機(jī)械原理類課程線上混合式教學(xué)方式探索與實(shí)踐*

李映君 王桂從 張明遠(yuǎn) 李發(fā)家

濟(jì)南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 濟(jì)南 250022

0 引言

機(jī)械原理類課程是國內(nèi)外具有工科背景的院校機(jī)械類專業(yè)和近機(jī)械類專業(yè)一門具有很強(qiáng)的工程性、實(shí)踐性和應(yīng)用性的最重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課之一。作為機(jī)械類學(xué)生接觸的第一門培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械認(rèn)識和思維的基礎(chǔ)專業(yè)課，學(xué)生了解認(rèn)識機(jī)械，掌握常用平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖繪制方法、運(yùn)動分析方法、平面機(jī)構(gòu)設(shè)計、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等基礎(chǔ)知識和原理，掌握應(yīng)用學(xué)過的專業(yè)知識對機(jī)構(gòu)求解、設(shè)計、實(shí)驗(yàn)等機(jī)械專業(yè)的基礎(chǔ)理論和方法，培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械思維、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新和系統(tǒng)創(chuàng)新的能力，從而具備對復(fù)雜工程問題進(jìn)行識別、判斷、分析、解決、設(shè)計、實(shí)驗(yàn)的能力，為后續(xù)機(jī)械設(shè)計等機(jī)械類專業(yè)課程打下堅實(shí)的理論基礎(chǔ)，增強(qiáng)學(xué)生對機(jī)械技術(shù)工作的適應(yīng)性，對學(xué)生日后的工作、科研具有重要的指導(dǎo)意義。

1 機(jī)械原理課程教學(xué)現(xiàn)狀

與其他高校相比，筆者所在學(xué)校機(jī)械原理課程經(jīng)過多年變革，現(xiàn)學(xué)時調(diào)整為42 理論學(xué)時和6 學(xué)時實(shí)驗(yàn)。機(jī)械原理是面向大學(xué)二年級第二學(xué)期學(xué)生開的一門理論性、實(shí)踐性、獨(dú)立性和邏輯性非常強(qiáng)的課程，與日常生產(chǎn)生活實(shí)際中廣泛應(yīng)用的機(jī)械實(shí)踐聯(lián)系非常緊密。課程知識點(diǎn)多、學(xué)習(xí)難度大，各知識點(diǎn)之間要融會貫通，而且各章內(nèi)容彼此獨(dú)立，前后聯(lián)系不甚密切，在“新工科”建設(shè)要求重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識的背景下，對學(xué)生提出了“學(xué)以致用”的較高要求，不要求死記硬背，關(guān)鍵在于理解，重點(diǎn)在于應(yīng)用。傳統(tǒng)機(jī)械原理授課過程中教學(xué)任務(wù)重而授課課時少，而且教學(xué)過程中多以教師講—學(xué)生聽的課堂填鴨式講授為主，無法充分調(diào)動和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和獨(dú)創(chuàng)性，難以完全起到體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，學(xué)生難以在課堂及時理解知識導(dǎo)致課堂參與度較低。教學(xué)過程中，教師也只能通過課堂提問和課后作業(yè)的方式來把控學(xué)生學(xué)習(xí)效果，課堂教學(xué)難以給學(xué)生提供足夠自學(xué)和鞏固知識的時間，對于教師提出的問題討論不夠積極和充分[1]。

2 機(jī)械原理在線教學(xué)平臺搭建

采用線上+線下的混合式教學(xué)模式拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)途徑和方法，將教師主導(dǎo)模式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主導(dǎo)模式，課程組構(gòu)建了在線教學(xué)平臺（學(xué)習(xí)通）+課堂重難點(diǎn)講解的機(jī)械原理網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的總體框架（圖1 所示），并在濟(jì)南大學(xué)教務(wù)處網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺的基礎(chǔ)上開發(fā)和實(shí)現(xiàn)了機(jī)械原理網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用平臺，為廣大師生提供了一種自主式、開放式、立體式的教學(xué)環(huán)境，有效地突破了時域和地域的限制。

