機(jī)械原理課程混合教學(xué)模式的研究與實(shí)踐

楊文敏

摘要：為了提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)績(jī)效，學(xué)校采用清華教育在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)建設(shè)機(jī)械原理網(wǎng)絡(luò)課程。2015年在機(jī)制專業(yè)采用混合教學(xué)，面授36學(xué)時(shí)，自主學(xué)習(xí)20學(xué)時(shí)，課程總評(píng)成績(jī)中在線學(xué)習(xí)占30%。采用混合教學(xué)提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，也提高了教學(xué)的績(jī)效。

關(guān)鍵詞：機(jī)械原理；混合教學(xué)；網(wǎng)絡(luò)課程；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）27-0169-03

一、引言

隨著學(xué)分制的實(shí)施，學(xué)校對(duì)專業(yè)課程的教學(xué)學(xué)時(shí)進(jìn)行了不同程度的縮減，但用人單位對(duì)專業(yè)人才需求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并沒降低，相反，隨著各種新技術(shù)新方法的不斷涌現(xiàn)，專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容還要不斷更新和充實(shí)，因此，有必要尋求一種在課程學(xué)時(shí)減少的情況下，又能保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的教學(xué)模式。2011年，國(guó)外提出了大規(guī)模開放課程（MOOCs）的教學(xué)模式，許多高校認(rèn)為找到了一個(gè)絕佳的教學(xué)模式。實(shí)際上，據(jù)朱永海、韓錫斌等的調(diào)查分析，2012年和2013年，美國(guó)高校已經(jīng)開設(shè)MOOCs的僅3.8%，計(jì)劃開設(shè)的僅9.35%，54.05%的高校沒有決定開設(shè)，有32.85%的高校明確表示不打算開設(shè)MOOCs[1]。哈佛大學(xué)負(fù)責(zé)HarvardX（edX）的主任羅伯特·魯（Robert Lue）教授認(rèn)為：MOOCs已經(jīng)過時(shí)了，課程不必是大規(guī)模的，也不必是開放的[2]。斯隆聯(lián)盟在線教育在2014年1月的系列報(bào)告中，統(tǒng)計(jì)了美國(guó)高校提供在線課程與混合課程的情況，結(jié)果表明，截止2013年底，70%的院校領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為他們將有40%的混合課程[3]。

二、研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)有高校在公共基礎(chǔ)課中開始試行混合教學(xué)，專業(yè)課實(shí)施混合教學(xué)的還很少[4-6]。黑龍江大學(xué)的形勢(shì)任務(wù)教育課在2015年采用線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)4個(gè)專題，線下面授教學(xué)4個(gè)專題。安徽大學(xué)的形勢(shì)與政策課在2013下半年就啟用了混合教學(xué)，學(xué)生的總評(píng)成績(jī)中，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)情況占50%，參加專題討論情況占30%，網(wǎng)上完成作業(yè)占20%。浙江大學(xué)的信息技術(shù)課采用在線學(xué)習(xí)加課堂討論的混合教學(xué)。福建化工學(xué)校的二維動(dòng)畫制作采用40分鐘自主學(xué)習(xí)加40分鐘作品制作的形式實(shí)施混合教學(xué)，將“聽老師講”變成“自己學(xué)”，采用交互式視頻講解技能操作訓(xùn)練，對(duì)學(xué)生高度分組，滿意度很高。石河子大學(xué)的家畜繁殖學(xué)（54學(xué)時(shí)），在改革前有44學(xué)時(shí)為面授，10學(xué)時(shí)實(shí)踐，采用清華網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)后，改為線上40學(xué)時(shí)、實(shí)踐14學(xué)時(shí)、面授14學(xué)時(shí)，建立由1000多道題組成的試題庫，學(xué)生上機(jī)考試，隨機(jī)抽取試題，由計(jì)算機(jī)當(dāng)場(chǎng)給出課程成績(jī)[7]。通過分析國(guó)內(nèi)國(guó)外的情況可知，混合教學(xué)是教學(xué)模式的一種創(chuàng)新，可提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)績(jī)效。

