“新工科”環(huán)境下“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”混合式教學(xué)探究＊

庹軍波，杜彥斌，李 平

（重慶工商大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，重慶400067）

教育部為滿足新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟(jì)等發(fā)展需求提出的“新工科”建設(shè)，已成為新時(shí)期國(guó)家推進(jìn)高等教育改革的新戰(zhàn)略，并在國(guó)內(nèi)工科高校掀起了教育教學(xué)改革熱潮，尤其是課程教學(xué)改革[1]?！皺C(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程作為機(jī)械電子工程、車輛工程、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化等機(jī)械類專業(yè)的必修課，在機(jī)械領(lǐng)域中具有舉足輕重的地位且歷史悠久[2]。因此，如何提高“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”教學(xué)效果和探索“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”教學(xué)模式已成為當(dāng)前機(jī)械領(lǐng)域教學(xué)的改革研究熱點(diǎn)之一。

1 教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)任務(wù)緊且內(nèi)容多

一方面，“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”是在“機(jī)械制圖”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“工程力學(xué)”“工程材料”“金屬工藝學(xué)”“互換性與技術(shù)測(cè)量”等課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步建立的課程，它是“金屬切削原理”“刀具設(shè)計(jì)”“機(jī)床概論”“機(jī)械制造工藝學(xué)”“夾具設(shè)計(jì)原理”等課程的組合體。作為五門課程的組合體，“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)內(nèi)容相對(duì)十分繁多。

另一方面，隨著高校應(yīng)用型人才模式導(dǎo)向的提出，許多高校為了讓學(xué)生走出校園，紛紛采取了縮短學(xué)生在校時(shí)間的措施，因此，許多課程的教學(xué)課時(shí)都受到了一定的沖擊，“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程也不例外。目前，就筆者所在高校，“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)中課時(shí)僅為64學(xué)時(shí)，在機(jī)械電子工程專業(yè)中課時(shí)僅為56學(xué)時(shí)，在面對(duì)如此多的教學(xué)內(nèi)容時(shí)，課時(shí)的安排十分緊張。

1.2 課程內(nèi)容與工程實(shí)際聯(lián)系不緊密

“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”已出版相當(dāng)多的教材，如盧建恒等編寫的《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》、于駿一等編寫的《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》等。這些教材雖編著者風(fēng)格不同，但基本內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)相似，只是在某些內(nèi)容上側(cè)重點(diǎn)存在差異。

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，當(dāng)前制造技術(shù)和制造方法均已經(jīng)發(fā)生了實(shí)質(zhì)性的變化；智能制造和綠色制造的提出、增材制造的推廣以及特種加工的進(jìn)一步普及，使得傳統(tǒng)制造方法市場(chǎng)占有率越來越低。同時(shí)，“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程的基本內(nèi)容多年未變，雖有版本更新，但還是20年前的內(nèi)容，依舊主要圍繞傳統(tǒng)加工方法。因此在課程內(nèi)容、知識(shí)點(diǎn)方面，“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程已與生產(chǎn)實(shí)際有所脫節(jié)，聯(lián)系不夠緊密[3]。

1.3 學(xué)生工程能力培養(yǎng)不足

“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，其教學(xué)目標(biāo)之一是培養(yǎng)學(xué)生工程能力，包括從工程應(yīng)用角度理解加工中存在的加工問題、掌握機(jī)加工工藝規(guī)程和裝配工藝。針對(duì)此，其目前主要存在兩個(gè)問題：①目前可指導(dǎo)本課程的實(shí)踐教學(xué)課程（如認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等）與本課程在學(xué)期安排上相隔較遠(yuǎn)，導(dǎo)致理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)無法同步進(jìn)行，進(jìn)而導(dǎo)致通過理論指導(dǎo)實(shí)踐和通過實(shí)踐鞏固理論的工程能力培養(yǎng)方式得不到充分發(fā)揮。②教師往往是呆板地照搬教材案例進(jìn)行理論知識(shí)介紹，很少結(jié)合實(shí)踐環(huán)節(jié)的案例引導(dǎo)學(xué)生，進(jìn)而減少了學(xué)生工程實(shí)踐思考能力和理解能力培養(yǎng)的機(jī)會(huì)；同時(shí)，“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”的傳統(tǒng)授課方式為“填鴨式”面授，學(xué)生們很少有實(shí)踐的機(jī)會(huì)，考核方式也較單一，通常為圍繞課本的閉卷考試，不利于提高學(xué)生解決工程問題的能力。