圖1 教學(xué)體系構(gòu)建

圖2 資源基礎(chǔ)統(tǒng)計數(shù)據(jù)

在線教學(xué)平臺課程包含課程介紹、學(xué)習(xí)指南、教學(xué)目標(biāo)、成績組成、試題庫、試卷庫、各章節(jié)理論課、作業(yè)、通知、課程問卷、答疑討論等內(nèi)容。另外，還有大量與機(jī)械相關(guān)的圖片、視頻、動畫等課程資源。理論課程內(nèi)容包括各章節(jié)的PPT 演示文稿、重點(diǎn)難點(diǎn)提醒、視頻微課、單元匯總、章節(jié)測驗(yàn)等內(nèi)容。通過學(xué)習(xí)通上的PPT 課件、視頻、教材、習(xí)題等模塊組織學(xué)生進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，結(jié)合學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)注意力的特點(diǎn)，將課堂進(jìn)行10 ～15 分鐘微課式內(nèi)容的切割，視頻資源總數(shù)176 個，總時長2517 分鐘，非視頻資源358 個。基于超星爾雅平臺技術(shù)，建立了完善的習(xí)題庫，包括填空題、判斷題、選擇題、簡答題、計算題等500 余道試題，題型量多、題型豐富，方便學(xué)生課堂測驗(yàn)、布置課后作業(yè)、進(jìn)行章節(jié)測驗(yàn)和考試環(huán)節(jié)等，可以實(shí)現(xiàn)題型亂序和隨機(jī)選題，其中客觀題可自動批閱，主觀題由教師批閱。

學(xué)生學(xué)習(xí)完視頻課程內(nèi)容后，完成老師在超星學(xué)習(xí)通APP 中布置的簽到、選人、投票、搶答、評分、討論、問卷、隨堂練習(xí)、分組任務(wù)等多種形式的課堂活動，通過問卷和評分環(huán)節(jié)把控學(xué)生的知識點(diǎn)掌握情況，不斷改進(jìn)教學(xué)方法和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。在學(xué)生完成各章學(xué)習(xí)任務(wù)后，發(fā)布本章填空、選擇和判斷為主的測驗(yàn)，老師通過對在線測試結(jié)果匯總，及時關(guān)注學(xué)生的線上學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，分析學(xué)生的線上學(xué)習(xí)行為，教師查看學(xué)生在線學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的記錄，及時督促進(jìn)度較慢學(xué)生，在課堂中作為師生互動、重點(diǎn)提問和隨機(jī)隨時提問的對象。每章內(nèi)容學(xué)習(xí)完成后，通過學(xué)習(xí)平臺及時發(fā)布課后作業(yè)，作業(yè)主要是簡答題、作圖題和計算題等主觀題。學(xué)生通過課前網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)、課堂聽講和課后復(fù)習(xí)鞏固不同學(xué)習(xí)方式的配合，對機(jī)械原理授課內(nèi)容的學(xué)習(xí)形成了整體性和立體化，具備初步的常用機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計能力，并能將所學(xué)知識用以解決實(shí)際復(fù)雜工程問題。通過混合式教學(xué)，教師與學(xué)生之間可以搭建起一種教和學(xué)穩(wěn)定且有效的教學(xué)模式，從而真正實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。根據(jù)新的教學(xué)模式制定了新的考核機(jī)制，降低期末考試在課程考核中所占的權(quán)重，加強(qiáng)在線上教學(xué)效果的考核包括章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)、討論、章節(jié)測驗(yàn)、作業(yè)和課堂互動等學(xué)習(xí)全過程各環(huán)節(jié)的考核權(quán)重，避免部分學(xué)生通過學(xué)期末集中學(xué)習(xí)也能通過考試，但對課程知識的理解和把握不足現(xiàn)象，從而對學(xué)生學(xué)習(xí)過程有效把控[2-3]。

