反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程教學(xué)中的應(yīng)用

唐娟

摘? 要：基于反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的基本理念，從理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及方式、教學(xué)視頻設(shè)計(jì)和制造及教學(xué)效果評(píng)價(jià)方式等方面，對(duì)工業(yè)工程專業(yè)《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程進(jìn)行教學(xué)改革，以提高《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程的教學(xué)效果，進(jìn)而提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)工業(yè)工程;教學(xué)內(nèi)容;反轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2019）10-0101-04

Abstract： Based on the basic idea of reverse classroom teaching mode， from the theoretical and experimental teaching contents and methods， the design and production of teaching video， teaching effect evaluation methods， etc.， the teaching of Fundament of Industrial Engineering in industrial engineering is reformed to improve the teaching effects， which can further enhance students' ability to analyze and solve problems.

Keywords： Fundament of Industrial Engineering; teaching content; reverse classroom; teaching reform

一、概述

《基礎(chǔ)工業(yè)工程》是工業(yè)工程專業(yè)的核心課程之一。該課程以工作研究和現(xiàn)場(chǎng)管理為主要教學(xué)內(nèi)容，要求學(xué)生能夠掌握經(jīng)典的工業(yè)工程技能，學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用這些知識(shí)和技術(shù)解決生產(chǎn)實(shí)際問題，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行過程的不斷優(yōu)化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工作研究和現(xiàn)場(chǎng)管理是企業(yè)最常用的工業(yè)工程技能，能夠幫助企業(yè)充分利用現(xiàn)有的各種資源，在不需要投入或很少投入的前提下，降低成本、提高生產(chǎn)率。該課程專業(yè)技術(shù)特色顯著、實(shí)踐性強(qiáng)、各個(gè)知識(shí)點(diǎn)緊密聯(lián)系。其不僅要求學(xué)生能夠掌握理論知識(shí)，還要具有較強(qiáng)的動(dòng)手操作能力。因此，在教學(xué)過程中，需注重理論與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)合，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的建設(shè)，積極探索先進(jìn)的教學(xué)理念、改革教學(xué)方法和手段，以提高課程的教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

目前，已有不少學(xué)者針對(duì)自身學(xué)校工業(yè)工程專業(yè)辦學(xué)的特點(diǎn)和教學(xué)條件，對(duì)《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段進(jìn)行改革，如徐偉[1]針對(duì)福建工程學(xué)院《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程的特點(diǎn)及教學(xué)中存在的主要問題，提出了課程的教學(xué)改革思路;周麗彥[2]對(duì)項(xiàng)目式教學(xué)下《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程的教學(xué)思路、教學(xué)內(nèi)容、要求及考核方法進(jìn)行了探討;宋維賓[3]以模擬的郵寄包裹服務(wù)流程為研究對(duì)象，從實(shí)驗(yàn)過程和內(nèi)容、模擬情景創(chuàng)設(shè)和訓(xùn)練要點(diǎn)設(shè)置三個(gè)方面開發(fā)了流程程序分析實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)的效果進(jìn)行分析和改善;王建林[4]依托鹽城工學(xué)院的辦學(xué)條件，從積極進(jìn)行案例教學(xué)、引入現(xiàn)代教育技術(shù)、綜合開發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置、開發(fā)網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)平臺(tái)、課程設(shè)計(jì)與生產(chǎn)企業(yè)同步等五個(gè)方面對(duì)《基礎(chǔ)工業(yè)工程》進(jìn)行課程改革;周清華[5]以工業(yè)工程特色專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目為背景，分析了《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程在整個(gè)學(xué)科體系中的地位，并從師資隊(duì)伍建設(shè)、課程教學(xué)模式和內(nèi)容、教材和實(shí)踐教學(xué)模式等方面提出了課程的改革方案。李衛(wèi)紅等[6]基于學(xué)以致用模式，對(duì)《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程的教學(xué)理念、教學(xué)方法、實(shí)踐手段及考核方式進(jìn)行改革。

