線上線下混合式教學(xué)在“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程中的改革與應(yīng)用*

王鴻鼎 ，關(guān)紅艷 ，李 雪 ，袁忠于 ，曹仁濤 ，張艷龍

（蘭州交通大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

“制造業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)命脈所系”“制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重中之重”“先進(jìn)制造業(yè)是實(shí)體經(jīng)濟(jì)的一個(gè)關(guān)鍵”……習(xí)近平總書記多次強(qiáng)調(diào)制造業(yè)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中舉足輕重的地位[1]。從現(xiàn)在到2035年，是中國制造業(yè)實(shí)現(xiàn)由大到強(qiáng)的關(guān)鍵時(shí)期，“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程作為高校機(jī)械工程類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)今后向各個(gè)制造類相關(guān)行業(yè)輸送專業(yè)技術(shù)人才將起到十分重要的作用。受傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)校實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和設(shè)備以及學(xué)期學(xué)時(shí)的限制，“填鴨式教學(xué)”不可避免，學(xué)生在課堂上參與度不高導(dǎo)致被動(dòng)學(xué)習(xí)，在機(jī)械制造方面的創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力、解決復(fù)雜工程問題能力均較差。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的浪潮下，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的線上線下混合式教學(xué)已成為提高教學(xué)質(zhì)量、保障教學(xué)效果的重要教學(xué)模式[2]。線上線下混合式課程主要指基于MOOC、SPOC等平臺(tái)，運(yùn)用雨課堂、課堂派等數(shù)字化教學(xué)工具，結(jié)合學(xué)校實(shí)際對(duì)校內(nèi)課程進(jìn)行改造，安排20%～50%的教學(xué)時(shí)間讓學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)，與線下講授合理結(jié)合開展翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)，打造線上線下混合式“金課”[3-5]。

課題組基于“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程的特點(diǎn)，結(jié)合蘭州交通大學(xué)國家級(jí)一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)（車輛工程專業(yè)和機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)）的人才培養(yǎng)目標(biāo)，以蘭州交通大學(xué)2019—2022學(xué)年“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程的本科生為調(diào)查對(duì)象，分析本課程存在的問題，研究開展混合式教學(xué)改革前后教學(xué)質(zhì)量及課程達(dá)成度的變化情況，提出具體的改革措施，希望能為其他高等院校機(jī)械制造類課程的線上線下混合式教學(xué)提供一定的參考與借鑒。

1 課程存在的問題

“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程目標(biāo)：學(xué)生通過學(xué)習(xí)機(jī)械制造領(lǐng)域中切削加工的基本原理，能夠選擇合理的切削加工方法，并提出機(jī)械裝備方案設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝流程和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理解決方案[6]。該課程具有涉及內(nèi)容多、綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)[7]。為實(shí)現(xiàn)課程大綱所制訂的課程目標(biāo)，本課程開展了線上線下混合式教學(xué)。在教學(xué)過程中存在以下問題。

1.1 線上學(xué)習(xí)模式單一，學(xué)習(xí)過程較難把控

在前期線上教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，未對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理區(qū)分，線上教學(xué)設(shè)計(jì)不合理。僅要求學(xué)生線上查看教學(xué)視頻、電子課件、支撐材料等，教師在課前、課后的輔助和引導(dǎo)作用不強(qiáng)，線上部分的學(xué)習(xí)過程未能很好把控，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)線上學(xué)習(xí)內(nèi)容重視程度不足，學(xué)生學(xué)習(xí)效果大打折扣。

1.2 線下授課形式單一，學(xué)生參與度較低

傳統(tǒng)授課模式在有限的課堂時(shí)間內(nèi)，僅能講授理論知識(shí)，學(xué)生的課堂參與度較低。另外，師生在課堂上雖有一定的交流互動(dòng)，但僅限于部分學(xué)習(xí)態(tài)度較好的學(xué)生，大部分學(xué)生的課堂參與度較低。同時(shí)，學(xué)生沒有在課前預(yù)習(xí)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，在遇到枯燥的、難理解的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，易產(chǎn)生畏難情緒，而導(dǎo)致注意力不集中，出現(xiàn)上課玩手機(jī)、睡覺等現(xiàn)象。

1.3 課程考核方式亟需優(yōu)化

“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程在前期線上線下混合式教學(xué)過程中，考核由傳統(tǒng)的平時(shí)成績(jī)30%+期末卷面成績(jī)70%組成。其中，平時(shí)成績(jī)由學(xué)生出勤率、課堂回答問題情況以及作業(yè)成績(jī)組成，期末考試以填空、選擇、判斷、問答等傳統(tǒng)題型為主。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這種模式很難真正檢測(cè)出學(xué)生掌握知識(shí)和技能的程度，特別是學(xué)生分析、解決復(fù)雜工程問題的能力很難進(jìn)行評(píng)判。學(xué)生的注意力也在期末考前的突擊復(fù)習(xí)上，無法真正全面扎實(shí)地掌握課程內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決復(fù)雜工程問題能力更是無從談起。

