混合教学模式在“机械设计基础”课程教学中的实践

张鑫宇,关丽坤,李 震

(内蒙古科技大学 机械工程学院,内蒙古 包头 014010)

0 引言

为深入贯彻全国教育大会精神和《中国教育现代化2035》全面落实新时代全国高等学校本科教育工作会议精神,深化本科教育教学改革,培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。《教育部关于深化本科教育教学改革,全面提高人才培养质量的意见》提出要全面提高课程建设质量。新兴产业发展对传统的工程人才培养模式产生了巨大的影响。“机械设计基础”作为近机械类工科专业基础课程,传统的教学方法和设计方法已经落后于时代发展的要求,急需进行改革和调整,以满足新工科的要求,满足新时期工程师培养目标的实现。打造具有高阶性、创新性和挑战度的线上线下混合课程,以发展“互联网+教育”,探索智能教育新形态,推动课堂教学革命。

线上线下混合式课程主要指基于慕课、专属在线课程(SPOC)或其他在线课程,运用适当的数字化教学工具,结合学校实际对校内课程进行改造,适当安排20%~50%的教学时间实施学生线上自主学习,与线下面授有机结合开展翻转课堂、混合式教学,打造在线课程与学校课堂教学相融合的混合式课程,为基于国家精品在线开放课程应用的线上线下混合式优质课程申报做准备[1]。以在线开放资源为依托,利用在线教学平台、智慧课堂辅助工具,在学校课程教学中运用多种教学理论、教学策略、教学方法、教学组织形式有机地将网络课程教学(线上)与传统课堂教学(线下)相结合起来的课程[2]。线上线下混合课程注重发挥线上和线下两种教学的优势,拓展教与学的时间和空间,重构传统课堂教学,关注学生的个性化学习与多样化发展,强调教学改革,提高质量。提升课程内涵,引入校外优质在线开放课程资源,吸收供课方优秀教师团队的教学特色和教学成果,辅之以特色化加强、本地化融入,以促进学校专属课程教学内容与教学质量的明显提升。打造特色化教学资源,针对学校学生基础,选择有条件的课程和教师团队。通过引进、自建等方式建设特色化教学资源,如教师授课短视频、案例分析、测试练习题目、讨论话题等多样化数字教学资源,为实施线上线下混合式教学改革奠定良好基础。

1 内蒙古科技大学“机械设计基础”课程现状

“机械设计基础”是内蒙古科技大学金属材料工程、冶金工程等传统专业的专业基础课程(技术基础课),是本科生从基础理论课程学习过渡到专业课程学习的桥梁,承担培养学生对机器的结构和原理分析、关键零件受力和结构创新设计能力的职责,在机械类系列课程体系中占有十分重要的地位。该课程是以一般工况条件下的常用机构和通用机械零部件为研究对象,以它们的工作原理、运动特性、结构形式以及设计、选用和计算方法等为研究内容。该课程支撑的毕业要求包括:一方面能够用机械、力学等知识分析判断所设计的零件、构件的合理性,并能够应用恰当的方式进行表达;另一方面能够运用工程制图等手段,表达和解决相应专业工程的设计问题。其主要先修课程是工程制图、工程力学、工程材料、机械制造基础、金工实习等,为对应专业课的学习打下基础。所以,本课程的体系、教学内容、教学手段等将直接影响上述工科专业的教学效果与培养质量,也与本专业学生是否具有解决复杂工程问题的能力有着密切的关系。目前,学生培养过程中主要存在以下问题。

1.1 培养方案中理论课程学时安排减少

“机械设计基础”课程由2014年之前的72学时减少到64学时,从2014—2015学年秋季学期开始(即2012级)将实验部分的4个实验(8个学时)减少到3个(6个学时),课堂讲授部分由64学时减少到58学时,减少了6个学时,授课内容随之做了删减,如锥齿轮机构和蜗杆机构只讲授基本概念,螺纹连接部分对于承受轴向载荷的螺栓连接部分内容删除等。这样虽然覆盖了基本知识,但不利于学生进行深层次学习与研究。另外,随着本科教学改革的深入进行,进一步减少基础理论课程学习的学时也成为一种可能。

1.2 为提高教学质量,教师批改作业等辅助教学时间有所增加,但效果不佳

在不断提高本科教学质量的要求下,尽管理论课程学时减少,随之作业讲解时间减少,但作业量有增无减,无形中增加了课堂点名、检查出勤情况、作业批阅、登记平时作业成绩等辅助时间,而这些时间的增加对教学质量的提高没有明显效果。“机械设计基础”一般会布置至少10次作业,包含一些设计类型的题目,很多时候学生即使完成,教师花费大量的时间认真批改,但仅依靠为数不多的一两次习题课,对于题目的理解仍然不够深入和明白。

1.3 传统教学方式忽略当代大学生的性格特点

目前的大学生均在2000年以后出生,伴随着我国经济的高速发展,人民生活水平的提高,以及计算机、手机、信息技术的广泛应用,他们具有更多新的特点,如竞争意识强烈,做事情快速高效,求新求快,个性独立,不喜欢恪守传统、因循守旧,面对十几年不变的教材和作业很难激发学习兴趣和热情。学校对本科课程的讲授都配备了答疑环节,大约为课程讲授学时的。“机械设计基础”为22学时的答疑安排,安排教师对学生学习过程中可能出现的问题进行答疑,而实际执行过程中效果不理想,平时学生不来答疑,即使有疑问也不愿意来咨询,但是如果使用微信或QQ添加好友后,学生有疑问还是会主动咨询。这反映出现代大学生更喜欢利用网络、手机等现代信息工具进行沟通交流的特点。

