智慧教学机械类专业课课程设计方案

汪 芳

(武汉华夏理工学院 智能制造学院，湖北 武汉 430223)

机械类专业课程是综合性和实践性很强的课程，想要取得好的教学效果，课程设计及教学方法的灵活应用非常重要，特别是在“互联网+”时代，教师应该如何引导学生学习，让学生成为课堂的主体？是每一位教师应该思考的问题。我在专业课教学中做了大量的探索工作，通过使用“雨课堂”、“学习通”等智慧教学工具使学生加入到数字化、信息化的课堂中，让教学活动丰富多彩，并根据专业课的特色对整个教学过程和教学活动进行智慧教学设计，下面以《机床夹具设计》课程为例进行说明：

1 智慧教学课程设计方案

《机床夹具设计》 课堂实现了“教”与“学”的融合与统一。在教学过程中，师生互动和协同探究更为频繁，使“教”与“学”相互渗透、相互融合[1]。结合BOPPPS教学设计方法，将该智慧教学课程设计为三个阶段、十个环节，如图1。三个阶段分别为：课前、课中、课后；十个环节分别为：目标(Outcome)、前测(Pre-test)、学情分析(Analysis Classroom text Discussion Promotion)、导言(Bridge-in)、参与式学习(Participation)、中测(Classroom Test)、总结(Summary)、后测(Post-test)、讨论(Discussion)、提升(Promotion)，构成了教与学统一、可持续发展的完整智慧教学过程。

图1 《机床夹具设计》智慧教学课程设计导图

1.1 课前阶段

《机床夹具设计》课程的课前阶段包括目标、前测和学情分析。传统课堂教学中，教师会要求学生预习，但是并不能有效掌握学生的预习情况，更不会根据学生的预习情况来设计教学。因此，在智慧教学中，前测和学情分析显得尤为重要，环环相扣。以第2章 工件在夹具中的定位为例：

目标：学生能根据工件的结构特点及加工要求拟定工件的定位方案，并能正确选用和设计定位元件以实现定位。前测:主观题、问卷调查等。

学情分析：本节是该课程最重要也是最难的章节，定位元件的选择与设计与生产实际联系紧密，但是学生大多数并没有见过实物，理解其工程应用难度较大；定位误差的分析与计算，需要大量的习题反复练习。教师通过智慧课堂信息技术平台及时了解、分析、掌握学生们对这一章节学习的基本信息，例如推送预习资料、发布预习作业、在讨论区与学生互动等等。最后，教师基于教学目标、前测反馈、学生讨论情况等，进行系统、全面的学情分析，从而制订出最合适的课中阶段教学设计方案。

1.2 课中阶段

《机床夹具设计》课程的课中阶段包括导言、参与式学习、中测和总结提升，相比于传统课堂教学，智慧课堂开展了多种形式的课堂互动。

以第2章 工件在夹具中的定位为例：

导言：导言的作用是为了吸引学生的注意力和提高学生的学习兴趣。《机床夹具设计》课程中通常采用采用图片、经验分享、和简短影片等方式来导入本堂课要讲的主要内容。

例如：定位误差产生的原因，以工程应用中的实际加工例子导入，让学生分组来分析和讨论有哪些原因会引起定位的不准确，进而导致加工误差。然后，教师来对这些产生的原因进行总结和归类。因此对于定位误差产生的原因这个知识点，不再是教师直接告诉学生是哪些原因，而是由学生自己分析思考，主动探索去找出答案，并且通过小组讨论和辩证，帮助学生形成系统的知识构架。

参与式学习：参与式学习的目的在于主动学习、深入思考、强化印象。区别与传统教学的教师讲、学生听，听的效果如何？只能靠课后的作业和考试来检测；智慧教学则以学生为主体，使用"雨课堂"等智慧教学工具开展互动答题、弹幕讨论、演示等来激发学生参与积极性，实时掌握学生学习情况。例如:在分析完工件定位时限制自由度与加工要求的关系后，给出课堂练习题，要求学生通过弹幕将自己的分析结果发送到教室的投影上。

