新工科背景下“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程改革研究

溫 泉，王 娜

（1.東北大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 遼寧 沈陽 110819；2.沈陽城市建設(shè)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 遼寧 沈陽 110167）

伴隨著產(chǎn)業(yè)的升級轉(zhuǎn)型，教育部于2017年2月在復(fù)旦大學(xué)召開了高等教育發(fā)展研討會(huì)，會(huì)上首次提出了“新工科”專業(yè)建設(shè)。所謂“新工科”是相對于傳統(tǒng)工科專業(yè)而得名，特指面向新興產(chǎn)業(yè)，突出多個(gè)學(xué)科交叉融合的復(fù)合型、寬口徑的本科專業(yè)，主要目的是培養(yǎng)適應(yīng)新興產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新型、復(fù)合型“新工程”領(lǐng)域技術(shù)人員。以智能制造工程專業(yè)為例，該專業(yè)隸屬于機(jī)械工程學(xué)科，主要面向精密裝備、數(shù)控裝備、航空航天、汽車制造、軌道客車和能源裝備等領(lǐng)域，培養(yǎng)智能裝備研發(fā)與設(shè)計(jì)、智能工廠規(guī)劃與仿真和工業(yè)應(yīng)用軟件開發(fā)與應(yīng)用等方面的專業(yè)技術(shù)人才。為支撐該專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程整合了“機(jī)械工程材料”“互換性原理及技術(shù)測量”和“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”三門課的機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)內(nèi)容，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)奠定工程基礎(chǔ)。線上線下混合教學(xué)模式是“課堂教學(xué)革命”的典型模式，解決了傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，將互聯(lián)網(wǎng)和信息化技術(shù)與課堂教學(xué)相融合，以學(xué)生為中心，借助教學(xué)交互工具，實(shí)現(xiàn)多角色、多環(huán)節(jié)、多空間、多手段教學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)教與學(xué)角色的轉(zhuǎn)變。

1 教學(xué)改革背景及現(xiàn)狀

“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程是機(jī)械類各專業(yè)的先修基礎(chǔ)課程，傳統(tǒng)課堂教學(xué)老師“講”“寫”“畫”“練”，學(xué)生“聽”“記”“背”“算”，顯然這種“填鴨式”的授課模式不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，單一進(jìn)行知識傳授已無法滿足新工科專業(yè)創(chuàng)新型、復(fù)合型的人才培養(yǎng)需求，具體表現(xiàn)為以下四個(gè)方面：

本課程的知識內(nèi)容是多門課程交叉融合而成，專有名詞和工程術(shù)語較多，內(nèi)容繁雜抽象，綜合性強(qiáng)，學(xué)習(xí)起來有一定難度。還要求學(xué)生有扎實(shí)的工程基礎(chǔ)，課上兼顧復(fù)習(xí)“工程制圖”“材料力學(xué)”等先修課程的基礎(chǔ)知識，課堂教學(xué)學(xué)時(shí)緊張。

傳統(tǒng)課堂教學(xué)的形式單一，屬于“填鴨式”教學(xué)，以教材為主，結(jié)合板書和教學(xué)課件、演示動(dòng)畫等手段，進(jìn)行系統(tǒng)的知識點(diǎn)講解，學(xué)生被動(dòng)式接受，這種教學(xué)方式學(xué)生的參與度極低，不容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

學(xué)生習(xí)慣以課堂學(xué)習(xí)為主，課上做筆記、劃重點(diǎn)，課后被動(dòng)地完成作業(yè)，沒有自主系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)主動(dòng)性沒有得到好的培養(yǎng)，因此課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度較低。

考核形式單一，傳統(tǒng)課程教學(xué)70%－80%的成績以期末考試為主，學(xué)生到期末考試前突擊復(fù)習(xí)，集中背誦筆記上的知識點(diǎn)，忽視平時(shí)的過程學(xué)習(xí)，不重視實(shí)踐技能的培養(yǎng)，因此考核結(jié)果往往難以全面地反映學(xué)生的工程技能和學(xué)習(xí)效果。

2 教學(xué)改革的指導(dǎo)思想與改革目標(biāo)

2.1 政策驅(qū)動(dòng)

教育部發(fā)布了《教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃》，該計(jì)劃強(qiáng)調(diào)要推進(jìn)新技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合。中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《中國教育現(xiàn)代化2035》中也指出：要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式改革。2019年教育部頒發(fā)的《關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》中進(jìn)一步明確提出：大力推動(dòng)國家級和省級一流課程建設(shè)，打造一大批線上線下混合教學(xué)模式的“金課”。發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”、探索信息化教學(xué)、智能教育新形態(tài)，大力推動(dòng)課堂教學(xué)革命。教師應(yīng)致力于激勵(lì)學(xué)生刻苦學(xué)習(xí)，下大力度開展教學(xué)改革，應(yīng)側(cè)重于增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和時(shí)間投入，增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時(shí)間比例，著重引導(dǎo)學(xué)生多讀書、深思考、善提問、勤實(shí)踐。

