基于線上教學(xué)平臺的《精密機(jī)械與儀器》混合教學(xué)模式的改革探索

周怡琳 孔志剛 姚燕 唐玲

摘? 要：針對《精密機(jī)械與儀器》的培養(yǎng)要求和課時量有限的情況，基于北郵“愛課堂iclass”平臺建立了微課視頻、單元配套課前預(yù)習(xí)題、作業(yè)題、拓展習(xí)題等在線教學(xué)資料庫。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了《精密機(jī)械與儀器》專業(yè)課傳統(tǒng)教學(xué)與翻轉(zhuǎn)教學(xué)的混合教學(xué)模式改革探索。采用學(xué)生講課、教師深化、先練后學(xué)再修改等教學(xué)方法，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、深入性，達(dá)到強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果的培養(yǎng)目的。

關(guān)鍵詞：混合教學(xué)模式;專業(yè)課;線上教學(xué)資料庫

Abstract： In view of the training requirements and the limited class hours of precision machinery and instruments， based on the "iclass" platform of Beijing University of Posts and Telecommunications， an online teaching database of micro-class video， the pre-class preview questions， homework questions and extended exercises for each unit was established. On this basis， the paper explores the reform of the mixed teaching mode of traditional teaching and flipped teaching of the specialized course of precision machinery and instruments. The teaching methods， such as lectures given by students， deepening by teachers， practicing firstly and then revising later， are adopted to continuously improve students' learning initiative and depth， so as to achieve the purpose of strengthening the learning effect.

Keywords： blended teaching mode; specialized courses; online teaching database

一、專業(yè)基礎(chǔ)課混合教學(xué)模式改革研究的意義

“測控技術(shù)與儀器”專業(yè)設(shè)置的《精密機(jī)械與儀器》是一門適用于儀器儀表類專業(yè)學(xué)生機(jī)械設(shè)計知識和能力培養(yǎng)的4學(xué)分專業(yè)基礎(chǔ)課，在專業(yè)培養(yǎng)計劃中具有重要的地位[1]。主要講授精密機(jī)械和儀器中常用機(jī)構(gòu)和零、部件的工作原理與設(shè)計方法，并適當(dāng)介紹材料與熱處理、公差與配合方面的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用，是測控技術(shù)與儀器專業(yè)本科學(xué)習(xí)期間的一門綜合性機(jī)械類基礎(chǔ)課程。為了在有限的64學(xué)時情況下保證教學(xué)質(zhì)量，同時能有效培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計能力，對《精密機(jī)械與儀器》課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面進(jìn)行全面改革探索是十分必要的。

借助網(wǎng)絡(luò)教育平臺，可建立一系列輔助課程學(xué)習(xí)的資料庫，教師就可以在上課前布置學(xué)生先行自主學(xué)習(xí)，接著在課堂上讓學(xué)生與同學(xué)和老師進(jìn)行交流互動，形成翻轉(zhuǎn)教學(xué)，課后再完成平臺布置的作業(yè)和自主進(jìn)行深度拓展[2-4]。這種教學(xué)模式既補(bǔ)充了傳統(tǒng)意義上的課堂教學(xué)方法的單一和學(xué)時不足問題，又能更好地吸引學(xué)生主動學(xué)習(xí)，使之成為學(xué)習(xí)的核心。

在《精密機(jī)械與儀器》專業(yè)基礎(chǔ)課中將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)難點(diǎn)和知識結(jié)構(gòu)分析，建立基于北郵“愛課堂iclass”平臺的在線教學(xué)資料庫，而后將線上自學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂、傳統(tǒng)課程教學(xué)模式相結(jié)合，把原來受學(xué)時限制課上不能解決的問題通過課前線上預(yù)習(xí)、課堂講解討論、課后線上作業(yè)實(shí)現(xiàn)完全消化吸收，轉(zhuǎn)變教師和學(xué)生角色，樹立“以學(xué)生為中心”的新理念，對提高《精密機(jī)械與儀器》專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)效果具有極大的意義。

二、線上教學(xué)資料庫的建設(shè)

