面向新工科的機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)模式實(shí)踐初探

任海軍

(重慶郵電大學(xué)先進(jìn)制造工程學(xué)院 重慶 400065)

時(shí)代在發(fā)展，技術(shù)在進(jìn)步，在新工科背景下，對(duì)高等教育人才提出了具有適應(yīng)性強(qiáng)、創(chuàng)新思維活躍、國(guó)際化視野的更高要求[1]。如何才能培養(yǎng)出適應(yīng)新工科需求的復(fù)合型人才，是工科院校和工科專(zhuān)業(yè)必須深入思考，積極作為的時(shí)代課題。機(jī)械專(zhuān)業(yè)是典型的工科專(zhuān)業(yè)，是實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)和智能制造的基礎(chǔ)學(xué)科，從教學(xué)模式改革創(chuàng)新入手，探索機(jī)械專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)新方法、新途徑具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義[2]。

一、面向新工科的混合式教學(xué)模式

實(shí)踐證明，線上教學(xué)是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。但是，單純的線上教學(xué)效果并不是太好，需要學(xué)生的自覺(jué)性、自律性很強(qiáng)，這引起廣大教育工作者的積極思考和探索。因此，混合式教學(xué)模式得到廣泛關(guān)注?；旌鲜浇虒W(xué)結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、線下教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，能最大可能地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，充分發(fā)揮教師解疑答惑、重點(diǎn)講解的作用，使學(xué)習(xí)效果達(dá)到最佳[3][4]。總體技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 總體技術(shù)路線圖

（一）基于網(wǎng)絡(luò)資源的線上學(xué)習(xí)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，更多資源可以從網(wǎng)絡(luò)獲得，極大豐富了學(xué)習(xí)途徑，但也存在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資料的良莠不齊，需要去偽存真、去粗取精。這需要任課教師在開(kāi)課前充分評(píng)判網(wǎng)絡(luò)資源，從中選出可以作為學(xué)習(xí)材料的信息。充分利用中國(guó)大學(xué)MOOC國(guó)家精品課程在線學(xué)習(xí)平臺(tái)等網(wǎng)絡(luò)課程作為課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)鞏固資源[5]；以五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工機(jī)床視頻介紹空間加工方法等；以《大國(guó)重器》《超級(jí)工程》等紀(jì)錄片中的相關(guān)內(nèi)容作為課間間歇和課堂教學(xué)的點(diǎn)綴。采用這些線上資源主要起到的作用，一是學(xué)生在課前對(duì)即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容有了解，掌握基本知識(shí)和概念、發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題；二是學(xué)生在課后可以對(duì)不理解的問(wèn)題進(jìn)行再次學(xué)習(xí)；三是可以從實(shí)體動(dòng)畫(huà)中實(shí)實(shí)在在觀看到實(shí)際加工生產(chǎn)過(guò)程，加深對(duì)知識(shí)的理解；四是了解學(xué)科前沿，拓寬視野，提升學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)厚植家國(guó)情懷，增強(qiáng)民族認(rèn)同感和自豪感，激發(fā)報(bào)國(guó)熱情（即課程思政）。

線上學(xué)習(xí)的難點(diǎn)是學(xué)生是否真的進(jìn)行了學(xué)習(xí)。關(guān)于在混合式教學(xué)中的線上教學(xué)，主要分為兩種模式。一種是完全將線上學(xué)習(xí)安排在課前和課后，這種情況下的監(jiān)督是比較困難的。從實(shí)際情況來(lái)看，有少部分學(xué)生認(rèn)真按要求進(jìn)行了線上學(xué)習(xí)，但有相當(dāng)一部分學(xué)生并沒(méi)有將學(xué)習(xí)具體落實(shí)，他們登陸網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻后，就開(kāi)始做其他事情了，對(duì)安排的任務(wù)只不過(guò)是在敷衍了事。為了解決這種模式下的弊端，產(chǎn)生了另一種模式。根據(jù)教育部對(duì)混合式教學(xué)的定義，將某門(mén)課程原來(lái)的總學(xué)時(shí)分為線上和線下，而且將線上教學(xué)的學(xué)時(shí)也全部安排在某個(gè)教室內(nèi)，學(xué)生集中學(xué)習(xí)，任課教師在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行監(jiān)督指導(dǎo)。第二種模式，需要學(xué)校相應(yīng)的硬件設(shè)施配套，部分高校在積極推進(jìn)這方面的工作。

