信息化技術(shù)在機械設(shè)計課程中的創(chuàng)新應(yīng)用

張德珍

【摘 要】為了倡導(dǎo)教育信息化發(fā)展，以學(xué)校課程中心為平臺，創(chuàng)建了翻轉(zhuǎn)課堂，對機械設(shè)計課堂教學(xué)進行改革，以彌補傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足。探索了“機械設(shè)計”在線課程建設(shè)的內(nèi)容，形成基于翻轉(zhuǎn)課堂而建立起來的新的教學(xué)模式。實踐表明：混合式教學(xué)模式在一定程度上是以學(xué)生為中心來開展學(xué)習(xí)活動，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】機械設(shè)計；翻轉(zhuǎn)課堂；在線課程

中圖分類號： G642；TH122-4 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）34-0008-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.004

Innovation of Information Technology in Mechanical Design Course

ZHANG De-zhen

（College of Mechanical and Vehicular Engineering Linyi University Linyi，

Shandong Province 276005，China）

【Abstract】In order to advocate the development of educational informatization，Taking the school curriculum center as the platform，the flipped classroom has been created to make up for the shortcomings of the traditional teaching mode，The content of online course construction of mechanical design is explored.Form a new teaching mode and evaluation mechanism based on the flipped classroom.Practice shows that to a certain extent，the mixed teaching mode is student-centered to carry out learning activities.It is conducive to the cultivation of students'autonomous learning ability and innovative ability.

【Key words】Mechanical design；Flip classroom；Online course

0 前言

2018年4月13日，教育部正式發(fā)布《教育信息化2.0行動計劃》，把信息技術(shù)手段有效應(yīng)用于教學(xué)與科研，使教學(xué)手段科技化、教育傳播信息化、教學(xué)方式現(xiàn)代化，促進教育改革，從而適應(yīng)正在到來的信息化社會提出的新要求。為適應(yīng)高等學(xué)校本科教育教學(xué)改革新形勢，創(chuàng)新本科課堂教學(xué)模式，進一步提高課程建設(shè)水平和教學(xué)質(zhì)量，探索“機械設(shè)計”課程新的教學(xué)模式來改變現(xiàn)有狀況有著重要意義。機械設(shè)計課程主要培養(yǎng)學(xué)生掌握通用機械零件的設(shè)計方法，具有機械傳動裝置和簡單機械的設(shè)計能力，實踐性很強，目前課程教學(xué)以教師為中心，采用重“教”輕“學(xué)”的講授方式為主，盡管近年來有多媒體等輔助教學(xué)手段，但仍面臨學(xué)生自主性不高等問題。

本文立足人才培養(yǎng)目標(biāo)及“機械設(shè)計”教學(xué)現(xiàn)狀，通過開發(fā)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，創(chuàng)建翻轉(zhuǎn)課堂，對機械設(shè)計課堂教學(xué)進行改革，以彌補傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，建立新的教學(xué)模式和評價機制。

1 翻轉(zhuǎn)課堂簡介

翻轉(zhuǎn)課堂譯自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，也可譯為“顛倒課堂”，是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生。在這種教學(xué)模式下，課上主要完成師生面對面講授、答疑、討論，教師不再占用課堂的時間來講授信息，這些信息需要學(xué)生在課前完成自主學(xué)習(xí)，他們可以看講課視頻、PPT、閱讀功能增強的電子書，還能在網(wǎng)絡(luò)上與別的同學(xué)討論，能在任何時候去查閱需要的材料。教師也能有更多的時間與每個人交流。在課后，學(xué)生自主規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)節(jié)奏，自學(xué)完成后通過一定的手段測試自學(xué)效果，如果沒有達到指定目標(biāo)可要求學(xué)生重新自學(xué)。

這種教學(xué)模式借助網(wǎng)絡(luò)信息平臺，由傳統(tǒng)的“教-學(xué)”改變?yōu)榧夹g(shù)支持的“學(xué)-教”，對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進行了重構(gòu)。翻轉(zhuǎn)課堂將知識傳授翻轉(zhuǎn)到課下，課堂完成答疑、小組探究及師生間互動，完成知識內(nèi)化，強調(diào)“以學(xué)生為中心”，真正做到了“因材施教”。通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的視頻短小精悍，具有暫停、回放等多種功能，可以自我控制，有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。復(fù)習(xí)檢測方便快捷，通過在線測驗、作業(yè)，可以幫助學(xué)生及時進行檢測，并對自己的學(xué)習(xí)情況作出判斷。學(xué)生對問題的回答情況，能夠及時地通過云平臺進行匯總處理，幫助教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。

2 在線課程內(nèi)容建設(shè)

“機械設(shè)計”核心課程小組基于學(xué)校課程中心平臺開發(fā)了“機械設(shè)計”課程的網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)。通過學(xué)校的教務(wù)管理系統(tǒng)可以將學(xué)生名單直接添加進入系統(tǒng)，學(xué)生通過輸入自己姓名和學(xué)號登陸課程門戶網(wǎng)站，瀏覽該門課程的教學(xué)內(nèi)容，目錄包括：師資隊伍—課程簡介—教學(xué)大綱—電子課件及教案實驗—教學(xué)錄像—課程分析。登錄課程學(xué)習(xí)頁面后，學(xué)生可自主瀏覽該門課程的教學(xué)資料、完成答疑論壇、作業(yè)考試、翻轉(zhuǎn)課堂等；教師可以在后臺查看每位學(xué)生的學(xué)習(xí)進度，了解課程運行情況，掌握學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡，實時發(fā)布通知、任務(wù)以及成績管理，可以私信督促少數(shù)進度較慢的同學(xué)積極完成自主學(xué)習(xí)，還可通過教學(xué)投票，對教學(xué)應(yīng)用效果進行滿意度、課程問卷調(diào)查。

