包裝機械混合式教學改革與實踐

段青山 黃崇杏 高德 劉楊 黃麗婕

摘? 要：碎片化教學方法及以信息網(wǎng)絡技術的迅猛發(fā)展，可能對高等教育課堂教學發(fā)生革命性改革的深刻影響。以“學生為中心、課程目標為導向”的混合式教學模式，正成為高校課堂教學改革的一種發(fā)展趨勢。結合包裝機械混合式課程，以“金課”標準設計教學內(nèi)容，以全程考核模式夯實教學效果，開展混合式教學改革的實踐。

關鍵詞：包裝機械;混合式;教學改革;全程考核

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）27-0140-04

Abstract： The rapid development of fragmented teaching methods and information network technology may have a profound impact on the revolutionary reform of higher education classroom teaching. The mixed teaching model of "student-centered and course-oriented" is becoming a development trend of classroom teaching reform in colleges and universities. Combined with the mixed-type course of packaging machinery， the teaching content is designed with the "golden class" standard， the teaching effect is consolidated by the whole-course assessment mode， and the practice of mixed-type teaching reform is carried out.

Keywords： packaging machinery; the mixed-type; teaching reform; whole-course assessment mode

包裝機械課程是包裝工程專業(yè)的核心專業(yè)課程，培養(yǎng)學生工程分析能力和包裝機械設計的創(chuàng)新能力，提升學生解決復雜工程技術問題的能力;主要講授包裝機械的組成、供送系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)設計、總體設計、典型包裝機械（灌裝機械設計、袋裝機械設計、裹包機械設計、封口機械設計）、包裝生產(chǎn)線設計[1-2]。當前，包裝機械課程面臨的教學問題主要表現(xiàn)為以下幾個方面：1. 包裝機械結構多、機構多、零件多以及類型、結構、運動復雜等特點，學生無法完全掌握包裝機械零件結構及設計知識;2. 傳統(tǒng)課程教學模式缺乏創(chuàng)新性、發(fā)現(xiàn)和解決問題思維培養(yǎng)，難以滿足現(xiàn)代包裝行業(yè)對工程創(chuàng)新能力的需求;3. 以知識傳遞的課程教學，對學生解決復雜工程問題能力培養(yǎng)不足，尚不能完全適應培養(yǎng)新工科人才的素養(yǎng)要求。

本文介紹在包裝機械課程教學中以“學生為中心、課程目標為導向”的混合式教學模式，以期為解決上述問題提供借鑒，為包裝機械課程教學提供有益參考。首先闡述包裝機械混合式教學改革內(nèi)容，然后分析廣西大學包裝機械課程中實施混合式教學模式的實踐情況，最后介紹該課程教學改革的創(chuàng)新與效果。

一、混合式教學改革的內(nèi)容

教育部高等教育司司長吳巖就“一流專業(yè)和一流課程”議題，提出打造有“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的金課”[3-5]。高階性是知識、能力、素質有機融合，培養(yǎng)學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維;創(chuàng)新性體現(xiàn)在前沿性和時代性的課程內(nèi)容、先進性和互動性的教學形式以及探究性和個性化的學習結果;挑戰(zhàn)度指課程具有一定難度，需要教師在課程中融入更加深入的思考內(nèi)容，需要學生多思考或動手才能獲得相關知識和能力。在具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度特征的“金課”教育理念的影響下，大規(guī)模開放在線課程迅速崛起[6]，其特點是“學生自主學習為主”，但嚴重缺乏監(jiān)管，教學效果得不到保障。線上線下混合式教學模式應運而生，它結合了傳統(tǒng)教學方式和在線課程的優(yōu)點，是一種新的教學模式[7-8]。以“金課”標準為設計思想，多維化的課程目標為導向，以學生為中心的教學方法，通過認真分析包裝機械課程中教學內(nèi)容的特點，建立預習-思考-討論-反饋-提升的知識點學習的體系化流程，制定混合式教學改革的內(nèi)容。

