基于工程認證導(dǎo)向的“5E”教學(xué)模式在機械基礎(chǔ)課程中的應(yīng)用研究

摘要：機械基礎(chǔ)是食品科學(xué)與工程專業(yè)重要的基礎(chǔ)課，對食品專業(yè)工科課程教學(xué)起到支撐作用，是工程教育人才培養(yǎng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以提高機械基礎(chǔ)的教學(xué)質(zhì)量為目的，提出基于工程認證導(dǎo)向的“5E”教學(xué)模式，通過探究（exploration）、吸引（engagement）、解釋（explanation）、評價（evaluation）和遷移（elaboration）5個方法，同時借助雨課堂在線教學(xué)平臺將教學(xué)過程分為課前、課中和課后3個部分，可提升學(xué)生的知識理解能力，提高教學(xué)質(zhì)量，優(yōu)化教學(xué)效果，并為提高食品專業(yè)院校機械基礎(chǔ)課程的教學(xué)水平提供參考。

關(guān)鍵詞：工程認證；“ 5E”教學(xué)模式； 機械基礎(chǔ)； 課程改革

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2024）03-0138-03

機械基礎(chǔ)是食品專業(yè)重要的基礎(chǔ)課，在工程教育人才培養(yǎng)乃至工程認證培養(yǎng)環(huán)節(jié)中均占據(jù)重要地位。開設(shè)此門課程的目的是向?qū)W生介紹有關(guān)機械的基礎(chǔ)知識、機構(gòu)零件的類型、機構(gòu)零件的設(shè)計及應(yīng)用等，有利于提高學(xué)生的知識儲備數(shù)量及質(zhì)量。課程支撐工程認證指標點要求能夠運用從機械基礎(chǔ)中學(xué)習的知識開展食品機械的識別、維修、操作和設(shè)計工作，同時對工程制圖、食品工程原理課程設(shè)計、食品工程計算機繪圖等食品專業(yè)課起到輔助作用?？梢钥闯?，機械基礎(chǔ)課程對食品學(xué)院的整體工科課程設(shè)計起到重要的支撐作用[1]。

“5E”教學(xué)模式將整體教學(xué)進程劃分成課前、課堂和課后3 個過程，探究（exploration）、吸引（engagement）、解釋（explanation）、評價（evaluation）和遷移（elaboration）5個步驟，以期在教與學(xué)的交互中實現(xiàn)最佳效果。“5E”教學(xué)模式以培養(yǎng)學(xué)生的自信和創(chuàng)新能力為宗旨，讓學(xué)生以積極的態(tài)度投身學(xué)習，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情[2]。

1 以工程認證為導(dǎo)向的“5E”教學(xué)模式的教學(xué)需求

1.1 教學(xué)模式多樣化的需求

機械基礎(chǔ)在食品專業(yè)教學(xué)中具有多樣化的需求，這是因為食品行業(yè)在生產(chǎn)過程中需要使用各種機械設(shè)備。為適應(yīng)這一需求，食品專業(yè)的教學(xué)模式需要具有多樣化的特點，需要將理論教學(xué)、實踐操作和實習實訓(xùn)等環(huán)節(jié)相結(jié)合。針對食品行業(yè)對機械設(shè)備的需求，教學(xué)模式應(yīng)包括系統(tǒng)的機械基礎(chǔ)理論教學(xué)，學(xué)生需要學(xué)習機械工程的基本工作原理、構(gòu)造及與食品生產(chǎn)相關(guān)的機械設(shè)備的特點和應(yīng)用。

1.2 改進學(xué)生學(xué)習機械基礎(chǔ)現(xiàn)狀的需求

理論知識的學(xué)習需要與實踐操作相結(jié)合，讓學(xué)生親自操作，維護食品生產(chǎn)中常用的各種機械設(shè)備，如攪拌機、成型機、包裝機等。通過實際操作讓學(xué)生更好地理解機械原理，掌握正確的使用和維護方法。為改進學(xué)生學(xué)習機械基礎(chǔ)的現(xiàn)狀，還應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和解決問題能力，引入案例分析和項目實踐等教學(xué)方法，讓學(xué)生鞏固所學(xué)知識，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和團隊合作能力。

1.3 理論與實踐相結(jié)合的需求

教學(xué)模式應(yīng)將理論與實踐緊密結(jié)合。教師可以引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注食品行業(yè)的發(fā)展趨勢和技術(shù)創(chuàng)新，鼓勵學(xué)生將所學(xué)的機械基礎(chǔ)知識應(yīng)用于實際工程項目中。通過理論與實際的結(jié)合，學(xué)生可以更好地理解機械基礎(chǔ)理論的實際意義，為未來的工作做好準備。食品專業(yè)教學(xué)模式的多樣化需求包括理論教學(xué)與實踐操作的結(jié)合，有助于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和解決問題能力。通過這樣的教學(xué)模式，能夠培養(yǎng)實踐能力強的人才。

