基于OBE理念和雨課堂平臺(tái)的混合式教學(xué)模式研究
——以機(jī)械制造工藝學(xué)課程為例

惲國興，張鎖榮，施曉芳

（江蘇理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇常州 213001）

OBE（Outcome-Based Education，成果導(dǎo)向教育）理念起源于20世紀(jì)90年代，在國外廣泛應(yīng)用于高等教育，以開展教學(xué)改革、專業(yè)課程教學(xué)實(shí)施與質(zhì)量保障實(shí)施等，取得了顯著效果，被認(rèn)為是提升教學(xué)效率、規(guī)范教學(xué)過程、保障教學(xué)質(zhì)量最有效的方式之一。OBE理念注重社會(huì)對(duì)人才的實(shí)際需求，強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為本”，以預(yù)期的“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”目標(biāo)為中心，制定人才培養(yǎng)計(jì)劃、課程體系、教學(xué)方法等，并通過評(píng)估系統(tǒng)測(cè)評(píng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，滿足社會(huì)、行業(yè)、企業(yè)對(duì)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的需求[1-3]。在專業(yè)工程認(rèn)證背景下，用0BE理念指導(dǎo)工科專業(yè)人才培養(yǎng)模式，是工程類學(xué)科教育發(fā)展的必然邏輯，不僅能滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心要求，還能進(jìn)一步推動(dòng)工程教育教學(xué)改革，從而為新工科人才的培養(yǎng)提供新思路、新途徑。

1 機(jī)械制造工藝學(xué)課程傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足

機(jī)械制造工藝學(xué)是以機(jī)械制造中的工藝問題為研究對(duì)象的一門學(xué)科，是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)一門重要的主干專業(yè)課程。通過對(duì)本課程的教學(xué)，使學(xué)生掌握機(jī)械制造工藝的基本原理，獲得分析與解決機(jī)械制造過程中有關(guān)工藝問題的能力，對(duì)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的形成有較大作用。

目前，機(jī)械制造工藝學(xué)課程教學(xué)主要采用傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式，以PPT講解的方式進(jìn)行授課，師生面對(duì)面交流，有助于營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，教師也能夠?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)掌控。但是這種教學(xué)方式過于強(qiáng)調(diào)課程的知識(shí)傳授，對(duì)學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)卻重視不夠，同時(shí)，這種教學(xué)方式使課堂教學(xué)過程較為沉悶，學(xué)生以被動(dòng)式學(xué)習(xí)為主，參與度不高，難以達(dá)到深層次的互動(dòng)。另外，傳統(tǒng)的線下課堂教學(xué)模式，在運(yùn)用網(wǎng)上資源、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等方面與線上教學(xué)方式相比，還有很大的差距。教師對(duì)于學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)缺少有效、詳細(xì)的記錄，只能做總結(jié)性評(píng)價(jià)。

近年來，由于網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的發(fā)展，線上教學(xué)成了一種新的教學(xué)模式，線上課程借助教學(xué)平臺(tái)，可以充分融合網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，提高了學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課中實(shí)時(shí)交流以及課后復(fù)習(xí)的效率，同時(shí)，線上教學(xué)平臺(tái)的數(shù)據(jù)存貯和統(tǒng)計(jì)等功能很大程度上減少了教師的工作量。比如在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊中，教師可以很方便地統(tǒng)計(jì)出學(xué)生回答每個(gè)問題的得分情況，教師可以據(jù)此發(fā)現(xiàn)問題，為后面進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量提供數(shù)據(jù)支撐。但是線上教學(xué)存在難以營造活躍的學(xué)習(xí)氛圍，學(xué)生難以直接和教師互動(dòng)、難以與教師講授的內(nèi)容形成共鳴等問題。

線上線下混合式教學(xué)模式主要指通過教學(xué)平臺(tái)，將課堂教學(xué)（線下）與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)（線上）的資源有機(jī)結(jié)合的教學(xué)模式，以發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，更好地進(jìn)行教學(xué)。比較成熟的線上教學(xué)平臺(tái)不僅有貼近課堂教學(xué)實(shí)際的應(yīng)用工具，還有各種優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源和教學(xué)效果反饋體系，而且很多優(yōu)質(zhì)資源是可以免費(fèi)使用的[4]。

2 基于OBE理念的課程教學(xué)目標(biāo)分解

在專業(yè)工程認(rèn)證的背景下，根據(jù)OBE理念分析機(jī)械制造工藝學(xué)課程，確定了機(jī)械制造工藝學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)如下：

課程教學(xué)目標(biāo)1：熟悉常見零件表面的加工方法，掌握加工精度和加工質(zhì)量的控制方法，能根據(jù)零件的制造要求選擇零件表面加工方法，并能運(yùn)用工程領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)，分析制造工藝實(shí)際問題。

