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新工科背景下IM-OBE导向的混合式课堂教学研究

2020-12-21郭锐赵之谦袁晓明赵静一

科技风 2020年34期
关键词:沉浸式新工科

郭锐 赵之谦 袁晓明 赵静一

摘 要:当前传统的液压传动系统课程因为缺乏系统性、针对性的教学与项目实践,已无法满足新工科背景下的人才培养需求。本文以燕山大学《液压传动系统》为例,提出了基于沉浸式学习产出(Immersion-Outcome based education,IM-OBE)的教学方法。在教学过程中,通过线上线下相结合,以学生做为主,应用为本,让学生寓学于做。在项目实践方面,创建沉浸式、快乐型、开放性的团队模式,组内人员相互监督,让学生进行自主式、协作式学习,形成新的培养方案。通过不同角度评判学生的能力,为液压专业方向新工科人才培养探索新路径。

关键词:液压传动系统;新工科;沉浸式;学习产出

一、问题的提出与解决

《液压传动系统》课程是机械工程学科非常重要的技术基础核心课,是液压装备设计、使用和维护所必须掌握的专有技术和专门知识[1]。传统的《液压传动系统》课程缺乏工程性的教学,已不能满足新工科人才的培养需求[2]。高校《液压传动系统》课程的实际教学过程中存在以下问题:

(1)在缺乏液压系统项目经验的情况下,学生很难掌握与液压工程相关的方法;

(2)采用传统的考核方法并不能完全真正反映学生的工程能力;

(3)理论知识的枯燥导致学生主动性和积极性不足。

因此,在国家推进新工科的建设与发展的战略背景下,本方法改变现有液压传动系统教学模式与项目实践环节,以促进学生理论与实践水平的可持续发展,适应新时代工业发展的要求[3]。

二、教学方法的基本概念和理论

(一)基于IM-OBE的教学方法

在新工科的背景下,依托线上线下教学模式,利用MOOC课程与学习通软件对学生学习进行引导,提出了基于沉浸式学习产出(Immersion-Outcome based education,IM-OBE)的教学方法,用于培养具有创新能力、自主学习能力的实践型学生,本方法以液压传动系统内容为主线的设计思路,以项目为核心,以实践为重心,以线上课程为辅助,完成对学生的教学,把课堂带入讨论课形式,进入一种“沉浸”体验的学习状态,把知识印刻在学生脑海[4],课程设计反映理论重实践,实践重体验的教学思想;在内容安排上,强调能力训练,为每个学生在知识和技能等方面的协调发展提供平台,引导学生的兴趣、激发学生的潜能,为培养新型高级工程科技人才奠定基础[5]。

(二)互联网背景下的线上线下混合模式

把《液压传动系统》传统课程引用到“互联网+教育”线上线下教学模式中[6],使其从“封闭”走向“开放”,整合校内外优质资源,培养学生主动吸收知识的需求,并将其引入工程实践,训练学生的技能,产出学生积极思考、主动学习的能力,使学生能充分运用专业知识,并提高其解决液压传动系统理论和工程实践问题的能力。课程主旨分为三个模块,其关系如下图所示:

三、课程特色与教学实施过程

(一)课程特色

本课程为学生提供丰富的教学案例、单元测试、模型解释,真正的完成培养全面发展的高素质工程技术人才的目标。在教学上,利用线上课程向学生讲授知识的同时融入互动环节,并向同学进行语音、视频答疑,加深学生对液压传动的实际运用印象;在项目实践环节,利用MOOC平台项目实践课程对相关产品的液压基本回路的简单搭建进行预习,使同学在理解、掌握回路原理的分析之后,进行上手操作,培养自主学习与动手能力。本方法改变了现有给予型的教学方法,进行跨界交叉融合,学生可以体验到课程在实际工程中的应用,变要我学为我要学,从而提高学习意识和学习主动性。让学生和教师都走出舒适区,全面改变教风、学风,发挥师生潜力。

本课程利用中国大学MOOC平台中燕山大学姚静老师的《液压传动与气动》完成线上教学。利用学习通APP串联线上课程与线下授课,通过学习通对学生线上学习进行实时反馈,在课堂上以学生上台讲演、讨论和实际工程项目设计为教学形式,以项目为驱动,涵盖认知型、设计型和综合型的实验内容,为学生提供全方位的实验资料。同时能够给学生创造良好的教学环境和学习氛围,学生能够自主地完成各个基本模块的学习,能够充分体验整个团队完成工程项目的全过程。