（二）多元線下教學(xué)模式

在充分利用線上教學(xué)的基礎(chǔ)上，線下教學(xué)仍然占有十分重要的地位。隨著智能手機(jī)的發(fā)展，為智慧教學(xué)工具引入課堂奠定了基礎(chǔ)。在線下教學(xué)中，不再是傳統(tǒng)的授課方式，可充分利用智慧教學(xué)工具，提高授課效果。常用的智慧教學(xué)工具有雨課堂、學(xué)習(xí)通、智慧樹(shù)等，這些工具都可以實(shí)現(xiàn)課堂點(diǎn)名、問(wèn)題發(fā)布、答案統(tǒng)計(jì)、結(jié)果投屏等功能，為豐富課堂教學(xué)手段，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性起到促進(jìn)作用。

在理論課堂，在講授知識(shí)過(guò)程中，如果授課方式單一且內(nèi)容單調(diào)時(shí)，學(xué)生難以長(zhǎng)時(shí)間專(zhuān)注于學(xué)習(xí)，甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒。研究數(shù)據(jù)表明，在課堂上集中精力聽(tīng)課時(shí)間在十五分鐘左右，當(dāng)超過(guò)這個(gè)時(shí)間后容易產(chǎn)生疲勞或難以集中精力，因此，在課堂教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)中，根據(jù)課程特點(diǎn)和授課內(nèi)容，按照這種頻次，通過(guò)智慧教學(xué)工具實(shí)時(shí)發(fā)布問(wèn)題讓學(xué)生作答，使其學(xué)習(xí)節(jié)奏得到調(diào)節(jié)。由于此時(shí)采用智慧教學(xué)工具的目的是調(diào)節(jié)學(xué)生的情緒，因此，這類(lèi)問(wèn)題的設(shè)置，通常宜偏基礎(chǔ)一些，容易作答，利于學(xué)生充滿(mǎn)信心。

為充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，在教學(xué)過(guò)程中，合理安排翻轉(zhuǎn)課堂，使學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)。如果翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容太基礎(chǔ)、簡(jiǎn)單，學(xué)生會(huì)認(rèn)為上一門(mén)課太簡(jiǎn)單，容易產(chǎn)生輕視，而導(dǎo)致對(duì)往后的課程不認(rèn)真學(xué)習(xí)。如果翻轉(zhuǎn)課程內(nèi)容太難，學(xué)生花費(fèi)大量準(zhǔn)備時(shí)間，也難以理解，容易對(duì)課程失去信心，或者是學(xué)生認(rèn)為不理解的內(nèi)容老師會(huì)講解，反而不主動(dòng)思考。因此，翻轉(zhuǎn)課堂宜安排中等難度內(nèi)容。

學(xué)生上講臺(tái)，還可以分小組對(duì)學(xué)科前沿進(jìn)行講解。這需要整個(gè)小組分工協(xié)作查閱資料，共同協(xié)商確定講解內(nèi)容，并做好PPT及相關(guān)的視頻材料。做PPT過(guò)程可以讓學(xué)生get到新技能，如何做出精美的圖片，如何安排頁(yè)面上的講解內(nèi)容等也需要付出努力。最后對(duì)學(xué)科前沿內(nèi)容的講解也十分重要，可以培養(yǎng)演講人嚴(yán)密的思維、清晰的談吐以及臨場(chǎng)發(fā)揮，可以使教師從多方面對(duì)學(xué)生的能力進(jìn)行了解。

實(shí)際上，在線下教學(xué)中，有時(shí)也會(huì)用到部分線上教學(xué)內(nèi)容，只不過(guò)這部分內(nèi)容是以短視頻的形式出現(xiàn)，是為了更好更清楚講明白某個(gè)知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)，通過(guò)這種模式的切換，可調(diào)節(jié)學(xué)生情緒，將學(xué)生吸引到課堂。

