基于線上教學平臺的《精密機械與儀器》混合教學模式的改革探索

周怡琳 孔志剛 姚燕 唐玲

摘? 要：針對《精密機械與儀器》的培養(yǎng)要求和課時量有限的情況，基于北郵“愛課堂iclass”平臺建立了微課視頻、單元配套課前預習題、作業(yè)題、拓展習題等在線教學資料庫。在此基礎上，進行了《精密機械與儀器》專業(yè)課傳統(tǒng)教學與翻轉教學的混合教學模式改革探索。采用學生講課、教師深化、先練后學再修改等教學方法，不斷提高學生的學習主動性、深入性，達到強化學習效果的培養(yǎng)目的。

關鍵詞：混合教學模式;專業(yè)課;線上教學資料庫

Abstract： In view of the training requirements and the limited class hours of precision machinery and instruments， based on the "iclass" platform of Beijing University of Posts and Telecommunications， an online teaching database of micro-class video， the pre-class preview questions， homework questions and extended exercises for each unit was established. On this basis， the paper explores the reform of the mixed teaching mode of traditional teaching and flipped teaching of the specialized course of precision machinery and instruments. The teaching methods， such as lectures given by students， deepening by teachers， practicing firstly and then revising later， are adopted to continuously improve students' learning initiative and depth， so as to achieve the purpose of strengthening the learning effect.

Keywords： blended teaching mode; specialized courses; online teaching database

一、專業(yè)基礎課混合教學模式改革研究的意義

“測控技術與儀器”專業(yè)設置的《精密機械與儀器》是一門適用于儀器儀表類專業(yè)學生機械設計知識和能力培養(yǎng)的4學分專業(yè)基礎課，在專業(yè)培養(yǎng)計劃中具有重要的地位[1]。主要講授精密機械和儀器中常用機構和零、部件的工作原理與設計方法，并適當介紹材料與熱處理、公差與配合方面的基礎知識和應用，是測控技術與儀器專業(yè)本科學習期間的一門綜合性機械類基礎課程。為了在有限的64學時情況下保證教學質量，同時能有效培養(yǎng)學生的機械設計能力，對《精密機械與儀器》課程在教學內容、教學方法和教學手段等方面進行全面改革探索是十分必要的。

借助網(wǎng)絡教育平臺，可建立一系列輔助課程學習的資料庫，教師就可以在上課前布置學生先行自主學習，接著在課堂上讓學生與同學和老師進行交流互動，形成翻轉教學，課后再完成平臺布置的作業(yè)和自主進行深度拓展[2-4]。這種教學模式既補充了傳統(tǒng)意義上的課堂教學方法的單一和學時不足問題，又能更好地吸引學生主動學習，使之成為學習的核心。

在《精密機械與儀器》專業(yè)基礎課中將教學內容進行重點難點和知識結構分析，建立基于北郵“愛課堂iclass”平臺的在線教學資料庫，而后將線上自學與翻轉課堂、傳統(tǒng)課程教學模式相結合，把原來受學時限制課上不能解決的問題通過課前線上預習、課堂講解討論、課后線上作業(yè)實現(xiàn)完全消化吸收，轉變教師和學生角色，樹立“以學生為中心”的新理念，對提高《精密機械與儀器》專業(yè)基礎課程的教學效果具有極大的意義。

二、線上教學資料庫的建設

（一）教學資料庫的構建設計

以提高專業(yè)基礎課教學效率和效果為目的，圍繞實施混合教學模式改革探索，前期進行了基于北郵“愛課堂iclass”平臺的線上教學資料庫的建設[5]。資料庫的內容選取和相互關系如圖1所示。通過教師介紹，使學生對任課老師的教學能力、教學特點和科研情況有所了解，建立與老師的聯(lián)系方式。通過查閱教學大綱了解本門課程的教學目的、對畢業(yè)要求的達成貢獻、具體的課程內容和考核方式。從教學進度表可以掌握課程內容和實驗內容的時間安排，有利于學生對課程學習進度的把握。對各章節(jié)的內容結構與知識點進行詳細深入地分析梳理，建立知識點結構腦圖，以便于學生在線學習時能夠準確把握所學內容在課程總體系統(tǒng)中所處的位置和前后內容的銜接關系。在課程教學內容的重點和難點分析基礎上，確定了每章內容中的核心問題，制作講義并錄制微課視頻，達到提高教學目標性和突出重點的目的。之后，再根據(jù)線上學習需求，通過設計適合課前自學的預習題、輔助知識領會的作業(yè)題和課后進一步深入理解拔高的拓展題，實現(xiàn)對學生不同學習階段需求的全覆蓋。隨堂實驗的設計是通過教學實驗加強對某一定理理論的理解。最終形成了完整的線上教學資源庫，為混合教學模式的課前、課上、課后教學活動提供了學習資源和線上環(huán)境。

