对分课堂在互换性与测量技术课程在线教学中的应用研究

万书佳 刘伟 鲁道邦 李根全

摘要：在新冠肺炎席卷全球，在线教学成为主要教学手段的背景下，将对分课堂引入互换性与测量技术课程的在线教学实践中，依托中国大学MOOC平台，提出了一种将对分课堂应用于在线教学的实践方案。实践结果表明，对分课堂与在线教学的融合能够实现功能互补，更好地发挥出两种教学模式各自的优势，极大地激发学生的学习兴趣和主观能动性，提高课堂的教学效果和课程的教学质量。

关键词：对分课堂;在线教学;MOOC平台;互换性与测量技术;教学模式改革

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）11-0141-03

Research on the application of Pad Class in Online Teaching of Interchangeability and Measurement Technology

WAN Shu-jia， LIU Wei， LU Dao-bang， LI Gen-quan

（School of Electro-mechanical Engineering， Nanyang Normal University， Nanyang 473061， China）

Abstract： With the COVID-19 sweeping the globe and online teaching as the main teaching means， the Pad Class is introduced in online teaching process of the Interchangeability and Measurement Technology course. Based on the MOOC platform of China University， a practice of applying the Pad Class to online teaching is proposed. The practical results show that the integration of Pad Class and online teaching can achieve complementary functions， better play to their respective advantages， greatly stimulate students' interest in learning and subjective initiative， and improve the teaching effect and teaching quality of the course.

Key words： pad class; online teaching; MOOC platform; interchangeability and measurement technology; teaching mode reform

1 引言

2020年春期，由于新冠肺炎疫情的影响，教育部做出了延迟开学的决定。为响应教育部“停课不停学”的要求，在线教学成为主要教学手段。钉钉、腾讯等各种直播、会议软件和QQ、微信等群聊天软件迅速成为主要教学手段，MOOC平台、超星学习通、雨课堂等在线学习平台成为在线教学的主阵地。南阳师范学院机电工程学院互换性与测量技术课程团队也积极响应号召，对该课程的在线教学实践进行了研究。

2 该课程在线教学的现状

2.1 课程简介

“互换性与测量技术”课程即“机械精度设计与检测基础”课程，是高等工科院校本科、专科机械类专业的一门应用性很强的技术基础课[1]。课程教学内容包括机械零件的精度设计和检测基础两部分，其中精度设计注重理论教学，检测基础偏重实验教学。课程的特点是知识点零碎、工程应用性强，涉及的标准多且更新换代快，术语概念比较抽象，理解难度大。南阳师范学院开设该课程的专业为机械电子工程专业，开设学期为第四学期，课时为36学时，选用的教材是哈尔滨工业大学出版的由张也晗等主编的《机械精度设计与检测基础》（第10版）一书。该课程的在线资源比较丰富，经过仔细遴选，在开展在线教学实践过程中采用了中国大学MOOC平台上武汉理工大学课程团队分享的国家精品课程资源。

2.2 在线教学的优势

相比传统课堂教学，在线教学具有以下优势：一是能够充分利用线上丰富的教学资源，取长补短，避免闭门造车。通过在线观看其他学校一些名师的课程讲解以及进行在线练习，学生能够在掌握知识点的同时更好地与国内其他高校接轨。二是能够在不增加教师备课负担的前提下更好地利用多媒体优势。该课程有的概念术语理解难度较大，采用多媒体动画的形式教学能够帮助学生更好地建立直观印象，加深理解。采用在线教学可以使教师充分利用网上丰富的课程资源，避免重复制造，增加备课负担。三是在线教学具有传统课堂不具备的互动性优势。例如在线教学过程中，教师可以采取投票的形式考查学生对某个知识点的掌握程度。借助于钉钉、QQ等软件，投票制作简单，收集快，教师能够根据投票结果快速掌握学生对知识点的掌握程度，从而合理分配教学时间。

2.3 在线教学的不足

同时，在实践中也暴露出在线教学的一些不足：一是教师对课堂的掌控力不够。理想的在线教学课堂应该是一个学生主动发现学习的过程。但是受学生兴趣、自制力等因素的影响，如果教师放松对课堂的监管，那么部分学生可能出现应付现象。因此，实际的在线教学课堂应该是一个在教师适度掌控下的學生主动发现学习的过程。在线教学过程中教师对学生学习态度的掌控不够直观，虽然可以通过各种形式进行抽查，但是与面对面的传统课堂相比，不够实时、准确、高效。受网络条件影响，学生可以把没有及时回应抽查归因于网络不好，而教师无法查实。二是在线课程资源与教材大纲的契合度不高。不同学校、专业对该课程的要求是不同的，选用的教材和制定的大纲也不同。其他学校分享的在线课程资源与自己学校的教材大纲契合度不高，完全依靠在线课程资源进行教学，无法做到按纲施教，与专业的培养目标也不一致。