（一）教學(xué)資料庫的構(gòu)建設(shè)計

以提高專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)效率和效果為目的，圍繞實(shí)施混合教學(xué)模式改革探索，前期進(jìn)行了基于北郵“愛課堂iclass”平臺的線上教學(xué)資料庫的建設(shè)[5]。資料庫的內(nèi)容選取和相互關(guān)系如圖1所示。通過教師介紹，使學(xué)生對任課老師的教學(xué)能力、教學(xué)特點(diǎn)和科研情況有所了解，建立與老師的聯(lián)系方式。通過查閱教學(xué)大綱了解本門課程的教學(xué)目的、對畢業(yè)要求的達(dá)成貢獻(xiàn)、具體的課程內(nèi)容和考核方式。從教學(xué)進(jìn)度表可以掌握課程內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的時間安排，有利于學(xué)生對課程學(xué)習(xí)進(jìn)度的把握。對各章節(jié)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)與知識點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)深入地分析梳理，建立知識點(diǎn)結(jié)構(gòu)腦圖，以便于學(xué)生在線學(xué)習(xí)時能夠準(zhǔn)確把握所學(xué)內(nèi)容在課程總體系統(tǒng)中所處的位置和前后內(nèi)容的銜接關(guān)系。在課程教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)分析基礎(chǔ)上，確定了每章內(nèi)容中的核心問題，制作講義并錄制微課視頻，達(dá)到提高教學(xué)目標(biāo)性和突出重點(diǎn)的目的。之后，再根據(jù)線上學(xué)習(xí)需求，通過設(shè)計適合課前自學(xué)的預(yù)習(xí)題、輔助知識領(lǐng)會的作業(yè)題和課后進(jìn)一步深入理解拔高的拓展題，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生不同學(xué)習(xí)階段需求的全覆蓋。隨堂實(shí)驗(yàn)的設(shè)計是通過教學(xué)實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)對某一定理理論的理解。最終形成了完整的線上教學(xué)資源庫，為混合教學(xué)模式的課前、課上、課后教學(xué)活動提供了學(xué)習(xí)資源和線上環(huán)境。

（二）教學(xué)平臺使用情況分析

通過愛課堂平臺的統(tǒng)計軟件，可以看到一個學(xué)期內(nèi)，34名學(xué)生對本課程教學(xué)資源資源不同模塊的點(diǎn)擊率，見表1。可見，點(diǎn)擊次數(shù)最多的三項(xiàng)是知識點(diǎn)講義PPT、作業(yè)習(xí)題解答、微課視頻。學(xué)生們下載講義PPT是最多的，這是傳統(tǒng)教學(xué)模式和翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式都十分需要的教學(xué)資源，是老師對核心內(nèi)容的總結(jié)和梳理。作業(yè)習(xí)題解答瀏覽次數(shù)也多，說明學(xué)生還是很重視作業(yè)內(nèi)容，這是保證對教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行消化所必備的環(huán)節(jié)。排第三位的是微視頻，這是對于翻轉(zhuǎn)課堂課前預(yù)習(xí)最好的輔助工具，也可以作為課后復(fù)習(xí)查缺補(bǔ)漏的助手。點(diǎn)擊率其次的三項(xiàng)是課前預(yù)習(xí)題、知識結(jié)構(gòu)、拓展習(xí)題。課前預(yù)習(xí)題下載的頻次不算高，說明學(xué)生們在自主學(xué)習(xí)的主動性上還是不能一步到位，這與長期被動式教學(xué)有關(guān)。對知識結(jié)構(gòu)圖的瀏覽次數(shù)不足，說明學(xué)生還是沒有體會綱領(lǐng)對于學(xué)習(xí)的重要性。而拓展習(xí)題的學(xué)習(xí)人次只有作業(yè)題瀏覽人次的一半，說明有些學(xué)生滿足于完成作業(yè)，對于深入理解拓寬思路方面對自己要求不足。教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)度安排、隨堂實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書瀏覽次數(shù)較少。一方面是因?yàn)檫@三項(xiàng)資料有印刷版，但另一方面原因可能是學(xué)生們不覺得教學(xué)大綱、進(jìn)度安排與自己的學(xué)習(xí)有很直接的關(guān)系。

三、混合教學(xué)模式設(shè)計實(shí)踐

基于線上教學(xué)資料庫的混合教學(xué)模式是部分內(nèi)容采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，部分內(nèi)容采用翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式。教學(xué)過程實(shí)施的計劃是按課前知識獲取、課上知識內(nèi)化和課后知識鞏固三個階段完成。課前知識獲取階段采用線上模式開展。學(xué)生通過“愛課堂”接收單元學(xué)習(xí)任務(wù)，通過查閱教學(xué)資源、觀看微課視頻學(xué)習(xí)掌握單元知識點(diǎn)，并完成預(yù)習(xí)題。課上知識內(nèi)化教學(xué)階段采用翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)課堂講授混合模式開展。教師根據(jù)學(xué)生對單元知識的掌握情況，對重點(diǎn)與難點(diǎn)進(jìn)行課堂解析、交流討論，起到畫龍點(diǎn)睛的作用。課后知識鞏固階段采用線上模式開展。學(xué)生通過“愛課堂”自主完成課后作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)任務(wù)，并開啟下一單元的學(xué)習(xí)任務(wù)。充分激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)欲望，減少對老師的依賴性。

