新工科背景下工程机械类课程慕课教学模式改革探索

摘  要：新工科建设强调学生的学习能力及分析、解决问题的能力培养，对专业课的教学方法和教学模式也提出了新的需求。文章分析新工科背景下工程机械类课程慕课教学的改革方法，并以工程机械构造课程为例，详细阐述关于课程建设、课堂教学改革、学生自主学习能力培养以及考核评价设计等方面教学改革的思考，探索采用课堂教学模式与慕课教学模式相结合的混合式教学方法进行工程机械类课程教学，该方法能够体现实践性较强学科教学方法改革的发展方向和趋势。

关键词：新工科;慕课;工程机械类课程;工程机械构造;教学改革

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）22-0140-04

Abstract： The construction of emerging engineering emphasizes the cultivation of the ability to learnactively， analyze and solve problems， which also puts forward new requirements for the teaching modes and methods of professional courses. The teaching aim of MOOCs is based on learning， which impacts the traditional teaching mode. This paper studied the teaching reform methods of construction machinery courses under the background of emerging engineering， and took the course of Construction Machinery Structureas an example， expounded in details the teaching reform on curriculum， teaching mode， assessment design and the training for autonomous learning ability， and explored the hybrid teaching method of combining classroom teaching mode and MOOC teaching mode in the teaching of construction machinery courses. This method can reflect the trend of the teaching method reform of the courses with much practical content.

Keywords： emerging engineering; MOOCs; construction machinery courses; Construction Machinery Structure; teaching reform

新工科是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向。2016年提出新工科概念以来，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”[1]。新工科建设要培养多元化、创新型卓越工程人才，其明确的培养目标和丰富的教学内容要求在专业课程教育教学中注重提高学生的学习参与度、学习效果和能力培养[2]。慕课具有数字化、信息化、网络化的全新教学形式和以学为本的教学价值取向[3-4]。慕课与新工科均具有深度融合、开放教育、教育现代化及人本教育等特征，促使教师不得不思考如何进行课程教学方式和教学模式的变革，以积极适应新工科建设的需求[5]。罗大兵等人以机械设计课程教学为例，提出了慕课线上学习与项目式教学相结合的工科类课程教学模式[6]。郑书华等人提出了慕课+案例分析+翻转课堂的教学模式，并应用到数控技术的教学中[7]。陈砚等人探索了将慕课技术应用到机械设计基础实验教学中，提高了学生学习的主动性[8]。黄启科等人利用“腾讯课堂+慕课”教学平台，实践了汽车构造课程线上专题教学模式[9]。

本文以工程机械专业基础课程工程机械构造课程为例，详细阐述新工科背景下传统工科专业教学模式改革的必要性、工程类课程慕课的“微课程“设计过程，采用启迪式教学形式以提高学生的创新能力，培养学生独立分析和解决问题的能力，最后对课程的考核方式进行了设计。

一、教学模式改革的必要性

工程机械构造课程作为机械设计制造及其自动化专业的专业基础课，对培养和提高学生的实践能力、创新能力及综合素质具有重要的作用，为学生毕业后从事工程机械产品开发、公路机械化施工与管理等工作奠定坚实的理论基础。工程机械构造课程的传统教学采用以教为主的课堂教学模式，教师充分发挥主导作用，提前拟定详细的教学日历，安排教学内容、设计教学方法、组织整个教学活动进程。

经过教师多年的精心建设，工程机械构造课程先后被确定为陕西省精品资源共享课程和陕西省精品在线开放课程，在课堂上以丰富多彩的多媒体课件和视频的形式来展示课程内容中机械结构的组成和工作原理，课后增加了拆装发动机及底盘等的实训环节，用以夯实课堂理论知识的掌握及增强学生的动手能力。然而，对标新工科建设对人才培养的需求，该课程教学改革还存在一定的不足，表现在课堂教学的动态教学过程和调动学生积极思考的环节还有一定差距，和实践环节有一定脱节。学生仍是在教师的引导下被动地参与课堂教学，积极性和主动性受到极大的限制，对知识的接受和理解不能达到融会贯通。

慕课有一套完整的教学模式和课程标准（包括讲授、参与、讨论、作业、反馈、评价、考核与证书发放），并具有易获得性，可重复、强调学习的体验和互动等基本特点[10]，如图1所示。慕课的出现要求教师实现角色转换，从主讲者转化为课程学习的设计者、指导者和启发者，不仅要精心选择和设计教学内容，还必须设计教学的互动环节和考核评价方式，积极参与论坛师生互动，成为学生学习、探求新知识和获取新技能的合作者，疑难问题的解决者。慕课的“翻转课堂”可以加快以教师为中心的教学模式向以学生为中心的新模式的转变[11]。如何将传统课程资源与现代教育技术等有效利用来增强教师教学方式的适用性并充分调动学生学习的主动性，实现以学为本的教学价值，满足新工科建设对课程的要求，已成为工程机械构造课程教学改革研究的重要方向。