3 对分课堂对在线教学的补充

3.1 对分课堂简介

对分课堂[2]是张学新教授于2014年首次提出的一种新型教学模式，此后在各高校引起广泛关注和实践探索，并获得了高度评价和积极推广[3-4]。对分课堂教学模式已被成功应用于医学类[5-6]、化学类[7]、物理类[8]等大学课程，而在机械类课程中的应用研究较少。对分课堂的主要思想是将一堂课对分为两半，一半的时间交给教师进行精讲，另一半的时间交给学生，由学生分组进行讨论，并回答教师布置的问题。对分课堂的本质是将奥苏贝尔所提倡的有意义的接受学习[9]和布鲁纳所倡导的发现学习[9]融合在一起。这样做的好处是既可以发挥接受学习的优势，通过教师的精讲，在短时间内将课程知识的重点传授给学生，也可以发挥发现学习的优势，通过分组讨论并回答教师布置的问题，使学生获得发现知识的成就感。

3.2 对分课堂的优势

对分课堂可以提高教师对在线课堂的掌控度。采用对分课堂模式的在线课堂，通过将课堂时间对分为两半，一半时间由教师对教学重点进行精讲、细讲，帮助学生建立知识发现过程的直观印象，另一半时间交给学生分组讨论教师布置的问题。由于学生课下已进行了充分的预习，而且上节课教师已对本节的典型例子进行过精讲，再加上小组讨论的思想碰撞，很容易使学生获得发现知识的成就感与满足感，从而激发学生持续学习的兴趣。因此对分课堂在时间安排上，一般是前半节课先进行小组讨论，后半节课由教师对下节课要学习的典型案例进行精讲，并布置讨论题目。采用这种教学模式，其中前半节课小组讨论可以采用钉钉视频会议的形式，先由各小组自行开会讨论，教师限定讨论时长，再由教师组织所有学生共同开会，从所有小组中抽取个别小组进行汇报，最后由教师对小组的汇报进行点评。后半节课教师精讲可以采用钉钉直播的形式。相比传统的在线教学模式，如教师全程直播讲课或者学生完全依托各平台自学等，融合了对分课堂的在线教学模式师生之间互动性更强，学生获得的知识更加系统化。

此外对分课堂也解决了在线课程资源与教材大纲契合度不高的问题。对分课堂包含了教师精讲的环节，教师讲授的内容必然是紧紧围绕教材和大纲的，布置的讨论题目也是紧扣教材和大纲的，学生可以在课下从学习平台上获取各个高校分享的课程资源，但要回答教师布置的讨论题目，就必须对获得的知识有一个再加工、吸收和转化的过程。这个过程就是学生将学到的知识经验与自身的知识体系建立联系，内化吸收的过程，也是发现学习的过程。

4 对分课堂与在线教学融合在互换性与测量技术课程中的应用

4.1 基于对分课堂的在线教学流程

以南阳师范学院为例，每学期为18周，每周1次课，每次课为2学时。除去课间休息时间，可将每次上课对分为两小节，每小节45分钟。2018级机械电子工程专业共有51名学生，4个人一组，分为13组。第一小节安排分组讨论，限定时长30分钟，剩余15分钟为小组汇报和教师点评，每次抽取2-3个小组进行汇报，采用钉钉视频会议的形式。第二小节课为案例精讲，讲毕教师布置下次课的讨论题目和预习要求，讲课采用钉钉直播的形式，便于学生回放观看。学生利用课下时间进行自主学习，学习的范围包括但不限于教师分发的学习资料（电子版教材、课件等）、教师在MOOC平台上发布的学习资源（来源于武汉理工大学互换性与测量技术课程团队分享的国家精品课程资源）和布置的作业练习题等。除第一周和最后一周外，其余每周均采用这种形式上课。第一周的课采用传统的在线教学模式，由教师进行直播授课。最后一周的课第一小节安排分组讨论，第二小节由教师对课程重点进行总结梳理，便于学生复习并形成系统化知识体系，不再布置讨论题目。具体教学流程如图1所示。

4.2 以确定孔、轴配合代号为例的对分课堂设计

互换性与测量技术的教材内容可大致分为两篇，第一篇介绍基础理论，如优先数系、尺寸精度设计、几何精度设计和表面粗糙度轮廓等，第二篇介绍一些典型零件的精度设计，其本质是第一篇基础理论在具体零件上的应用。学好第一篇中的基础理论知识，对于掌握课程的理论体系具有重要意义。其中尺寸精度设计又是第一篇内容的重点。下面以尺寸精度设计中孔、轴配合代号的确定为例，来介绍一下对分课堂的设计方法。

