疫情影響下應用型本科“數控加工及CAM”線上教學改革與實踐

楊 君， 阮承治

（1.武夷學院 機電工程學院，福建 武夷山 354300；2.農機智能控制與制造技術福建省高校重點實驗室，福建 武夷山 354300）

2020年初，新型冠狀病毒疫情給國家帶來特大影響，全國高校延遲開學。為了確保疫情防控期間高校的教學進度和教學質量不受影響，教育部印發“關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見”，要求高校積極開展線上教學，實現“停課不停教、停課不停學”[1]。

為落實教育部的工作要求，根據“數控加工及CAM”課程特點，在課程的改革與實踐中制定符合應用型本科院校學生實情的教學方案，積極開展課程線上教學，采取了一些教學改革措施，確保線上教學質量和教學效果[1]。本文以“數控加工及CAM”線上教學為例，根據課程教學中所采取的一些措施和實踐，探索機械類專業課程在線教學的基本思路，更新線上教學模式、拓寬線上教學理念、發揮線上教學在人才培養中的積極作用。

1 課程定位和特點

在線上教學開始之前，任課教師應明確所授課程的定位和特點。“數控加工及CAM”課程是機械類專業的一門重要專業核心課程，具有較強的實踐性、應用性與綜合性。該門課程與其它課程具有明顯不同的特點，從培養方案來看，“數控加工及CAM”是承接基礎與專業知識的核心課程，起承上啟下的作用，該課程在應用型本科人才培養方案中的定位如圖1所示。課程既有理論教學，又有實驗教學，其中理論48學時（3學分），實驗36學時（1.5學分），總計84學時（4.5學分）。學生通過前期物理、數學、電學、力學和機械制圖、機械設計、機械制造技術等課程知識的學習，積累了一定的專業基礎，通過“數控加工及CAM”課程的學習，旨在培養學生綜合應用課程知識內容，解決科研、生產、國防建設所面臨的產品制造加工問題，培養學生數控加工實踐能力及產品制造技術創新能力。

“數控加工及CAM”課程教學任務主要是介紹有關數控機床的組成、結構、編程及機床操作，重點講授數控加工工藝方案設計、數控加工程序編制、數控機床操作實踐等。其教學目的是使學生了解數控機床的工作原理、掌握FANUC系統數控車床及數控銑床程序編制方法，并進行數控編程的實踐應用。學生能初步掌握數控機床的基本工作原理及典型數控機床結構、數控加工技術，能正確編制零件加工工藝及數控程序，解決實際生產中零件加工問題。通過該門課程的學習，既為學生在后續機械設計或制造方向的學習夯實專業基礎知識，在大學生工程訓練綜合能力競賽、大學生機械創新競賽、畢業設計等作品設計制造加工中為學生提供數控實踐鍛煉，也為學生將來從事生產管理、機械產品設計,數控編程與加工操作等工作奠定基礎。

圖1 “數控加工及CAM”在應用型本科人才培養方案中的定位Fig.1 Orientation of Numerical Control Machining and CAM in application-oriented undergraduate talent training program

2 存在的主要問題

2.1 傳統教學模式難達效果

因在新冠疫情影響，高校非畢業班學生未返校，傳統的線下教學模式難以展開。在互聯網+、云課堂時代，目前很多高校和教師線上教學的主要形式有學習通、騰訊課堂、釘釘直播、MOOC教學、SPOC教學、微信/QQ群討論與答疑等[2]，線上教學授課基本模式如圖2所示。而每種在線教學軟件有各自特點，因本門課程含理論與實驗，各章節要求具有差異，傳統的單一線上教學模式難以保證教學效果。

圖2 傳統線上授課模式Fig.2 Traditional online teaching mode

2.2 學時緊，任務重

本課程教學任務繁重，如何在線上能保質保量完成教學任務，這是擺在任課教師面前的一道難題。在理論教學環節共需完成6章的教學任務，實驗教學環節共需完成8個實驗項目，前7個實驗項目各為4學時，最后的綜合性實驗項目占8學時。如何保證按質按量完成該課程的本科教學任務，這是擺在任課教師在線教學的難題。特別是實驗教學，目前開展的線上教學主要針對的是理論課程，如何在線進行實驗教學？

2.3 教學管理工作難開展

“數控加工及CAM”授課對象是應用型本科學生，該學生群體的特點是自控能力較差，學習自覺性相對較弱。傳統課堂教學模式，教師與學生零距離接觸，可以及時發現與糾正學生的學習態度。線上教學學生初始階段會覺得有新鮮感，學習積極性還能得到保證，但到后期部分學生會出現厭倦感，而且會產生聽課蒙混過關、僥幸心理，教學質量會出現下降。特別是本門課程學習任務繁重，在線課堂如何開展教學管理工作？這也是本門課程教學改革面臨的一個問題。

