遠(yuǎn)程教育機(jī)械專業(yè)微課建設(shè)探索

韋遼 謝履攀

[摘 要]教育信息化的不斷發(fā)展，信息技術(shù)在遠(yuǎn)程教育教學(xué)中得到了更多應(yīng)用，傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足得到了改進(jìn)。微課具有微小精悍、靈活自由、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)，可應(yīng)用于常規(guī)課程教學(xué)和遠(yuǎn)程教育教學(xué)。文章基于有限元分析軟件DEFORM對(duì)車削加工過(guò)程進(jìn)行建模與仿真建設(shè)微課，通過(guò)學(xué)習(xí)304不銹鋼的切削力變化情況，探索遠(yuǎn)程教育機(jī)械類專業(yè)微課的建設(shè)思路。

[關(guān)鍵詞]遠(yuǎn)程教育;微課;DEFORM;仿真

[中圖分類號(hào)]G720 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1008-7656（2021）01-0026-03

引言

教育信息化的不斷發(fā)展，信息技術(shù)在遠(yuǎn)程教育教學(xué)中得到了更多應(yīng)用，微課的應(yīng)用使傳統(tǒng)課堂教學(xué)得到了有效的補(bǔ)充，信息技術(shù)與課程教學(xué)得到進(jìn)一步融合，能夠?qū)崿F(xiàn)師生、生生之間的多維互動(dòng)。微課的用途十分廣泛，有效利用微課可以提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。文章以DEFORM軟件車削仿真微課建設(shè)為例，對(duì)遠(yuǎn)程教育機(jī)械類專業(yè)微課建設(shè)進(jìn)行探索。

一、遠(yuǎn)程教育與微課

遠(yuǎn)程教育是以信息技術(shù)為支撐，采用線上網(wǎng)絡(luò)視頻課程學(xué)習(xí)與面授課堂相結(jié)合的混合式學(xué)習(xí)[1]。遠(yuǎn)程教育代表了一種非連續(xù)、非實(shí)時(shí)、教學(xué)時(shí)空相對(duì)自由靈活的教育形態(tài)，以學(xué)員自主學(xué)習(xí)為主，面授輔導(dǎo)為輔，在分散的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自主化學(xué)習(xí)過(guò)程。遠(yuǎn)程教育是建立在信息技術(shù)上的一種新型教育模式[2]。微課是具有明確的教學(xué)目標(biāo)，圍繞教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，集中說(shuō)明一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或解決一個(gè)小問(wèn)題，學(xué)習(xí)時(shí)間在5～15分鐘以內(nèi)的小課程[3]。微課具有微小精悍、靈活自由，目標(biāo)明確、主題突出，教學(xué)設(shè)計(jì)精致、示范案例經(jīng)典等特點(diǎn)。微課的使用有助于提升教師的教學(xué)能力，提高學(xué)生職業(yè)操作技能，促進(jìn)師生共同發(fā)展與進(jìn)步，滿足遠(yuǎn)程教育學(xué)習(xí)者的需求，提高教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。

微課廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育教學(xué)，由于遠(yuǎn)程教育的自身特點(diǎn)以及網(wǎng)絡(luò)本身存在一定的局限性，遠(yuǎn)程教育微課在發(fā)展中存在一些不足，例如課程單一、資源重復(fù)建設(shè)、教師的課程建設(shè)水平有待加強(qiáng)、各高校之間合作不夠等。

二、DEFORM軟件微課建設(shè)的必要性與現(xiàn)狀

（一）學(xué)習(xí)DEFORM軟件的必要性

CAE（Computer Aided Engineering）指工程設(shè)計(jì)中的計(jì)算機(jī)輔助工程，以數(shù)值算法、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以及數(shù)字化信息技術(shù)為基礎(chǔ)的一項(xiàng)新興技術(shù)，是現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法之一。CAE的主體是有限元分析，CAE仿真軟件發(fā)展到現(xiàn)在，國(guó)際知名的CAE軟件有ANSYS、DEFORM、ADAMS、ABAQUS等。近年來(lái)，遠(yuǎn)程開放教育改革方興未艾，課程體系和知識(shí)體系改革不斷開展。遠(yuǎn)程開放教育的機(jī)械類專業(yè)，涵蓋數(shù)控、機(jī)械加工、焊接等，這些專業(yè)的課程建設(shè)也需要根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)研究開設(shè)適合開放教育學(xué)生的CAE課程，使學(xué)生對(duì)CAE產(chǎn)生濃厚的興趣并通過(guò)個(gè)人自身學(xué)習(xí)掌握CAE技術(shù)技能，解決從事CAE工作人員短缺的問(wèn)題，滿足就業(yè)市場(chǎng)對(duì)CAE應(yīng)用型人才的需求，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力。文章以DEFORM軟件為例，對(duì)CAE課程進(jìn)行說(shuō)明。DEFORM軟件是SFTC公司的產(chǎn)品，該軟件己經(jīng)成為國(guó)際上流行的金屬加工數(shù)值模擬軟件之一。DEFORM軟件應(yīng)用越來(lái)越廣泛，研究DEFORM軟件仿真微課建設(shè)就顯得尤為關(guān)鍵。通過(guò)微課建設(shè)，使學(xué)生加深對(duì)DEFORM軟件知識(shí)點(diǎn)的理解，豐富教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。同時(shí)，通過(guò)學(xué)習(xí)CAE中的DEFORM軟件，學(xué)生可以了解在今后的工作中如何使用其他CAE軟件。

