機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)SPOC混合教學(xué)模式研究

劉后廣 程志紅 楊建華 劉送永 程剛

摘要：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的課程特征及學(xué)生教育背景，從目前該課程教學(xué)中遇到的實(shí)際問題出發(fā)，探索基于SPOC混合教學(xué)的新模式，將線上教學(xué)與課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合。為了實(shí)施該教學(xué)模式，制定了SPOC加課堂的混合教學(xué)流程，設(shè)計(jì)了該課程的混合教學(xué)內(nèi)容方案。增強(qiáng)了學(xué)生課程學(xué)習(xí)的主動(dòng)性及團(tuán)隊(duì)協(xié)助能力，實(shí)現(xiàn)了線上線下的多維互動(dòng)，拓展了教學(xué)時(shí)間。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；課程設(shè)計(jì)；SPOC；混合式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）19-0140-02

一、前言

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是面向采礦工程、安全工程、工業(yè)設(shè)計(jì)等非機(jī)類專業(yè)，及材料工程、熱能與動(dòng)力工程等近機(jī)類專業(yè)開設(shè)的一門重要的學(xué)科基礎(chǔ)必修課，是從工程制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)等理論基礎(chǔ)課向礦山機(jī)械等實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程過渡的重要課程?！稒C(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》是該門基礎(chǔ)必修課程配套的一門重要的實(shí)踐教學(xué)課程，是學(xué)生首次接受的全面工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練。該實(shí)踐課程要求學(xué)生綜合運(yùn)用已學(xué)過的多門基礎(chǔ)課程解決工程問題，對(duì)幫助學(xué)生形成正確的工程設(shè)計(jì)思想、提高綜合分析能力、增進(jìn)創(chuàng)新精神、培養(yǎng)良好的工程素質(zhì)具有關(guān)鍵的先導(dǎo)性作用。然而，傳統(tǒng)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》分配課時(shí)少，且與學(xué)生期末考試重合。在該期間內(nèi)，學(xué)生需要通過查閱大量設(shè)計(jì)手冊(cè)中的表格及其他相關(guān)資料，對(duì)齒輪減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)；并需完成裝配圖1張，零件圖1—2張，以及設(shè)計(jì)說明書1本，工作量大。很多學(xué)生只能通過簡單模仿往年學(xué)生的數(shù)據(jù)和圖紙來完成，沒能掌握設(shè)計(jì)過程。如何在課時(shí)不足的情況下提高課程教學(xué)質(zhì)量，是急需解決的問題。

慕課（MOOC）作為一種基于信息技術(shù)的教學(xué)新模式，近幾年在世界范圍迅速興起。這種利用在線教育拓展教學(xué)時(shí)空的模式，為課程設(shè)計(jì)課時(shí)不足問題的解決提供了可能。然而，隨著慕課的推廣，高輟學(xué)率、參與度不足、學(xué)習(xí)管理難、缺乏浸潤式學(xué)習(xí)體驗(yàn)等弊端逐漸凸顯，無法滿足課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中深度及廣度等個(gè)性化的學(xué)習(xí)訴求。針對(duì)“慕課”上述問題，國內(nèi)外教育界的很多學(xué)者都在探索既能利用現(xiàn)代信息技術(shù)，又能確保類似傳統(tǒng)課堂教學(xué)效果的“后慕課”時(shí)代教育方式。由加州大學(xué)伯克利分校Armando Fox教授于2013年提出的SPOC（Small Private Online Course，小規(guī)模限制性在線課程），一種線上教學(xué)與線下傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的混合教學(xué)新模式，便是其中最具代表性的一種。同年，在比爾及梅琳達(dá)·蓋茨基金會(huì)資助下，基于edX及MITx平臺(tái)的對(duì)比教學(xué)研究結(jié)果顯示：講授同樣的課程，采用SPOC教學(xué)方式的學(xué)生最終平均分?jǐn)?shù)高于慕課教學(xué)方式下近10分。能否將SPOC混合教學(xué)模式引入《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》的教學(xué)過程；以及如何結(jié)合該門課程的特點(diǎn)引入該新教學(xué)模式，以解決現(xiàn)有課程課時(shí)短、工作量大、對(duì)學(xué)生專業(yè)綜合能力要求高的問題，是本文探索研究的內(nèi)容。

二、課程設(shè)計(jì)SPOC混合教學(xué)模式設(shè)計(jì)

SPOC教學(xué)模式是一種基于線上、線下的混合教學(xué)模式，其中，線上教學(xué)具有學(xué)習(xí)時(shí)間自由，易用現(xiàn)代信息手段闡述知識(shí)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)；而線下教學(xué)則具有易于引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，便于交流、探討，浸入感強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。故在設(shè)計(jì)SPOC教學(xué)模式時(shí)，應(yīng)在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，充分考慮線上、線下教學(xué)的優(yōu)缺點(diǎn)，使兩種方法的優(yōu)勢(shì)得到充分利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)理想的教學(xué)效果?；谏鲜鰞?nèi)容，對(duì)課程設(shè)計(jì)的SPOC教學(xué)模式路徑進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1所示。其主要由教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、線上—課堂混合教學(xué)實(shí)施、成績?cè)u(píng)定三部分組成。

