基于云課堂的數(shù)控加工技術(shù)混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

邱茜茜 （浙江工業(yè)大學(xué)教科學(xué)院）

一 引言

近年來，隨著我國信息化的不斷發(fā)展，信息技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域有了不同的推進(jìn)作用，而將信息技術(shù)與教育教學(xué)的結(jié)合有力地推動(dòng)著當(dāng)代中國教學(xué)模式的變革和發(fā)展。信息化教學(xué)模式的產(chǎn)生與發(fā)展，將教育教學(xué)從“以教師為主體”的灌輸式教學(xué)形式逐步轉(zhuǎn)向“以學(xué)生為主體”的探究式主動(dòng)學(xué)習(xí)方式。教育部在2012年3月頒布的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》中提出將學(xué)生是為能力體系的核心組成部分，強(qiáng)調(diào)繼續(xù)普及和完善信息技術(shù)教育，著力培養(yǎng)學(xué)生信息化環(huán)境下的學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，增強(qiáng)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下提出問題、分析問題和解決問題的能力[1]。

混合式學(xué)習(xí)是將傳統(tǒng)的面對面的課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的混合，是自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、接受學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的混合，是真實(shí)的教室環(huán)境與虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的混合，是師生之間線下交流與線上交流的混合[2]，綜合運(yùn)用不同的學(xué)習(xí)理論、不同的技術(shù)和手段以及不同的應(yīng)用方式來實(shí)施教學(xué)的一種策略。混合式教學(xué)模式則是將傳統(tǒng)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢結(jié)合起來，既發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又充分體現(xiàn)了學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性[3]。

云課堂作為就在教育大數(shù)據(jù)背景下，利用云理念和云技術(shù)打造的一種在線開放課堂，通過將云課堂的混合式教學(xué)模式融入職業(yè)教育中，教師由原先的知識(shí)傳遞者變?yōu)閷W(xué)習(xí)引導(dǎo)者，學(xué)生由原先的被動(dòng)接受者變?yōu)橹鲃?dòng)參與者，這種教學(xué)模式通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)、交流互動(dòng)、在線測試等環(huán)節(jié)，不僅可以提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，又可以避免學(xué)生被過于豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境所吸引而分散學(xué)習(xí)注意力，讓學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)又了解了學(xué)習(xí)的結(jié)構(gòu)方法，培養(yǎng)了學(xué)生的責(zé)任意識(shí)和小組協(xié)作能力。

二 數(shù)控加工技術(shù)課程現(xiàn)狀分析

職業(yè)教育是以就業(yè)為導(dǎo)向培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才，應(yīng)以情境性原則為主，以科學(xué)性原則為輔，通過顯性或隱形課程體現(xiàn)人本性原則，從而達(dá)到培養(yǎng)專業(yè)能力、方法能力和社會(huì)能力的目標(biāo)[4]，使學(xué)生獲得“關(guān)鍵能力”或職業(yè)核心能力。專業(yè)能力：具備數(shù)控加工技術(shù)的基本理論和系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)以及產(chǎn)品和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、維護(hù)的基本能力。方法能力：具備數(shù)控加工的生產(chǎn)組織和管理能力并且具備初步知識(shí)學(xué)習(xí)探究、技術(shù)開發(fā)及創(chuàng)新能力。社會(huì)能力：具備社會(huì)適應(yīng)能力、社會(huì)交往能力、社會(huì)工作綜合能力以及社會(huì)認(rèn)知能力。如表1所示。

1 教學(xué)資源不完善

教師在教學(xué)過程中大部分仍以呈現(xiàn)紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料、PPT演示文稿、視頻、音頻等方式來呈現(xiàn)課堂知識(shí)，這種方式仍以教師和知識(shí)導(dǎo)向?yàn)橹行?，而現(xiàn)代教育教學(xué)中心已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐越虒W(xué)材料和學(xué)生為中心。隨著教育信息化的發(fā)展，教師應(yīng)該把大量的基礎(chǔ)知識(shí)、輔助教學(xué)的視頻、音頻放進(jìn)云課堂中，并且增加專業(yè)概論課程資料，通過專業(yè)概論課程對所學(xué)專業(yè)有概括性的認(rèn)知，讓學(xué)生自主的選取學(xué)習(xí)資料，讓學(xué)生真正地成為自己學(xué)習(xí)“主人”，教師則是學(xué)生學(xué)習(xí)的領(lǐng)導(dǎo)者、指引者，具有腳手架功能。其次，數(shù)控加工技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)踐是創(chuàng)造性應(yīng)用和發(fā)展理論的過程，是綜合能力形成的過程[5]。數(shù)控實(shí)訓(xùn)操作需要一定數(shù)量的機(jī)床設(shè)備，而大多數(shù)學(xué)校實(shí)訓(xùn)中心存在數(shù)控機(jī)床種類單一、設(shè)備較為落后、數(shù)量不足等情況，在一定程度上削弱了學(xué)生綜合運(yùn)用能力。