疫情防控期間由于學生都是分散在家里居家學習，不像傳統授課要求學生集中在教室，缺少學習氛圍，部分學生自律性差、對自己要求不高，遲到、曠課、掛網不聽課現象時有發生。

2.4 考核難到位

傳統教學中綜合成績構成：平時成績30%+期末成績70%。學生平時成績的評價，主要依據學生提交作業和課堂出勤情況，由于學生在完成作業過程中存在作業抄襲現象，評價公正性有待改進。課程綜合成績主要由期末試卷分數確定，學生只要在考前看看書復習，即使平時不用功不努力，同樣能考出好成績。

3 教學改革與實踐措施

3.1 轉變教學習慣，多措并舉線上教學模式

由于突發新冠疫情，將傳統線下課堂教學全面移植到線上網絡教學，師生均面臨一些挑戰，在心理上均存在一定的緩沖和適應新事物過程，師生都需轉變傳統的教學習慣，在思想和認識上盡快熟練軟件，并適應新的教學模式。

為盡快提高學生線上學習的積極性和主動性，首先依據各個章節教學內容的難度差異，對“數控加工及CAM”課程進行總體教學設計，教學上作一些合理安排，提高教學質量。根據線上教學特點不斷更新教學內容，精心備好每一節課，精心設計線上優質課程。本課程在授課過程中，需依據課程性質與特點、個人網絡使用習慣等因素，采用以釘釘線上網絡直播，并推送各個在線教學平臺[慕課、SPOC（small private online course）]的優秀課程資源相結合的教學模式。如圖1所示，該門課程理論部分共包含六章教學內容，依據多年對該門課程的教學經驗，學生學習過程中對每一章節教學內容理解掌握程度不一樣。在線教學實施過程中，根據教學章節內容采用相適應的教學模式，第一、五章教學內容簡單，采用慕課+SPOC教學為主，同時輔以推送課程學習資料，教學中以學生自主學習模式為主，可培養學生自學能力；第二、三、四、六章教學內容知識點相對較難、而且偏實踐應用，在線教學采用釘釘網絡直播授課為主，以慕課+SPOC教學為輔的授課模式。

在主講的二、三、四、六章重點章節，采用釘釘直播授課的形式給學生詳細講解。通過釘釘統計出，四個重點章節采用直播授課視頻達到40余個，時長累計達到1800分鐘。釘釘直播所講授的每章節知識點，特別是重點難點知識，直播結束后，有相應的直播統計和直播回放提供給學生，方便學生課后隨時對重難點內容的復習與鞏固。學生可以課后在中國大學慕課(https://www.icourse163.org/)觀看“數控加工技術”慕課（李體仁主講）的相關章節內容，進一步加深對知識點的理解與掌握。為方便開展課題討論、布置作業和答疑，教師在SPOC專屬課程平臺上傳討論題和作業，學生在學習過程中可就自己感興趣的問題或難題充分開展討論，師生之間深度交流，解析課程專業知識?？偠灾?，通過利用各種舉措開展好線上教學，確保在線教學的教學效果。

3.2 任務驅動學習，精心組織在線虛擬課堂

教師根據課程要求詳細制定每一個章節知識點、建議學習學時、教學重難點和教學目標，使學生在學習過程清楚了解每一章節所要掌握的知識點及應達到的教學目標。提前在線上布置周學習計劃和學習任務，用任務驅動式的教學方法加強學生線上學習。

學生在學習新知識前，學生應明確學習任務單以及本節主要解決什么問題，學生怎么從一些資源中去獲得解決任務的知識點與技能，帶著目的性去完成學習任務[3]。例如從測試題開始，布置幾個有關的測試題，促使學生學習相關資源后完成測試；例如從引入案例開始，要求學生分析思考。引導學生需要學習哪些資源、需要完成哪些任務等。任務單的設計是引導學生學習并完成任務的關鍵，需要老師進行精心設計，突出關鍵知識點，把學生從被動聽課轉變為主動參與。任務驅動式學習能有效誘發學生學習動機，充分調動學生學習積極性。同時還可以鼓勵學生曬學習心得、分享聽課筆記、適當通過設置參與有趣提問與回答這樣的互動環節提升學習的熱情，刺激學生學習，課后要求教師強化學習效果檢測及學生疑難答疑輔導，通過在線教學平臺給學生布置作業任務，激勵、引導和監督學生學習和完成，24小時內及時解答反饋學生提出的問題和疑惑等等，根據在線答疑及學生作業完成情況及時了解掌握學生學習狀態，記錄收集教學反饋信息，并進行相應教學調整[4]。

另外，在線教學過程中引入仿真教學，實現“理實一體”的教學目標直播，利用交互式課件及斯沃數控仿真軟件的交互應用進行數控程序編輯、機床操作、參數設置、圖形仿真及程序檢錯的模擬操作。通過給學生進行模擬操作，使學生懂原理，能編程。讓學生學中做，做中學，實現了以學生為主體的教學目標[5]?？偠灾?，通過利用各種舉措組織管理好虛擬課堂，確保在線教學的教學效果。