（一）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

《精密機(jī)械與儀器》內(nèi)容十分豐富，哪些內(nèi)容采用傳統(tǒng)教學(xué)方式、哪些內(nèi)容采用翻轉(zhuǎn)教學(xué)方法需要斟酌。由于本專業(yè)大部分課程都沒有采用翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式，且通過對學(xué)生調(diào)查，很難令全部學(xué)生直接進(jìn)入翻轉(zhuǎn)教學(xué)所需要的課前自主學(xué)習(xí)、課上交流討論、課后拓展深化狀態(tài)。因此，在選擇翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)課堂的內(nèi)容安排中，初步選擇了知識點(diǎn)相對獨(dú)立且易于自學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂試點(diǎn)。

比如翻轉(zhuǎn)課堂選取“平面連桿機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計”一節(jié)。在學(xué)習(xí)了平面連桿機(jī)構(gòu)的工作原理后要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)平面連桿機(jī)構(gòu)的圖解法設(shè)計，其中 “按給定連架桿對應(yīng)位置設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)”中的剛化反轉(zhuǎn)法是難點(diǎn)，所以安排兩組同學(xué)對這一知識點(diǎn)進(jìn)行講解和相互補(bǔ)充，老師在課堂上把重點(diǎn)放在剛化反轉(zhuǎn)法的應(yīng)用上，在原有教學(xué)內(nèi)容里增加了不同連架桿做原動件情況下的按給定連架桿對應(yīng)位置圖解法設(shè)計四桿機(jī)構(gòu)的拓展內(nèi)容，使以往學(xué)生在傳統(tǒng)教學(xué)模式中課上難以消化的內(nèi)容不但掌握而且深化理解。

再比如：翻轉(zhuǎn)課堂選取“軸的設(shè)計”一節(jié)。軸是最重要的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，凡是裝在軸上的旋轉(zhuǎn)部件的工作都會受軸的影響。而軸設(shè)計的難點(diǎn)是軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，涉及到軸的強(qiáng)度、剛度校核，還有其上安裝的各種零件的軸向和周向定位關(guān)系，以及軸上不同軸段的加工工藝。學(xué)生在缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的情況下進(jìn)行軸的設(shè)計經(jīng)常會出現(xiàn)顧此失彼的結(jié)構(gòu)設(shè)計錯誤。傳統(tǒng)的教學(xué)是以舉例方式進(jìn)行軸設(shè)計的流程講解，學(xué)生們是被動接受知識，沒有舉一反三的余地。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)安排學(xué)生自主學(xué)習(xí)教材的案例，然后直接進(jìn)行書后作業(yè)中一道軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計改錯題，從軸的裝配圖上直接找出設(shè)計不合理的地方，并提出改進(jìn)意見。課堂上老師通過各種圖例結(jié)合設(shè)計理論、裝配、加工工藝講解軸的設(shè)計思想和注意事項(xiàng)，而后分析提前布置的結(jié)構(gòu)改錯題，把學(xué)生們找出的錯誤一個一個進(jìn)行分析、歸類，指出學(xué)生做錯、遺漏的原因，而后立即引入兩套裝配圖，進(jìn)行軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析和改錯，強(qiáng)化設(shè)計過程中如何綜合考慮多種影響因素。

本課程除隨堂實(shí)驗(yàn)和復(fù)習(xí)課外有50學(xué)時教學(xué)課，翻轉(zhuǎn)教學(xué)的學(xué)時為10學(xué)時，占20%，比例并不高，主要考慮學(xué)生的接收能力和混合教學(xué)方式過程中的探索過程，為之后的教學(xué)改革深入奠定基礎(chǔ)。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂組織實(shí)施

