《逆向工程與產(chǎn)品分析》課程中混合式教學(xué)的應(yīng)用研究

賈海濤

摘 要：介紹了混合式教學(xué)在《逆向工程與產(chǎn)品分析》課程中的應(yīng)用。對(duì)課程教學(xué)和實(shí)踐操作中存在的問(wèn)題，有針對(duì)性的進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，采用線上+線下的混合式教學(xué)，解決了課時(shí)不足及學(xué)生知識(shí)水平參差不齊的問(wèn)題，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：逆向工程;混合式教學(xué);教學(xué)改革

《逆向工程與產(chǎn)品分析》是我校對(duì)接“智能制造2025”，面向機(jī)電一體化專業(yè)、模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)和數(shù)控技術(shù)專業(yè)新開(kāi)設(shè)的一門職業(yè)技能課。本課程基于國(guó)家職業(yè)資格《3D打印造型師》的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)理論和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握逆向數(shù)據(jù)的測(cè)量方法、測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理流程、基于測(cè)量數(shù)據(jù)的曲線曲面造型和快速成型的工藝。《逆向工程與產(chǎn)品分析》是一門實(shí)操性很強(qiáng)的課程，對(duì)工科學(xué)生走向工作崗位很有幫助[1]。教與學(xué)的難點(diǎn)在于需要學(xué)生結(jié)合產(chǎn)品成型工藝特點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品曲面的精度和質(zhì)量有一個(gè)很好的平衡。這所以選擇本門課程進(jìn)行混合式教學(xué)的改革，在課前通過(guò)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)產(chǎn)品及其成型的相關(guān)知識(shí)，使得學(xué)生在產(chǎn)品實(shí)體構(gòu)建之前對(duì)產(chǎn)品的用途、成型工藝和精度要求有一個(gè)通透的了解。

一、混合式教學(xué)模式

隨著知識(shí)爆炸式的增長(zhǎng)，傳統(tǒng)授課方式由于時(shí)間的局限，越來(lái)越不適應(yīng)當(dāng)代大學(xué)生的需求。何克抗教授[1]提出的“混合式教學(xué)”是一種傳統(tǒng)教室教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生的學(xué)習(xí)不再局限于課堂上有限的時(shí)間和空間。

二、現(xiàn)在面臨的問(wèn)題

根據(jù)人才培養(yǎng)方案的安排，《逆向工程與產(chǎn)品分析》課程為32個(gè)學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)習(xí)16個(gè)學(xué)時(shí)，實(shí)踐學(xué)習(xí)16個(gè)學(xué)時(shí)。本課程是一門融合了3D掃描技術(shù)、軟件造型技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)、3D打印技術(shù)于一體的理實(shí)一體化課程，既包含了掃描儀操作的學(xué)習(xí)，也包括了多個(gè)專業(yè)軟件使用的學(xué)習(xí)[3]。教學(xué)內(nèi)容繁雜，因此32個(gè)學(xué)時(shí)的課堂教學(xué)完全不能滿足要求。

三、混合式教學(xué)方案的設(shè)計(jì)

（一）學(xué)情分析

本課程開(kāi)設(shè)在大二下學(xué)期，學(xué)習(xí)者具備了機(jī)械制圖、零件成型加工、Solidworks或UG NX三維造型軟件用法等方面的知識(shí)和技能基礎(chǔ)。本課程在理實(shí)一體化教室實(shí)施，教室配有多臺(tái)3D掃描設(shè)備、3D打印設(shè)備和設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)，為學(xué)生提供真實(shí)的工作環(huán)境。

（二）混合課程設(shè)計(jì)

課程的實(shí)施依托超星泛雅課堂平臺(tái)，進(jìn)行線上+線下相結(jié)合的混合式教學(xué)方式，其教學(xué)過(guò)程如表1所示：

第一階段，課前線上學(xué)習(xí)階段。教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)情，將相應(yīng)的微課視頻和資料上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的課程資源里。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)布任務(wù)書(shū)，通知學(xué)生預(yù)習(xí)。學(xué)生根據(jù)自己的時(shí)間，有計(jì)劃的觀看微課視頻，查閱相關(guān)資料并完成學(xué)習(xí)測(cè)試題。學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題可以到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)討論區(qū)中留言，尋求其他同學(xué)的解答。教師可以根據(jù)學(xué)生提問(wèn)和回答的情況，給予相應(yīng)的分?jǐn)?shù)獎(jiǎng)勵(lì)。教師通過(guò)統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)視頻的觀看進(jìn)度和測(cè)試題的完成情況，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和實(shí)際的掌握情況，從而有針對(duì)性的確定線下課程的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

第二階段，課中理實(shí)一體化學(xué)習(xí)階段。教師課上可以參考線上知識(shí)點(diǎn)的測(cè)試情況，對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的集中講解。然后發(fā)放工作頁(yè)，讓學(xué)生分組討論解決方案，引導(dǎo)學(xué)生來(lái)進(jìn)行講解，同組其他學(xué)生補(bǔ)充，別組的學(xué)生也對(duì)該問(wèn)題發(fā)表見(jiàn)解，提高學(xué)生的思考與解決問(wèn)題的能力，最后由老師進(jìn)行總結(jié)。學(xué)生帶著問(wèn)題的學(xué)習(xí)，效果相對(duì)比較好。

