“機(jī)械原理”課程“互聯(lián)網(wǎng)+課堂”混合教學(xué)模式研究*

陳 永 ， 田 輝 ， 王振鋒 ， 王 棟 ， 李慧琴 ， 李世欣 ， 肖亞濤

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南 鄭州 450002）

伴隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的更新迭代，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在全球教育領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，在線(xiàn)學(xué)習(xí)極大地促進(jìn)了高等教育方式的改革與創(chuàng)新，網(wǎng)絡(luò)已逐步深入到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，并發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。比爾·蓋茨曾預(yù)言“未來(lái)我們可以在網(wǎng)上免費(fèi)獲得世界上最好的課程，而且這些課程比任何一所單獨(dú)的大學(xué)提供的課程都要好”。與此同時(shí)，在線(xiàn)學(xué)習(xí)具有不受時(shí)間空間的限制、快速和及時(shí)性、可重復(fù)性及豐富的相互性和協(xié)作性等優(yōu)點(diǎn)，卻無(wú)法取代師生的課堂授課模式。倘若核心課程及其知識(shí)元素缺少師生的有效互動(dòng)和溝通，那么學(xué)生就不能獲得預(yù)期的學(xué)習(xí)效果。因此，如何充分體現(xiàn)在線(xiàn)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)、啟發(fā)和監(jiān)控教學(xué)過(guò)程的作用，將在線(xiàn)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)和傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式優(yōu)勢(shì)有機(jī)結(jié)合起來(lái)的混合教學(xué)模式已成為教育教學(xué)研究的熱點(diǎn)。

2021 年河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院?jiǎn)?dòng)“工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證”工作，學(xué)院積極優(yōu)化專(zhuān)業(yè)核心課程和學(xué)分設(shè)置。機(jī)械原理作為機(jī)械制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的10 門(mén)核心課程之一[1-3]，重要知識(shí)點(diǎn)包含機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，在目前的教學(xué)過(guò)程中，主要存在以下問(wèn)題：1）課程學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多、要求高，導(dǎo)致課時(shí)安排和課程內(nèi)容極不匹配。教師為了確保教學(xué)任務(wù)的完成，必然會(huì)加快教學(xué)進(jìn)度，造成的后果就是許多方面的講解都淺嘗輒止，缺乏深入的探究，這種完全依靠教師的課堂授課已不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中囫圇吞棗、不求甚解的現(xiàn)象比較普遍，教學(xué)效果差。2）“機(jī)械原理”課程內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源未能與現(xiàn)代機(jī)械原理技術(shù)發(fā)展實(shí)現(xiàn)同步[4-6]，可供學(xué)生課下補(bǔ)充學(xué)習(xí)的資料較少，不能滿(mǎn)足學(xué)生深入學(xué)習(xí)的需求。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于機(jī)械原理學(xué)習(xí)在線(xiàn)學(xué)習(xí)的形式仍然以課堂教學(xué)錄像和知識(shí)講授為主，本質(zhì)上仍未能脫離傳統(tǒng)課堂教學(xué)的形式。3）大部分教學(xué)改革實(shí)踐成果都難以落實(shí)到日常教學(xué)工作中，教學(xué)方式仍然以傳統(tǒng)課堂講授為主，過(guò)分依賴(lài)授課教師的知識(shí)內(nèi)容灌輸，束縛了學(xué)生的工程思維能力和創(chuàng)新活力，忽略學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和溝通能力，學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)悟能力和師生課堂互動(dòng)亟待有效提高。

從當(dāng)前以慕課（MOOC）、微課等為代表的在線(xiàn)學(xué)習(xí)模式來(lái)看，在線(xiàn)學(xué)習(xí)主要將知識(shí)碎片化，制作小視頻進(jìn)行課程建設(shè)，一個(gè)視頻只講授一兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)，適用于知識(shí)點(diǎn)較分散的課程教學(xué)，具有小而精的特點(diǎn)。這種模式雖然給學(xué)生帶來(lái)新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，可以充分利用零散時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，易于接受且不容易產(chǎn)生疲勞，但是缺乏知識(shí)的系統(tǒng)性和連貫性，缺乏教師的引導(dǎo)、啟發(fā)和監(jiān)控，并不一定能達(dá)到理想的學(xué)習(xí)效果。另外，面對(duì)面的知識(shí)傳授過(guò)程，對(duì)于育人中的人格與道德的熏陶更為直接。西湖大學(xué)校長(zhǎng)施一公院士曾說(shuō)：“我回國(guó)的根本目的是為了育人，教育一批人。育人在于育心，做科研是育人的一個(gè)重要環(huán)節(jié)?！本€(xiàn)上授課教師缺乏與學(xué)生之間的面對(duì)面答疑解惑和情感溝通，同時(shí)教師的人文關(guān)懷和學(xué)生的心靈傾訴很難產(chǎn)生共鳴，而且授課內(nèi)容要加入最新的課程思政元素。鑒于此，教師利用在線(xiàn)授課模式融入的思政教育和心靈溝通存在一定局限性。特別需要重視的是，在線(xiàn)授課可能導(dǎo)致師生關(guān)系生疏，致使學(xué)生學(xué)習(xí)“機(jī)械原理”時(shí)遇到的難點(diǎn)不能及時(shí)反饋。鑒于以上問(wèn)題，“機(jī)械原理”課程組教師積極探索適合當(dāng)下學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，考慮傳統(tǒng)與在線(xiàn)課堂的結(jié)合問(wèn)題，提出了“互聯(lián)網(wǎng)+課堂”混合教學(xué)模式[7-12]。