1.教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。包括課程設(shè)計(jì)內(nèi)容切分，設(shè)計(jì)階段劃分及學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)與開發(fā)三部分。其中，課程設(shè)計(jì)內(nèi)容切分是為了便于學(xué)生利用課下碎片化時(shí)間進(jìn)行自學(xué)，將機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行小知識(shí)點(diǎn)化地切分。先將課程設(shè)計(jì)內(nèi)容按照對(duì)象的不同劃分為傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)確定，傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算，傳動(dòng)零件、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、鍵及潤滑密封的選擇和校驗(yàn)，減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)及其附件設(shè)計(jì)，裝配圖與零件圖繪制6個(gè)單元模塊；再進(jìn)一步將每個(gè)模塊的內(nèi)容細(xì)分為多個(gè)便于短時(shí)間學(xué)習(xí)的小知識(shí)點(diǎn)，如將“軸的設(shè)計(jì)計(jì)算”模塊細(xì)分為軸上零件布置與裝配方案擬定、軸的材料選擇、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)4小塊內(nèi)容。而設(shè)計(jì)階段劃分則是將1—2周的課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過程分割為課程導(dǎo)入、方案擬定與計(jì)算、裝配草圖繪制、裝配圖完成、零件圖完成、說明書完成、課程設(shè)計(jì)答辯7個(gè)階段。再根據(jù)上述內(nèi)容與階段的劃分，對(duì)相應(yīng)線上線下的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，主要包括錄制微視頻、設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)單、設(shè)計(jì)在線測(cè)驗(yàn)內(nèi)容，及其他輔助材料的制作與整理。

2.線上、課堂混合教學(xué)實(shí)施。首先，通過線上教學(xué)的實(shí)施，導(dǎo)入課程并引導(dǎo)學(xué)生自主開展初步設(shè)計(jì)。具體來說，學(xué)生在分組后，查看單元設(shè)計(jì)任務(wù)，自學(xué)視頻課程；再以小組為單位，協(xié)作初步完成該單元布置的設(shè)計(jì)內(nèi)容；設(shè)計(jì)過程中遇到的常見問題，通過與學(xué)生及老師的在線討論，協(xié)作解決。其次，教師再結(jié)合傳統(tǒng)課堂教學(xué)，對(duì)設(shè)計(jì)過程中遇到的重難點(diǎn)進(jìn)行解析。即在整理在線討論中遇到的難點(diǎn)問題基礎(chǔ)上，在課堂上針對(duì)性地結(jié)合拋錨式教學(xué)法等引導(dǎo)式教學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行深入講解。先后創(chuàng)建情境、確定問題，引導(dǎo)學(xué)生分析問題、主動(dòng)探究，最終讓學(xué)生通過小組協(xié)作及與教師的積極探討解決問題。最后，再返回線上教學(xué)，對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行進(jìn)一步的鞏固。學(xué)生將完善后的課程設(shè)計(jì)階段報(bào)告，通過在線平臺(tái)上傳；進(jìn)行單元在線問題測(cè)試，對(duì)單元內(nèi)容的掌握進(jìn)行再一次評(píng)估，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的記憶；并進(jìn)一步將課程設(shè)計(jì)完善過程中遇到的問題及產(chǎn)生的新想法在線與同學(xué)、教師討論交流，拓展知識(shí)。

3.成績?cè)u(píng)定。不同于傳統(tǒng)基于圖紙、說明書完成情況及答辯情況這種總結(jié)性評(píng)價(jià)的單一方法，本混合教學(xué)法采用過程評(píng)價(jià)與總結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法。其中，過程評(píng)價(jià)一方面基于學(xué)生課堂中的表現(xiàn)、線上教學(xué)視頻觀看情況。另外一方面，在各個(gè)模塊完成后，增設(shè)在線測(cè)試題；結(jié)合學(xué)生在線測(cè)試及對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)子階段完成情況對(duì)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)價(jià)。這種過程評(píng)價(jià)的增加促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，綜合反應(yīng)了學(xué)生課程設(shè)計(jì)的實(shí)際掌握情況，且避免了學(xué)生找他人代做的可能性。

三、結(jié)語

本文針對(duì)傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)課時(shí)短與工作量大的矛盾，探索了SPOC教學(xué)模式的應(yīng)用。一學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐表明，SPOC教學(xué)法不僅拓展了教學(xué)時(shí)間，且提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。如傳統(tǒng)教學(xué)班越崎16-1班胡玉寧同學(xué)對(duì)應(yīng)用新教學(xué)法班級(jí)學(xué)風(fēng)的評(píng)價(jià)：“深深感受到2班學(xué)習(xí)的熱情，學(xué)習(xí)勁頭很足，比我們班學(xué)習(xí)氛圍好很多”。此外，授課學(xué)生也對(duì)SPOC教學(xué)法的實(shí)施效果給予了較高的評(píng)價(jià)，如越崎16-2班閆鴻池同學(xué)所說“這次的機(jī)械設(shè)計(jì)，不僅僅是我一個(gè)人的成果，更是大家共同的勞動(dòng)成果。很幸運(yùn)，我有一位好老師，課設(shè)會(huì)耐心地做視頻講解，會(huì)收集資料給同學(xué)共享，會(huì)自己做PPT一步步指引學(xué)生如何做。從剛拿到題目時(shí)的無從下手，老師的視頻講解，一步步猶如撥云見日，將機(jī)械設(shè)計(jì)的思路清楚地呈現(xiàn)在眼前”。

參考文獻(xiàn)：

[1]李慧芳.非機(jī)械類專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].中國教育技術(shù)裝備，2011，（21）：30-31.

[2]石永軍.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革研究[J].中國電力教育，2012，（32）：55-56.

[3]黃海風(fēng)，劉培國，唐波，等.SPOC：高校混合教學(xué)新模式[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2016，（2）：43-48.

[4]Rebecca P，Damian B，Lynn H，et al. MOOCs in the Community college：Implications for Innovation in the Classroom [C].10th Annual Sloan Consortium，Milwaukee，USA，July 8-9，2013.