新工科背景下混合教学模式的应用探索

杨莹 夏秋英 徐立

[摘 要]新工科需要机械类专业创新型卓越工程人才。为了更好地进行新工科的建设和创新发展，在互换性与测量技术课程中提出了“2+1”混合教学模式。該创新教学模式将线上学习、面对面课堂教学以及案例教学有机结合在一起，学生成为学习的中心，教师仅仅作为整个学习过程中的引导者和组织者。两个学期的实践证明：在互换性与测量技术课程教学中采用此模式有利于充分调动学生的学习积极性和主动参与性，教师的教学压力也增加很多;混合教学模式的实现是一个复杂的过程，需要教师、学院和学校的共同合作。

[关键词]新工科;互换性与测量技术;混合教学模式;创新型卓越工程人才

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）08-0056-03

新工科（Emerging Engineering Education： 3E）这一概念自2016年提出以来[1]就受到了广泛的关注和讨论。从“复旦共识”“天大行动”到“北京指南”，新工科建设有了清晰的路线图。新工科建设需要对传统工科专业重构或者专业整合，目的是推动工科专业人才培养模式改革，为我国经济转型和社会发展提供强有力的人才保障和智力支撑。

互换性与测量技术是机械类各专业的一门基础课。它具有联系设计类课程与制造工艺类课程的纽带作用，同时兼具从基础课及其他技术基础课教学过渡到专业课教学的桥梁作用。基于此，本文提出了一种线上学习、面对面课堂教学以及案例教学相结合的创新教学方法——“2+1”混合教学模式，以推进新工科背景下创新型卓越工程人才的培养[2]。

一、课程教学中存在的问题

互换性与测量技术课程具有专用术语多、国家标准多、符号多、抽象概念多以及涉及知识面广的“四多一广”的特点[3]。比如，与“公差”有关的概念包括尺寸公差、配合公差以及几何公差等，与“偏差”相关的术语有极限偏差、实际偏差、上偏差、下偏差、基本偏差等，学生在学习过程中很容易混淆。课程的理论教学以传统课堂教学为主，加之任课教师缺乏相应的工程实践能力，学生学到的往往是应试技巧，而无法实现对零件几何精度设计的理解及应用，教学效果很不理想。因此，在后面的许多实践环节中，零件几何精度设计的错误率非常高。课程教学选用的教材大部分以理论知识为主，工程应用方面的内容较少，而且有些教材的编写者缺乏实际的生产经验，这就导致编写出来的教材质量不高，有很多标准不能随着国家标准的改变而更新[4]。课程的考核评价体系缺乏多元化、过程化，无法体现学生在课程教学中的参与情况。

综上所述，互换性与测量技术教学各环节中存在的问题，严重影响了课程教学质量，制约了课程发展。更重要的是，任课教师在教学过程中不能及时地将机械行业对人才培养的最新要求引入，教学内容和课程体系没有更新，更没有向学生介绍相关学科的研究新进展、实践发展的新经验。这些都不能达到新工科建设的要求，因此课程改革迫在眉睫。

二、课程改革的思路

随着现代教育技术的日益发展，许多高校都在探索一些新的教育技术与方法，用来满足学生的学习需求[5]。新工科建设的目标是形成以学生为中心的工程教育模式，改革教学方法和考核方式，推进信息技术和教学的深度融合[6]。我们根据课程内容和学习结果的要求，整合教学资源，对互换性与测量技术课程进行教学方法改革，建立了“2+1”混合教学模式，即将在线学习、面对面课堂教学以及案例导入相结合。信息技术拓展了学生的学习环境，使其学习体验可以延伸到传统课堂以外。学生通过学习平台和移动端，灵活开展多种形式的学习活动[7]。

三、混合教学模式的构建

基于MOOC平台的混合教学模式中，教师的作用发生了较大变化[8]，教师从传统教学中的传授者转变为混合教学中的引导者，学生也从传统课堂中的接受者变为学习的主体。而教学目标更注重培养学生深度学习的效果以及创新思维和创新素质的养成。“2+1”混合教学模式如图1所示。

