在线开放课程教学管理背景下机械设计课程教学改革探索

陈涛 朱宝煕 董枫

摘   要：针对现阶段在线开放课程教育方法不成熟、教育资源不完善的问题，提出创新教学手段与方法、强化课程考核监督与管理的机械设计课程教学改革方案。充分响应加强在线课程教学管理的政策，提高机械设计课程线上课程质量。经过转变教育教学观念、创新教育教学形式，建立课程内容、质量审查和运行保障制度，使线上教学的资源得到充分利用，真正让在线教学发挥作用，高质量地完成机械设计课程教学目标和教学过程。

关键词：在线开放课程；机械设计；改革探索；线上教育

中图分类号： TH122-4                           文献标志码：  A                         文章编号：2095-9699（2023）02-0050-05

一、引言

新冠肺炎疫情肆虐背景下，教育部要求充分利用现有教学资源，积极组织开展线上教学，实现“停课不停教、停课不停学”[1-2]。在线开放课程教学平台具有教育资源内容丰富、教学知识体系完善的特点，合理线上教学形式使教师授课形式更加多元、学生学习途径更加多样[3]。目前，线上教学方法与现有教学方法结合不成熟，出现学生参与积极性低的问题[4]。在后续教学中，需要创新教学手段与方法，提高线上教学课程质量。

在疫情期间，我国各高校依托互联网开展了综合性的线上教育教学工作[5]，各种在线教育多数依托MOOC、钉钉等平台。机械设计是一门极具理科特色的综合性学科，也是机械专业的核心课程[6]。随着大规模的线上教育开展，机械专业相关的课程开展出现了各式各样的问题[7]。如教师未及时适应线上教育的教学模式，教学模式仍延续传统线下教育的“提炼”式教学。同时出现线上教学方法不成熟、学生参与课程积极性低、教学考核制度不完善等问题，导致在线教育的效果不佳。

针对学生机械设计课程实际培养的需求，依托线上教学优势，结合课程特点，推进教师对教学手段与教学方法进行改革与创新。加强课程考核监督，严格考核评价管理，建立课程内容和教学质量的保障与审查制度。使线上教学资源得到充分利用，让在线教学模式真正发挥作用，高质量地完成教学目标和教学过程。

二、机械设计课程传统线下教学模式的现状与问题

机械设计课程是一门集设计、制造为一体的重点课程，对完善学生的知识体系、提高学生的实践能力、分析和解决实际问题的能力有重要作用。在工程领域应用中，要求机械相关专业学生在掌握理论知识的同时，必须具备工程实践能力和创新能力。机械设计课程教学方法只停留在理论知识的讲解上，学生对这门课程的理解只能停留在书本上。因此，机械设计课程的效率和效果并不理想。

机械设计课程教学模式多以教师讲授书本知识为主，很少有教师刻意培养学生的工程意识和创新意识。这种传统的机械设计课程教学模式下的学生只能听，并且没有时间去思考，导致在实践操作的环节中，学生多会面临不知如何下手的窘境。因此，机械设计课程的效率和效果并不理想。如何将线上课程资源与线下教学相结合，转变教育教学观念、创新教育教学形式，使线上教学的资源得到充分利用，建立一种更高效的机械设计教学模式十分必要。真正让在线教学发挥作用，高质量地完成机械设计课程教学目标和教学过程已成为课程的主要目标。

目前，机械设计课程教学面临教师教学方式与学生学习途径不协调不充分的问题。机械设计课程传统线下教学模式存在问题如图1所示：

1.从教师的角度来看，课程包含知识点繁多，在板书教学中授课课时长，知识点分割严重；授课的方式受环境、设备的限制，形成授课形式单一的传统教学理念；在课堂上按部就班地进行灌输式教育，师生间缺乏互动途径，造成学生对课程的兴趣降低。

2.从学生的角度来看，学生相关基础知识薄弱，影响了对机械专业知识及相关技能的掌握程度；课堂中气氛沉闷，教师无法调动学生的积极性，导致课堂中师生互动性差；单一线下授课的形式中，学生缺乏对知识点进行梳理的渠道，在学习中难以形成系统性认知。鉴于传统教学方法的局限性，有必要开展机械设计课程的改革研究，以激发参与者的学习兴趣和主动性，提高教学效果。

三、机械设计在线开放课程存在的问题与改进方案

（一）机械设计在线开放课程教学可行性

自新冠肺炎疫情暴发以来，线上教学被大家所熟悉。线上教育实现了授课平台从讲台到互联网平台的转变。机械设计是一门具有极强操作性的课程，注重實际操作，整个课程体系包含了力学、机械原理、机械设计等方面的理论知识教学。相比较之下，线上开放教学模式授课途径更加多元，知识载体更加多样。通过线上授课，在特殊期间能够拓宽专业视野、巩固专业知识、让学生实现自主化学习，为后续线下学习与实操课程建立更牢固的专业知识储备。在线开放课程教学模式的特点如图2所示。

