基于疫情影响下“双轨双线”教学模式优化升级与实践探讨——以机械设计基础为例

丁洁瑾，陈进熹

（1.浙江同济科技职业学院，浙江 杭州 311231；2.杭州职业技术学院，浙江 杭州 310018）

2020年初，新型冠状病毒肺炎疫情致使各高校延期开学，浙江省教育厅提出了“停课不停学”的要求[1]。机械设计基础课程是高职高专机械类专业的一门专业能力基础必修课程[2]。本课题团队对该课程进行教学改革，提出“双轨双线”教学模式，即“课程+项目”、“线上+线下”的理实一体化教学[3]。采用本模式教学，紧紧围绕疫情影响下“空中课堂”的特殊性，了解学生的实际需求，加强师生之间的互动交流，努力克服线上“隔空”教学存在的问题。本课题团队依托“职教云”作为在线学习载体，通过“腾讯课堂直播”在线讨论，发挥“互联网+教育”的在线教学优势；利用“理虚实”一体化教学，改进了“双轨双线”教学模式并将其称之为“双轨双线”2.0版本，以适应疫情影响下的教学需求。但是由于疫情期间学生只能在家学习，导致学生无法同步进行项目实践，所以本教学模式暂时还无法完全满足疫情期间的教学要求。

1 教学设计优化

1.1 “项目化”教学，培养创新设计思维

机械设计基础是一门实践性非常强的具体研究机器或机构的原理、特性、设计计算的技术基础课程，主要培养学生分析工作原理、选用合理结构并进行计算分析的能力[4]。让学生掌握常用机构的运动原理和结构特性是教学重点，选用和计算分析机构和零件是教学难点。

“双轨双线”教学模式是根据行业发展需求、“新工科”建设要求、专业人才培养方案、教学标准、学情分析来设定教学目标的，如图1所示。采用本模式教学，是基于课程特色及学情特点，根据职业岗位能力要求，重组课程教学模块，开展“项目化”任务驱动“进阶式”教学。将教学分为三个项目，即基础运动机构设计、综合运动机构设计及创新应用机构设计，如图2所示。基础运动机构设计部分采用线上教学，综合运动机构设计以学生实际动手设计制作为内容，具体内容参考2019～2020学年第2学期大学生工程训练综合能力竞赛-智能制造工程背景中的物流小车项目[5]。经过一个学期的学习，通过完成智能物流小车的设计、制作与调试，培养了学生的创新设计思维，使学生获得了所需的职业能力。

1.2 “网络化”学习，拓展能力形成的空间

“双轨双线”教学模式是以疫情期间线上教学改革成果为基础，融合线下实践教学资源优势，利用“大数据”在线课程平台，把课堂教学拓展至课前、课中和课后三个阶段[6]，如图3所示。实施线上理论教学时，学生有充足的时间思考和理解理论知识，同时在虚拟仿真平台、案例教学视频、专业教学资源库等数字化资源帮助下，学生的理论学习效果比传统课堂授课大大提升[7]；实施线下实践教学时，在学生已充分掌握理论知识的情况下，项目实践效率明显提升。“线上理论教学”和“线下实践教学”相结合，优化教学过程，构建“线上+线下”混合式教学模式[8]，实现翻转课堂教学，满足教学过程从一维向多维转化，拓展能力形成的空间。

2 教学方法改进

2.1 成果兴趣导向“做中学”

为了更好地开展教与学，在课程开课前开展问卷调研，了解学生学习习惯、基础认知及兴趣方向，根据学生关注热点定制项目。在课程内容中融入学生感兴趣的“新技术、新工艺、新规范”，增加服务机器人、移动机器人、共融机器人等最新技术，用行业最新的工艺和设计规范来指导学生开展项目设计，始终保持课程内容更新与行业发展同步。

教师通过运用不同形式的“做中学”方法开展丰富的课堂活动，如图4所示。教师引导学生自主运用所学理论基础尝试性地解决问题，以此来提升学生的技能。让学生围绕具体项目任务进行实践，以达到“用中学，实中思”的目的。例如，利用动态数学软件Geogebra构建平面机构模型，将书本上的知识通过移动终端立体化，通过案例拓展启发学生学以致用；利用三维建模软件将机械结构虚拟仿真，动态分析结构参数及运动轨迹；通过实物制作来检验设计方案的合理性和可行性，进一步改进和完善设计方案。

2.2 信息技术融渗“理虚实”

