机械设计课程线上线下教学方法与效果探讨

曾娣平，邹利华，郭文敏，吴海江

机械设计课程线上线下教学方法与效果探讨

曾娣平，邹利华，郭文敏，吴海江

(邵阳学院机械与能源工程学院，湖南 邵阳 422000)

以2020年和2021年两个春季学期的机械设计课程教学效果为研究对象，通过比较基于线上教育平台和基于“线上线下”的两种教学模式的教学效果，对机械设计课程的教学方法进行了探讨。

教学效果；线上教育平台；“线上线下”教学模式

2020年春季学期，受新型冠状病毒肺炎疫情的影响，各级教育教学活动陷入停摆状态。在教育部“停课不停教，停课不停学”的要求和指导下，各级教育教学部门积极开展线上教学，保证疫情期间的教学进度和教学质量[1]。早在2019年秋季学期，邵阳学院就组织各级院系的任课教师进行了“超星学习通”教学平台的培训和学习，教师已经在该平台发布了课程任务、授课课件、授课视频以及作业等相关学习资料，具备了线上教学的基础。疫情期间，为保障线上教学质量与线下课堂教学等效，引入中国大学MOOC在线课程资源进行理论教学；引入国家虚拟仿真实验教学项目共享平台、高等学校机械工程学科虚拟仿真实验教学共享平台等开发线上实践教学。机械设计课程组的教师依托中国大学MOOC网，利用优质在线课程资源——“西北工业大学机械设计MOOC”建设了“邵阳学院机械设计异步SPOC”网络课程资源库，通过腾讯视频会议、微信慕课堂小程序，QQ交流群等方式联合开展线上教学。

2021年春季学期，全国恢复了正常的教育教学工作，各大高校的教学模式由线上教学转移到了线下教学。通过一个学期线上教学模式的实践，其优缺点逐渐显现。课程组结合线上教学模式的优点，在2021年春季学期的机械设计课程教学中采用了“线上线下”结合的方式。

1 　机械设计课程特点

机械设计课程是面向机械类本科所有专业的主干基础课程，也是学习专业课程和从事机械类产品设计的必备基础。机械设计课程的内容包括各种经典的机构设计、通用零件的设计和选用、结构计算以及优化处理等设计知识。学习该课程需要综合应用到机械制造基础、机械原理、材料力学、机械工程制图、机械工程材料、公差及互换性等课程的知识。通过系统地学习机械设计的基本理论和基本设计方法，有效培养学生的设计、构思和创新能力。

2 　线上教学

2.1 　线上课程的开设过程

机械设计课程教学由60学时的理论课，8学时的实验课以及3周的课程设计组成。理论课的具体教学过程如下：

第一步，建设“机械设计异步SPOC”。课程组按照课程的教学内容和进度，在大学生MOOC网上构建了“机械设计异步SPOC”网络教学资源库。学生通过认证后，可在线观看课程的教学视频、多媒体课件等异步SPOC学习资源。为方便教师管理，督促学生学习，避免学生出现刷课现象，教师按课时发布网络教学资源后，要求学生通过扫描教师发布的课堂码进入慕课堂班级。学生按照学校已经制定好的课表进行微信慕课小程序签到学习。MOOC网更新学习数据后，教师可通过查看学生的学习数据，掌握线上学习的完成情况。

第二步，建立学习交流QQ群。课前，教师在群内发布学习通知、授课计划、学习要求等内容；课后，通过线上交流讨论，让学生反馈学习中遇到的问题，及时进行学习答疑，在群里发布重点和难点微课视频等。

第三步，要求学生在微信慕课小程序和腾讯会议视频中联合签到。在每节课开始时，先让学生在微信慕课小程序中签到，再以班级为单位进行腾讯视频会议。进入腾讯会议室后，学生签到，教师课中随机点名。被点名的学生在腾讯会议室共享学习屏幕或者在QQ群发学习截图，实现远程监督，保证学生在线学习效果。

第四步，教师课后在慕课堂中发布作业和测验，要求学生在规定时间内完成。在QQ学习交流区进行课程讨论、学习难点交流。

理论教学在10周内全部完成。通过采用这种教学模式，确保学生按时完成学习任务，积极参与学习活动。

实验教学主要是培养学生独立组织实验和自己动手操作的能力，提高学生的实践能力、分析解决问题的能力以及创新能力。疫情期间，国家虚拟仿真实验教学项目共享平台面向高校在校学生提供在线实验学习资源，向有在线实验教学需求的高校免费提供一个学期的在线智能实验室服务。空间目前有2000余个项目开放线上实验。根据机械设计实验教学需要，课程组在国家虚拟仿真实验教学项目共享平台开设“典型轴系部件设计拆装测绘综合实验”和“大型齿轮箱结构设计与分析虚拟仿真实验”，通过平台的实验管理功能查看学生实验完成情况，要求学生在2周内完成实验。

