對(duì)分課堂在互換性與測(cè)量技術(shù)課程在線教學(xué)中的應(yīng)用研究

萬(wàn)書佳 劉偉 魯?shù)腊? 李根全

摘要：在新冠肺炎席卷全球，在線教學(xué)成為主要教學(xué)手段的背景下，將對(duì)分課堂引入互換性與測(cè)量技術(shù)課程的在線教學(xué)實(shí)踐中，依托中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)，提出了一種將對(duì)分課堂應(yīng)用于在線教學(xué)的實(shí)踐方案。實(shí)踐結(jié)果表明，對(duì)分課堂與在線教學(xué)的融合能夠?qū)崿F(xiàn)功能互補(bǔ)，更好地發(fā)揮出兩種教學(xué)模式各自的優(yōu)勢(shì)，極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，提高課堂的教學(xué)效果和課程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：對(duì)分課堂;在線教學(xué);MOOC平臺(tái);互換性與測(cè)量技術(shù);教學(xué)模式改革

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）11-0141-03

Research on the application of Pad Class in Online Teaching of Interchangeability and Measurement Technology

WAN Shu-jia， LIU Wei， LU Dao-bang， LI Gen-quan

（School of Electro-mechanical Engineering， Nanyang Normal University， Nanyang 473061， China）

Abstract： With the COVID-19 sweeping the globe and online teaching as the main teaching means， the Pad Class is introduced in online teaching process of the Interchangeability and Measurement Technology course. Based on the MOOC platform of China University， a practice of applying the Pad Class to online teaching is proposed. The practical results show that the integration of Pad Class and online teaching can achieve complementary functions， better play to their respective advantages， greatly stimulate students' interest in learning and subjective initiative， and improve the teaching effect and teaching quality of the course.

Key words： pad class; online teaching; MOOC platform; interchangeability and measurement technology; teaching mode reform

1 引言

2020年春期，由于新冠肺炎疫情的影響，教育部做出了延遲開學(xué)的決定。為響應(yīng)教育部“停課不停學(xué)”的要求，在線教學(xué)成為主要教學(xué)手段。釘釘、騰訊等各種直播、會(huì)議軟件和QQ、微信等群聊天軟件迅速成為主要教學(xué)手段，MOOC平臺(tái)、超星學(xué)習(xí)通、雨課堂等在線學(xué)習(xí)平臺(tái)成為在線教學(xué)的主陣地。南陽(yáng)師范學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院互換性與測(cè)量技術(shù)課程團(tuán)隊(duì)也積極響應(yīng)號(hào)召，對(duì)該課程的在線教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行了研究。

2 該課程在線教學(xué)的現(xiàn)狀

2.1 課程簡(jiǎn)介

“互換性與測(cè)量技術(shù)”課程即“機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)基礎(chǔ)”課程，是高等工科院校本科、?？茩C(jī)械類專業(yè)的一門應(yīng)用性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課[1]。課程教學(xué)內(nèi)容包括機(jī)械零件的精度設(shè)計(jì)和檢測(cè)基礎(chǔ)兩部分，其中精度設(shè)計(jì)注重理論教學(xué)，檢測(cè)基礎(chǔ)偏重實(shí)驗(yàn)教學(xué)。課程的特點(diǎn)是知識(shí)點(diǎn)零碎、工程應(yīng)用性強(qiáng)，涉及的標(biāo)準(zhǔn)多且更新?lián)Q代快，術(shù)語(yǔ)概念比較抽象，理解難度大。南陽(yáng)師范學(xué)院開設(shè)該課程的專業(yè)為機(jī)械電子工程專業(yè)，開設(shè)學(xué)期為第四學(xué)期，課時(shí)為36學(xué)時(shí)，選用的教材是哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版的由張也晗等主編的《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)基礎(chǔ)》（第10版）一書。該課程的在線資源比較豐富，經(jīng)過仔細(xì)遴選，在開展在線教學(xué)實(shí)踐過程中采用了中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)上武漢理工大學(xué)課程團(tuán)隊(duì)分享的國(guó)家精品課程資源。

