机械CAD/CAM课程线上线下混合式教学设计

蔡厚道 张美芸 周细林

(江西科技学院智能工程学院，江西 南昌 330098)

1 线上线下混合式教学总体思路

1.1 课程基本信息

机械CAD/CAM课程是智能工程学院面向机械设计制造及其自动化专业本科生开设的一门实践性很强的专业必修课，旨在夯实工程设计与制造专业技能，培养学生进行计算机辅助设计、制造及工艺分析等能力。该课程为上机实践操作，上课软件选用UG10.0，课程时长共计16周、48学时、3学分。2019-2020学年春季学期，开设班级为18本机械设计1班和18本机械设计2班，本研究以1班为研究对象。

1.2 混合式教学模式

机械CAD/CAM课程通过融合线上超星尔雅MOOC与线下上机实践教学面授，有利于满足学生碎片化学习、个性化学习和自主化学习的需求，线上超星尔雅MOOC主要包括视频、章节、讨论、习题和群聊，线下上机实践教学面授主要包括演示讲解、师生交互、项目演练和课堂测试，其教学模式如图1所示。

图1 机械CAD/CAM课程线上线下混合式教学模式

2 线上线下混合式教学设计

2.1 教学目标设计

以布鲁姆提出的教学理论为基础，将机械CAD/CAM课程分解为48个知识点，彻底打破课程项目任务分类的限制，其中，部分知识点由学生通过线上超星尔雅MOOC自主学习完成。

布鲁姆认为，在知识领域的教育目标可分成知识、理解、应用、分析、综合与评价6个层次[2]。按布鲁姆教学目标分类法，对48个知识点逐个重新进行教学目标设计，每个知识点设计科学的教学方案、教学活动、以目标达成度为中心的多元化评价方式，比如线上讨论、线上群聊、课堂测试、课堂师生交互、实践项目设计等[3]。

2.2 信息化教学平台创建

本课程信息化教学平台借助超星学习通在线教育平台来进行构建。在平台上创建机械CAD/CAM课程并上传了丰富的课程线上教学电子资源，包括48个知识点对应教学目标设计的教学资料、精选项目一～项目九、作业及视频学习区等11个栏目。将依据知识点划分的课程大纲与日历、课程命题计划与PPT、电子教案等材料上传教学资料；在每一个精选项目栏目下，为了培养应用型人才，提高学生就业力构建了以企业职性工作工程为主线的项目任务目标、任务分析、操作过程、相关知识点及案例训练；为了加强实践创新能力，提升学生学习效率，构建了学习经验交流、作业与试题、视频学习区。

2.3 教学内容设计

教学内容设计主要对课程重点与难点的知识点，课程的重点是使学生在完成项目任务学习和上机实践操作后，能够对CAD/CAM技术有深刻的理解，并能熟练完成项目内容的实际操作；难点是涉及如何把理论知识与实际操作内容进行有机整合，开发适合学生训练的独立项目，而且每个训练项目都具有合适的难度，很强的实用性和针对性，涉及对机械设计与制造的全面理解掌握及CAD/CAM技术的综合应用。

为了使学生掌握教学内容知识点，教学过程中采取了以下措施：(1)注重教学内容的合理取舍。教学过程中注重应用性知识和技能的介绍，着重要传授软件的设计思想及对其功能实现的作用。(2)以学生为主体，教学方法的灵活多变。通过对零部件生产过程技能训练项目的讲授，实际操作性演示，重点与难点问题解答与辅导，同时采用现代教育技术，运用PPT、AVI等多种不同类型课件结合一起进行教学，做到精讲多练。(3)灌输“做中学”的学习方法和理念。课程设置包含若干精选实践项目，既有基础层次项目，也有高层次项目。基础层次项目使学生掌握软件的基本应用，高层次项目使学生掌握软件的综合应用。

