翻轉(zhuǎn)課堂遞進(jìn)式教學(xué)模式在工程訓(xùn)練課程中的探索與研究

田萬一 王群 易守華

摘要：在新工科建設(shè)大背景下，為了達(dá)到更好的教學(xué)效果，將翻轉(zhuǎn)課堂遞進(jìn)式教學(xué)模式創(chuàng)新性的引入到工程訓(xùn)練中心的課程體系中。在課程體系中，采用翻轉(zhuǎn)課堂形式，調(diào)整課堂內(nèi)外時(shí)間，提升工程訓(xùn)練課程的教學(xué)效果，培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維的復(fù)合人才。并且基于此，通過虛擬仿真軟件實(shí)現(xiàn)遞進(jìn)式教學(xué)模式的建立，使教學(xué)過程生動(dòng)形象，可以達(dá)到加深學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的記憶的目的，并且提高學(xué)生參與度和學(xué)習(xí)創(chuàng)新積極性。同時(shí)，在智能量化評(píng)分機(jī)制下，極大地減少不確定性因素對(duì)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)的影響。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂;遞進(jìn)式教學(xué);工程訓(xùn)練

1 緒論

創(chuàng)新型復(fù)合人才培養(yǎng)教學(xué)包括理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新型復(fù)合人才的重要環(huán)節(jié)，具體的在使學(xué)生掌握科學(xué)方法和強(qiáng)化實(shí)踐動(dòng)手能力等方面意義重大。高校主要的實(shí)踐教學(xué)基地就是工程訓(xùn)練中心，其教學(xué)模式對(duì)于創(chuàng)新型復(fù)合人才的輸出質(zhì)量具有絕對(duì)性影響，然而在目前高等教育中，工程訓(xùn)練作為高校重要實(shí)踐教學(xué)課程，存在以下弊端：一是形式單一，教學(xué)方式還是以教師講授，學(xué)生被動(dòng)接受參與感低;二是內(nèi)容陳舊，目前大多數(shù)高校工程訓(xùn)練都一直沿用引進(jìn)設(shè)備時(shí)教學(xué)內(nèi)容，內(nèi)容陳舊無味，學(xué)生上課無新鮮感、無積極性，學(xué)習(xí)效率大打折扣。因此，圍繞國家“一流本科建設(shè)點(diǎn)”方針政策和新工科本科院校教學(xué)改革研究重點(diǎn)，迫切需要構(gòu)建具有特色的工程訓(xùn)練教學(xué)模式，以此為培養(yǎng)創(chuàng)新型復(fù)合人才提供支撐。

2 課堂教學(xué)模式研究現(xiàn)狀

在當(dāng)前教學(xué)改革實(shí)踐中，王文娟等[1]認(rèn)為首先需要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)教材、教學(xué)手段、考核內(nèi)容等方面進(jìn)行了創(chuàng)新，以便培養(yǎng)出滿足市場(chǎng)需求的應(yīng)用技能型人才。彭永忠等[2]認(rèn)為應(yīng)當(dāng)以學(xué)生為核心，以就業(yè)市場(chǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)體系，以突破原有的教學(xué)形式，來提高學(xué)生的綜合素質(zhì)能力。上述教改思路都想在現(xiàn)有的教學(xué)基礎(chǔ)上，突破原有的教學(xué)模式，力圖找到一種效率高、效果好的教學(xué)方式。但實(shí)踐證明，只是教學(xué)內(nèi)容上的改變，并不能達(dá)到理想的效果，無法滿足當(dāng)前形勢(shì)下對(duì)雙創(chuàng)型人才的需求，于是很多老師開始探索新的教學(xué)形式。劉春玲等[3]提出了分層教學(xué)、以賽促學(xué)、真崗實(shí)操等教學(xué)方法，旨在從根本上改變工程訓(xùn)練的授課形式，提高同學(xué)們參與加工實(shí)踐的熱情。以上工程實(shí)踐教學(xué)改革模式取得了良好效果，但此種模式主要培養(yǎng)應(yīng)用型人才。對(duì)于理工類或綜合類本科院校來說，應(yīng)當(dāng)以培養(yǎng)具有創(chuàng)新型復(fù)合人才為目標(biāo)，推動(dòng)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展高端裝備制造水平。韓軍等[4]將CAD/CAM技術(shù)運(yùn)用于教學(xué)中，取得了較好教學(xué)效果。Wang等[5]以學(xué)生為中心，發(fā)展課外電子媒體和課堂內(nèi)容互動(dòng)學(xué)習(xí)等活動(dòng)，實(shí)施在英語閱讀與寫作課程中，得到了眾多學(xué)生認(rèn)可。但這些實(shí)踐過程忽略了制定相應(yīng)公平、公正、公開的評(píng)分機(jī)制加以輔教，在眾多不確定性因素下對(duì)學(xué)生成績(jī)產(chǎn)生影響，即難以確保教學(xué)考核的公平性，同時(shí)缺乏一套學(xué)生自學(xué)環(huán)節(jié)的良好機(jī)制，教學(xué)內(nèi)容較為枯燥無味。