在线开放教学的模式具有实践自由性和空间自由性，教师授课可以是录播与直播相结合的形式、可以是线上与线下结合的形式、也可以是课内与课外相结合的形式。学生线下学习不受环境的限制，可从任何时间、任何章节、任何知识点按需完成知识点学习。学校能够整合所拥有的学科优势和教育教学成果，从多方面充实课程内容，形成更加完整的教学体系。通过对教师与学生两个方面解决教学方式与学习途径不协调不充分的问题，促进机械设计课程教学的发展。

（二）机械设计在线开放课程教学模式存在问题

不同课程的在线教学方式实施方法各不相同，存在的问题多以线上教学方法不成熟、学生参与课程积极性低、教学考核制度不完善等问题为主。这些问题都导致在线教育的效果不佳。

1.机械设计课程内容比较专业化，课程难度比较大。一些教师在开展线上教育时，没有将机械设计课程教育所需的特色知识融入教育教学培养目标。而是采用应试教育的教学方法，不断提炼学科知识，没有拓展专业方面的知识内容，学生在学习这些专业知识时缺乏各方面综合能力的培养。学生知识体系的形成过程被忽视，在线教学方法有待改进。

2.由于在线教学不受地理和环境的限制，教师无法在上课时实时监控学生，也无法及时监控学生的实时学习情况。教师的注意力集中应集在课程上，无法长期注意学生在一段时间内的实时状态。因此，学生的实时情况成为课程的“盲点”，降低了学生参与课程的意愿，也减少了教师和学生之间的互动。

3.在高校机械学科的实际课程中，机械学科内容考核的主要方式是依据期末考试成绩进行打分。在线上学习过程中，对线上学习的考核部分没有合理内容设计，对于考试还存在使用非法软件进行“刷课”“代考”来获取学习记录和考试成绩的行为。这种考核方式没有捕捉到学生的实际成绩，所以评分不准确，也不公平。

4.在线课堂是一种新的教学方式，体现了教师的“指导”和学生的“自主”，并以丰富的网络课程作为资源。现有的在线开放课程与课堂内容匹配度不高，很难找到与课程完全兼容的资源。当学生利用网络资源进行自学时，他们不得不多处寻求零星的符合需求的教学资源，这种资源的缺乏导致学生的学习效率和自主学习的意愿下降。

（三）机械设计在线开放课程教学改进方案

机械设计在线开放课程教学的探索重点集中在如何充分发挥线上教学的优势，如何使线上教学资源得到充分利用。做到线上教学与线下学习相结合，充分完善教学过程和高质量完成教学目标。

1.线上教学需要学会利用互联网，借助网络资源，而不只是把线下教学法搬到网上。简单采用应试教育的教学方法，不断提炼学科知识是不够的，可以采用多样化的课件，增设小组研讨，拓展相关专业知识提升学生学习兴趣。针对不同学生机械设计能力和实践能力的不同培养要求，教师要对教学手段与方法进行有效的改革与创新。

2.学生在课程学习和考试中应遵守纪律，严禁将个人课程账号借予他人。严禁通过未经授权的软件，或通过“刷题”“代考”等第三方渠道获取学习记录或考试成绩。并且禁止通过任何形式流通考试内容与答案。

3.严格考核评价管理，根据课程的教育实际情况，对学习过程和考试进行严格监督。负责相关学科的教师要配合开放课程主讲教师和教研组的教学活动，加强对课程考核的监督和管理，才能构建出科学合理的考核评价方案。有效的考核评价方式能考查学生的学习过程，评价学生的学习能力、情感态度和价值取向，帮助教师选择恰当的方式展开教学，为教学内容的补充提供参考。

4.负责在线开放课程的主讲教师和教学团队必须按照课程教学大纲的要求全面实施教学活动。同时必须及时更新课程内容和相关课后服务，以确保在线课程的质量。并且有必要为在线开放课程的出版制定严格的基本规范，建立完善的课程内容、质量审查和运行保障体系，确保学术、政治和质量得到严格管理。

四、机械设计课程在线开放教学改革的事例

机械设计课程的教材主要围绕机械制图、机械原理、理论力学等进行教学，教学内容着重基本知识、基本理论和基本方法，实践能力着重培养设计构思和设计技能的基本训练。机械设计在线开放课程的改革中，需着重于机械零部件的设计原理与工作原理，通过视频、课件、团队讨论的方式对零部件的设计原理、工作方式进行讲解。

以陶瓷工业机械装备设计课程为例，课程内容涉及原料预处理机械、原料制备机械、产品成型机械、窑炉烧制机械四大系统。传统授课多为对各系统的拆分讲解，对实际生产制造中的喂料螺旋加料斗系统、碎粒系统和振动分级筛选系统等核心零部件的介绍却非常少。在教学过程中不应只停留于对各个系统的内容进行学习与分析，应该将线上课程资源与线下教学时间相结合。一方面，通过在线开放课程平台资源拓展专业知识储备，利用平台多样化学习途径巩固课程学习内容。另一方面，通过线下面授形式加强师生交流，利用实践实习验证学习成效。

