远程教育机械专业微课建设探索

韦辽 谢履攀

[摘 要]教育信息化的不断发展，信息技术在远程教育教学中得到了更多应用，传统课堂教学的不足得到了改进。微课具有微小精悍、灵活自由、应用广泛的特点，可应用于常规课程教学和远程教育教学。文章基于有限元分析软件DEFORM对车削加工过程进行建模与仿真建设微课，通过学习304不锈钢的切削力变化情况，探索远程教育机械类专业微课的建设思路。

[关键词]远程教育;微课;DEFORM;仿真

[中图分类号]G720 [文献标识码]A [文章编号]1008-7656（2021）01-0026-03

引言

教育信息化的不断发展，信息技术在远程教育教学中得到了更多应用，微课的应用使传统课堂教学得到了有效的补充，信息技术与课程教学得到进一步融合，能够实现师生、生生之间的多维互动。微课的用途十分广泛，有效利用微课可以提高教学质量，激发学生的学习潜能。文章以DEFORM软件车削仿真微课建设为例，对远程教育机械类专业微课建设进行探索。

一、远程教育与微课

远程教育是以信息技术为支撑，采用线上网络视频课程学习与面授课堂相结合的混合式学习[1]。远程教育代表了一种非连续、非实时、教学时空相对自由灵活的教育形态，以学员自主学习为主，面授辅导为辅，在分散的环境中实现自主化学习过程。远程教育是建立在信息技术上的一种新型教育模式[2]。微课是具有明确的教学目标，围绕教学目标进行教学设计，集中说明一个知识点或解决一个小问题，学习时间在5～15分钟以内的小课程[3]。微课具有微小精悍、灵活自由，目标明确、主题突出，教学设计精致、示范案例经典等特点。微课的使用有助于提升教师的教学能力，提高学生职业操作技能，促进师生共同发展与进步，满足远程教育学习者的需求，提高教师教学和学生学习的效率。

微课广泛应用于远程教育教学，由于远程教育的自身特点以及网络本身存在一定的局限性，远程教育微课在发展中存在一些不足，例如课程单一、资源重复建设、教师的课程建设水平有待加强、各高校之间合作不够等。

二、DEFORM软件微課建设的必要性与现状

（一）学习DEFORM软件的必要性

CAE（Computer Aided Engineering）指工程设计中的计算机辅助工程，以数值算法、计算机图形学以及数字化信息技术为基础的一项新兴技术，是现代工程设计领域的先进设计方法之一。CAE的主体是有限元分析，CAE仿真软件发展到现在，国际知名的CAE软件有ANSYS、DEFORM、ADAMS、ABAQUS等。近年来，远程开放教育改革方兴未艾，课程体系和知识体系改革不断开展。远程开放教育的机械类专业，涵盖数控、机械加工、焊接等，这些专业的课程建设也需要根据市场需求进行调整。通过研究开设适合开放教育学生的CAE课程，使学生对CAE产生浓厚的兴趣并通过个人自身学习掌握CAE技术技能，解决从事CAE工作人员短缺的问题，满足就业市场对CAE应用型人才的需求，同时培养学生分析问题和解决问题能力。文章以DEFORM软件为例，对CAE课程进行说明。DEFORM软件是SFTC公司的产品，该软件己经成为国际上流行的金属加工数值模拟软件之一。DEFORM软件应用越来越广泛，研究DEFORM软件仿真微课建设就显得尤为关键。通过微课建设，使学生加深对DEFORM软件知识点的理解，丰富教学内容，提高学生学习的主动性。同时，通过学习CAE中的DEFORM软件，学生可以了解在今后的工作中如何使用其他CAE软件。

（二）DEFORM软件微课建设现状

在远程开放教育领域，开展DEFORM软件学习课程的学校并不多，主要原因是DEFORM软件在数学基础上对学生的要求较高，要求学生基本功要扎实，有坚实的理论基础，包括掌握力学理论和有限元理论等，同时，学习还涉及微分方程求解、矩阵运算等诸多数学知识才可以熟练地操作软件，学习者学习之后，应对于不同的工程问题能够准确地作出判断和确定分析方案。目前，很多DEFORM软件课程讲授的内容比较分散，缺乏持续性，DEFORM软件仿真微课程教学内容的设置缺少针对性和差异性，难以实现个性化学习需求。远程教育的对象多为成人在职学员，成人学员的知识背景、兴趣爱好、理解能力等方面均存在差异，现有的传统理论型微课的内容缺少实践，与实际应用操作缺少联系，对提高学生学习效果的作用不太明显，难以满足学习者的个性化学习需求。

因此，微课需要结合实际应用，利用仿真技术优势建设DEFORM软件学习课程，在教学中重点讲思路、讲方法，引导机械类专业学生通过思考、探索进行学习。

三、机械类专业微课建设探索——以DEFORM软件车削仿真为例

（一）DEFORM软件车削仿真对象

通过DEFORM软件对刀具车削不锈钢的切削过程进行仿真，模拟了切削力的大小分布，为实际工艺参数的选择提供了理论指导。图1为DEFORM环境下车削加工模拟分析过程的示意图。