2 對(duì)分課堂與慕課

2.1 對(duì)分課堂

對(duì)分課堂是復(fù)旦大學(xué)心理學(xué)教授張學(xué)新提出的課堂時(shí)間一半用于講授教學(xué)、一半用于學(xué)生討論的課堂模式，包括“講授、獨(dú)立學(xué)習(xí)、獨(dú)立做作業(yè)、小組討論、全班討論”五個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其中，“獨(dú)立學(xué)習(xí)、獨(dú)立做作業(yè)”環(huán)節(jié)置于課堂內(nèi)，稱為當(dāng)堂對(duì)分課堂；“獨(dú)立學(xué)習(xí)、獨(dú)立做作業(yè)”環(huán)節(jié)置于課后，稱為隔堂對(duì)分課堂[4]。于教師而言，對(duì)分課堂僅需講授主干內(nèi)容，可避免了教學(xué)任務(wù)緊且內(nèi)容多。但目前對(duì)分課堂存在一個(gè)難題，就是如何在缺乏對(duì)分教材情況下高效地完成獨(dú)立學(xué)習(xí)，即高效地獲取課堂所需知識(shí)點(diǎn)。

2.2 慕課

慕課（MOOCS）是大規(guī)模在線開放課程教育平臺(tái)的簡(jiǎn)稱（Massive open online courses），是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代發(fā)展帶來的線上教育。它可實(shí)現(xiàn)教學(xué)效能最大化，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，突破學(xué)習(xí)時(shí)間和空間的限制[5]。

對(duì)“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程而言，僅采用慕課，還存在以下缺陷：①弱化了教師的指導(dǎo)性，導(dǎo)致學(xué)生和教師之間產(chǎn)生距離感，學(xué)生學(xué)習(xí)散漫[6]；②慕課中，師生互動(dòng)性較差，學(xué)生很多疑問難以得到及時(shí)快速的解決。因此，僅采用慕課進(jìn)行“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)是不夠的。

由上可知，對(duì)分課堂和慕課各有利弊，二者結(jié)合起來，顯然能更好地提高“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)效果。

3 基于慕課和對(duì)分課堂的混合式教學(xué)

本文提出的慕課和對(duì)分課堂相結(jié)合的混合式教學(xué)的核心在于將慕課置于隔堂對(duì)分課堂的“獨(dú)立學(xué)習(xí)”環(huán)節(jié)，并在此基礎(chǔ)上，以“慕課”為中心，設(shè)計(jì)和完善對(duì)分課堂的“授課、討論”等其他部分，如圖1所示。

圖1 混合式教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 講授

講授是對(duì)分課堂的風(fēng)向標(biāo)，主要由知識(shí)點(diǎn)面授和任務(wù)布置兩部分構(gòu)成。知識(shí)點(diǎn)面授要求教師在約1/2課堂時(shí)間內(nèi)將本堂課的知識(shí)要點(diǎn)、知識(shí)重點(diǎn)和注意事項(xiàng)以拋磚引玉的方式給學(xué)生講解，讓學(xué)生明白“為什么學(xué)、學(xué)什么，怎么學(xué)和學(xué)到什么程度”。任務(wù)布置則是面授的基礎(chǔ)上，給學(xué)生布置相應(yīng)獨(dú)立學(xué)習(xí)和小組討論內(nèi)容。

對(duì)分課堂的講授環(huán)節(jié)對(duì)教師水平要求相對(duì)較高，一方面要求教師對(duì)知識(shí)點(diǎn)的把握十分明確，知道學(xué)習(xí)要點(diǎn)和難點(diǎn)，以及怎么學(xué)比較好；同時(shí)還要求老師清楚相關(guān)慕課的內(nèi)容，從而才能針對(duì)地布置自學(xué)任務(wù)。

以“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程中的“常見的定位方式和定位元件”章節(jié)為例。講授環(huán)節(jié)中知識(shí)點(diǎn)面授為精簡(jiǎn)講授不完全定位、欠定位和過定位的區(qū)別，并詳細(xì)講授1～2種常用支撐釘，重點(diǎn)介紹其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)和應(yīng)用情形；任務(wù)布置環(huán)節(jié)中的獨(dú)立學(xué)習(xí)為要求學(xué)生仿照支撐釘?shù)膶W(xué)習(xí)方式，通過慕課學(xué)習(xí)支撐板、可調(diào)支撐結(jié)構(gòu)、外圓柱面定位機(jī)構(gòu)等；任務(wù)布置環(huán)節(jié)中的討論內(nèi)容為論述指定工件可采用的定位結(jié)構(gòu)。

3.2 獨(dú)立學(xué)習(xí)

獨(dú)立學(xué)習(xí)是通過慕課實(shí)施的，目前較優(yōu)秀的慕課有太原理工大學(xué)王時(shí)英等錄制的“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程、天津大學(xué)張冠偉等錄制的“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程和西安交通大學(xué)張俊等錄制的“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程。獨(dú)立學(xué)習(xí)時(shí)，為減少搜索時(shí)間，提高時(shí)間效率，可由老師指定慕課視頻；其次，為提高學(xué)習(xí)效果，學(xué)生應(yīng)帶著問題學(xué)習(xí)，所帶問題由教師布置，難度等級(jí)為簡(jiǎn)單。