表1 數(shù)控加工技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程

2 教學(xué)模式缺乏多樣性

在數(shù)控加工技術(shù)課程教學(xué)中的教學(xué)內(nèi)容和課程任務(wù)是重要組成部分，傳統(tǒng)的數(shù)控加工技術(shù)課程教學(xué)仍延續(xù)將普通文化知識(shí)、專業(yè)基礎(chǔ)理論作為教學(xué)模式體系展開的起點(diǎn)，在進(jìn)行完基礎(chǔ)理論課后，將實(shí)踐任務(wù)以單純的序列呈現(xiàn)。這種先理后實(shí)的教學(xué)形式將實(shí)踐任務(wù)看作為理論學(xué)習(xí)課程之后的綜合運(yùn)用，使得理論與實(shí)踐內(nèi)容按先后順序相對獨(dú)立編排，導(dǎo)致理論知識(shí)與對應(yīng)的實(shí)踐任務(wù)相分離。隨著教育信息化的發(fā)展，教學(xué)空間不再只局限在課堂中，在課前、課后的學(xué)習(xí)交流也是必不可少的，在云課堂中學(xué)生選擇符合學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)習(xí)資料進(jìn)行思考學(xué)習(xí)并提出問題，教師可以通過云課堂平臺(tái)進(jìn)行針對性指導(dǎo)交流，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)師生關(guān)系和諧，實(shí)現(xiàn)知識(shí)課堂向能力課堂、灌輸課堂向?qū)υ捳n堂轉(zhuǎn)變。

3 學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力不足

大多數(shù)職業(yè)教育學(xué)校的課程體系仍然是知識(shí)導(dǎo)向型，按照學(xué)期縱向排列，每門課程也是根據(jù)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行縱向排列，在課程教學(xué)中教師更為注重知識(shí)點(diǎn)的講解與教授，導(dǎo)致學(xué)生在完成課程后也僅僅注重課本基礎(chǔ)理論知識(shí)，不重視先前知識(shí)與新知識(shí)之間的關(guān)系，無法搭建完整的專業(yè)知識(shí)框架，在這種情況下利用已有的知識(shí)擴(kuò)展知識(shí)外延實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的可能性非常小。并且，現(xiàn)有的課程教學(xué)仍然是以教師為中心，學(xué)習(xí)評價(jià)也多采用考試成績的方式，使得學(xué)生將學(xué)習(xí)的中心都放在應(yīng)付考試上，對于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力產(chǎn)生了消極的影響。而在實(shí)踐操作課程中學(xué)生多抱有散漫、不夠嚴(yán)肅認(rèn)真的心態(tài)再加上單一的教學(xué)模式及偏重于基礎(chǔ)理論知識(shí)的灌輸式教學(xué)方式，理論與實(shí)踐相脫離，學(xué)生在實(shí)踐操作中的知識(shí)應(yīng)用能力明顯不足，創(chuàng)新能力尤為薄弱。

4 教學(xué)評價(jià)體系較為單一

在以往的教學(xué)模式下，常常教師憑借日常學(xué)習(xí)成績、出勤成績對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)評價(jià)，抑或是教師采用期末考試的方式，通過學(xué)生的期末成績來對學(xué)生進(jìn)行評價(jià)。對于數(shù)控加工技術(shù)課程教學(xué)評價(jià)往往采取通過完成作品評價(jià)，而由于課堂時(shí)間的限制，對于學(xué)生數(shù)控作品的評價(jià)多數(shù)采用課堂集中的教師評價(jià)。無論何種評價(jià)考量標(biāo)準(zhǔn)，教師對學(xué)生的教學(xué)評價(jià)都具有絕對的決定權(quán)。這種憑借單一的結(jié)果評價(jià)，無法客觀的反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，對學(xué)生無法進(jìn)行公正的教學(xué)評價(jià)，缺乏對學(xué)生學(xué)習(xí)過程和結(jié)果的個(gè)別化指導(dǎo)，缺少個(gè)人評價(jià)和學(xué)習(xí)小組之間的互評環(huán)節(jié)等多元化評價(jià)體系。