二、课程建设与改革内容及评价体系

（一）课程架构

工程机械构造课程建设与改革及多要素评价体系具体方案如图2所示，课程建设与改革的内容包含基于慕课的教学大纲、教学日历的编撰，重点与难点内容的课程视频章节设定;精选教学案例，补充和优化教材与电子资料;建设教学平台，使教师可进行电子资源的管理、学生可在线学习与测验、师生及学生之间可高效互动;引入先进的信息化技术改革教学方法，在课程内容、教学案例及配套实践环节着力，凝练课程视频内容，突出重点与难点;改进考核方法，建立完善的多要素学习效果评价体系;通过多方式线上互动、丰富的教学设计、课程与电子资料完善与设计，实现知识传授、理论与实践的有机结合。

（二）慕课的“微课程”设计

慕课的“微课程”，是教师紧扣教学目标，借助于“系统设计”方法，按照课程的逻辑结构将教学内容分为若干较小的知识模块，并组合为结构明晰、内容完整的微课程单元体系，如图3所示。按照课程标准的要求将知识模块创作成教学微视频，每个微单元视频对应一个主题内容，有利于突出学习的重点。每个视频中设计若干个测验题或在视频结束后留若干作业，学习者可以通过测验和作业实时验证知识的掌握程度。学习者在课程的学习论坛参与讨论、相互解答问题、修改作业、互教互学等，教师可以清晰、全面地了解学生的学习状况，依据论坛互动情况选择性回答难度系数较高的共性问题。这种教学模式对教师的课程熟悉程度、教学过程的把控能力提出了更高的要求。教师在设计和制作微单元视频时，必须经过精细的教学设计，合理适度安排教学内容、精准控制授课时间、巧妙设置难度适宜的测试问题和作业。教师在上课前将“微课程”在线视频作为教学的线上环节，要求学生先在线“听课”，线下课堂侧重深入的分享、探讨和问题解决。

根据工程机械构造课程的教学目标，以“工程机械动力传递路线”为主线，按照结构组成由简单到复杂、由单项到综合的原则设计教学内容，将课程内容划分为现代工程机械发动机构造、工程机械底盘构造及工程机械结构分析三大部分。将三大部分内容细化为有梯度、层次分明的二级、三级问题，将结构拆分为部件而后再拆成零件，最后对主要零件结构进行分析讲解，形成一个具有相对独立而又相互关联的“微单元”链。

以现代工程机械发动机构造这个第一层次的问题为例。首先，概述发动机的工作原理、总体构造、主要性能指标和结构特征，然后将第一层次的问题细化为曲柄连杆机构与机体组件等七个具有并列关系的第二层次问题，共七个“微课程”教学单元。每个“微课程”教学单元作为一课时的教学内容，形成一个二级层次问题“微课程”教学的问题逻辑体系。第二级层次问题中的曲柄连杆机构与机体组件又可划分为活塞连杆组、曲轴飞轮组以及机体组件三个具有并列关系的第三层次的问题，共有三个“微课程”教学单元。如此，课程被逐步划分为较小的单元，从而形成一个层次分明的工程机械构造“微课程”教学的逻辑体系。工程机械构造课程作为实践性很强的专业课程，教师可以选择在合作企业或者实验室完成视频录制，理论联系实际进行讲解，使得授课内容立体形象，激发学生的学习兴趣。

（三）教学平台框架关键模块

教学平台框架包含用户管理，学习、课程管理，课程资源管理，讨论区及考试、作业五个关键模块，如图4所示。

用户管理模块包含的功能有学生注册、用户创建、用户管理、消息通知。

学习、课程管理模块包含的功能有课堂资源、课程查看、课程学习、进度控制、课程问答、问题查看、课程测试和学习成绩，可以实现学生在线浏览课程基本信息及学习进度的目的，安排在线学习、下载或浏览与该课时相关的课外资源并自动记录学生学习时长;实现学生在学习过程中回答特定时间点的提问，互相提问与解答的目的。学生完成课时学习后可以进行测验并综合学习时长、问题回答状况、章节测试及期末考试等多个要素给出成绩。

课程资源模块包含的功能有查看课程进度、资源管理、资源浏览和教学互动，可供教师管理课程各章节资源内容，查看学生学习进度，与学生讨论、答疑等互动;支持学生浏览课外资源，拓展知识，通过学生之间、师生之间的问题互动，增加提问的及时性和针对性。

讨论区模块包含的功能有论坛群组开通、论坛管理和动态推送。支持教师开设或发起讨论区及群组，进行课程主题或知识点的提问，课程发布、问题讨论等信息的动态推送。

考试、作业模块包含的功能有考核方式、试题管理和课程考试。支持教师建立题库，设置灵活的多要素评价的考核方式，可客观评价学生学习状况;学生完成学习后进行课程考试，测验结束即给出成绩。

三、教学模式的改革与创新

（一）采用启迪式教学，开启学生思维心智之门，以提高学生的创新能力

新工科背景下，工程机械类课程教学中学生创新能力及专业技能培养是教学的关键目标之一，工程机械类慕课课程资源建设必须服务于专业建设。紧紧围绕培养大学生专业技能，根据课程目标组织教学内容，通过已建立的工程机械类慕课课程平台，将课程电子教材、教案、习题、课件、实验指导和参考文献等教学资源在网上运行，以便学生学习，使网络教学成为课堂的延伸。利用讨论区及作业互评等互动环节，在时间和空间上延伸了教学，通过互动增加了学生学习的主动性，实现知识的动态传输和反馈。