新工科背景下混合教學模式的應用探索

楊瑩 夏秋英 徐立

[摘 要]新工科需要機械類專業(yè)創(chuàng)新型卓越工程人才。為了更好地進行新工科的建設和創(chuàng)新發(fā)展，在互換性與測量技術課程中提出了“2+1”混合教學模式。該創(chuàng)新教學模式將線上學習、面對面課堂教學以及案例教學有機結合在一起，學生成為學習的中心，教師僅僅作為整個學習過程中的引導者和組織者。兩個學期的實踐證明：在互換性與測量技術課程教學中采用此模式有利于充分調動學生的學習積極性和主動參與性，教師的教學壓力也增加很多;混合教學模式的實現(xiàn)是一個復雜的過程，需要教師、學院和學校的共同合作。

[關鍵詞]新工科;互換性與測量技術;混合教學模式;創(chuàng)新型卓越工程人才

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）08-0056-03

新工科（Emerging Engineering Education： 3E）這一概念自2016年提出以來[1]就受到了廣泛的關注和討論。從“復旦共識”“天大行動”到“北京指南”，新工科建設有了清晰的路線圖。新工科建設需要對傳統(tǒng)工科專業(yè)重構或者專業(yè)整合，目的是推動工科專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革，為我國經(jīng)濟轉型和社會發(fā)展提供強有力的人才保障和智力支撐。

互換性與測量技術是機械類各專業(yè)的一門基礎課。它具有聯(lián)系設計類課程與制造工藝類課程的紐帶作用，同時兼具從基礎課及其他技術基礎課教學過渡到專業(yè)課教學的橋梁作用?；诖耍疚奶岢隽艘环N線上學習、面對面課堂教學以及案例教學相結合的創(chuàng)新教學方法——“2+1”混合教學模式，以推進新工科背景下創(chuàng)新型卓越工程人才的培養(yǎng)[2]。

一、課程教學中存在的問題

互換性與測量技術課程具有專用術語多、國家標準多、符號多、抽象概念多以及涉及知識面廣的“四多一廣”的特點[3]。比如，與“公差”有關的概念包括尺寸公差、配合公差以及幾何公差等，與“偏差”相關的術語有極限偏差、實際偏差、上偏差、下偏差、基本偏差等，學生在學習過程中很容易混淆。課程的理論教學以傳統(tǒng)課堂教學為主，加之任課教師缺乏相應的工程實踐能力，學生學到的往往是應試技巧，而無法實現(xiàn)對零件幾何精度設計的理解及應用，教學效果很不理想。因此，在后面的許多實踐環(huán)節(jié)中，零件幾何精度設計的錯誤率非常高。課程教學選用的教材大部分以理論知識為主，工程應用方面的內容較少，而且有些教材的編寫者缺乏實際的生產(chǎn)經(jīng)驗，這就導致編寫出來的教材質量不高，有很多標準不能隨著國家標準的改變而更新[4]。課程的考核評價體系缺乏多元化、過程化，無法體現(xiàn)學生在課程教學中的參與情況。

綜上所述，互換性與測量技術教學各環(huán)節(jié)中存在的問題，嚴重影響了課程教學質量，制約了課程發(fā)展。更重要的是，任課教師在教學過程中不能及時地將機械行業(yè)對人才培養(yǎng)的最新要求引入，教學內容和課程體系沒有更新，更沒有向學生介紹相關學科的研究新進展、實踐發(fā)展的新經(jīng)驗。這些都不能達到新工科建設的要求，因此課程改革迫在眉睫。

二、課程改革的思路

隨著現(xiàn)代教育技術的日益發(fā)展，許多高校都在探索一些新的教育技術與方法，用來滿足學生的學習需求[5]。新工科建設的目標是形成以學生為中心的工程教育模式，改革教學方法和考核方式，推進信息技術和教學的深度融合[6]。我們根據(jù)課程內容和學習結果的要求，整合教學資源，對互換性與測量技術課程進行教學方法改革，建立了“2+1”混合教學模式，即將在線學習、面對面課堂教學以及案例導入相結合。信息技術拓展了學生的學習環(huán)境，使其學習體驗可以延伸到傳統(tǒng)課堂以外。學生通過學習平臺和移動端，靈活開展多種形式的學習活動[7]。

