机械原理课程线上教学探索与实践——以华北水利水电大学为例

王迎佳,秦东晨,郭 飞

(1.华北水利水电大学 机械学院,河南 郑州 450045；2.郑州大学 机械与动力工程学院，河南 郑州 450001)

一、引 言

2020年初，为应对突如其来的新冠肺炎疫情，全国启动了重大突发公共卫生事件一级响应。为减少人员流动，阻断疫情蔓延，确保师生生命安全，教育部要求2020春季学期延期开学。2月初，教育部下发《关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》，要求各高校充分利用上线的慕课和省、校两级优质在线课程教学资源，在慕课平台和实验资源平台服务支持带动下，依托各级各类在线课程平台、校内网络学习空间等，积极开展线上授课和线上学习等在线教学活动，保证疫情防控期间教学进度和教学质量，实现“停课不停教、停课不停学”。

华北水利水电大学机械学院机械原理课程组以国家新工科建设要求为背景，以培养学生创新能力为目标，基于前期线上线下混合式教学的经验，积极探索疫情期间线上教学新模式，摸索人才培养新方法，立足机械专业狠抓课程改革，并将思政教育融入线上课堂，取得了较好效果。

二、机械原理课程教学现状

机械原理是工科类院校普遍开设的一门重要的技术基础课，在机械类专业人才培养中占有举足轻重的地位[1]。课程主要讲授各种机构和机器所具有的一般共性问题和各种机器中常用的一些机构的性能及其设计方法以及机械系统方案设计的相关问题[2]。

华北水利水电大学机械学院的机械原理课程经过多年变革，目前学时为44+4学时(理论+实验)。机械原理是一门理论性、逻辑性很强的课程，与工程实践紧密联系，而且在新工科建设要求着力学生创新能力培养的背景下，课堂信息量加大，要求各知识点之间融会贯通。这就对尚处于大二下学期的学生提出了较高的要求，学起来难度较大。课时少而任务重，而且教学过程中多以教师课堂讲授为主，难以充分调动学生的学习积极性和激发学生的独创性，不能完全体现以学生为中心的作用，学生课堂参与度不高。

为了保证疫情期间顺利开展线上教学活动，课程组教师多次展开教学研讨。如何才能既充分发挥教师课程主导作用，有效启发学生、掌控整个教学过程，又能体现学生的主体地位，调动学生学习的积极性和主动性，是研讨的重点问题。根据目前课程现状和教学要求，立足 “新工科”建设要求，变学生被动学习为主动学习，提升学生自主创新能力，实现教师线上理论讲授、师生互动与交流、完善课程教学资源、高效督教督学，课程组提出了基于钉钉群直播、腾讯课堂、学习通、QQ群、微信群等多平台协同的机械原理线上教学模式。

三、机械原理线上教学条件的调查结果及分析

在线上教学过程中，教学平台连接着主讲教师和分散在全国各地的学生。教学平台采用的均是大公司旗下表现良好的产品[3]，而了解学生端的设备和网络情况是能否顺利完成线上教学的前提条件。

图1 问卷调查部分问题结果

开课前一周，课程组教师组织机械学院本科二年级开设机械原理课程的77名学生进行课程直播演练。课后，通过学习通软件向学生发放调查问卷，共收到75份有效答卷。部分调查结果如图1所示。

调查结果显示，100%的学生可通过电脑和智能手机观看直播课，84%的学生家中有Wi-Fi，另16%的学生通过手机流量套餐和其他方式上网听课，85.4%的学生上直播课时网络流畅或一般，100%的学生视频效果清晰或一般，97.3%的学生音频效果清晰或一般，100%的学生对线上教学过程中由于可能出现的网络质量问题而造成的多平台共用现象表示理解。少数学生反映，有时会出现声音延迟现象，但基本不影响上课，影响的部分，也可课后观看直播回放补上。但掉线、视听不清晰的情况比较少见。

学生对线上教学的建议和期望主要集中在能否采用的教学平台具有直播回放的功能，以利随时查看；能否及时发放电子教材和一些辅助学习资料；教师能否安排线上答疑等。学生的疑虑主要集中在担心多平台共用自己操作不熟练，影响听课，家中上课环境嘈杂，担心自己自觉性不够，不能很好地完成学习任务，担心线上学习不能取得与线下学习一样的效果，等等。