以“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程中的“常見的定位方式和定位元件”章節(jié)為例。獨(dú)立學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)為自行觀看太原理工大學(xué)錄制的“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程視頻中“（四）固定式定位元件”下的第00：06：00—00：21：50時(shí)間段視頻，然后以表格方式整理并呈現(xiàn)視頻中出現(xiàn)的定位元件的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)和應(yīng)用情形，后者也是視頻學(xué)習(xí)時(shí)需要考慮的問題。

3.3 獨(dú)立完成作業(yè)

鑒于“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程當(dāng)前的考核方式主要為閉卷考試，因此，作業(yè)采用理論為主，題型為“選擇題+問答題+思考題”的模式。選擇題和問答題以考查課本理論知識(shí)為主要目標(biāo)，思考題則以啟發(fā)和引導(dǎo)工程思維為主要目標(biāo)。必要時(shí)，思考題亦可作為小組討論的題目。

3.4 小組討論和全班討論

“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”作為工程性很強(qiáng)的課程，其教學(xué)目標(biāo)之一是培養(yǎng)學(xué)生的工程表達(dá)能力和工程思維能力。小組討論模式為學(xué)生自由討論，避免了學(xué)生面向教師產(chǎn)生的緊張感，進(jìn)而可引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)工程問題時(shí)的思維發(fā)散能力和問題表達(dá)能力。小組討論是對(duì)分課堂教學(xué)效果呈現(xiàn)最明顯的環(huán)節(jié)，其討論時(shí)間占約課堂時(shí)間的1/4～1/3。

全班討論在小組討論之后，其模式為隨機(jī)抽取1～2學(xué)習(xí)小組向全班分享其討論結(jié)果；同時(shí)教師對(duì)核心知識(shí)點(diǎn)和討論結(jié)果做總結(jié)。整個(gè)過程宜低于課程時(shí)間的1/5。

以“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程中的“常見的定位方式和定位元件”章節(jié)為例。學(xué)生分組自由討論工件（由教師設(shè)計(jì)或指定）可采用的定位方式、定位結(jié)構(gòu)，并闡明理由。為提高討論效果，所制定或設(shè)計(jì)的工件宜具有多個(gè)加工表面，且每個(gè)表面加工需要的理想定位元件不同。然后，針對(duì)不同的表面，抽取不同討論小組介紹其方案。最后，老師總結(jié)案例工件宜采用的定位元件，以及總結(jié)各定位元件特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景。

綜上所述，相比于傳統(tǒng)填鴨式面授，基于慕課和對(duì)分課堂的混合式教學(xué)具有以下優(yōu)勢(shì)：①緩解了教師對(duì)教學(xué)的緊張心理，對(duì)分課堂要求教師無需做到對(duì)知識(shí)點(diǎn)面面俱到的掌握，僅介紹課程中的重難知識(shí)點(diǎn)，剩余知識(shí)點(diǎn)通過學(xué)生自學(xué)，顯然能明顯減少課時(shí)的需求量，降低教學(xué)緊張度；②增強(qiáng)了課程內(nèi)容與實(shí)際工程的關(guān)聯(lián)性，小組討論過程為工程實(shí)際案例分析討論，包括課本中缺乏但當(dāng)前工程卻經(jīng)常使用的案例，這樣的案例分析顯然增加與當(dāng)前實(shí)際工程的銜接性和關(guān)聯(lián)性；③培養(yǎng)了學(xué)生工程表達(dá)能力和工程問題解決能力，案例自由討論加深了學(xué)生對(duì)理論的理解，并鍛煉了如何利用理論知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力和加強(qiáng)了學(xué)生的工程表達(dá)能力。此外，課堂的對(duì)分降低了教師的面授時(shí)間，可避免對(duì)學(xué)生注意力持續(xù)性要求高的困境，同時(shí)多環(huán)節(jié)也能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，避免單一模式過長(zhǎng)帶來的疲倦感。

4 結(jié)語

通過分析“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”教學(xué)特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀，提出了基于慕課和對(duì)分課堂的混合式教學(xué)方法?；旌鲜浇虒W(xué)的核心為將慕課置于隔堂對(duì)分課堂的“獨(dú)立學(xué)習(xí)”環(huán)節(jié)，并圍繞“慕課”設(shè)計(jì)和完善對(duì)分課堂其他環(huán)節(jié)。通過利用各個(gè)環(huán)節(jié)的優(yōu)勢(shì)，可有效解決現(xiàn)有教學(xué)現(xiàn)狀中存在的不足，從而為“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程未來教學(xué)改革提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。