混合教學模式在“機械設計基礎”課程教學中的實踐

張鑫宇,關麗坤,李 震

(內蒙古科技大學 機械工程學院,內蒙古 包頭 014010)

0 引言

為深入貫徹全國教育大會精神和《中國教育現代化2035》全面落實新時代全國高等學校本科教育工作會議精神,深化本科教育教學改革,培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人。《教育部關于深化本科教育教學改革,全面提高人才培養質量的意見》提出要全面提高課程建設質量。新興產業發展對傳統的工程人才培養模式產生了巨大的影響。“機械設計基礎”作為近機械類工科專業基礎課程,傳統的教學方法和設計方法已經落后于時代發展的要求,急需進行改革和調整,以滿足新工科的要求,滿足新時期工程師培養目標的實現。打造具有高階性、創新性和挑戰度的線上線下混合課程,以發展“互聯網+教育”,探索智能教育新形態,推動課堂教學革命。

線上線下混合式課程主要指基于慕課、專屬在線課程(SPOC)或其他在線課程,運用適當的數字化教學工具,結合學校實際對校內課程進行改造,適當安排20%~50%的教學時間實施學生線上自主學習,與線下面授有機結合開展翻轉課堂、混合式教學,打造在線課程與學校課堂教學相融合的混合式課程,為基于國家精品在線開放課程應用的線上線下混合式優質課程申報做準備[1]。以在線開放資源為依托,利用在線教學平臺、智慧課堂輔助工具,在學校課程教學中運用多種教學理論、教學策略、教學方法、教學組織形式有機地將網絡課程教學(線上)與傳統課堂教學(線下)相結合起來的課程[2]。線上線下混合課程注重發揮線上和線下兩種教學的優勢,拓展教與學的時間和空間,重構傳統課堂教學,關注學生的個性化學習與多樣化發展,強調教學改革,提高質量。提升課程內涵,引入校外優質在線開放課程資源,吸收供課方優秀教師團隊的教學特色和教學成果,輔之以特色化加強、本地化融入,以促進學校專屬課程教學內容與教學質量的明顯提升。打造特色化教學資源,針對學校學生基礎,選擇有條件的課程和教師團隊。通過引進、自建等方式建設特色化教學資源,如教師授課短視頻、案例分析、測試練習題目、討論話題等多樣化數字教學資源,為實施線上線下混合式教學改革奠定良好基礎。

1 內蒙古科技大學“機械設計基礎”課程現狀

“機械設計基礎”是內蒙古科技大學金屬材料工程、冶金工程等傳統專業的專業基礎課程(技術基礎課),是本科生從基礎理論課程學習過渡到專業課程學習的橋梁,承擔培養學生對機器的結構和原理分析、關鍵零件受力和結構創新設計能力的職責,在機械類系列課程體系中占有十分重要的地位。該課程是以一般工況條件下的常用機構和通用機械零部件為研究對象,以它們的工作原理、運動特性、結構形式以及設計、選用和計算方法等為研究內容。該課程支撐的畢業要求包括:一方面能夠用機械、力學等知識分析判斷所設計的零件、構件的合理性,并能夠應用恰當的方式進行表達;另一方面能夠運用工程制圖等手段,表達和解決相應專業工程的設計問題。其主要先修課程是工程制圖、工程力學、工程材料、機械制造基礎、金工實習等,為對應專業課的學習打下基礎。所以,本課程的體系、教學內容、教學手段等將直接影響上述工科專業的教學效果與培養質量,也與本專業學生是否具有解決復雜工程問題的能力有著密切的關系。目前,學生培養過程中主要存在以下問題。

1.1 培養方案中理論課程學時安排減少

“機械設計基礎”課程由2014年之前的72學時減少到64學時,從2014—2015學年秋季學期開始(即2012級)將實驗部分的4個實驗(8個學時)減少到3個(6個學時),課堂講授部分由64學時減少到58學時,減少了6個學時,授課內容隨之做了刪減,如錐齒輪機構和蝸桿機構只講授基本概念,螺紋連接部分對于承受軸向載荷的螺栓連接部分內容刪除等。這樣雖然覆蓋了基本知識,但不利于學生進行深層次學習與研究。另外,隨著本科教學改革的深入進行,進一步減少基礎理論課程學習的學時也成為一種可能。

1.2 為提高教學質量,教師批改作業等輔助教學時間有所增加,但效果不佳

在不斷提高本科教學質量的要求下,盡管理論課程學時減少,隨之作業講解時間減少,但作業量有增無減,無形中增加了課堂點名、檢查出勤情況、作業批閱、登記平時作業成績等輔助時間,而這些時間的增加對教學質量的提高沒有明顯效果。“機械設計基礎”一般會布置至少10次作業,包含一些設計類型的題目,很多時候學生即使完成,教師花費大量的時間認真批改,但僅依靠為數不多的一兩次習題課,對于題目的理解仍然不夠深入和明白。

1.3 傳統教學方式忽略當代大學生的性格特點

目前的大學生均在2000年以后出生,伴隨著我國經濟的高速發展,人民生活水平的提高,以及計算機、手機、信息技術的廣泛應用,他們具有更多新的特點,如競爭意識強烈,做事情快速高效,求新求快,個性獨立,不喜歡恪守傳統、因循守舊,面對十幾年不變的教材和作業很難激發學習興趣和熱情。學校對本科課程的講授都配備了答疑環節,大約為課程講授學時的。“機械設計基礎”為22學時的答疑安排,安排教師對學生學習過程中可能出現的問題進行答疑,而實際執行過程中效果不理想,平時學生不來答疑,即使有疑問也不愿意來咨詢,但是如果使用微信或QQ添加好友后,學生有疑問還是會主動咨詢。這反映出現代大學生更喜歡利用網絡、手機等現代信息工具進行溝通交流的特點。

