MOOC平臺(tái)下機(jī)械設(shè)計(jì)課程多元化教學(xué)改革及分析

申?duì)D，袁明新，范紀(jì)華，羅黎

(江蘇科技大學(xué) a. 蘇州理工學(xué)院； b. 機(jī)電與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇 張家港 215600)

0 引言

“機(jī)械設(shè)計(jì)”是一門(mén)與工程聯(lián)系緊密、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，學(xué)生通常因缺乏工程背景而感到學(xué)習(xí)枯燥。如何有效幫助學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)，并提高工程應(yīng)用能力，一直是該課程教學(xué)改革重點(diǎn)。李勇等[1]通過(guò)引入3D繪圖、模型加工來(lái)實(shí)現(xiàn)課程理論教學(xué)和實(shí)踐操作相融合的教學(xué)模式。李秀蓮等[2]將CDIO理念引入到課程教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)與工程實(shí)踐的結(jié)合。魏玉蘭等[3]提出了基于工程項(xiàng)目的課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革，從而提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力。文獻(xiàn)[4] 圍繞實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、課程設(shè)計(jì)和第二課堂開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)效果提高和學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。從已有成果來(lái)看，目前機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革更多強(qiáng)調(diào)的是通過(guò)工程實(shí)踐來(lái)提高學(xué)生工程應(yīng)用能力，但這在很大程度上仍然取決于學(xué)生的知識(shí)掌握程度，而現(xiàn)有課程教學(xué)仍遵循課堂知識(shí)傳授，課后作業(yè)練習(xí)的傳統(tǒng)模式，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏主動(dòng)性，教學(xué)效果提升并不明顯。作為當(dāng)前教育領(lǐng)域的一種新型學(xué)習(xí)模式，MOOC(慕課)近年來(lái)引起了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注[5]，MOOC學(xué)習(xí)熱潮已經(jīng)席卷美國(guó)和歐洲，近年來(lái)在中國(guó)也得到了廣泛推廣[6-7]。MOOC教學(xué)模式顛覆了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)架構(gòu)，利用網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)資源，學(xué)生可以課前先完成知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)，然后在課堂上通過(guò)師生交流來(lái)掌握自學(xué)中無(wú)法理解的知識(shí)點(diǎn)，以及難以解決的工程問(wèn)題，從而提高了教師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。為提高工程性很強(qiáng)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)效果，文中提出了MOOC平臺(tái)下的理論教學(xué)，同時(shí)將MOOC學(xué)習(xí)等納入考核體系，實(shí)現(xiàn)了課程的多元化教學(xué)改革，變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)效果。

1 MOOC平臺(tái)下機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革

在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師是教學(xué)活動(dòng)的中心，是教學(xué)主體，是知識(shí)傳授者，而學(xué)生是知識(shí)接受者。對(duì)于與實(shí)際聯(lián)系緊密的機(jī)械設(shè)計(jì)課程而言，學(xué)生往往因缺乏工程經(jīng)驗(yàn)而感到枯燥，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不夠。隨著信息時(shí)代的到來(lái)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，MOOC作為一種新型網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在實(shí)現(xiàn)資源共享基礎(chǔ)上提供了學(xué)生在線自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，大大提升了教學(xué)效率。因此，為了進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)計(jì)課程的教學(xué)效果，文中提出了MOOC平臺(tái)下的機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)。在整合現(xiàn)有課程教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，體現(xiàn)學(xué)生主體地位，形成具有“工程驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)興趣、興趣激發(fā)學(xué)習(xí)自主性、自主性學(xué)習(xí)提高教學(xué)效果”教學(xué)理念的學(xué)生自主、教師輔助型教學(xué)體系，體系構(gòu)成如圖1所示。

