基于线上教学平台的《精密机械与仪器》混合教学模式的改革探索

周怡琳 孔志刚 姚燕 唐玲

摘  要：针对《精密机械与仪器》的培养要求和课时量有限的情况，基于北邮“爱课堂iclass”平台建立了微课视频、单元配套课前预习题、作业题、拓展习题等在线教学资料库。在此基础上，进行了《精密机械与仪器》专业课传统教学与翻转教学的混合教学模式改革探索。采用学生讲课、教师深化、先练后学再修改等教学方法，不断提高学生的学习主动性、深入性，达到强化学习效果的培养目的。

关键词：混合教学模式;专业课;线上教学资料库

Abstract： In view of the training requirements and the limited class hours of precision machinery and instruments， based on the "iclass" platform of Beijing University of Posts and Telecommunications， an online teaching database of micro-class video， the pre-class preview questions， homework questions and extended exercises for each unit was established. On this basis， the paper explores the reform of the mixed teaching mode of traditional teaching and flipped teaching of the specialized course of precision machinery and instruments. The teaching methods， such as lectures given by students， deepening by teachers， practicing firstly and then revising later， are adopted to continuously improve students' learning initiative and depth， so as to achieve the purpose of strengthening the learning effect.

Keywords： blended teaching mode; specialized courses; online teaching database

一、专业基础课混合教学模式改革研究的意义

“测控技术与仪器”专业设置的《精密机械与仪器》是一门适用于仪器仪表类专业学生机械设计知识和能力培养的4学分专业基础课，在专业培养计划中具有重要的地位[1]。主要讲授精密机械和仪器中常用机构和零、部件的工作原理与设计方法，并适当介绍材料与热处理、公差与配合方面的基础知识和应用，是测控技术与仪器专业本科学习期间的一门综合性机械类基础课程。为了在有限的64学时情况下保证教学质量，同时能有效培养学生的机械设计能力，对《精密机械与仪器》课程在教学内容、教学方法和教学手段等方面进行全面改革探索是十分必要的。

借助网络教育平台，可建立一系列辅助课程学习的资料库，教师就可以在上课前布置学生先行自主学习，接着在课堂上让学生与同学和老师进行交流互动，形成翻转教学，课后再完成平台布置的作业和自主进行深度拓展[2-4]。这种教学模式既补充了传统意义上的课堂教学方法的单一和学时不足问题，又能更好地吸引学生主动学习，使之成为学习的核心。

在《精密机械与仪器》专业基础课中将教学内容进行重点难点和知识结构分析，建立基于北邮“爱课堂iclass”平台的在线教学资料库，而后将线上自学与翻转课堂、传统课程教学模式相结合，把原来受学时限制课上不能解决的问题通过课前线上预习、课堂讲解讨论、课后线上作业实现完全消化吸收，转变教师和学生角色，树立“以学生为中心”的新理念，对提高《精密机械与仪器》专业基础课程的教学效果具有极大的意义。

二、线上教学资料库的建设

（一）教学资料库的构建设计

以提高专业基础课教学效率和效果为目的，围绕实施混合教学模式改革探索，前期进行了基于北邮“爱课堂iclass”平台的线上教学资料库的建设[5]。资料库的内容选取和相互关系如图1所示。通过教师介绍，使学生对任课老师的教学能力、教学特点和科研情况有所了解，建立与老师的联系方式。通过查阅教学大纲了解本门课程的教学目的、对毕业要求的达成贡献、具体的课程内容和考核方式。从教学进度表可以掌握课程内容和实验内容的时间安排，有利于学生对课程学习进度的把握。对各章节的内容结构与知识点进行详细深入地分析梳理，建立知识点结构脑图，以便于学生在线学习时能够准确把握所学内容在课程总体系统中所处的位置和前后内容的衔接关系。在课程教学内容的重点和难点分析基础上，确定了每章内容中的核心问题，制作讲义并录制微课视频，达到提高教学目标性和突出重点的目的。之后，再根据线上学习需求，通过设计适合課前自学的预习题、辅助知识领会的作业题和课后进一步深入理解拔高的拓展题，实现对学生不同学习阶段需求的全覆盖。随堂实验的设计是通过教学实验加强对某一定理理论的理解。最终形成了完整的线上教学资源库，为混合教学模式的课前、课上、课后教学活动提供了学习资源和线上环境。

