。从已有成果来看，目前机械设计课程教学改革更多强调的是通过工程实践来提高学生工程应用能力，但这在很大程度上仍然取决于学生的知识掌握程度，而现有课程教学仍遵循课堂知识传授，课后作业练习的传统模式，学生在学习过程中缺乏主动性，教学效果提升并不明显。作为当前教育领域的一种新型学习模式，MOOC(慕课)近年来引起了国际社会的广泛关注[5]，MOOC学习热潮已经席卷美国和欧洲，近年来在中国也得到了广泛推广[6-7]。MOOC教学模式颠覆了传统的课堂教学架构，利用网络课程平台资源，学生可以课前先完成知识点学习，然后在课堂上通过师生交流来掌握自学中无法理解的知识点，以及难以解决的工程问题，从而提高了教师授课和学生学习的效率。为提高工程性很强的机械设计课程教学效果，文中提出了MOOC平台下的理论教学，同时将MOOC学习等纳入考核体系，实现了课程的多元化教学改革，变学生被动学习为主动学习，激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果。

1 MOOC平台下机械设计课程教学改革

在传统教学模式中，教师是教学活动的中心，是教学主体，是知识传授者，而学生是知识接受者。对于与实际联系紧密的机械设计课程而言，学生往往因缺乏工程经验而感到枯燥，学习主动性不够。随着信息时代的到来以及网络技术的迅猛发展，MOOC作为一种新型网络平台，在实现资源共享基础上提供了学生在线自主学习的机会，大大提升了教学效率。因此，为了进一步提高机械设计课程的教学效果，文中提出了MOOC平台下的机械设计课程教学。在整合现有课程教学内容基础上，充分发挥教师主导作用，体现学生主体地位，形成具有“工程驱动学习兴趣、兴趣激发学习自主性、自主性学习提高教学效果”教学理念的学生自主、教师辅助型教学体系，体系构成如图1所示。

图1 教学体系构成

1) 工程驱动学习兴趣。如前所述，机械设计的强工程应用背景和学生的弱工程经验是造成当前学生学习枯燥的主因。因此，为了提高学生利用MOOC平台进行自主学习的兴趣，课程教学团队在教学平台上增加了与课程知识点相关的工程案例，通过案例给学生架起联系工程背景与课程知识点的桥梁，让学生从解决工程问题过程中理解课程知识点，进而驱动学生的学习兴趣。

2) 兴趣激发学习自主性。学生结合工程案例，在兴趣驱动下逐渐被引导去发现工程设计中存在的科学问题。对于疑难问题，学生通常通过课堂上与同学商讨，向老师请教，以协作又自主的方式解决工程实际问题，进而掌握课程知识点的工程作用。期间教师更多承担着问题引导、问题释疑和问题总结的辅助性工作。学生通过问题的自主解决，在提升自身信心和能力的同时，也进一步激发了学习兴趣。

3) 自主性学习提高教学效果。自主学习让学生成为了学习的主体，这不仅让学生有信心、有意愿去发现工程设计中存在的科学问题，通过解决工程中存在的技术难点，从而更好地掌握课程知识点。同时也会让学生有意愿去主动考核自己对课程知识点的掌握程度，为此课程教学团队在MOOC平台上提供了网上测试和课外大作业，帮助学生发现和解决自主学习过程中的知识“盲点”，进而保证和提高课程教学效果。

2 MOOC平台下机械设计课程考核方式的改革

考核一直是学生课程知识是否掌握，教师教学目标是否达标的度量尺。作为机械核心课程的机械设计，其考核一直被任课教师看重。以“知识量化记忆”为主的传统单一期末闭卷考试，会让死记硬背成为学生的唯一法宝，让考核成为学生的学习负担。虽然学生的学习成绩可能会有所保证，但学生对知识的灵活运用能力却减弱了，这与机械设计课程教学目的相背。开展课程考核方法改革，既是课程综合改革的重要组成和关键环节，也是教学方法改革的重要支撑和保障。针对传统的“知识量化记忆”式课程考核方法，文中提出了基于“课堂参与度、网络小测试、课外大作业和期末考试紧密结合”的多元化综合考核方法，如图2所示。

