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摘 要：传统教学方式的优势在于其知识教学的高效率，但是集体学习的高效率同时也导致了教师对学生个体的忽视，无法做到因材施教。翻转课堂将传统的教学过程进行互换，整个教与学过程的主体换成了学生，在教学活动的过程中他们主动地去发现问题和解决问题，提高了课堂质量，激发了学生的学习兴趣。文章借助超星学习通平台以“机械设计基础”课程为例阐述了应用O-PIRTAS模式翻转课堂的实际操作方法。通过翻转课堂实践化教学，表明该教学方法教学效果远优于传统教学方法，大大提高了教学质量。
关键词：翻转课堂;学习通平台;O-PIRTAS模式;“机械设计基础”课程
中图分类号：G423.3;TP3-05 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）02-0196-03
Abstract：The advantage of traditional teaching methods lies in the high efficiency of knowledge teaching，but the high efficiency of collective learning also leads to teachers’neglect of individual students and inability to teach students in accordance with their aptitude. The flipped classroom interchanges the traditional teaching process so that students can become the main body of the whole teaching and learning process. During the teaching activities，they can actively find and solve problems，which improves the quality of the classroom and stimulates students’interest in learning. With the help of Chaoxing learning through platform and taking the course of “Mechanical Design Basis” as an example，this paper expounds the practical operation method of applying O-PIRTAS mode in flipped classroom. Through the flipped classroom practice teaching，it shows that the teaching effect of this teaching method is far better than the traditional teaching method，which greatly improves the teaching quality.
keywords：flipped classroom;learning through platform;O-PIRTAS mode;“Mechanical Design Basis” course
0 引 言
“機械设计基础”课程是机械类专业的一门专业基础课程，由于学生在学习本门课程时所拥有的专业知识较少，对相关机械缺少感性认识，日常生活中的实践经验也不足，再加上课程本身理论性强，实践性要求高，导致教师在课堂上的教学效率较低，部分知识点需要多次讲解，才能完全讲透。然而学生分析问题、解决问题的能力直接影响机械设计，同时也影响设备质量。教师认为借助超星学习通平台采用翻转课堂方式进行教学，让学生在课前自主学习相关知识，教师在课堂上引导学生进行探究并进行拓展性学习，就能有效提高课堂效率。教师希望通过翻转课堂模式，在教学过程中引导学生之间进行相互合作学习，将学习的主动权交给学生，让学生之间分享各种不同的观点，从而加深对平面连杆机构相关知识的理解，提升设计能力。“平面四杆机构的运动特性”是机械工程学院专业基础课程“机械设计基础”的一个主题。“机械设计基础”是机械类专业的一门必修课程，内容主要包含机械原理与机械设计两大部分。主要是培养学生掌握各种机构的工作原理，运动分析的方法，适用场合，通用零部件的失效形式及一般的设计步骤和方法，常用零部件的结构设计。它不仅具有较强的理论性，而且具有较强的实践性和应用性。通过对本门课程的学习，学生在机械设计中，能够合理选择机构的形式，准确分析零件的受力情况，采用正确的设计计算方法，熟练应用计用图表，合理选择材料，合理设计零件的结构，为后续专业课程学习和今后从事设计工作打下坚实的基础。
