遠程教育機械專業微課建設探索

韋遼 謝履攀

[摘 要]教育信息化的不斷發展，信息技術在遠程教育教學中得到了更多應用，傳統課堂教學的不足得到了改進。微課具有微小精悍、靈活自由、應用廣泛的特點，可應用于常規課程教學和遠程教育教學。文章基于有限元分析軟件DEFORM對車削加工過程進行建模與仿真建設微課，通過學習304不銹鋼的切削力變化情況，探索遠程教育機械類專業微課的建設思路。

[關鍵詞]遠程教育;微課;DEFORM;仿真

[中圖分類號]G720 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-7656（2021）01-0026-03

引言

教育信息化的不斷發展，信息技術在遠程教育教學中得到了更多應用，微課的應用使傳統課堂教學得到了有效的補充，信息技術與課程教學得到進一步融合，能夠實現師生、生生之間的多維互動。微課的用途十分廣泛，有效利用微課可以提高教學質量，激發學生的學習潛能。文章以DEFORM軟件車削仿真微課建設為例，對遠程教育機械類專業微課建設進行探索。

一、遠程教育與微課

遠程教育是以信息技術為支撐，采用線上網絡視頻課程學習與面授課堂相結合的混合式學習[1]。遠程教育代表了一種非連續、非實時、教學時空相對自由靈活的教育形態，以學員自主學習為主，面授輔導為輔，在分散的環境中實現自主化學習過程。遠程教育是建立在信息技術上的一種新型教育模式[2]。微課是具有明確的教學目標，圍繞教學目標進行教學設計，集中說明一個知識點或解決一個小問題，學習時間在5～15分鐘以內的小課程[3]。微課具有微小精悍、靈活自由，目標明確、主題突出，教學設計精致、示范案例經典等特點。微課的使用有助于提升教師的教學能力，提高學生職業操作技能，促進師生共同發展與進步，滿足遠程教育學習者的需求，提高教師教學和學生學習的效率。

微課廣泛應用于遠程教育教學，由于遠程教育的自身特點以及網絡本身存在一定的局限性，遠程教育微課在發展中存在一些不足，例如課程單一、資源重復建設、教師的課程建設水平有待加強、各高校之間合作不夠等。

二、DEFORM軟件微課建設的必要性與現狀

（一）學習DEFORM軟件的必要性

CAE（Computer Aided Engineering）指工程設計中的計算機輔助工程，以數值算法、計算機圖形學以及數字化信息技術為基礎的一項新興技術，是現代工程設計領域的先進設計方法之一。CAE的主體是有限元分析，CAE仿真軟件發展到現在，國際知名的CAE軟件有ANSYS、DEFORM、ADAMS、ABAQUS等。近年來，遠程開放教育改革方興未艾，課程體系和知識體系改革不斷開展。遠程開放教育的機械類專業，涵蓋數控、機械加工、焊接等，這些專業的課程建設也需要根據市場需求進行調整。通過研究開設適合開放教育學生的CAE課程，使學生對CAE產生濃厚的興趣并通過個人自身學習掌握CAE技術技能，解決從事CAE工作人員短缺的問題，滿足就業市場對CAE應用型人才的需求，同時培養學生分析問題和解決問題能力。文章以DEFORM軟件為例，對CAE課程進行說明。DEFORM軟件是SFTC公司的產品，該軟件己經成為國際上流行的金屬加工數值模擬軟件之一。DEFORM軟件應用越來越廣泛，研究DEFORM軟件仿真微課建設就顯得尤為關鍵。通過微課建設，使學生加深對DEFORM軟件知識點的理解，豐富教學內容，提高學生學習的主動性。同時，通過學習CAE中的DEFORM軟件，學生可以了解在今后的工作中如何使用其他CAE軟件。

（二）DEFORM軟件微課建設現狀

在遠程開放教育領域，開展DEFORM軟件學習課程的學校并不多，主要原因是DEFORM軟件在數學基礎上對學生的要求較高，要求學生基本功要扎實，有堅實的理論基礎，包括掌握力學理論和有限元理論等，同時，學習還涉及微分方程求解、矩陣運算等諸多數學知識才可以熟練地操作軟件，學習者學習之后，應對于不同的工程問題能夠準確地作出判斷和確定分析方案。目前，很多DEFORM軟件課程講授的內容比較分散，缺乏持續性，DEFORM軟件仿真微課程教學內容的設置缺少針對性和差異性，難以實現個性化學習需求。遠程教育的對象多為成人在職學員，成人學員的知識背景、興趣愛好、理解能力等方面均存在差異，現有的傳統理論型微課的內容缺少實踐，與實際應用操作缺少聯系，對提高學生學習效果的作用不太明顯，難以滿足學習者的個性化學習需求。

因此，微課需要結合實際應用，利用仿真技術優勢建設DEFORM軟件學習課程，在教學中重點講思路、講方法，引導機械類專業學生通過思考、探索進行學習。

三、機械類專業微課建設探索——以DEFORM軟件車削仿真為例

（一）DEFORM軟件車削仿真對象

通過DEFORM軟件對刀具車削不銹鋼的切削過程進行仿真，模擬了切削力的大小分布，為實際工藝參數的選擇提供了理論指導。圖1為DEFORM環境下車削加工模擬分析過程的示意圖。

