“互联网+”时代应用型本科《机械CAD/CAM技术》教学方式的探索与实践

2015-05-22张明玉胡学青

赤峰学院学报·自然科学版 2015年21期

李强，张明玉，胡学青

（宿州学院机械与电子工程学院，安徽宿州 234000）

《机械CAD/CAM技术》是机械设计制造及其自动化专业的一门必修的专业核心课，涉及知识点多、理论性强，内容繁多，任务量大，学生掌握难度大.目前国内各大高校《机械CAD/CAM技术》的教学主要以课堂讲授为主，教学方式单一、死板、落后，重在讲解技术理论，缺乏实践性，缺乏创造性，素材及案例陈旧，不能与时俱进，不符合现代“95后”网络一代认识事物的特点，抓不住“95后”的学习兴趣.需要从课程教学方法、方式改革入手，及时更新教学内容，改革教学方法，创新教学方式，使学生易于接受和掌握，达到教学大纲要求，实现高水平创新应用型人才培养目标.

在“互联网+”时代，“互联网+教育”是未来教育发展的常态，是教育的发展大势[1]，现行教育教学唯有顺应“互联网+教育”的发展，及时自我调整和改革，乘势而为，协力推进教育教学方式的改革，创造适应于“95后”网络一代的教学方式，培养学生终身学习理念，养成突破时空的学习习惯等，才能赢得广阔的发展空间，才能不被时代所淘汰，才能更好地适应“互联网+”时代青少年成长的需求、社会发展的需要.

1 “互联网+”时代教育方式的改革势在必行

1.1 “互联网+”的时代内涵

国务院印发的《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》中明确指出：“互联网+”是把互联网的创新成果与经济社会各领域深度融合，推动技术进步、效率提升和组织变革，提升实体经济创新力和生产力，形成更广泛的以互联网为基础设施和创新要素的经济社会发展新形态.在全球新一轮科技革命和产业变革中，互联网与各领域的融合发展具有广阔前景和无限潜力，已成为不可阻挡的时代潮流，正对各国经济社会发展产生着战略性和全局性的影响.

通俗来说，“互联网+”就是“互联网+各个传统行业”，但这并不是简单的两者相加，而是利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与传统行业进行深度融合，创造新的发展生态[2].即：“互联网+”是用互联网思维、技术对传统行业进行改造，改造的结果是新行业形态的出现，表现为传统行业经历或多或少的碎片化到重构的过程.进一步，对于什么是“互联网+”，通过现有的行业实例，可以帮助我们理解：互联网+传统集市，淘宝出现了；互联网+传统银行，支付宝出现了；互联网+传统交通，滴滴打车出现了…….

1.2 “互联网+教育”的特点

“互联网+”时代，教育将完全突破时空限制，有网络再加终端就可以链接到全世界的教育资源，无论何时何地，人们都可以利用碎片化的时间从互联网获得教育，是真正意义的“活到老，学到老”，“受教育年限”的概念将逐渐消失，全民教育和终身教育成为现实.在“互联网+教育”下，互联网不仅仅是一种工具，而是一种新的知识生产、转化、储存和学习方式，更是一种新的教育形态和机制[3].“互联网+”时代，教育除以往网络教育所具有的网络化、多媒体化、跨时空等特点外，其个性化、移动化、社会化、数据化特点体现得更加明显，这四点也成为“互联网+”时代教育努力改变的方向和目标[4].

“互联网+教育”不是简单地把互联网套在传统教育的躯壳上，而是把互联网的理念浇灌和渗透到教育的最深处，努力催生出新的教育方式和方法.

中国“互联网+教育”的热度从2012年开始发酵，而且愈演愈烈.2014年12月国家相关部委联合下发的《构建利用信息化手段扩大优质教育资源覆盖面有效机制的实施方案》提出，到2015年，全国基本实现各级各类学校互联网全覆盖；到2020年，全面完成教育规划纲要和教育信息化十年发展规划提出的教育信息化目标任务.

“互联网+教育”的结果，将会使未来的一切教与学活动都围绕互联网进行，老师在互联网上教，学生在互联网上学，信息在互联网上流动，知识在互联网上成型，线下活动成为线上活动的补充与拓展[5].

1.3 为适应“互联网+教育”，传统教育方式改革势在必行

“互联网+”时代的到来，让教育进入了一场基于信息化技术的伟大变革，延续了数百年的传统教学模式正在被改变.而这种改变基于两大特点的驱动势在必行，这两大特点：其一，为受教育群体特点；其二，为“互联网+教育”的发展.