根据调查问卷反馈，学生端的设备和网络条件基本可以满足线上教学的软硬件要求。针对学生对线上学习的疑虑、担心和期望，教师应加强与学生的沟通与交流，随时接收学生意见并及时处理；教师应快速转变观念，积极学习各种信息技术，努力提高信息化教学能力，充分利用和建设各种网络课程资源，深化机械原理课程教学方法和手段的改革，全方位提升教学质量和水平。

四、机械原理线上教学的设计与实践

接到学校“推迟开学不停课，远程教学保质量”的通知后，课程组迅速反应，充分调动组内教师的积极性，利用省级、校级课程改革建设项目的优势，人人参与，合理分工，共同研讨线上教学方法。组内教师充分利用本校在线课程教学平台“华水学堂”，主要采用直播+录播混合式线上教学方法，借助多种线上课程平台和大量网络优质教学资源，坚持“以学生为中心”的教学理念，力求授课方式多元化。

1.课前用心准备教学资料

教师根据机械原理课程教学大纲要求，补充机械前沿内容，自主制作上课课件，自主录制并上传课件视频。尤其在课件和视频中，要根据线上教学要求，明确每课时教学的目的、内容、重点、难点，给出学生学习方法的建议，等等。教师制作课件，将互联网搜索和自行制作相结合，加入适合课程内容的视频、音频、图表和文字，将抽象知识形象化，加深学生理解。

每次课前，利用学习通向学生推送相关学习资料，QQ群通知学生预习相关内容，带着问题听课，若未解决，则可课上或课后提出，还在QQ群或微信群内讨论也可私信教师，直到问题得以解决，还设置专题，让学生课前自行查找和学习相关内容，以拓展知识面。例如，当要讲到安装飞轮来调节机械周期性速度波动的内容时，为了加深学生对飞轮储能作用的理解，可让学生查找关于飞轮在电力调峰、新能源发电的平滑输出、飞轮电池等领域的应用实例，分小组讨论汇总，答疑课上交流。

2.课上精心组织教学过程

教师应合理设计教学过程，重点突出、内容紧凑。直播时，对重点和难点内容在白板区书写强调，每隔15～20分钟提问一次，让学生利用钉钉平台的连麦功能或直接在留言区回答；还事先输入问题，利用学习通平台上“投票”“抢答”“主题讨论”“随堂练习”等多项功能回答。总之，通过多元化方式，既可提醒学生保持专注、检验学生对课堂知识点的掌握情况，又启发学生思维、激发学生学习兴趣。

3.课后细心查漏补缺

课后，教师及时上传多媒体课件，督促学生查看课程回放，完成课后作业。教师根据学生提交的答题情况给出相应分数，从知识掌握、创新思维等角度合理评价学生的学习效果，保证学生线上学习的质量。

每周组织一次到两次在微信群或QQ群内集中答疑，每次一个小时，由教师主持，或学生提问大家讨论，或教师提问，学生回答。根据学生参与情况，教师做好记录，并合理加分，计入平时成绩。通过对学生群内讨论的观察，教师可明了学生对课堂知识的掌握情况，以便及时查漏补缺，对共性问题集中讲解，对个别问题单独辅导；还可适当延伸课堂，对下一步的教学工作具有重要的启发意义。

4.加强课程思政建设

习近平总书记强调，用新时代中国特色社会主义思想铸魂育人，贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务。面对这场突如其来的疫情，本课程组教师在“新工科”背景下积极开展机械原理课程思政教学建设，将思政教育引入课堂，为修习机械原理课程的本科生提供兼备价值观塑造、专业知识传授、创新能力培养的优质教学资源，真正落实习总书记讲话精神，实现知识传授和价值观引领在课程教育中齐头并进的发展。

(1)机械原理课程思政教学建设具体内容

1)提升课程组教师道德水平，加强德育能力。

2)组织课程组教师学习讨论，结合机械原理课程特点，梳理教学环节，深入挖掘课程思政内涵。

3)完善《机械原理教学大纲》，明确课程思政教学目标，细化课程思政教学任务。

4)采用教师引导、学生讨论、案例引入相结合的教学模式，将教学内容和工程实例有机结合，达到“润物细无声”的育人效果。

5)课后总结教学经验，逐步健全课程思政教学方法和手段。

(2)机械原理课程思政教学建设具体实践

1)寻找适当切入点，对学生进行价值观引导

在“连杆机构及其设计”一章中，讲到“铰链四杆机构有曲柄的条件”。在确定四杆机构有曲柄的条件时，首先要明确机构中有整转副的条件。对这两个条件学生易发生混淆，教师应重点说明其区别和联系。由此，教师可使用三分钟左右的时间，给学生讲述在实际工程设计中容不得半点马虎大意，一个很小的疏忽，可能会导致严重的后果，甚至生命的代价。故在学习和今后的工作中，要始终坚持科学严谨、一丝不苟的工作作风，认真负责的工作态度。

