机械原理课程混合教学模式的研究与实践

摘要：为了提高教学质量和教学绩效，学校采用清华教育在线网络教学综合平台建设机械原理网络课程。2015年在机制专业采用混合教学，面授36学时，自主学习20学时，课程总评成绩中在线学习占30%。采用混合教学提高了学生学习的积极性和主动性，也提高了教学的绩效。

关键词：机械原理；混合教学；网络课程；教学模式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）27-0169-03

一、引言

随着学分制的实施，学校对专业课程的教学学时进行了不同程度的缩减，但用人单位对专业人才需求的质量标准并没降低，相反，随着各种新技术新方法的不断涌现，专业课程的教学内容还要不断更新和充实，因此，有必要寻求一种在课程学时减少的情况下，又能保证人才培养质量的教学模式。2011年，国外提出了大规模开放课程（MOOCs）的教学模式，许多高校认为找到了一个绝佳的教学模式。实际上，据朱永海、韩锡斌等的调查分析，2012年和2013年，美国高校已经开设MOOCs的仅3.8%，计划开设的仅9.35%，54.05%的高校没有决定开设，有32.85%的高校明确表示不打算开设MOOCs[1]。哈佛大学负责HarvardX（edX）的主任罗伯特・鲁（Robert Lue）教授认为：MOOCs已经过时了，课程不必是大规模的，也不必是开放的[2]。斯隆联盟在线教育在2014年1月的系列报告中，统计了美国高校提供在线课程与混合课程的情况，结果表明，截止2013年底，70%的院校领导认为他们将有40%的混合课程[3]。

二、研究现状

国内有高校在公共基础课中开始试行混合教学，专业课实施混合教学的还很少[4-6]。黑龙江大学的形势任务教育课在2015年采用线上网络教学4个专题，线下面授教学4个专题。安徽大学的形势与政策课在2013下半年就启用了混合教学，学生的总评成绩中，网络学习情况占50%，参加专题讨论情况占30%，网上完成作业占20%。浙江大学的信息技术课采用在线学习加课堂讨论的混合教学。福建化工学校的二维动画制作采用40分钟自主学习加40分钟作品制作的形式实施混合教学，将“听老师讲”变成“自己学”，采用交互式视频讲解技能操作训练，对学生高度分组，满意度很高。石河子大学的家畜繁殖学（54学时），在改革前有44学时为面授，10学时实践，采用清华网络教学平台后，改为线上40学时、实践14学时、面授14学时，建立由1000多道题组成的试题库，学生上机考试，随机抽取试题，由计算机当场给出课程成绩[7]。通过分析国内国外的情况可知，混合教学是教学模式的一种创新，可提高教学质量和教学绩效。

三、混合教学的内涵

混合教学是介于传统课堂教学和完全网络在线学习之间的教学模式，是指将面授教学（Face-to-Face Learning）与在线学习（Online Learning）相融合，以达到有效学习的一种学习模式[8]。传统课堂教学以黑板、实物等为教学媒体，以传授知识为主，注重面授教学的实施，以教师为主体，学生被动接受，学习方式单一，教学评价以总结性评价为主。而混合教学综合考虑课堂教学要素与在线教学要素，教学内容除教材以外，还包括丰富的在线教学内容，教学媒体丰富，教学过程和模式多样化，以学生为主体，由教师进行主导，教学提供线上线下多种学习方式，以能力培养为主，注重将面授教学与在线教学进行互补，发挥最大优势。对比传统课堂教学和完全在线教学，混合教学扩展学习时间、空间和机会，支持多种教学资源的提供，通过交互与合作促进学生积极参与到教学中，支持课程管理活动（例如交流、评估、评分、反馈）。总之，混合课程可提高教学的质量和绩效。

四、机械原理混合教学

机械原理课是机械类专业的一门主干技术基础课程，在学生知识、能力和素质的培养体系中，占有十分重要的地位。本课程的任务是使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能，学会常用机构的分析和综合方法，并具有进行机械系统运动方案设计的初步能力。在培养机械类高级工程技术人才的全局中，本课程为学生从事机械方面的设计、制造、研究和开发奠定了重要的基础，具有增强学生适应机械技术工作能力的作用。

全国机械原理教学指导委员会建议该课程的学时为70学时（理论56学时，实验14学时），课程设计1周[9]。我校2013版人才培养方案修订为60学时（理论46学时，实验14学时）。课时减少了，但随着现代设计方法和先进制造技术的发展，课程内容不断充实，如随着工业机器人的需求发展，课程中新增了开链机构的设计和运动分析。因此，仅靠课堂面授的46学时，教师无法高质量地完成教学内容。

