《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》課程翻轉(zhuǎn)
——課堂教學(xué)模式探索與實(shí)踐

李永強(qiáng)

（蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院，甘肅 蘭州730050）

1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式分析

1.1 背景分析

翻轉(zhuǎn)課堂是指利用現(xiàn)代教育技術(shù)與手段將教師授課全部資源實(shí)現(xiàn)在線教學(xué)平臺(tái)覆蓋，學(xué)生基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行線上學(xué)習(xí)與交互，同時(shí)以線下的師生定期交互為補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化的一種教學(xué)形態(tài)[1]。作為改革傳統(tǒng)教育教學(xué)模式的一種方法和措施，翻轉(zhuǎn)課堂近年來在各階段教育教學(xué)過程中的應(yīng)用日趨廣泛。

國內(nèi)教育界對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式及相關(guān)形式的教學(xué)引入及應(yīng)用的研究與分析關(guān)注較多，如微課、慕課、精品課程在線等主流形式[2]。卜彩麗、孔素真等人基于中國知網(wǎng)的平臺(tái)數(shù)據(jù)從文章數(shù)量、期刊分布、高產(chǎn)作者、高被引論文、研究主題、研究熱點(diǎn)六個(gè)維度，定量分析了我國翻轉(zhuǎn)課堂的研究現(xiàn)狀和特征[3]。從數(shù)據(jù)的分析結(jié)果來看，近幾年翻轉(zhuǎn)課堂教育教學(xué)模式在高等教育領(lǐng)域，尤其是工程應(yīng)用類專業(yè)領(lǐng)域已成為一種主流的課程教育教學(xué)改革模式之一，同時(shí)，隨著高等工科教育學(xué)校類型和層次面向性的不同，在基本構(gòu)架類同的前提條件下，開放性和多樣化的研究與實(shí)踐初露端倪，對(duì)課程體系的建設(shè)和教學(xué)的過程與效果產(chǎn)生了一定有利的影響。

1.2 教-學(xué)角色的功能重定位

從教育教學(xué)體系的來分析，美國研究者Noora－Hamdan等認(rèn)為翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)的四個(gè)要素分別是：靈活的學(xué)習(xí)環(huán)境、以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)文化、精心設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)內(nèi)容、專業(yè)能力強(qiáng)的教師。南京大學(xué)張金磊認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的關(guān)鍵因素包括：教師角色、教學(xué)視頻、個(gè)性化協(xié)作式學(xué)習(xí)環(huán)境、課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)[4]。

第一，教師全方位教學(xué)服務(wù)的凸顯。翻轉(zhuǎn)課堂將“以教師講授為中心”的導(dǎo)向性教學(xué)模式變成了“以學(xué)生有效獲取知識(shí)和應(yīng)用訓(xùn)練”的自發(fā)性交互學(xué)習(xí)模式。教師從傳統(tǒng)課堂中的學(xué)習(xí)指導(dǎo)者和促進(jìn)者變成了教學(xué)資源交互平臺(tái)的設(shè)計(jì)者和服務(wù)者。

第二，自主學(xué)習(xí)方式的回歸。一方面，學(xué)生獲得了在一定學(xué)習(xí)時(shí)段內(nèi)的學(xué)習(xí)自主分配權(quán)限，利于學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)方式選擇和時(shí)間分配；另一方面，學(xué)生需要面對(duì)數(shù)倍于傳統(tǒng)課程教學(xué)模式下知識(shí)體量的認(rèn)知、消化和再組織，以把教學(xué)內(nèi)容內(nèi)化成自己的知識(shí)和能力。

第三，教-學(xué)各自工作重心的革新。教師將教學(xué)構(gòu)架和設(shè)計(jì)的重心傾注在課下教學(xué)資源平臺(tái)的建設(shè)和服務(wù)。學(xué)生將學(xué)習(xí)的重心集中到了基于教學(xué)資源平臺(tái)的自學(xué)、總結(jié)和拓展。授課階段的主旨是師生就重點(diǎn)和爭議觀點(diǎn)交流、學(xué)習(xí)成果交流和學(xué)習(xí)效果展現(xiàn)。

1.3 教學(xué)過程的重新構(gòu)建

從教育教學(xué)的執(zhí)行與過程來分析，翻轉(zhuǎn)課堂關(guān)注的核心問題在于如何通過教學(xué)過程的系統(tǒng)化完成所搭建教學(xué)資源平臺(tái)對(duì)學(xué)生知識(shí)內(nèi)化的高質(zhì)量轉(zhuǎn)化。因此，在過程中如何服務(wù)和評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生主體性的充分發(fā)揮至關(guān)重要，這需要對(duì)學(xué)習(xí)的服務(wù)過程重新構(gòu)建。

第一，面向單元知識(shí)體系和資源的構(gòu)建和組織。教學(xué)內(nèi)容的拆解最終以知識(shí)點(diǎn)的單元模塊體現(xiàn)。以教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)為結(jié)果導(dǎo)向，背景知識(shí)的交代，與前后知識(shí)體系的關(guān)聯(lián)，重點(diǎn)內(nèi)容的分析、拆解與展現(xiàn)，認(rèn)知思路和方法的梳理、展示，應(yīng)用案例的列舉與剖析，拓展資料的建議等系列內(nèi)容最終通過各單元知識(shí)體系聯(lián)合在一起。