2 以工程認證為導(dǎo)向的“5E”教學(xué)模式的教學(xué)思路

2.1 課程特點

采用雨課堂為媒介的線上線下混合式教學(xué)模式來引領(lǐng)機械基礎(chǔ)課程改革[3]，以工程認證為指導(dǎo)思想，采用“5E”教學(xué)模式進行教學(xué)。“5E”模式將整體教學(xué)進程劃分成課前、課堂和課后3個過程，通過探究、吸引、解釋、評價和遷移5個步驟，關(guān)注教學(xué)和學(xué)習之間的協(xié)同狀態(tài)，將以工程認證為導(dǎo)向的教育理念融匯于教學(xué)環(huán)節(jié)中。以學(xué)生的行動驅(qū)動為核心內(nèi)容，在教學(xué)過程中強調(diào)學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用，同時借助各項措施提高學(xué)生綜合素養(yǎng)，幫助學(xué)生達到期望的學(xué)習目標[4]。

2.2 研究現(xiàn)狀

2.2.1 存在問題

當前，我國機械基礎(chǔ)課程教學(xué)面臨一些挑戰(zhàn)，這些問題主要集中在兩個核心方面。首先，教學(xué)過程中缺乏高效的電子教學(xué)資源，限制了教學(xué)內(nèi)容的更新和豐富性。目前，電子教學(xué)資源主要依賴網(wǎng)絡(luò)下載，但這些資源往往內(nèi)容陳舊、形式單一，難以滿足現(xiàn)代教育的需求。因此，迫切需要加強虛擬模型庫的建設(shè)，積極引入優(yōu)質(zhì)的互聯(lián)網(wǎng)教育資源，以提升教學(xué)資源的質(zhì)量和多樣性。其次，教學(xué)中缺少實踐性教學(xué)活動，會影響學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實際問題的解決中。實踐性教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新思維的重要途徑，缺乏實踐環(huán)節(jié)會削弱學(xué)生的學(xué)習體驗和實際應(yīng)用能力。為解決上述問題，需要將傳統(tǒng)的實體課堂教學(xué)與先進的信息技術(shù)相結(jié)合，這不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情，還能有效提升學(xué)生的學(xué)習能力。通過采用多樣化的教學(xué)方式，可以全面提高教育教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生提供更加全面和深入的學(xué)習體驗。這種綜合教學(xué)模式將有助于學(xué)生更好地掌握機械基礎(chǔ)知識，提升綜合素養(yǎng)，可為未來的學(xué)術(shù)和職業(yè)生涯打下堅實基礎(chǔ)。

2.2.2 現(xiàn)有教學(xué)模式與先進教學(xué)模式的對比

在先進教學(xué)模式中，機械基礎(chǔ)課程的理論課與實踐結(jié)合多，書本教學(xué)與數(shù)字化教學(xué)結(jié)合多，習題作業(yè)少，動手制作多，課堂討論多（“5E”教學(xué)模式），屬于教師引導(dǎo)大于灌輸式的課堂教學(xué)（“5E”教學(xué)模式）。相比先進教學(xué)模式，現(xiàn)有的機械基礎(chǔ)教學(xué)主要差距在于數(shù)字化教學(xué)、工程實踐教學(xué)和思維引導(dǎo)教學(xué)3個方面。鑒于現(xiàn)有的教學(xué)條件和基礎(chǔ)改革的循序漸進性，應(yīng)依照思維引導(dǎo)教學(xué)改革（短期容易實現(xiàn)）→工程實踐教學(xué)改革（需要實踐環(huán)境，中期可實現(xiàn)）→數(shù)字化教學(xué)改革（需要數(shù)字化模型搭建，中長期可實現(xiàn)）的過程開展，其中思維引導(dǎo)教學(xué)改革更容易提升機械基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量。

3 以工程認證為導(dǎo)向的“5E”教學(xué)模式的教學(xué)實施

“5E”教學(xué)模式是一種常用于教育領(lǐng)域的教學(xué)模式，在機械基礎(chǔ)課程中，應(yīng)用該教學(xué)模式可以提高學(xué)生的學(xué)習效果和參與程度。通過應(yīng)用“5E”教學(xué)模式，學(xué)生將更積極地參與到機械基礎(chǔ)課程學(xué)習中，有助于培養(yǎng)實踐能力、問題解決能力和創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)習興趣，提高學(xué)習效率。

3.1 目標導(dǎo)引，自主探究

在課程開始之前，采用探究式學(xué)習方法能夠有效點燃學(xué)生對機械基礎(chǔ)課程的好奇心和興趣。為此，教師可以利用雨課堂平臺，提前給學(xué)生分發(fā)精心設(shè)計的任務(wù)記錄單，使學(xué)生能夠明確地把握課程的核心要點和難點。這種準備不僅能幫助學(xué)生有針對性地預(yù)習，也可為他們指明學(xué)習方向，從而使學(xué)生在課堂上能夠更專注地參與討論和實踐，提升學(xué)習效率。