三、混合教學模式的構建

基于MOOC平臺的混合教學模式中，教師的作用發(fā)生了較大變化[8]，教師從傳統(tǒng)教學中的傳授者轉變?yōu)榛旌辖虒W中的引導者，學生也從傳統(tǒng)課堂中的接受者變?yōu)閷W習的主體。而教學目標更注重培養(yǎng)學生深度學習的效果以及創(chuàng)新思維和創(chuàng)新素質的養(yǎng)成?！?+1”混合教學模式如圖1所示。

“2+1”混合教學模式由兩部分組成：一是在線學習。課前任課教師在泛雅平臺發(fā)布學習任務，學生可以通過學習平臺、班級QQ群以及微信群等多種途徑快捷地了解到學習通知。學生自主地安排學習地點、學習方式以及學習時間，在規(guī)定的時間內觀看知識點MOOC視頻并完成相應的作業(yè)。泛雅學習平臺會將每個學生的學習信息記錄在冊，學生可以隨時查看自己的學習信息，及時了解自己在整個班級里所處的水平，加強線上學習的自覺性。另外，學生在自主學習過程中遇到的問題，可以在平臺上的討論區(qū)與老師、同學討論，或者將問題帶到課堂來討論。任課教師在開展課堂教學之前，利用平臺的大數(shù)據(jù)分析處理功能，統(tǒng)計出學生完成任務點作業(yè)時錯誤率較高的題目以及討論區(qū)參與度較高的問題，然后合理地組織接下來的課堂教學。任課教師在學生的在線學習環(huán)節(jié)中，既是MOOC網(wǎng)絡教學的助教，又是面對面課堂教學的組織者、引導者。二是面對面課堂教學。首先，任課教師以在線學習的情況為基礎，導入典型案例，然后進行知識點的講解、討論以及拓展學習。案例的選擇應采用接近生產(chǎn)實際或工廠現(xiàn)有的典型零件為主[9]。比如，在講解螺紋公差與檢測時，以實際生產(chǎn)中具有螺紋標注的圖樣展開討論，包括螺紋的標注中每部分所代表的含義、不同螺紋的功用及應用場合、螺紋的主要結構參數(shù)、螺紋的公差;針對滾動軸承內容采用分組的形式進行討論。將班上學生進行分組，每個組給出滾動軸承的不同代號，學生通過查找資料，了解該類軸承的特點以及應用場合，然后檢查課程任務完成情況。比如對于極限與配合這個內容，可以引入學生熟悉的典型零件——減速器，通過分析減速器中軸與滾動軸承、軸與平鍵以及軸與齒輪的裝配關系來進行知識點的拓展，讓學生了解極限與配合對機械裝置工作性能的影響，進一步體會到要對零件進行幾何精度設計的必要性。在討論過程中，教師對在線學習錯誤率較高的知識點做重點解釋。每次課堂討論完成后，任課教師根據(jù)學生討論的情況進行成績評定。最后，任課教師對課堂教學進行總結，為后續(xù)的課程教學設計打下基礎，同時對MOOC平臺進行更新。通過“2+1”混合教學模式，學生經(jīng)過線上學習、課堂解惑、拓展學習整個過程，不但學習的積極性有所提高，而且知識遷移能力也得到了鍛煉。

四、“2+1”混合教學模式的應用及其效果

眾所周知，要評價某一種教學模式的好與壞，必須經(jīng)過實踐的檢驗，而且要從多個維度進行[7]。采用“2+1”混合教學模式的互換性與測量技術課程改革，已經(jīng)實施了2年，下面將以機械設計制造及其自動化專業(yè)（簡稱機自）2016級學生為例，來討論該教學模式的應用情況。該專業(yè)2016級的學生共有146人，分成4個標準班。表1反映了各個班級線上視頻觀看情況?；Q性與測量技術課程泛雅網(wǎng)絡平臺的線上學習發(fā)布了25個視頻任務點，通過平臺大數(shù)據(jù)的分析功能，發(fā)現(xiàn)大部分學生都能完成全部視頻的觀看。4個班中只有1名學生的視頻觀看完成率在60%以下。學生觀看視頻的情況直接作為其互換性與測量技術課程成績評定的一個重要方面。對于任務點未完成的學生，教師首先通過泛雅平臺發(fā)布督學通知;若還是沒有完成，任課教師將與這些學生面談，督促其完成課程的學習;如果還是沒有完成則直接進入課程重修環(huán)節(jié)。

