后疫情时代机械设计基础课程的混合式教学

陈 晔，姜丁文

后疫情时代机械设计基础课程的混合式教学

陈 晔1，姜丁文2

(1. 辽宁工业大学 机械工程与自动化学院，辽宁 锦州 121001; 2. 锦州医科大学 附属第一医院，辽宁 锦州 121001)

机械设计基础是一门培养学生具有一定机械设计能力的技术基础课，在如今的后疫情时期，为响应教育部提出的教育信息化的要求，本文对该课程进行了混合式教学模式探索。借助学习通，通过课前预习，课堂授课、线上自学和PBL教学等多种形式的课堂教学和课后复习等教学活动，夯实了学生的专业基础，充分提升了学生解决实际工程问题的能力。对比传统的教学方法，本文研究的混合式教学方法具有更好的教学效果，符合应用型人才培养的目标，具有可行性。

混合式教学；机械设计基础；教学改革

在“互联网+”背景下，教育部提出了教育信息化的要求：充分利用优质资源和先进技术，加强网络教学资源体系建设，创新网络教学模式。通过整合和创新提高教育信息化效率，加强教育信息化在教学改革特别是课程改革上的设计和推进，将信息技术融入教学管理模式创新的过程中，推动教育服务供给模式、教学管理模式的改革。在此背景下，传统的教学模式已经不能满足工科教育的需要[1-2]，网上教学平台得到了大力发展。然而，网络教学不能完全替代传统教学，激发学生的学习兴趣与潜能还需要教师的引导，故而，混合式教学方法得到越来越多的重视。混合式教学是利用信息技术将传统教学与在线教育相结合的一种新型的教学模式[3-4]，强调了学生为主体、教师为主导的教学理念，强化了学生主动学习的能力，最终达到提高学生的学习兴趣和实践能力的目的[5]。

如今，对新冠病毒疫情的防控日趋常态化，教师的授课改变了完全的线下实时授课方式。机械设计基础课程小组以此为契机，采用线上线下混合式教学的授课模式，不仅提高了教师应用信息技术的水平，改进了教学方法，同时也改变了学生的学习方法和学习态度，提高了教学效果。

一、机械设计基础课程介绍

机械设计基础是辽宁工业大学（以下简称我校）机械类工科专业本科生必修的一门技术基础课。该课程着重培养学生掌握机械中机构和零部件的特点、应用、设计以及选型等基本知识，并培养学生运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。学生在建立本专业的知识体系、掌握专业技能的同时，兼备一定的机械设计能力。

课程学时数多（64学时），教学内容广，涵盖了机械中常见的四大类机构以及十类零部件。既有较深的理论知识，也有与工程实际紧密配合的设计实践，学生在课程的学习中往往会因为晦涩的理论公式或繁杂的设计案例望而却步。也正是因为学生学习课程本身就存在这一现实问题，所以课程组从未停止过对于本课程改革的脚步。

二、机械设计基础课程的混合式教学

（一）混合式教学方案

2020年正式开始机械设计基础课程的混合式教学。在疫情严重时期，我们利用“学习通”和“钉钉”等平台进行了线上机械设计基础的混合式教学。后疫情时期，课程小组进行了线上、线下混合式教学。教师根据教学和考试大纲，依各个章节的重难点和核心知识点，精心录制相应的教学视频。每段视频时间约15—20 min，将电子版教材、教学大纲、教学课件、练习题等上传到“学习通”校级网络课程平台的本门课程中。教师还借助该平台同时向学生发布慕课网站以及参考文献等学习资源，供学生自主选择学习和复习内容，从而实现线上教学。而在线下的课堂中，除了进行课程的讲解外，还结合学生线上学习的问题，进行及时地总结与集中答疑。

（二）教学活动设计

混合式教学活动借助于“学习通”和“钉钉”等智慧平台开展，主要从课前、课中和课后等三个环节进行教学。

1.课前预习。课前预习主要借助于“学习通”。教师至少在开课前2天，将需要学生提前预习的教学资料上传到“学习通”，告知学生授课内容，然后在微信或钉钉班级群告知学生在规定时间内完成需要预习的内容。一方面教师以问题和作业的形式布置学生的预习任务，另一方面以话题讨论的形式激发学生对即将学习的内容产生兴趣。