2 線上線下混合式教學模式的實踐

2.1 促進線上線下的深度結合

開展線上線下混合課程建設,適應目前培養方案學時安排少、“互聯網+教育”發展的需要。線上線下相結合的教學活動有助于學生之間、師生之間頻繁互動,有助于教學目標的達成,能夠解決教學中存在的問題且成效顯著[3]。堅持立德樹人,體現以學生發展為中心,致力于開啟學生內在潛力和學習動力,注重學生德智體美勞全面發展。利用互聯網,豐富課程內容,課程內容結構符合學生成長規律,依據學科前沿動態與社會發展需求動態更新知識體系,契合課程目標,教材選用符合教育部和學校教材選用規定,教學資源豐富多樣,體現思想性、科學性與時代性。

課前學生利用平臺資源進行線上學習,產生問題、發現疑問;課中集中學習,將知識內化,解決問題并延伸學習;課后線上鞏固學習。教師及時總結教學過程中出現的問題,收集學生反饋的信息,對教學方式、組織形式進行優化。在教學活動開展之初,建立了微信群,利用雨課堂搭建課程網絡教學平臺,收集資料,設計試題。本課程共設計了29次面授課,同時制作了29個面授課件和29個預習課件,預習課件內容包括相關視頻和主要知識授課內容視頻,大部分預習視頻長度不超過10 min,每次授課前24小時發布預習課件;同時設置了26個小作業,多為選擇題、填空題,重點章節包含計算及分析題目等,每次授課前與預習課件同時發布,但截止時間為授課結束后的一天內;且每次授課結束后當天發布授課課件,方便學生復習使用。

2.2 提升學生學習積極性和活躍度

線上線下混合式課程的開展,促使學生更積極、更主動地參與網絡課堂和實體課堂的各類學習活動,有助于學生個性化學習的養成。傳統教學課程結束后,學生無法回看課程難重點,使用雨課堂等教學平臺課前發布作業,以工程項目或問題為引導,激發學生興趣,實現自主學習,減少基礎知識的面授學時,為深層次研究、拓展課堂提供基礎,教學組織與實施突出學生中心地位。根據學生認知規律和接受特點,創新教與學模式,因材施教,促進師生之間、學生之間的交流互動、資源共享、知識生成,教學反饋及時,教學效果顯著。

2.3 形成多樣化、特色化的學生學習成果評價方法

線上線下混合式教學過程中形成的過程化與個性化相結合、形成性評價與結果性評價相結合的學習成果評價方法有特色、有創新。如線上不同學習方式的學習成果評價方法,傳統課堂不同學習方式的學習成果評價方法,形成性評價與結果性評價相結合的學習成果評價。課程目標符合學校辦學定位和人才培養目標,注重知識、能力、素質培養。圍繞目標達成、教學內容、組織實施和多元評價需求進行整體規劃,教學策略、教學方法、教學過程、教學評價等設計合理。

課后對授課班級進行了課程滿意度調查,70人參加課程學習,40人填寫了調查問卷,對課程難易程度、授課方法、學習效果等方面開展調查,95%的學生對課程滿意。在教學方式調查中發現學生更希望交互式教與學、項目教學和信息化教學,這為后續課程的改革指明了方向(見圖1)。同時,學生根據教學視頻完成觀后感。對于課程重難點,為加深理解,課堂面授環節請部分學生進行題目講解。學生的考核除了常規的出勤、作業、實驗、結課考試,增加了一些新的評價方式,如互動情況、活躍度、觀后感、預習情況等。學生26次作業平均得分率情況如圖2所示,學生平時成績如圖3所示,據此得出學生知識掌握情況并進一步指導教學重難點。本次課程教學取得了較好的結課成績,但教學效果不能僅從課程成績上體現。學生總成績與作業和平時成績情況如圖4所示,作業與平時成績的相關度非常高,同時在總成績65分以上的學生中,作業與總成績相關度較高。

圖1 課程滿意度調查

圖2 學生26次作業平均得分率情況

圖3 學生平時成績

圖4 學生作業、平時成績與總成績情況

通過課后數據分析發現,在主動學習方面,70人參加課程學習:在第3次課時,60人觀看了預習,45人完成了預習;在最后一次課時,共49人觀看了預習,其中37人完成了預習。可以看出,隨著課程的深入學習,學習的主動性和積極性有所降低,但完整完成預習的人數仍然在53%左右,收到了比較好的效果。

2.4 線上線下混合式教學有效解決傳統課堂教學的典型問題

混合式教學可以解決如優質教學資源有限、場地有限、學時有限等問題,并具有一定的可推廣性。課程管理與評價科學且可測量。教師備課要求明確,學生學習管理嚴格。針對教學目標、教學內容、教學組織等采用多元化考核評價,過程可回溯,診斷改進積極有效。教學過程材料完整,可借鑒可監督。利用現代教育手段和平臺(如雨課堂)發布作業,盡管作業題庫創建需要較長時間,但減少批閱每份作業的時間,增加了學生學習的樂趣,教師可及時收到學生反饋,起到監督教學的效果,亦可對試題不斷充實、完善和提升。

3 總結

從傳統教學模式向線上線下混合教學模式轉變的實踐,使學生由知識的接受者轉向知識的探索者,學習的主體轉變,改變被動接受的狀況。但從目前的實踐中發現一些需要進一步改進的具體措施。一方面混合教學占用了學生比較多的課外時間,需要在布置預習、作業時要盡量做到高效和便捷,提高效率;另一方面學生學習興趣的激發需要精細備課,精心挑選視頻材料,設計主題,適當安排課程思政,加強學生的德育教育、價值塑造。另外,課程學習中可以探索開發部分能力培養的環節,鼓勵學生創新、創造。