第三階段，課后線上鞏固階段。這一階段學(xué)生需要完成任務(wù)書(shū)的撰寫(xiě)，并將其上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上。教師需要及時(shí)給出評(píng)價(jià)。通過(guò)提出更進(jìn)一步的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行課后拓展學(xué)習(xí)。

教師根據(jù)學(xué)生的任務(wù)書(shū)完成情況及其他途徑的反饋，對(duì)本節(jié)課進(jìn)行總結(jié)反思，找出不足之處，以便在下節(jié)課做出相應(yīng)的補(bǔ)充。

（三）課時(shí)安排計(jì)劃

課程在實(shí)施過(guò)程中以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)貫穿于項(xiàng)目教學(xué)的整個(gè)環(huán)節(jié)。本課程的教學(xué)分為3個(gè)模塊，主要內(nèi)容和課時(shí)如表2所示：

（1）認(rèn)識(shí)逆向工程與快速成型技術(shù)（引入）：了解或掌握逆向工程與快速成型技術(shù)的內(nèi)涵與意義、關(guān)鍵技術(shù)，以及應(yīng)用范圍、三維測(cè)量技術(shù)、測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理技術(shù)、產(chǎn)品模型的重構(gòu)技術(shù)、快速成型設(shè)備等必要的理論知識(shí)。

（2）典型外殼產(chǎn)品的逆向設(shè)計(jì)與快速成型（學(xué)中做）：通過(guò)實(shí)施提供典型外殼產(chǎn)品的三維造型進(jìn)行三維測(cè)量及數(shù)據(jù)的預(yù)處理實(shí)驗(yàn)以及通過(guò)快速成型設(shè)備造型并后處理來(lái)進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)三維測(cè)量技術(shù)、測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理技術(shù)與快速成型技術(shù)知識(shí)的理解。

（3）學(xué)生自選件的逆向設(shè)計(jì)與快速成型（創(chuàng)新）：學(xué)生根據(jù)自選件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇測(cè)量方法及快速成型方法，完成自選件的模型重構(gòu)及制作。

（四） 考核方式

考核分兩部分：線上成績(jī)占40%，線下實(shí)操成績(jī)占40%，自選件項(xiàng)目考核20%。其中線上成績(jī)包括課程平臺(tái)上的學(xué)習(xí)時(shí)間，測(cè)試題完成情況和互動(dòng)情況。線下實(shí)操成績(jī)包括出勤考核、5S規(guī)范考核以及項(xiàng)目完成情況。自選件項(xiàng)目考核包括自選件完成情況及成型質(zhì)量，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)完成情況。

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)后臺(tái)，教師可以很方便的對(duì)視頻觀看進(jìn)度和時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而了解學(xué)生是否按規(guī)定認(rèn)真觀看視頻，也為教師對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)提供參考。使用作業(yè)批改功能對(duì)知識(shí)點(diǎn)測(cè)試題的答題情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，直觀的了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握的情況。課上也可以使用平臺(tái)的簽到功能，通過(guò)手勢(shì)或掃描二維碼的方式，對(duì)學(xué)生出勤進(jìn)行評(píng)價(jià)和統(tǒng)計(jì)。使用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)功能，及時(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性也起到了正反饋的作用。

四、效果分析

通過(guò)線上學(xué)習(xí)的方式，將更多的課上時(shí)間留給學(xué)生進(jìn)行實(shí)操。通過(guò)3D打印機(jī)，將學(xué)生自己逆向建模的物品打印出來(lái)。能拿到實(shí)際打印出來(lái)的物品，學(xué)生會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程有成就感，進(jìn)一步提高學(xué)生的積極性。

在教學(xué)中，學(xué)生對(duì)項(xiàng)目實(shí)施和討論能夠更加積極。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)視頻的收看率能達(dá)到90%以上。從討論區(qū)的留言數(shù)據(jù)來(lái)看，有些話題的參與人數(shù)能達(dá)到班級(jí)的50%以上，反映了學(xué)生對(duì)與學(xué)習(xí)的興趣比較強(qiáng)。通過(guò)課前討論答疑和反復(fù)收看視頻及相關(guān)資料，讓基礎(chǔ)差的學(xué)生有充分的時(shí)間和資源去彌補(bǔ)，很好的解決了學(xué)生由于生源導(dǎo)致的基礎(chǔ)水平參差不齊的問(wèn)題。

五、總結(jié)

《逆向工程與產(chǎn)品分析》課程采用混合式學(xué)習(xí)的教學(xué)方式，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，在不增加線下課時(shí)的情況下，完成了教學(xué)任務(wù)。教師通過(guò)與學(xué)生的線上互動(dòng)，能夠更有針對(duì)性的安排授課內(nèi)容。將線下上課的時(shí)間更多的留給學(xué)生進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練，通過(guò)將實(shí)物打印出來(lái)，提升了學(xué)生的滿足感和學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)線上+線下教學(xué)，對(duì)教師也提出了更高的要求，促使教師更多的掌握信息化手段。

參考文獻(xiàn)：

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（蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院）