機械測試技術(shù)課程“互聯(lián)網(wǎng)+”開放式教學改革及實踐

江蘇科技大學蘇州理工學院機電與動力工程學院 江蘇張家港 215600

互聯(lián)網(wǎng)的進步促使高等教育教學改革面臨新的機遇和挑戰(zhàn)，在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，“移動終端+網(wǎng)絡+教育”教學模式使學習變得更便捷[1]。高校傳統(tǒng)課堂教學過程中，課堂學習效率低、課后自主學習積極性不高的現(xiàn)象十分普遍，而網(wǎng)絡教學平臺和資源的開放雖然有效地解決了時間和空間對學習的約束，但其成效更多依賴于學習的自主性。因此，如何利用網(wǎng)絡資源優(yōu)化傳統(tǒng)教學備受關(guān)注。邢婷婷等提出了“手機+微課”的課堂教學模式，激發(fā)了學生課堂學習興趣[2]；董文瀚等優(yōu)化了網(wǎng)絡教學資源與傳統(tǒng)課堂教學的配置關(guān)系，拓展了學習深度[3]；顯然，網(wǎng)絡教學資源的合理引入，有助于傳統(tǒng)教學效果的提升。但就目前工科類高校的網(wǎng)絡課程建設(shè)而言，重理論輕實踐的現(xiàn)象依舊存在，因此，本文針對傳統(tǒng)課堂教學與網(wǎng)絡教學改革優(yōu)化進行研究，重點針對網(wǎng)絡課程與傳統(tǒng)課堂的同步教學方式、網(wǎng)絡課程中理論和實踐的同步教學方法進行探索與設(shè)計，并在機械測試技術(shù)課程中進行了教學實踐。

1 “互聯(lián)網(wǎng)+”開放式教學策略

1.1 教學內(nèi)容

測試技術(shù)是機械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有較強的工程應用性，對于理論與實踐環(huán)節(jié)的教和學都有很高的要求[4]。為更好地適應“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的課程教學改革發(fā)展趨勢，結(jié)合測試技術(shù)課程特點，對該課程的教學內(nèi)容進行了合理編排(如圖1所示)，教學內(nèi)容的組織兼顧理論和實踐，理論教學注重新奇，實踐教學注重實用。教學內(nèi)容的組織以實踐環(huán)節(jié)為主線，將理論教學進行串聯(lián)，即以實現(xiàn)機械工程典型測試實驗系統(tǒng)的搭建為目標，針對學生的興趣愛好，結(jié)合生產(chǎn)、生活實際選取工程案例引入課程，引導學生完成常用傳感器、信號調(diào)理和記錄、測試系統(tǒng)特性、信號分析和處理、誤差分析和數(shù)據(jù)處理以及現(xiàn)代測試系統(tǒng)等章節(jié)知識的自主學習。教學內(nèi)容組織有序完整，基礎(chǔ)知識的教學內(nèi)容源于書本，拓展知識的內(nèi)容呈現(xiàn)于移動終端，形成系統(tǒng)的線上、線下知識鏈。

圖1 教學內(nèi)容組織

1.2 教學方法

傳統(tǒng)的測試技術(shù)課程的理論教學遵循講授、輔導答疑的教學方法，學生處于被動學習狀態(tài)，學習內(nèi)容的留存率低，實踐環(huán)節(jié)為驗證性實驗，知識的應用轉(zhuǎn)化率不高。針對機械測試技術(shù)課程理論與實踐精密聯(lián)系的特點，文中提出了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的遞進互動式教學方法。理論教學環(huán)節(jié)以發(fā)現(xiàn)教學法為主，課前，教師利用網(wǎng)絡教學平臺設(shè)計導學案，以創(chuàng)設(shè)問題情境的方式啟發(fā)學生，引導學生利用移動終端自主完成預學習；課中，根據(jù)反饋的預學習效果，進行分類指導，引導學生自主完成知識的內(nèi)化；課后，利用網(wǎng)絡拓展知識板塊，學生自主完成深化學習，實現(xiàn)遷移發(fā)展。實踐教學方法為啟發(fā)式實驗，課前，教師引入工程測試實例及課題，激發(fā)學生自主學習興趣；課中，引導學生就具體測試原理及測試系統(tǒng)的搭建探究方法，與理論知識形成聯(lián)結(jié)；課后，學生自主完成測試系統(tǒng)搭建和實驗，形成項目報告提交，提高主動學習的意識和能力(見表1)。

表1 遞進互動式教學方法

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”開放式教學模式

隨著測試技術(shù)的不斷發(fā)展，課程知識體系不斷膨脹，已遠超傳統(tǒng)測試技術(shù)課程教學范圍，傳統(tǒng)課堂滿堂灌式的教學方法已不能完全適應課程的教學任務要求，針對“互聯(lián)網(wǎng)+”和大數(shù)據(jù)引領(lǐng)的教育領(lǐng)域的方向變革，文中提出了工科自動化類課程的“互聯(lián)網(wǎng)+”教學模式。該教學模式將學生的學習階段劃分為課前自主學習、課中深化學習和課后鞏固學習3個學習階段，根據(jù)不同階段的教和學的特點，針對理論教學環(huán)節(jié)和實踐教學環(huán)節(jié)，分別制訂相應的“互聯(lián)網(wǎng)+”開放式教學模式(如圖2所示)。