本次课程教学对象为本科材料成型及控制工程专业大二学生，班级人数为32人。该班的学生科学文化知识基础好，自主学习意识和能力较强，也具备一定的信息获取能力。因此，该班适合开展翻转课堂教学。另外，班级人数适中，教师能够兼顾小组间的协作交流并给予个性化的指导。学校也为实施翻转课堂教学提供了有力的支持，基本的硬件与软件设施（超星学习通在线教学平台）均已向师生提供。因此，可以保证本门课程翻转课堂的有效开展。
下面以“平面四杆机构的运动特性”为例，介绍本课程如何通过实施O-PIRTAS模式进行翻转课堂教学。
1 教学实施过程
1.1 确定教学目标
一门课程需要确定该课程的教学目标（O），而一堂课则需要确定具体的教学目标。教学目标也就是学生在学习后需要达到的目标，它对整个教学活动过程具有统领作用。明确教学目标是实施翻转课堂教学的首要环节和先决条件。本主题的知识性教学目标为：理解并识别平面四杆机构的急回特性、传力性能、死点位置。本主题的能力性教学目标为：通过急回特性、传力性能及死点位置相关知识的讲解，引导启发学生的创造性思维与创新意识。通过确定教学目标对教师的教和学生的学提供了要求和学习的目标。 1.2 课前准备活动
课前准备活动（P）主要是为了激发学生学习的动机及准备相关的认知基础。对于本课程的学生来说，他们迫切想要了解机械设计的相关设计理论，具备较强的学习动机。但是由于本主题的知识需要具备较强的各科知识的综合运用能力，而学生的生产实际阅历几乎为零，因此在学习本主题内容的时候会出现困难。
基于上述考虑，为了激发学生学习平面四杆机构特性的动机，教师借助超星学习通平台上传遴选到符合学生学情及教学内容要求的学习视频。重点介绍平面四杆机构在生产实践中的实际应用，比如牛头刨床、惯性筛、缝纫机踏板机构中的应用，强调平面连杆机构的重要性。为了准备相关的认知基础，教师引导学生从现有的知识和经验出发，借助日常生活中的现象进行直观感知、积极思索，认真观察并思考教师提前准备好的课堂问题，深化对知识的理解。
1.3 课前教学视频
课前教学视频（I）的学习主要是采用线上学习的形式，通过学生自学完成，目的是实现知识性的教学目标。本门课程用到的平台是超星学习通平台，课前教师遴选优质视频上传到平台中，如图1所示。
1.4 课堂视频回顾
学生完成线上视频学习之后，就进入到线下课堂学习。教师首先进行课堂视频回顾（R），并对相关内容的重点进行强调，比如急回具有方向性，死点产生条件等。
1.5 课堂知识测试
回顾完视频内容之后，教师利用学习通在线平台通过课堂知识测试（T）检查学生课前视频学习的效果。教师首先设计基础性的题目考查学生课前是否学习了教学视频。此外，教师设计了比较难的题目，考查学生通过视频学习对急回特性这一知识难点的掌握程度。例如：摆动导杆机构的极位夹角和导杆的摆角是什么关系，如图2所示。
1.6 课堂活动探究
翻转课堂的最大优势是使课堂时间用于深层的活动参与和有意义学习。在课堂问题解决之后，教师设计两个课堂活动进行探究（A），以实现本主题的能力性教学目标。学生通过探究环节，更加深层次的理解急回特性与死点位置，更重要的是学会利用急回特性及死点位置解决生活中的实际问题。
1.7 课堂总结提升
最后，教师对课程内容进行总结和提升（S）。教师希望同学们能广泛涉猎有关四杆机构的应用。最后布置課后作业，预告下节课学习的知识点。
2 反思与总结
翻转课堂总体来说分为课前信息接收、课中消化吸收、课后应用提升三个实施阶段。三个实施阶段都以学生为主体，教师积极做好学习引导。翻转课堂打破了原有传统教学的课堂教学模式，利用超星学习通平台进行教学信息的传递，增加了线上教学的“陪伴度”，突出了学生的主体地位及教师的主导作用。经过两年的实践证明，“机械设计基础”课程实施翻转课堂教学是可行并有效的，学生全部参与到课堂教学中，大大降低了上课低头族的数量，学生对课程教学的满意度也逐年升高，同行及校院两级督导人员听课评价也极高，学生的课程成绩相比传统教学有明显提高，后续的课程设计不及格率为零。
2.1 课前线上教学资源的选取是关键
学校为教师提供方便稳定的在线教学平台是实施翻转课堂的基础，而优质的教学资源是提高教学效果的保障。目前我校为全校师生提供了超星学习通平台及智慧树平台，“机械设计基础”课程是在学习通平台上建设的课程，平台课程资源界面如图3所示。
为了寻找更加适合优质的教学资源，课程组在建课过程中，首先构建出本课程的章节知识树，并针对各知识点进行资源的采集和制作，如紧密围绕知识点，结合当前的新技术对教学案例进行精编精选、从精品课程或者其他教学资源选择或者录制教学视频等。在上课前把整理好的教学资源上传至学习通平台供学生课前预习，并且要求学生在自学的过程中完成一定的任务点。教师通过平台对学生的学习情况进行监控并及时反馈。
2.2 课中讲解探讨是加深
在课程教学中，课堂活动探究部分是有效利用课上时间让学生深层次参与课堂学习中进行有意义的学习活动的重要环节。当然这个环节对于教师而言是一个重大挑战。教师首先需要设定课上要讨论的问题，以实现前面制定的能力性的教学目标。另外，课中的教学方式也需要斟酌，比如什么情况可以采用小组合作学习、基于项目的学习或者基于问题的学习，甚至基于游戏的学习等。争取每堂课让学生能清楚要实现的目标，让学生们带着任务和思考进入到学习当中，教师做好整个课堂的引导。在引导的过程中根据学生对知识掌握的具体情况逐步对问题进行分析，总结出要点，便于学生参考。再次，各小组根据学习任务展开讨论，完成自己的任务分析;最后，教师及每位学生、每个小组根据完成任务的情况进行总结，指出在学习中存在的问题并进行分析，争取做到最好。