同时，教师也会提前向学生讲授如何利用图书馆以及校园网络资源，查阅相关的图书、期刊等文献资料。在发布预习任务的同时，也鼓励学生积极查阅与新课内容相关的最新的文献。机械设计基础课程所涵盖的内容虽多为经典的机械原理和机械零件的知识，但随着科技的日益发展，越来越多的新理论被发现，越来越多的新技术被应用于生产实践。如在讲到联接与传动章节中的螺旋传动时，除了要向学生讲授经典的滑动螺旋传动，即丝杠和螺母传动，也要向学生介绍已经被广为使用的滚动螺旋传动，即滚珠丝杠副传动。鼓励同学查阅其相关的文献，让学生在学习经典知识的同时，也跟上时代的脚步，掌握新的理论知识与实践技术。

2.课堂教学。结合机械设计基础课程的特点，采用多种形式的课堂教学，主要有理论授课、线上自学以及以问题为导向的PBL（Problem-Based Learning）授课模式。

（1）线上学习。其中，线上自学主要利用“学习通”平台自主完成，包括自学课程视频等对应学习任务。

在线上的学习中，我们还为学生增设了知识拓展环节。机械设计基础课程中的机械设计部分的理论知识多与生产实践相贴合，为了迎合“新工科”的教学推广，培养知识多元化、理论结合实践的复合型人才，在理论课程讲解的同时，我们也会为学生提供生产实践的知识拓展。例如，在以往键联接知识的讲解时，我们发现，学生通常知道键这个零件以及键槽结构，但该零件以及结构是如何被加工的却鲜有学生知晓。通过知识拓展，向学生展示零件毛坯的成型与零件的加工，使学生了解其中的工艺，加深对该零件设计、选型等理论知识的理解，同时也扩展了学生的知识结构。

（2）线下授课。在教学过程中，教师通过文字、图片以及案例教学等形式加深学生对授课内容的理解。教师适时提出问题，通过“学习通”布置随机点名、投票、课堂练习等互动功能，组织实施，充分激发学生学习兴趣，增强课堂上师生之间的互动，调动学习积极性。有的同学比较内向，不愿意主动回答问题，教师就通过随机点名的方式，让学生将问题答案发送投稿。

（3）PBL教学。进行PBL教学的探索，即以问题为导向的教学方法，通过“学习通”线上和线下混合来进行。

首先是任务发布。一般在课前的一周左右，于“学习通”上发布问题任务，并对学生进行随机分组，每个行政班按每组6—8人分成四个小组，每组设立班长，负责为组员分配任务并协调组员的工作。发布的问题多为实际工程问题，一般的问题任务都会以理论知识为基础[6]。因此，这就要求组员要先对理论知识进行学习，基于理论知识，小组成员通过文献查阅进行方案设计，在初选的3—4个方案中选出一个较优方案。在方案得到全组一致通过后，制作报告。

其次是课堂讨论。各小组在课堂上进行方案讨论，这期间包括组内成员的陈述、组间成员的质疑与答辩、教师的点拨与总结。通过课堂讨论，让每个小组对于自己的任务方案有更清晰的认识。对于提出的问题可进行修正，对于需要优化的环节则可以进行进一步的完善。

最后是完善设计内容与评分。讨论结束后，课下进行结构设计，生成完整的设计报告，再进入“学习通”，上传设计作品，由教师进行点评。最后的成绩由三部分组成：教师评分、组间学生互评、组内学生自评。PBL教学模式主要培养学生的主动学习、解决问题的技能和自主学习的能力，同时培养学生的团队精神与严谨踏实的职业素养。

这里需要注意的是，考虑到课程设置、内容以及学时等多方面条件的限制，在教学中完全采用PBL教学方法显然是不现实的，也是有难度的[7]。因此，课程组在开课初期会精心筛选各章若干重点教学桥段，设立问题，进行PBL教学，而其余教学内容，仍采取传统的LBL（Lecture-Based Learning）教学方法进行系统的教授。