利用信息技术教学，树立以学生为中心的教学理念，构建符合本课程特点和实际情况的“方案构思—仿真建模—装配实践—优化设计”的“理虚实”一体化教学模式。该教学模式是以常用机构和通用零件原理特性、设计方法为“理”，以动态几何数学软件、三维虚拟仿真软件及虚拟仿真实验教学平台为“虚”[9]，以智能机器人实训室实践项目为“实”，如图5所示。学生通过“虚实”结合，运用“职教云”移动学习端，在实践中思原理，实现理论提升、虚拟仿真与实践操作的有机融合。教师在课程教学过程中不仅要注重学生聆听、记忆、理解、思辨能力的训练，更加要注重学生动手观测、模仿、设计和制作能力的培养[10]，从而切实解决职业岗位能力培养过程中学生存在的“理论要点靠死记、实际案例难联系”的痛点问题，有效提高人才培养的质量。

3 教学实践成效

3.1 德技并修，激发学生主动学习热情

在课程教学中，通过服务机器人播放国内外疫情和体现中国国力强盛的机械装备等视频资源，让学生开展思想辩证讨论，以达到德育渗透和职业道德渗透的目的，培育学生的社会主义核心价值观。通过视频播放当今中国的国之重器，把思政教育生动形象地融入课堂，培养学生的爱国情怀、民族自豪感和主人翁意识，引导学生关注了解国家装备制造特别是智能制造的有关政策，使学生树立为实现中国梦而刻苦学习的理想信念。在分析机械零部件设计的关键点时，引入各种工程事故案例，重点展示事故后触目惊心的现场图片，给学生以警示，以培养学生的职业操守和责任意识，让学生明白细节决定成败[11]。在课程实践中融入培养学生工匠精神的任务内容[12]，通过任务驱动培养学生探究精神。在任务考核中，不仅要考察任务是否完成，还要考察任务完成的质量，以引导学生树立探索创新、精益求精、价值追求、耐心专注的“工匠精神”，如图6所示。

通过具体实践设计任务，增强学习外推力，激发学生的主观能动性。在智能物流小车设计的子任务中，规定了设计基本参数和设计要求，让学生产生完成任务的压力并将压力转化为学生个人及团队的有效驱动力。在发挥主观能动性的前提下，学生通过查阅相关标准、手册和规范来完成项目设计。具备扎实的理论基础是完成项目任务的必要前提，这就倒逼学生在在线学习阶段要掌握坚实的理论基础。随着课程的不断推进，据“职教云”大数据给出的分析发现，学生的学习参与度、积极性和主动性有明显的提升，学习效果和教学质量明显提高，如图7所示。

3.2 构建“学测练赛”模式，提升综合职业技能水平

把竞赛纳入到教学活动中，构建“理论学习、知识测验、技能训练及竞赛评比”四环节渐进式循环模式，如图8所示。以实施大学生竞赛项目为抓手，组建机器人课程项目平台，选拔协同创新团队[13]；以特色课程体系建设为依托，实现系统理论学习和机器人技术项目实践的教学目标；以机器人应用创新发展为方向，培养智能制造和机器人方向的创新型综合技能人才。

学生参赛的目的是激励、交流、展示与进步。让学生通过参加竞赛评比，提升自己的专业技能及团队协作能力、反思自身学习的不足、不断改进学习方法、加强薄弱技能的训练、提升核心竞争能力，从而达到“以赛促学”的效果[14]。

3.3 创新立体评价体系，培养学生合作竞争意识

构建“三阶段、三评价、三模块、三指标”的立体化评分体系，如图9所示。教师要求学生根据任务填写分工情况，将职业素养和安全操作规范作为评价指标纳入对学生的能力考核之中，将职业素养教育和规范操作教育融入到专业课程。每次课程结束后，小组长统计任务成绩。教师在学习平台上公布各小组分数对比柱状图，学生可通过柱状图了解自己所在小组在整个班级的排名情况。通过成绩评价反馈系统，在组与组之间营造“比学赶超”的良性竞争氛围，树立学生的竞争意识，培养学生争先创优的思想。另外，采用竞赛方式实施小组项目综合成果评价，加速提高学生动手实践能力，促进学科交叉知识的应用迁移，为学生今后从事产品设计相关岗位工作奠定了坚实的基础。

4 结语

“双轨双线”2.0教学模式改进了“课程+项目”、理论与实践同步的教学模式，将理论教学前置，项目实践后置，适用于应对疫情等突发状况下的教学。疫情影响下的教学目前还处于摸索实践阶段，不同的专业、不同的课程有所差异。本课题组以机械设计基础课程为例，将在线直播和线上交互结合起来，开展线上授课、线下项目实践锻炼，积极探索疫情影响下的教育教学工作，使学生获得良好的学习体验。为本课程设计的项目化教学案例、“学测练赛”教学模式以及立体评价体系可为其他课程教学提供一定的参考与借鉴。本课题组将通过不断实践探索，进一步优化设计出更好的教学实施方案。