“2+1”混合教学模式由两部分组成：一是在线学习。课前任课教师在泛雅平台发布学习任务，学生可以通过学习平台、班级QQ群以及微信群等多种途径快捷地了解到学习通知。学生自主地安排学习地点、学习方式以及学习时间，在规定的时间内观看知识点MOOC视频并完成相应的作业。泛雅学习平台会将每个学生的学习信息记录在册，学生可以随时查看自己的学习信息，及时了解自己在整个班级里所处的水平，加强线上学习的自觉性。另外，学生在自主学习过程中遇到的问题，可以在平台上的讨论区与老师、同学讨论，或者将问题带到课堂来讨论。任课教师在开展课堂教学之前，利用平台的大数据分析处理功能，统计出学生完成任务点作业时错误率较高的题目以及讨论区参与度较高的问题，然后合理地组织接下来的课堂教学。任课教师在学生的在线学习环节中，既是MOOC网络教学的助教，又是面对面课堂教学的组织者、引导者。二是面对面课堂教学。首先，任课教师以在线学习的情况为基础，导入典型案例，然后进行知识点的讲解、讨论以及拓展学习。案例的选择应采用接近生产实际或工厂现有的典型零件为主[9]。比如，在讲解螺纹公差与检测时，以实际生产中具有螺纹标注的图样展开讨论，包括螺纹的标注中每部分所代表的含义、不同螺纹的功用及应用场合、螺纹的主要结构参数、螺纹的公差;针对滚动轴承内容采用分组的形式进行讨论。将班上学生进行分组，每个组给出滚动轴承的不同代号，学生通过查找资料，了解该类轴承的特点以及应用场合，然后检查课程任务完成情况。比如对于极限与配合这个内容，可以引入学生熟悉的典型零件——减速器，通过分析减速器中轴与滚动轴承、轴与平键以及轴与齿轮的装配关系来进行知识点的拓展，让学生了解极限与配合对机械装置工作性能的影响，进一步体会到要对零件进行几何精度设计的必要性。在讨论过程中，教师对在线学习错误率较高的知识点做重点解释。每次课堂讨论完成后，任课教师根据学生讨论的情况进行成绩评定。最后，任课教师对课堂教学进行总结，为后续的课程教学设计打下基础，同时对MOOC平台进行更新。通过“2+1”混合教学模式，学生经过线上学习、课堂解惑、拓展学习整个过程，不但学习的积极性有所提高，而且知识迁移能力也得到了锻炼。

四、“2+1”混合教学模式的应用及其效果

众所周知，要评价某一种教学模式的好与坏，必须经过实践的检验，而且要从多个维度进行[7]。采用“2+1”混合教学模式的互换性与测量技术课程改革，已经实施了2年，下面将以机械设计制造及其自动化专业（简称机自）2016级学生为例，来讨论该教学模式的应用情况。该专业2016级的学生共有146人，分成4个标准班。表1反映了各个班级线上视频观看情况。互换性与测量技术课程泛雅网络平台的线上学习发布了25个视频任务点，通过平台大数据的分析功能，发现大部分学生都能完成全部视频的观看。4个班中只有1名学生的视频观看完成率在60%以下。学生观看视频的情况直接作为其互换性与测量技术课程成绩评定的一个重要方面。对于任务点未完成的学生，教师首先通过泛雅平台发布督学通知;若还是没有完成，任课教师将与这些学生面谈，督促其完成课程的学习;如果还是没有完成则直接进入课程重修环节。

表2 为机自16101班部分学生观看视频情况统计，该知识点视频时长为11.3分钟。从表中可以看出，泛雅网络平台可以监测学生的学习进度。学生观看视频的次数越多，则反刍比越高。因此，反刍比也可以让任课教师更准确地把握学生在学习中遇到的难点，为后续的课堂教学设计提供参考。

表3为2016级学生线上参与讨论情况。参与讨论的方式有两种即发表讨论和回复讨论。从表中数据可知，在整个线上学习过程中，学生参与讨论的积极性是非常高的。学生在学习过程中遇到的困惑可以通过在线交流的方式寻求答案;对于知识点掌握较好的学生，也可以通过回复讨论区问题的方式帮助其他学生解决困惑。教师根据学生课程互动的情况进行适当的奖励，该项奖励最后纳入到课程成绩的评定里。相比较而言，学生主动发表讨论比回复讨论要少，这也是今后教学需要重点改进的地方。