三 基于云課堂的數(shù)控加工技術(shù)混合式教學(xué)模式的設(shè)計(jì)與實(shí)施

基于云課堂的數(shù)控加工技術(shù)混合式教學(xué)包括三個(gè)階段，即將課堂階段、實(shí)驗(yàn)室階段和工程實(shí)踐環(huán)境階段，這三個(gè)階段分別與云課堂相結(jié)合，并聯(lián)成為課堂與云課堂相結(jié)合階段，學(xué)生自主學(xué)習(xí)、互動(dòng)討論、學(xué)習(xí)反饋；實(shí)驗(yàn)室與云課堂相結(jié)合階段，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成任務(wù)設(shè)計(jì)與構(gòu)思、仿真操作和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果；工程實(shí)踐環(huán)境與云課堂相結(jié)合，學(xué)生在實(shí)踐環(huán)境或企業(yè)中進(jìn)行真實(shí)機(jī)床的操作、維修、安全文明生產(chǎn)。如圖1所示。

圖1 基于云課堂的數(shù)控加工技術(shù)課程混合式教學(xué)模式圖

1 課堂與云課堂相結(jié)合

在這一階段，課堂教學(xué)劃分為課前、課中和課后。

課前，云課堂相當(dāng)于提供學(xué)習(xí)的平臺(tái)。為了讓學(xué)生對所學(xué)專業(yè)以及相對應(yīng)的工作崗位需要具備的能力有概括性的認(rèn)識(shí)，教師需要依據(jù)教學(xué)大綱和學(xué)情分析將準(zhǔn)備好的學(xué)習(xí)資料、教學(xué)視頻和教學(xué)課件上傳到云課堂，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)風(fēng)格隨時(shí)隨地地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，不必再拘泥于教學(xué)內(nèi)容的編排順序以及教師單一的教學(xué)方式，而是主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)過程匯總，通過自己擅長的學(xué)習(xí)方式對云課堂中的學(xué)習(xí)資料進(jìn)行選擇學(xué)習(xí)，認(rèn)真思考并提出問題。

課中，教師可以根據(jù)學(xué)生在云課堂中的學(xué)習(xí)情況，統(tǒng)計(jì)分析學(xué)生普遍對哪些相關(guān)知識(shí)點(diǎn)存在問題，在教學(xué)中為學(xué)生集中講解，根據(jù)從云課堂了解的學(xué)生感想和學(xué)生交流情況，對課程的重難點(diǎn)進(jìn)行針對性地講解，讓學(xué)生更為深入地理解，教師組織學(xué)生以小組的形式讓學(xué)生根據(jù)課前預(yù)習(xí)與課中學(xué)習(xí)到的知識(shí)進(jìn)行小組討論，并在教師的引導(dǎo)性進(jìn)行針對性的討論解答，學(xué)生總結(jié)討論結(jié)果，對所學(xué)知識(shí)具有更深入的學(xué)習(xí)理解。最后，教師對學(xué)生課堂研討情況進(jìn)行分析和總結(jié)，進(jìn)一步的了解學(xué)生的掌握和理解情況布置課后作業(yè)。

課后，云課堂相當(dāng)于學(xué)習(xí)任務(wù)反饋平臺(tái)。學(xué)生通過課堂所掌握的知識(shí)完成教師布置的課后作業(yè)，并將作業(yè)提交到云課堂中的作業(yè)模塊中。教師通過學(xué)生的作業(yè)完成情況可以全面的了解學(xué)生對課堂知識(shí)所掌握的情況，并及時(shí)反饋給學(xué)生。學(xué)生根據(jù)教師的反饋，了解自己不足點(diǎn)進(jìn)行彌補(bǔ)重復(fù)學(xué)習(xí)。云課堂與課堂教學(xué)結(jié)合教師由原來的知識(shí)傳遞者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)引導(dǎo)者，學(xué)生由原來的被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)參與者。彌補(bǔ)了學(xué)生知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)不全面，進(jìn)一步加深了對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，完成知識(shí)的內(nèi)化，使學(xué)生的學(xué)習(xí)在不斷探索和內(nèi)化的過程中得到延續(xù)。