2.2 在線教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

相比傳統(tǒng)課堂教學(xué)，在線教學(xué)具有以下優(yōu)勢(shì)：一是能夠充分利用線上豐富的教學(xué)資源，取長(zhǎng)補(bǔ)短，避免閉門造車。通過在線觀看其他學(xué)校一些名師的課程講解以及進(jìn)行在線練習(xí)，學(xué)生能夠在掌握知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)更好地與國(guó)內(nèi)其他高校接軌。二是能夠在不增加教師備課負(fù)擔(dān)的前提下更好地利用多媒體優(yōu)勢(shì)。該課程有的概念術(shù)語(yǔ)理解難度較大，采用多媒體動(dòng)畫的形式教學(xué)能夠幫助學(xué)生更好地建立直觀印象，加深理解。采用在線教學(xué)可以使教師充分利用網(wǎng)上豐富的課程資源，避免重復(fù)制造，增加備課負(fù)擔(dān)。三是在線教學(xué)具有傳統(tǒng)課堂不具備的互動(dòng)性優(yōu)勢(shì)。例如在線教學(xué)過程中，教師可以采取投票的形式考查學(xué)生對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。借助于釘釘、QQ等軟件，投票制作簡(jiǎn)單，收集快，教師能夠根據(jù)投票結(jié)果快速掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，從而合理分配教學(xué)時(shí)間。

2.3 在線教學(xué)的不足

同時(shí)，在實(shí)踐中也暴露出在線教學(xué)的一些不足：一是教師對(duì)課堂的掌控力不夠。理想的在線教學(xué)課堂應(yīng)該是一個(gè)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的過程。但是受學(xué)生興趣、自制力等因素的影響，如果教師放松對(duì)課堂的監(jiān)管，那么部分學(xué)生可能出現(xiàn)應(yīng)付現(xiàn)象。因此，實(shí)際的在線教學(xué)課堂應(yīng)該是一個(gè)在教師適度掌控下的學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的過程。在線教學(xué)過程中教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的掌控不夠直觀，雖然可以通過各種形式進(jìn)行抽查，但是與面對(duì)面的傳統(tǒng)課堂相比，不夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確、高效。受網(wǎng)絡(luò)條件影響，學(xué)生可以把沒有及時(shí)回應(yīng)抽查歸因于網(wǎng)絡(luò)不好，而教師無(wú)法查實(shí)。二是在線課程資源與教材大綱的契合度不高。不同學(xué)校、專業(yè)對(duì)該課程的要求是不同的，選用的教材和制定的大綱也不同。其他學(xué)校分享的在線課程資源與自己學(xué)校的教材大綱契合度不高，完全依靠在線課程資源進(jìn)行教學(xué)，無(wú)法做到按綱施教，與專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)也不一致。

3 對(duì)分課堂對(duì)在線教學(xué)的補(bǔ)充

3.1 對(duì)分課堂簡(jiǎn)介

對(duì)分課堂[2]是張學(xué)新教授于2014年首次提出的一種新型教學(xué)模式，此后在各高校引起廣泛關(guān)注和實(shí)踐探索，并獲得了高度評(píng)價(jià)和積極推廣[3-4]。對(duì)分課堂教學(xué)模式已被成功應(yīng)用于醫(yī)學(xué)類[5-6]、化學(xué)類[7]、物理類[8]等大學(xué)課程，而在機(jī)械類課程中的應(yīng)用研究較少。對(duì)分課堂的主要思想是將一堂課對(duì)分為兩半，一半的時(shí)間交給教師進(jìn)行精講，另一半的時(shí)間交給學(xué)生，由學(xué)生分組進(jìn)行討論，并回答教師布置的問題。對(duì)分課堂的本質(zhì)是將奧蘇貝爾所提倡的有意義的接受學(xué)習(xí)[9]和布魯納所倡導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)[9]融合在一起。這樣做的好處是既可以發(fā)揮接受學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，通過教師的精講，在短時(shí)間內(nèi)將課程知識(shí)的重點(diǎn)傳授給學(xué)生，也可以發(fā)揮發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，通過分組討論并回答教師布置的問題，使學(xué)生獲得發(fā)現(xiàn)知識(shí)的成就感。