受教育群体特点决定教育方式改革势在必行.教育要面向对象，现阶段本科主要受众为95后，生于1995年及之后的95后是伴随中国互联网产业成长的一代，被称为“网络一代”[6].相关调查显示[7]，95后上网方式和行为具有以下特点：一、近三分之二的95后依靠手机上网，另有超过30%的年轻人选择手机和PC兼顾，真正坚守PC上网的仅3%；二、95后在社交网络中发言比较主动，占比为31.71%，较95前的21.84%高出近10个百分点；三、95后对新鲜事物更为敏感，愿意讨论和吐槽，泛娱乐化的信息是其关注的焦点；四、95后对社交平台的接受度高，网络社交是他们的日常必需品，在社交平台上更愿意主动发言，对社交网络的依赖度高；五、乐于在不同社交应用上分配时间，有意识地将不同平台区分开来，在其中进行不同的社交行为.基于95后网络一代的爱上网及其上网行为的特点，传统教育方式必须融入“互联网+教育”的相关元素，才能更容易地被95后所接受，才能不被时代所淘汰.

“互联网+教育”的发展推动传统教育方式改革.“互联网+教育”是未来教育发展的常态，必须顺应“互联网+教育”的发展，建立起以学生通过互联网自主学习为核心的新的教育教学运行体制和机制，对教学方式及时进行自我调整和改革，才能赢得广阔的发展空间.乘势而为，协力推进教学方式的改革，才能使教育教学更好地适应“互联网+”时代青少年成长的需求、社会发展的需要.

2 传统《机械CAD/CAM 技术》教学方式存在的问题

2.1 教师为主，内容陈旧，缺乏启发

《机械CAD/CAM技术》为机械专业核心课，在进行教学时，专业性是比较强的，涉及理论和内容繁多.但是，目前国内各大高校《机械CAD/CAM技术》的教学方式主要以课堂讲授为主，素材及案例陈旧，教学方式单一、死板、落后、缺乏启发性.以教师讲授为主的话，必然会造成内容很枯燥.比如，在对CAD/CAM系统常用软件的开发方法、CAD/CAM系统的集成概念、计算机图形处理技术等理论进行讲解时，光靠语言来描述是乏力的，导致学生的感知认识不强，无法吸引学生的注意力，更不能增加他们的学习兴趣，还可能会使学生出现厌学情绪.

尽管《机械CAD/CAM技术》为机械专业核心课程，内容广泛，并且具有很强的实践性，但在实际的教学过程中，可用于选择的教材书目却较少，而且现有的教材部分内容陈旧、过时、缺少案例支撑.比如：在讲授计算机辅助设计应用软件时，Pro-E已经发展到WildFire5.0版本，增加了交互式曲面设计、高级渲染、“直接建模”方式、操控板等一些新功能，而教材的叙述还是只基于WildFire2.0，太过陈旧.另外，机械CAD/CAM技术随着新科技的应用和新理念的出现，相关理论也在不断的更新，比如：机械设计中的常规优化方法现在已经发展到粒子群算法及改进粒子群算法，而教材未提及该部分内容.教材中相关理论部分缺乏案例支撑，比如：在涉及CAD/CAM系统的集成方案时，教材内容只对四种方案进行了理论叙述，没有支撑案例，尽管教师再怎么努力讲授，学生听起来依然会是“云里雾里”，无法感知四种方案的具体实施过程及其异同点.因此，光凭传统教材内容是无法获知技术的最新发展状况，会使课堂教学与实际应用相脱节.

2.2 学生被动学习，缺乏理论联系实践，教学效果不理想

教学方式多为灌输式传授，主要强调书本知识的传授，以粉笔+黑板+陈列叙述式PPT为主，课堂内容信息量有限，课堂气氛死气沉沉；课外的教学如上机、实验等也都是由教师来组织教学的，依然是灌输式教学，基本上还是围绕帮助学生理解、掌握和巩固书本知识而建立的，学生都是在被动学习，缺乏主观主动性.这样的教学方式所培养的学生其基础知识可能会比较扎实，但知识面窄，自我获取知识的能力差[8]，缺乏个性，缺乏思考，缺乏参与讨论的意识，更缺乏分析与表达力和创新能力的综合训练与培养，最终导致学生不能用其所学理论去指导实践，更无从谈及在实践中的创新，教学效果达不到课程教学大纲中关于创新能力的培养目标的要求，达不到高水平应用创新型人才的专业培养目标的要求.

另外，尽管有些教师是有一定经验的，但是随着课程的理论与技术的不断发展，教学方式方面缺乏启发、讨论、互动、辩论等，不能有效的激发学生积极主动地去思考，教学上机(实验)局限于课程基本原理的演示，是随课程开设的，缺乏对学生实验思路、实验设计、实验技术、思考能力、观察能力的综合训练与培养.因此，并不能很好的将理论与实践相结合来教学生，最终不能保证课程的最佳教学效果.

3 适应“互联网+”时代教学方式的探索与实践

建构主义学习理论认为，学生在学习中应处于主体地位，要充分发挥学生的自主性和能动性，主动发现、分析、解决问题[9].当前，在“互联网+”时代的教育更不能与之相悖，要进一步深化这些理念并落实到教育中.因而，从建构主义学习理论出发，基于“互联网+”，探索形成独特并合理的学生易于接受并积极主动参与的、有情境的教学方式，突出学生学习过程的主动性、社会性和情境性，是有积极意义的.