（二）DEFORM軟件微課建設(shè)現(xiàn)狀

在遠(yuǎn)程開放教育領(lǐng)域，開展DEFORM軟件學(xué)習(xí)課程的學(xué)校并不多，主要原因是DEFORM軟件在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)生的要求較高，要求學(xué)生基本功要扎實(shí)，有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，包括掌握力學(xué)理論和有限元理論等，同時(shí)，學(xué)習(xí)還涉及微分方程求解、矩陣運(yùn)算等諸多數(shù)學(xué)知識(shí)才可以熟練地操作軟件，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)之后，應(yīng)對(duì)于不同的工程問(wèn)題能夠準(zhǔn)確地作出判斷和確定分析方案。目前，很多DEFORM軟件課程講授的內(nèi)容比較分散，缺乏持續(xù)性，DEFORM軟件仿真微課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置缺少針對(duì)性和差異性，難以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。遠(yuǎn)程教育的對(duì)象多為成人在職學(xué)員，成人學(xué)員的知識(shí)背景、興趣愛(ài)好、理解能力等方面均存在差異，現(xiàn)有的傳統(tǒng)理論型微課的內(nèi)容缺少實(shí)踐，與實(shí)際應(yīng)用操作缺少聯(lián)系，對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的作用不太明顯，難以滿足學(xué)習(xí)者的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。

因此，微課需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，利用仿真技術(shù)優(yōu)勢(shì)建設(shè)DEFORM軟件學(xué)習(xí)課程，在教學(xué)中重點(diǎn)講思路、講方法，引導(dǎo)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生通過(guò)思考、探索進(jìn)行學(xué)習(xí)。

三、機(jī)械類專業(yè)微課建設(shè)探索——以DEFORM軟件車削仿真為例

（一）DEFORM軟件車削仿真對(duì)象

通過(guò)DEFORM軟件對(duì)刀具車削不銹鋼的切削過(guò)程進(jìn)行仿真，模擬了切削力的大小分布，為實(shí)際工藝參數(shù)的選擇提供了理論指導(dǎo)。圖1為DEFORM環(huán)境下車削加工模擬分析過(guò)程的示意圖。

（二）圍繞學(xué)習(xí)目標(biāo)精心設(shè)計(jì)課程

微課設(shè)計(jì)應(yīng)該做到教學(xué)知識(shí)突出、教學(xué)環(huán)節(jié)完整、教學(xué)體系完善，既要有教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)策略、教學(xué)過(guò)程，還要有學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、教學(xué)反饋等方面的內(nèi)容。在設(shè)計(jì)微課程內(nèi)容時(shí)，應(yīng)該軟化CAD部分，強(qiáng)化CAE使用，CAE注重實(shí)際應(yīng)用及接口問(wèn)題。課程教學(xué)采用啟發(fā)式教學(xué)，教師在教學(xué)中重點(diǎn)講思路、講方法，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)思考、探索進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備CAE相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和使用計(jì)算機(jī)的能力。在課程教學(xué)過(guò)程中，教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)使用計(jì)算機(jī)在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行搜索，利用網(wǎng)絡(luò)資源，拓展學(xué)習(xí)途徑和學(xué)習(xí)空間。

（三）利用專業(yè)錄制軟件

DEFORM軟件課程是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，但相關(guān)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)教材較少，同時(shí)微課視頻也不多，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)普遍感覺(jué)比較困難。教師在制作微課之前，首先應(yīng)認(rèn)真研究教學(xué)內(nèi)容，儲(chǔ)備一些專業(yè)理論知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)基本理論知識(shí)和概念，要突現(xiàn)主題、內(nèi)容清晰。錄制微課的時(shí)間長(zhǎng)度為5～10分鐘，采用Camtasia Studio軟件，Camtasia Studio是專業(yè)的屏幕錄像和編輯軟件，使用者可以進(jìn)行屏幕操作的錄制和配音、視頻的剪輯、添加字幕、視頻壓縮和播放等。錄制微課程時(shí)打開視頻錄制軟件Camtasia Studio、仿真軟件DEFORM、教學(xué)PPT，邊講解邊演示，最后利用編輯軟件Premiere進(jìn)行聲音、圖片、字幕的后期處理。

