申 燚，方海峰，吳群彪，袁明新

（江蘇科技大學(xué)蘇州理工學(xué)院，江蘇 張家港215600）

機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械類學(xué)生的核心課程，而在機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)束后進(jìn)行的課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是一門與工程實(shí)際聯(lián)系緊密、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，但學(xué)生往往缺乏工程應(yīng)用背景。傳統(tǒng)教學(xué)更多體現(xiàn)在記憶層面上，學(xué)生感覺(jué)較吃力，更無(wú)從談起工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。采用MOOC的教學(xué)模式則顛覆傳統(tǒng)的課堂教學(xué)架構(gòu)，學(xué)生可以通過(guò)課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，利用網(wǎng)絡(luò)資源，如工程案例、教學(xué)錄像、習(xí)題等來(lái)完成相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，提高教學(xué)效果。同時(shí)MOOC提供了一種全新的知識(shí)傳播模式和學(xué)習(xí)方式，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣雖然會(huì)被調(diào)動(dòng)起來(lái)，但需要很強(qiáng)的自主性，這對(duì)于地方性高校學(xué)生，尤其是民辦高校學(xué)生是一個(gè)挑戰(zhàn)，因此，在進(jìn)行MOOC線上學(xué)習(xí)的同時(shí)，也需要線下的面對(duì)面指導(dǎo)和激發(fā)，即使是優(yōu)秀學(xué)生，也有必要與教師進(jìn)行深度溝通。SPOC教學(xué)是一種翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，能形成對(duì)MOOC教學(xué)的有益補(bǔ)充，該線下教學(xué)模式對(duì)激發(fā)課堂教學(xué)活力，提升教學(xué)質(zhì)量能進(jìn)一步發(fā)揮積極作用。

1 基于MOOC與SPOC的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式研究

由于機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的時(shí)間一般安排在機(jī)械設(shè)計(jì)課程結(jié)束后，也就是期末。而每年的期末考試和大學(xué)英語(yǔ)四、六級(jí)考試正好與機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)時(shí)間相撞，導(dǎo)致學(xué)生課程設(shè)計(jì)時(shí)間的嚴(yán)重不足，總是利用課程設(shè)計(jì)時(shí)間學(xué)習(xí)其它課程內(nèi)容。另外課程設(shè)計(jì)時(shí)間只有2周或3周，時(shí)間緊迫，學(xué)生根本沒(méi)有仔細(xì)考慮和探究的時(shí)間，只能是依葫蘆畫瓢，導(dǎo)致課程設(shè)計(jì)質(zhì)量不佳。為了解決這個(gè)問(wèn)題，課題組采用MOOC與SPOC有機(jī)融合的混合式教學(xué)模式[1-2]，設(shè)計(jì)題目一般在學(xué)期初就發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上。首先，學(xué)生可以根據(jù)教師指定的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行在線課前預(yù)習(xí)，主要觀看MOOC上相關(guān)的教學(xué)視頻或PPT課件；然后，學(xué)生參加教師設(shè)定的預(yù)習(xí)測(cè)試，則教師根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)測(cè)試結(jié)果和學(xué)生網(wǎng)上反饋信息進(jìn)行匯總和梳理，在課堂上進(jìn)行有針對(duì)性地教學(xué)活動(dòng)：比如針對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行解析和小組討論，小組討論可以是師生之間或?qū)W生之間，但學(xué)生占主導(dǎo)地位，教師參與指導(dǎo)；最后，學(xué)生根據(jù)自己前面階段的學(xué)習(xí)情況，有針對(duì)性地再次觀看MOOC上視頻、PPT課件和測(cè)試題等學(xué)習(xí)資料，也可以在線方式與教師或同學(xué)之間進(jìn)行交流互動(dòng)，進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)效果。這樣一方面有助于學(xué)生有足夠的時(shí)間去消化所學(xué)的知識(shí)；另一方面能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。

目前，多數(shù)院校的課程設(shè)計(jì)題目是圍繞齒輪減速器展開的輸送裝置設(shè)計(jì)，并且大都采用的是二維CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和繪圖[3]。由于學(xué)生缺乏機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，需要對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行反復(fù)地校核和修正，這勢(shì)必會(huì)使得學(xué)生感到枯燥乏味，且困難重重，甚至對(duì)課程設(shè)計(jì)失去了信心和興趣，最后導(dǎo)致了隨便做做或一人設(shè)計(jì)全班抄襲的現(xiàn)象，完全違背了實(shí)踐課程的教學(xué)目的。鑒于此，在設(shè)計(jì)[4]中，引入了Solidworks三維參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，可實(shí)現(xiàn)零件的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與校核以及裝配體的動(dòng)態(tài)干涉檢查。由于Solidworks軟件具有界面友好、操作靈活、功能強(qiáng)大、模態(tài)分析計(jì)算等各方面都具備良好的性能，是二維CAD繪圖軟件難以實(shí)現(xiàn)的。這樣，不僅大大降低了學(xué)生進(jìn)行反復(fù)修改設(shè)計(jì)參數(shù)和校核零件的工作量，提高了設(shè)計(jì)效率，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生利用現(xiàn)代化手段進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。

