智慧教學(xué)機械類專業(yè)課課程設(shè)計方案

汪 芳

(武漢華夏理工學(xué)院 智能制造學(xué)院，湖北 武漢 430223)

機械類專業(yè)課程是綜合性和實踐性很強的課程，想要取得好的教學(xué)效果，課程設(shè)計及教學(xué)方法的靈活應(yīng)用非常重要，特別是在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，教師應(yīng)該如何引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，讓學(xué)生成為課堂的主體？是每一位教師應(yīng)該思考的問題。我在專業(yè)課教學(xué)中做了大量的探索工作，通過使用“雨課堂”、“學(xué)習(xí)通”等智慧教學(xué)工具使學(xué)生加入到數(shù)字化、信息化的課堂中，讓教學(xué)活動豐富多彩，并根據(jù)專業(yè)課的特色對整個教學(xué)過程和教學(xué)活動進行智慧教學(xué)設(shè)計，下面以《機床夾具設(shè)計》課程為例進行說明：

1 智慧教學(xué)課程設(shè)計方案

《機床夾具設(shè)計》 課堂實現(xiàn)了“教”與“學(xué)”的融合與統(tǒng)一。在教學(xué)過程中，師生互動和協(xié)同探究更為頻繁，使“教”與“學(xué)”相互滲透、相互融合[1]。結(jié)合BOPPPS教學(xué)設(shè)計方法，將該智慧教學(xué)課程設(shè)計為三個階段、十個環(huán)節(jié)，如圖1。三個階段分別為：課前、課中、課后；十個環(huán)節(jié)分別為：目標(biāo)(Outcome)、前測(Pre-test)、學(xué)情分析(Analysis Classroom text Discussion Promotion)、導(dǎo)言(Bridge-in)、參與式學(xué)習(xí)(Participation)、中測(Classroom Test)、總結(jié)(Summary)、后測(Post-test)、討論(Discussion)、提升(Promotion)，構(gòu)成了教與學(xué)統(tǒng)一、可持續(xù)發(fā)展的完整智慧教學(xué)過程。

圖1 《機床夾具設(shè)計》智慧教學(xué)課程設(shè)計導(dǎo)圖

1.1 課前階段

《機床夾具設(shè)計》課程的課前階段包括目標(biāo)、前測和學(xué)情分析。傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，教師會要求學(xué)生預(yù)習(xí)，但是并不能有效掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，更不會根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況來設(shè)計教學(xué)。因此，在智慧教學(xué)中，前測和學(xué)情分析顯得尤為重要，環(huán)環(huán)相扣。以第2章 工件在夾具中的定位為例：

目標(biāo)：學(xué)生能根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點及加工要求擬定工件的定位方案，并能正確選用和設(shè)計定位元件以實現(xiàn)定位。前測:主觀題、問卷調(diào)查等。

學(xué)情分析：本節(jié)是該課程最重要也是最難的章節(jié)，定位元件的選擇與設(shè)計與生產(chǎn)實際聯(lián)系緊密，但是學(xué)生大多數(shù)并沒有見過實物，理解其工程應(yīng)用難度較大；定位誤差的分析與計算，需要大量的習(xí)題反復(fù)練習(xí)。教師通過智慧課堂信息技術(shù)平臺及時了解、分析、掌握學(xué)生們對這一章節(jié)學(xué)習(xí)的基本信息，例如推送預(yù)習(xí)資料、發(fā)布預(yù)習(xí)作業(yè)、在討論區(qū)與學(xué)生互動等等。最后，教師基于教學(xué)目標(biāo)、前測反饋、學(xué)生討論情況等，進行系統(tǒng)、全面的學(xué)情分析，從而制訂出最合適的課中階段教學(xué)設(shè)計方案。

1.2 課中階段

《機床夾具設(shè)計》課程的課中階段包括導(dǎo)言、參與式學(xué)習(xí)、中測和總結(jié)提升，相比于傳統(tǒng)課堂教學(xué)，智慧課堂開展了多種形式的課堂互動。