本研究擬著力于新工科背景下教學(xué)模式，將翻轉(zhuǎn)課堂引入到工程訓(xùn)練課程當(dāng)中，旨在調(diào)動(dòng)本科生參與工程訓(xùn)練課程的主觀積極性。在此基礎(chǔ)上，通過虛擬仿真軟件實(shí)現(xiàn)遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)模式的建立，提高學(xué)生參與度和學(xué)習(xí)創(chuàng)新積極性。同時(shí)，在智能量化評(píng)分機(jī)制下，減少不確定性因素對(duì)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)的影響。通過本教學(xué)形式，以打造對(duì)教學(xué)知識(shí)的深入認(rèn)識(shí)。

3 翻轉(zhuǎn)課堂遞進(jìn)式教學(xué)模式的探索與研究

翻轉(zhuǎn)課堂遞進(jìn)式教學(xué)模式通過工程訓(xùn)練課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式的構(gòu)建、工程訓(xùn)練課程虛擬仿真軟件的建立、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下工程訓(xùn)練課程虛擬仿真軟件線上平臺(tái)的搭建三部分完成整個(gè)課程體系的搭建，來完成對(duì)整個(gè)課程體系的搭建。

3.1 工程訓(xùn)練課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式的構(gòu)建

在常規(guī)工程訓(xùn)練課程基礎(chǔ)上，開發(fā)出具有激發(fā)學(xué)生自我學(xué)習(xí)意識(shí)和創(chuàng)造能力的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，如下圖所示。

所提課程包括教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整和考核體系的建立，教學(xué)內(nèi)容由基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐內(nèi)容兩部分組成，基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容屬于課程基礎(chǔ)，其以工程訓(xùn)練基本操作與數(shù)控編程的一般步驟和方法為主，以理論講解工程訓(xùn)練相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)為輔，在熟悉基本操作的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，這部分內(nèi)容學(xué)生將在課前通過虛擬仿真軟件線上平臺(tái)的自我學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn);實(shí)踐訓(xùn)練是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式課程核心，引導(dǎo)學(xué)生在課堂上對(duì)實(shí)踐過程中所遇問題進(jìn)行探討，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行各類零件的加工，并且自主設(shè)計(jì)作品創(chuàng)作，加深對(duì)工程訓(xùn)練系列理論與實(shí)踐的理解，這部分內(nèi)容作為課堂教學(xué)的主體;考核體系是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果和解決問題能力的檢驗(yàn)，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式將包括兩個(gè)考核部分，一部分是以學(xué)生在課前課后通過虛擬仿真軟件線上平臺(tái)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練情況確定，即根據(jù)平臺(tái)所達(dá)到解決實(shí)際問題能力等級(jí)，由仿真軟件中智能分?jǐn)?shù)評(píng)定系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行分?jǐn)?shù)評(píng)定，以此作為學(xué)習(xí)成績(jī)的一部分，另一部分是以課堂實(shí)踐訓(xùn)練中自主設(shè)計(jì)創(chuàng)作作品進(jìn)行分?jǐn)?shù)評(píng)定，兩者結(jié)合評(píng)定學(xué)生的總成績(jī)，以此提高工程訓(xùn)練考核體系的效率和精確性。