通过上面的研究可以发现，虽然采用“2+1”混合教学模式也有一定的缺陷，但是它打破了传统教学中以教师为中心的教学模式，学生不再是听众，而是主动参与到课程学习中，变“要我学”为“我要学”。

五、建议与结论

对于学生而言，采用“2+1”混合教学模式使其学习自觉性有很大提高，投入的学习时间和精力更多。课程完成后，通过对大部分学生的访谈发现，“2+1”混合教学模式中的线上学习环节，基本上都是在课堂教学前完成的，大部分学生都能自觉地去完成任课教师发布的任务。另外，任课教师组织课堂学习讨论前，需要学生查阅更多的资料，丰富自己的知识储备，才能加强对知识点的理解，使得课堂讨论能够顺利进行。所以说，混合教学模式并没有让学生的学习变轻松。

对于教师而言，采用“2+1”混合教学模式使其教学压力增大很多，其教学地位也发生了变化。传统课堂教学中，教师是知识的传授者，根据课程大纲要求进行内容的讲解;而学生主要是听众和记录者，在整个教学过程中的主动性表现是非常少的，甚至成为“低头族”。“2+1”混合教学模式中，教师成为在线学习的引导者和课堂教学的组织者，告诉学生完成哪些学习任务并让其通过自主学习完成这些任务。

对于各教学单位而言，采用“2+1”混合教学模式，要对课程的上课时间进行合理安排。笔者经过两年的教学实践发现，若想体现混合教学模式的优势，必须保证学生的在线学习时间。这就要求各教学单位在两次课堂教学之间必须安排足够的时间，而且同期开设的其他课程要尽量少。

对于学校而言，采用“2+1”混合教学模式，要求课程考核标准要有更大的灵活性。传统的课堂教学，其课程总成绩的评定主要分为两部分，其中平时成绩占总成绩的30%，期末考试成绩占70%，这就不能客观地反映学生在教学过程中的参与情况。混合教学模式中，学生成为教与学的中心。为了更合理地反映学生在学习过程中的参与度以及积极性，必须重新调整课程成绩评价体系。目前，互换性与测量技术课程成绩评定分为两部分：在线学习成绩，由线上作业（占30%）、访问数（占3%）、章节考试（占30%）、视频观看（占30%）、课堂互动（占4%）以及讨论（占3%）构成，占总成绩的70%;面对面课堂教学，由课堂提问与讨论环节（50%）、课堂考勤率（占20%）以及实验环节（占30%）构成，占总成绩的30%。因此，学校不能采用统一标准、一刀切的方式进行要求，必须灵活制定课程的考核标准。

[参考文献]

[1] 钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[2] 董玉冰，李明晶.新工科背景下混合式创新教学在数字电子课程中的应用探索[J].长春大学学报，2017（10）：117-120.

[3] 李国超，周宏根，李磊.《互换性与测量技术基础》课程教学方法改革与实践[J].中国电力教育，2017（5）：66-68.

[4] 杨莹，夏秋英，车晓毅，等.應用型本科院校互换性与测量技术课程教材改革研究[J].大学教育，2017（7）：48-49.

[5] 周开发，曾玉珍.新工科的核心能力与教学模式探索[J].重庆高教研究，2017（3）：22-35.

[6] 顾佩华.新工科与新范式：概念、框架和实施路径[J].高等工程教育研究，2017（6）：1-13.

[7] 侯赤，赵美英，惠嘉，等.面向新工科的飞行器结构设计课程群建设探索[J].西北工业大学学报（社会科学版），2017（4）：86-90+109.

[8] 杜世纯，傅泽田.基于MOOC的混合式学习及其实证研究[J].中国电化教育，2016（12）：129-133+145.

[9] 杨莹，代靖华.论案例式教学模式在互换性与测量技术教学中的应用[J].教育教学论坛，2015（51）：152-153.

[责任编辑：庞丹丹]