二、以例題、案例講解為主的“逆向教學(xué)”實(shí)踐

對(duì)于具有一定理論知識(shí)，但實(shí)踐性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)課程，以例題、案例教學(xué)方式，采用“逆向教學(xué)”方法進(jìn)行專(zhuān)業(yè)知識(shí)的講授。采用這種教學(xué)方式，一是因?yàn)橐呀?jīng)安排學(xué)生在課前通過(guò)網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)課程、慕課等資源對(duì)基本知識(shí)進(jìn)行了學(xué)習(xí)，可以直接進(jìn)行案例分析；二是考慮到部分學(xué)生預(yù)習(xí)情況不理想，采用這種“逆向教學(xué)”方式，在案例中對(duì)基本知識(shí)進(jìn)行講解與說(shuō)明，既形象直觀，也立刻對(duì)基本知識(shí)進(jìn)行了運(yùn)用，記憶深刻。

以機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)為例，此課程核心就是對(duì)各種典型機(jī)械零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核，通過(guò)完整講解一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)設(shè)計(jì)流程、其中所涉及的基本概念、公式進(jìn)行學(xué)習(xí)、運(yùn)用，即在學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)實(shí)例的過(guò)程中回過(guò)頭去學(xué)習(xí)所涉及的基本知識(shí)—“逆向”。以普通V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)為例進(jìn)行闡釋。如已知電動(dòng)機(jī)功率、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)比、每天工作時(shí)長(zhǎng)等信息，就需要查表確定工作系數(shù)、確定計(jì)算功率、再選擇帶型、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速、計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑、確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度、驗(yàn)算小帶輪上的包角、計(jì)算帶的根數(shù)、計(jì)算V帶的根數(shù)、計(jì)算V帶的初拉力、計(jì)算壓軸力等多個(gè)步驟，在這個(gè)過(guò)程中涉及較多公式和基本概念，按照設(shè)計(jì)思路，帶著需用到的公式和基本概念進(jìn)行講解或復(fù)習(xí)鞏固，當(dāng)完成這個(gè)案例的設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)V帶涉及的知識(shí)就會(huì)有比較深入的了解。

對(duì)于這類(lèi)課程，由于一個(gè)設(shè)計(jì)例題包含了數(shù)十個(gè)步驟，整個(gè)解答過(guò)程有數(shù)頁(yè)，并涉及大量的查表工作，教師一定要和學(xué)生一起完整地走過(guò)每個(gè)步驟，共同查閱每個(gè)圖表。因?yàn)樵谀硞€(gè)步驟用到的圖表中查閱的數(shù)據(jù)，可能存在一定的迷惑性，也是學(xué)生容易犯錯(cuò)誤的地方，必須讓學(xué)生準(zhǔn)確理解。

此外，如果課程涉及計(jì)算機(jī)程序，還應(yīng)該在計(jì)算機(jī)上輸入程序運(yùn)行，這個(gè)過(guò)程看起來(lái)只是簡(jiǎn)單復(fù)現(xiàn)，但該過(guò)程可以幫助學(xué)生更好理解算法的每個(gè)步驟的意義所在，通過(guò)查看中間變量值得到程序的運(yùn)行情況，并且，當(dāng)?shù)玫秸麄€(gè)程序的正確運(yùn)行結(jié)果后，可以增強(qiáng)主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力和信心。

三、授課效果動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制

大多數(shù)情況下，機(jī)械專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)時(shí)在32以上，長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)一門(mén)課程，在相同的模式下，容易產(chǎn)生疲勞，因此，動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制對(duì)授課效果有很重要的影響。任課教師需要綜合多方面信息，判斷學(xué)生是否出現(xiàn)思想懈怠、情緒低落、注意力不集中、學(xué)習(xí)效率降低等情況。在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)智慧教學(xué)工具統(tǒng)計(jì)結(jié)果、問(wèn)卷調(diào)查、督導(dǎo)評(píng)價(jià)等對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果和學(xué)生平時(shí)課堂整體表現(xiàn)對(duì)混合式教學(xué)模式等進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，對(duì)各種教學(xué)方式的切換做到恰到好處，充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，促使學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中充滿(mǎn)激情和興趣，實(shí)實(shí)在在學(xué)到知識(shí)，提升能力。

四、結(jié)束語(yǔ)

新工科對(duì)人才培養(yǎng)質(zhì)量提出了更高的要求，這是高等教育面臨的挑戰(zhàn)。從教學(xué)模式改革創(chuàng)新著手，借助科技進(jìn)步成果，以線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)方法，使學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)科前沿、祖國(guó)的科技成就，全方位培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、創(chuàng)新能力和國(guó)際視野，使其成長(zhǎng)為既掌握?qǐng)?jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)技能，又具有家國(guó)情懷的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人。