3.3 牢抓學生管理，實施在線教學質量監控

在授課過程中增加學生互動，課堂采用隨機簽到，隨機提問等措施，確保學生在線教學管理。在線教學要求學生自我管理、自我約束能力強。在線教學在實施過程中，通過在線打卡、釘釘簽到、隨機點名提問等措施督促學生到課率和保證聽課效果，同時將后臺的一些數據向輔導員、班主任及時反饋，任課老師、班主任、輔導員3方共管以確保在線課堂教學質量，避免學生掛網、甚至缺課情況。

教學質量監控是一個完整的體系，教學面向的受益者為學生，一方面強化對學生的在線管理，另一方面教學實施和教學質量跟蹤反饋也不可或缺，學生對在線教學效果具備最真實的話語權。從學生的角度出發，根據在線課程教學進度，安排課程研討環節，多傾聽學生的意見，以學生為主體，從教學目標、內容、方法和效果等方面廣泛聽取學生建議，開展根據學生評課反饋作相應教學調整，不斷提升在線教學質量[6]。

課程在線教學過程中充分利用慕課+SPOC在線平臺資源，作業每周布置1次，在線單元測驗布置兩次，從布置到提交到批改都在線上進行，從作業完成情況及單元測驗整體情況來看，“數控加工及CAM”課程在線教學總體良好，課程在教學內容的組織、教學資源使用、教學設計、課堂管理與互動、學生參與學習等五個方面學生都較滿意，達到了預期教學目標。

3.4 突出過程考核，設計線上課程評價體系

為了設計更加有效的在線課程評價體系，改革措施中提出“重視在線學習、重視過程學習、重視互動教學”評價體系。以學生為主體，以過程考核為推動力，實現教與學雙邊互動，強化“過程考核”，更加注重學生在每個環節過程的表現。經過教研組對過程性評價方案的多次討論、修改與完善，最終確定過程性評價包括：課堂學習管理＋課程在線作業＋技能訓練學習＋課程總結等四個環節。課程期末綜合成績構成：學習過程考核40%+學習綜合效果考核60%。學習過程考核包括：課堂學習管理、課程在線作業、技能訓練學習、課程總結學習。學習綜合效果考核包括：考前復習總結、在線答疑輔導、線上期末考試。“數控加工及CAM”課程評價體系詳見圖3。

總而言之，通過強化“過程考核”的課程評價體系，主要目的是督促學生自主學習，提高學習能力，提升知識水平，使學生掌握與工作崗位相適應的工作技能。學習過程考核成績占總成績的40%，反映了學生視頻學習的態度、出勤率和效果、作業完成情況、學生對知識和技能的掌握程度與應用能力。學習綜合效果考核成績占總成績的60%，由考前復習總結、在線答疑輔導和線上期末考試構成。學生的最終成績反映了學生在課程結束之后最終的學習效果。[7-9]

圖3 “數控加工及CAM”線上課程評價體系Fig.3 Online course evaluation system of Numerical Control Machining and CAM

4 教學效果分析

為掌握學生對本課程線上教學效果，了解學生“收獲”感受，形成一個完整閉環教學過程，在課程即將結束之時，對學生聽課感受及課程滿意度進行了問卷調查。對疫情期間在線教學方式問卷調查結果顯示34.75%的學生非常喜歡，60.25%的學生很喜歡。線上課堂的教學效果相比傳統課堂教學，65.53%的學生認為教學效果好，30.67%的學生認為教學效果較好，僅3.80%的學生認為教學效果不好。線上課程考核評價方式對于培養和提高學生自學能力與自律方面，63.62%的學生認為比較有利，26.23%的學生認為非常有利，僅10.15%的學生認為不利。從調查的數據來看，該門課程在線教學確保了教學質量，得到學生的普遍歡迎。只是極少數學生由于自律性差、缺乏有效的管理與約束、在線授課的教學方式沒有積極去適應，學生注意力難以集中，該門在線課程沒有較大“收獲”感受，學習效果差。

5 總結

“數控加工及CAM”是機械類專業的一門重要專業核心課程，具有較強的實踐性、應用性和綜合性。針對線上教學中存在的傳統教學模式難達教學效果、學時緊任務重、教學管理難開展和考核難到位等突出問題，本文提出了相應的有效改革措施：（1）轉變教學習慣，多措并舉線上教學模式。（2）任務驅動學習，精心組織在校虛擬課堂。（3）牢抓學生管理，實施在線教學質量監控。（4）突出過程考核，設計線上課程評價體系。通過調查結果表明本課程線上教學獲得了較好的教學效果，同時，該課程的線上教學改革與實踐可為機械類相關課程線上教學理念、教學設計、質量保障及課程評價提供重要的借鑒意義與參考。