3.课后复习以及反馈。课后教师通过“学习通”查看学生表现、习题完成情况、课堂互动、“钉钉”直播平台直播回放等综合数据，评估学生对课堂学习内容的掌握情况，并对集中存在的问题进行答疑。这样，既能了解学生学习的总体情况，也可为后续的教学内容提供思路。课后发布任务，学生需要在规定时间内完成相关作业，主要以作业、测验等形式进行，帮助学生巩固学过的知识。同时，课程小组也会在每章章节结束以及课程结束的关键节点处，进行集体的质疑与答疑，加深学生对课程内容的理解与掌握。

（三）混合式教学质量评价

机械设计基础课程学习完毕后，通过课程考核对教学效果进行评价。

考核分为两部分：形成性考核与终结性考核。形成性考核成绩占课程总成绩的40％，终结性考核成绩占课程总成绩的60％。形成性考核包括实验成绩（10％）、阶段测试（20％，包括阶段测试以及混合式教学课后学习任务完成情况）、PBL教学实践（10％）。终结性考核是课程学习结束后的结课考试。

我校的机械设计基础课程结课考试采用教考分离模式，即采用统一的题库抽题。教师阅卷采用双盲方式。本学期结课考试的结果表明，通过混合式教学，大部分学生对于重点知识的掌握情况良好，同时，学生对于工程实际类的问题掌握情况较从前有所提高。

与此同时，通过“学习通”查看，大部分学生出勤情况良好，及时参加阶段测试，认真完成课后学习任务，积极参加实习以及PBL教学实践。但是我们也发现需要线上自学的内容，有大约20%的学生没有认真学习视频，接近30%的学生只是偶尔参与课堂讨论，接近10%的学生没有及时完成课后作业。因此，课程组仍然要加强学生线上学习的督促与管理工作，以端正这部分学生的学习态度。

三、结束语

目前，高校正在经历由传统教学模式向在线教育模式的快速转变。线上线下的混合式教学方法在新工科课程教育中得到越来越多的重视。“以学科为中心”的课程模式强调各学科知识的完整性、基础性和系统性，因为各学科知识相对独立、零散而缺乏联系，学生不能从整体上对课程进行认识和理解。随着新工科课程教育改革的不断深入，以“学生为中心”的教育模式逐渐开展[8]。“机械设计基础”正是基于此种情况而开展的一门课程。为响应教育部提出的教育信息化的要求，同时由于受疫情的影响，我们开展了与以往不同的线上、线下混合式教学。这不仅调动了学生的学习主动性，也体现了“以学生为中心”的新工科课程教育理念。但是，混合式教学还处于摸索阶段，信息技术与教育教学的融合还处于一个较浅的层次。“机械设计基础”初次进行混合式教学，发现了一些潜在的问题，需要根据学生学习特点因材施教，真正实现以学生为中心，不仅仅局限于分数，而是更加注重工程实践能力的培养。这也符合我校应用型人才培养的目标。在今后的教学研究中，还需要多方位、多角度探索混合式教学可提升的空间，从而持续不断地改进。

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[2] 刘璐, 李丹丹, 贾美多, 等. 概率论与数理统计课程混合式教学改革研究与实践[J]. 辽宁工业大学学报(社会科学版), 2021, 23(1): 113-115.

[3] 马萍, 武阳, 曾洁, 等. 基于雨课堂的医学遗传学混合式教学模式的应用研究[J]. 教育教学论坛, 2020(19): 297-298.

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[5] 胡琼, 申屠留芳, 桂艳, 等. 机械类课程新型混合式教学改革研究[J]. 机械工程师, 2021(7): 31-33.

[6] 王智明, 魏兴春, 郭俊锋. 基于翻转课堂的机械制造装备设计课程混合式教学模式探索与实践[J]. 中国现代教育装备, 2021(13): 64-66.

[7] 贾艳辉, 寇尊权, 罗彦茹, 等. PBL教学模式在机械设计基础课程中的应用[J]. 吉林省教育学院学报,2018, 34(10): 83-86.

[8] 单凤君, 张婷婷, 王蕊. “线上线下+翻转课堂”混合教学模式下的课程重构与教学实践——以“大气污染控制工程”为例[J]. 辽宁工业大学学报(社会科学版), 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

辽宁工业大学教学改革研究项目(202003)；辽宁工业大学研究生教育改革创新项目(YJG2021001)

陈晔(1984-)，男，山东烟台人，副教授，博士。

姜丁文(1984-)，女，山东烟台人，博士。

(责任编辑：付春玲)