圖1 教學(xué)體系構(gòu)成

1) 工程驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)興趣。如前所述，機(jī)械設(shè)計(jì)的強(qiáng)工程應(yīng)用背景和學(xué)生的弱工程經(jīng)驗(yàn)是造成當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)枯燥的主因。因此，為了提高學(xué)生利用MOOC平臺(tái)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的興趣，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)平臺(tái)上增加了與課程知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的工程案例，通過(guò)案例給學(xué)生架起聯(lián)系工程背景與課程知識(shí)點(diǎn)的橋梁，讓學(xué)生從解決工程問(wèn)題過(guò)程中理解課程知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2) 興趣激發(fā)學(xué)習(xí)自主性。學(xué)生結(jié)合工程案例，在興趣驅(qū)動(dòng)下逐漸被引導(dǎo)去發(fā)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)中存在的科學(xué)問(wèn)題。對(duì)于疑難問(wèn)題，學(xué)生通常通過(guò)課堂上與同學(xué)商討，向老師請(qǐng)教，以協(xié)作又自主的方式解決工程實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)而掌握課程知識(shí)點(diǎn)的工程作用。期間教師更多承擔(dān)著問(wèn)題引導(dǎo)、問(wèn)題釋疑和問(wèn)題總結(jié)的輔助性工作。學(xué)生通過(guò)問(wèn)題的自主解決，在提升自身信心和能力的同時(shí)，也進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。

3) 自主性學(xué)習(xí)提高教學(xué)效果。自主學(xué)習(xí)讓學(xué)生成為了學(xué)習(xí)的主體，這不僅讓學(xué)生有信心、有意愿去發(fā)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)中存在的科學(xué)問(wèn)題，通過(guò)解決工程中存在的技術(shù)難點(diǎn)，從而更好地掌握課程知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)也會(huì)讓學(xué)生有意愿去主動(dòng)考核自己對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，為此課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在MOOC平臺(tái)上提供了網(wǎng)上測(cè)試和課外大作業(yè)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決自主學(xué)習(xí)過(guò)程中的知識(shí)“盲點(diǎn)”，進(jìn)而保證和提高課程教學(xué)效果。

2 MOOC平臺(tái)下機(jī)械設(shè)計(jì)課程考核方式的改革

考核一直是學(xué)生課程知識(shí)是否掌握，教師教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)標(biāo)的度量尺。作為機(jī)械核心課程的機(jī)械設(shè)計(jì)，其考核一直被任課教師看重。以“知識(shí)量化記憶”為主的傳統(tǒng)單一期末閉卷考試，會(huì)讓死記硬背成為學(xué)生的唯一法寶，讓考核成為學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。雖然學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)可能會(huì)有所保證，但學(xué)生對(duì)知識(shí)的靈活運(yùn)用能力卻減弱了，這與機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)目的相背。開(kāi)展課程考核方法改革，既是課程綜合改革的重要組成和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是教學(xué)方法改革的重要支撐和保障。針對(duì)傳統(tǒng)的“知識(shí)量化記憶”式課程考核方法，文中提出了基于“課堂參與度、網(wǎng)絡(luò)小測(cè)試、課外大作業(yè)和期末考試緊密結(jié)合”的多元化綜合考核方法，如圖2所示。

圖2 課程考核方法實(shí)施計(jì)劃

這種貫穿課程教學(xué)全過(guò)程的考核更加注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程、學(xué)習(xí)態(tài)度和綜合能力，消除了考試形式單一化、考試內(nèi)容統(tǒng)一化和考試成績(jī)功利化的不良影響。

3 MOOC平臺(tái)的多元化教學(xué)效果分析

我院機(jī)械設(shè)計(jì)課程在2014年被江蘇科技大學(xué)教務(wù)處立項(xiàng)為示范建設(shè)課程，重點(diǎn)推進(jìn)該課程的MOOC平臺(tái)建設(shè)。經(jīng)過(guò)兩年的精心建設(shè)，目前課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成了立項(xiàng)任務(wù)，并在我院機(jī)電、機(jī)制和熱動(dòng)等專(zhuān)業(yè)中進(jìn)行了運(yùn)用。為了評(píng)價(jià)MOOC平臺(tái)下機(jī)械設(shè)計(jì)課程多元化教學(xué)改革的效果，文中從期末考試和課程設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行教學(xué)效果分析。

