基于线上线下混合式教学的《机械设计基础》课程建设与应用

岑升波

柳州铁道职业技术学院，广西 柳州 545007

《机械设计基础》课程是理工科院校机械制造类、近机械类专业学生必修的一门专业基础课。整个课程以机械原理和常见传动机构开展为重点开展，在人才培养方案的课程衔接上起到承上启下的作用，对培养学生机械创新设计能力、解决实际工程问题的能力起着重要的作用。但该课程涉及的机械理论知识较多、知识点不成体系、章节之间衔接不紧密，课程内容较为枯燥无味，给教师的教学和学生的学习带来很大的困扰。为了走出该困境，必须对该课程传统教学模式中的教学内容、教学方法和教学组织方式进行优化，利用现代化信息技术搭建支持线上线下混合教学的在线开放式课程，将现代教学模式与信息技术进行深度融合，打破知识点之间的孤岛，以提高学生的学习兴趣［1］。得益于信息技术的高速发展，现代教育模式正随着信息化技术与教育教学的不断深度融合而快速发展，各个高校不断尝试线上新的教学模式和教学手段，使得优质教育资源得以共建共享。“互联网+”的教育背景衍生的先进教学模式和多样化的教学方法在高等教育教学中应用越来越广泛，对解决《机械设计基础》课程所遇到的问题、促进课程信息化教学改革、提高高职学生自主学习能力与综合职业素养等方面具有重要的意义。目前，国家出台了一系列文件，对高等院校教育信息化建设和在线开放课程建设提出了诸多要求和建议。在该系列文件的指导下，各学校都积极开展在线课程建设工作，并取得了非凡的成果［2-4］，为《机械设计基础》课程在线课程的建设提供了很好的借鉴意义。

本文针对《机械设计基础》课程在教学中所存在的问题，利用云课堂智慧职教平台对课程教学资料进行整合和开发，将信息化技术和现代教学模式相结合，重新优化了课程的教学内容、教学方法和教学手段，为学生多样化学习提供保证，使教育资源得以优化和共享。从课程教学内容的整合重构、教学模式的改革创新、课程思政的融入、评价方式的多元化等方面探讨在线开放课程的建设，并将线上线下相结合的教学模式应用到《机械设计基础》的课堂中，使教学质量得以提高。

一、《机械设计基础》课程的教学现状

高职《机械设计基础》课程教学内容主要包括平面机构、凸轮机构、间歇运动机构、带传动和链传动、齿轮传动和蜗杆传动、轮系、连接、轴和轴承等知识点。本文对《机械设计基础》课程教学过程中存在的问题进行了总结，主要表现在以下几个方面。

（一）教材理论性过强，知识点孤立，章节衔接不紧密

目前，大多数教材均以常用传动机构的原理、结构和应用为主要内容［5］，有些教材加入了理论力学、材料力学、公差配合和金属材料与热处理等内容，教材章节繁多，知识点孤立而不成体系，与实际相联系的讲解较少，这给偏向应用的高职学生带来了很大的困扰，无法从前面学过的知识推导出后面的学习要点，知识点成“孤岛”。学生难以采用联想记忆的方法进行学习，光靠死记硬背，对掌握该课程是非常大的挑战。

（二）传统的教学模式，教学方法单一，教学效果不好

高职课堂的《机械设计基础》课大多采用以教师在课堂讲授为主的知识灌输式教学模式，强调课程的系统性和教学的完整性［6］，忽略师生之间的互动，没有给予学生足够的时间进行充分的思考和讨论，这种被动式的学习模式很难让学生获得学习的成就感，逐渐失去对该课程的学习兴趣。教学方法单一，依赖多媒体课件的讲稿来讲授，虽然授课教师在课件加入了视频、动画和微课，增加了课件的可观赏性、知识点的趣味性，在一定程度上提高了学生的学习兴趣，但很难改变教师讲得多而学生学得少的现状。

