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“机械设计基础”课程线上混合式教学模式探索与实践*

2021-07-13朱双霞

南方农机 2021年13期
关键词:机械设计基础超星机械设计

朱双霞

(新余学院机电工程学院,江西 新余 338004)

“机械设计基础”是新余学院材料成型及控制工程机器人工程等近机类专业的核心课程,笔者介绍了机械中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本设计理论和计算方法。该课程主要培养学生设计通用零件、机械传动装置及简单机械的能力,并为学生学习后续课程及新的科学技术打下必要的基础。

自2010年开始,教学团队在课程资源建设、教学内容、教学模式、教学方法与手段改革等方面做了一些有益探索。制作的“机械设计基础”课件曾获第三届江西省高等学校优秀多媒体课件评比二等奖。2012年,完成省级教改课题机械设计基础课程教学改革与建设。2015年,机械设计基础校级精品课程结项,课程网站在学校平台上线,并主编出版两本机械设计基础教材。以上完成的这些资源建设,给课程的教学模式和教学方法的进一步改革奠定了基础。

1 课程“学习通+腾讯会议”混合式教学的整体设计

2020年初,在疫情期间“机械设计基础”课程主讲教师应对危机,积极开展线上课程教学,以超星平台和腾讯会议为依托,以提升学生自主学习能力和课程教学效果为目标,结合在线教学资源和直播教学的优势互补,主讲教师通过多种途径,研讨新形势下的课程在线教学模式和方法,设计与实践了“学习通+腾讯会议”混合式教学模式,如图1所示。

图1 “机械设计基础”“学习通+腾讯会议”混合式教学模式

课程混合式教学整体设计基本流程如下:学生注册—教师发布教学资源(课程导学、教学视频、课程任务)—线上学习—在线课堂互动(讨论、问卷、测试)—提炼课堂精讲内容—腾讯会议(直播)教学—课后(作业、在线互动、知识拓展)[1]。

2 课程线上教学资源建设

对于“学习通+腾讯会议”混合式教学模式的实施,老师需做大量在线课程建设的准备工作。结合网络优质在线教学资源,以视频为抓手,进行机械设计基础课程在线教学资源再建设。具体做法是,在学校的超星教学平台上以知识点为单元,通过模块化构建课程在线教学资源,包括教学视频模块和课程导学、教学设计(教案)、课件等文本模块,还包括测验与作业、课堂活动及动画数字化资源(音频、视频、动画)等,课程有“五多”(概念多、符号多、公式多、图表多、标准多)和“三强”(学科交叉性强、综合性强、应用性强)的特点。而同学们都还没有参与到实际操作中去,对常用机构和通用零部件缺乏直观认识,学习起来感觉抽象、难度较大。所以,教师在课件和课程网站里建设了动画资源,以增强同学们的视觉感知,使课程学习起来更形象、生动,更加具有趣味性。总计择优选用及制作完成各类教学资源500余个。课表教学前1周,将这些教学资源定期推送到超星学习通上,供学生方便、灵活地进行课程的预习和在线自学,完成课程知识的传递。

3 “学习通+腾讯会议”混合式教学模式的组织与实施

3.1 课程的导入

教师在教学前半个月,通过班级课程qq群向学生讲清开展线上教学的事宜。向学生分享超星学习通使用手册、新余学院网络教学平台使用手册文件,重点向学生介绍在线学习的方式、在线课堂教学流程,鼓励学生登录学校超星平台门户参与课程学习,教师对试用过程中的疑问及时解答[2]。开课前1周,发布课程的开课通知、课程授课形式、课程线上学习考核方式等通告,根据课程的教学日历,制订并上传详细的课程教学计划表,如图2所示。提前1周向每个班级发布详细的授课流程安排,根据课程的教学计划,每一讲精心进行详细的教学设计(教案),做好充分的课程准备,如图3所示。

图2 课程线上混合式教学——课程导入

图3 课程教学教案设计示例

3.2 教学组织实施

“机械设计基础”课程其教学内容可划分为二类,第一类是课程基础性知识,可以通过网络课程资源,让学生通过线上学习完成认知和理解,教学活动设计是通过视频、问卷、随堂测试、讨论使学生在线自主学习和巩固;第二类是课程的重点、难点模块,即近机类专业学生所必须掌握的课程核心知识模块,如常用机构设计、传动零件设计、轴的结构设计等,根据知识模块的特点,课堂教学活动设计在腾讯会议(直播)以项目教学为中心的多种教学方法[3]。

在学习通平台,教师通过学习通上的“班级群聊”实时与学生交流、布置学习任务,学生在超星平台上教师自建的机械设计基础SPOC中自主完成有关内容的学习,同时老师通过学习通同步发布签到、随堂测试、问卷、讨论等课堂活动。

粉丝文化研究中有两个偏向,一是将粉丝视为病态、疯狂、非理性的人群,二是沿袭着“积极受众”立场以及詹金斯的文本盗猎观,着重呈现粉丝的主动性和创造性,以及所带来的正面意义。近几年的研究也似乎更为集中于后者,旨在破除对粉丝固有的刻板印象。粉丝群体通过日常讨论和其他仪式活动维系情感,并形成强大的凝聚力和高度的行动同质性(潘曙雅,张煜祺,2014);粉丝群体具有结构清晰、分工明确的特点(马志浩,林仲轩,2018);粉丝社群内部易形成礼物经济、混杂经济和非正式经济(杨玲,2015);网络粉丝社群具有强大的社会动员能力(朱丽丽,2016)。