3.1 課程期末考試成績(jī)分析

以2012級(jí)熱動(dòng)專(zhuān)業(yè)1班35名學(xué)生與2013級(jí)熱動(dòng)專(zhuān)業(yè)1班的35名學(xué)生為例進(jìn)行比較，兩個(gè)年級(jí)采用同一套期末考試試卷。其中，2012級(jí)采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，2013級(jí)采用MOOC平臺(tái)下的多元化教學(xué)模式，學(xué)期期末考試各分?jǐn)?shù)段分布情況如表1所示。由表1可以看出，2013級(jí)學(xué)生成績(jī)?cè)?0分及以上的學(xué)生數(shù)是31人，占88.57%；2012級(jí)學(xué)生數(shù)26人，占74.29%，比2013級(jí)低14.28個(gè)百分點(diǎn)。由此可以明顯看出， MOOC平臺(tái)下的多元化模式教學(xué)效果要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式，而這歸根結(jié)底主要是因?yàn)镸OOC平臺(tái)下的教學(xué)改革，能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，而通過(guò)課堂答疑和學(xué)生間協(xié)作來(lái)解決實(shí)際工程問(wèn)題，在提高自身問(wèn)題解決能力的同時(shí)，也加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度，從而促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的提高。

表1 不同教學(xué)模式下機(jī)械設(shè)計(jì)課程期末考試成績(jī)分布

3.2 課程設(shè)計(jì)的效果分析

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)和近機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一次較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練，是繼機(jī)械設(shè)計(jì)課程之后的綜合性與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，目的是培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，課程設(shè)計(jì)成績(jī)也從另一方面反映了學(xué)生的知識(shí)掌握程度和工程應(yīng)用能力。表2為2012級(jí)和2013級(jí)熱動(dòng)專(zhuān)業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)成績(jī)分布。由表2可以看出，2013級(jí)熱動(dòng)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的課程設(shè)計(jì)優(yōu)良率為65.71%，而2012級(jí)熱動(dòng)專(zhuān)業(yè)優(yōu)良率為45.71%，2013級(jí)比2012級(jí)優(yōu)良率整整高出20個(gè)百分點(diǎn)。這主要是因?yàn)镸OOC平臺(tái)下的多元化教學(xué)非常注重學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，對(duì)于課程中的重要章節(jié)知識(shí)點(diǎn)都會(huì)引入相應(yīng)的工程實(shí)例讓學(xué)生進(jìn)行分析解決，因此學(xué)生機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的參數(shù)選擇、設(shè)計(jì)計(jì)算、圖紙質(zhì)量、答辯時(shí)回答問(wèn)題等正確率都有較大提高，其綜合實(shí)訓(xùn)的效果要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式，從而進(jìn)一步驗(yàn)證了文中教學(xué)改革的有效性。

表2 2012級(jí)和2013級(jí)熱動(dòng)專(zhuān)業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)成績(jī)分布

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械設(shè)計(jì)課程是工科院校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的主干課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題，尤其是機(jī)械綜合設(shè)計(jì)能力起著至關(guān)重要的作用。為了提高我院機(jī)械類(lèi)或近似機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力，本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了MOOC平臺(tái)下的多元化教學(xué)改革。改革內(nèi)容涉及課程教學(xué)和課程考核。自教學(xué)改革兩年以來(lái)，課題組指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)獲得2次省級(jí)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和1次省優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)二等獎(jiǎng)；教學(xué)團(tuán)隊(duì)連續(xù)兩次指導(dǎo)學(xué)生的本科創(chuàng)新獲得優(yōu)秀項(xiàng)目和優(yōu)秀指導(dǎo)教師；指導(dǎo)學(xué)生參加2014年第六屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽慧魚(yú)組獲得3個(gè)二等獎(jiǎng)，2個(gè)三等獎(jiǎng)，2016年又有5項(xiàng)機(jī)械創(chuàng)新作品入圍現(xiàn)場(chǎng)比賽。一系列成績(jī)的取得說(shuō)明了我院學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力得到了較大的提高，同時(shí)也驗(yàn)證了課題組開(kāi)展的教學(xué)改革的有效性。

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