首先，在學(xué)期初就對所有學(xué)生進(jìn)行分組，每組6人。這樣在課前自學(xué)環(huán)節(jié)可以起到小組內(nèi)同學(xué)互相幫助取長補(bǔ)短的效果，避免有些同學(xué)進(jìn)入狀態(tài)慢，導(dǎo)致最后掉隊(duì)的情況。其次，保留的傳統(tǒng)教學(xué)模式部分，要求學(xué)生也利用線上資源進(jìn)行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、拓展。而翻轉(zhuǎn)教學(xué)部分，要求以組為單位進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，把需要課上講解的知識點(diǎn)提前分配給每個組重點(diǎn)準(zhǔn)備，由每組推選一人進(jìn)行課上講解，每次要求更換不同的同學(xué)，給每位同學(xué)鍛煉講解重點(diǎn)的機(jī)會。而后，課上知識內(nèi)化教學(xué)階段，有的章節(jié)內(nèi)容采用學(xué)生先講解重點(diǎn)、組間相互批評補(bǔ)充、教師強(qiáng)化難點(diǎn)的組合方式;有些內(nèi)容采用先做題、再講重點(diǎn)、課堂解析、交流討論、而后改錯的形式，來開展翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的模式。教師要隨時發(fā)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的薄弱點(diǎn)，進(jìn)行重點(diǎn)梳理和強(qiáng)調(diào)。依據(jù)對學(xué)生自主學(xué)習(xí)程度的判斷，進(jìn)行知識深化的程度調(diào)整。

（三）教學(xué)模式改革的學(xué)生評價

對基于“愛課堂”平臺網(wǎng)上教學(xué)資源的混合教學(xué)模式改革進(jìn)行學(xué)生調(diào)查。68%的學(xué)生覺得分組學(xué)習(xí)起到了互相幫助取長補(bǔ)短的效果，50%的學(xué)生喜歡同學(xué)講解部分課程內(nèi)容這種形式，71%的同學(xué)認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂中老師對重點(diǎn)的再強(qiáng)調(diào)是十分必要的。79%以上的學(xué)生喜歡翻轉(zhuǎn)課堂中先做題、再聽課、再修改錯題的方式，認(rèn)為學(xué)習(xí)效率高。仍然有29%的同學(xué)認(rèn)為更適應(yīng)老師講課的傳統(tǒng)教學(xué)方式。從對線上資源的使用效率、使用目的的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們長期的靠聽老師講課，課后自己復(fù)習(xí)消化的學(xué)習(xí)模式占據(jù)了主導(dǎo)，線上教學(xué)資源大部分用在了課后對核心內(nèi)容的總結(jié)和梳理、對教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行消化、課后復(fù)習(xí)查缺補(bǔ)漏。有部分同學(xué)在努力嘗試自主學(xué)習(xí)，配合翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)改革，但僅達(dá)到半數(shù)，說明推進(jìn)混合教學(xué)模式改革還是一個需要長期不斷推進(jìn)的工作。

四、結(jié)束語

基于北郵“愛課堂iclass”平臺建立了完整的《精密機(jī)械與儀器》專業(yè)課的線上教學(xué)資源庫，為混合教學(xué)模式的課前、課上、課后教學(xué)活動提供了學(xué)習(xí)資源和線上環(huán)境。通過各章內(nèi)容分析初步選取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂試點(diǎn)。課上知識內(nèi)化教學(xué)階段，有的章節(jié)內(nèi)容采用學(xué)生先講解重點(diǎn)、組間相互批評補(bǔ)充、教師強(qiáng)化難點(diǎn)的組合方式;有些內(nèi)容采用先做題、再講重點(diǎn)、課堂解析、交流討論、而后改錯的形式，來開展翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的教學(xué)模式。實(shí)行學(xué)生分組制，以便取長補(bǔ)短。混合教學(xué)模式受到絕大部分同學(xué)的歡迎，但是仍有29%的同學(xué)感覺更適應(yīng)傳統(tǒng)教學(xué)模式。從線上教學(xué)資源使用效率也可看出，學(xué)生自主學(xué)習(xí)配合翻轉(zhuǎn)教學(xué)的比例只有半數(shù)，推進(jìn)混合模式教學(xué)模式改革還需要學(xué)生適應(yīng)，是一個不斷推進(jìn)的過程。

參考文獻(xiàn)：

[1]周怡琳，姚燕，呂美玉.測控專業(yè)精密機(jī)械課程設(shè)計的改革與實(shí)踐探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2011（4）：63-65.

[2]陳肖庚，王頂明.MOOC的發(fā)展歷程與主要特征分析[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2013，23（11）：6-10.

[3]張金磊.“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的關(guān)鍵因素探析[J].中國遠(yuǎn)程教育，2013（10）：59-64.

[4]汪曉東，張晨婧仔.翻轉(zhuǎn)課堂在大學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究——以教育技術(shù)學(xué)專業(yè)英語課程為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2013，23（8）：11-16.

[5]Yilin Zhou， Zhigang Kong， Yan Yao， et al. MOOC Design of the Specialty Course of Precision Machinery and Instruments[C]. 2018 International Conference on Humanities and Advanced Education Technology （ICHAET 2018）.