使用腾讯会议直播,每次30~45分钟。任课教师根据学生在超星学习通的学习情况,针对每讲的课程知识点,从教学内容的选择、教学方法的采用、项目任务实施等进行精心设计,设计以项目教学为中心的多种教学方式,如任务驱动型教学、案例式教学。讲述真实的机械设计案例、机械产品实际设计生产中遇到的问题、当前机械行业的研究进展以及科研工作者在科研探索过程中为国无私奉献的事迹。引导学生积极参与课堂活动,帮助学生及时地解决学习问题,同时引导学生学习科研工作者上下求索和精益求精的工匠精神,培养创新意识和创新能力,为国家富强和民族振兴作贡献。

以机械工程的典型案例减速器的设计为一个完整的总项目案例,将减速器中主要零件的设计作为分项目,每个分项目设计几个循序渐进的任务,强化各章节知识点间的逻辑关系,突出学生理论联系实际与解决工程问题的能力培养。

按照项目导入、任务要求与分析、相关知识讲解、任务实践、汇报点评、知识拓展、总结等步骤来完成教学活动。

比如,“一级齿轮减速器输出轴的设计”项目教学活动的实施流程如下:

3.2.1 项目导入

用视频或动画演示带式输送机减速器及其输出轴上的主要配合零件及装拆过程,提出本项目学习的目标。如图4所示。

图4 某一带式输送机中的圆柱齿轮减速器及其低速轴轴系结构图

3.2.2 提出项目任务要求(导入案例)及任务分析

轴的材料选择;轴的结构设计(合理确定轴的结构形状和全部结构尺寸);轴的工作能力计算(主要对轴进行强度计算);绘制轴的零件图。

轴的结构设计主要解决的问题:

1)拟定轴上零件的装配方案。轴上零件的装配方案不同,轴的结构不同。

2)轴上零件的定位和固定。包括轴上零件的轴向固定和轴上零件的周向固定。

3)各轴段直径和长度的确定。

4)轴的结构工艺性。

5)提高轴的强度的常用措施。

3.2.4 任务实施

引导学生进行任务实施,并且评价分析。

1)选择轴的材料。

2)设计轴的结构并绘制结构草图。①确定轴上零件的位置和固定方式;②确定轴各段直径和长度;③确定各个轴段的长度;④考虑轴的结构工艺性。

以分组练习形式展开,要求运用所学知识,在规定时间内完成项目任务(已在上传的学习资料中提前布置)。鼓励学生屏幕分享他们的设计结果。为能更好地发挥学生的主观能动性,激励学生大胆发言、各抒己见,建立了只要学生发表观点、无论对错都给予加分的激励机制[4]。学生进行对比分析,找出错误,指出原因。

3.2.5 知识拓展

老师评价分析;提出大家结构设计上的错误以及不合理的原因,引导学生思考,进一步提升和拓展知识;对结构改错举例讲解。

3.2.6 总结

教师总结本节课的重点、难点内容,学生课后在线复习巩固,实现知识深化。

3.3 课程督学

项目教学引导学生知行耦合、学以致用;在线课程借助于超星教学平台的学生管理、成绩管理、督学等统计管理功能,动态记录学生的签到、视频观看、任务完成、章节测试及讨论等学习过程信息,特别是一些与学习相关数据的统计结果,对教学是很有帮助的。如对于随堂练习,每次都有完成率和正确率统计,教师能通过这些及时了解学生的学习表现和碰到的疑难、困惑点,有针对性地选择督导对象进行督学和答疑。也可以随时了解和掌握学生的学习状态,及时发现问题,为课程教学各教学环节的改进提供了依据。

4 总结与思考

“机械设计基础”课程基于“学习通+腾讯会议”的混合式教学模式,突破了单纯在线学习的弊端,为学生创设了一种互动、开放的“教”与“学”氛围。发挥了“在线课程+直播”的优势,在教学实践中体现了信息技术与教学整合的理念。课程问卷调查表明,80%的学生认同和接受这样的教学模式和教学方法,并能很好地锻炼学生的自主学习能力和学习参与度,实施效果令人满意,但在教学实践中,发现了一些问题:1)学生在课中观看慕课视频及腾讯会议学习过程中是否认真,缺乏有效的监督;2)课堂活动的(讨论)设计对学生的吸引力无法确定,少数学生的学习主动性、积极性还是不够;3)线上讨论问题不直观、有效,师生、生生之间情感交流少;4)有些课程线上教学单纯依靠引进名校名师的资源给本校学生使用,容易忽略本校学生与课程的特殊性;5)教学班规模较大,不利于开展以学生为中心的互动教学。这些问题都有待于课程教学的进一步改革和建设。近年来,课程团队在课程资源建设、课程教学模式和方法改革方面,投入了大量的精力和时间,尝试了一些探索,希望能有效提高“机械设计基础”课程教学质量,提供切实可行的理论借鉴与实践指导。

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