信息化技术在机械设计课程中的创新应用

【摘 要】为了倡导教育信息化发展，以学校课程中心为平台，创建了翻转课堂，对机械设计课堂教学进行改革，以弥补传统教学模式的不足。探索了“机械设计”在线课程建设的内容，形成基于翻转课堂而建立起来的新的教学模式。实践表明：混合式教学模式在一定程度上是以学生为中心来开展学习活动，有利于培养学生的自主学习能力和创新能力。

【关键词】机械设计；翻转课堂；在线课程

中图分类号： G642；TH122-4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）34-0008-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.004

Innovation of Information Technology in Mechanical Design Course

ZHANG De-zhen

（College of Mechanical and Vehicular Engineering Linyi University Linyi，

Shandong Province 276005，China）

【Abstract】In order to advocate the development of educational informatization，Taking the school curriculum center as the platform，the flipped classroom has been created to make up for the shortcomings of the traditional teaching mode，The content of online course construction of mechanical design is explored.Form a new teaching mode and evaluation mechanism based on the flipped classroom.Practice shows that to a certain extent，the mixed teaching mode is student-centered to carry out learning activities.It is conducive to the cultivation of students"autonomous learning ability and innovative ability.

【Key words】Mechanical design；Flip classroom；Online course

0 前言

2018年4月13日，教育部正式发布《教育信息化2.0行动计划》，把信息技术手段有效应用于教学与科研，使教学手段科技化、教育传播信息化、教学方式现代化，促进教育改革，从而适应正在到来的信息化社会提出的新要求。为适应高等学校本科教育教学改革新形势，创新本科课堂教学模式，进一步提高课程建设水平和教学质量，探索“机械设计”课程新的教学模式来改变现有状况有着重要意义。机械设计课程主要培养学生掌握通用机械零件的设计方法，具有机械传动装置和简单机械的设计能力，实践性很强，目前课程教学以教师为中心，采用重“教”轻“学”的讲授方式为主，尽管近年来有多媒体等辅助教学手段，但仍面临学生自主性不高等问题。

本文立足人才培养目标及“机械设计”教学现状，通过开发网络教学平台，创建翻转课堂，对机械设计课堂教学进行改革，以弥补传统教学模式的不足，建立新的教学模式和评价机制。

1 翻转课堂简介

翻转课堂译自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，也可译为“颠倒课堂”，是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。在这种教学模式下，课上主要完成师生面对面讲授、答疑、讨论，教师不再占用课堂的时间来讲授信息，这些信息需要学生在课前完成自主学习，他们可以看讲课视频、PPT、阅读功能增强的电子书，还能在网络上与别的同学讨论，能在任何时候去查阅需要的材料。教师也能有更多的时间与每个人交流。在课后，学生自主规划学习内容、學习节奏，自学完成后通过一定的手段测试自学效果，如果没有达到指定目标可要求学生重新自学。

这种教学模式借助网络信息平台，由传统的“教-学”改变为技术支持的“学-教”，对学生的学习过程进行了重构。翻转课堂将知识传授翻转到课下，课堂完成答疑、小组探究及师生间互动，完成知识内化，强调“以学生为中心”，真正做到了“因材施教”。通过网络发布的视频短小精悍，具有暂停、回放等多种功能，可以自我控制，有利于学生的自主学习。复习检测方便快捷，通过在线测验、作业，可以帮助学生及时进行检测，并对自己的学习情况作出判断。学生对问题的回答情况，能够及时地通过云平台进行汇总处理，帮助教师了解学生的学习状况。

2 在线课程内容建设

“机械设计”核心课程小组基于学校课程中心平台开发了“机械设计”课程的网络自主学习系统。通过学校的教务管理系统可以将学生名单直接添加进入系统，学生通过输入自己姓名和学号登陆课程门户网站，浏览该门课程的教学内容，目录包括：师资队伍—课程简介—教学大纲—电子课件及教案实验—教学录像—课程分析。登录课程学习页面后，学生可自主浏览该门课程的教学资料、完成答疑论坛、作业考试、翻转课堂等；教师可以在后台查看每位学生的学习进度，了解课程运行情况，掌握学生学习轨迹，实时发布通知、任务以及成绩管理，可以私信督促少数进度较慢的同学积极完成自主学习，还可通过教学投票，对教学应用效果进行满意度、课程问卷调查。