三、混合教學(xué)的內(nèi)涵

混合教學(xué)是介于傳統(tǒng)課堂教學(xué)和完全網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)之間的教學(xué)模式，是指將面授教學(xué)（Face-to-Face Learning）與在線學(xué)習(xí)（Online Learning）相融合，以達(dá)到有效學(xué)習(xí)的一種學(xué)習(xí)模式[8]。傳統(tǒng)課堂教學(xué)以黑板、實(shí)物等為教學(xué)媒體，以傳授知識(shí)為主，注重面授教學(xué)的實(shí)施，以教師為主體，學(xué)生被動(dòng)接受，學(xué)習(xí)方式單一，教學(xué)評(píng)價(jià)以總結(jié)性評(píng)價(jià)為主。而混合教學(xué)綜合考慮課堂教學(xué)要素與在線教學(xué)要素，教學(xué)內(nèi)容除教材以外，還包括豐富的在線教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)媒體豐富，教學(xué)過程和模式多樣化，以學(xué)生為主體，由教師進(jìn)行主導(dǎo)，教學(xué)提供線上線下多種學(xué)習(xí)方式，以能力培養(yǎng)為主，注重將面授教學(xué)與在線教學(xué)進(jìn)行互補(bǔ)，發(fā)揮最大優(yōu)勢(shì)。對(duì)比傳統(tǒng)課堂教學(xué)和完全在線教學(xué)，混合教學(xué)擴(kuò)展學(xué)習(xí)時(shí)間、空間和機(jī)會(huì)，支持多種教學(xué)資源的提供，通過交互與合作促進(jìn)學(xué)生積極參與到教學(xué)中，支持課程管理活動(dòng)（例如交流、評(píng)估、評(píng)分、反饋）。總之，混合課程可提高教學(xué)的質(zhì)量和績(jī)效。

四、機(jī)械原理混合教學(xué)

機(jī)械原理課是機(jī)械類專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，在學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)的培養(yǎng)體系中，占有十分重要的地位。本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)器動(dòng)力學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，學(xué)會(huì)常用機(jī)構(gòu)的分析和綜合方法，并具有進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的初步能力。在培養(yǎng)機(jī)械類高級(jí)工程技術(shù)人才的全局中，本課程為學(xué)生從事機(jī)械方面的設(shè)計(jì)、制造、研究和開發(fā)奠定了重要的基礎(chǔ)，具有增強(qiáng)學(xué)生適應(yīng)機(jī)械技術(shù)工作能力的作用。

全國(guó)機(jī)械原理教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)建議該課程的學(xué)時(shí)為70學(xué)時(shí)（理論56學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)14學(xué)時(shí)），課程設(shè)計(jì)1周[9]。我校2013版人才培養(yǎng)方案修訂為60學(xué)時(shí)（理論46學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)14學(xué)時(shí)）。課時(shí)減少了，但隨著現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，課程內(nèi)容不斷充實(shí)，如隨著工業(yè)機(jī)器人的需求發(fā)展，課程中新增了開鏈機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析。因此，僅靠課堂面授的46學(xué)時(shí)，教師無法高質(zhì)量地完成教學(xué)內(nèi)容。