（二）围绕学习目标精心设计课程

微课设计应该做到教学知识突出、教学环节完整、教学体系完善，既要有教学目标、教学策略、教学过程，还要有学习评价、教学反馈等方面的内容。在设计微课程内容时，应该软化CAD部分，强化CAE使用，CAE注重实际应用及接口问题。课程教学采用启发式教学，教师在教学中重点讲思路、讲方法，引导学生通过思考、探索进行学习，学生应具备CAE相关基础知识和使用计算机的能力。在课程教学过程中，教师指导学生学会使用计算机在互联网上进行搜索，利用网络资源，拓展学习途径和学习空间。

（三）利用专业录制软件

DEFORM软件课程是一门重要的专业基础课，但相关的系统学习教材较少，同时微课视频也不多，学生学习时普遍感觉比较困难。教师在制作微课之前，首先应认真研究教学内容，储备一些专业理论知识或经验，学习基本理论知识和概念，要突现主题、内容清晰。录制微课的时间长度为5～10分钟，采用Camtasia Studio软件，Camtasia Studio是专业的屏幕录像和编辑软件，使用者可以进行屏幕操作的录制和配音、视频的剪辑、添加字幕、视频压缩和播放等。录制微课程时打开视频录制软件Camtasia Studio、仿真软件DEFORM、教学PPT，边讲解边演示，最后利用编辑软件Premiere进行声音、图片、字幕的后期处理。

（四）模拟计算过程和结果

该模拟技术过程包括模型假设、刀具和工件模型的建立、材料模型的建立、工件和刀具网格划分、边界与接触条件、模拟参数等。图2所示为切削力三维仿真曲线。

（五）综合评价

评价是对微课进行综合性的判断分析，能有效地发现微课相关问题，从而为微课发展建设提供依据[4]。微课制作完成后，要多次进行观看测试，一旦发现问题要及时进行修改完善。同时，要对作品进行效果评价。可以找同行展开讨论，可以咨询学习对象，进一步探讨教学内容、教学过程、教学方法等是否需要改进，教学效果是否还能继续提高等[5]。在微课建设中，开展网络课程建设，录制了课程学习视频，学生可以学习然后参加考核完成学分。然后，需要建立课程QQ群，通过QQ上讨论学习上的问题，学生应积极参与，学生在平台学习中遇到的各种问题可以实时与教师进行进一步沟通。此外，录制DEFORM软件教学视频，学生可以自主学习软件，掌握软件的使用。课程实行传统授课方法与多媒体教学手段相结合，教师讲授与学生互动相结合，教师评学与学生评教相结合。

（六）线下辅导

教师可以将制作好的DEFORM软件微课视频发送给学生，这样学生就可以根据进度来随时观看学习。通过课后线下辅导，教师可以和学生互动，让学生及时知道自己存在的不足，调整个人学习计划。通过课后线下辅导，为学生提供切合实际需要的支持服务，指导和促进学生提高学习的效果，对远程教育的教学质量具有重要的作用。学生可以自主学习，通过实例亲自操作，学会CAE软件使用，遇到问题还可以向老师请教，不断进步。通过线下辅导，教师也可以加强专业技能，提高指导水平。CAE微课的建设，对教师队伍建设以及专业教师本身都提出了更高的要求。不仅要求教师具有扎实、系统的专业理论知识，同时要具备一定的实践能力，在教学上能够将理论知识与实际工程问题相结合。

四、结语

目前，广播电视大学已经向开放大学转型，教师和学生的角色、教学方式、教学模式都要有相应的转变。在教育信息化的背景下，在远程教育中探索各专业微课建设很有意义。针对DEFORM软件微课建设应用现状，微课建设应对学习者学习过程中遇到的困难，加强微课内容建设，促进仿真实践技术与教学内容的有效结合，在教学中重点讲思路、讲方法，引导学生不断思考，培养学生的学习兴趣，发挥学习者学习的主体性，为DEFORM软件学习带来新的活力。

[参考文献]

[1]张利兵. Blended Learning理论研究及其支持系统开发[D].武汉：华中师范大学， 2005.

[2]郑鸿.远程教育微课程建设的困境与对策[J].中国成人教育，2015（24）：155-157.

[3]单从凯，王丽.微课程的开发与应用[J].中国远程教育，2013（12）：74-77.

[4]胡世清，文春龙.我国微课研究现状及趋势分析[J].中国远程教育，2016（8）：46-53.

[5]张剑波，张欣杰.高职微课程的开发与应用[J].中国职业技术教育，2014（2）：9-10.

[作者简介]韦辽，广西开放大学讲师，博士，研究方向：机械设计;谢履攀，广西开放大学經济师，研究方向：经济学。

[责任编辑 郑 鸿]