3 課程思政教育內(nèi)容建設(shè)

課程思政是當(dāng)前高校各專業(yè)課程改革的新趨勢。與其他專業(yè)相比，機(jī)械專業(yè)更側(cè)重于工程技術(shù)，當(dāng)前國內(nèi)外機(jī)械行業(yè)普遍存在工作環(huán)境較差，發(fā)展?jié)摿Σ桓撸劫Y待遇較低等狀況，導(dǎo)致本科畢業(yè)生選擇從事與機(jī)械行業(yè)相關(guān)專業(yè)崗位的主觀意愿不強(qiáng)，因此缺少對專業(yè)課程學(xué)習(xí)熱情，甚至部分學(xué)生選擇跨專業(yè)考研。國內(nèi)部分高校存在部分教師在教學(xué)時重教書輕育人現(xiàn)象，只側(cè)重知識傳授和能力培養(yǎng)，對學(xué)生的三觀、法治意識、責(zé)任感、職業(yè)道德及愛國情懷等人文關(guān)懷方面的培養(yǎng)缺乏關(guān)注[4-5]。為響應(yīng)習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的講話精神，濟(jì)南大學(xué)機(jī)械原理課程組從立德樹人角度出發(fā)，進(jìn)行了機(jī)械原理類課程思想政治建設(shè)，以愛黨、愛國為主線，圍繞家國情懷、文化素養(yǎng)等從多角度多層次挖掘機(jī)械原理課程中的思政元素，建立機(jī)械原理課程內(nèi)容思政元素共享數(shù)據(jù)庫，圖3 所示為機(jī)械原理課程教學(xué)內(nèi)容思政元素挖掘的思路。

新時代大學(xué)生普遍具有獨(dú)立自主思想，為充分發(fā)揮高校思想政治工作融入專業(yè)知識授課的作用，提升課程“才”與“德”兼顧育人實(shí)效，課程組立足于混合式教學(xué)模式改革，轉(zhuǎn)變教育理念，實(shí)施專業(yè)育人，線上線下融入思政元素優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，融入德育環(huán)節(jié)完善考核方式等，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感和使命感，樹立正確的三觀，把理想信念、職業(yè)道德、工匠精神、奉獻(xiàn)社會等思想政治教育要素納入課程體系中。采用教師主導(dǎo)—學(xué)生為主體的案例式、啟發(fā)式和互動式相結(jié)合混合式教學(xué)方法，以實(shí)際案例（例如口罩生產(chǎn)設(shè)備、醫(yī)用設(shè)備、絨布生產(chǎn)設(shè)備等）促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，在線教學(xué)平臺添加例如《大國重器》《大國工匠》等紀(jì)錄片，使學(xué)生有機(jī)會了解和掌握現(xiàn)代先進(jìn)的機(jī)械系統(tǒng)分析與設(shè)計方法，彌補(bǔ)學(xué)生理論與實(shí)踐知識結(jié)合不足的現(xiàn)實(shí)，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神，熏陶大學(xué)生民族自豪感和樹立家國情懷，同時提高課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力、獨(dú)立分析和解決問題能力。

4 改革存在的主要問題及解決方案

首先，學(xué)生積極性有待提高。由于大部分學(xué)生初次使用在線教學(xué)平臺，盡管授課教師多次提醒學(xué)生需要及時完成布置的任務(wù)點(diǎn)，有時會因?yàn)闀r間管控不合理，未能按時完成課程預(yù)習(xí)和課堂活動等任務(wù)。因此，授課教師通過多次督促，發(fā)布通知等方式，及時提醒學(xué)生，發(fā)放簽到總數(shù)126（次），參與簽到總數(shù)8 119（人次）；發(fā)放投票總數(shù)24（次），參與投票總數(shù)1 247（人次）；發(fā)放問卷總數(shù)166（次），參與問卷總數(shù)8 490（人次）。此外，部分任務(wù)點(diǎn)設(shè)置時間節(jié)點(diǎn)，學(xué)生須在規(guī)定時間提交作業(yè)、完成任務(wù)點(diǎn)等。以上措施對學(xué)生學(xué)習(xí)該課程積極性起到了一定的效果。