（三）学生学习缺乏主动性，学习方式单一

《机械设计基础》课程的知识点理论性较强且不成体系，章节间的联系不紧密，容易使学生在学习的过程中感到枯燥乏味。大部分高职学生的基础较为薄弱，学习上缺乏主动性，不善于自主学习，学习方法仍沿用临时抱佛脚死记硬背的应试方法，缺乏对知识的真正理解和掌握。学习手段单一，学生普遍采用线下课堂学习和自习，不善于利用各种教学资源辅助学习，动手实践能力薄弱。

（四）实验案例老旧，实验教学效果差

《机械设计基础》课程的实验环节一般设置在平面机构的运动简图、渐开线直齿圆柱齿轮参数的测量、减速器的拆装等方面，实验案例老旧，不仅没有与现代化工业机械紧密结合，而且学生容易在网上或者往届学生的手里得到答案，失去了锻炼学生独立思考和动手能力的作用。

（五）教学资源匮乏，资源利用率不高

传统的教学资源主要包括配套教材和习题册、根据课程标准制作的多媒体课件和教师收集课程相关的视频动画等资源，但教师花费巨大精力制作和收集的教学资源缺少有效的监督，无法保证学生的学习进度，导致资源利用率低。近年来还流行微课制作、教学资源开发等，但是效果良好的微课和精品课程开发需要有较大的经费支撑。目前我国的在线开放课程资源大都集中在双一流本科院校［7］，教育资源分配不均匀，使得受众面更广的高职院校所获得的课程教学资源匮乏。

二、《机械设计基础》课程在线课程建设

基于云课堂智慧职教平台，构建《机械设计基础》课程在线开放教学资源，以培养创新型、复合型的高素质技术技能人才为目标，从课程教学内容的整合重构、教学模式的改革创新、思政元素的融入、评价方式的多元化等多方面进行开发。

（一）教学内容的重组

深入企业调研，重新制定课程的教学目标和教学内容，对各个知识点重新进行梳理和碎片化处理，打破《机械设计基础》知识点不成体系的困境，以企业经典案例为基础、以任务为导向设计机械原理部分理论知识点的呈现方式，并制作相关微视频，为学生线上自主学习做准备。对学生的学情进行充分分析，了解不同层次学生的需求，综合考虑实际条件，围绕课程目标和单位用人需求为各章节重点知识点制定相应的虚拟工作情景，并提供配套解释性原理动画和微视频讲解，加强章节之间的衔接，使整个课程内容体系更加紧密。

（二）教学模式的改革

《机械设计基础》课程以问题导向教学法为开发主线、以实际工程现象和问题为学习的起点，以学生能够自行解决专业领域问题为最终目的。课程将采用混合式教学的模式，将线上的自主学习、交流互动、教师辅导答疑、在线考核、拓展学习、课后评价反馈与线下课堂重难点精讲相结合，实现教学手段的多样化。根据课程要求，教师课前发布任务，以任务驱动法促使学生自主学习。

在新课学习前，以实际工程现象和问题为导入，启发学生独立思考，培养学生解决问题的能力，提高学生的学习效率。课堂中针对学生预习的数据表现，对重难点进行精讲答疑，帮助学生突破重点攻克难点，增加师生相互交流的时间，使学生积极地参与课堂活动中，提高学生对课程学习的激情和热情。解决课前导入的问题以后，提出更多相近似的案例，让学生分组进行讨论，实现知识迁移，达到举一反三的效果，强化线上学习成果的同时也提高了课堂教学效果。通过在线讨论、头脑风暴和课题测试等活动来巩固和检验教学的效果，教师可以查看教学资源平台的数据，掌握学生对知识的掌握情况，灵活改变课堂走向。