2.3 课后实例设计是应用
课后的设计实例是落实学习效果的一个手段，如果学生可以利用课堂上所学的知识对要设计的实例进行分析、计算、讨论直至能够独立完成设计，并将设计成果（包括简图绘制、自由度计算及制作的模型）上交，这就证明教学效果不错，反之，师生均需反思及寻找原因加以及时改进。教师批阅完成学生的学习成果后，学生可根据教师的意见对自己的作品进行再次完善，最后形成最终的设计作品。在课后整个设计过程中，学生将学到的知识进行实际应用，一方面增强了学生的实践动手能力，另一方面也培养了学生的创新能力与创新意识。
3 结 论
总的来说，在“机械设计基础”课程两年的翻转课堂教学实践中，我们通过不断地尝试、改革和实践，逐渐完善了课程教学的每个环节。使用O-PIRTAS模式进行翻转课堂教学，为教师有效实施翻转课堂教学提供了一个操作性强的方法，使用该模式，课堂时间变得十分紧凑、高效;学生学习比较主动，学习投入更多，学习能力也明显提高，对“机械设计基础”课程的理解也达到了比较深层的水平。
参考文献：
[1] 李志强，张登玉，陈列尊，等.“单片机应用技术”课程的信息化教学研究与实践 [J].现代信息科技，2020，4（7）：172-174.
[2] 代菊英，张蕉蕉，唐建，等.基于翻转课堂的机械设计基础课程教学研究与实践 [J].科技创新与生产力，2016（10）：44-46.
[3] 谢秀琼.联通主义视域下翻转课堂在高职“大学语文”中的应用 [J].高教学刊，2020（17）：180-183.
[4] 庞令佳，王瑞霞，李建臣.新冠疫情下翻转课堂在体育教学中的应用研究 [J].高教学刊，2020（17）：105-108+111.
[5] 马海燕，岳欣，刘冰.翻转课堂在高校英语拓展课的应用研究——以“中国文化英语”拓展课程为例 [J].职业技术，2020，19（7）：38-42.
[6] 黄海燕.SPOC教学模式在高职单片机技术课程教学中的实施探索 [J].课程教育研究，2018（1）：210-212.
[7] 崔宁，刘向阳.基于翻转课堂的高职《单片机应用》课程混合式教学模式探析 [J].教育与职业，2019（2）：88-92.
作者简介：孔佳利（1986—），女，汉族，山东德州人，副教授，硕士，研究方向：机械设计及理论。
关键词：翻转课堂;学习通平台;O-PIRTAS模式;“机械设计基础”课程
中图分类号：G423.3;TP3-05 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）02-0196-03
Abstract：The advantage of traditional teaching methods lies in the high efficiency of knowledge teaching，but the high efficiency of collective learning also leads to teachers’neglect of individual students and inability to teach students in accordance with their aptitude. The flipped classroom interchanges the traditional teaching process so that students can become the main body of the whole teaching and learning process. During the teaching activities，they can actively find and solve problems，which improves the quality of the classroom and stimulates students’interest in learning. With the help of Chaoxing learning through platform and taking the course of “Mechanical Design Basis” as an example，this paper expounds the practical operation method of applying O-PIRTAS mode in flipped classroom. Through the flipped classroom practice teaching，it shows that the teaching effect of this teaching method is far better than the traditional teaching method，which greatly improves the teaching quality.