（一）以“金課”標準設計教學內(nèi)容

本課程以需求導向+專業(yè)畢業(yè)要求（OBE）、思想性、科學性、時代性、高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的設計思想，以培養(yǎng)學生正確的工程倫理和扎實的工程知識、學生預習-思考-討論-提升的學習態(tài)度和團隊合作精神，掌握包裝機械設計和包裝機傳動系統(tǒng)設計等知識，具備包裝機械設計能力，重點培養(yǎng)學生應用、創(chuàng)新能力為目的，以學生為中心的教學方法，構建全新的教學內(nèi)容。教學內(nèi)容以教育部普通高等學校包裝工程專業(yè)規(guī)范的要求合理安排，教學內(nèi)容的資源主要有線上和線下資源，如圖1所示。

線上資源的內(nèi)容由線上學習資料和線上測試考試兩部分組成。線上學習資料主要由大量的教學微課及相關軟件學習視頻，教學課件、習題及分析與答案、團隊項目及論文、輔導資料等拓展資料，以及試題和平時測驗等組成。這些豐富、完備的線上學習資料為學生提供了各方面內(nèi)容的素材，可以保證學生學習的質量。教學微課及學習視頻都是以知識點碎片化的形式發(fā)布。碎片化教學方法以及信息網(wǎng)絡技術的迅猛發(fā)展，可能對高等教育課堂教學發(fā)生革命性改革的深刻影響。碎片化教學方法是教師合理地將教學內(nèi)容分割，制作成合理的碎片化知識點內(nèi)容，然后通過網(wǎng)絡或者課堂在較短時間內(nèi)（通常8-12分鐘）以各種形式如專題、故事等講授給學生的教學方法;這種教學方法較好地利用了人們的注意力集中時間不長的特點，使學生在較短時間內(nèi)獲得相應的知識。線上測試考試部分主要是平時測驗和在線考試兩部分。平時測驗包括隨堂測驗、自學測試、課前自測及課后檢測，在線考試提供學生在進行專題學習后的考評;這些考試為學生了解課前自學效果提供了有效評價方法。

為了使學生在學習過程中更加詳細了解課程知識，課程提供了線下輔學資料。線下輔學資料主要針對課程的復雜機械、機構動畫及圖紙，以及前沿、前導及后續(xù)發(fā)展的相關內(nèi)容。通過學習這些資料，學生對本門課程知識的了解和理解將更加深入和深刻，有利于學生進一步創(chuàng)新。

以包裝工程基礎理論知識為支點，以線上理論知識學習為前導，課程團隊根據(jù)當前包裝機械領域的技術問題凝練專題、協(xié)同企業(yè)導師，通過線下翻轉課堂引導學生對專題內(nèi)容進行探討、與企業(yè)導師深度交流，提升學生對包裝專業(yè)的熱愛，加深學生對包裝機械的認識與理解，培養(yǎng)學生創(chuàng)新、發(fā)現(xiàn)和解決問題思維。根據(jù)不同的課程內(nèi)容，聘請在包裝機械設計、包裝生產(chǎn)線管理、包裝及印品檢驗等方面具有豐富實戰(zhàn)經(jīng)驗的企業(yè)導師到課堂與學生面對面進行交流。在線下翻轉課堂過程中，教師根據(jù)不同教學內(nèi)容采取不同方法因勢利導強化學生能力的培養(yǎng)。例如，對復雜的設計計算部分采用演繹策略使學生深刻理解推導過程，在啟發(fā)學生包裝機械設計思路時利用探究策略，在虛擬仿真設計部分采用情景策略。

（二）以全程考核模式夯實教學效果

目前，最普遍的評價教學效果的方式是平時成績與期末成績的結合，不重視課程實施過程效果的評價;這種評價方式對學生的學習效果及教師的教學效果反饋比較滯后，與目前的教學要求不符[4]。本課程的考核模式采取過程性評價、表現(xiàn)性評價及終結性評價相結合的方式，以全程考核模式夯實教學效果。