机械设计课程在线开放教学改革的实施方法中，课程团队在整体教学设计和学生线上学习两个方面充分发挥现代信息技术的作用，将信息技术与线上教学深度融合，优势互补、各取所长，从教学设计、课程平台、教学内容、和评价体系等方面进行课程改革，总体思路如图3所示。在课前预热阶段，教师可以利用视频向导的方法为课程内容做铺垫，帮助学生对本节课程的知识点形成初步概念，起到吸引学生兴趣的效果。例如，利用多媒体手段展示机械生产设备的现场生产画面、机器工作过程的讲解视频、机械零件结构图的讲解，机械机构工作的原理等，以此促进学生对机械原理的深入了解。在线授课过程中，要明确课程目标，引导学生，把握好上课节奏，由浅入深地将知识点进行细化，达到知识任务细化以及教学资源丰富的效果。为了适应目前线上教学模式，课程团队结合教学平台将教学内容进行了细化。将整个课程分成了若干个相对独立完整的任务点，学生在网课的过程中也要完成相应的任务。为了增强学生的参与感教师可提供多个经典的机械的应用案例，每个案例都提供了教学设计方案，并对案例进行探讨与评价，也可以适当进行课堂讨论，提出更好的机械设计方案。同时针对一些重难点问题可以让同学们进行线上分组讨论。在课后为了更好巩固学习效果，复习所学知识，利用网课平台的作业功能在每个知识点后面进行了专项作业的发布，通过丰富的课后习题进行本单元知识学习效果的课后巩固。通过对课后作业进行一一批改，老师利用后台数据及时掌握学生的学习情况，学生也通过课后习题进行了一次有效的复习巩固。最后就是將网课视频保存下来，根据细分的知识点将教学视频分成一个个小微课上传到教学平台，同时给对应的知识点提供丰富的教学资源，便于学生后续进行知识点的复习。

机械设计在线开放课程的教学目标包括理解机械的构造、特定机械的工作原理、如何正确地使用相关机械等。以一种分支组合式干法制粒机的差速分支机构为例，教学内容包括制粒机构造，内部零部件工作原理等。制粒机差速分支结构采用双制粒结构，分别为螺旋-环形组合式制粒结构、半球形制粒机架结构，结构示意图如图4所示。在授课前阶段，通过在线开放课程平台观看制粒机各阶段的工作视频，播放多媒体动画对不同制粒机的工作进行展示。对制粒机的生产加工方法进行介绍，通过所观看的影视资料引出对应的工作零部件。同时深入分析机构的工作原理：两个造粒结构在造粒室内对称排列，在室内形成一排造粒屏障，在造粒过程中连续作用于粉末，使粉末在室内不规则运动，避免了粉末运动路径单一的缺陷，提高了造粒效果。在课程中阶段，引导学生分组讨论仪器如何实现差速分支组合制粒结构，如何使粉体在制粒室内做无规律的运动，如何有效地提高粉体的制粒效率及颗粒质量。在课程后阶段引导学生了解差速分支组合制粒结构的原理，并采用三维建模与动态模型展示的方法进行进一步的设计。通过对三维建模完成情况进行课后评价，及时掌握学生的学习情况。

五、结束语

充分发挥互联网优势，要看到线上教学的意义和重要性，通过在线开放课程为机械类人才培养创造新的教学环境。实际教学授课中，要从根本的教学目标出发，结合教学实际情况和教学条件，积极转变教育教学观念对课程进行优化。通过在线开放课程与教学实践结合创新教学模式，增加师生之间的交流与互动，丰富教学氛围。构建创新教学体系，优化创新教学资源，为学生提供更多的学习机会，在精耕细作下培养出更多更加优秀的机械类人才。

参考文献：

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[5]于盛睿，韩文，余冬玲. 基于现代工程训练的模具CAD/CAM/CAE一体化教学模式研究[J].中国轻工教育，2019（06）：82-87.

[6]吴南星，邓立钧，徐贵峰. 基于虚拟样机技术在机械原理课程教学中的探索[J].科教文汇（上旬刊），2018（12）：61-63.

[7]杜昊.创新人才培养的高校机械课程教学改革策略分析[J].时代汽车，2022（15）：60-62.

Abstract： Aiming at the problems of immature educational methods and imperfect educational resources of online open courses， this paper puts forward a reform program to innovate the teaching methods and reinforce the supervision and management for the assessment of the machinery design course， which not only makes a full response to the national policy of strengthening the teaching management of online courses but helps to improve the online teaching quality of the machinery design course. Besides， it is concluded in this paper that only by upgrading the educational concepts， innovating the teaching forms， and establishing a system for guaranteeing the quality of the course content and a smooth running of the teaching activities and the process review， can we fully utilize the online teaching resources， make the online teaching play its due role and achieve the teaching objectives of the machinery design course with high quality.

Key words： online open course; machinery design; reform exploration; online education