（二）圍繞學習目標精心設計課程

微課設計應該做到教學知識突出、教學環節完整、教學體系完善，既要有教學目標、教學策略、教學過程，還要有學習評價、教學反饋等方面的內容。在設計微課程內容時，應該軟化CAD部分，強化CAE使用，CAE注重實際應用及接口問題。課程教學采用啟發式教學，教師在教學中重點講思路、講方法，引導學生通過思考、探索進行學習，學生應具備CAE相關基礎知識和使用計算機的能力。在課程教學過程中，教師指導學生學會使用計算機在互聯網上進行搜索，利用網絡資源，拓展學習途徑和學習空間。

（三）利用專業錄制軟件

DEFORM軟件課程是一門重要的專業基礎課，但相關的系統學習教材較少，同時微課視頻也不多，學生學習時普遍感覺比較困難。教師在制作微課之前，首先應認真研究教學內容，儲備一些專業理論知識或經驗，學習基本理論知識和概念，要突現主題、內容清晰。錄制微課的時間長度為5～10分鐘，采用Camtasia Studio軟件，Camtasia Studio是專業的屏幕錄像和編輯軟件，使用者可以進行屏幕操作的錄制和配音、視頻的剪輯、添加字幕、視頻壓縮和播放等。錄制微課程時打開視頻錄制軟件Camtasia Studio、仿真軟件DEFORM、教學PPT，邊講解邊演示，最后利用編輯軟件Premiere進行聲音、圖片、字幕的后期處理。

（四）模擬計算過程和結果

該模擬技術過程包括模型假設、刀具和工件模型的建立、材料模型的建立、工件和刀具網格劃分、邊界與接觸條件、模擬參數等。圖2所示為切削力三維仿真曲線。

（五）綜合評價

評價是對微課進行綜合性的判斷分析，能有效地發現微課相關問題，從而為微課發展建設提供依據[4]。微課制作完成后，要多次進行觀看測試，一旦發現問題要及時進行修改完善。同時，要對作品進行效果評價。可以找同行展開討論，可以咨詢學習對象，進一步探討教學內容、教學過程、教學方法等是否需要改進，教學效果是否還能繼續提高等[5]。在微課建設中，開展網絡課程建設，錄制了課程學習視頻，學生可以學習然后參加考核完成學分。然后，需要建立課程QQ群，通過QQ上討論學習上的問題，學生應積極參與，學生在平臺學習中遇到的各種問題可以實時與教師進行進一步溝通。此外，錄制DEFORM軟件教學視頻，學生可以自主學習軟件，掌握軟件的使用。課程實行傳統授課方法與多媒體教學手段相結合，教師講授與學生互動相結合，教師評學與學生評教相結合。

（六）線下輔導

教師可以將制作好的DEFORM軟件微課視頻發送給學生，這樣學生就可以根據進度來隨時觀看學習。通過課后線下輔導，教師可以和學生互動，讓學生及時知道自己存在的不足，調整個人學習計劃。通過課后線下輔導，為學生提供切合實際需要的支持服務，指導和促進學生提高學習的效果，對遠程教育的教學質量具有重要的作用。學生可以自主學習，通過實例親自操作，學會CAE軟件使用，遇到問題還可以向老師請教，不斷進步。通過線下輔導，教師也可以加強專業技能，提高指導水平。CAE微課的建設，對教師隊伍建設以及專業教師本身都提出了更高的要求。不僅要求教師具有扎實、系統的專業理論知識，同時要具備一定的實踐能力，在教學上能夠將理論知識與實際工程問題相結合。

四、結語

目前，廣播電視大學已經向開放大學轉型，教師和學生的角色、教學方式、教學模式都要有相應的轉變。在教育信息化的背景下，在遠程教育中探索各專業微課建設很有意義。針對DEFORM軟件微課建設應用現狀，微課建設應對學習者學習過程中遇到的困難，加強微課內容建設，促進仿真實踐技術與教學內容的有效結合，在教學中重點講思路、講方法，引導學生不斷思考，培養學生的學習興趣，發揮學習者學習的主體性，為DEFORM軟件學習帶來新的活力。

[參考文獻]

[1]張利兵. Blended Learning理論研究及其支持系統開發[D].武漢：華中師范大學， 2005.

[2]鄭鴻.遠程教育微課程建設的困境與對策[J].中國成人教育，2015（24）：155-157.

[3]單從凱，王麗.微課程的開發與應用[J].中國遠程教育，2013（12）：74-77.

[4]胡世清，文春龍.我國微課研究現狀及趨勢分析[J].中國遠程教育，2016（8）：46-53.

[5]張劍波，張欣杰.高職微課程的開發與應用[J].中國職業技術教育，2014（2）：9-10.

[作者簡介]韋遼，廣西開放大學講師，博士，研究方向：機械設計;謝履攀，廣西開放大學經濟師，研究方向：經濟學。

[責任編輯 鄭 鴻]