“机械原理”课程“互联网+课堂”混合教学模式研究*

陈 永 ， 田 辉 ， 王振锋 ， 王 栋 ， 李慧琴 ， 李世欣 ， 肖亚涛

（河南农业大学机电工程学院，河南 郑州 450002）

伴随着“互联网+”的更新迭代，计算机信息技术在全球教育领域的应用日益广泛，在线学习极大地促进了高等教育方式的改革与创新，网络已逐步深入到教学的各个环节，并发挥着越来越重要的作用。比尔·盖茨曾预言“未来我们可以在网上免费获得世界上最好的课程，而且这些课程比任何一所单独的大学提供的课程都要好”。与此同时，在线学习具有不受时间空间的限制、快速和及时性、可重复性及丰富的相互性和协作性等优点，却无法取代师生的课堂授课模式。倘若核心课程及其知识元素缺少师生的有效互动和沟通，那么学生就不能获得预期的学习效果。因此，如何充分体现在线学习的优势，同时充分发挥教师的引导、启发和监控教学过程的作用，将在线学习的优势和传统学习方式优势有机结合起来的混合教学模式已成为教育教学研究的热点。

2021 年河南农业大学机电工程学院启动“工程教育专业认证”工作，学院积极优化专业核心课程和学分设置。机械原理作为机械制造及其自动化专业认证的10 门核心课程之一[1-3]，重要知识点包含机构的结构、机构运动设计及机械系统设计等内容，在目前的教学过程中，主要存在以下问题：1）课程学时少、内容多、要求高，导致课时安排和课程内容极不匹配。教师为了确保教学任务的完成，必然会加快教学进度，造成的后果就是许多方面的讲解都浅尝辄止，缺乏深入的探究，这种完全依靠教师的课堂授课已不能达到预期的教学效果，学生被动接受知识，在学习过程中囫囵吞枣、不求甚解的现象比较普遍，教学效果差。2）“机械原理”课程内容网络教学资源未能与现代机械原理技术发展实现同步[4-6]，可供学生课下补充学习的资料较少，不能满足学生深入学习的需求。目前，国内关于机械原理学习在线学习的形式仍然以课堂教学录像和知识讲授为主，本质上仍未能脱离传统课堂教学的形式。3）大部分教学改革实践成果都难以落实到日常教学工作中，教学方式仍然以传统课堂讲授为主，过分依赖授课教师的知识内容灌输，束缚了学生的工程思维能力和创新活力，忽略学生的自主学习和沟通能力，学生的知识领悟能力和师生课堂互动亟待有效提高。

从当前以慕课（MOOC）、微课等为代表的在线学习模式来看，在线学习主要将知识碎片化，制作小视频进行课程建设，一个视频只讲授一两个知识点，适用于知识点较分散的课程教学，具有小而精的特点。这种模式虽然给学生带来新的学习体验，可以充分利用零散时间进行学习，易于接受且不容易产生疲劳，但是缺乏知识的系统性和连贯性，缺乏教师的引导、启发和监控，并不一定能达到理想的学习效果。另外，面对面的知识传授过程，对于育人中的人格与道德的熏陶更为直接。西湖大学校长施一公院士曾说：“我回国的根本目的是为了育人，教育一批人。育人在于育心，做科研是育人的一个重要环节。”线上授课教师缺乏与学生之间的面对面答疑解惑和情感沟通，同时教师的人文关怀和学生的心灵倾诉很难产生共鸣，而且授课内容要加入最新的课程思政元素。鉴于此，教师利用在线授课模式融入的思政教育和心灵沟通存在一定局限性。特别需要重视的是，在线授课可能导致师生关系生疏，致使学生学习“机械原理”时遇到的难点不能及时反馈。鉴于以上问题，“机械原理”课程组教师积极探索适合当下学生学习的教学模式，考虑传统与在线课堂的结合问题，提出了“互联网+课堂”混合教学模式[7-12]。

1 教学问题

1.1 混合式教学设计问题

教学设计是实现混合式教学的核心，即如何有效结合在线学习和传统课堂，实现两者优势互补。“机械原理”课程要回顾机械制造基础、现代工程图学、理论力学、机械设计、高等数学和理论力学等课程基础知识，特别要用到机械设计的重要章节知识点。授课老师讲解“机械原理”课程时，需要引导和启发学生运用所学的基本机械原理和设计方法解决复杂工程中遇到的难题。“机械原理”的学习不同于基础理论课学习，更多需要系统的逻辑思维能力和动手绘图计算能力。鉴于此，教学设计中要着重考虑课程内容的安排，如哪些内容需要在课堂详细讲解，哪些内容可作为在线学习布置给学生，教师组织课堂讨论，如何安排“课前+课上+课后”的教学内容等。因此，基于混合式教学的详细教学设计是教师重点要解决的问题。