1 教學(xué)問(wèn)題

1.1 混合式教學(xué)設(shè)計(jì)問(wèn)題

教學(xué)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)混合式教學(xué)的核心，即如何有效結(jié)合在線(xiàn)學(xué)習(xí)和傳統(tǒng)課堂，實(shí)現(xiàn)兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)?！皺C(jī)械原理”課程要回顧機(jī)械制造基礎(chǔ)、現(xiàn)代工程圖學(xué)、理論力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、高等數(shù)學(xué)和理論力學(xué)等課程基礎(chǔ)知識(shí)，特別要用到機(jī)械設(shè)計(jì)的重要章節(jié)知識(shí)點(diǎn)。授課老師講解“機(jī)械原理”課程時(shí)，需要引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的基本機(jī)械原理和設(shè)計(jì)方法解決復(fù)雜工程中遇到的難題?！皺C(jī)械原理”的學(xué)習(xí)不同于基礎(chǔ)理論課學(xué)習(xí)，更多需要系統(tǒng)的邏輯思維能力和動(dòng)手繪圖計(jì)算能力。鑒于此，教學(xué)設(shè)計(jì)中要著重考慮課程內(nèi)容的安排，如哪些內(nèi)容需要在課堂詳細(xì)講解，哪些內(nèi)容可作為在線(xiàn)學(xué)習(xí)布置給學(xué)生，教師組織課堂討論，如何安排“課前+課上+課后”的教學(xué)內(nèi)容等。因此，基于混合式教學(xué)的詳細(xì)教學(xué)設(shè)計(jì)是教師重點(diǎn)要解決的問(wèn)題。

1.2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的建設(shè)和利用問(wèn)題

目前，“機(jī)械原理”網(wǎng)絡(luò)課程資源相對(duì)較少，展現(xiàn)方式仍以教學(xué)錄像和知識(shí)講授為主，本質(zhì)上仍未能脫離傳統(tǒng)課堂教學(xué)的形式，不能提供給學(xué)生擴(kuò)展學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)課程資源，就不能充分發(fā)揮在線(xiàn)課程的優(yōu)勢(shì)，混合式教學(xué)的實(shí)現(xiàn)也就無(wú)從談起。本課題組將在梳理教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，充分利用信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將圖形、聲音、視頻等電子資源聯(lián)系起來(lái)，建設(shè)內(nèi)容和形式豐富的，真正能吸引學(xué)生、適合學(xué)生自主學(xué)習(xí)的“機(jī)械原理”在線(xiàn)課程資源，為混合式教學(xué)模式的實(shí)踐提供支撐。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+課堂”混合教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)

“互聯(lián)網(wǎng)+課堂”的混合教學(xué)模式手段和方法多樣化，對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)提出了更高的要求：目標(biāo)定位精確，內(nèi)容精練，板塊功能明確清晰。利用授課教師的溝通與答疑解惑，指引學(xué)生課外通過(guò)在線(xiàn)學(xué)習(xí)平臺(tái)學(xué)習(xí)優(yōu)質(zhì)的微課及微視頻，檢索“機(jī)械原理”課程相關(guān)高水平文獻(xiàn)，完成課前預(yù)習(xí)任務(wù)，然后將學(xué)生的課前學(xué)習(xí)成果帶到課堂進(jìn)行師生互動(dòng)、學(xué)生與學(xué)生互動(dòng)。教師課堂的主要任務(wù)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生完成重點(diǎn)和難點(diǎn)任務(wù)、提出問(wèn)題與解答問(wèn)題、進(jìn)行討論等，幫助學(xué)生掌握和消化知識(shí)?；旌辖虒W(xué)模式更注重學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生提高學(xué)習(xí)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動(dòng)積極性，改善思維習(xí)慣，促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)在短時(shí)間內(nèi)完成，如圖1 所示。這種教學(xué)模式尋求“教師教學(xué)”與“學(xué)生學(xué)習(xí)”之間的平衡，課前不要求學(xué)生掌握所有的知識(shí)點(diǎn)，只學(xué)習(xí)教師提供的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)任務(wù)，并提出個(gè)人見(jiàn)解或問(wèn)題；在課堂上，教師按照傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行授課，可利用微課等短視頻對(duì)授課內(nèi)容開(kāi)展重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)的深度擴(kuò)展，并騰出專(zhuān)門(mén)時(shí)間對(duì)學(xué)生遇到的瓶頸問(wèn)題進(jìn)行答疑和解惑；授課結(jié)束后，學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)對(duì)課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行鞏固，以及進(jìn)行擴(kuò)展和延伸學(xué)習(xí)，提升學(xué)習(xí)效果。這種混合教學(xué)模式可以使授課教師和學(xué)生高質(zhì)量地積極參與“教”和“學(xué)”，減輕老師的教學(xué)任務(wù)和學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)“機(jī)械原理”的學(xué)習(xí)興趣和思維模式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的高效性和主動(dòng)性?；诖?，“互聯(lián)網(wǎng)+課堂”的混合教學(xué)模式的實(shí)施重點(diǎn)在于“課前+課中+課后”的教學(xué)設(shè)計(jì)。