過程性評價分為線上視頻、線上作業(yè)和線上測驗。線上視頻數(shù)量82個，時長617分鐘，全部看完占比5%;線上作業(yè)共計16次，108道題目，總分521.5分，占比10%;線上測驗共計14次，102道題目，總分207分，占比10%。表現(xiàn)性評價為翻轉課堂的情況表現(xiàn)。表現(xiàn)性評價主要為翻轉課堂的練習測驗、問卷、課堂討論、課程論文、PPT講解、點名問答、簽到考勤，占比20%。終結性評價為期末考試，共計100分，占比55%。通過課前的過程性評價，教師可以了解學生課前知識的掌握情況，從而為教師的翻轉課堂設計指明方向;通過翻轉課堂評價，教師可以了解某一類型課程翻轉課程的設計是否合理及后續(xù)的改進策略;通過終結性評價，教師可以了解學生最終對課程的掌握情況，以備下一階段的教學改進。同時，通過全程考核模式，還可以了解與本課程相關的課程教學是否需要改進及改進策略，對提高本學科的教學效果起到積極作用。

二、混合式教學改革的實踐

本混合式課程在廣西大學經(jīng)過多年建設，突出以學生為中心的教學設計理念，以典型包裝設備為對象，以工程分析能力和方案解決能力為落腳點，著力提升學生包裝機械創(chuàng)新設計能力。

（一）課程思政

本課程的課程思政以職業(yè)素養(yǎng)教育、愛國主義教育、法律法規(guī)意識教育以及良好習慣的培養(yǎng)貫穿課程教學中。在職業(yè)素養(yǎng)教育方面，以產(chǎn)品安全，特別是食品和藥品的包裝安全等工程倫理教育為主;在愛國主義教育方面，以我國的包裝機械發(fā)展歷程、著名包裝企業(yè)和人物為載體進行講述;在法律法規(guī)意識教育方面，以食品、藥品等相關產(chǎn)品的安全法律法規(guī)為主;在良好習慣的培養(yǎng)方面，以大學生的生活、學習等方面的實際案例為主對學生進行教育。

（二）混合式教學的實踐

本混合式課程的實踐過程分為課前自學、課內(nèi)探究和課后鞏固三個模塊，如圖2所示。

1. 課前自學

學生通過網(wǎng)站、APP等手段觀看微課視頻，了解本次課程的基本內(nèi)容;學生完成在線習題，師生均可了解學習達成的效果，為教師合理調(diào)整教學節(jié)奏與方向提供支持，也為學生的學習進度與側重點指明方向。同時，學生需要閱讀輔學資料、預習指定知識，加深知識的記憶和理解。此外，通過網(wǎng)絡形式，師生可以不受時空限制，發(fā)起各種問題的討論，相互談論和交流學習。

2. 課內(nèi)探究

主要采用翻轉課程形式，通過起-轉-承-合四個環(huán)節(jié)，逐層遞進，給學生搭梯子，讓學生思中學，學中思，思中會，會中創(chuàng)。利用在線測驗、教師導入知識問題、學生PPT講解、教師重難點分析、師生互動討論、小節(jié)與課后作業(yè)等形式，由淺入深、逐步放手，讓學生獲得發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。課內(nèi)探究的課堂教學流程如圖3所示。