2 線上線下混合教學(xué)的改革與應(yīng)用

針對(duì)以上問題，課題組從線上學(xué)習(xí)、線下學(xué)習(xí)、考核方式、持續(xù)改進(jìn)四個(gè)方面進(jìn)行改革與實(shí)踐，并通過問卷調(diào)查和課程達(dá)成度的形式評(píng)價(jià)改革效果。

2.1 線上學(xué)習(xí)內(nèi)容的再設(shè)計(jì)

進(jìn)一步建設(shè)升級(jí)SPOC課程線上資源，包括以下幾個(gè)方面：1）建設(shè)試題庫，為評(píng)價(jià)課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)效果做鋪墊。過程性考核中的線上測(cè)試可從試題庫中按章節(jié)隨機(jī)抽取一定數(shù)量單選、多選和判斷等客觀題完成組卷，主要考查學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度，在期末考試時(shí)可留出更多空間來考查學(xué)生在機(jī)械制造方面所具備的工程實(shí)踐能力。2）選用并提供優(yōu)質(zhì)MOOC資源、自媒體資源作為本課程的補(bǔ)充與拓展，使學(xué)生獲得更多的知識(shí)與技能。3）引入與本學(xué)科課程相關(guān)的工程實(shí)際問題，進(jìn)行探究型教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生探索其解決方法和途徑，培養(yǎng)學(xué)生深度分析、大膽質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神和能力。

對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)分與再設(shè)計(jì)，根據(jù)課程目標(biāo)及其對(duì)本課程的支撐強(qiáng)度，將教學(xué)內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)內(nèi)容、重點(diǎn)內(nèi)容和延伸內(nèi)容。對(duì)于基礎(chǔ)內(nèi)容，要求學(xué)生線上完成教學(xué)視頻的學(xué)習(xí)及相應(yīng)測(cè)試，教師根據(jù)測(cè)試結(jié)果線下進(jìn)行答疑、總結(jié)與歸納；對(duì)于重點(diǎn)內(nèi)容，要求學(xué)生提前完成線上預(yù)習(xí)及測(cè)試，掌握學(xué)生預(yù)習(xí)效果，線下精講細(xì)講，以啟發(fā)式教學(xué)、案例式教學(xué)、分組討論等形式完成教學(xué)活動(dòng)；課后線上布置課外延伸內(nèi)容，鞏固并拓展所學(xué)內(nèi)容，能夠使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)，進(jìn)而創(chuàng)造性地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問題。

2.2 線下授課模式的調(diào)整

在課堂時(shí)間內(nèi)，教師以總結(jié)、歸納、提問等方式完成對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)的講授，其余時(shí)間則以分組討論、項(xiàng)目式教學(xué)的方式展開。

1）使用小白板作為教具，有效組織分組課堂討論，提高學(xué)生積極性與互動(dòng)性。為提高課堂互動(dòng)性，學(xué)生自由組成5～6人的學(xué)習(xí)小組。在線下課堂教學(xué)過程中，學(xué)生按組就座，方便討論與管理。通過白板分組進(jìn)行課堂討論，提高了學(xué)生課堂參與度和學(xué)習(xí)成效，避免傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生參與度不夠的問題。討論結(jié)束后，及時(shí)在全班面前展示各小組討論的結(jié)果，用集體榮譽(yù)感來調(diào)動(dòng)整組學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生求知欲望。

調(diào)查結(jié)果表明，對(duì)于“你認(rèn)為本課程采用的白板討論方式對(duì)課堂教學(xué)有無幫助”的問題，接近96%的學(xué)生認(rèn)為采用白板討論的方式能夠更好地幫助他們理解課程內(nèi)容。同時(shí)有學(xué)生指出“希望能繼續(xù)采用白板教學(xué)，這樣能繼續(xù)提高同學(xué)們學(xué)習(xí)的積極性，繼續(xù)采用線上線下教學(xué)相結(jié)合的方法，這樣效率會(huì)很高”，該結(jié)果表明學(xué)生對(duì)白板教學(xué)法的認(rèn)同度較高。

2）加強(qiáng)項(xiàng)目式教學(xué)方式，開展工藝規(guī)程擬定的研討。本課程加強(qiáng)項(xiàng)目式教學(xué)，開展工藝規(guī)程擬定的研討。借助企業(yè)實(shí)際工作中使用的零件圖、毛坯圖，項(xiàng)目通過小組團(tuán)隊(duì)合作制定零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程。在項(xiàng)目開展過程中，教師提前布置任務(wù)，讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)理論知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生按實(shí)際工作步驟和內(nèi)容完成項(xiàng)目零件加工過程的各項(xiàng)任務(wù)，并在學(xué)期末以翻轉(zhuǎn)課堂的形式展示其項(xiàng)目成果，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)。

調(diào)查結(jié)果表明，對(duì)于“你認(rèn)為本課程采用的‘工藝規(guī)程擬定的研討’對(duì)課程學(xué)習(xí)與掌握是否有幫助”的問題，68%的學(xué)生認(rèn)為“非常有幫助”，23%的學(xué)生認(rèn)為“比較有幫助”，9%的學(xué)生認(rèn)為“有一定幫助”。該結(jié)果表明絕大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為項(xiàng)目式教學(xué)即工藝規(guī)程擬定的研討能夠更好地幫助他們理解課程內(nèi)容。