2.2　线上教学效果

线上教学打破了时间和空间的限制，学生通过网络学习数据库及交流平台完成理论课的学习，保证了理论学习效果[2]。通过总结2020年春季学期的教学经验，发现“异步SPOC+”的课堂教学模式存在的不足主要有两个方面：实施理论课的线上教学，以课前教师引导、课后教师发布难点微视频等方式答疑的“教师为辅、学生为主”模式进行，使得学习自觉的学生能收获很好的学习效果，而部分不自觉的学生则存在刷视频、粘贴复制作业等情况；实验课开设量不足，且由于线上的实验平台对网络要求、学生的电脑配置等要求较高，往往会导致一些学生无法按时完成实验，甚至有的学生无法进行网络实验。开设实验课的目的主要是培养学生独立组织实验和动手操作的能力，提高学生的实践能力、分析解决问题的能力以及创新能力。线上实验只能作为一个辅助手段来扩展学生的能力。另外，由于课程设计所涉及的知识点多，要查的公式、图表、参数众多，因此无法在线上完成。

3　“线上线下”同步教学

传统的课堂教学模式，是以学生课前预习、教师课堂讲解、课后作业巩固的方式开展教学工作。在这种教学模式下，学生主动学习的能力和参与学习的自主性很难得到提高。通过线上学习，以学生为主体开展教学，学生的学习参与度和自主学习能力都得到了提高，但是从教学效果来看，也存在着部分学生学习不自觉、实践教学与理论教学脱节等现象。

2021年春季学期，课程组采取了“线上线下”同步教学模式进行机械设计课程教学。让学生通过线上学习完成课程预习，课堂上针对课程内容进行提问式教学，检查学生的预习情况。在课堂教学时注重讲解学生线上学习过程中反馈的重点、难点问题，与学生进行面对面的交流。采用基于问题教学的模式，启发学生的学习主体意识。课后布置线上复习任务，对课堂内容进行巩固。

实践教学以线下实验为主，开展了“螺栓组受力分析实验”、“带传动实验”、“液体动压滑动轴承实验”以及“轴系组合创新实验”。通过实验，帮助学生进一步巩固理论知识。同时，在多媒体教室向学生演示了线上的“典型轴系部件设计拆装测绘综合实验” 和“大型齿轮箱结构设计与分析虚拟仿真实验”，弥补线下实验的不足。在课程结束后，迅速展开课程设计，实现了理论和实践有机结合。

4　结语

通过两个学期不同模式的教学实践，为探讨机械设计课程新的“线上线下混合教学”模式积累了经验并打下了坚实的基础。实施线上教学，虽然能打破传统教学模式对时间与空间的限制，大大提高了学生的学习主体地位，但是对于实践性、综合性较强的课程，存在理论与实践脱节的现象，无法达到课程预计的培养目标，因此应进一步改革机械设计课程的教学方法，注重“线上线下”教学同时进行。通过改革传统教学方法，合理制定“线上线下”教学内容，完善教学体制，可进一步提高学生学习的自主性和有效性。

[1] 教育部应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见. [2020-02-04]. www. moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202002/t20200205_418138.html.

[2] 孔群,赵西梅,卜运祥,等.以 MOOC 为基础的基础医学实验教改研究[J].才智,2018(28):127.

[3] 朱永梅,唐文献,管小燕.基于线上线下智慧教学的机械类课程教学改革与实践[J].大学教育,2020(3).

Discussion on the online and offline teaching methods and effects of “Mechanical Design”

ZENG Diping, ZOU Lihua, GUO Wenmin, WU Haijiang

(Department of Mechanical and Energy Engineering, Shaoyang University, Shaoyang, Hunan 422000, China)

This article takes the teaching effects of “Mechanical Design” in the spring semesters of 2020 and 2021 as the research object. The teaching effects of two teaching modes based on online education platforms and based on “online and offline” are compared. The teaching methods of “Mechanical Design” are discussed.

teaching effect; online education platform; "online and offline" teaching mode

G642

A

2096–8736(2021)03–0064–03

湖南省普通高校教学改革研究项目(湘教通〔2019〕291号-764)

曾娣平(1982—)，女，湖南邵阳人，讲师，主要研究方向为金属学。

责任编辑：阳湘晖

英文编辑：唐琦军