2 實(shí)驗(yàn)室與云課堂相結(jié)合

教師根據(jù)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)情況穿插式布置課程任務(wù)，讓學(xué)生在實(shí)踐的過程中串聯(lián)已學(xué)到知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)踐。在實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)環(huán)境中讓學(xué)生在數(shù)控加工技術(shù)課程中運(yùn)用數(shù)控仿真軟件完成對課程任務(wù)的設(shè)計(jì)與構(gòu)思，實(shí)施初步的解決方案，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，提出改進(jìn)的設(shè)計(jì)方案。如進(jìn)行簡單軸類零件的加工，利用數(shù)控仿真軟件可以將整個(gè)實(shí)踐操作過程按照步驟進(jìn)行，從而彌補(bǔ)設(shè)備和師資能力的不足，讓學(xué)生利用數(shù)控仿真軟件和教練機(jī)進(jìn)行模擬操作，可以給學(xué)生充分的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，節(jié)省了操作實(shí)踐，提高了對機(jī)床操作的熟練程度，也為下一個(gè)階段的文明安全操作真實(shí)數(shù)控機(jī)床提供了保障。其次，對于抽象的理論知識(shí)點(diǎn)，教師可以運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行演示教學(xué)，如數(shù)控車床、數(shù)控銑床中對刀過程，教師可以利用斯沃仿真軟件或?qū)W習(xí)機(jī)進(jìn)行演示操作，實(shí)現(xiàn)仿真軟件與云課堂學(xué)習(xí)相結(jié)合、虛擬設(shè)計(jì)和制造技術(shù)相結(jié)合，通過構(gòu)建“虛實(shí)結(jié)合，虛機(jī)實(shí)電[6]”的教學(xué)情境為學(xué)生創(chuàng)造沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境。

3 工程實(shí)踐環(huán)境與云課堂相結(jié)合

工程實(shí)踐環(huán)境為學(xué)生提供真實(shí)的數(shù)控機(jī)床設(shè)備，立足于產(chǎn)學(xué)研實(shí)習(xí)基地讓學(xué)生親臨工程實(shí)踐環(huán)境中在真實(shí)的數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行操作加工，通過以上兩個(gè)環(huán)節(jié)的工藝分析、仿真模擬加工學(xué)生已經(jīng)掌握了數(shù)控機(jī)床操作的流程規(guī)范，對于數(shù)控機(jī)床的熟練程度大大提高，可以獨(dú)立自主地完成零件加工。在這一階段中，云課堂的作用相當(dāng)于輔助性參考平臺(tái)。將工程實(shí)踐環(huán)境與云課堂相結(jié)合，通過云課堂為學(xué)生提供內(nèi)容支持，讓學(xué)生借助云課堂上所學(xué)習(xí)記錄的資料、重難點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立的零件加工，教師通過上一階段的學(xué)生學(xué)習(xí)情況的了解以及依據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，將注意點(diǎn)提前羅列給學(xué)生，讓每一位學(xué)生真正的掌握數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)，真正的進(jìn)行安全文明操作，給學(xué)生創(chuàng)造了自主研究性學(xué)習(xí)和解決工程實(shí)際問題的空間，使理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四 總結(jié)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，先進(jìn)制造技術(shù)已經(jīng)成為提高國家競爭力和創(chuàng)新能力的根本途徑，對于先進(jìn)制造技術(shù)的職業(yè)教育日益受到重視，而數(shù)控加工技術(shù)作為先進(jìn)制造技術(shù)重要標(biāo)志之一，其教學(xué)卻存在課程設(shè)置老化，教學(xué)模式和理念單一，知識(shí)更新緩慢、滯后，師資力量缺乏等問題，在這樣的條件下運(yùn)用混合式教學(xué)模式，通過云課堂建立教師與學(xué)生、理論知識(shí)與實(shí)踐操作的橋梁，打破了傳統(tǒng)的數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)模式，不僅發(fā)揮了在線課堂的優(yōu)勢同時(shí)也彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課堂中的不足，教師充分發(fā)揮教學(xué)過程中的引導(dǎo)作用，讓學(xué)生學(xué)會(huì)思考、探索和協(xié)作的自主學(xué)習(xí)。教師在學(xué)科湯中能夠及時(shí)向?qū)W生反饋信息，可以提高生生、師生間的話語互動(dòng)，促進(jìn)社會(huì)化學(xué)習(xí)進(jìn)程[7]。同時(shí)，有效地融合課堂、實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)為一體的綜合立體的教學(xué)平臺(tái)，以培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，從理論課程和實(shí)踐的有機(jī)聯(lián)系出發(fā)，結(jié)合培養(yǎng)方向、視訊內(nèi)容，真正做到“以學(xué)生為中心，在做中學(xué)，在學(xué)中做”的教學(xué)理念，讓學(xué)生得到更全面的發(fā)展。