課程教學(xué)目標(biāo)2：掌握機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的知識(shí)和基本方法，能根據(jù)加工工序的要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)械加工夾具。

課程教學(xué)目標(biāo)3：掌握機(jī)械制造相關(guān)工程知識(shí)，能對(duì)零件的不同工藝方案進(jìn)行對(duì)比和改進(jìn)，提出合理的制造工藝。

課程教學(xué)目標(biāo)4：掌握加工精度及質(zhì)量控制的基本理論和方法，能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

根據(jù)OBE教育理念設(shè)計(jì)課程教學(xué)，要把日常教學(xué)中的課程目標(biāo)進(jìn)行分解，即為實(shí)現(xiàn)某個(gè)目標(biāo)，每次課程應(yīng)該安排什么內(nèi)容，學(xué)生應(yīng)該掌握哪些知識(shí)點(diǎn)、具有哪些能力等。通過這樣的導(dǎo)向設(shè)計(jì)，教學(xué)中的每個(gè)環(huán)節(jié)、每個(gè)知識(shí)點(diǎn)、何種成果產(chǎn)出、如何評(píng)價(jià)等均可清晰呈現(xiàn)，更有利于人才培養(yǎng)效果及教學(xué)效果的提升[5-7]。

可以將整個(gè)課程的教學(xué)分成系列成果要求，從大綱制定、內(nèi)容確定到每堂課的教學(xué)設(shè)計(jì)，均要求體現(xiàn)OBE的教學(xué)理念。按照OBE理念，對(duì)機(jī)械制造工藝學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，劃分為工藝基礎(chǔ)理論、夾具設(shè)計(jì)、工程案例、實(shí)驗(yàn)教學(xué)四大部分，對(duì)每一部分的內(nèi)容，都提出知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)。

工藝基礎(chǔ)理論模塊包括加工精度、表面質(zhì)量及表面加工方法，這部分內(nèi)容是機(jī)械制造工藝學(xué)課程的理論基礎(chǔ)，總體采用基于OBE理念的BOPPPS（課程引入、學(xué)習(xí)目標(biāo)、課前摸底、參與式學(xué)習(xí)、課后測(cè)驗(yàn)、總結(jié)）教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)。在課堂教學(xué)前，將課程目標(biāo)分解為每節(jié)課的課堂目標(biāo)，整合線上優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，首先讓學(xué)生線上學(xué)習(xí)，并給出預(yù)習(xí)測(cè)試題，讓學(xué)生進(jìn)行自測(cè)。在課堂上，用具體案例引導(dǎo)學(xué)生了解課堂目標(biāo)，并進(jìn)行前期測(cè)試，來了解學(xué)生預(yù)習(xí)情況，然后進(jìn)行課堂綜合講解，積極鼓勵(lì)學(xué)生參與，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。課堂結(jié)束時(shí)，進(jìn)行后測(cè)，主要是通過綜合題進(jìn)一步了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。最后進(jìn)行總結(jié)，對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。這一模塊主要要求學(xué)生能根據(jù)零件的制造要求選擇表面加工方法，并能運(yùn)用工程領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)分析制造工藝實(shí)際問題。

夾具設(shè)計(jì)模塊以自由度限制、定位誤差計(jì)算及夾具機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，以實(shí)際的夾具引導(dǎo)學(xué)生掌握根據(jù)加工要求確定所需限制的自由度、用定位元件限制相應(yīng)的自由度、確定定位誤差等方面的知識(shí)，在此基礎(chǔ)上，用三維建模軟件生成不同類型的夾具模型，并在課堂上進(jìn)行答辯，其他學(xué)生根據(jù)情況進(jìn)行打分。這一部分主要鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題的能力，能根據(jù)加工工序的要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)械加工夾具。

工程案例模塊將常見的零件分成軸類、箱體類、支架類、齒輪等典型零件，構(gòu)建常見零件庫，通過各類典型零件的加工精度及表面質(zhì)量要求分析，掌握各種典型零件的加工工藝特點(diǎn)。通過分組的方式，不同小組對(duì)不同類型零件編制工藝規(guī)程，采用翻轉(zhuǎn)課堂、分組討論的方式，使學(xué)生了解制定工藝規(guī)程時(shí)遇到的各種問題及其解決方法。這樣可以使學(xué)生積極參與課程教學(xué)活動(dòng)，了解和檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，學(xué)生能對(duì)零件的不同工藝方案進(jìn)行對(duì)比和改進(jìn)，提出合理的制造工藝。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊要求學(xué)生看完實(shí)驗(yàn)視頻資料后，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行演示性講解，然后將學(xué)生分組，開展實(shí)踐操作，完成實(shí)驗(yàn)并采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理分析、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫等由學(xué)生課后完成。這一模塊主要是提高學(xué)生的數(shù)據(jù)采集、處理能力，同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生精密細(xì)致的工作態(tài)度和一絲不茍的工匠精神。

