以工作過程為導向的模具類課程混合式教學模式探索與實踐*

陳姍姍 張振東 張婷婷 （安徽信息工程學院機械工程學院）

一、引言

信息技術與教育的深度融合，使教育理念、教學模式及學習方式等都發(fā)生了巨大變化。[1]與此同時，大數據人工智能時代人才培養(yǎng)需求也發(fā)生了極大變化，不僅需要具備終身自主學習能力、創(chuàng)新能力、生活與就業(yè)技能及信息素養(yǎng)等，還應實現個性化、差異化、多樣性。但現行的以“標準化”“大班制”“知識講授為主”“唯分論”為主要特征的課程教學模式不能為大數據人工智能時代人才培養(yǎng)需求提供有效支撐。因此，必須推進信息技術支撐下課程教學模式的整體重構，從教學環(huán)境、方法、資源以及評價方面全面推進改革，構建信息技術支撐下以學生為中心的教育，才能適應新形勢的需要。

為此，國內外各大院校對課程教學模式進行了大量的探索和實踐。代爾夫特理工大學土木工程學院對一、二年級數學課程實施了混合式教學，即學生在課前完成導入課的練習，在課堂上完成具體課題的練習，課后完成在線測試和作業(yè)。清華大學于歆杰教授不僅基于雨課堂平臺實施了“電路原理”混合教學，且在“電路原理”在線資源構建時采用了“三保留三刪除”原則精煉教學內容，即核心、易錯、教師有獨特心得內容保留，而簡單介紹、推理、部分實際應用案例則刪除，同時巧用完整知識圖譜，使知識碎而不散。西安交通大學周屈蘭教授為主的“燃燒學”在實施線上線下混合教學過程中，采用及時響應答疑的方式，明顯提高了自主學習效果。

在借鑒國內外各高校混合教學模式的基礎上，結合我院應用型本科院校人才培養(yǎng)目標，對模具類課程混合教學模式進行了探索。

二、模具類課程教情學情分析

對模具類課程教情學情進行分析，發(fā)現存在如下問題：

（一）與生產實際脫節(jié),無法滿足工作崗位需求

教學與生產實踐脫節(jié)，導致學生不了解模具實際設計與生產流程，最終在進行模具設計時，設計思路、流程與生產實際嚴重脫軌。過于重視工藝分析和工藝計算環(huán)節(jié)，而忽視了模具設計的規(guī)范性，[2]甚至看不懂，也不能準確填寫工藝文件，最終造成學生的實踐能力無法滿足工作崗位需求。

（二）知識考核占主導的考核方式，不利于工程能力的培養(yǎng)

原課程考核方式著重考核學生知識點的掌握情況，而忽略了對運用知識解決工程問題的能力考核，這就導致學生采用考前突擊式學習模式，學習積極性較低；也不能對學生解決實際工程問題的能力進行系統的評價與反饋，這顯然不利于學生工程實踐能力的提高。

（三）不能凸顯學生的主體地位，未考慮學生個性化和差異化的學習需求

傳統教學多采用大班制教學，以教師為主體安排教學內容、教學活動及授課進度，沒有充分考慮學生在學習能力、學習風格、創(chuàng)新思維及知識基礎等方面的差異，無法滿足個性化學習需求。

（四）課堂教學多以知識講授為主，學生學習興趣低，課堂參與度不高

傳統教學中以教師為主，以“知識傳授型”模式開展教學，缺乏師生、生生互動，學生課堂參與度較低，自主學習意識淡薄。

三、混合教學模式總體設計思路

課程團隊多次深入企業(yè)調研，歸納典型工作任務，總結工作崗位需求，并采用逆向教學設計，制定模具類課程混合教學模式改革思路，具體如圖1所示。從工作崗位需求出發(fā)，合理設置教學目標，融合課程思政，瞄準知識、能力及價值目標，落實專業(yè)課程與“課程思政”的深度融合，貫徹三全育人的理念；科學設置考核評價方式，形成知識、能力及價值并重的全過程、多元化考核評價標準；開發(fā)支持個性化學習和差異化教學的教學資源，設計基于模具設計與開發(fā)過程的教學實踐活動，采用以學生為中心的項目驅動、同伴學習等多種教學方法，并據此制定整門課程、每次課的課程設計；利用愛課堂在線學習平臺和智慧教室開展混合式教學，并根據教學效果反饋優(yōu)化教學設計，從而構建以工作過程為導向的混合教學模式。