2.2 改革目標(biāo)

線上與線下混合式教學(xué)模式其根本目的是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)和發(fā)展，將現(xiàn)代化信息技術(shù)和新興教學(xué)手段融入課堂教學(xué)，建立師生共同探索、學(xué)習(xí)的和諧模式，是一種充分利用線上線下的教學(xué)空間、學(xué)習(xí)資源，開展多形式的教學(xué)交互、教學(xué)管理和學(xué)習(xí)評價(jià)的新型教學(xué)方式。最終目的是淘汰水課、打造金課，大幅度提升教學(xué)質(zhì)量，具體目標(biāo)如下：

角色轉(zhuǎn)變，以學(xué)為本。傳統(tǒng)教學(xué)中，教師是教學(xué)活動(dòng)的主體，教學(xué)的進(jìn)程和掌握程度均由教師掌控?；旌鲜浇虒W(xué)能夠打破傳統(tǒng)教學(xué)這種“先教后學(xué)”，轉(zhuǎn)換成為“先學(xué)后教”“教學(xué)相長”的模式。課前利用慕課平臺(tái)開展輔助教學(xué)，學(xué)習(xí)提前了解基本知識點(diǎn)，以便于課堂學(xué)習(xí)有的放矢。課上引導(dǎo)學(xué)生深入思考，主動(dòng)提出問題，師生共同解決學(xué)習(xí)中的困惑和難點(diǎn)。課后引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源進(jìn)行有針對性的復(fù)習(xí)，完成作業(yè)，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

空間轉(zhuǎn)換，調(diào)取資源。混合式教學(xué)突破了傳統(tǒng)教學(xué)空間上的限制，學(xué)生可以隨時(shí)隨地地調(diào)取優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，更大程度地滿足了學(xué)生多樣化學(xué)習(xí)的需求，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的角色轉(zhuǎn)變。

多元互動(dòng)，多維評價(jià)?；旌鲜浇虒W(xué)在實(shí)施過程中，除了主講教師以外，還需要線上智能助教、課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)等教學(xué)服務(wù)角色。借助教學(xué)交互工具，實(shí)現(xiàn)“師生互動(dòng)”“師師互動(dòng)”“生生互動(dòng)”“人機(jī)互動(dòng)”，更有利于開展形成性評價(jià)、多元化評價(jià)、多維度評價(jià)。通過動(dòng)態(tài)的、全方位的考核評價(jià)，從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的投入和積極性，達(dá)到深度挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)效果和個(gè)性化服務(wù)的目標(biāo)。

3 線上線下混合教學(xué)改革模式

“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程線上線下混合教學(xué)模式是一個(gè)有機(jī)的系統(tǒng)，各環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)、相互依托、相互影響。

3.1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)與課程資源建設(shè)

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)借助于MOOC 網(wǎng)的SPOC 平臺(tái)開展線上教學(xué)活動(dòng)，根據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)和課程教學(xué)大綱，在網(wǎng)站上為學(xué)生提供大量優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)素材，包括微課講解視頻、多媒體課件、案例庫、工程圖紙資料、習(xí)題集及授課視頻等資源，教師預(yù)先設(shè)定學(xué)習(xí)內(nèi)容、達(dá)成目標(biāo)及學(xué)習(xí)時(shí)長。同時(shí)，為學(xué)生提供先進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)資源，例如生產(chǎn)制造過程、機(jī)床切削過程、裝配調(diào)試、質(zhì)量檢測等視頻或動(dòng)畫，從而提高學(xué)生對專業(yè)知識的感性認(rèn)識，加深對產(chǎn)品生產(chǎn)過程和智能制造等技術(shù)的理解。

3.2 課程實(shí)施過程

課前學(xué)習(xí)——自主預(yù)習(xí)。教師課前布置學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)開展自主學(xué)習(xí)，課前完成預(yù)習(xí)作業(yè)。課前任務(wù)設(shè)置截止時(shí)間，以督促學(xué)生及時(shí)完成課前學(xué)習(xí)。課前自主預(yù)習(xí)主要包括四方面的內(nèi)容：①概念及專業(yè)術(shù)語。通過微課、文檔等資源，簡明扼要地幫助學(xué)生了解基本概念和專業(yè)術(shù)語，課前先理解基本知識點(diǎn)；②章節(jié)重點(diǎn)和難點(diǎn)。教師以知識清單的形式，列出本章節(jié)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，對于難點(diǎn)設(shè)置分步驟的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)；③相關(guān)擴(kuò)展資料和應(yīng)用案例。在基本知識點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步為學(xué)生提供擴(kuò)展資料，包括國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、新興科技等；④問題反饋。教師在評論交流區(qū)記錄預(yù)習(xí)收獲，鼓勵(lì)學(xué)生提出預(yù)習(xí)問題，以便精準(zhǔn)開展線下學(xué)習(xí)。