（二）教学平台使用情况分析

通过爱课堂平台的统计软件，可以看到一个学期内，34名学生对本课程教学资源资源不同模块的点击率，见表1。可见，点击次数最多的三项是知识点讲义PPT、作业习题解答、微课视频。学生们下载讲义PPT是最多的，这是传统教学模式和翻转教学模式都十分需要的教学资源，是老师对核心内容的总结和梳理。作业习题解答浏览次数也多，说明学生还是很重视作业内容，这是保证对教学重点内容进行消化所必备的环节。排第三位的是微视频，这是对于翻转课堂课前预习最好的辅助工具，也可以作为课后复习查缺补漏的助手。点击率其次的三项是课前预习题、知识结构、拓展习题。课前预习题下载的频次不算高，说明学生们在自主学习的主动性上还是不能一步到位，这与长期被动式教学有关。对知识结构图的浏览次数不足，说明学生还是没有体会纲领对于学习的重要性。而拓展习题的学习人次只有作业题浏览人次的一半，说明有些学生满足于完成作业，对于深入理解拓宽思路方面对自己要求不足。教学大纲、教学进度安排、随堂实验指导书浏览次数较少。一方面是因为这三项资料有印刷版，但另一方面原因可能是学生们不觉得教学大纲、进度安排与自己的学习有很直接的关系。

三、混合教學模式设计实践

基于线上教学资料库的混合教学模式是部分内容采用传统教学方式，部分内容采用翻转教学模式。教学过程实施的计划是按课前知识获取、课上知识内化和课后知识巩固三个阶段完成。课前知识获取阶段采用线上模式开展。学生通过“爱课堂”接收单元学习任务，通过查阅教学资源、观看微课视频学习掌握单元知识点，并完成预习题。课上知识内化教学阶段采用翻转课堂和传统课堂讲授混合模式开展。教师根据学生对单元知识的掌握情况，对重点与难点进行课堂解析、交流讨论，起到画龙点睛的作用。课后知识巩固阶段采用线上模式开展。学生通过“爱课堂”自主完成课后作业和拓展学习任务，并开启下一单元的学习任务。充分激发学生的自主学习欲望，减少对老师的依赖性。

（一）翻转课堂教学内容设计

《精密机械与仪器》内容十分丰富，哪些内容采用传统教学方式、哪些内容采用翻转教学方法需要斟酌。由于本专业大部分课程都没有采用翻转教学模式，且通过对学生调查，很难令全部学生直接进入翻转教学所需要的课前自主学习、课上交流讨论、课后拓展深化状态。因此，在选择翻转课堂与传统课堂的内容安排中，初步选择了知识点相对独立且易于自学的内容进行翻转课堂试点。

比如翻转课堂选取“平面连杆机构的图解法设计”一节。在学习了平面连杆机构的工作原理后要求学生自主学习平面连杆机构的图解法设计，其中 “按给定连架杆对应位置设计四杆机构”中的刚化反转法是难点，所以安排两组同学对这一知识点进行讲解和相互补充，老师在课堂上把重点放在刚化反转法的应用上，在原有教学内容里增加了不同连架杆做原动件情况下的按给定连架杆对应位置图解法设计四杆机构的拓展内容，使以往学生在传统教学模式中课上难以消化的内容不但掌握而且深化理解。

再比如：翻转课堂选取“轴的设计”一节。轴是最重要的回转机构，凡是装在轴上的旋转部件的工作都会受轴的影响。而轴设计的难点是轴的结构设计，涉及到轴的强度、刚度校核，还有其上安装的各种零件的轴向和周向定位关系，以及轴上不同轴段的加工工艺。学生在缺乏实践经验的情况下进行轴的设计经常会出现顾此失彼的结构设计错误。传统的教学是以举例方式进行轴设计的流程讲解，学生们是被动接受知识，没有举一反三的余地。翻转课堂教学安排学生自主学习教材的案例，然后直接进行书后作业中一道轴的结构设计改错题，从轴的装配图上直接找出设计不合理的地方，并提出改进意见。课堂上老师通过各种图例结合设计理论、装配、加工工艺讲解轴的设计思想和注意事项，而后分析提前布置的结构改错题，把学生们找出的错误一个一个进行分析、归类，指出学生做错、遗漏的原因，而后立即引入两套装配图，进行轴结构设计的分析和改错，强化设计过程中如何综合考虑多种影响因素。