圖1 基于工作過程導向的教學模式改革思路

（一）混合教學過程設計

1.重構教學環(huán)境，支持以學生為中心的教育

重構教學環(huán)境，促進物理空間（智慧教室、網絡終端、教具）、資源空間(博思平臺資源、愛課堂資源、學科工具等)、社交空間（網絡學習空間、在線討論區(qū)、虛擬學習社區(qū)、QQ或微信群等）三者的深度融合，構建線上線下、課內課外、虛實結合的全新學習環(huán)境。[1]

2.基于崗位能力需求，合理制定課程目標

課程目標的設置應滿足崗位能力需求，融合學院“工匠精神、工程能力、產品意識”的品牌建設理念，同時要充分體現“課程思政”元素，瞄準知識、能力及價值目標，落實專業(yè)課程與“課程思政”的深度融合，貫徹三全育人理念。

3.基于主題知識樹開發(fā)并優(yōu)化整合適配的教學課程資源

（1）以工作任務需求為出發(fā)點，整合教學內容

聘請企業(yè)技術人員兼任教師或舉辦專題知識技能講座，形成專兼結合、產教融合及產研結合的課程教學團隊。教學團隊以工作任務需求為出發(fā)點，秉持“基礎知識夠用，兼顧后續(xù)職業(yè)發(fā)展”的原則共同研討確定學習內容。

（2）以工作崗位需求為目標，合理設置學習情境與學習項目

以工作崗位需求為目標，精心設置具有典型性、代表性及廣泛應用性的學習項目，且學生通過對這些學習項目進行深入的學習與掌握，基本上就能勝任模具設計相關工作。這些學習項目的實施均按照接近企業(yè)模具實際設計流程進行，要求學生從模具總體結構設計與投產可行性分析、零部件設計、成本分析、工藝編制等方面完成某指定零件的整套模具開發(fā)過程。如“沖壓工藝與模具設計”課程共設置沖裁、彎曲及拉伸模設計三個學習項目。這三類模具結構最具典型性、代表性，且用途也最為廣泛，只要能掌握這三種類型模具的分析與設計，基本上就能滿足沖壓模具設計相關崗位工作需求。

（3）以企業(yè)模具實際設計流程為導向，利用知識樹實現各學習項目任務的合理分解及知識點的歸納

以學習情境與項目為單元，以典型沖件為載體，基于企業(yè)模具實際設計流程，將各學習項目合理分解成若干個子項目任務。

在充分考慮學生的學習能力、學習風格、學習習慣及專業(yè)基礎知識儲備的基礎上，將各子項目任務所需的知識內容細化，并充分挖掘各知識點間的聯系，構建面向各子項目任務的主題知識樹，并梳理各子項目任務知識點，逐步形成面向各學習項目、課程類的主題知識樹。

這種利用知識樹實現各學習項目任務合理分解及知識點歸納的方法，不僅能滿足學生的個性化學習要求，助力教師實現差異化教學；同時能直觀展現知識點間的層次關系，解決傳統教學中知識點孤立化、碎片化及雜亂無序化的問題，有助于學生快速建立知識點間的關聯，實現知識的系統化和內化。[3]

（4）以知識點為單元的在線資源的開發(fā)

以知識點為單元，進行教學內容的精煉，開發(fā)并整合適配的課程學習資源，如課件、教學視頻、參考資料、討論、測試與作業(yè)、試題庫等。每個知識點對應的學習資源時長應盡量控制在5min左右，支持學生隨時隨地根據需要有選擇性地學習，滿足不同層次的學生隨時隨地隨需獨立訪問學習的需求，使學生的碎片時間得以高效利用。

a）適配的課件、教學視頻資源的開發(fā)與優(yōu)化整合

以知識點為單元，通過自建、引進匯聚優(yōu)質資源，開發(fā)并優(yōu)化整合適配的課件、教學視頻資源，顯著提升資源規(guī)模和質量。

b）面向任務的自主學習任務清單的開發(fā)

面向任務的學習任務清單可視為課程學習指南，用于引導學生線上自主學習。規(guī)劃的自主學習任務清單分為工作情景描述、學習目標、學習資源、自學效果檢測、學習歸納與知識擴展幾部分。整個線上自主學習，以學生順利自主完成學習任務清單指定內容為目標。

c）以解決常規(guī)共性問題為主的項目設計糾錯視頻的制作

針對項目實施中出現的共性問題，如圖紙繪制的規(guī)范性、工藝方案的確定是否符合生產實際及設計說明書的撰寫規(guī)范等問題錄制糾錯視頻，既能幫助學生有效完善項目設計，同時也能節(jié)省指導時間。

d）知識測試、作業(yè)及考試等配套資源的開發(fā)