圖1 混合教學(xué)模式實(shí)施流程示意圖

2.1 課前教學(xué)設(shè)計(jì)

教師借助超星學(xué)習(xí)通、騰訊會(huì)議、QQ 分享屏幕、MOOC 以及釘釘?shù)然ヂ?lián)網(wǎng)平臺(tái)提早布置“機(jī)械原理”課程的預(yù)習(xí)知識(shí)內(nèi)容、章節(jié)PPT 和動(dòng)畫(huà)視頻，本科生及時(shí)學(xué)習(xí)并反饋預(yù)習(xí)效果。學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)授課平臺(tái)分享的短視頻、慕課和章節(jié)PPT 內(nèi)容等，為課前的授課章節(jié)內(nèi)容作充分準(zhǔn)備和思考，并帶著難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)課堂和老師溝通互動(dòng)。教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)查看學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，為課堂教學(xué)做有針對(duì)性的準(zhǔn)備，混合教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 “互聯(lián)網(wǎng)+課堂”混合教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)

2.2 課中教學(xué)設(shè)計(jì)

這一部分利用傳統(tǒng)的課堂講授或討論，同時(shí)添加視頻短片的播放。教師根據(jù)已經(jīng)掌握的學(xué)生課前預(yù)習(xí)程度，設(shè)計(jì)課堂教學(xué)活動(dòng)，錄制或者利用微課資源庫(kù)中的視頻短片，以便有效地進(jìn)行課堂的面對(duì)面教學(xué)。教師講授“機(jī)械原理”視頻比如內(nèi)燃機(jī)動(dòng)畫(huà)、四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)和減速器拆分爆炸圖動(dòng)畫(huà)，短片情景真實(shí)，主題突出，目標(biāo)明確，正好迎合了“互聯(lián)網(wǎng)+課堂”的混合教學(xué)模式，在每一堂課使用3～5 個(gè)微課課例解決教學(xué)過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，并且能夠大大縮短課堂授課時(shí)間。同時(shí)，“機(jī)械原理”相關(guān)視頻短片的播放，讓真實(shí)的情景重現(xiàn)，吸引學(xué)生的注意力，提高課堂教學(xué)效率[13-17]。

2.3 課后教學(xué)設(shè)計(jì)

除了習(xí)題等課后任務(wù)之外，教師可利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行課后內(nèi)容推送，使學(xué)生對(duì)“機(jī)械原理”關(guān)鍵章節(jié)和知識(shí)點(diǎn)的主動(dòng)把握和課前預(yù)習(xí)。同時(shí)，“機(jī)械原理”課程授課教師通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+課堂”信息化技術(shù)手段，充分調(diào)動(dòng)本科生的學(xué)習(xí)興趣和積極主動(dòng)性，提高該課程的教學(xué)質(zhì)量。

3 總結(jié)

綜上所述，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)給學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源，建設(shè)優(yōu)質(zhì)“機(jī)械原理”課程的“互聯(lián)網(wǎng)+課堂”混合教學(xué)模式，充分發(fā)揮在線(xiàn)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，將其作為傳統(tǒng)課堂的補(bǔ)充和擴(kuò)展。同時(shí)，利用傳統(tǒng)的教師課堂授課和學(xué)生在線(xiàn)學(xué)習(xí)的互補(bǔ)融合，運(yùn)用“課前+課中+課后”融合的教學(xué)設(shè)計(jì)，進(jìn)行混合式教學(xué)的探索和實(shí)踐，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，才能有效提升課程教學(xué)效果。