其次，學(xué)生挑戰(zhàn)性有待提高。課程改革之前，學(xué)生平時成績考核比較單一，僅包括課堂考勤和課后作業(yè)，學(xué)生只要完成作業(yè)，保證一定的出勤率，就比較容易拿到平時成績。改革后，平時成績由作業(yè)、課堂互動、視頻任務(wù)點(diǎn)、章節(jié)測驗(yàn)等組成。學(xué)生普遍反應(yīng)任務(wù)多了，拿分不容易，挑戰(zhàn)度得到提高。同時課堂活動增加了隨堂測驗(yàn)，學(xué)生需要對剛學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)熟練掌握，本年度發(fā)放隨堂練習(xí)總數(shù)101（次），參與隨堂練習(xí)總數(shù)5 585（人次）。以上措施對學(xué)生學(xué)習(xí)該課程挑戰(zhàn)度起到了一定的效果。

最后，學(xué)生平時成績公平性有待提高。本課程面向本科二年級學(xué)生，學(xué)生的成績對評獎學(xué)金和保送研究生具有重要的影響作用，學(xué)生更關(guān)注平時成績?nèi)昙壒叫浴Ｒ虼耍P者對所有班級學(xué)生平時成績通過在線學(xué)習(xí)平臺進(jìn)行統(tǒng)計，所有的視頻、章節(jié)測驗(yàn)等任務(wù)點(diǎn)以及每位授課教師的課堂活動做到全年級統(tǒng)一，平時成績權(quán)重也相同。學(xué)生普遍反應(yīng)平時成績更客觀、更公平。以上措施對學(xué)生學(xué)習(xí)該課程平時成績公平性起到了一定的效果。

5 機(jī)械原理在線教學(xué)平臺實(shí)踐效果

教學(xué)實(shí)踐表明，教師無法通過線上教學(xué)學(xué)生的表現(xiàn)全面了解學(xué)生對課程知識的掌握情況，通過混合式教學(xué)，可以對教師提前發(fā)布的導(dǎo)學(xué)內(nèi)容進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，學(xué)生普遍反映課前、課后自主學(xué)習(xí)放寬了學(xué)習(xí)時域和地域的限制，通過學(xué)習(xí)通平時成績組成，提高了自我學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)積極性，線下課堂教學(xué)又進(jìn)一步學(xué)習(xí)、鞏固和加深了在自主學(xué)習(xí)中難以理解的問題。通過對機(jī)械工程學(xué)院2018—2020 年級機(jī)械工程、車輛工程、智能制造、機(jī)械設(shè)計制造及自動化等專業(yè)共計約1 200 人的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行分析，在線教學(xué)平臺點(diǎn)擊率達(dá)到440 萬余次。雖然考核的內(nèi)容增加了，但是考核的比重卻分散了，學(xué)生對知識的掌握程度和自主學(xué)習(xí)的能力反而得到了大幅度提高，學(xué)生取得了比以往更好的學(xué)習(xí)成績，優(yōu)良率達(dá)到57%，及格率達(dá)到97%，將思政引導(dǎo)引入課堂教學(xué)和在線教學(xué)，通過中國古近代文明史和《大國重器》等具有明確背景的機(jī)械專業(yè)工程實(shí)際案例以及創(chuàng)新設(shè)計分組任務(wù)，增強(qiáng)了學(xué)生團(tuán)隊感和協(xié)作精神，明顯提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性以及創(chuàng)新能力和意識。