新工科背景下IM-OBE導(dǎo)向的混合式課堂教學(xué)研究

郭銳 趙之謙 袁曉明 趙靜一

摘?要：當(dāng)前傳統(tǒng)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)課程因?yàn)槿狈ο到y(tǒng)性、針對(duì)性的教學(xué)與項(xiàng)目實(shí)踐，已無(wú)法滿足新工科背景下的人才培養(yǎng)需求。本文以燕山大學(xué)《液壓傳動(dòng)系統(tǒng)》為例，提出了基于沉浸式學(xué)習(xí)產(chǎn)出（Immersion-Outcome based education，IM-OBE）的教學(xué)方法。在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)線上線下相結(jié)合，以學(xué)生做為主，應(yīng)用為本，讓學(xué)生寓學(xué)于做。在項(xiàng)目實(shí)踐方面，創(chuàng)建沉浸式、快樂(lè)型、開(kāi)放性的團(tuán)隊(duì)模式，組內(nèi)人員相互監(jiān)督，讓學(xué)生進(jìn)行自主式、協(xié)作式學(xué)習(xí)，形成新的培養(yǎng)方案。通過(guò)不同角度評(píng)判學(xué)生的能力，為液壓專業(yè)方向新工科人才培養(yǎng)探索新路徑。

關(guān)鍵詞：液壓傳動(dòng)系統(tǒng);新工科;沉浸式;學(xué)習(xí)產(chǎn)出

一、問(wèn)題的提出與解決

《液壓傳動(dòng)系統(tǒng)》課程是機(jī)械工程學(xué)科非常重要的技術(shù)基礎(chǔ)核心課，是液壓裝備設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)所必須掌握的專有技術(shù)和專門知識(shí)[1]。傳統(tǒng)的《液壓傳動(dòng)系統(tǒng)》課程缺乏工程性的教學(xué)，已不能滿足新工科人才的培養(yǎng)需求[2]。高?！兑簤簜鲃?dòng)系統(tǒng)》課程的實(shí)際教學(xué)過(guò)程中存在以下問(wèn)題：

（1）在缺乏液壓系統(tǒng)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的情況下，學(xué)生很難掌握與液壓工程相關(guān)的方法;

（2）采用傳統(tǒng)的考核方法并不能完全真正反映學(xué)生的工程能力;

（3）理論知識(shí)的枯燥導(dǎo)致學(xué)生主動(dòng)性和積極性不足。

因此，在國(guó)家推進(jìn)新工科的建設(shè)與發(fā)展的戰(zhàn)略背景下，本方法改變現(xiàn)有液壓傳動(dòng)系統(tǒng)教學(xué)模式與項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié)，以促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)踐水平的可持續(xù)發(fā)展，適應(yīng)新時(shí)代工業(yè)發(fā)展的要求[3]。

二、教學(xué)方法的基本概念和理論

（一）基于IM-OBE的教學(xué)方法

在新工科的背景下，依托線上線下教學(xué)模式，利用MOOC課程與學(xué)習(xí)通軟件對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)行引導(dǎo)，提出了基于沉浸式學(xué)習(xí)產(chǎn)出（Immersion-Outcome based education，IM-OBE）的教學(xué)方法，用于培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力的實(shí)踐型學(xué)生，本方法以液壓傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)容為主線的設(shè)計(jì)思路，以項(xiàng)目為核心，以實(shí)踐為重心，以線上課程為輔助，完成對(duì)學(xué)生的教學(xué)，把課堂帶入討論課形式，進(jìn)入一種“沉浸”體驗(yàn)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，把知識(shí)印刻在學(xué)生腦海[4]，課程設(shè)計(jì)反映理論重實(shí)踐，實(shí)踐重體驗(yàn)的教學(xué)思想;在內(nèi)容安排上，強(qiáng)調(diào)能力訓(xùn)練，為每個(gè)學(xué)生在知識(shí)和技能等方面的協(xié)調(diào)發(fā)展提供平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生的興趣、激發(fā)學(xué)生的潛能，為培養(yǎng)新型高級(jí)工程科技人才奠定基礎(chǔ)[5]。