綜上可知，現(xiàn)有學(xué)者已對(duì)《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程的理論教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了較多的研究，但是，不同高校辦學(xué)定位及教學(xué)資源的差異性，使得課程設(shè)置的時(shí)間及課時(shí)量具有較大的差異;同時(shí)，《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程的實(shí)踐性極強(qiáng)特點(diǎn)，使得該課程需加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革。筆者以所在單位面向工業(yè)工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)的學(xué)科體系為依托，借助反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，對(duì)《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行改革，以促進(jìn)學(xué)生準(zhǔn)確理解課堂知識(shí)，認(rèn)識(shí)知識(shí)從理論到實(shí)踐過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)以學(xué)促用，以用促學(xué)，學(xué)用相長(zhǎng)的教學(xué)目標(biāo)。

二、反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式及適用性分析

反轉(zhuǎn)課堂，又稱為翻轉(zhuǎn)課堂，顛倒課堂，是一種將線上課堂和面授課堂有機(jī)結(jié)合的新型教學(xué)模式。教師根據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)和知識(shí)結(jié)構(gòu)，制作短小精悍、教學(xué)信息清晰明確的視頻，學(xué)生在課外通過視頻和教師的在線輔導(dǎo)，完成知識(shí)的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中的信息傳遞;課堂上，教師可以針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的問題和難點(diǎn)進(jìn)行有效的講解，讓學(xué)生展開充分的互動(dòng)交流，進(jìn)行自主思考，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的吸收內(nèi)化。反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式極大的改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式中教師和學(xué)生的定位與角色，已被越來越多的老師關(guān)注和嘗試[7，8]。

然而，《基礎(chǔ)工業(yè)工程》的課程特色使得其完全運(yùn)用反轉(zhuǎn)課堂難以改善教學(xué)效果，原因如下：1. 課程以制造型企業(yè)的生產(chǎn)過程為主要分析對(duì)象，其較強(qiáng)的實(shí)踐性特征使得教學(xué)過程中需要講解大量的企業(yè)案例。雖然，現(xiàn)有主流教材中教學(xué)案例較多，但是，案例以文字和圖形方式描述，相關(guān)背景信息缺失;且課程開課較早，學(xué)生無法理解、分析和優(yōu)化案例;2. 課程所涉及的理論知識(shí)及方法雖較為簡(jiǎn)單，但是因其來源于實(shí)踐，知識(shí)面較廣，涉及的專業(yè)名詞較多，學(xué)生需要花費(fèi)較多的時(shí)間進(jìn)行資料閱讀和查找方能明白基本概念，因此，單純依靠課外視頻學(xué)習(xí)會(huì)加大學(xué)生課后負(fù)擔(dān)，不容易激發(fā)學(xué)生的課程興趣;3. 大部分地方應(yīng)用型本科院校學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度不高，課外學(xué)習(xí)視頻和在線輔導(dǎo)而課堂不講授會(huì)使學(xué)生無法充分認(rèn)識(shí)課程的重要性;部分學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容沒有興趣，不學(xué)習(xí)或較少進(jìn)行課外視頻學(xué)習(xí)。鑒于此，筆者借鑒反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的基本理念，針對(duì)《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程各部分內(nèi)容的特點(diǎn)，部分運(yùn)用反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式（半反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式），對(duì)該課程進(jìn)行改革。在半反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，學(xué)生需要在課外通過視頻和教師的在線輔導(dǎo)，完成部分知識(shí)點(diǎn)的預(yù)習(xí);在課堂上，教師依據(jù)知識(shí)點(diǎn)的難易程度選擇不同的教學(xué)方法，如針對(duì)較容易的知識(shí)點(diǎn)，以提問或讓學(xué)生自行講解為主;針對(duì)較難知識(shí)點(diǎn)，則以教師課堂講解為主。通過教學(xué)過程的組織、引導(dǎo)及講解，橫向擴(kuò)展學(xué)生思維，鼓勵(lì)學(xué)生敢于發(fā)言;縱向提升學(xué)生思維，拔高其思路，培養(yǎng)其系統(tǒng)分析問題和解決問題的能力。