图2 课程考核方法实施计划

这种贯穿课程教学全过程的考核更加注重学生的学习过程、学习态度和综合能力，消除了考试形式单一化、考试内容统一化和考试成绩功利化的不良影响。

3 MOOC平台的多元化教学效果分析

我院机械设计课程在2014年被江苏科技大学教务处立项为示范建设课程，重点推进该课程的MOOC平台建设。经过两年的精心建设，目前课程教学团队已经完成了立项任务，并在我院机电、机制和热动等专业中进行了运用。为了评价MOOC平台下机械设计课程多元化教学改革的效果，文中从期末考试和课程设计两方面进行教学效果分析。

3.1 课程期末考试成绩分析

以2012级热动专业1班35名学生与2013级热动专业1班的35名学生为例进行比较，两个年级采用同一套期末考试试卷。其中，2012级采用传统的教学模式，2013级采用MOOC平台下的多元化教学模式，学期期末考试各分数段分布情况如表1所示。由表1可以看出，2013级学生成绩在60分及以上的学生数是31人，占88.57%；2012级学生数26人，占74.29%，比2013级低14.28个百分点。由此可以明显看出， MOOC平台下的多元化模式教学效果要明显优于传统教学模式，而这归根结底主要是因为MOOC平台下的教学改革，能有效提高学生的学习兴趣，激发学生的学习自主性，而通过课堂答疑和学生间协作来解决实际工程问题，在提高自身问题解决能力的同时，也加深了学生对知识点的理解和掌握程度，从而促进了学生学习成绩的提高。

表1 不同教学模式下机械设计课程期末考试成绩分布

3.2 课程设计的效果分析

机械设计课程设计是机械类专业和近机械类专业学生的一次较全面的机械设计综合训练，是继机械设计课程之后的综合性与实践教学环节，目的是培养学生分析和解决工程实际问题的能力，课程设计成绩也从另一方面反映了学生的知识掌握程度和工程应用能力。表2为2012级和2013级热动专业的机械设计课程设计成绩分布。由表2可以看出，2013级热动专业学生的课程设计优良率为65.71%，而2012级热动专业优良率为45.71%，2013级比2012级优良率整整高出20个百分点。这主要是因为MOOC平台下的多元化教学非常注重学生工程实践能力的培养，对于课程中的重要章节知识点都会引入相应的工程实例让学生进行分析解决，因此学生机械结构设计过程中的参数选择、设计计算、图纸质量、答辩时回答问题等正确率都有较大提高，其综合实训的效果要明显优于传统教学模式，从而进一步验证了文中教学改革的有效性。

表2 2012级和2013级热动专业的机械设计课程设计成绩分布

4 结语

机械设计课程是工科院校机械类专业的主干课程，对培养学生解决实际工程问题，尤其是机械综合设计能力起着至关重要的作用。为了提高我院机械类或近似机械类专业学生的机械设计能力，本课程教学团队开展了MOOC平台下的多元化教学改革。改革内容涉及课程教学和课程考核。自教学改革两年以来，课题组指导学生毕业设计获得2次省级优秀毕业设计团队和1次省优秀毕业设计二等奖；教学团队连续两次指导学生的本科创新获得优秀项目和优秀指导教师；指导学生参加2014年第六届全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组获得3个二等奖，2个三等奖，2016年又有5项机械创新作品入围现场比赛。一系列成绩的取得说明了我院学生的机械创新设计能力得到了较大的提高，同时也验证了课题组开展的教学改革的有效性。

[1] 李勇，雷福祥，范修文，等.“机械设计”课程设计的新教学模式探索[J]. 新疆农机化，2015(6):42-45.

[2] 李秀莲，杨龙兴，邱睿，等. 基于CDIO及探究式教学法的机械设计课程教学改革[J]. 江苏理工学院学报，2014(6):73-76.

[3] 魏玉兰，李兵. 机械设计课程设计教学改革应用与实践[J]. 湖州师范学院学报，2015，37(12):50-54.

[4] 申燚，李平正，王明强，等. 机械原理与设计的实践环节体系改革与实践[J]. 机械制造与自动化，2013, 42(4):101-103.

[5] 刘继斌，赵晓宇，黄纪军，等. MOOC对我国大学课程教学改革的启示[J]. 高等教育研究学报，2013，36(4):7-9.

[6] 王琪. MOOC背景下高校基础课程教学改革探究[J]. 教育探索，2015(6):83-86.

[7] 成颖，周四元，张邦乐. 基于MOOC的药剂学课程教学改革构想[J]. 教育探索，2015(2):149-153.