“以学生为中心”教学范式改革经验分享 | 郭炜：《机械设计基础》

《机械设计基础》课程是近机类专业的一门重要专业基础课,教学目标是要培养近机类学生在机械方面具有一定的机械分析能力、设计能力和创新能力。课程的教学目标需要由一系列的课程教学设计来实现。经过对学生调查分析发现，学生的组织管理能力及社交能力较强，思维活跃，学生的先修课程（高等数学、大学物理）基础较弱，学习本课程之前，学生已做过金工实习，具备一定的工程实践基础，但动手操作能力、创新设计能力以及独立分析与解决问题的能力相对欠缺。根据学情和课程特点，课程以学生为中心做教学设计如下：

01

依托云班课，以学生为中心，构建线上、线下混合式教学模式，实现教学流程闭环

新一代的大学生是伴随互联网长大的群体，对互联网工具非常熟悉。他们思维活跃，易于接受新知识，习惯通过智能手机查阅资料。了解学生的学习行为和学习特点，我们就可以适应当代大学生的学习特点，把线上与线下教学方法相结合。

线上教学活动依托互联网平台（如云课堂、微信群等），以教师的学习提纲引导学生学习，课前授课教师将本节课的学习提纲、课程PPT、难点视频、作业习题等资料上传至平台，让学生自主学习，部分知识点让学生制作思维导图，整理知识脉络；课中讲解知识难点和重点，开展头脑风暴等活动，进行线上测试，检验学生学习情况；课后在平台发布作业，在线开展项目学习、小组讨论等活动。课教师根据学生的作业情况通过平台进行个性化反馈和整体反馈，并将作业答案制作成电子文档或者视频，方便学生利用碎片时间在移动设备上随时随地学习。在线上线下混合式教学模式中，各种教学活动相互融合、互为支撑。教师根据学生的整体学习情况，进行教学反思，对今后的教学活动进行持续改进。

以学生中心的线上、线下混合教学模式

02

构建与工程实践相结合的教学环境

皮亚杰的建构主义理论指出，人是环境的产物，环境塑造人。根据这个观点，有效的教学应该根据学习内容和学习目标的需要，为学生营造特定的环境，或把学生带到特定环境中去，通过环境营造来促进学生的有效学习。这就是基于发展科学角度的学习环境观，即通过营造与教学目标和学习任务一致的学习环境，来促进学生有效学习。只要你创造了适当的学习环境，并把学生带入其中，让他们与环境互动，学习就会自动发生。

以机械通用零部件结构特点及分类教学内容为例，课堂讲授内容有零件分类、作用介绍等，包含大量的零件工程图，部分学生制图基础薄弱，部分同学因生活中不常用而对工程零件陌生，因此讲授中上课效果不佳。知识点枯燥、抽象、距离生活遥远都是现实问题，如果能重构学习环境，就可以改善学习效果。课程改进后，在课堂讲授时，教师把轴、键、轴承、轴承端盖、套筒、圆螺母等各种零件带入教室，让学生近距离观察零件的外形和结构。在讲授各类轴承的受力时，教师对零件进行现场组装，从结构分析各种轴承的受力特点。学生在这种工程环境中，学习热情和积极性大为提高，经过知识点学习效果测试，64名同学有50名得到了满分，平均分为92.7，教学效果得到了检验。

03

思政教育融入工程案例，润物细无声

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调：所有课堂都有育人的工作，不能把思想政治工作只当做思想政治理论课的事，其他各门课要守好一段渠、种好责任田。要把做人做事的基本道理、把社会主义核心价值观的要求、把实现民族复兴的理想和责任融入各类课程教学之中，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。

在课程中，教师要根据知识点挖掘思政元素，引导学生价值观。课前要根据大纲梳理知识点，结合工程案例融入课程思政元素，做到润物细无声。课后要通过学生的课堂关注度和获得感，反思案例是否符合学生的认知能力，是否契合当今学生的时代特点。

在轴承知识点的讲授中，教师以高铁轴承为案例，介绍我国的高铁轴承发展的历程。十几年前，我国高铁核心部件“轴承”依赖进口，速度超每小时140公里的高铁，轴承都是进口的，中国是轴承大国，但不是轴承强国。经过数十年的攻关，2020年中国洛阳LYC轴承公司研制出时速250公里、350公里的高铁轴承，经120万公里耐久性台架试验，产品指标符合要求。这样的案例，在课程中还有很多，不但激发学生的学习兴趣，也让学生在学习过程中逐渐确立较高的学习目标，加强了学生“科技兴则民族兴旺，科技强则国家强”的时代使命感和责任感。

04

以埃德加戴尔“学习金字塔”理论为理论基石，采用多种教学方法提升学生学习效果

学习金字塔是美国缅因州的国家训练实验室研究成果，它用数字形式形象显示了采用不同学习方式，学习者的平均学习保持率（两周以后还能记住内容的多少）。这种现代学习方式理论，最早由美国学者、著名学习专家爱德加·戴尔1946年首先发现并提出的。爱德加·戴尔认为，低于50%的学习方法，是被动的学习。

学习金字塔的研究结果表明，教师讲授为主的教学方式是最低效的。它抑制了作为主体的学生的学习热情和主动性。因此，教师需要多采用翻转课堂、小组讨论、合作学习等学生主动学习的教学方法，甚至让学生教学生，解放学生，培养学生，发掘和发挥学生的潜能，让学生动起来，提升学生的学习效果。

在机械设计基础计算分析知识的教学中，教师采用反向设计法更有助于使学生达成学习目标。教师首先根据教学目标设计评价方法，然后根据目标和评估，结合学习者分析状况，设计学法，最后根据目标、评价、学法来设计教法，图1和图2显示了这种设计的逻辑和流程。

图1反向设计法

图2反向课程矩阵设计

以掌握轮系传动比计算为例，教学目标是掌握轮系传动比计算方法，使学生能够判断内、外啮合的齿轮传动方向，锥齿轮传动方向、蜗杆传动方向，根据构件的受力情况，正确计算轮系的传动比。教师为主的讲授方式只有部分同学能够较好的掌握知识内容，还有很多同学不能掌握。而采用哈佛大学马祖教授同伴互教法之后，就完美地解决教学效果的问题。由此，在反向设计中将“课堂讲授+同伴互教”的教学方式穿插进行，取得了良好的效果。具体操作如下：

采用同伴互教法不仅提高的学生学习的积极性，烘托了课堂学习氛围，也促进了同学之间的沟通交流。

图3埃德加戴尔“学习金字塔”理论

内容来自:教务处

版面编辑:王航

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