(二)教学实施过程

(1)开课前,教师应该使学生充分了解学习通、MOOC平台,明确课程教学目标与教学内容、课程教学安排与考核方法,培养学生的自我管理能力。

(2)在線上,利用学习通建立课程,利用MOOC中授课,上传教学资源并逐步完善,并通过学习通APP接收老师发布的作业通知并可查看教学资源。学生在MOOC课程平台上完成教学PPT、习题及其他扩展资源的自主学习,对学生做的每一章节的单元测试进行定时检查,未完成者按缺勤处理。

(3)在线下,对于MOOC课程中没有听懂的内容,学生可在讨论时间自主发问,老师对线上出错率高的习题进行一一讲解,不把问题留在课堂,增强学生学习的自觉性,变被动学习为主动学习。具体实施步骤如下:

①课前,利用学习通APP一键签到或者手势签到,实现高效考勤。

②课中,学生通过老师引导自主发问,每位学生都可以发表自己的想法与观点。对于典型问题,同学们可以在课堂上面对面发表言论,任意发表自己的想法。利用学习通记录每个学生的学习结果,根据学生的回答,老师可以现场作出评价,并记录在学习通上。认真听讲的学生会得到额外的加分,而那些课堂上表现糟糕的进行减分,这些都会计入总成绩中,而且学生可以在学习通APP中查询到自己的课堂得分,从而调动课堂上学生的积极性。

③课后,老师可以额外地布置作业或兴趣项目,让那些想要更进一步了解液压的学生得到知识扩充,综合能力得到提升。利用学习通APP对教学进程进行监督,实现相互监督和信息交流,通过APP提交作业具有一定的新鲜感,提高学生对课程的积极性。

④学生利用对液压传动基础知识的理解,针对液压基本原理、规律等问题,独立设计并实施验证实验,采集数据,并对数据进行分析得出结论。创建沉浸式、快乐型、开放性的团队模式,组长对组内人员的工作进行分工,每个组内成员根据自己的分工,组内人员相互监督,向组长提交相应的研究报告,最终全组汇总成一份项目报告。

四、结论

本论文将IM-OBE教学法应用到《液压传动系统》教学中,将理论教学融入到实践过程中。改变传统的以教师讲授为主的教学模式,学生在整个课程学习的过程中处于主导地位,不仅可以学到理论知识,而且锻炼了学生工程应用能力,培养了协作共赢的品质,充分发挥学生的主动意识,培育与“产出”学生分析、理解和解决本课程的理论和实践问题的能力。基于IM-OBE的教学以塑造全面型人才为方针,以创新、融合、共享为建设理念,为培养液压人才,推动新工科建设,发挥了积极的推动作用。

参考文献:

[1]张俊俊,兰若璇,刘丽娟.“新工科”理念下的液压技术人才培养课程体系改革[J].西南科技大学高教研究,2020,36(01):52-55.

[2]马长林,冯永保,李锋,等.提高《液压传动》课堂教学效果的探索与实践[J].教育教学论坛,2015(13):147-148.

[3]刘成强,李志,何绍华,等.新工科背景下应用型本科院校液压传动课程教学探讨[J].中国教育技术装备,2019(24):82-84.

[4]刘丽兰,陈恩来,谭晶,等.增强现实技术在《机械设计》课堂教学的应用[J].教育教学论坛,2018(08):177-180.

[5]王会.机械原理课程的混合式教学研究与实践[J].河北农机,2020(05):53-54.

[6]曹阳,郭尔聪,何文斌.工程认证下翻转课堂在《液压传动》中的應用[J].教育教学论坛,2019(02):202-203.

基金项目:燕山大学机械工程学院教学研究与改革项目(编号:JX2019HUJG01;JX2019JCJS03);燕山大学研究生课程思政教学建设与改革项目(SZJG201905);燕山大学研究生教育教学改革项目(JG201815)

作者简介:郭锐(1980—),男,汉族,河北衡水人,博士研究生,副教授,研究方向:机械电子工程。

通讯作者:袁晓明(1984—),男,吉林白城人,讲师,主修机械专业。

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