（三）课程思政元素的融入

将机械设计常用标准和综合职业素养融入到课堂教学中，通过机械设计的经典案例分析、设计标准解读和视频学习等手段补充教学资源［8］，帮助学生树立大国工匠精神，让学生在完成课程任务的同时，培养学生良好操作设计能力、创新思维能力和精益求精的制造精神。积极收集学习强国平台、官方新闻平台的杰出人物报道，充分发挥榜样的力量，鼓励学生响应国家和时代的号召，勤学苦练、积极开拓进取，将工匠精神与现代专业技能相结合，努力成为满足社会发展需求的新型人才，为祖国从制造大国转变为制造强国的梦想添砖加瓦。

（四）课程的综合考核

在线开放课程的考核体系应全面科学地对学生的学习过程、学习能力、积极性和应用创新性进行评价。利用职教云平台全过程的收集学生在课前预习、课堂参与、师生互动、课后作业、单元测试等多维度学习数据，帮助教师分析课程数据和掌握学生的学习进度。考核采用过程性考核和终结性考核，将学生的学习纪律态度、学习过程、参与活动、作业、测验等作为过程性考核；终结性考核以闭卷考试为主。改变传统的考试方法，对学生的整个学习过程进行评价，重平时轻期末考试卷，特别是平时注重实践技能的考核力度，使整个评价过程成为促进和激励学生热爱学习的手段。

三、《机械设计基础》线上线下混合式教学的应用

（一）课前线上预习

课程团队对《机械设计基础》教材中的重要知识点进行梳理，采用录屏和视频拍摄的方式制作微视频，主要涵盖《机械设计基础》课程的重要知识点和相关实验课程。在职教云在线平台的支持下，授课教师根据本次课要讲的内容，进行核心知识框架和知识点梳理，并提前3天在职教云平台上发布线上预习任务，任务主要包含上课PPT、重难点微视频讲解、重要机构动画演示的学习和预习测试。为激发学生的学习积极性和学习兴趣，测试题尽量以选择题为主，学生可根据自己的已有知识和前期预习快速完成。在此过程中，学生完成了本次课知识内容的初步学习，为后续线下课堂学习奠定基础。同时，平台将会记录和统计学生的学习进度和预习作业的完成情况，上课前教师查看平台的后台数据，及时调整教学策略。

（二）课中混合式教学

在线下课堂教学中，采用职教云平台签到功能快速完成考勤，并根据学生的预习情况，结合课堂的重难点知识，授课教师对本次课堂内容进行梳理和总结，同时根据该知识点在现实生活的应用场景进行拓展和延伸。每讲解一个知识点后，在平台上设置1～2个课堂活动，包括提问、测试、讨论、头脑风暴、投票等环节，最大限度地让学生参与到课堂中来，充分调动学生的学习积极性和主动性。授课教师可以通过查看学生的学习进度和回答问题的正确率，快速掌握学生的学习情况，及时调整授课方式和重点讲解错误率较高题目所涉及知识点。课堂结束前3～5分钟，授课教师可以设置总结性提问或者测试，根据学生回答情况检测本次课的学习效果。

（三）课后复习

授课教师将所有教学资料上传至职教云平台，并在每次上课结束后在平台上安排复习任务。任务包括课件复习、作业、测试等环节，供学生进行课后复习。使学生充分利用课余时间，自主学习效率提高，充分满足学生碎片化时间学习的需求。同时学生在平台上进行个人学习总结，反思自己在本节课的学习过程中的收获和不足，从而不断提高自己的学习方法。教师也可以从学生的反馈中找出课堂的不足，进一步优化教学策略，提高教学效果。

四、结论

根据《机械设计基础》课程知识点繁多而不成体系的特点，建设了基于线上线下混合式教学的《机械设计基础》课程，将课程的教学内容分解与组合，打通各知识点的壁垒，降低学生学习的难度；在课前、课中和课后的教学环节中，采用多元化的教学手段、更合理的教学模式的运用，以及课程思政元素与课程的各个知识点相结合，不仅提高了不同层次学生的学习热情，培养了学生的自主学习能力，而且提高了学生的综合素养。