表2 為機自16101班部分學生觀看視頻情況統(tǒng)計，該知識點視頻時長為11.3分鐘。從表中可以看出，泛雅網(wǎng)絡平臺可以監(jiān)測學生的學習進度。學生觀看視頻的次數(shù)越多，則反芻比越高。因此，反芻比也可以讓任課教師更準確地把握學生在學習中遇到的難點，為后續(xù)的課堂教學設計提供參考。

表3為2016級學生線上參與討論情況。參與討論的方式有兩種即發(fā)表討論和回復討論。從表中數(shù)據(jù)可知，在整個線上學習過程中，學生參與討論的積極性是非常高的。學生在學習過程中遇到的困惑可以通過在線交流的方式尋求答案;對于知識點掌握較好的學生，也可以通過回復討論區(qū)問題的方式幫助其他學生解決困惑。教師根據(jù)學生課程互動的情況進行適當?shù)莫剟?，該項獎勵最后納入到課程成績的評定里。相比較而言，學生主動發(fā)表討論比回復討論要少，這也是今后教學需要重點改進的地方。

通過上面的研究可以發(fā)現(xiàn)，雖然采用“2+1”混合教學模式也有一定的缺陷，但是它打破了傳統(tǒng)教學中以教師為中心的教學模式，學生不再是聽眾，而是主動參與到課程學習中，變“要我學”為“我要學”。

五、建議與結論

對于學生而言，采用“2+1”混合教學模式使其學習自覺性有很大提高，投入的學習時間和精力更多。課程完成后，通過對大部分學生的訪談發(fā)現(xiàn)，“2+1”混合教學模式中的線上學習環(huán)節(jié)，基本上都是在課堂教學前完成的，大部分學生都能自覺地去完成任課教師發(fā)布的任務。另外，任課教師組織課堂學習討論前，需要學生查閱更多的資料，豐富自己的知識儲備，才能加強對知識點的理解，使得課堂討論能夠順利進行。所以說，混合教學模式并沒有讓學生的學習變輕松。

對于教師而言，采用“2+1”混合教學模式使其教學壓力增大很多，其教學地位也發(fā)生了變化。傳統(tǒng)課堂教學中，教師是知識的傳授者，根據(jù)課程大綱要求進行內容的講解;而學生主要是聽眾和記錄者，在整個教學過程中的主動性表現(xiàn)是非常少的，甚至成為“低頭族”。“2+1”混合教學模式中，教師成為在線學習的引導者和課堂教學的組織者，告訴學生完成哪些學習任務并讓其通過自主學習完成這些任務。

對于各教學單位而言，采用“2+1”混合教學模式，要對課程的上課時間進行合理安排。筆者經(jīng)過兩年的教學實踐發(fā)現(xiàn)，若想體現(xiàn)混合教學模式的優(yōu)勢，必須保證學生的在線學習時間。這就要求各教學單位在兩次課堂教學之間必須安排足夠的時間，而且同期開設的其他課程要盡量少。

對于學校而言，采用“2+1”混合教學模式，要求課程考核標準要有更大的靈活性。傳統(tǒng)的課堂教學，其課程總成績的評定主要分為兩部分，其中平時成績占總成績的30%，期末考試成績占70%，這就不能客觀地反映學生在教學過程中的參與情況?；旌辖虒W模式中，學生成為教與學的中心。為了更合理地反映學生在學習過程中的參與度以及積極性，必須重新調整課程成績評價體系。目前，互換性與測量技術課程成績評定分為兩部分：在線學習成績，由線上作業(yè)（占30%）、訪問數(shù)（占3%）、章節(jié)考試（占30%）、視頻觀看（占30%）、課堂互動（占4%）以及討論（占3%）構成，占總成績的70%;面對面課堂教學，由課堂提問與討論環(huán)節(jié)（50%）、課堂考勤率（占20%）以及實驗環(huán)節(jié)（占30%）構成，占總成績的30%。因此，學校不能采用統(tǒng)一標準、一刀切的方式進行要求，必須靈活制定課程的考核標準。

[參考文獻]

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[責任編輯：龐丹丹]