1.機(jī)械原理混合教學(xué)設(shè)計(jì)。（1）教學(xué)內(nèi)容的安排。混合教學(xué)一般將適合于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容安排成E-Learning模式，將不適合的內(nèi)容或者難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的內(nèi)容安排成老師講授或指導(dǎo)的模式，并采用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行教學(xué)信息交流、作業(yè)的管理等。筆者對(duì)機(jī)械原理課程中以下幾方面的內(nèi)容安排了網(wǎng)絡(luò)自主或協(xié)作學(xué)習(xí)：一是難度大，不容易理解的內(nèi)容，如機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成等，可在線上多次重放動(dòng)畫（或視頻）便于理解；二是純粹文字?jǐn)⑹觥o公式推導(dǎo)演算的內(nèi)容。具體說來主要有以下一些內(nèi)容：緒論；機(jī)構(gòu)組成；平面四桿機(jī)構(gòu)的類型；凸輪機(jī)構(gòu)的組成及類型；凸輪從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律；齒輪機(jī)構(gòu)的組成和類型；漸開線齒廓的切制原理；輪系的類型及功用；間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成及工作原理；剛性轉(zhuǎn)子的平衡；機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)的類型及調(diào)節(jié)方法；機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的一般流程。總計(jì)約20學(xué)時(shí)。（2）網(wǎng)絡(luò)課程的架構(gòu)設(shè)計(jì)。我校的機(jī)械原理網(wǎng)絡(luò)課程采用清華在線教育綜合課程平臺(tái)作為開發(fā)平臺(tái)。該平臺(tái)支持MOOC、混合教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)等多種教學(xué)模式，是一個(gè)通用的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，主要有課程建設(shè)、課程學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)社區(qū)、學(xué)習(xí)分析、課程管理等模塊（圖1）。我們靈活運(yùn)用其功能模塊，創(chuàng)建機(jī)械原理網(wǎng)絡(luò)課程用戶界面及其課程內(nèi)容，如圖2所示。網(wǎng)絡(luò)課程內(nèi)容包含教學(xué)大綱、教師教案、考試大綱、理論課、實(shí)驗(yàn)課、課程設(shè)計(jì)等內(nèi)容。另外，還有豐富的圖片、視頻、動(dòng)畫等課程資源。理論課程內(nèi)容包括分章節(jié)的演示文稿、視頻播課、課程作業(yè)、試題庫、試卷庫、課程問卷、答疑討論等內(nèi)容。課程實(shí)驗(yàn)?zāi)K包括實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、實(shí)驗(yàn)操作視頻、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式及樣例。課程設(shè)計(jì)模塊中主要包括任務(wù)書、輔導(dǎo)課的PPT、格式規(guī)范要求、樣例、幾種機(jī)構(gòu)建模及分析軟件的使用方法介紹等內(nèi)容。（3）課程資源的建設(shè)。課程資源的類型有文本、圖片、動(dòng)畫、視頻等。文本可以直接在平臺(tái)的編輯器中輸入，也可在文字處理軟件中編輯好后再導(dǎo)入課程平臺(tái)。圖片有教材中的插圖、實(shí)物照片、三維實(shí)體截圖等。圖片中的線圖建議用不同的顏色區(qū)分各圖形對(duì)象，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖建議用三維爆炸視圖或動(dòng)畫形式，直觀清晰，方便理解。視頻可采用手機(jī)、攝像頭、照相機(jī)等常用工具進(jìn)行制作，進(jìn)行適當(dāng)?shù)母袷睫D(zhuǎn)換，建議單個(gè)視頻長(zhǎng)度不超過5分鐘，僅針對(duì)單個(gè)知識(shí)點(diǎn)，文件大小不能太大，方便學(xué)生利用零散時(shí)間在移動(dòng)終端上學(xué)習(xí)。本機(jī)械原理網(wǎng)絡(luò)課程中共制作了171個(gè)機(jī)構(gòu)動(dòng)畫素材文件，68個(gè)視頻素材。

2.機(jī)械原理混合教學(xué)實(shí)踐。2015年，我們?cè)?013級(jí)機(jī)制專業(yè)中試用了混合教學(xué)。線下第一次課明確上述線上線下的內(nèi)容安排，對(duì)混合教學(xué)的實(shí)施方式做了說明，對(duì)網(wǎng)絡(luò)課程的使用方法進(jìn)行了演示，要求學(xué)生按教學(xué)進(jìn)度安排進(jìn)行線上和線下的學(xué)習(xí)。學(xué)生在線學(xué)習(xí)時(shí)可分章節(jié)、分知識(shí)點(diǎn)觀看播課單元，研讀課程內(nèi)容，若有疑問可在討論區(qū)發(fā)問，老師和其他同學(xué)均可在線上答疑。課程作業(yè)暫時(shí)只要求客觀題在線提交，主觀題要求線下提交紙質(zhì)作業(yè)。線下理論課的教學(xué)方式也實(shí)施了改革，一是對(duì)線上的教學(xué)內(nèi)容僅作總結(jié)歸納，并通過提問、組織課程討論等方式檢查學(xué)生在線學(xué)習(xí)的效果；二是對(duì)線下教學(xué)內(nèi)容采用多媒體教學(xué)手段進(jìn)行精講。每個(gè)月采用網(wǎng)絡(luò)課程中的試題庫對(duì)學(xué)過的內(nèi)容實(shí)施在線測(cè)試，檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，以督促學(xué)生按教學(xué)進(jìn)度完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

課程結(jié)束后，學(xué)生修讀這門課程的總評(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期末考試成績(jī)兩部分組成。平時(shí)成績(jī)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)中學(xué)生的學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)給出，占30%；期末考試成績(jī)占70%，其中客觀題（40分）采用在線測(cè)試，主觀題（60分）采用傳統(tǒng)紙質(zhì)考試。從最終成績(jī)來看，成績(jī)符合正態(tài)分布，平均成績(jī)75.6分。從學(xué)生評(píng)教的結(jié)果來看，學(xué)生滿意度為93.2%。

五、結(jié)論

混合教學(xué)綜合考慮了課堂教學(xué)要素與在線教學(xué)要素，是一種新的教學(xué)模式，特別適用公共課和專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)。我校在機(jī)械原理課程中使用混合教學(xué)，顯著地提高了教學(xué)的質(zhì)量和績(jī)效，為其他課程起到了示范和引領(lǐng)作用。

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