2.4 教学环节设计

(1)线上自主学习环节设计。依据上述教学内容设计的课程项目重点与难点，制作精选项目一～项目九相关知识点教学视频，依次为微课程项目任务分析，主要解决建模思路、建模知识铺垫问题；微课程产品造型设计与模具设计将精选项目分解为若干个子任务演示视频；微课程CAM模块进行拓展数控加工编程知识，巩固和提高综合应用能力。每个视频配套有项目课前任务学习单，并将其发布在学习通活动通知里，学生根据要求依次观看视频，动手演练。这一环节主要培养学生独立思考、自主学习的能力[4]。

(2)线下上机实践环节设计。线上自主学习缺乏师生互动，无法把控学生参与度，也将直接影响学生的深度学习，针对线上与线下脱节的现象，融合线上MOOC与线下传统课堂优势的混合式教学成为发展的必然趋势。机械CAD/CAM课程线下上机实践环节基于MOOC开展，结合MOOC的章节作业、讨论与群聊区的反馈，对线上学习及上机实践普遍存在的的难点和疑点进行现场演示讲解，切实地提高学生的实际动手能力，避免了眼高手低现象的发生。具体实施步骤：首先，由学生分组、小组协作进行学习效果展示，通过检查课前任务学习单的知识点完成情况，发现线上自主学习疑难点，教师现场统一解决；然后，展开各精选项目子任务知识点的学习，课堂活动安排任务驱动、小组研讨、师生交互、技巧分享等；最后，对整个混合式教学过程进行反馈，反馈的形式包括生评与师评、互评与督平，这一环节主要培养学生团队协作、沟通表达的能力[5]。

(3)教学评估方式。为了更加合理地监测评估学生在整个教学过程中的表现，该课程采用线上自主学习(25%)、课堂活动评价(35%)、线下期末考试(40%)3个评估点形成的评估方式[3]。

3 实施效果

3.1 线上超星尔雅MOOC学习情况统计

经过2019-2020学年春季学期教学实践，选学课程学生共计45人，课程发布任务点数119个，授课视频总数为79个，非视频资源总数为53个，人均观看视频总时长为607min，课程章节学习数为7024次，各类课堂活动发放116次，讨论区主题及发文237条，人均发帖数为18.7条，课程章节测验共有16份，提交在线随堂练习855次。数据统计显示，超星尔雅MOOC线上信息化教学平台的使用率较高，线上自主学习主动性好，参与度高。

3.2 学生学习成绩统计分析

为了检验采用线上线下混合式教学与传统教学的学习效果，本研究在18本机械设计1班(实验班)实施线上线下混合式教学模式，18本机械设计2班(对照班)实施传统教学模式，期末考试采用由课程组老师统一编制的试题，1班(实验班)与2班(对照班)期末成绩数据分布，见表2。

表2 1班(实验班)与2班(对照班)期末成绩数据分布

通过对比表2中2个班的期末成绩数据不难发现，1班学生成绩在优、良、中占比比2班高出37.2%，不及格率降低了10.5%，班级平均分提高了9.37分，均方差减少了2.78。这也就意味着实验班学生不仅在成绩上有了显著提高，在绘图技巧、建模技能、学习效率上也取得了明显进步。造成这一现象的原因是实验班学生可充分利用线上超星尔雅MOOC自主学习，课前就学会软件基本操作，线下上机实践将有更多的时间来解决学习疑难点，既掌握了知识点又收获了方法，而实施传统教学模式的班级学生仅在课堂上演练操作，时间有限，来不及真正消化知识点和掌握建模方法，容易存在一看就会、一做就错的现象。

4 结语

本课程线上线下混合式教学设计是以布鲁姆在知识领域的教育目标分类为理论，针对课程教学内容重点与难点的知识点，采用线上超星尔雅MOOC自主学习平台和线下上机实践教学环节的混合式教学模式实施，实现传统课堂与在线学习的混合、线上教学与线下教学的混合、理论教学与实践教学的混合，切实提高学生的自主学习能力和教学效果。