（二）教學平臺使用情況分析

通過愛課堂平臺的統(tǒng)計軟件，可以看到一個學期內，34名學生對本課程教學資源資源不同模塊的點擊率，見表1?？梢?，點擊次數(shù)最多的三項是知識點講義PPT、作業(yè)習題解答、微課視頻。學生們下載講義PPT是最多的，這是傳統(tǒng)教學模式和翻轉教學模式都十分需要的教學資源，是老師對核心內容的總結和梳理。作業(yè)習題解答瀏覽次數(shù)也多，說明學生還是很重視作業(yè)內容，這是保證對教學重點內容進行消化所必備的環(huán)節(jié)。排第三位的是微視頻，這是對于翻轉課堂課前預習最好的輔助工具，也可以作為課后復習查缺補漏的助手。點擊率其次的三項是課前預習題、知識結構、拓展習題。課前預習題下載的頻次不算高，說明學生們在自主學習的主動性上還是不能一步到位，這與長期被動式教學有關。對知識結構圖的瀏覽次數(shù)不足，說明學生還是沒有體會綱領對于學習的重要性。而拓展習題的學習人次只有作業(yè)題瀏覽人次的一半，說明有些學生滿足于完成作業(yè)，對于深入理解拓寬思路方面對自己要求不足。教學大綱、教學進度安排、隨堂實驗指導書瀏覽次數(shù)較少。一方面是因為這三項資料有印刷版，但另一方面原因可能是學生們不覺得教學大綱、進度安排與自己的學習有很直接的關系。

三、混合教學模式設計實踐

基于線上教學資料庫的混合教學模式是部分內容采用傳統(tǒng)教學方式，部分內容采用翻轉教學模式。教學過程實施的計劃是按課前知識獲取、課上知識內化和課后知識鞏固三個階段完成。課前知識獲取階段采用線上模式開展。學生通過“愛課堂”接收單元學習任務，通過查閱教學資源、觀看微課視頻學習掌握單元知識點，并完成預習題。課上知識內化教學階段采用翻轉課堂和傳統(tǒng)課堂講授混合模式開展。教師根據(jù)學生對單元知識的掌握情況，對重點與難點進行課堂解析、交流討論，起到畫龍點睛的作用。課后知識鞏固階段采用線上模式開展。學生通過“愛課堂”自主完成課后作業(yè)和拓展學習任務，并開啟下一單元的學習任務。充分激發(fā)學生的自主學習欲望，減少對老師的依賴性。

（一）翻轉課堂教學內容設計

《精密機械與儀器》內容十分豐富，哪些內容采用傳統(tǒng)教學方式、哪些內容采用翻轉教學方法需要斟酌。由于本專業(yè)大部分課程都沒有采用翻轉教學模式，且通過對學生調查，很難令全部學生直接進入翻轉教學所需要的課前自主學習、課上交流討論、課后拓展深化狀態(tài)。因此，在選擇翻轉課堂與傳統(tǒng)課堂的內容安排中，初步選擇了知識點相對獨立且易于自學的內容進行翻轉課堂試點。

比如翻轉課堂選取“平面連桿機構的圖解法設計”一節(jié)。在學習了平面連桿機構的工作原理后要求學生自主學習平面連桿機構的圖解法設計，其中 “按給定連架桿對應位置設計四桿機構”中的剛化反轉法是難點，所以安排兩組同學對這一知識點進行講解和相互補充，老師在課堂上把重點放在剛化反轉法的應用上，在原有教學內容里增加了不同連架桿做原動件情況下的按給定連架桿對應位置圖解法設計四桿機構的拓展內容，使以往學生在傳統(tǒng)教學模式中課上難以消化的內容不但掌握而且深化理解。