3.1 “互联网+”教学方式的探索

结合建构主义学习理论、联结学习理论和认知学习理论等，联系应用型本科学校、学生实际，也为了更贴近学生学习过程和接受事物的特点，在遵循“循序渐进，逐步推进‘互联网+教育’”的基本原则下，进行了“互联网+教育”的教学模式下的教学方式的具体探索，具体内容如下：

3.1.1 基于“互联网+”的每日一点，每周一拓

依据联结学习理论中对个体习得习惯重要性的阐述，利用现在学生每天晚上睡觉前都会使用智能手机浏览微信、微博、QQ空间等特点，将全课程知识分割成“碎片”但“不碎”的知识点，利用微博、微信、QQ空间等坚持每日发布一个知识点，每周拓展发布一个全球最新的CAD/CAM方面的精品应用案例，做到充分利用学生课余时间，引导学生参与浏览学习或讨论学习，于无形中提高学生知识面与专业素养，培养学生无时空获取知识的习惯.

3.1.2 基于“互联网+”的最新案例教学

由目前现状来看，在“互联网+”时代的开端，课堂教学会依然存在，所以案例教学可以在课堂和互联网上并列进行，基于“互联网+”可以为相关内容增色.基于“互联网+”可以获得全球最新的研究成果，能紧紧抓住日新月异的CAD/CAM技术，获取最新最权威的应用案例，及时更新教学内容，培养赏析世界先进CAD/CAM案例的能力，使教学能跟上时代步伐；基于“互联网+”能搜集到最新的教育资源，包括各大名校在《机械CAD/CAM技术》课程改革方面的成果，积极引入其中适合应用型本科校情的最新成果，创新教学方式，形成教学方式动态变化机制.

3.1.3 提供学生基于“互联网+”的可重复无时空在线讨论学习

根据认知学习理论中的单向灌输不如互动对话的教学理念，将每一节课堂教学内容都分割成4~5个知识群，并且都录制成录像，在全班同学QQ群、微信群内转发，方便学生自学和温习；与学生全天候线上线下进行平等交流，保持平等对话、互动辩论，贴近并走进学生；潜移默化地帮助学生逐步养成讨论与思辨的习惯，使全班全体学生都能够参与到相关知识与案例的分析与讨论中，使学生之间能够互相了解，集思广益；在对话和辩论中帮助学生整合知识、提升思维水平.

3.1.4 基于“互联网+”的考核方式，为教学方式执行服务

依据过程考核优于结果考核等研究成果，突出过程考核，建立学生参与“互联网+”讨论的激励、奖励与考核机制；做好参与情况记录；寓教于考，突出整个学习过程的考核，为教学方式的执行起到监督与促进作用.为此，设计了“互联网+”学习过程考核表，如表1所示.

表1中，参与时长、参与连续性、参与讨论次数借助相关应用软件统计实施，减小人为因素的影响.案例分析实践是对精品新颖案例的分析，分析过程中考查学生对案例中所涉及的知识的理解、能否提出改进方案与措施、改进措施的可行性、能否结合案例和实际进行创新性应用、能否申报专利等.互动过程包括学生与学生之间的互动及学生与教师之间的互动，形式分为小组互动讨论、全班集体互动讨论等，互动过程中的有价言论主要考核深度与广度、创新性、可行性等方面.学生与学生之间的互动过程中的有价言论由讨论小组中的学生组长来考核与实施，学生与教师之间的互动、全班集体互动讨论等由教师来考核与实施.整个考核过程为教学方式执行服务，力争为培养学生无时空学习习惯、终身学习理念创造条件.

表1 “互联网+”学习过程考核表

3.2 “互联网+”教学方式的实践及其成果雏形

在实践过程中，首先建立了班级QQ群，发现学生是喜欢交流和发表自己的想法的，几乎天天都有学生在群里面讨论问题并且发表自己的看法，很多问题他们也是及其希望教师能够参与交流的.

在培养学生学习习惯方面，据统计显示，只有极个别学生个别时间因手机故障不能及时浏览相关内容不能参与相关讨论外，其他学生(97%以上)基本上都能自觉参与，且参与时长符合要求，发表的有价言论较多.学生基本上养成了无时空获取知识、积极参与“互联网+”互动讨论的习惯.

在案例分析实践与互动讨论方面，效果比较显著.例如：在所发起的一次针对首届三一工业设计大赛金奖作品《泥爪甲》的分析与讨论中，学生意识到该案例中运用本门课程中的相关知识点达十多处，收集到有效改进措施与方案达60多条，评价200多条，班级每名学生都进行了有效的参与，发表了自己的看法.另有几名同学受到此案例的启发后，对现有挖掘机提出了改进措施，并已申报专利.