（二）互聯(lián)網(wǎng)背景下的線上線下混合模式

把《液壓傳動(dòng)系統(tǒng)》傳統(tǒng)課程引用到“互聯(lián)網(wǎng)+教育”線上線下教學(xué)模式中[6]，使其從“封閉”走向“開(kāi)放”，整合校內(nèi)外優(yōu)質(zhì)資源，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)吸收知識(shí)的需求，并將其引入工程實(shí)踐，訓(xùn)練學(xué)生的技能，產(chǎn)出學(xué)生積極思考、主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，使學(xué)生能充分運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并提高其解決液壓傳動(dòng)系統(tǒng)理論和工程實(shí)踐問(wèn)題的能力。課程主旨分為三個(gè)模塊，其關(guān)系如下圖所示：

三、課程特色與教學(xué)實(shí)施過(guò)程

（一）課程特色

本課程為學(xué)生提供豐富的教學(xué)案例、單元測(cè)試、模型解釋，真正的完成培養(yǎng)全面發(fā)展的高素質(zhì)工程技術(shù)人才的目標(biāo)。在教學(xué)上，利用線上課程向?qū)W生講授知識(shí)的同時(shí)融入互動(dòng)環(huán)節(jié)，并向同學(xué)進(jìn)行語(yǔ)音、視頻答疑，加深學(xué)生對(duì)液壓傳動(dòng)的實(shí)際運(yùn)用印象;在項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié)，利用MOOC平臺(tái)項(xiàng)目實(shí)踐課程對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的液壓基本回路的簡(jiǎn)單搭建進(jìn)行預(yù)習(xí)，使同學(xué)在理解、掌握回路原理的分析之后，進(jìn)行上手操作，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)與動(dòng)手能力。本方法改變了現(xiàn)有給予型的教學(xué)方法，進(jìn)行跨界交叉融合，學(xué)生可以體驗(yàn)到課程在實(shí)際工程中的應(yīng)用，變要我學(xué)為我要學(xué)，從而提高學(xué)習(xí)意識(shí)和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。讓學(xué)生和教師都走出舒適區(qū)，全面改變教風(fēng)、學(xué)風(fēng)，發(fā)揮師生潛力。

本課程利用中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)中燕山大學(xué)姚靜老師的《液壓傳動(dòng)與氣動(dòng)》完成線上教學(xué)。利用學(xué)習(xí)通APP串聯(lián)線上課程與線下授課，通過(guò)學(xué)習(xí)通對(duì)學(xué)生線上學(xué)習(xí)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，在課堂上以學(xué)生上臺(tái)講演、討論和實(shí)際工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)為教學(xué)形式，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，涵蓋認(rèn)知型、設(shè)計(jì)型和綜合型的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為學(xué)生提供全方位的實(shí)驗(yàn)資料。同時(shí)能夠給學(xué)生創(chuàng)造良好的教學(xué)環(huán)境和學(xué)習(xí)氛圍，學(xué)生能夠自主地完成各個(gè)基本模塊的學(xué)習(xí)，能夠充分體驗(yàn)整個(gè)團(tuán)隊(duì)完成工程項(xiàng)目的全過(guò)程。

（二）教學(xué)實(shí)施過(guò)程

（1）開(kāi)課前，教師應(yīng)該使學(xué)生充分了解學(xué)習(xí)通、MOOC平臺(tái)，明確課程教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容、課程教學(xué)安排與考核方法，培養(yǎng)學(xué)生的自我管理能力。

（2）在線上，利用學(xué)習(xí)通建立課程，利用MOOC中授課，上傳教學(xué)資源并逐步完善，并通過(guò)學(xué)習(xí)通APP接收老師發(fā)布的作業(yè)通知并可查看教學(xué)資源。學(xué)生在MOOC課程平臺(tái)上完成教學(xué)PPT、習(xí)題及其他擴(kuò)展資源的自主學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生做的每一章節(jié)的單元測(cè)試進(jìn)行定時(shí)檢查，未完成者按缺勤處理。

（3）在線下，對(duì)于MOOC課程中沒(méi)有聽(tīng)懂的內(nèi)容，學(xué)生可在討論時(shí)間自主發(fā)問(wèn)，老師對(duì)線上出錯(cuò)率高的習(xí)題進(jìn)行一一講解，不把問(wèn)題留在課堂，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。具體實(shí)施步驟如下：