3.2 工程訓(xùn)練課程漸進(jìn)式項(xiàng)目虛擬仿真軟件的建立

隨著教育教學(xué)改革的深入，融合計(jì)算機(jī)技術(shù)的教學(xué)方式已逐漸成為一種廣受學(xué)生喜愛的主流教學(xué)模式。本研究通過將工程訓(xùn)練課程與計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)有機(jī)集成，建立工程訓(xùn)練教學(xué)虛擬仿真軟件，該軟件能夠模擬工程訓(xùn)練項(xiàng)目的真實(shí)訓(xùn)練環(huán)境。同時(shí)采用遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)方式，一方面對(duì)虛擬仿真軟件內(nèi)工程項(xiàng)目進(jìn)行有序設(shè)置，即根據(jù)工程項(xiàng)目難度進(jìn)行分級(jí)，按知識(shí)點(diǎn)由淺入深分級(jí)呈現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握工程訓(xùn)練理論知識(shí)和實(shí)踐能力，最終觸及當(dāng)前工程難點(diǎn);另一方面按項(xiàng)目分級(jí)情況設(shè)置項(xiàng)目等級(jí)制度，利用成功激勵(lì)法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。為保證軟件內(nèi)項(xiàng)目的實(shí)踐性，項(xiàng)目庫將按中冶、中聯(lián)等國有大型企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目集進(jìn)行搭建，對(duì)項(xiàng)目分級(jí)也采用企業(yè)評(píng)級(jí)方法。同時(shí)該軟件設(shè)置智能分?jǐn)?shù)評(píng)定系統(tǒng)，該系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)化操作過程及工程項(xiàng)目實(shí)踐過程為參考，利用基于深度學(xué)習(xí)算法的圖像識(shí)別技術(shù)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況和實(shí)踐訓(xùn)練情況進(jìn)行評(píng)定，判斷是否通過相應(yīng)等級(jí)考核，并根據(jù)所達(dá)到等級(jí)進(jìn)行分?jǐn)?shù)評(píng)定。最終本項(xiàng)目搭建起一種全新工程訓(xùn)練課程漸進(jìn)式項(xiàng)目虛擬仿真軟件，打造出一門能夯實(shí)基礎(chǔ)、著重應(yīng)用、富含特色，培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型人才的工程訓(xùn)練教學(xué)模式，這是本項(xiàng)目研究的首要內(nèi)容。

3.3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下工程訓(xùn)練課程虛擬仿真軟件線上平臺(tái)的搭建

將計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及虛擬仿真等前沿技術(shù)融合于翻轉(zhuǎn)課堂中，將工程訓(xùn)練課程做到教學(xué)趣味性，教學(xué)過程通俗性，幫助學(xué)生更好地理解所學(xué)知識(shí)，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)課前基礎(chǔ)知識(shí)和操作訓(xùn)練的自主線上學(xué)習(xí)以及課后工程實(shí)踐能力的線上拓展。進(jìn)一步基于該平臺(tái)開發(fā)綜合性強(qiáng)、創(chuàng)新性強(qiáng)、復(fù)雜度高的工程實(shí)踐項(xiàng)目，為學(xué)生工程能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)提供了良好平臺(tái)。

4 結(jié)語

以工程訓(xùn)練課程體系改革為研究對(duì)象，圍繞國家“一流本科建設(shè)點(diǎn)”方針政策和新工科本科院校教學(xué)改革研究重點(diǎn)，構(gòu)建出具有特色的工程訓(xùn)練教學(xué)模式，其主要研究?jī)?nèi)容如下：

（1）建立工程訓(xùn)練翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式。將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)由教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生，讓學(xué)生有更多課堂時(shí)間來創(chuàng)造自己作品，解決具有挑戰(zhàn)性的工程問題，調(diào)動(dòng)本科生參與工程訓(xùn)練的主觀積極性，提升工程訓(xùn)練課程的教學(xué)效果;

（2）將虛擬仿真技術(shù)與遞進(jìn)式項(xiàng)目教學(xué)思想相結(jié)合，構(gòu)建工程訓(xùn)練課程虛擬仿真軟件。該軟件模擬實(shí)際工程任務(wù)環(huán)境，按由淺入深形式設(shè)置，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握工程訓(xùn)練課程能力，能將知識(shí)的廣度與深度很好地串聯(lián)起來;

（3）建立翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下工程訓(xùn)練課程虛擬仿真軟件的線上平臺(tái)。利用該平臺(tái)學(xué)生可以課前學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)與操作，并利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件教學(xué)專業(yè)算例庫自主選擇學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，課后在該線上平臺(tái)繼續(xù)拓展工程實(shí)踐能力的目的。

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項(xiàng)目：湖南省2019年普通高校教學(xué)改革研究項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介：田萬一（1982— ），男，漢族，遼寧營口人，博士，副教授，研究方向：非標(biāo)裝備設(shè)計(jì)。