2)结合疫情期间感人事迹，加强学生爱国主义教育

疫情期间，学生通过新闻报道甚至亲身经历，看到医护人员的无畏坚守、各条工作战线上人员的无私奉献、全国各族人民的团结一心。教师可课下给学生分组，利用各种资源制作五分钟左右的PPT，各组选出一名学生利用钉钉直播，给全体同学宣讲疫情期间的好人好事。宣讲后，教师引导学生们思考，面对生死考验，该如何理解责任担当，如何分辨是非曲直，如何坚定立场、实事求是，突出爱国主义教育、生命教育、社会责任感教育，结合课程特点，配合学校思政课程，注意培养学生坚忍不拔的意志和迎难而上的奋斗精神，注意培养学生赤诚仁爱、胸怀天下的家国情怀，引导学生“扣好人生第一粒扣子”。

5.加强在线教学的指导与监控

华北水利水电大学、机械学院以及机械原理课程组对线上教学工作高度重视，由各级领导、专家和同事组成的督导团，多次进入直播间，对机械原理在线教学进行必要的指导、督导与监控，发现问题并及时解决，有力促进了教师线上教学技能的快速提升，保障了线上教学的顺利开展。

五、线上教学效果的调查及分析

线上教学8周后，课程组进行了一次教学效果调查，仍采用学习通发放问卷的形式。共发放77份问卷，收到75份有效答卷。部分问题结果如图2所示。

图2 教学效果调查部分结果

数据结果显示，85.3%的学生课前会通过教师制作的课件视频、电子课本等方式预习，94.7%的学生课后会复习，大多通过观看直播回放、电子课本以及教师制作的课件视频来进行。81.3%的学生经常参加或参加过同学之间的互助讨论，也有18.7%的学生表示从未参加过。80%的学生会积极或比较积极的回答直播时老师提出的问题，但也有20%的学生表示很少回答或从不回答。总的来说，对线上教学模式，37.3%的学生表示满意，54.7%的学生一般满意，8%的学生表示不满意。

通过线上教学，教师提醒学生课前预习和课后复习，有效引导学生自主学习；通过提问、思考题、作业等，拓展课堂，丰富教学资源，加大课程信息量；学生可以突破时空限制，随时随地开展学习，也能随时与同学教师交流、讨论和合作；学生可在课后反复观看课程视频，便于复习巩固课堂所学，精准解决课堂遗留疑难问题，这些都是传统课堂不可比拟的优势。教师通过精心准备、合理安排、灵活应对、悉心指导，使得学生在在线学习过程中，体会到丰富多样学习方法、覆盖面广教学资源，在线协同学习、交流互动生动有趣，充分调动学生的学习积极性，激发学生创新意识，引导学生转变学习态度，由“被动学”转变为“主动学”，逐步适应线上教学，体现线上学习新颖独特的魅力，充分展现教学中以学生为主体的地位，得到了大多数同学的认可与好评。

但也必须看到，仅仅通过线上教学，教师无法通过学生的表情及现场反馈全面了解学生对课堂知识的掌握情况；网络交流不如面对面直接交流效率高；缺乏教师现场督促，学生状态过于松弛，不能完全集中精力投入课堂；有些学生过于依赖直播回放功能，使得课堂的学习效率下降。

疫情结束后，应继续大力发展线上线下混合式的教学方法，课堂上以讲授基本理论为主，适当设计“启发式”的讨论活动，着重培养学生工程实践能力和创新设计能力；线上通过思考题、作业加深学生对课程理论的理解，扩展知识面，有效延伸课堂教学。在整个教学过程中，应将线上、线下高效的教学方法有机结合，综合运用多媒体教学和网络信息技术，精心组织，认真落实，取得机械原理课程最佳的教学效果。