此外，教師可以通過提出引人深思的問題，展示與機械基礎(chǔ)緊密相關(guān)的現(xiàn)實世界案例，或通過激發(fā)學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)，進一步吸引學(xué)生的注意力。例如，教師可以探討機械基礎(chǔ)在現(xiàn)代生活中的廣泛應(yīng)用，如交通工具、家用電器等，讓學(xué)生認識到學(xué)習機械基礎(chǔ)的重要性和實用性。通過這種方式，學(xué)生不僅能夠理解機械原理，還能夠看到這些原理是如何在實際生活中發(fā)揮作用的，從而激發(fā)他們深入學(xué)習的動力。這種教學(xué)策略有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和解決問題能力，能為他們的終身學(xué)習奠定堅實基礎(chǔ)。

3.2 興趣吸引，合作探討

在教學(xué)中，教師要在課前制定完善的學(xué)習任務(wù)記錄表，讓學(xué)生以小組形式在課堂上進行思考、討論，并協(xié)同處理任務(wù)記錄表中關(guān)聯(lián)的各類問題。通過自主設(shè)計、獨立開展并得出正確結(jié)論，學(xué)生將積極參與到學(xué)習過程中，通過實驗、小組討論或探索性的學(xué)習活動，可培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和解決問題能力。在機械基礎(chǔ)課程中，學(xué)生可以通過拆解和組裝機械設(shè)備、觀察機械運作及進行簡單實驗等方式探索機械基礎(chǔ)原理。

3.3 教師引導(dǎo)，解難釋惑

教師不僅要傳授給學(xué)生基本的理論知識，更要幫助學(xué)生深入理解知識，從而激發(fā)學(xué)生的洞察力及創(chuàng)造力。此外，精彩的實踐活動也會讓學(xué)生更清晰地掌握所學(xué)知識，從而更好地發(fā)揮自身潛能。教師可以引導(dǎo)學(xué)生整理和歸納所探究和總結(jié)出的知識和經(jīng)驗，通過示意圖、表格、模型等工具來解釋相關(guān)原理，幫助學(xué)生建立概念框架。

3.4 自我檢測，相互評價

隨著時代發(fā)展，當前的教育更加注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新思維。教育團隊正努力探索一種更新穎、更科學(xué)、更全面、更客觀、更公正的考核方式，旨在更好地激發(fā)學(xué)生潛能，促進學(xué)生的全面發(fā)展。同時，要進一步引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識擴展和應(yīng)用到新情境中?？梢栽O(shè)計一些拓展性的任務(wù)或項目，讓學(xué)生運用機械基礎(chǔ)原理解決實際問題并進行更深入的研究，例如讓學(xué)生設(shè)計一個簡單的機械裝置或分析一個復(fù)雜的機械系統(tǒng)。

3.5 知識遷移，能力拓展

當一門課程即將結(jié)束時，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的需求給予適當?shù)闹笇?dǎo)，幫助學(xué)生梳理所需的信息，以提高學(xué)生的個人能力，培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力。通過小測驗、項目報告、展示等方式來檢查學(xué)生的學(xué)習成果，也可幫助教師進一步調(diào)整和改進教學(xué)策略。課堂改革應(yīng)以實際案例出發(fā)，配合知識點的講授來解決實際問題，同時結(jié)合食品領(lǐng)域的需求對課堂知識點進行梳理，并在課后進行在線復(fù)習和預(yù)習，形成閉環(huán)的高效教學(xué)模式[5]。

機械基礎(chǔ)教學(xué)改革的實際操作如圖1所示。

4 結(jié)語

基于工程認證導(dǎo)向的“5E”教學(xué)模式是為適應(yīng)機械基礎(chǔ)教學(xué)的新需求而提出的，強調(diào)以成果為目標、以學(xué)生為本，采用逆向思維教育理念，通過探究、吸引、解釋、評價和遷移5個步驟，能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情，使學(xué)生積極參與課堂活動，從而達到最佳的教學(xué)效果。在教學(xué)中，不斷深入實踐“5E”教學(xué)模式，可以顯著提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能。將“5E”教學(xué)模式成功應(yīng)用于課堂教學(xué)中，形成一套適合食品學(xué)院學(xué)生的機械基礎(chǔ)授課模式，不僅可以考查學(xué)生的學(xué)習情況，也能加強學(xué)生對問題的理解。“5E”教學(xué)模式更注重學(xué)生在課前課后的持續(xù)學(xué)習效果，讓學(xué)生對機械感興趣，有利于激發(fā)學(xué)生的求知欲，真正讓機械基礎(chǔ)課程發(fā)揮后續(xù)工科課程的“排頭兵”作用，從而為工程認證的持續(xù)改進作出貢獻。

參考文獻

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基金項目：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)教育教學(xué)研究青年項目（2022-158）