3.2 對(duì)分課堂的優(yōu)勢(shì)

對(duì)分課堂可以提高教師對(duì)在線課堂的掌控度。采用對(duì)分課堂模式的在線課堂，通過將課堂時(shí)間對(duì)分為兩半，一半時(shí)間由教師對(duì)教學(xué)重點(diǎn)進(jìn)行精講、細(xì)講，幫助學(xué)生建立知識(shí)發(fā)現(xiàn)過程的直觀印象，另一半時(shí)間交給學(xué)生分組討論教師布置的問題。由于學(xué)生課下已進(jìn)行了充分的預(yù)習(xí)，而且上節(jié)課教師已對(duì)本節(jié)的典型例子進(jìn)行過精講，再加上小組討論的思想碰撞，很容易使學(xué)生獲得發(fā)現(xiàn)知識(shí)的成就感與滿足感，從而激發(fā)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的興趣。因此對(duì)分課堂在時(shí)間安排上，一般是前半節(jié)課先進(jìn)行小組討論，后半節(jié)課由教師對(duì)下節(jié)課要學(xué)習(xí)的典型案例進(jìn)行精講，并布置討論題目。采用這種教學(xué)模式，其中前半節(jié)課小組討論可以采用釘釘視頻會(huì)議的形式，先由各小組自行開會(huì)討論，教師限定討論時(shí)長(zhǎng)，再由教師組織所有學(xué)生共同開會(huì)，從所有小組中抽取個(gè)別小組進(jìn)行匯報(bào)，最后由教師對(duì)小組的匯報(bào)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。后半節(jié)課教師精講可以采用釘釘直播的形式。相比傳統(tǒng)的在線教學(xué)模式，如教師全程直播講課或者學(xué)生完全依托各平臺(tái)自學(xué)等，融合了對(duì)分課堂的在線教學(xué)模式師生之間互動(dòng)性更強(qiáng)，學(xué)生獲得的知識(shí)更加系統(tǒng)化。

此外對(duì)分課堂也解決了在線課程資源與教材大綱契合度不高的問題。對(duì)分課堂包含了教師精講的環(huán)節(jié)，教師講授的內(nèi)容必然是緊緊圍繞教材和大綱的，布置的討論題目也是緊扣教材和大綱的，學(xué)生可以在課下從學(xué)習(xí)平臺(tái)上獲取各個(gè)高校分享的課程資源，但要回答教師布置的討論題目，就必須對(duì)獲得的知識(shí)有一個(gè)再加工、吸收和轉(zhuǎn)化的過程。這個(gè)過程就是學(xué)生將學(xué)到的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與自身的知識(shí)體系建立聯(lián)系，內(nèi)化吸收的過程，也是發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的過程。