三、基于半反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

（一）理論教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程的理論教學(xué)內(nèi)容較為穩(wěn)定，主要分為方法研究、作業(yè)測(cè)定、產(chǎn)線平衡和現(xiàn)場(chǎng)管理4部分，整個(gè)課程一般為32課時(shí)，理論課時(shí)為24課時(shí)。在半反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，每部分的教學(xué)內(nèi)容、課時(shí)分配及教學(xué)方式如表1所示。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

在《基礎(chǔ)工業(yè)工程》的課程設(shè)置中，實(shí)驗(yàn)課時(shí)一般為8～10課時(shí)，在該課時(shí)內(nèi)只能完成3-5個(gè)實(shí)驗(yàn);而在半反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，則可完成7-9個(gè)實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的選擇對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣和主動(dòng)性具有較大的影響。傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品如噴油泵，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于理解和操作，但是，該產(chǎn)品不具有趣味性，且結(jié)構(gòu)固定，無法在實(shí)驗(yàn)過程中調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心和創(chuàng)新性，實(shí)驗(yàn)效果不甚理想。因此，筆者采用“巧手機(jī)械師16合1”玩具車建模系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品;該系統(tǒng)由29種機(jī)械零件構(gòu)成，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣將其進(jìn)行任意組裝，形成不同的產(chǎn)品。經(jīng)過5年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)現(xiàn)，該類產(chǎn)品的使用可幫助學(xué)生在組裝產(chǎn)品過程中體驗(yàn)產(chǎn)品開發(fā)過程的樂趣，提高其進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性;且該產(chǎn)品成本低，可反復(fù)拆解使用。在半反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，可完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及教學(xué)要求如表2所示。

（三）視頻的設(shè)計(jì)和制作

視頻的制作和獲取是實(shí)施半反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的主要素材?！痘A(chǔ)工業(yè)工程》課程的視頻主要來源于實(shí)驗(yàn)室制作。針對(duì)理論教學(xué)模塊，依據(jù)各個(gè)教學(xué)模塊的知識(shí)難度及教學(xué)要求，組織多個(gè)授課教師，討論、設(shè)計(jì)和制作視頻。針對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，依據(jù)各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的要求，以“巧手機(jī)械師16合1”玩具車建模系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募坝?xùn)練要點(diǎn)，并選擇若干名高年級(jí)工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生，加以訓(xùn)練，使其能夠以熟練工的操作速度完成既定產(chǎn)品的組裝，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過程錄制視頻。利用iDo視頻編輯軟件，對(duì)采集的視頻資料進(jìn)行后期處理，配以詳細(xì)的講解，并依據(jù)各模塊涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行提問，引導(dǎo)學(xué)生鞏固已學(xué)的知識(shí)。視頻制作后，以依據(jù)現(xiàn)有的面向智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端的移動(dòng)學(xué)習(xí)專業(yè)平臺(tái)，發(fā)布教學(xué)視頻、教學(xué)大綱及教案，并組織課程的學(xué)習(xí)、討論、測(cè)試及作業(yè)提交和批改。

四、基于半反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的評(píng)價(jià)方式研究

半反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式需要學(xué)生花費(fèi)大量的課后時(shí)間進(jìn)行視頻的學(xué)習(xí)及相關(guān)知識(shí)的在線測(cè)試，同時(shí)，考慮《基礎(chǔ)工業(yè)工程》的課程屬性及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在課程中所占的課時(shí)，可加大平時(shí)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在課程總成績(jī)中的比重。具體成績(jī)分布可按照實(shí)驗(yàn)成績(jī)占30%，平時(shí)成績(jī)占30%，考試卷面成績(jī)占40%，計(jì)算課程的綜合成績(jī)。其中，平時(shí)成績(jī)由學(xué)生觀看視頻的次數(shù)、在線測(cè)試結(jié)果、課堂表現(xiàn)及案例教學(xué)中改善方案的設(shè)計(jì)等構(gòu)成;在實(shí)驗(yàn)成績(jī)中，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占20%，帶教學(xué)生代表實(shí)驗(yàn)講解和團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)成果匯報(bào)各占40%。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