“机械设计”课程网络自主学习系统的前期建设工作量较大，但教学资源建设完成后，教师只需在后台进行定期的维护或是与学生进行互动交流，可以大大减轻老师的课堂讲授、辅导和批改作业时间，学生成为学习的主人、可以根据自身情况和需要通过平台适时地学习和下载需要的学习资料：打破了传统课堂中学生按部就班学习，实现了学生根据既定节奏学习，因此，翻转课堂提升了教学互动性，加强教学探究性。

3 机械设计课程翻转课堂教学实践

机械设计教学包含大量零件、传动设计，理论性和实践性强，易学生自主学习，适于翻转。以螺旋传动为例，翻转教学的步骤如下：

1）课前准备：

课前学法指导，明确学习目标。以目标为导向，结合螺旋千斤顶设计，梳理关键知识点，建立知识结构。明确重点难点，以问题链牵引兴趣，引导学生思考，提示难点突破方法。

教学资源分享，根据螺旋传动设计教学内容，提供教学视频、PPT等上传至课程中心学习平台。学生上网看微课、PPT；查资料，做PPT课件；教师检查后提出修改意见；学生讨论，做在线测试。

“问题链”设计

课前学习应着重培养学生独立、协作并重的学习习惯，结合本次课程，首先绘制“螺旋千斤顶问题链”，以问题链牵引学生兴趣，引导学生循序渐进开展自学。如问题1：千斤顶材料如何选择？学生课前可以借助电脑和手机APP等方式登录课程中心平台观看教学视频、PPT等，分析螺旋传动的主要失效形式？分析螺杆、螺母材料要求？进而引导学生分析对材料的耐磨性要求，推荐螺旋传动常用材料。问题2：如何满足传动自锁性，首先引导学生思考千斤顶为什么要满足自锁？进而分析自锁条件。通过以上问题锻炼学生独立思考和逻辑思维能力，培养学生自身获取知识的能力。

2）课中组织

教师设计课堂活动，师生进行面对面讲授、答疑、讨论。讨论前，制定评价准则，告知分值比例，旨在学生中营造竞争环境，激发学生求胜愿望。具体能力评价可从创造性思维、信息量呈现、汇报效果、语言组织能力等方面量化。针对“问题链”问题，学生自由分组思考、交流解决方案，教师从中把关，并对每个小组的方案进行评价。针对在线学习中遇到的困惑和没理解的知识点，教师应在课堂上集中进行答疑解惑，必要时还应对某些重要知识点或难点进行课堂讲授此外。在此过程，教师指导学生主动思考、主动探索、主动发现，调动学生学习主动性、自觉性。

3）课后巩固

布置本次课的课后作业，要求学生按时完成，在线提交作业，以巩固所学内容，并预习下次课内容。

4 结束语

信息化教学的特点具有实时性，课上限时在线测试，课堂上在线讨论；具有掌控性，可以随时了解本次课学生掌握的情况，上级主管部门了解各位老师信息化教学的进展情况；具有便捷性，可以实现作业的自动批改，成绩自动统计等；具有丰富性、延续性，丰富的教学资源，建设的资源可以一直延续下去，可以重复使用，可以在其他课程中引用教学资源，实现了课内课外、线上线下、校内校外互融互补的混合式教学。

项目立项后，进行了第一轮次的教学，对比改革前后课堂教学有了很大的变化。通过考试成績对比，结果显示在本次教学实践中的学生成绩普遍高于传统教学的学生成绩，学生工程实践能力也得以提高，学生课程设计、毕业设计、科技竞赛相关知识娴熟。学生评价有了较大提高，这种以“以学生为中心”的教学理念更受欢迎。

【参考文献】

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