1.2 网络教学资源的建设和利用问题

目前，“机械原理”网络课程资源相对较少，展现方式仍以教学录像和知识讲授为主，本质上仍未能脱离传统课堂教学的形式，不能提供给学生扩展学习的网络课程资源，就不能充分发挥在线课程的优势，混合式教学的实现也就无从谈起。本课题组将在梳理教学知识点的基础上，充分利用信息技术优势，将图形、声音、视频等电子资源联系起来，建设内容和形式丰富的，真正能吸引学生、适合学生自主学习的“机械原理”在线课程资源，为混合式教学模式的实践提供支撑。

2 “互联网+课堂”混合教学模式的教学设计

“互联网+课堂”的混合教学模式手段和方法多样化，对教学设计提出了更高的要求：目标定位精确，内容精练，板块功能明确清晰。利用授课教师的沟通与答疑解惑，指引学生课外通过在线学习平台学习优质的微课及微视频，检索“机械原理”课程相关高水平文献，完成课前预习任务，然后将学生的课前学习成果带到课堂进行师生互动、学生与学生互动。教师课堂的主要任务变为引导学生完成重点和难点任务、提出问题与解答问题、进行讨论等，帮助学生掌握和消化知识。混合教学模式更注重学生的个性化学习，有助于学生提高学习质量，增强学习主动积极性，改善思维习惯，促进教学目标在短时间内完成，如图1 所示。这种教学模式寻求“教师教学”与“学生学习”之间的平衡，课前不要求学生掌握所有的知识点，只学习教师提供的关键知识点和学习任务，并提出个人见解或问题；在课堂上，教师按照传统教学模式进行授课，可利用微课等短视频对授课内容开展重点知识点的深度扩展，并腾出专门时间对学生遇到的瓶颈问题进行答疑和解惑；授课结束后，学生利用网络教学平台对课堂学习内容进行巩固，以及进行扩展和延伸学习，提升学习效果。这种混合教学模式可以使授课教师和学生高质量地积极参与“教”和“学”，减轻老师的教学任务和学生的学习压力，进而启发学生学习“机械原理”的学习兴趣和思维模式，提高学生学习的高效性和主动性。基于此，“互联网+课堂”的混合教学模式的实施重点在于“课前+课中+课后”的教学设计。

图1 混合教学模式实施流程示意图

2.1 课前教学设计

教师借助超星学习通、腾讯会议、QQ 分享屏幕、MOOC 以及钉钉等互联网平台提早布置“机械原理”课程的预习知识内容、章节PPT 和动画视频，本科生及时学习并反馈预习效果。学生通过网络授课平台分享的短视频、慕课和章节PPT 内容等，为课前的授课章节内容作充分准备和思考，并带着难点问题进课堂和老师沟通互动。教师通过网络教学平台查看学生的预习情况，为课堂教学做有针对性的准备，混合教学模式的教学设计如图2所示。

图2 “互联网+课堂”混合教学模式的教学设计

2.2 课中教学设计

这一部分利用传统的课堂讲授或讨论，同时添加视频短片的播放。教师根据已经掌握的学生课前预习程度，设计课堂教学活动，录制或者利用微课资源库中的视频短片，以便有效地进行课堂的面对面教学。教师讲授“机械原理”视频比如内燃机动画、四杆机构运动动画和减速器拆分爆炸图动画，短片情景真实，主题突出，目标明确，正好迎合了“互联网+课堂”的混合教学模式，在每一堂课使用3～5 个微课课例解决教学过程中的重点和难点问题，并且能够大大缩短课堂授课时间。同时，“机械原理”相关视频短片的播放，让真实的情景重现，吸引学生的注意力，提高课堂教学效率[13-17]。

2.3 课后教学设计

除了习题等课后任务之外，教师可利用网络平台进行课后内容推送，使学生对“机械原理”关键章节和知识点的主动把握和课前预习。同时，“机械原理”课程授课教师通过“互联网+课堂”信息化技术手段，充分调动本科生的学习兴趣和积极主动性，提高该课程的教学质量。

3 总结

综上所述，通过网络教学平台给学生提供丰富的学习资源，建设优质“机械原理”课程的“互联网+课堂”混合教学模式，充分发挥在线学习的优势，将其作为传统课堂的补充和扩展。同时，利用传统的教师课堂授课和学生在线学习的互补融合，运用“课前+课中+课后”融合的教学设计，进行混合式教学的探索和实践，充分发挥学生学习的积极性，才能有效提升课程教学效果。