以第2章 工件在夾具中的定位為例：

導(dǎo)言：導(dǎo)言的作用是為了吸引學(xué)生的注意力和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?！稒C床夾具設(shè)計》課程中通常采用采用圖片、經(jīng)驗分享、和簡短影片等方式來導(dǎo)入本堂課要講的主要內(nèi)容。

例如：定位誤差產(chǎn)生的原因，以工程應(yīng)用中的實際加工例子導(dǎo)入，讓學(xué)生分組來分析和討論有哪些原因會引起定位的不準(zhǔn)確，進而導(dǎo)致加工誤差。然后，教師來對這些產(chǎn)生的原因進行總結(jié)和歸類。因此對于定位誤差產(chǎn)生的原因這個知識點，不再是教師直接告訴學(xué)生是哪些原因，而是由學(xué)生自己分析思考，主動探索去找出答案，并且通過小組討論和辯證，幫助學(xué)生形成系統(tǒng)的知識構(gòu)架。

參與式學(xué)習(xí)：參與式學(xué)習(xí)的目的在于主動學(xué)習(xí)、深入思考、強化印象。區(qū)別與傳統(tǒng)教學(xué)的教師講、學(xué)生聽，聽的效果如何？只能靠課后的作業(yè)和考試來檢測；智慧教學(xué)則以學(xué)生為主體，使用"雨課堂"等智慧教學(xué)工具開展互動答題、彈幕討論、演示等來激發(fā)學(xué)生參與積極性，實時掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況。例如:在分析完工件定位時限制自由度與加工要求的關(guān)系后，給出課堂練習(xí)題，要求學(xué)生通過彈幕將自己的分析結(jié)果發(fā)送到教室的投影上。

中測：在課堂中，教師通過“雨課堂”智慧教學(xué)工具發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)后，學(xué)生按照指定要求完成課堂作業(yè)和課堂測驗，并通過自主學(xué)習(xí)、主動探究、合作完成小組任務(wù)，提交并展示成果。例如：組合定位分析講解后，給出主觀分析題，要求學(xué)生完成后將自己的分析結(jié)果以照片形式提交，教師現(xiàn)場批閱打分。

總結(jié)：教師通過參與式學(xué)習(xí)、中測、和小組作品對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進行評價反饋、拓展總結(jié)、提升重點，教師有針對性的選擇部分學(xué)生答案來進行評價講解，強化印象，進一步促進師生互動交流，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造思維[2]。

1.3 課后階段

《機床夾具設(shè)計》課程的課后階段包括后測、討論和提升， 在課后階段，《機床夾具設(shè)計》智慧教學(xué)課堂與傳統(tǒng)課堂的教學(xué)完全不同。

后測：傳統(tǒng)課堂中一般都是下課后學(xué)生完成課后作業(yè)，統(tǒng)一提交后教師進行批改，在下一節(jié)課進行作業(yè)講評和反饋。而在智慧課堂中，教師一般會推送個性化的復(fù)習(xí)資料，根據(jù)學(xué)生的前測和中測反饋結(jié)果有針對性地布置任務(wù)；此外，學(xué)生可以即時將作業(yè)發(fā)送給老師，得到即時的批改和反饋[3]。例如：通過“雨課堂”推送《機床夾具設(shè)計》試卷給學(xué)生，規(guī)定學(xué)生在多長時間內(nèi)完成，完成后，立刻得到學(xué)生成績分布情況，如圖2，教師可以有針對性的進行錯題講解。

圖2 《機床夾具設(shè)計》后測及學(xué)生完成情況截圖

討論：通過大作業(yè)的形式做翻轉(zhuǎn)課堂，將每個班分為三個小組，教師給每個小組一個獨立的夾具設(shè)計任務(wù)。每個小組的成員通過討論、分工協(xié)作來完成夾具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計、三維模型的建立、答辯ppt的制作，并集中匯報。同時，學(xué)生們可以在“雨課堂”討論區(qū)平臺發(fā)帖，和同學(xué)、老師交流自己的學(xué)習(xí)感受與疑問，進行總結(jié)反思。