keywords：flipped classroom;learning through platform;O-PIRTAS mode;“Mechanical Design Basis” course
0 引 言
“機械设计基础”课程是机械类专业的一门专业基础课程，由于学生在学习本门课程时所拥有的专业知识较少，对相关机械缺少感性认识，日常生活中的实践经验也不足，再加上课程本身理论性强，实践性要求高，导致教师在课堂上的教学效率较低，部分知识点需要多次讲解，才能完全讲透。然而学生分析问题、解决问题的能力直接影响机械设计，同时也影响设备质量。教师认为借助超星学习通平台采用翻转课堂方式进行教学，让学生在课前自主学习相关知识，教师在课堂上引导学生进行探究并进行拓展性学习，就能有效提高课堂效率。教师希望通过翻转课堂模式，在教学过程中引导学生之间进行相互合作学习，将学习的主动权交给学生，让学生之间分享各种不同的观点，从而加深对平面连杆机构相关知识的理解，提升设计能力。“平面四杆机构的运动特性”是机械工程学院专业基础课程“机械设计基础”的一个主题。“机械设计基础”是机械类专业的一门必修课程，内容主要包含机械原理与机械设计两大部分。主要是培养学生掌握各种机构的工作原理，运动分析的方法，适用场合，通用零部件的失效形式及一般的设计步骤和方法，常用零部件的结构设计。它不仅具有较强的理论性，而且具有较强的实践性和应用性。通过对本门课程的学习，学生在机械设计中，能够合理选择机构的形式，准确分析零件的受力情况，采用正确的设计计算方法，熟练应用计用图表，合理选择材料，合理设计零件的结构，为后续专业课程学习和今后从事设计工作打下坚实的基础。
本次课程教学对象为本科材料成型及控制工程专业大二学生，班级人数为32人。该班的学生科学文化知识基础好，自主学习意识和能力较强，也具备一定的信息获取能力。因此，该班适合开展翻转课堂教学。另外，班级人数适中，教师能够兼顾小组间的协作交流并给予个性化的指导。学校也为实施翻转课堂教学提供了有力的支持，基本的硬件与软件设施（超星学习通在线教学平台）均已向师生提供。因此，可以保证本门课程翻转课堂的有效开展。
下面以“平面四杆机构的运动特性”为例，介绍本课程如何通过实施O-PIRTAS模式进行翻转课堂教学。
1 教学实施过程
1.1 确定教学目标
一门课程需要确定该课程的教学目标（O），而一堂课则需要确定具体的教学目标。教学目标也就是学生在学习后需要达到的目标，它对整个教学活动过程具有统领作用。明确教学目标是实施翻转课堂教学的首要环节和先决条件。本主题的知识性教学目标为：理解并识别平面四杆机构的急回特性、传力性能、死点位置。本主题的能力性教学目标为：通过急回特性、传力性能及死点位置相关知识的讲解，引导启发学生的创造性思维与创新意识。通过确定教学目标对教师的教和学生的学提供了要求和学习的目标。 1.2 课前准备活动
课前准备活动（P）主要是为了激发学生学习的动机及准备相关的认知基础。对于本课程的学生来说，他们迫切想要了解机械设计的相关设计理论，具备较强的学习动机。但是由于本主题的知识需要具备较强的各科知识的综合运用能力，而学生的生产实际阅历几乎为零，因此在学习本主题内容的时候会出现困难。
基于上述考虑，为了激发学生学习平面四杆机构特性的动机，教师借助超星学习通平台上传遴选到符合学生学情及教学内容要求的学习视频。重点介绍平面四杆机构在生产实践中的实际应用，比如牛头刨床、惯性筛、缝纫机踏板机构中的应用，强调平面连杆机构的重要性。为了准备相关的认知基础，教师引导学生从现有的知识和经验出发，借助日常生活中的现象进行直观感知、积极思索，认真观察并思考教师提前准备好的课堂问题，深化对知识的理解。
1.3 课前教学视频
课前教学视频（I）的学习主要是采用线上学习的形式，通过学生自学完成，目的是实现知识性的教学目标。本门课程用到的平台是超星学习通平台，课前教师遴选优质视频上传到平台中，如图1所示。
1.4 课堂视频回顾
学生完成线上视频学习之后，就进入到线下课堂学习。教师首先进行课堂视频回顾（R），并对相关内容的重点进行强调，比如急回具有方向性，死点产生条件等。
1.5 课堂知识测试
回顾完视频内容之后，教师利用学习通在线平台通过课堂知识测试（T）检查学生课前视频学习的效果。教师首先设计基础性的题目考查学生课前是否学习了教学视频。此外，教师设计了比较难的题目，考查学生通过视频学习对急回特性这一知识难点的掌握程度。例如：摆动导杆机构的极位夹角和导杆的摆角是什么关系，如图2所示。
1.6 课堂活动探究
翻转课堂的最大优势是使课堂时间用于深层的活动参与和有意义学习。在课堂问题解决之后，教师设计两个课堂活动进行探究（A），以实现本主题的能力性教学目标。学生通过探究环节，更加深层次的理解急回特性与死点位置，更重要的是学会利用急回特性及死点位置解决生活中的实际问题。