為了更好地了解包裝機械的翻轉課堂形式，現(xiàn)以灌裝機械為例，說明包裝機械課程的翻轉課堂教學設計。

（1）起：初步感受

環(huán)節(jié)1：快速展示PPT中各類灌裝機的圖片。

環(huán)節(jié)2：詢問同學記住了哪些灌裝機？哪些沒見過？激發(fā)大家思考的興趣。

環(huán)節(jié)3：師生交流。要點：主要討論灌裝機的分類、組成以及灌裝的基本方法。

（2）轉：深入分析

環(huán)節(jié)1：觀看2種典型灌裝機的灌裝過程視頻。

環(huán)節(jié)2：詢問同學視頻中灌裝機的適用對象、灌裝特點、原理及灌裝過程，對比2種灌裝機的不同之處。

環(huán)節(jié)3：師生交流。要點：不同灌裝方式的原理及灌裝過程細節(jié)。

（3）承：知識拓展

環(huán)節(jié)1：觀看灌裝閥的平面圖、三維立體圖、裝配圖及爆炸圖。

環(huán)節(jié)2：提問同學灌裝閥的組成及主要零件的用途。

環(huán)節(jié)3：師生交流：不同灌裝閥結構特點，要點：讓同學掌握灌裝閥結構。

（4）合：小節(jié)提升

環(huán)節(jié)1：學生完成拓展題：旋轉型灌裝機組成、主要執(zhí)行機構、灌裝閥結構及其如何與灌裝要求相適應？通過課程平臺完成答題。

環(huán)節(jié)2：學生作業(yè)互評。通過網(wǎng)上平臺開展自評。

環(huán)節(jié)3：老師總結。要點：簡要回顧課程內(nèi)容，著重分析灌裝過程細節(jié)和灌裝閥結構，最后點評同學們的拓展題。

3. 課后鞏固

充分利用網(wǎng)絡資源，建立不同任務的學習小組，讓學生獲取課堂之外的課程內(nèi)容信息來充實所學知識，還可以相互交流討論，并進行總結、反思、修改，然后創(chuàng)造新的成果，達到高階思維的能力。例如學生通過學習裹包機構的知識，聯(lián)想到某類產(chǎn)品的裝配機械手，并利用裹包機構的特點對裝配機械手進行改進，即是一種創(chuàng)新。

三、課程創(chuàng)新

學科每年邀請行業(yè)內(nèi)企事業(yè)單位的專業(yè)技術人員和專家參與到本課程的教學，構建了企業(yè)導師-學生互動的一種線下翻轉課堂新形式。企業(yè)導師以當前國內(nèi)外包裝行業(yè)最新動態(tài)、實際案例和講解人的切身實踐經(jīng)驗來化解學生面對的復雜工程技術問題。

在課程的教學過程中，通過專題模式的形式讓學生深刻理解課程的重難點內(nèi)容，從而達到學生提高分析和設計能力、系統(tǒng)思維能力的目的，體現(xiàn)“金課”的高階性與挑戰(zhàn)度[9]。以氣動灌裝閥設計為例，需要學生掌握灌裝閥的工作原理、灌裝工藝選擇（分析能力培養(yǎng)），以及閥體設計、流體灌裝時間的設計計算（設計能力培養(yǎng)），學生自學三維建模軟件完成氣動灌裝閥設計（系統(tǒng)思維能力培養(yǎng)）。

四、結束語

本課程強調(diào)包裝機械設計功能表達與部件設計方法，利用包裝機械的部件結構數(shù)字化、工作原理仿真化的線上學習、線下翻轉課堂的企業(yè)導師+專題課程及教學質量追蹤全程化的教學過程，加強學生對各類包裝機械的感官認識、開闊學生的專業(yè)知識視野，突出創(chuàng)新意識與實踐能力的培養(yǎng)，形成相對前沿的信息化教學環(huán)境、資源及開放特征的形式，構建了線上線下混合式的企業(yè)導師-專題課程教學新模式。在教學過程中，強化學生參與的“以學生為中心”的教學理念，建立預習-思考-討論-反饋-提升知識點學習的體系化流程，以重難點內(nèi)容的碎片化教學手段提升學生各方面的能力，邀請企事業(yè)單位的技術人員作為企業(yè)導師，團隊凝練專題、開展專題教學的模式、全程考核模式夯實教學效果等貫穿整個教學過程。

目前，由于新生代大學生的個性特點、包裝機械的前沿性研究以及新型冠狀病毒疫情對教學模式的影響，包裝機械混合式教學需要教師在教學工作中投入更多的精力，收集創(chuàng)新性、開放性的課程素材，提高學生參與度，從而激發(fā)學生的內(nèi)驅力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，為包裝機械的人才培養(yǎng)提供有力支撐。

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