提升：“雨課堂”等智慧教學(xué)工具，可以提供多種反饋數(shù)據(jù)，例如：學(xué)生考勤數(shù)據(jù)；學(xué)生課堂中的表現(xiàn)及對問題的回答的反饋數(shù)據(jù)；學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)進程、效果的反饋數(shù)據(jù)；單元測驗、作業(yè)及考試的反饋數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)可以從手機微信“雨課堂”小程序直接查看，也可以導(dǎo)出Excel表格發(fā)送到教師指定郵箱，教師通過這些評價、反饋數(shù)據(jù)改進教學(xué)策略，從而實現(xiàn)教學(xué)最優(yōu)化。

2 學(xué)生學(xué)習(xí)效果

2018-2019學(xué)年《機床夾具設(shè)計》課程中，通過對學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)狀態(tài)、自主學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)成績進行系統(tǒng)全面的觀察和分析，發(fā)現(xiàn)采用智慧教學(xué)后，學(xué)生學(xué)習(xí)效果有明顯的提升，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 學(xué)生課堂參與度提高

(1)學(xué)生參與教學(xué)活動的形式多樣，參與問答互動、問卷調(diào)查、發(fā)送彈幕、圖片投稿、隨機點名、線上作業(yè)等。

(2)學(xué)生參與教學(xué)活動覆蓋面變廣，每一位學(xué)生都有參與教學(xué)活動的機會，例如主觀問答題，在傳統(tǒng)課堂上，因為時間和課程進度關(guān)系，通常只能選擇個別同學(xué)來回答。但是在智慧教學(xué)課堂，教師可以開啟彈幕，讓每一位學(xué)生參與討論，發(fā)表意見，參與教學(xué)全過程。機自1173-1174班的課堂，學(xué)生總?cè)藬?shù)69人，參與討論人數(shù)達到78人次和56人次。

(3)學(xué)生在參與教學(xué)活動中能進行深層次的思考和交流，不是被動學(xué)習(xí)。例如，教師在講授機床夾具設(shè)計的過程及要點時，會切入“大國工匠”、“工匠精神”等內(nèi)容，要求學(xué)生以認(rèn)真負(fù)責(zé)、踏實敬業(yè)的態(tài)度來對待學(xué)習(xí)和工作。通過視頻觀看和案例講解后，會讓學(xué)生交流對工匠精神的認(rèn)識，能感受到學(xué)生在課堂上是積極思考和認(rèn)真交流的。

2.2 學(xué)生考試成績大幅度提升

選擇機自1169班(傳統(tǒng)教學(xué))和機自1174班(智慧教學(xué))《機床夾具設(shè)計》考試的卷面成績做了對比分析，如圖3所示?？梢钥吹?，采用智慧教學(xué)后，學(xué)生成績有較大幅度的提升。

圖3 傳統(tǒng)教學(xué)和智慧教學(xué)學(xué)生考試成績對比圖

3 結(jié)束語

《機床夾具設(shè)計》智慧教學(xué)課程設(shè)計，是運用移動技術(shù)、智能技術(shù)、數(shù)據(jù)分析(挖掘)技術(shù)等新興技術(shù)實現(xiàn)課堂教學(xué)的信息化，從而使學(xué)生高效、便捷地學(xué)習(xí)[4]。問卷調(diào)查的數(shù)據(jù)反饋，學(xué)生們很喜歡這種授課方式，能構(gòu)建多邊、豐富、多樣的師生、生生之間立體的信息交流與反饋，能很好的調(diào)動他們的學(xué)習(xí)積極性，提高了課堂參與度，對教學(xué)內(nèi)容有更深入的理解。