1.7 课堂总结提升
最后，教师对课程内容进行总结和提升（S）。教师希望同学们能广泛涉猎有关四杆机构的应用。最后布置課后作业，预告下节课学习的知识点。
2 反思与总结
翻转课堂总体来说分为课前信息接收、课中消化吸收、课后应用提升三个实施阶段。三个实施阶段都以学生为主体，教师积极做好学习引导。翻转课堂打破了原有传统教学的课堂教学模式，利用超星学习通平台进行教学信息的传递，增加了线上教学的“陪伴度”，突出了学生的主体地位及教师的主导作用。经过两年的实践证明，“机械设计基础”课程实施翻转课堂教学是可行并有效的，学生全部参与到课堂教学中，大大降低了上课低头族的数量，学生对课程教学的满意度也逐年升高，同行及校院两级督导人员听课评价也极高，学生的课程成绩相比传统教学有明显提高，后续的课程设计不及格率为零。
2.1 课前线上教学资源的选取是关键
学校为教师提供方便稳定的在线教学平台是实施翻转课堂的基础，而优质的教学资源是提高教学效果的保障。目前我校为全校师生提供了超星学习通平台及智慧树平台，“机械设计基础”课程是在学习通平台上建设的课程，平台课程资源界面如图3所示。
为了寻找更加适合优质的教学资源，课程组在建课过程中，首先构建出本课程的章节知识树，并针对各知识点进行资源的采集和制作，如紧密围绕知识点，结合当前的新技术对教学案例进行精编精选、从精品课程或者其他教学资源选择或者录制教学视频等。在上课前把整理好的教学资源上传至学习通平台供学生课前预习，并且要求学生在自学的过程中完成一定的任务点。教师通过平台对学生的学习情况进行监控并及时反馈。
2.2 课中讲解探讨是加深
在课程教学中，课堂活动探究部分是有效利用课上时间让学生深层次参与课堂学习中进行有意义的学习活动的重要环节。当然这个环节对于教师而言是一个重大挑战。教师首先需要设定课上要讨论的问题，以实现前面制定的能力性的教学目标。另外，课中的教学方式也需要斟酌，比如什么情况可以采用小组合作学习、基于项目的学习或者基于问题的学习，甚至基于游戏的学习等。争取每堂课让学生能清楚要实现的目标，让学生们带着任务和思考进入到学习当中，教师做好整个课堂的引导。在引导的过程中根据学生对知识掌握的具体情况逐步对问题进行分析，总结出要点，便于学生参考。再次，各小组根据学习任务展开讨论，完成自己的任务分析;最后，教师及每位学生、每个小组根据完成任务的情况进行总结，指出在学习中存在的问题并进行分析，争取做到最好。
2.3 课后实例设计是应用
课后的设计实例是落实学习效果的一个手段，如果学生可以利用课堂上所学的知识对要设计的实例进行分析、计算、讨论直至能够独立完成设计，并将设计成果（包括简图绘制、自由度计算及制作的模型）上交，这就证明教学效果不错，反之，师生均需反思及寻找原因加以及时改进。教师批阅完成学生的学习成果后，学生可根据教师的意见对自己的作品进行再次完善，最后形成最终的设计作品。在课后整个设计过程中，学生将学到的知识进行实际应用，一方面增强了学生的实践动手能力，另一方面也培养了学生的创新能力与创新意识。
3 结 论
总的来说，在“机械设计基础”课程两年的翻转课堂教学实践中，我们通过不断地尝试、改革和实践，逐渐完善了课程教学的每个环节。使用O-PIRTAS模式进行翻转课堂教学，为教师有效实施翻转课堂教学提供了一个操作性强的方法，使用该模式，课堂时间变得十分紧凑、高效;学生学习比较主动，学习投入更多，学习能力也明显提高，对“机械设计基础”课程的理解也达到了比较深层的水平。
参考文献：
[1] 李志强，张登玉，陈列尊，等.“单片机应用技术”课程的信息化教学研究与实践 [J].现代信息科技，2020，4（7）：172-174.
[2] 代菊英，张蕉蕉，唐建，等.基于翻转课堂的机械设计基础课程教学研究与实践 [J].科技创新与生产力，2016（10）：44-46.
[3] 谢秀琼.联通主义视域下翻转课堂在高职“大学语文”中的应用 [J].高教学刊，2020（17）：180-183.
[4] 庞令佳，王瑞霞，李建臣.新冠疫情下翻转课堂在体育教学中的应用研究 [J].高教学刊，2020（17）：105-108+111.
[5] 马海燕，岳欣，刘冰.翻转课堂在高校英语拓展课的应用研究——以“中国文化英语”拓展课程为例 [J].职业技术，2020，19（7）：38-42.
[6] 黄海燕.SPOC教学模式在高职单片机技术课程教学中的实施探索 [J].课程教育研究，2018（1）：210-212.
[7] 崔宁，刘向阳.基于翻转课堂的高职《单片机应用》课程混合式教学模式探析 [J].教育与职业，2019（2）：88-92.
作者简介：孔佳利（1986—），女，汉族，山东德州人，副教授，硕士，研究方向：机械设计及理论。