（四）模擬計(jì)算過(guò)程和結(jié)果

該模擬技術(shù)過(guò)程包括模型假設(shè)、刀具和工件模型的建立、材料模型的建立、工件和刀具網(wǎng)格劃分、邊界與接觸條件、模擬參數(shù)等。圖2所示為切削力三維仿真曲線。

（五）綜合評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)是對(duì)微課進(jìn)行綜合性的判斷分析，能有效地發(fā)現(xiàn)微課相關(guān)問(wèn)題，從而為微課發(fā)展建設(shè)提供依據(jù)[4]。微課制作完成后，要多次進(jìn)行觀看測(cè)試，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)進(jìn)行修改完善。同時(shí)，要對(duì)作品進(jìn)行效果評(píng)價(jià)?？梢哉彝姓归_討論，可以咨詢學(xué)習(xí)對(duì)象，進(jìn)一步探討教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程、教學(xué)方法等是否需要改進(jìn)，教學(xué)效果是否還能繼續(xù)提高等[5]。在微課建設(shè)中，開展網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)，錄制了課程學(xué)習(xí)視頻，學(xué)生可以學(xué)習(xí)然后參加考核完成學(xué)分。然后，需要建立課程QQ群，通過(guò)QQ上討論學(xué)習(xí)上的問(wèn)題，學(xué)生應(yīng)積極參與，學(xué)生在平臺(tái)學(xué)習(xí)中遇到的各種問(wèn)題可以實(shí)時(shí)與教師進(jìn)行進(jìn)一步溝通。此外，錄制DEFORM軟件教學(xué)視頻，學(xué)生可以自主學(xué)習(xí)軟件，掌握軟件的使用。課程實(shí)行傳統(tǒng)授課方法與多媒體教學(xué)手段相結(jié)合，教師講授與學(xué)生互動(dòng)相結(jié)合，教師評(píng)學(xué)與學(xué)生評(píng)教相結(jié)合。

（六）線下輔導(dǎo)

教師可以將制作好的DEFORM軟件微課視頻發(fā)送給學(xué)生，這樣學(xué)生就可以根據(jù)進(jìn)度來(lái)隨時(shí)觀看學(xué)習(xí)。通過(guò)課后線下輔導(dǎo)，教師可以和學(xué)生互動(dòng)，讓學(xué)生及時(shí)知道自己存在的不足，調(diào)整個(gè)人學(xué)習(xí)計(jì)劃。通過(guò)課后線下輔導(dǎo)，為學(xué)生提供切合實(shí)際需要的支持服務(wù)，指導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)生提高學(xué)習(xí)的效果，對(duì)遠(yuǎn)程教育的教學(xué)質(zhì)量具有重要的作用。學(xué)生可以自主學(xué)習(xí)，通過(guò)實(shí)例親自操作，學(xué)會(huì)CAE軟件使用，遇到問(wèn)題還可以向老師請(qǐng)教，不斷進(jìn)步。通過(guò)線下輔導(dǎo)，教師也可以加強(qiáng)專業(yè)技能，提高指導(dǎo)水平。CAE微課的建設(shè)，對(duì)教師隊(duì)伍建設(shè)以及專業(yè)教師本身都提出了更高的要求。不僅要求教師具有扎實(shí)、系統(tǒng)的專業(yè)理論知識(shí)，同時(shí)要具備一定的實(shí)踐能力，在教學(xué)上能夠?qū)⒗碚撝R(shí)與實(shí)際工程問(wèn)題相結(jié)合。

四、結(jié)語(yǔ)

目前，廣播電視大學(xué)已經(jīng)向開放大學(xué)轉(zhuǎn)型，教師和學(xué)生的角色、教學(xué)方式、教學(xué)模式都要有相應(yīng)的轉(zhuǎn)變。在教育信息化的背景下，在遠(yuǎn)程教育中探索各專業(yè)微課建設(shè)很有意義。針對(duì)DEFORM軟件微課建設(shè)應(yīng)用現(xiàn)狀，微課建設(shè)應(yīng)對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的困難，加強(qiáng)微課內(nèi)容建設(shè)，促進(jìn)仿真實(shí)踐技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容的有效結(jié)合，在教學(xué)中重點(diǎn)講思路、講方法，引導(dǎo)學(xué)生不斷思考，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的主體性，為DEFORM軟件學(xué)習(xí)帶來(lái)新的活力。

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[作者簡(jiǎn)介]韋遼，廣西開放大學(xué)講師，博士，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì);謝履攀，廣西開放大學(xué)經(jīng)濟(jì)師，研究方向：經(jīng)濟(jì)學(xué)。

[責(zé)任編輯 鄭 鴻]