第二，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的預(yù)期、規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)。獨(dú)立學(xué)習(xí)能力是學(xué)習(xí)者應(yīng)該具備的重要素質(zhì)之一[5]。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)質(zhì)量的保障建立在學(xué)生一定自學(xué)能力的基礎(chǔ)之上，教師對(duì)學(xué)生資助學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)和提高的導(dǎo)向和督促需面向課程學(xué)習(xí)的全過程。

第三，學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)作用的發(fā)揮。協(xié)作學(xué)習(xí)是個(gè)體之間采用對(duì)話、商討、爭論等形式充分論證所研究問題，以達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)的途徑。團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)是翻轉(zhuǎn)課堂另一個(gè)核心的基礎(chǔ)，學(xué)生在學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)中對(duì)目標(biāo)知識(shí)的觀點(diǎn)認(rèn)知、學(xué)習(xí)方法及應(yīng)用交互是必要的，是獨(dú)立于于教師提供資源平臺(tái)學(xué)習(xí)的另一種重要途徑。

第四，學(xué)習(xí)成果的交流與反饋評(píng)價(jià)。學(xué)生經(jīng)過獨(dú)立探索和協(xié)作學(xué)習(xí)之后，必要的展示是成果的交流與反饋評(píng)價(jià)的有效途徑，形式可多種多樣，如現(xiàn)場展示分析、觀點(diǎn)辯論及應(yīng)用拓展案例等。

2 課程體系的構(gòu)建及教學(xué)資源建設(shè)

以蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程為例來分析和說明。

2.1 課程內(nèi)容是選擇

機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的核心專業(yè)課程，課程內(nèi)容以金屬切削機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等制造裝備的總體設(shè)計(jì)、動(dòng)力與傳動(dòng)設(shè)計(jì)、核心及典型零部件系統(tǒng)及輔件設(shè)計(jì)為載體，分析和探討對(duì)于機(jī)械制造裝備從整體到局部的通用、專業(yè)設(shè)計(jì)方法和思路，也以此為基礎(chǔ)向通用裝備的設(shè)計(jì)拓展。隨著“工業(yè)4.0”、“中國制造2025”等工業(yè)理念的持續(xù)改革與推進(jìn)，面向智能制造的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)制造裝備與現(xiàn)代制造裝備傳承及共性的方法與思路，優(yōu)化及改進(jìn)的方法與思路，基本的設(shè)計(jì)與計(jì)算理論等，都是本門課程所關(guān)注的內(nèi)容。

2.2 課程資源平臺(tái)的建立

（1）基礎(chǔ)性教學(xué)資料的提供

基礎(chǔ)性教學(xué)資料包括：課程學(xué)習(xí)指南、課程學(xué)習(xí)背景素材、課程教學(xué)單元體系構(gòu)架等導(dǎo)學(xué)性課程資料，課程教學(xué)大綱、教案和講稿等規(guī)范性課程文件，以及教參資料和教學(xué)團(tuán)隊(duì)支持與服務(wù)相關(guān)的信息。

（2）教學(xué)視頻的組織

教師細(xì)分教學(xué)單元錄制的教學(xué)視頻是課程資源平臺(tái)建設(shè)和組織的重心，其主要包括教師對(duì)單元教學(xué)目標(biāo)設(shè)定的體現(xiàn)，內(nèi)容的組織與講解，經(jīng)驗(yàn)與方法的細(xì)化，案例的應(yīng)用與分析，以及根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)層次定制的多層次針對(duì)性解析等。綜上所述，教學(xué)視頻應(yīng)具備傳統(tǒng)課堂講授模式過程中的全部內(nèi)容，甚至包含對(duì)學(xué)生提問和導(dǎo)向性問題的設(shè)定。

（3）在線針對(duì)性助學(xué)內(nèi)容的提供

作為對(duì)教學(xué)視頻的有效補(bǔ)充，基于課程學(xué)習(xí)平臺(tái)，一方面，關(guān)聯(lián)設(shè)置一些如概念性問題、簡單推導(dǎo)及易混淆問題的正誤判定等不同類型的題目，是有助于學(xué)生判研學(xué)習(xí)效果的。另一方面，基于教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，對(duì)經(jīng)驗(yàn)性的敏感教學(xué)點(diǎn)（如往屆學(xué)生集體性或有特點(diǎn)的誤區(qū)、難點(diǎn)等）設(shè)定的學(xué)習(xí)材料是有必要的。