本课程除随堂实验和复习课外有50学时教学课，翻转教学的学时为10学时，占20%，比例并不高，主要考虑学生的接收能力和混合教学方式过程中的探索过程，为之后的教学改革深入奠定基础。

（二）翻转课堂组织实施

首先，在学期初就对所有学生进行分组，每组6人。这样在课前自学环节可以起到小组内同学互相帮助取长补短的效果，避免有些同学进入状态慢，导致最后掉队的情况。其次，保留的传统教学模式部分，要求学生也利用线上资源进行预习、复习、拓展。而翻转教学部分，要求以组为单位进行自主学习，把需要课上讲解的知识点提前分配给每个组重点准备，由每组推选一人进行课上讲解，每次要求更换不同的同学，给每位同学锻炼讲解重点的机会。而后，课上知识内化教学阶段，有的章节内容采用学生先讲解重点、组间相互批评补充、教师强化难点的组合方式;有些内容采用先做题、再讲重点、课堂解析、交流讨论、而后改错的形式，来开展翻转课堂和传统课堂相结合的模式。教师要随时发现学生自主学习的薄弱点，进行重点梳理和强调。依据对学生自主学习程度的判断，进行知识深化的程度调整。

（三）教学模式改革的学生评价

对基于“爱课堂”平台网上教学资源的混合教学模式改革进行学生调查。68%的学生觉得分组学习起到了互相帮助取长补短的效果，50%的学生喜欢同学讲解部分课程内容这种形式，71%的同学认为翻转课堂中老师对重点的再强调是十分必要的。79%以上的学生喜欢翻转课堂中先做题、再听课、再修改错题的方式，认为学习效率高。仍然有29%的同学认为更适应老师讲课的传统教学方式。从对线上资源的使用效率、使用目的的调查中发现，学生们长期的靠听老师讲课，课后自己复习消化的学习模式占据了主导，线上教学资源大部分用在了课后对核心内容的总结和梳理、对教学重点内容进行消化、课后复习查缺补漏。有部分同学在努力尝试自主学习，配合翻转课堂的教学改革，但仅达到半数，说明推进混合教学模式改革还是一个需要长期不断推进的工作。

四、结束语

基于北邮“爱课堂iclass”平台建立了完整的《精密机械与仪器》专业课的线上教学资源库，为混合教学模式的课前、课上、课后教学活动提供了学习资源和线上环境。通过各章内容分析初步选取适当的教学内容进行翻转课堂试点。课上知识内化教学阶段，有的章节内容采用学生先讲解重点、组间相互批评补充、教师强化难点的组合方式;有些内容采用先做题、再讲重点、课堂解析、交流讨论、而后改错的形式，来开展翻转课堂和传统课堂相结合的教学模式。实行学生分组制，以便取长补短。混合教学模式受到绝大部分同学的欢迎，但是仍有29%的同学感觉更适应传统教学模式。从线上教学资源使用效率也可看出，学生自主学习配合翻转教学的比例只有半数，推进混合模式教学模式改革还需要学生适应，是一个不断推进的过程。

参考文献：

[1]周怡琳，姚燕，吕美玉.测控专业精密机械课程设计的改革与实践探索[J].实验室科学，2011（4）：63-65.

[2]陈肖庚，王顶明.MOOC的发展历程与主要特征分析[J].现代教育技术，2013，23（11）：6-10.

[3]张金磊.“翻转课堂”教学模式的关键因素探析[J].中国远程教育，2013（10）：59-64.

[4]汪晓东，张晨婧仔.翻转课堂在大学教学中的应用研究——以教育技术学专业英语课程为例[J].现代教育技术，2013，23（8）：11-16.

[5]Yilin Zhou， Zhigang Kong， Yan Yao， et al. MOOC Design of the Specialty Course of Precision Machinery and Instruments[C]. 2018 International Conference on Humanities and Advanced Education Technology （ICHAET 2018）.