課堂學(xué)習(xí)——助力翻轉(zhuǎn)。課堂教學(xué)主要包括以下四方面：①問題反饋。教師根據(jù)預(yù)習(xí)任務(wù)完成情況的反饋，進(jìn)一步講授學(xué)生沒有掌握的薄弱知識點(diǎn)；②精講重點(diǎn)和難點(diǎn)。課堂教學(xué)要再次精講重點(diǎn)和難點(diǎn)，梳理各知識點(diǎn)之間的聯(lián)系等；③案例研究式學(xué)習(xí)。教師給出案例，學(xué)生以小組為單位，通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作擬定解決方案，開展組間成果匯報(bào)和交流；④總結(jié)評價(jià)。教師總結(jié)各組學(xué)生的完成情況，組織開展組內(nèi)自評、教師點(diǎn)評和組間互評。線下教學(xué)最主要的目的是解決學(xué)生課前學(xué)習(xí)的疑惑，教師組織和指導(dǎo)學(xué)生討論交流，同時(shí)適時(shí)地開展隨堂測試，通過典型的案例研究式學(xué)習(xí)幫助學(xué)生將知識轉(zhuǎn)化為能力。

課后學(xué)習(xí)——拓展提升。在課后學(xué)習(xí)中，教師一方面布置典型工程計(jì)算問題作業(yè)，另一方面以開放式的大作業(yè)設(shè)計(jì)為主，引導(dǎo)學(xué)生分析問題、查閱資料，形成自己的觀點(diǎn)和解決方案。每次大作業(yè)側(cè)重整合一個(gè)模塊的課程內(nèi)容，覆蓋若干個(gè)相關(guān)聯(lián)的知識點(diǎn)，同時(shí)融合最新的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展，訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識分析處理工程實(shí)際問題。課后學(xué)習(xí)能進(jìn)一步幫助學(xué)生系統(tǒng)地掌握課程的教學(xué)內(nèi)容，從而達(dá)到學(xué)以致用的目的。

3.3 學(xué)生考核與評價(jià)

本課程最終考核成績由平時(shí)成績（過程成績）和期末考試成績（結(jié)課成績）組成，課前學(xué)習(xí)占總成績的10%，考核形式以線上測驗(yàn)為主，主要考核學(xué)生完成預(yù)習(xí)任務(wù)并參加線上測驗(yàn)的完成情況；課堂學(xué)習(xí)占總成績的20%，考核學(xué)生個(gè)人或小組參與討論、交流、匯報(bào)等活動(dòng)完成情況；課后學(xué)習(xí)占總成績的20%，主要以設(shè)計(jì)作業(yè)為主，考核學(xué)生個(gè)人或小組完成設(shè)計(jì)作業(yè)的情況以及成果質(zhì)量；期末綜合考核占總成績的50%，以閉卷考核為主，綜合評價(jià)學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握程度以及作答的準(zhǔn)確性?；旌鲜浇虒W(xué)模式相對于傳統(tǒng)線下的教學(xué)更注重學(xué)習(xí)過程中的考核。全方位關(guān)注學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)，包括觀看視頻時(shí)長、自主查閱資料、完成預(yù)習(xí)任務(wù)、討論區(qū)的發(fā)言、課堂參與表現(xiàn)、隨堂測驗(yàn)、課后作業(yè)完成情況等，最終與期末考試成績合成，更加公平客觀地評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

4 結(jié)語

“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程是智能制造工程專業(yè)重要的學(xué)科基礎(chǔ)課，課程本身知識跨度廣、重難點(diǎn)多、與工程實(shí)踐結(jié)合緊密。本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過幾年研究與探索，對照新工科專業(yè)建設(shè)指南，從課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式、考核評價(jià)等方面開展了全面的改革與實(shí)踐。教學(xué)中充分利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，實(shí)施多角色、多環(huán)節(jié)、多空間、多手段教學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)教與學(xué)角色的轉(zhuǎn)變、“填鴨式”課堂向思考型課堂的轉(zhuǎn)變、傳統(tǒng)課堂向開放式課堂的轉(zhuǎn)變。經(jīng)全面客觀的分析和評價(jià)，線上線下混合式的教學(xué)模式更符合學(xué)生知識學(xué)習(xí)的認(rèn)知規(guī)律，更有利于學(xué)生理解和綜合運(yùn)用知識。經(jīng)問卷調(diào)查了解到，新的教學(xué)模式更有利于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間和精力的投入，增進(jìn)知識的理解和工程實(shí)踐能力的提升，切實(shí)保證了教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。