2.3 課程考核方式的優(yōu)化

線上線下混合式教學(xué)需強(qiáng)化線上部分的考核，進(jìn)一步細(xì)化過程性考核成績(jī)比例構(gòu)成。通過調(diào)研，確定了“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”線上線下混合式教學(xué)的課程考核方式，形成了六維評(píng)價(jià)體系（線上資源學(xué)習(xí)10%、線上測(cè)驗(yàn)5%、答（質(zhì)）疑研討5%、作業(yè)25%、工藝規(guī)程擬定研討5%、結(jié)課考試50%），并于2020—2021學(xué)年第一學(xué)期開始實(shí)行。結(jié)課考試試題全部由主觀題組成，并進(jìn)一步增強(qiáng)題目的應(yīng)用性、實(shí)踐性，以提升學(xué)生在機(jī)械制造方面的創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力、分析與解決復(fù)雜工程問題能力。

調(diào)查結(jié)果表明，對(duì)于“你認(rèn)為要完成本課程學(xué)習(xí)目標(biāo)是否具有難度與挑戰(zhàn)度”的問題，21%的學(xué)生認(rèn)為“有一定難度”，46%的學(xué)生認(rèn)為“較有難度”，33%的學(xué)生認(rèn)為“難度很大”。該結(jié)果表明強(qiáng)化、增加開放性、研究性、綜合性內(nèi)容，迫使學(xué)生提高其學(xué)習(xí)主動(dòng)性，加大學(xué)習(xí)投入，合理“增負(fù)”，能增強(qiáng)學(xué)生經(jīng)過刻苦學(xué)習(xí)收獲能力和提高素質(zhì)的成就感，體現(xiàn)挑戰(zhàn)度。

2.4 課程持續(xù)改進(jìn)

課程的持續(xù)改進(jìn)是提升教學(xué)質(zhì)量的內(nèi)在動(dòng)力，也為培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求和課程體系的持續(xù)改進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。在進(jìn)行課程持續(xù)改進(jìn)過程中，按照“評(píng)價(jià)—反饋—改進(jìn)”原則建立長(zhǎng)效的良性循環(huán)機(jī)制[8-9]。通過對(duì)本輪課程教學(xué)過程的評(píng)價(jià)與分析，明確學(xué)生在完成培養(yǎng)目標(biāo)、課程目標(biāo)時(shí)的薄弱環(huán)節(jié)，提出改進(jìn)措施并在新一輪教學(xué)中實(shí)施。之后通過對(duì)改進(jìn)措施的實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出新的改進(jìn)措施，如此循環(huán)改進(jìn)，不斷提高教學(xué)質(zhì)量[10]。本課程在教學(xué)過程中，主要通過以下方法進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

1）問卷調(diào)查，在學(xué)期初、中、末期開展問卷調(diào)查，了解混合式教學(xué)模式下學(xué)生對(duì)本課程的需求、疑惑及評(píng)價(jià)，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2）測(cè)驗(yàn)、答（質(zhì)）疑研討，掌握學(xué)生在混合式教學(xué)模式下對(duì)于不同章節(jié)的掌握程度，及時(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)及教學(xué)模式的調(diào)整。

3）結(jié)課后，根據(jù)“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程考核及成績(jī)?cè)u(píng)定細(xì)則所規(guī)定的內(nèi)容，計(jì)算課程目標(biāo)的達(dá)成度，找到薄弱環(huán)節(jié)，提出改進(jìn)措施，并在新一輪教學(xué)中實(shí)施。

經(jīng)過兩輪線上線下混合式教學(xué)改革與實(shí)踐，“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程的課程目標(biāo)4的課程達(dá)成度由0.635（2019—2020學(xué)年第一學(xué)期未開展線上線下混合式教學(xué)）逐步提升至0.68。課程目標(biāo)3的課程達(dá)成度由0.59（2019—2020學(xué)年第一學(xué)期未開展線上線下混合式教學(xué)）逐步提升至0.73，說明教學(xué)質(zhì)量顯著提高。

3 結(jié)論

綜上所述，通過將線上線下混合式教學(xué)模式應(yīng)用于“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”，以SPOC課程為基礎(chǔ)，將雨課堂等數(shù)字化教學(xué)工具引入教學(xué)，讓學(xué)生充分利用移動(dòng)端在課前、課中和課后全方位、多角度地融入教學(xué)過程，線上和線下教學(xué)的充分結(jié)合，采取分組研究、分組白板討論、加強(qiáng)項(xiàng)目實(shí)踐等線下教學(xué)方式，讓學(xué)習(xí)更具互動(dòng)性、挑戰(zhàn)性，優(yōu)化課程考核方式，提高學(xué)生線上線下參與度和學(xué)習(xí)成效。通過課程持續(xù)改進(jìn)，優(yōu)化教學(xué)方法，不斷提升教學(xué)質(zhì)量，最終以“金課”標(biāo)準(zhǔn)和OBE理念為依據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生提升在機(jī)械制造方面的創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力、分析與解決復(fù)雜工程問題能力。