混合式教学模式改革研究与实践<br/>——以《互换性原理与技术测量》课程为例

混合式教学模式改革研究与实践
——以《互换性原理与技术测量》课程为例

2022-06-15王全龙马成龙缪小进武美萍周建华彭威

教育现代化 2022年5期

王全龙，马成龙，缪小进,，武美萍,，周建华，彭威

（1.江南大学机械工程学院，江苏无锡；2.江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江苏无锡）

一建设背景

在信息技术发展普及与后疫情形势的时代背景下，为适应新的疫情防控工作要求，各高校会根据属地疫情形势适时调整学生线上线下的上课策略。这使得传统教学与信息技术相结合的教学方式具备了可行性和必要性，因此，采用基于异步SPOC 的线上线下混合式教学成为大学课程教学改革的新起点。近年来，这种混合式教学已经在教学体系中逐渐占据较高比例[1-2]。

李凌霞[3]利用SPOC 在线平台资源，对线上线下混合式教学模式开展了探索，整合了线上学习资源，通过线上考核了解学生学习情况，培养学生自主学习能力，进而有依据地拓展线下教学内容，取得了较好的学习效果。杨瑞青等[4]以学生为中心，从混合式教学模式设计、教学内容设计、混合式教学改革实践、课程考核评价等方面探索了《数控机床编程与操作》这类实践课程的教学模式创新，切实提高了数控机床编程与操作课程的教学质量和人才培养的质量。常博等[5]立足金课建设背景，阐述了线上线下混合教学模式改革面临的问题及应对策略。

本文以《互换性原理与测量技术》课程为例，将慕课及线下课堂等多种教学模式结合，采用线上线下混合式教学，充分融合教师主导、学生主体以及网络便捷等优势。探索了一条基于异步SPOC 的线上线下混合式教学模式建设道路，并通过实践取得较好的教学成果。

二课程特色

《互换性原理与测量技术》作为一门理论性较强的课程，是各工科高校机械专业中十分重要的专业技术基础课，学生通过对本门课程的学习，能够获得测量相关方面的基础知识，培养学生在后续课程学习中以及在机械领域中的创新实践能力。所引进的线上课程《互换性与测量技术基础》是国家精品在线开放课程，以培养学生机械产品精度设计能力为目标，是机械设计（运动设计、结构设计、精度设计）中不可缺少的重要组成部分，由哈尔滨工业大学的公差与仪器零件教学团队主讲。课程资源丰富，既有教授学生理论知识的教学视频、课件资料、小节练习题库和章节测试，又有锻炼学生实践能力的工程图纸精度设计大作业，包括总装图精度设计、齿轮和输出轴精度设计、机座和轴承盖精度设计等。通过对引进课程资源的利用，结合线下课程教学基础强化和课程实验环节检测能力提升，最终使学生获得较强的机械产品精度设计能力。依据混合式教学课堂的相关理论[6-8]，通过使用中国大学MOOC 平台上优质的线上教学资源，并采用异步SPOC 模式，在引入后运用适当的数字化教学工具，结合本校师生实际情况，对其进行适当的编辑改造。根据教学进程安排，灵活设置课程资源发布时间，配合线下课堂教学主体，采用课堂理论教学与实践相结合的方式，开展学生线上自主学习与线下面授有机结合的线上线下混合式教学。

通过混合式教学实践，对一些实践性与理论性侧重不同的章节采取不同的教学方式。对课程重点难点的教学过程中，采用基于项目的分组研究型学习方法，通过开展具体的相关项目，更加深入地开展教学，以拓宽和提高学生解决实际工程问题的能力。例如将某一产品装备（如二级十字传动减速器包含齿轮、轴、轴承等的精度设计）作为教学内容案例贯穿整个教学过程，通过分析这一产品的精度设计，加深学生对课程知识的具体理解以及串联度。在课程实施过程中，始终坚持将课程内容讲解和思政元素相融合，注重强化工程伦理的思政元素，构建思政模块，实现专业与思政的自然融合，致力于帮助学生建立正确的职业道德观念，培养学生的爱国敬业精神，构建设计- 制造- 应用及缺陷分析的教学闭环反馈机制，培养学生的工程精度设计能力及敬业奉献、刻苦钻研、务实开拓的精神。

三改革举措

本教学模式创新主要体现在线上和线下两个维度。针对学生线上学习，要求学生在中国大学MOOC平台上按照教学方案安排的时间节点完成相关线上资源的学习。教师根据线下课程教学安排，在相应的时间点发布视频及课件教学资源，学生在线下课上课前完成规定内容的线上教学资源学习；并在线下课程完成后发布小节测试和单元测验，在课程结束的关键节点发布包含工程案例图纸的精度设计大作业。对学生线上学习提出的要求具体包括：课前通过观看视频及课件对所学知识的预习，课后完成相应小节测试或单元测验，在相应时间节点完成课程大作业，锻炼学生掌握机械产品精度设计的工程实践能力。线上学习考核的量化指标包括视频观看时长、课件浏览进度、小节测试和单元测验正确率、课程大作业按时提交情况及大作业完成质量。