2 基于MOOC與SPOC的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)考核方式的改革

作為考核學(xué)生[5-6]學(xué)習(xí)水平和學(xué)習(xí)能力的教學(xué)手段，課程設(shè)計(jì)考核辦法改革，既是課程綜合改革的重要組成和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是教學(xué)方法改革的重要支撐和保證。為了營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，首先指導(dǎo)教師應(yīng)提高認(rèn)識(shí)，把課程設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)管理作為比理論教學(xué)更為重要的任務(wù)，考慮到課程設(shè)計(jì)教學(xué)的靈活性，實(shí)際上課程設(shè)計(jì)的教學(xué)管理要比理論課堂管理難度更大。以往的課程設(shè)計(jì)課堂管理方法相對(duì)松散，一般指導(dǎo)教師只會(huì)在正常上班時(shí)間抽空對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，這樣就會(huì)出現(xiàn)學(xué)生遇到難題時(shí)找不到指導(dǎo)教師的現(xiàn)象，因此學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性就會(huì)大大降低。為了解決該問(wèn)題我院要求指導(dǎo)教師全程跟蹤，基于MOOC與SPOC隨時(shí)解決學(xué)生遇到的難點(diǎn)和疑點(diǎn)，但指導(dǎo)教師在學(xué)生遇到難點(diǎn)和疑點(diǎn)時(shí)，不會(huì)急于給出答案，而是鼓勵(lì)學(xué)生間的交流與合作，通過(guò)同學(xué)之間的討論，找出解決問(wèn)題的辦法，這樣不僅鍛煉了學(xué)生解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。為了保證課程設(shè)計(jì)任務(wù)按時(shí)完成和避免學(xué)生抄襲，要求指導(dǎo)教師一到兩天檢查學(xué)生完成情況并公布進(jìn)度。因此改革后機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)在平時(shí)成績(jī)中除了包括平時(shí)表現(xiàn)，如出勤率和課程設(shè)計(jì)過(guò)程中的學(xué)習(xí)態(tài)度外，還增加了網(wǎng)上互動(dòng)環(huán)節(jié)。因此其考核標(biāo)準(zhǔn)也發(fā)生了改變，在平時(shí)表現(xiàn)、設(shè)計(jì)說(shuō)明書、二維CAD裝配圖和零件圖以及答辯的基礎(chǔ)上增加了網(wǎng)上互動(dòng)和三維建模環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)所占百分比如表1所示。

表1 改革前后機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)考核標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

3 傳統(tǒng)教學(xué)與基于MOOC與SPOC混合式教學(xué)的結(jié)果分析

3.1 學(xué)生作品

Solidworks是我院機(jī)械類學(xué)生的一門必修課程，通過(guò)Solidworks課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生基本上能夠熟練使用Solidworks進(jìn)行機(jī)械零件的三維造型設(shè)計(jì)，虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真。利用三維設(shè)計(jì)軟件Solidworks，進(jìn)行三維零件的造型設(shè)計(jì)，可以非常直觀地表現(xiàn)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖，而且在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以很容易地對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行修改，也可在較復(fù)雜的大型設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)合作，分工設(shè)計(jì)。

作為傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目，減速器涵蓋了機(jī)械設(shè)計(jì)中基本典型零件的設(shè)計(jì)。如圖1所示為其中1個(gè)學(xué)生所設(shè)計(jì)的減速器中的主要零件有：齒輪、傳動(dòng)軸、箱體。為了檢查各零件設(shè)計(jì)是否合理，需要將各零件進(jìn)行虛擬裝配，如圖2所示為該學(xué)生完成的減速器裝配圖及爆炸圖。如在裝配過(guò)程中存在干涉或不合理現(xiàn)象，則根據(jù)需要修改相應(yīng)零件的三維模型。

圖1 齒輪、軸、箱體零件圖

圖2 減速器三維裝配圖和爆炸圖

3.2 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)成績(jī)比較

以我院2015級(jí)機(jī)械電子工程專業(yè)60名學(xué)生和2016級(jí)該專業(yè)的60名學(xué)生為例，2015級(jí)采用的是傳統(tǒng)的教學(xué)模式，2016級(jí)采用的是基于MOOC與SPOC混合式教學(xué)模式。表2是不同教學(xué)模式下學(xué)生《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》成績(jī)分布情況，從表2可以看出，2016級(jí)學(xué)生《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》成績(jī)優(yōu)良率為76.67%，2015級(jí)學(xué)生該課程成績(jī)優(yōu)良率為60.00%，即2016級(jí)比2015級(jí)優(yōu)良率高出16.67個(gè)百分點(diǎn)。因此采用MOOC與SPOC混合式教學(xué)模式的教學(xué)效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)模式的教學(xué)效果。更重要的是學(xué)生創(chuàng)新思維能力、機(jī)械設(shè)計(jì)能力、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力和自主學(xué)習(xí)能力都得到了較大的提高。

表2 不同教學(xué)模式下學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的成績(jī)分布

4 結(jié)論

本文基于MOOC與SPOC的混合式教學(xué)模式，非常注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在課堂上主要是解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，這樣變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。同時(shí)要求學(xué)生利用三維軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，適應(yīng)了當(dāng)今社會(huì)對(duì)技能型人才的需求，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生對(duì)本門課程的學(xué)習(xí)興趣，都有較大程度的促進(jìn)作用。自教學(xué)改革三年多以來(lái)，課題組指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)獲得江蘇省優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，江蘇省團(tuán)隊(duì)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)2項(xiàng)，多人獲得校優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)；指導(dǎo)學(xué)生參加第七屆、第八屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽慧魚組獲得一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，二等獎(jiǎng)5項(xiàng)，三等獎(jiǎng)2項(xiàng)；指導(dǎo)學(xué)生參加江蘇省第六屆、第七屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽獲得二等獎(jiǎng)4項(xiàng)，三等獎(jiǎng)2項(xiàng)；指導(dǎo)學(xué)生參加江蘇省第七屆大學(xué)生機(jī)器人大賽獲得二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，三等獎(jiǎng)3項(xiàng)；指導(dǎo)學(xué)生分別參加江蘇省和全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目順利結(jié)題等。取得的一系列成績(jī)說(shuō)明了我院學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力得到了較大的提高，同時(shí)也驗(yàn)證了課題組開展教學(xué)改革的有效性。