（一）對(duì)比實(shí)驗(yàn)安排

為體現(xiàn)半反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程教學(xué)中實(shí)施的可行性和效果，特針對(duì)本校2016級(jí)工業(yè)工程學(xué)生，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)為對(duì)象，開展對(duì)比實(shí)驗(yàn)。將全專業(yè)學(xué)生分為兩組，每組20名學(xué)生。一組為實(shí)驗(yàn)組，按照半反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下設(shè)計(jì)的方式和方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué);共需完成6個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中，工藝程序分析、動(dòng)作分析和秒表測(cè)時(shí)在課內(nèi)進(jìn)行，需消耗8個(gè)課時(shí)（工藝程序分析需2課時(shí)，動(dòng)作分析需2課時(shí)，秒表測(cè)時(shí)需4課時(shí)）;人機(jī)操作分析、聯(lián)合操作分析、工作抽樣和工時(shí)評(píng)價(jià)均以作業(yè)形式安排在課外。每一小組同學(xué)將事先獲得各個(gè)實(shí)驗(yàn)的視頻材料，以學(xué)習(xí)各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的要領(lǐng);老師不再占用課內(nèi)實(shí)驗(yàn)時(shí)間講解實(shí)驗(yàn)的目的及安排，由學(xué)生以小組為單位，自行組織，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)操作、討論，老師則負(fù)責(zé)解答和指導(dǎo);實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品可在登記的前提下帶出實(shí)驗(yàn)室。另一組為對(duì)照組，按照傳統(tǒng)的方式進(jìn)行，即在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，先由實(shí)驗(yàn)老師講解實(shí)驗(yàn)的目的和要求;然后，學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，組織工藝程序分析、動(dòng)作分析和秒表測(cè)時(shí)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品不可帶出實(shí)驗(yàn)室。

（二）兩組學(xué)生成績(jī)對(duì)比

以實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)講解及團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)成果匯報(bào)、實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)測(cè)試及問卷調(diào)查等形式，對(duì)兩組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。兩組的實(shí)驗(yàn)成績(jī)分析結(jié)果如表3所示。

取顯著性水平α=0.05，對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)講解及成果匯報(bào)、實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)測(cè)試成績(jī)的均值和方差進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果顯示：實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組學(xué)生的三項(xiàng)成績(jī)均值及方差均有顯著性差異。其中，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的各個(gè)項(xiàng)目平均成績(jī)均高于對(duì)照組;實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)的方差、實(shí)驗(yàn)講解及成果匯報(bào)的結(jié)果顯著高于對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)測(cè)試成績(jī)的方差則顯著小于對(duì)照組。該結(jié)果表明半反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式能夠顯著提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性，減少學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的惰性，顯著提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

另外，針對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)安排、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等各個(gè)方面，對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查。在實(shí)驗(yàn)組中，89%的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的安排較為滿意，并認(rèn)同半反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式;7%的學(xué)生認(rèn)為教學(xué)效果不顯著;4%的學(xué)生認(rèn)為教學(xué)效果差。在對(duì)照組中，60%的學(xué)生認(rèn)為需要對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行更為具體的講解;40%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)時(shí)間過短，導(dǎo)致部分實(shí)驗(yàn)的操作未能在課內(nèi)完成。在實(shí)驗(yàn)效果方面，38%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)有助于理論知識(shí)的理解和運(yùn)用;45%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)有助于理論知識(shí)的理解，但是在知識(shí)運(yùn)用層面效果不顯著;17%的學(xué)生則認(rèn)為實(shí)驗(yàn)對(duì)理論知識(shí)的理解和運(yùn)用作用不大。

六、結(jié)束語

針對(duì)《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程在工業(yè)工程專業(yè)課程體系中的重要性和課程的實(shí)踐性較強(qiáng)的特性，基于半反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的基本理念，對(duì)該課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和教學(xué)效果評(píng)價(jià)方式進(jìn)行改革，并以筆者所在工作單位2016級(jí)工業(yè)工程學(xué)生《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)半反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在該課程實(shí)驗(yàn)中的良好教學(xué)效果進(jìn)行了論證。下一步，筆者將借助面向智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端的移動(dòng)學(xué)習(xí)專業(yè)平臺(tái)，實(shí)施《基礎(chǔ)工業(yè)工程》課程教學(xué)的全面改革，并對(duì)移動(dòng)教學(xué)的有效性進(jìn)行分析。

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