4 對(duì)分課堂與在線教學(xué)融合在互換性與測(cè)量技術(shù)課程中的應(yīng)用

4.1 基于對(duì)分課堂的在線教學(xué)流程

以南陽(yáng)師范學(xué)院為例，每學(xué)期為18周，每周1次課，每次課為2學(xué)時(shí)。除去課間休息時(shí)間，可將每次上課對(duì)分為兩小節(jié)，每小節(jié)45分鐘。2018級(jí)機(jī)械電子工程專業(yè)共有51名學(xué)生，4個(gè)人一組，分為13組。第一小節(jié)安排分組討論，限定時(shí)長(zhǎng)30分鐘，剩余15分鐘為小組匯報(bào)和教師點(diǎn)評(píng)，每次抽取2-3個(gè)小組進(jìn)行匯報(bào)，采用釘釘視頻會(huì)議的形式。第二小節(jié)課為案例精講，講畢教師布置下次課的討論題目和預(yù)習(xí)要求，講課采用釘釘直播的形式，便于學(xué)生回放觀看。學(xué)生利用課下時(shí)間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的范圍包括但不限于教師分發(fā)的學(xué)習(xí)資料（電子版教材、課件等）、教師在MOOC平臺(tái)上發(fā)布的學(xué)習(xí)資源（來源于武漢理工大學(xué)互換性與測(cè)量技術(shù)課程團(tuán)隊(duì)分享的國(guó)家精品課程資源）和布置的作業(yè)練習(xí)題等。除第一周和最后一周外，其余每周均采用這種形式上課。第一周的課采用傳統(tǒng)的在線教學(xué)模式，由教師進(jìn)行直播授課。最后一周的課第一小節(jié)安排分組討論，第二小節(jié)由教師對(duì)課程重點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)梳理，便于學(xué)生復(fù)習(xí)并形成系統(tǒng)化知識(shí)體系，不再布置討論題目。具體教學(xué)流程如圖1所示。

4.2 以確定孔、軸配合代號(hào)為例的對(duì)分課堂設(shè)計(jì)

互換性與測(cè)量技術(shù)的教材內(nèi)容可大致分為兩篇，第一篇介紹基礎(chǔ)理論，如優(yōu)先數(shù)系、尺寸精度設(shè)計(jì)、幾何精度設(shè)計(jì)和表面粗糙度輪廓等，第二篇介紹一些典型零件的精度設(shè)計(jì)，其本質(zhì)是第一篇基礎(chǔ)理論在具體零件上的應(yīng)用。學(xué)好第一篇中的基礎(chǔ)理論知識(shí)，對(duì)于掌握課程的理論體系具有重要意義。其中尺寸精度設(shè)計(jì)又是第一篇內(nèi)容的重點(diǎn)。下面以尺寸精度設(shè)計(jì)中孔、軸配合代號(hào)的確定為例，來介紹一下對(duì)分課堂的設(shè)計(jì)方法。

由于對(duì)分課堂中教師講授的時(shí)間縮短為傳統(tǒng)課堂的一半，因此教師在選擇講授內(nèi)容時(shí)必須精選，最好選擇有代表性的案例進(jìn)行講解。例如教材3.4節(jié)“尺寸精度的設(shè)計(jì)”中涵蓋的內(nèi)容有：配合制的選用、標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)的選用、配合的選用和線性尺寸的未注公差的選用四部分。從內(nèi)容層次上看，這四部分內(nèi)容是并列關(guān)系而非遞進(jìn)的主次關(guān)系，不宜只選擇一個(gè)方面進(jìn)行精講，也不宜壓縮時(shí)間進(jìn)行理論灌輸。因?yàn)槔碚撝R(shí)是高度概括抽象的，很難與學(xué)生頭腦中現(xiàn)有的知識(shí)體系建立起聯(lián)系，而具體的應(yīng)用案例則是溝通二者的橋梁。案例中的研究對(duì)象是學(xué)生常見的事物，解決問題的過程則蘊(yùn)含著理論知識(shí)的應(yīng)用，通過教師抽絲化繭的講解使學(xué)生逐步掌握分析問題、解決問題的能力。在設(shè)計(jì)時(shí)可以選擇以下面這個(gè)案例來進(jìn)行精講，當(dāng)然需要提前布置學(xué)生對(duì)本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)。

【例】設(shè)有一滑動(dòng)軸承機(jī)構(gòu)，公稱尺寸為[?]40mm的配合，經(jīng)計(jì)算確定極限間隙為+20～+90[μm]，試確定此配合的配合制，孔、軸公差等級(jí)和配合代號(hào)，畫出其尺寸公差帶圖。