由于对分课堂中教师讲授的时间缩短为传统课堂的一半，因此教师在选择讲授内容时必须精选，最好選择有代表性的案例进行讲解。例如教材3.4节“尺寸精度的设计”中涵盖的内容有：配合制的选用、标准公差等级的选用、配合的选用和线性尺寸的未注公差的选用四部分。从内容层次上看，这四部分内容是并列关系而非递进的主次关系，不宜只选择一个方面进行精讲，也不宜压缩时间进行理论灌输。因为理论知识是高度概括抽象的，很难与学生头脑中现有的知识体系建立起联系，而具体的应用案例则是沟通二者的桥梁。案例中的研究对象是学生常见的事物，解决问题的过程则蕴含着理论知识的应用，通过教师抽丝化茧的讲解使学生逐步掌握分析问题、解决问题的能力。在设计时可以选择以下面这个案例来进行精讲，当然需要提前布置学生对本节内容进行预习。

【例】设有一滑动轴承机构，公称尺寸为[?]40mm的配合，经计算确定极限间隙为+20～+90[μm]，试确定此配合的配合制，孔、轴公差等级和配合代号，画出其尺寸公差带图。

此题是一个确定间隙配合的配合代号的例子，通过精讲，要使学生学会举一反三，对于过渡配合和过盈配合的例子便不需要再讲。通过这个例子，使学生将配合制的选用、标准公差等级的选用和配合的选用等知识融会贯通，将理论与实践联系起来，提高学生的应用能力。讨论题目的设置可以选择两个类似的题目，分别考查过渡配合代号和过盈配合代号的确定以及基孔制和基轴制的应用场景，可附加设置一道题目考查线性未注公差的选用。讨论题目的选择尽量以综合性的应用型题目为主，以突出对学生应用能力的考查，最好与精讲的案例具有一定的联系，以便于学生能够从教师的讲授中获得线索，提高发现知识的成功率。对分课堂成功的一个关键就是要让学生从不断的发现学习中获得成就感，从而形成对学生持续学习欲望的一个正向激励。

4.3 对分课堂与在线教学融合模式与传统课堂的教学效果对比

为评价对分课堂与在线教学融合模式的实际教学效果，下文对南阳师范学院2017级和2018级机械电子工程专业《互换性与测量技术》课程的期末考试成绩进行对比，结果如图2、图3所示。需要说明的是，这两个年级学生的人数、整体素质接近，任课教师、课程教材、教学大纲、电子课件及课时量均相同，2017级学生采用的传统课堂教学模式，2018级学生采用的对分课堂与在线教学融合的教学模式，期末考试均采用试题库命题方式进行，试卷难度相当。

从图2可以明显看出，使用对分课堂与在线教学融合的教学模式以后，学生成绩有了明显提高。具体来说，2018级学生优秀、良好人数有大幅度提升，而及格、不及格人数大幅度下降。为了更加直观，表1列举出了各成绩区间段的人数比例。从表中可以看出，相比2017级学生，2018级学生的良好率有大幅提高，从8.2%上升至45.1%，接近人数的一半，不及格率明显下降，从11.5%下降至2%，整体成绩提升明显，平均分从65.6分上升至77.3分，成绩分布的标准差分别为9.2分和8.97分，比较接近。

5  結论

本文通过对在线教学的现状和不足以及对分课堂的优势分析，提出了将对分课堂与在线教学融合应用于《互换性与测量技术》课程的一种课程教学改革模式，并以尺寸精度设计为例，介绍了对分课堂设计的具体方法，最后通过对比采用对分课堂与在线教学融合的教学模式与之前传统课堂教学模式的考试成绩，证明了该模式对提高学生学习兴趣、学习自主性和学习效果具有积极作用。

参考文献：

[1] 张也晗，刘永猛，刘品.机械精度设计与检测基础[M].10版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2019：1-2.

[2] 张学新.对分课堂：大学课堂教学改革的新探索[J].复旦教育论坛，2014，12（5）：5-10.

[3] 丁磊，丁福聚，余敏，等.混合式对分课堂在高校生命科学类学科教学中的研究与实践——以“生物化学”课程教学为例[J].云南大学学报（自然科学版），2020，42（S1）：74-77.

[4] 牛树林.基于对分课堂的高校课堂教学模式研究——评《对分课堂：中国教育的新智慧》[J].领导科学，2020（2）：126-127.

[5] 暨明， 罗自强， 冯丹丹， 向阳， 许建平. 对分课堂在生理学教学改革中的应用[J]. 基础医学教育， 2019，21（7）：514-517.

[6] 钱洁，邢丽波，桂馨，等.“对分课堂”教学模式在细胞工程实验教学中的应用[J].实验室科学，2020，23（4）：94-96，99.

[7] 曹佳佳.对分课堂在“无机化学实验”教学中的应用研究[J].实验室科学，2019，22（1）：144-147.

[8] 樊冬艳，孙致学，付帅师，等.基于仿真实验平台的渗流物理实验对分课堂教学模式初探[J].实验室研究与探索，2017，36（9）：153-155，220.

[9] 熊士荣，徐进.发现学习、接受学习、探究学习比较研究[J].教师教育研究，2005，17（2）：5-9.

【通联编辑：王力】