（4）全方位的學(xué)習(xí)支持體系的構(gòu)建

師生主體在日常登錄課程學(xué)習(xí)平臺(tái)的時(shí)段及終端條件差異影響，學(xué)習(xí)平臺(tái)上功能完善的實(shí)時(shí)交互功能的使用不能滿足全方位的需要。第一，教師團(tuán)隊(duì)面向班級(jí)或?qū)W習(xí)小組單獨(dú)搭建主流的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)通訊平臺(tái)（如QQ群和微信群）是必要的；第二，師生電話或面對(duì)面答疑的時(shí)間和頻次應(yīng)保障；第三，學(xué)習(xí)小組內(nèi)部必要的交流和成果展示分工等時(shí)間和頻次需充分考慮；第四，基于特定教學(xué)內(nèi)容的生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)場觀摩安排是必要的。以上，甚至更多的形式有效保障了學(xué)生學(xué)習(xí)支持體系的構(gòu)建。

（5）提供拓展性資源

課程翻轉(zhuǎn)的學(xué)習(xí)模式，勢必會(huì)有效調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)探究的欲望。尤其對(duì)部分優(yōu)秀的學(xué)生，在獨(dú)立探究或協(xié)作學(xué)習(xí)階段，往往會(huì)觸及到更深、更廣的知識(shí)內(nèi)容。通過向?qū)W生提供國內(nèi)外院校、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)的公開課、研究成果及相關(guān)技術(shù)信息，可以開拓學(xué)生知識(shí)范圍，提升學(xué)生的行業(yè)視野，甚至培育科研和技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)分層次培養(yǎng)。

3 課程應(yīng)用成效及改進(jìn)

3.1 課程應(yīng)用成效分析

課程的教學(xué)實(shí)踐自2016年起至今，以學(xué)生最終考核成績做參考（隨機(jī)取樣學(xué)生數(shù)均為40），同年同級(jí)橫向比較如圖1所示，試點(diǎn)班級(jí)按年度縱向比較如圖2示，從比較結(jié)果來看，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式對(duì)該課程的學(xué)習(xí)成效提升促進(jìn)作用明顯。

圖1 學(xué)生成績同年同級(jí)橫向比較

圖2 試點(diǎn)班級(jí)按年度縱向比較

3.2 教學(xué)改革應(yīng)注意的問題

（1）發(fā)揮教師的學(xué)習(xí)調(diào)度與督導(dǎo)作用

在線上，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)使用最大的優(yōu)勢之一是數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析的及時(shí)性，教師對(duì)各教學(xué)單元所提供教學(xué)資源可作明確的任務(wù)要求、時(shí)間節(jié)點(diǎn)控制以及質(zhì)量評(píng)價(jià)。基于平臺(tái)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和反饋，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題，及時(shí)調(diào)整和導(dǎo)向是過程管理和服務(wù)至關(guān)重要的一環(huán)。

在線下，面向集體或小范圍的學(xué)習(xí)交互與成果展示過程中，問題發(fā)生的隨機(jī)性較大，如問題表述或分析的不全面，出現(xiàn)重大理解偏差或者結(jié)論困難及異常等問題。教師團(tuán)隊(duì)現(xiàn)場問題的糾錯(cuò)和導(dǎo)向機(jī)制建立需基于經(jīng)驗(yàn)充分準(zhǔn)備。

（2）注重過程性與形成性考核

根據(jù)課程性質(zhì)的不同，考核方式不同，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)設(shè)置為考試課程，課程最終成績由形成性考核（過程考核40%）和終結(jié)性考核（閉卷考試60%）兩部分組成。其中，針對(duì)學(xué)習(xí)過程的考核和判定對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用占據(jù)主導(dǎo)。

在課程教學(xué)的實(shí)踐中，課程的過程性考核面向兩方面，六個(gè)部分：

在線下綜合方面的考核包括出勤（20%）、作業(yè)（10%）、發(fā)言者交流討論過程的綜合表現(xiàn)（20%）。在線學(xué)習(xí)方面的考核包括視頻觀看的完整性和及時(shí)性（20%）、學(xué)習(xí)與討論總結(jié)資料（20%）、在線作業(yè)與小問題完成（10%）。

（3）保障動(dòng)態(tài)成績管理的時(shí)效性

形成性考核各項(xiàng)組成的成績管理嚴(yán)格按照教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行控制與導(dǎo)向。如線下綜合包含的各項(xiàng)成績每周評(píng)定并記錄一次，即時(shí)上傳系統(tǒng)，最后取各自加權(quán)平均值；如在線學(xué)習(xí)各項(xiàng)按標(biāo)的的時(shí)間節(jié)點(diǎn)控制，系統(tǒng)自動(dòng)提醒、評(píng)定和記錄。

4 結(jié)論

第一，通過對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在應(yīng)用技術(shù)大學(xué)專業(yè)課程教育教學(xué)方面的實(shí)踐進(jìn)行研究綜述分析，表明該模式在工程教育課程教學(xué)改革領(lǐng)域研究及應(yīng)用廣泛。

第二，以翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在“機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程”的實(shí)踐應(yīng)用為例，發(fā)現(xiàn)在課程應(yīng)用體系構(gòu)建和課程應(yīng)用成效及改進(jìn)方面，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式對(duì)提高學(xué)生最終學(xué)習(xí)成效具有一定的作用和意義。