圖2 “互聯(lián)網(wǎng)+”開放式教學模式

2.1 理論教學模式

“互聯(lián)網(wǎng)+”開放式教學模式注重學生自主探究學習能力的培養(yǎng)，課程的理論教學采用啟發(fā)式教學方法，即以測試工程實例為教學切入點，創(chuàng)設(shè)問題情境啟發(fā)學生，引導學生對測試技術(shù)基本原理和知識展開自主學習。課前，教師端將課程內(nèi)容以創(chuàng)設(shè)問題情境、制訂學習目標、發(fā)布學習任務的形式編制成導學案[5]，推送至網(wǎng)絡教學平臺，引導學生預學習，學習效果及時反饋于教師端；課中，教師以學定教，分解學習目標，分類提供方法指導，鼓勵學生在課堂上就具體問題通過移動終端查找補充材料，達到深化學習的目的；課后，學生根據(jù)自身興趣，自主選擇網(wǎng)絡課程，提交學習總結(jié)，教師及時在線答疑，了解學習狀況，適時調(diào)整教學策略，更好地幫助學生鞏固所學知識。

2.2 實踐教學模式

針對機械測試技術(shù)課程與工程實際聯(lián)系密切的特點，“互聯(lián)網(wǎng)+”開放式實踐教學模式以學生工程素養(yǎng)訓練為核心，注重學生工程實踐能力的培養(yǎng)，實踐教學的開放性體現(xiàn)在實驗課題和實驗平臺的多樣性以及可選擇性上，學生根據(jù)自身能力和興趣，可以自主選擇LabVIEW，Simulink，Proteus等虛擬仿真實驗平臺，搭建虛擬測試系統(tǒng)，亦可以自主選擇主控系統(tǒng)、外圍模塊和測試方法，設(shè)計實物作品。通過課前項目發(fā)布及認領(lǐng)、課中項目分解和交流、課后實踐和網(wǎng)絡再學習，培養(yǎng)學生自主學習的興趣，鍛煉學生實踐探索的能力，變被動吸收為主動汲取。

2.3 教學實踐案例

為進一步闡述 “互聯(lián)網(wǎng)+”開放式教學實踐方式，以機械工程中力學測試系統(tǒng)教學為例，進行教學設(shè)計及實踐?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”開放式教學實踐案例如表2所示，以機械工程力學測試系統(tǒng)設(shè)計為教學目標，遵循測試系統(tǒng)搭建的一般邏輯和順序，合理編排理論與實踐教學知識點的教學內(nèi)容和教學順序，理論教學環(huán)節(jié)以基礎(chǔ)板塊知識的發(fā)現(xiàn)式教學為主，注重學生對專業(yè)知識體系的理解和認知培養(yǎng)；實踐教學環(huán)節(jié)注重知識的啟發(fā)式拓展，培養(yǎng)學生動手實踐操作能力和工程應用能力；在測試系統(tǒng)設(shè)計教與學的過程中，實現(xiàn)理論與實踐的串聯(lián)知識體系構(gòu)建。課程的考核環(huán)節(jié)，以實現(xiàn)力學測試系統(tǒng)的自主設(shè)計和實驗為目標，學生根據(jù)課堂學習及網(wǎng)絡教學平臺自主學習情況，結(jié)合自身興趣和能力，選擇或自擬實驗課題，完成方案制訂、仿真測試或?qū)嵨镌O(shè)計。

表2 教學實踐案例

“互聯(lián)網(wǎng)+”開放式教學改革在學校機械專業(yè)實施已有一年多時間，從前期教學實踐效果看，學生自主學習的積極性顯著提高，主動學習的意識得到強化，理論和實踐教學成效凸顯。圖3為學生自主設(shè)計完成的多功能電子秤，學生認領(lǐng)實驗項目后，在網(wǎng)絡終端導學案的導引下，主動思考力學測試系統(tǒng)基本組成、傳感器選用的基本原則、測試系統(tǒng)的搭建等基礎(chǔ)理論知識；在項目實施過程中，進一步發(fā)現(xiàn)信號失真、頻率混疊等現(xiàn)象，進而激發(fā)學生利用“互聯(lián)網(wǎng)+”拓展知識板塊，自主探索不失真測試的基本條件、放大電路設(shè)計和濾波算法選擇等相關(guān)知識；此外，操作過程中，學生需要自主完成單片機程序的編寫、電子元件的焊接和調(diào)試等，工程應用及設(shè)計能力得到進一步提升。

圖3 多功能電子秤

3 結(jié)語

針對機械測試技術(shù)課程特點，利用專業(yè)網(wǎng)絡教學資源平臺將移動終端、網(wǎng)絡與傳統(tǒng)課堂教學相結(jié)合，形成“互聯(lián)網(wǎng)+”開放式教學模式，并將理論教學環(huán)節(jié)與實踐教學環(huán)節(jié)的有機串聯(lián)作為研究重點。就課題實施效果而言，不僅有效解決了傳統(tǒng)課堂教學模式存在的弊端，而且提高了學生的學習興趣，有效提升了學生主動學習的意識和自主學習的能力，為同類課程的“互聯(lián)網(wǎng)+”教育改革和實踐提供了新的思路。