2 线上线下混合式教学模式的实践

2.1 促进线上线下的深度结合

开展线上线下混合课程建设,适应目前培养方案学时安排少、“互联网+教育”发展的需要。线上线下相结合的教学活动有助于学生之间、师生之间频繁互动,有助于教学目标的达成,能够解决教学中存在的问题且成效显著[3]。坚持立德树人,体现以学生发展为中心,致力于开启学生内在潜力和学习动力,注重学生德智体美劳全面发展。利用互联网,丰富课程内容,课程内容结构符合学生成长规律,依据学科前沿动态与社会发展需求动态更新知识体系,契合课程目标,教材选用符合教育部和学校教材选用规定,教学资源丰富多样,体现思想性、科学性与时代性。

课前学生利用平台资源进行线上学习,产生问题、发现疑问;课中集中学习,将知识内化,解决问题并延伸学习;课后线上巩固学习。教师及时总结教学过程中出现的问题,收集学生反馈的信息,对教学方式、组织形式进行优化。在教学活动开展之初,建立了微信群,利用雨课堂搭建课程网络教学平台,收集资料,设计试题。本课程共设计了29次面授课,同时制作了29个面授课件和29个预习课件,预习课件内容包括相关视频和主要知识授课内容视频,大部分预习视频长度不超过10 min,每次授课前24小时发布预习课件;同时设置了26个小作业,多为选择题、填空题,重点章节包含计算及分析题目等,每次授课前与预习课件同时发布,但截止时间为授课结束后的一天内;且每次授课结束后当天发布授课课件,方便学生复习使用。

2.2 提升学生学习积极性和活跃度

线上线下混合式课程的开展,促使学生更积极、更主动地参与网络课堂和实体课堂的各类学习活动,有助于学生个性化学习的养成。传统教学课程结束后,学生无法回看课程难重点,使用雨课堂等教学平台课前发布作业,以工程项目或问题为引导,激发学生兴趣,实现自主学习,减少基础知识的面授学时,为深层次研究、拓展课堂提供基础,教学组织与实施突出学生中心地位。根据学生认知规律和接受特点,创新教与学模式,因材施教,促进师生之间、学生之间的交流互动、资源共享、知识生成,教学反馈及时,教学效果显著。

2.3 形成多样化、特色化的学生学习成果评价方法

线上线下混合式教学过程中形成的过程化与个性化相结合、形成性评价与结果性评价相结合的学习成果评价方法有特色、有创新。如线上不同学习方式的学习成果评价方法,传统课堂不同学习方式的学习成果评价方法,形成性评价与结果性评价相结合的学习成果评价。课程目标符合学校办学定位和人才培养目标,注重知识、能力、素质培养。围绕目标达成、教学内容、组织实施和多元评价需求进行整体规划,教学策略、教学方法、教学过程、教学评价等设计合理。

课后对授课班级进行了课程满意度调查,70人参加课程学习,40人填写了调查问卷,对课程难易程度、授课方法、学习效果等方面开展调查,95%的学生对课程满意。在教学方式调查中发现学生更希望交互式教与学、项目教学和信息化教学,这为后续课程的改革指明了方向(见图1)。同时,学生根据教学视频完成观后感。对于课程重难点,为加深理解,课堂面授环节请部分学生进行题目讲解。学生的考核除了常规的出勤、作业、实验、结课考试,增加了一些新的评价方式,如互动情况、活跃度、观后感、预习情况等。学生26次作业平均得分率情况如图2所示,学生平时成绩如图3所示,据此得出学生知识掌握情况并进一步指导教学重难点。本次课程教学取得了较好的结课成绩,但教学效果不能仅从课程成绩上体现。学生总成绩与作业和平时成绩情况如图4所示,作业与平时成绩的相关度非常高,同时在总成绩65分以上的学生中,作业与总成绩相关度较高。

图1 课程满意度调查

图2 学生26次作业平均得分率情况

图3 学生平时成绩

图4 学生作业、平时成绩与总成绩情况

通过课后数据分析发现,在主动学习方面,70人参加课程学习:在第3次课时,60人观看了预习,45人完成了预习;在最后一次课时,共49人观看了预习,其中37人完成了预习。可以看出,随着课程的深入学习,学习的主动性和积极性有所降低,但完整完成预习的人数仍然在53%左右,收到了比较好的效果。

2.4 线上线下混合式教学有效解决传统课堂教学的典型问题

混合式教学可以解决如优质教学资源有限、场地有限、学时有限等问题,并具有一定的可推广性。课程管理与评价科学且可测量。教师备课要求明确,学生学习管理严格。针对教学目标、教学内容、教学组织等采用多元化考核评价,过程可回溯,诊断改进积极有效。教学过程材料完整,可借鉴可监督。利用现代教育手段和平台(如雨课堂)发布作业,尽管作业题库创建需要较长时间,但减少批阅每份作业的时间,增加了学生学习的乐趣,教师可及时收到学生反馈,起到监督教学的效果,亦可对试题不断充实、完善和提升。

3 总结

从传统教学模式向线上线下混合教学模式转变的实践,使学生由知识的接受者转向知识的探索者,学习的主体转变,改变被动接受的状况。但从目前的实践中发现一些需要进一步改进的具体措施。一方面混合教学占用了学生比较多的课外时间,需要在布置预习、作业时要尽量做到高效和便捷,提高效率;另一方面学生学习兴趣的激发需要精细备课,精心挑选视频材料,设计主题,适当安排课程思政,加强学生的德育教育、价值塑造。另外,课程学习中可以探索开发部分能力培养的环节,鼓励学生创新、创造。