根據教學目標開發(fā)測試、作業(yè)及考試等相關資源，并要求學生在學完指定資源之后完成相應的測試、作業(yè)等，一方面學生可檢驗自學效果，另一方面也能將在線學習效果及時反饋給任課教師，助力教師實現精準備課。

e）開放性討論主題的開發(fā)

開放性討論主題的開發(fā)與實施，旨在要求學生在完成任務的前提下，進一步拓展知識和技能的深度和廣度。如確定某帶孔圓墊片的模具類型時，既可采用單工序的落料、沖孔模具，也可選擇復合模或級進模。到底哪一種模具結構更好、更適合于生產實際、更能降低企業(yè)成本呢？學生從模具制造成本、生產效率、沖壓件精度等方面研討這四種模具結構的側重點、優(yōu)缺點，選擇最佳方案以保證設計的合理性和準確性，促使學生體會模具設計者應具備精益求精的工匠精神以及產品意識。

（5）小組項目教學資源建設

a）創(chuàng)建項目載體庫

基于實際工作過程導向的項目化教學載體應具備以下幾個特點：載體應具有典型性、代表性，且直接來源于企業(yè)生產實際；小組項目載體應與示范項目載體結構相似，有助于學生模仿，提高積極性；小組項目載體應具備一定的難度層次，并依據難度分配給不同層次的學生，確保對于每位學生都有一定的挑戰(zhàn)性，由此既能讓學生的目標能力在項目實施過程中得到鍛煉與提高，又能保證學生必須經過學習和努力才能完成項目；項目載體要做到推陳出新，以激發(fā)學生的設計熱情。

為此需建立以企業(yè)實際生產零件為主的教學項目載體庫，載體數量不得少于授課對象人數的四分之一，且需做到持續(xù)更新，避免與生產實際脫軌。載體庫的建立與更新必須經由課程教學團隊共同研討審核通過，以確保能獲得預期教學效果。

b）面向小組項目的實訓任務清單的開發(fā)

面向小組項目的實訓任務清單，用于指導和跟蹤線下課堂小組項目，引導學生在小組項目當中完成知識與工作崗位能力的轉化。規(guī)劃的實訓任務清單分為工作情景描述、任務目標、成果要求、任務實施所需知識點、設計要素及設計方法和步驟等。整個小組項目教學活動，以學生順利完成實訓任務清單內容為目標。

c）基于職業(yè)標準的項目實施效果評價標準的設計

基于職業(yè)標準進行項目實施效果評價標準的設計，應明確對知識、能力及價值目標的考核，從而形成階段性總結評價、發(fā)展性評價。

4.改革教學評價，實現基于數據的全過程、多元化評價

通過線上線下多渠道匯聚、多維度智能分析、全方位采集學生學習過程數據，形成以客觀數據為支撐的全過程、多元化綜合評價機制，如圖2所示。根據混合教學實施過程，教學評價分為在線學習評價、線下課堂考勤及表現、項目實施效果評價、實驗項目評價及期末考核五部分。

圖2 基于數據驅動的全過程、多元化評價機制

（1）在線學習評價

在線學習評價主要評價自主學習的效果，如在線教學資源學習的完成度、在線自學效果測試成績和在線討論的質量。后兩者可對在線學習起到一定的監(jiān)管作用，也可檢驗自學效果，培養(yǎng)學生思考與反思的能力。再者，在線自學效果測試通過愛課堂智能組卷，隨機排序，減少抄襲的可能，且采用智能閱卷，提高教師工作效率，同時還可用多維度智能分析測試結果，以可視化方式呈現薄弱知識點分布情況，有助于教師進行精準化教學。

（2）線下課堂考勤及表現

考勤成績直接根據愛課堂簽到情況確定，而表現成績主要由教師依據學生線下課堂項目實踐過程中的參與度進行打分。

（3）項目實施效果評價

以各項目小組為單位，采用自評、組內互評、組間互評、教師點評的方法完成對項目實施效果的評價與考核。一方面有利于形成組內同伴學習、同伴評估、組間競爭的學習模式，營造充滿活力的課堂氛圍，促進自主學習；另一方面可促使學生站在專業(yè)角度客觀評價自我與他人，從而引起思考與反思；再者也可促使教師充分掌握學生的信息，有效降低對學生誤評的概率；最后教師結合項目質量及隨機問答的方式，也能有效區(qū)分小組間及組內成員間的差異，減少“搭車”現象。