中测：在课堂中，教师通过“雨课堂”智慧教学工具发布学习任务后，学生按照指定要求完成课堂作业和课堂测验，并通过自主学习、主动探究、合作完成小组任务，提交并展示成果。例如：组合定位分析讲解后，给出主观分析题，要求学生完成后将自己的分析结果以照片形式提交，教师现场批阅打分。

总结：教师通过参与式学习、中测、和小组作品对学生的学习过程进行评价反馈、拓展总结、提升重点，教师有针对性的选择部分学生答案来进行评价讲解，强化印象，进一步促进师生互动交流，培养学生创新创造思维[2]。

1.3 课后阶段

《机床夹具设计》课程的课后阶段包括后测、讨论和提升， 在课后阶段，《机床夹具设计》智慧教学课堂与传统课堂的教学完全不同。

后测：传统课堂中一般都是下课后学生完成课后作业，统一提交后教师进行批改，在下一节课进行作业讲评和反馈。而在智慧课堂中，教师一般会推送个性化的复习资料，根据学生的前测和中测反馈结果有针对性地布置任务；此外，学生可以即时将作业发送给老师，得到即时的批改和反馈[3]。例如：通过“雨课堂”推送《机床夹具设计》试卷给学生，规定学生在多长时间内完成，完成后，立刻得到学生成绩分布情况，如图2，教师可以有针对性的进行错题讲解。

图2 《机床夹具设计》后测及学生完成情况截图

讨论：通过大作业的形式做翻转课堂，将每个班分为三个小组，教师给每个小组一个独立的夹具设计任务。每个小组的成员通过讨论、分工协作来完成夹具的整体结构设计、三维模型的建立、答辩ppt的制作，并集中汇报。同时，学生们可以在“雨课堂”讨论区平台发帖，和同学、老师交流自己的学习感受与疑问，进行总结反思。

提升：“雨课堂”等智慧教学工具，可以提供多种反馈数据，例如：学生考勤数据；学生课堂中的表现及对问题的回答的反馈数据；学生预习、复习的学习进程、效果的反馈数据；单元测验、作业及考试的反馈数据等。这些数据可以从手机微信“雨课堂”小程序直接查看，也可以导出Excel表格发送到教师指定邮箱，教师通过这些评价、反馈数据改进教学策略，从而实现教学最优化。

2 学生学习效果

2018-2019学年《机床夹具设计》课程中，通过对学生的课堂学习状态、自主学习状态、学习成绩进行系统全面的观察和分析，发现采用智慧教学后，学生学习效果有明显的提升，主要表现在以下几个方面：

2.1 学生课堂参与度提高

(1)学生参与教学活动的形式多样，参与问答互动、问卷调查、发送弹幕、图片投稿、随机点名、线上作业等。

(2)学生参与教学活动覆盖面变广，每一位学生都有参与教学活动的机会，例如主观问答题，在传统课堂上，因为时间和课程进度关系，通常只能选择个别同学来回答。但是在智慧教学课堂，教师可以开启弹幕，让每一位学生参与讨论，发表意见，参与教学全过程。机自1173-1174班的课堂，学生总人数69人，参与讨论人数达到78人次和56人次。

(3)学生在参与教学活动中能进行深层次的思考和交流，不是被动学习。例如，教师在讲授机床夹具设计的过程及要点时，会切入“大国工匠”、“工匠精神”等内容，要求学生以认真负责、踏实敬业的态度来对待学习和工作。通过视频观看和案例讲解后，会让学生交流对工匠精神的认识，能感受到学生在课堂上是积极思考和认真交流的。

2.2 学生考试成绩大幅度提升

选择机自1169班(传统教学)和机自1174班(智慧教学)《机床夹具设计》考试的卷面成绩做了对比分析，如图3所示。可以看到，采用智慧教学后，学生成绩有较大幅度的提升。

图3 传统教学和智慧教学学生考试成绩对比图

3 结束语

《机床夹具设计》智慧教学课程设计，是运用移动技术、智能技术、数据分析(挖掘)技术等新兴技术实现课堂教学的信息化，从而使学生高效、便捷地学习[4]。问卷调查的数据反馈，学生们很喜欢这种授课方式，能构建多边、丰富、多样的师生、生生之间立体的信息交流与反馈，能很好的调动他们的学习积极性，提高了课堂参与度，对教学内容有更深入的理解。