①課前，利用學(xué)習(xí)通APP一鍵簽到或者手勢(shì)簽到，實(shí)現(xiàn)高效考勤。

②課中，學(xué)生通過(guò)老師引導(dǎo)自主發(fā)問(wèn)，每位學(xué)生都可以發(fā)表自己的想法與觀點(diǎn)。對(duì)于典型問(wèn)題，同學(xué)們可以在課堂上面對(duì)面發(fā)表言論，任意發(fā)表自己的想法。利用學(xué)習(xí)通記錄每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，根據(jù)學(xué)生的回答，老師可以現(xiàn)場(chǎng)作出評(píng)價(jià)，并記錄在學(xué)習(xí)通上。認(rèn)真聽(tīng)講的學(xué)生會(huì)得到額外的加分，而那些課堂上表現(xiàn)糟糕的進(jìn)行減分，這些都會(huì)計(jì)入總成績(jī)中，而且學(xué)生可以在學(xué)習(xí)通APP中查詢到自己的課堂得分，從而調(diào)動(dòng)課堂上學(xué)生的積極性。

③課后，老師可以額外地布置作業(yè)或興趣項(xiàng)目，讓那些想要更進(jìn)一步了解液壓的學(xué)生得到知識(shí)擴(kuò)充，綜合能力得到提升。利用學(xué)習(xí)通APP對(duì)教學(xué)進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)相互監(jiān)督和信息交流，通過(guò)APP提交作業(yè)具有一定的新鮮感，提高學(xué)生對(duì)課程的積極性。

④學(xué)生利用對(duì)液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，針對(duì)液壓基本原理、規(guī)律等問(wèn)題，獨(dú)立設(shè)計(jì)并實(shí)施驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，采集數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出結(jié)論。創(chuàng)建沉浸式、快樂(lè)型、開(kāi)放性的團(tuán)隊(duì)模式，組長(zhǎng)對(duì)組內(nèi)人員的工作進(jìn)行分工，每個(gè)組內(nèi)成員根據(jù)自己的分工，組內(nèi)人員相互監(jiān)督，向組長(zhǎng)提交相應(yīng)的研究報(bào)告，最終全組匯總成一份項(xiàng)目報(bào)告。

四、結(jié)論

本論文將IM-OBE教學(xué)法應(yīng)用到《液壓傳動(dòng)系統(tǒng)》教學(xué)中，將理論教學(xué)融入到實(shí)踐過(guò)程中。改變傳統(tǒng)的以教師講授為主的教學(xué)模式，學(xué)生在整個(gè)課程學(xué)習(xí)的過(guò)程中處于主導(dǎo)地位，不僅可以學(xué)到理論知識(shí)，而且鍛煉了學(xué)生工程應(yīng)用能力，培養(yǎng)了協(xié)作共贏的品質(zhì)，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)意識(shí)，培育與“產(chǎn)出”學(xué)生分析、理解和解決本課程的理論和實(shí)踐問(wèn)題的能力?；贗M-OBE的教學(xué)以塑造全面型人才為方針，以創(chuàng)新、融合、共享為建設(shè)理念，為培養(yǎng)液壓人才，推動(dòng)新工科建設(shè)，發(fā)揮了積極的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張俊俊，蘭若璇，劉麗娟.“新工科”理念下的液壓技術(shù)人才培養(yǎng)課程體系改革[J].西南科技大學(xué)高教研究，2020，36（01）：52-55.

[2]馬長(zhǎng)林，馮永保，李鋒，等.提高《液壓傳動(dòng)》課堂教學(xué)效果的探索與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2015（13）：147-148.

[3]劉成強(qiáng)，李志，何紹華，等.新工科背景下應(yīng)用型本科院校液壓傳動(dòng)課程教學(xué)探討[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2019（24）：82-84.

[4]劉麗蘭，陳恩來(lái)，譚晶，等.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在《機(jī)械設(shè)計(jì)》課堂教學(xué)的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2018（08）：177-180.

[5]王會(huì).機(jī)械原理課程的混合式教學(xué)研究與實(shí)踐[J].河北農(nóng)機(jī)，2020（05）：53-54.

[6]曹陽(yáng)，郭爾聰，何文斌.工程認(rèn)證下翻轉(zhuǎn)課堂在《液壓傳動(dòng)》中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2019（02）：202-203.

基金項(xiàng)目：燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教學(xué)研究與改革項(xiàng)目（編號(hào)：JX2019HUJG01;JX2019JCJS03）;燕山大學(xué)研究生課程思政教學(xué)建設(shè)與改革項(xiàng)目（SZJG201905）;燕山大學(xué)研究生教育教學(xué)改革項(xiàng)目（JG201815）

作者簡(jiǎn)介：郭銳（1980—），男，漢族，河北衡水人，博士研究生，副教授，研究方向：機(jī)械電子工程。

通訊作者：袁曉明（1984—），男，吉林白城人，講師，主修機(jī)械專業(yè)。