此題是一個(gè)確定間隙配合的配合代號(hào)的例子，通過精講，要使學(xué)生學(xué)會(huì)舉一反三，對(duì)于過渡配合和過盈配合的例子便不需要再講。通過這個(gè)例子，使學(xué)生將配合制的選用、標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)的選用和配合的選用等知識(shí)融會(huì)貫通，將理論與實(shí)踐聯(lián)系起來，提高學(xué)生的應(yīng)用能力。討論題目的設(shè)置可以選擇兩個(gè)類似的題目，分別考查過渡配合代號(hào)和過盈配合代號(hào)的確定以及基孔制和基軸制的應(yīng)用場(chǎng)景，可附加設(shè)置一道題目考查線性未注公差的選用。討論題目的選擇盡量以綜合性的應(yīng)用型題目為主，以突出對(duì)學(xué)生應(yīng)用能力的考查，最好與精講的案例具有一定的聯(lián)系，以便于學(xué)生能夠從教師的講授中獲得線索，提高發(fā)現(xiàn)知識(shí)的成功率。對(duì)分課堂成功的一個(gè)關(guān)鍵就是要讓學(xué)生從不斷的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中獲得成就感，從而形成對(duì)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)欲望的一個(gè)正向激勵(lì)。

4.3 對(duì)分課堂與在線教學(xué)融合模式與傳統(tǒng)課堂的教學(xué)效果對(duì)比

為評(píng)價(jià)對(duì)分課堂與在線教學(xué)融合模式的實(shí)際教學(xué)效果，下文對(duì)南陽(yáng)師范學(xué)院2017級(jí)和2018級(jí)機(jī)械電子工程專業(yè)《互換性與測(cè)量技術(shù)》課程的期末考試成績(jī)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖2、圖3所示。需要說明的是，這兩個(gè)年級(jí)學(xué)生的人數(shù)、整體素質(zhì)接近，任課教師、課程教材、教學(xué)大綱、電子課件及課時(shí)量均相同，2017級(jí)學(xué)生采用的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，2018級(jí)學(xué)生采用的對(duì)分課堂與在線教學(xué)融合的教學(xué)模式，期末考試均采用試題庫(kù)命題方式進(jìn)行，試卷難度相當(dāng)。

從圖2可以明顯看出，使用對(duì)分課堂與在線教學(xué)融合的教學(xué)模式以后，學(xué)生成績(jī)有了明顯提高。具體來說，2018級(jí)學(xué)生優(yōu)秀、良好人數(shù)有大幅度提升，而及格、不及格人數(shù)大幅度下降。為了更加直觀，表1列舉出了各成績(jī)區(qū)間段的人數(shù)比例。從表中可以看出，相比2017級(jí)學(xué)生，2018級(jí)學(xué)生的良好率有大幅提高，從8.2%上升至45.1%，接近人數(shù)的一半，不及格率明顯下降，從11.5%下降至2%，整體成績(jī)提升明顯，平均分從65.6分上升至77.3分，成績(jī)分布的標(biāo)準(zhǔn)差分別為9.2分和8.97分，比較接近。

5? 結(jié)論

本文通過對(duì)在線教學(xué)的現(xiàn)狀和不足以及對(duì)分課堂的優(yōu)勢(shì)分析，提出了將對(duì)分課堂與在線教學(xué)融合應(yīng)用于《互換性與測(cè)量技術(shù)》課程的一種課程教學(xué)改革模式，并以尺寸精度設(shè)計(jì)為例，介紹了對(duì)分課堂設(shè)計(jì)的具體方法，最后通過對(duì)比采用對(duì)分課堂與在線教學(xué)融合的教學(xué)模式與之前傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的考試成績(jī)，證明了該模式對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)自主性和學(xué)習(xí)效果具有積極作用。

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【通聯(lián)編輯：王力】