线下课堂教学仍是本课程混合教学模式的主体，主要的教学改革举措也是集中在线下教学过程。积极推进研究性教学改革、合作学习、小组讨论、项目学习等开放式多元化的教学组织形式，并融入课程思政及工程伦理教育相关内容，培养学生的职业素养和爱国情怀，主要改革举措可分为以下七个方面。

1. 在部分实践性较强的章节，如第2 章技术测量概论的测量器具与长度测量章节，考虑采用课堂理论教学与实践相结合的方式，进行混合式的教学，课堂理论教学注重讲授测量器具的原理，课程实践环节注重培养学生对测量器具使用操作、测量真值读取、测量数据分组记录等实践能力。

2. 对理论性较强的章节，如测量误差的处理与评定，采用基于实验项目的学习方法，在实验项目完成后，结合实验数据进行理论分析与实践操作相结合的教学方法，避免学生对课堂讲授理论性强的知识时习惯性放空，提升学生对课程知识的掌握，增强课堂的互动性。

3. 对课程的重难点内容，采用基于项目的分组研究型学习方法。如量规的设计，课程只是讲解了单一圆柱尺寸的量规设计，可是在实际的工程项目中涉及大量的多尺寸的量规设计，如：多孔位置度的综合检测量规，而这些内容课本及类似教材都没有涉及。可以采用基于项目的分组研究型学习方法，以拓宽和提高学生解决实际工程问题的能力。

4.在整个的教学过程中，准备某一产品装备（如二级十字传动减速器包含齿轮、轴、轴承等的精度设计），从产品精度设计的角度，贯穿整个教学过程。就如何保证装备的最终精度，合理地进行产品的精度设计展开研讨。

5.坚持将课程内容讲解和思政元素相融合，将“职业素养”“工匠精神”“爱国情怀”等思政元素融入教学，构建思政模块，实现专业与思政的自然融合。“深用理论、足用资源、活用形式、巧用方法、妙用配方”，注重融知识传授、能力培养和教书育人于一体，坚持线上和线下并重，采取多种方式开展线上线下深度融合的教学活动。构建设计- 制造- 应用及缺陷分析的教学闭环反馈机制，培养学生的工程精度设计能力及敬业奉献、刻苦钻研、务实开拓的精神，见图1。

图1 多措并举构建课程思政建设新路径

6.强化工程伦理的思政元素，推动工程伦理教育与思想政治教育融合发展，有助于工科类专业学生建立正确的职业道德观念，主动将自身发展与国家命运相关联，关注社会发展，关心中国未来，致力于为祖国创新，为人民造福。通过分析机械领域重大项目中有关精度设计的典型事例，剖析大国工匠的爱国情怀、敬业精神，激发学生的紧迫感及爱国主义精神，鼓励学生发奋图强，勇攀学术高峰。

7.采取过程化与个性化相结合、形成性评价与结果性评价相结合的考核方式，强调创新实践能力和综合素质在课程考核中的地位。每节课程结束后设计了难度逐渐提升的面向课程内容的工程化设计实例多梯度开放式习题，学生从第一阶段的题目开始做起，课程负责人根据完成质量进行评价，给予一定的积分，该积分作为“闯关”标准以评判能否进入下一梯度习题的挑战，每节课程的总积分以一定的比例作为平时成绩的重要组成部分。该“积分闯关”模式提升了趣味性，可全面激发学生的学习兴趣和学习积极性，提高了教学效率和教学质量，保障了立德树人成效。

总之，线下教学过程中始终坚持精炼课堂内容，增加课外学习训练任务，有效补充课堂的时空限制，实现学生学习趣味性和自主性。由于采用了上述的一些课堂组织形式，使得传统课堂“单声道”的模式得以改变，部分采用理论教学的知识点可以较好地与工程项目相结合，而采用分组讨论式的研究型教学可以有效激发学生的学习兴趣。最终使学生真正从线下课堂中找到学习的目的性和趣味性，增强学生学习的自主性，达到最优的教学效果，见图2。

图2 课程思政教学改革实践

四实施效果

经过2 年一周期的课程建设，形成一整套有利于提高学生自主学习能力、工程实践能力和竞争力的课程教学规范，具体包括：完整的教学教案、课程考核试题库、网络在线学习视频及课件资源、章节练习题库、课程大作业案例库、实验操作指导书和实验报告模板等自成体系的课程学习及考核材料。通过课程建设与教学实施，学生对于零部件精度设计的能力有了长足进步，相比于其他班级，采用新型教学模式的班级学生在后续专业课学习及相关课程设计中展现出较好的素质，专业课程成绩和课程设计优良率都有较大提升。相关学生参加学生竞赛的积极性明显提高，学生获得了包括全国大学生工程训练综合能力竞赛金奖和江苏省大学生工程训练综合能力竞赛特等奖在内的国家及省部级学科竞赛奖项。