3 基于OBE理念和雨課堂平臺(tái)的線上線下混合式教學(xué)方式

在各部分目標(biāo)分解后，需思考如何有效利用教學(xué)平臺(tái)來實(shí)施混合式教學(xué)。在比較多個(gè)教學(xué)平臺(tái)后，選擇了雨課堂平臺(tái)作為實(shí)施課程教學(xué)的統(tǒng)一平臺(tái)。雨課堂是清華大學(xué)推出的一款智慧教學(xué)工具，其主要模塊包括教學(xué)模塊（包括教案、資料）、習(xí)題庫、班級(jí)成員管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、考試管理、優(yōu)質(zhì)MOOC課程資源等，使教學(xué)活動(dòng)可以延伸到傳統(tǒng)課堂教學(xué)之外，促進(jìn)學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率和效果，也便于教師課前課后布置學(xué)習(xí)任務(wù)、組織考試等教學(xué)過程的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)線上線下一體化的教學(xué)過程管理。教師也可通過雨課堂收集教學(xué)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，追蹤教學(xué)效果，不斷改進(jìn)教學(xué)方法，達(dá)到提升教學(xué)效果的目的[8-10]。

工藝基礎(chǔ)理論部分，教師通過雨課堂平臺(tái)提前安排學(xué)生觀看教學(xué)視頻資料，并布置有關(guān)知識(shí)點(diǎn)的作業(yè)，學(xué)生提交作業(yè)后，教師及時(shí)查看學(xué)生完成作業(yè)的情況，了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。在課堂上，教師針對(duì)學(xué)生在預(yù)習(xí)中遇到的問題進(jìn)行講解，并進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)。在上課過程中，教師運(yùn)用雨課堂平臺(tái)的彈幕、選擇題、主觀題等功能，與學(xué)生進(jìn)行有效互動(dòng)，并鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)，提升學(xué)生的應(yīng)用能力，在此過程中，教師可獎(jiǎng)勵(lì)表現(xiàn)較好的學(xué)生，從而更好地活躍課堂氣氛。

夾具設(shè)計(jì)部分，教師預(yù)先布置各種不同類型的夾具設(shè)計(jì)題目，要求學(xué)生繪制夾具三維圖并上傳，教師在課堂上針對(duì)不同類型的夾具進(jìn)行講解和評(píng)價(jià)，使學(xué)生對(duì)加工工序自由度如何限制、加工精度如何保證、夾緊力與定位誤差如何計(jì)算、機(jī)械結(jié)構(gòu)工藝性等方面有較為全面的認(rèn)識(shí)。在講解過程中，運(yùn)用雨課堂平臺(tái)的隨機(jī)點(diǎn)名、即時(shí)投稿等功能，了解學(xué)生對(duì)該部分知識(shí)的掌握情況。

工程案例部分，利用雨課堂平臺(tái)的分組功能，預(yù)先根據(jù)不同類型的零件將學(xué)生分成多個(gè)小組，組內(nèi)學(xué)生進(jìn)行充分討論。課堂上，每組推薦一名學(xué)生進(jìn)行講解，通過雨課堂平臺(tái)，學(xué)生可以用彈幕和投稿的方式實(shí)時(shí)地對(duì)工藝方案進(jìn)行提問，由負(fù)責(zé)講解的學(xué)生進(jìn)行回答，組內(nèi)其他學(xué)生進(jìn)行補(bǔ)充，教師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)和評(píng)價(jià)，該組的成績由全體學(xué)生打分來確定。這樣大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也使得學(xué)生能更好地理解和應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，提高專業(yè)素養(yǎng)。

實(shí)驗(yàn)?zāi)K，教師利用雨課堂平臺(tái)提前發(fā)布實(shí)驗(yàn)課講解視頻資料，包括實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法和主要步驟，并給出思考題，要求學(xué)生回答，學(xué)生答題后才能參加實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案，并將結(jié)果進(jìn)行比較，進(jìn)一步提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新性，實(shí)驗(yàn)報(bào)告通過雨課堂平臺(tái)提交[11-13]。

4 結(jié)語

本文針對(duì)機(jī)械制造工藝學(xué)課程教學(xué)中存在的問題，基于OBE理念，以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，重新對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了構(gòu)建，在不同的教學(xué)模塊中采用不同的教學(xué)方法，在雨課堂教學(xué)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了線上線下混合式教學(xué)。這種方式既減少了教師的工作量，又能更客觀真實(shí)地展現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的綜合成果，大大提高了課程的教學(xué)效果。