1.机械原理混合教学设计。（1）教学内容的安排。混合教学一般将适合于网络学习的教学内容安排成E-Learning模式，将不适合的内容或者难以实现网络学习的内容安排成老师讲授或指导的模式，并采用网络进行教学信息交流、作业的管理等。笔者对机械原理课程中以下几方面的内容安排了网络自主或协作学习：一是难度大，不容易理解的内容，如机构结构组成等，可在线上多次重放动画（或视频）便于理解；二是纯粹文字叙述、无公式推导演算的内容。具体说来主要有以下一些内容：绪论；机构组成；平面四杆机构的类型；凸轮机构的组成及类型；凸轮从动件常用运动规律；齿轮机构的组成和类型；渐开线齿廓的切制原理；轮系的类型及功用；间歇运动机构的组成及工作原理；刚性转子的平衡；机械运转速度波动的类型及调节方法；机械系统方案设计的一般流程。总计约20学时。（2）网络课程的架构设计。我校的机械原理网络课程采用清华在线教育综合课程平台作为开发平台。该平台支持MOOC、混合教学、网络辅助教学等多种教学模式，是一个通用的网络教学平台，主要有课程建设、课程学习、学习社区、学习分析、课程管理等模块（图1）。我们灵活运用其功能模块，创建机械原理网络课程用户界面及其课程内容，如图2所示。网络课程内容包含教学大纲、教师教案、考试大纲、理论课、实验课、课程设计等内容。另外，还有丰富的图片、视频、动画等课程资源。理论课程内容包括分章节的演示文稿、视频播课、课程作业、试题库、试卷库、课程问卷、答疑讨论等内容。课程实验模块包括实验指导书、实验操作视频、实验报告格式及样例。课程设计模块中主要包括任务书、辅导课的PPT、格式规范要求、样例、几种机构建模及分析软件的使用方法介绍等内容。（3）课程资源的建设。课程资源的类型有文本、图片、动画、视频等。文本可以直接在平台的编辑器中输入，也可在文字处理软件中编辑好后再导入课程平台。图片有教材中的插图、实物照片、三维实体截图等。图片中的线图建议用不同的颜色区分各图形对象，机构结构图建议用三维爆炸视图或动画形式，直观清晰，方便理解。视频可采用手机、摄像头、照相机等常用工具进行制作，进行适当的格式转换，建议单个视频长度不超过5分钟，仅针对单个知识点，文件大小不能太大，方便学生利用零散时间在移动终端上学习。本机械原理网络课程中共制作了171个机构动画素材文件，68个视频素材。

2.机械原理混合教学实践。2015年，我们在2013级机制专业中试用了混合教学。线下第一次课明确上述线上线下的内容安排，对混合教学的实施方式做了说明，对网络课程的使用方法进行了演示，要求学生按教学进度安排进行线上和线下的学习。学生在线学习时可分章节、分知识点观看播课单元，研读课程内容，若有疑问可在讨论区发问，老师和其他同学均可在线上答疑。课程作业暂时只要求客观题在线提交，主观题要求线下提交纸质作业。线下理论课的教学方式也实施了改革，一是对线上的教学内容仅作总结归纳，并通过提问、组织课程讨论等方式检查学生在线学习的效果；二是对线下教学内容采用多媒体教学手段进行精讲。每个月采用网络课程中的试题库对学过的内容实施在线测试，检查学生的学习效果，以督促学生按教学进度完成学习任务。

课程结束后，学生修读这门课程的总评成绩由平时成绩和期末考试成绩两部分组成。平时成绩根据网络课程平台中学生的学习统计给出，占30%；期末考试成绩占70%，其中客观题（40分）采用在线测试，主观题（60分）采用传统纸质考试。从最终成绩来看，成绩符合正态分布，平均成绩75.6分。从学生评教的结果来看，学生满意度为93.2%。

五、结论

混合教学综合考虑了课堂教学要素与在线教学要素，是一种新的教学模式，特别适用公共课和专业基础课的教学。我校在机械原理课程中使用混合教学，显著地提高了教学的质量和绩效，为其他课程起到了示范和引领作用。

参考文献：

[1]朱永海，韩锡斌，杨娟，等.高等教育借助在线发展已成不可逆转的趋势――美国在线教育11年系列报告的综合分析及启示[J].清华大学教育研究，2014，（04）：92-100.

[2]申灵灵，韩锡斌，程建钢.“后MOOC时代”终极回归开放在线教育――2008-2014年国际文献研究特点分析与趋势思考[J].现代远程教育研究，2014，（03）：17-26.

[3]韩锡斌，葛文双，周潜，等.MOOC平台与典型网络教学平台的比较研究[J].中国电化教育，2014，（01）：61-68.

[4]李一浩，王辉，裴旭明.面向机电专业混合教学模式的探索[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2015，（01）：234-235.

[5]唐美玲，关多娇，杨利.混合课堂模式下的《工程流体力学》课程的教学改革[J].经济师，2015，（04）：250-251.

[6]吴东醒，付志文，冯颖竹.农业气象学课程开展混合式教学的实践与探索[J].农业网络信息，2008，（08）：117-120.

[7]清华教育在线.课程共享联盟[EB/OL]：http：///courseunion/course/welcome.jsp.

[8]蔡新.混合教学管理系统的研究与设计[J].现代教育技术，2010，20（7）：40-43.

[9]中国机械工程学科教程研究组编写.中国机械工程学科教程[M].北京：清华大学出版社，2008：50-52.