再比如：翻轉課堂選取“軸的設計”一節(jié)。軸是最重要的回轉機構，凡是裝在軸上的旋轉部件的工作都會受軸的影響。而軸設計的難點是軸的結構設計，涉及到軸的強度、剛度校核，還有其上安裝的各種零件的軸向和周向定位關系，以及軸上不同軸段的加工工藝。學生在缺乏實踐經(jīng)驗的情況下進行軸的設計經(jīng)常會出現(xiàn)顧此失彼的結構設計錯誤。傳統(tǒng)的教學是以舉例方式進行軸設計的流程講解，學生們是被動接受知識，沒有舉一反三的余地。翻轉課堂教學安排學生自主學習教材的案例，然后直接進行書后作業(yè)中一道軸的結構設計改錯題，從軸的裝配圖上直接找出設計不合理的地方，并提出改進意見。課堂上老師通過各種圖例結合設計理論、裝配、加工工藝講解軸的設計思想和注意事項，而后分析提前布置的結構改錯題，把學生們找出的錯誤一個一個進行分析、歸類，指出學生做錯、遺漏的原因，而后立即引入兩套裝配圖，進行軸結構設計的分析和改錯，強化設計過程中如何綜合考慮多種影響因素。

本課程除隨堂實驗和復習課外有50學時教學課，翻轉教學的學時為10學時，占20%，比例并不高，主要考慮學生的接收能力和混合教學方式過程中的探索過程，為之后的教學改革深入奠定基礎。

（二）翻轉課堂組織實施

首先，在學期初就對所有學生進行分組，每組6人。這樣在課前自學環(huán)節(jié)可以起到小組內同學互相幫助取長補短的效果，避免有些同學進入狀態(tài)慢，導致最后掉隊的情況。其次，保留的傳統(tǒng)教學模式部分，要求學生也利用線上資源進行預習、復習、拓展。而翻轉教學部分，要求以組為單位進行自主學習，把需要課上講解的知識點提前分配給每個組重點準備，由每組推選一人進行課上講解，每次要求更換不同的同學，給每位同學鍛煉講解重點的機會。而后，課上知識內化教學階段，有的章節(jié)內容采用學生先講解重點、組間相互批評補充、教師強化難點的組合方式;有些內容采用先做題、再講重點、課堂解析、交流討論、而后改錯的形式，來開展翻轉課堂和傳統(tǒng)課堂相結合的模式。教師要隨時發(fā)現(xiàn)學生自主學習的薄弱點，進行重點梳理和強調。依據(jù)對學生自主學習程度的判斷，進行知識深化的程度調整。

（三）教學模式改革的學生評價

對基于“愛課堂”平臺網(wǎng)上教學資源的混合教學模式改革進行學生調查。68%的學生覺得分組學習起到了互相幫助取長補短的效果，50%的學生喜歡同學講解部分課程內容這種形式，71%的同學認為翻轉課堂中老師對重點的再強調是十分必要的。79%以上的學生喜歡翻轉課堂中先做題、再聽課、再修改錯題的方式，認為學習效率高。仍然有29%的同學認為更適應老師講課的傳統(tǒng)教學方式。從對線上資源的使用效率、使用目的的調查中發(fā)現(xiàn)，學生們長期的靠聽老師講課，課后自己復習消化的學習模式占據(jù)了主導，線上教學資源大部分用在了課后對核心內容的總結和梳理、對教學重點內容進行消化、課后復習查缺補漏。有部分同學在努力嘗試自主學習，配合翻轉課堂的教學改革，但僅達到半數(shù)，說明推進混合教學模式改革還是一個需要長期不斷推進的工作。

四、結束語

基于北郵“愛課堂iclass”平臺建立了完整的《精密機械與儀器》專業(yè)課的線上教學資源庫，為混合教學模式的課前、課上、課后教學活動提供了學習資源和線上環(huán)境。通過各章內容分析初步選取適當?shù)慕虒W內容進行翻轉課堂試點。課上知識內化教學階段，有的章節(jié)內容采用學生先講解重點、組間相互批評補充、教師強化難點的組合方式;有些內容采用先做題、再講重點、課堂解析、交流討論、而后改錯的形式，來開展翻轉課堂和傳統(tǒng)課堂相結合的教學模式。實行學生分組制，以便取長補短?；旌辖虒W模式受到絕大部分同學的歡迎，但是仍有29%的同學感覺更適應傳統(tǒng)教學模式。從線上教學資源使用效率也可看出，學生自主學習配合翻轉教學的比例只有半數(shù)，推進混合模式教學模式改革還需要學生適應，是一個不斷推進的過程。

參考文獻：

[1]周怡琳，姚燕，呂美玉.測控專業(yè)精密機械課程設計的改革與實踐探索[J].實驗室科學，2011（4）：63-65.

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