（4）實驗成績

實驗表現主要依據學生在拆裝實驗中的模具拆裝、問題回答記錄、零件測繪等情況進行綜合評分。實驗報告質量則主要評價其規(guī)范性、內容完整性等。

（5）期末考核

期末考核則采用愛課堂在線隨堂測試，以把握課程整體教學質量，并通過智能分析考試數據，為教師進行教學反思和改革提供指導依據。

5.設置及時響應答疑環(huán)節(jié)，助力實現差異化教學

除了課堂有針對性的重難點講解、答疑外，為了進一步實現差異化教學效果，設置了及時響應答疑環(huán)節(jié)。

（1）多終端互動答疑

可通過QQ群、微信群及智慧教學平臺的互動討論區(qū)等現代信息工具實現生生、師生的多終端互動，及時響應學生所提的問題或留言。

（2）面對面答疑

根據課程學時數，每4課時設置一次不少于2課時的現場答疑環(huán)節(jié)?，F場答疑環(huán)節(jié)主要就工藝設計、工藝計算、設計規(guī)范性及圖紙質量等進行檢查，指出問題，并要求學生做出相應修改。

（二）混合式教學模式實施流程設計

結合學校辦學優(yōu)勢，基于愛課堂在線學習平臺和智慧教室實施小班制混合式教學，促進信息技術與教育教學的深度融合。整個教學任務按照“自主學習任務清單→線上自主學習→自學效果檢測→在線討論→重難點講解(課堂教學1)→項目示范講解(課堂教學2)→小組項目(課堂教學3)”的模式展開，從而形成“線上自主學習+重難點講解+項目示范講解+小組項目”的混合教學模式，如圖3所示。而學生、教師在混合式教學各環(huán)節(jié)的主要事項如圖4所示。

圖3 以工作過程為導向的線上線下混合式教學實施流程

圖4 混合式教學各環(huán)節(jié)的主要事項

1.線上自主學習

以學習任務清單為自主學習指南，學生結合自身需求開展個性化學習，自主診斷學習效果，并就開放性知識點討論主題進行生生、師生互動探討，引導學生從專業(yè)知識、專業(yè)技能中深入挖掘論據支撐自己的觀點，進而激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)學生的主動探究精神。[4]

2.重難點講解、答疑

基于平臺多維度智能分析自主學習檢測結果，并利用可視化手段呈現學生對知識點的掌握情況，以便教師及時調整教學設計，并進行相應的薄弱知識點、重難點講解，疑點解析，從而實現基于經驗式教學向基于數據的教學轉變，助力教師進行精準化、差異化教學。

3.項目示范講解

以教學項目載體為例，按照五流程（能力目標的提出→項目引入→方案制定→項目實施→總結評價）完成項目的示范。引導學生通過分析研討，跟隨老師完成示范項目的過程中，掌握該任務實施所需知識點、設計要素及設計流程等，真正弄清楚項目實施過程中具體做什么、怎么做、為什么這么做，為后續(xù)自己做（小組項目）打下基礎。

4.小組項目

每個項目子任務采用七步法組織教學，即“項目任務清單→計劃→決策→項目實施→檢查、完善→交流展示→評價”，具體內容如表1所示。小組項目實施過程中，學生作為操作者、實施者，需通過小組討論、協作互助，自主按照設計流程完成項目的方案制定、實施，并在教師組織下進行交流展示，并完成項目實施效果評價。而教師作為主導者、組織者，主要負責及時發(fā)現問題，引導組內學生研討查找出現問題的原因，并進行相應的更正。小組項目的設置將使學習活動由個體行為向同伴學習、組間競爭學習轉變，同時也利于師生、生生間的多向互動交流。

表1 小組項目七步實施法

四、結語

以“沖壓工藝與模具設計”課程為示范點，經過為期2學年的教學模式運行與實踐，在以下幾方面取得了顯著效果：

第一，基于主題知識樹開發(fā)并優(yōu)化整合適配的在線教學課程資源，滿足了不同層次的學生根據自身需求實現處處能學、時時可學，支撐學生的個性化學習。[4]

第二，以工作過程為導向的項目示范講解+小組項目教學環(huán)節(jié)，采用項目示范研討、項目驅動、小組合作、同伴學習、同伴評估等多種教學方法，推行以學生為中心的“教、學、練”一體的教學模式，培養(yǎng)學生熟悉了模具設計與開發(fā)過程和規(guī)范，具備工作崗位所需的知識與技能。

第三，課前利用在線學習平臺打造有明確學習任務的自主學習，課中基于智慧教室營造輕松的同伴學習環(huán)境，并采用多終端互動及面對面答疑等方式及時響應答疑，激發(fā)了學習興趣，培養(yǎng)了學生自主學習能力。因此，我院正不斷總結與完善該混合教學模式，并逐漸將其推廣到其他模具類課程的教學中。