机械设计课程混合式教学模式研究与实践

王引卫　姚良　张宏伟　王丙铮　吴平平

摘 要：本文围绕混合式教学模式在机械设计课程中应用的各个环节，对该课程的教学内容选择与线上资源建设、教学组织实施、课程成绩评定方式等进行相应的研究与改革实践，并通过具体的教学设计示例说明混合式教学的具体实施过程，经过对两期学生的教学实践证明，教学效果良好，课程目标达成度提升。

关键词：OBE 机械设计 混合式教学

Research and Practice on Mixed Teaching Mode of Mechanical Design Course

Wang Yinwei Yao Liang Zhang Hongwei Wang Bingzheng Wu Pingping

Abstract：This article focuses on the various aspects of the application of the hybrid teaching model in the mechanical design course， and conducts corresponding research and reform practices on the selection of teaching content and online resource construction， teaching organization implementation， and course performance evaluation methods for the course. And the specific teaching design examples are used to illustrate the specific implementation process of blended teaching. The teaching practice of the two phases of students has proved that the teaching effect is good and the degree of achievement of the course goal is improved.

Key words：OBE， mechanical design， blended teaching

混合式教学利用互联网和数字媒体技术，将线上的学习资源与线下的师生面授教学相结合，可以融合网络教学与面授教学双方的优点，受到很多高校的关注。《机械设计》是机械类专业的专业基础课，承担了培养学生常用机构和零部件设计能力的任务，为今后学生从事工艺编制、数控编程、设备改造与维护以及CAD/CAM技术等方面的工作提供一定的知识和能力基础。西京学院机械工程学院机械设计课程组在该课程中研究探索应用线上、线下混合式教学，有效调动了学生的学习热情、激发了学生的学习兴趣、提高了学生的自我学习能力，培养了学生应用机械设计的知识和技能解决复杂机械工程问题的能力。在当前大力推动“产出导向”的工程教育专业认证背景下，根据课程对毕业要求的支撑，反向设计教学目标并重构教学内容，研究并探索课程教学组织方式，无疑具有重要的理论与实践意义。

1 课程目标凝练

课程目标由毕业要求、课程体系和课程特点确定，目标要细化，分条列出，能考核、可衡量，目标必须完全覆盖对应的毕业要求，课程内容可适当扩展。1个课程目标对应一个指标点，2个或者2个以上的课程目标可以对应相同的指标点。

机械设计课程目标可以根据熟悉结构特点、会选型、能设计，懂分析，可改进开发等层次递进分条列出。具体文字描述可以依据专业毕业要求分解情况及专业特色来阐述。

关于专业特色的融合可以表达为：如“能够根据工程实际的特定要求，运用标准、规范、手册、图册和有关技术资料，分析或改进某机械领域中的机械装置”。这里的某机械可根据专业特色描述为建筑机械，也可以是通用机械、矿冶机械等。

2 课程内容选择与线上资源建设

依据课程目标，精心设计选择具有先进性、科学性，反映本学科领域的最新科技成果的教学内容。注重行业和企业对人才工程能力的要求，根据应用型人才培养目标，以工程实例序化教学内容，重視教学做合一性。对教学内容进行大胆调整，注重基本知识和技能，不注重冗长的数学计算，精简理论知识，以实践应用为主。删减了机械设计总论和机械零件的强度等理论章节，将相关知识点融入到相关项目任务中做讲解;在现有课程框架（连接、传动机构、轴系零部件）的基础上，增加基于新工科的新知识、新技术应用的教学内容，特别是增加最新的科技成果在工程实际中应用的案例分析。如机械零件设计软件应用、优化设计等。

线上教学资源主要是机械设计网络SPOC，包括电子版课程大纲、授课计划、多媒体课件、教学动画与视频、微课、对标试题库，综合设计案例等。

3 混合式教学组织实施

本课程总学时48，其中课堂38学时，线上10学时，已在西京学院机械设计制造及其自动化专业2015级和2016级学生中实施。线下教学班（40-50人），在多媒体教室或智慧教室进行，可移动式桌椅，学生分组就座，借助智能手机进行互动。

学生课前在线上进行知识点自学，为课堂讨论做准备，课后在线上进行重难点的巩固复习及自测，课堂上参与以工程项目实例为牵引，任务驱动或问题驱动的讨论。课堂教学通过SKIPS教学法来实施：第一步Story，引入工程项目实例激发学生兴趣;第二步Knowledge，测试相关知识点，检查线上学习效果，和（或）针对重难点讲解相关知识点;第三步Idea/Ideology，由以上内容阐发令人思考的观念和理念，实现课堂对价值观的塑造或引领作用;第四步Problem，针对工程项目实例，提出问题或任务;第五步Solve，通过小组讨论、汇报、交流，教师总结，最终解决问题，布置课后作业。

4 课程成绩评定方式改革

改变以往一卷定成绩的考核方式，采用累加式的评定方式，总成绩为100分，分配到每个课程目标，如表1所示。以4个课程目标为例。课程成绩评定由形成性评价和终結性评价组成。形成性评价一般占30%至50%，由线上学习、课堂表现、课后作业组成，表1以占比40%为例。终结性评价以期末卷面考试进行。实验成绩占比由实验学时占总学时比例确定，对应一个课程目标。

线上学习评价方式如表2所示。由学习时长10%、单元测试40%、期末测试40%及论坛讨论10%组成。

5 教学设计示例

通过混合式教学设计，使教学内容从课内到课外形成互补，使教学环节从线上到线下形成闭环。推进OBE教学理念，学生通过课程平台进行线上学习，线下参与以工程项目实例为牵引，任务驱动或问题驱动的课堂讨论。形成在线学习+项目教学、在线学习+案例教学、在线学习+基于问题教学的“互联网+”翻转课堂模式，逐步提升解决复杂工程问题的能力。

如表3所示，以机械设计中齿轮机构受力分析为例，形成了课前、课中、课后三个阶段，以及针对目标知识点的教师、学生活动，教学资源、评估方式等环节的整体教学设计体系。

6 结语

通过重构课程结构，合理分配在线学习和课堂面授内容，实现线上线下混合式教学，真正体现以学生的学为中心，充分发挥学生的主体地位，采用工程实例为牵引的项目化教学将枯燥零散的知识系统化，激发学生的学习兴趣，培养了学生的工程实践能力。课程教学改革后，学生学习自主性明显提升，超过500名学生线上注册，在线学习时长平均达1200分钟/生，论坛发帖数共4290条，平均8条/学生。课堂上有效学习行为增多，学生听课率、抬头率、参与率提高，98%以上的学生能积极参加小组讨论。近两届学生课程目标达成度平均为0.75以上，学生工程实践能力提高。学生在全国大学生机械创新设计大赛中，荣获国家级一等奖2项，陕西省一等奖5项、二等奖17项。课程被认定为省级线上线下混合式“一流课程”，在今后的建设过程中将补充完善线上资源，使线上资源更具有互动性、趣味性，构建实践教学环节的混合式教学模式，建设完善的持续改进机制。

研究课题：本文得到西京学院教改项目“基于“学习产出”（OBE）教学模式的机械设计课程群教学改革与实践”（JGYB1904）的资助。

参考文献：

[1]申燚，方海峰，吴群彪，袁明新.基于MOOC与SPOC的机械设计课程设计教学研究[J].装备制造技术，2019（08）：168-170.

[2]李刚.基于MOOC平台的《机械设计基础》混合式教学模式构建及思考[J].当代教育实践与教学研究，2019（15）：48-49.

[3]刘丰源.促进本科生深度学习的混合式学习活动设计研究[D].山东师范大学，2019.