“機械設(shè)計”課程網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)的前期建設(shè)工作量較大，但教學(xué)資源建設(shè)完成后，教師只需在后臺進行定期的維護或是與學(xué)生進行互動交流，可以大大減輕老師的課堂講授、輔導(dǎo)和批改作業(yè)時間，學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人、可以根據(jù)自身情況和需要通過平臺適時地學(xué)習(xí)和下載需要的學(xué)習(xí)資料：打破了傳統(tǒng)課堂中學(xué)生按部就班學(xué)習(xí)，實現(xiàn)了學(xué)生根據(jù)既定節(jié)奏學(xué)習(xí)，因此，翻轉(zhuǎn)課堂提升了教學(xué)互動性，加強教學(xué)探究性。

3 機械設(shè)計課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐

機械設(shè)計教學(xué)包含大量零件、傳動設(shè)計，理論性和實踐性強，易學(xué)生自主學(xué)習(xí)，適于翻轉(zhuǎn)。以螺旋傳動為例，翻轉(zhuǎn)教學(xué)的步驟如下：

1）課前準(zhǔn)備：

課前學(xué)法指導(dǎo)，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。以目標(biāo)為導(dǎo)向，結(jié)合螺旋千斤頂設(shè)計，梳理關(guān)鍵知識點，建立知識結(jié)構(gòu)。明確重點難點，以問題鏈牽引興趣，引導(dǎo)學(xué)生思考，提示難點突破方法。

教學(xué)資源分享，根據(jù)螺旋傳動設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，提供教學(xué)視頻、PPT等上傳至課程中心學(xué)習(xí)平臺。學(xué)生上網(wǎng)看微課、PPT；查資料，做PPT課件；教師檢查后提出修改意見；學(xué)生討論，做在線測試。

“問題鏈”設(shè)計

課前學(xué)習(xí)應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生獨立、協(xié)作并重的學(xué)習(xí)習(xí)慣，結(jié)合本次課程，首先繪制“螺旋千斤頂問題鏈”，以問題鏈牽引學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進開展自學(xué)。如問題1：千斤頂材料如何選擇？學(xué)生課前可以借助電腦和手機APP等方式登錄課程中心平臺觀看教學(xué)視頻、PPT等，分析螺旋傳動的主要失效形式？分析螺桿、螺母材料要求？進而引導(dǎo)學(xué)生分析對材料的耐磨性要求，推薦螺旋傳動常用材料。問題2：如何滿足傳動自鎖性，首先引導(dǎo)學(xué)生思考千斤頂為什么要滿足自鎖？進而分析自鎖條件。通過以上問題鍛煉學(xué)生獨立思考和邏輯思維能力，培養(yǎng)學(xué)生自身獲取知識的能力。

2）課中組織

教師設(shè)計課堂活動，師生進行面對面講授、答疑、討論。討論前，制定評價準(zhǔn)則，告知分值比例，旨在學(xué)生中營造競爭環(huán)境，激發(fā)學(xué)生求勝愿望。具體能力評價可從創(chuàng)造性思維、信息量呈現(xiàn)、匯報效果、語言組織能力等方面量化。針對“問題鏈”問題，學(xué)生自由分組思考、交流解決方案，教師從中把關(guān)，并對每個小組的方案進行評價。針對在線學(xué)習(xí)中遇到的困惑和沒理解的知識點，教師應(yīng)在課堂上集中進行答疑解惑，必要時還應(yīng)對某些重要知識點或難點進行課堂講授此外。在此過程，教師指導(dǎo)學(xué)生主動思考、主動探索、主動發(fā)現(xiàn)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、自覺性。

3）課后鞏固

布置本次課的課后作業(yè)，要求學(xué)生按時完成，在線提交作業(yè)，以鞏固所學(xué)內(nèi)容，并預(yù)習(xí)下次課內(nèi)容。

4 結(jié)束語

信息化教學(xué)的特點具有實時性，課上限時在線測試，課堂上在線討論；具有掌控性，可以隨時了解本次課學(xué)生掌握的情況，上級主管部門了解各位老師信息化教學(xué)的進展情況；具有便捷性，可以實現(xiàn)作業(yè)的自動批改，成績自動統(tǒng)計等；具有豐富性、延續(xù)性，豐富的教學(xué)資源，建設(shè)的資源可以一直延續(xù)下去，可以重復(fù)使用，可以在其他課程中引用教學(xué)資源，實現(xiàn)了課內(nèi)課外、線上線下、校內(nèi)校外互融互補的混合式教學(xué)。

項目立項后，進行了第一輪次的教學(xué)，對比改革前后課堂教學(xué)有了很大的變化。通過考試成績對比，結(jié)果顯示在本次教學(xué)實踐中的學(xué)生成績普遍高于傳統(tǒng)教學(xué)的學(xué)生成績，學(xué)生工程實踐能力也得以提高，學(xué)生課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、科技競賽相關(guān)知識嫻熟。學(xué)生評價有了較大提高，這種以“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念更受歡迎。

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