“新工科”環境下“機械制造技術基礎”混合式教學探究＊

庹軍波，杜彥斌，李 平

（重慶工商大學機械工程學院，重慶400067）

教育部為滿足新技術、新業態、新產業、新經濟等發展需求提出的“新工科”建設，已成為新時期國家推進高等教育改革的新戰略，并在國內工科高校掀起了教育教學改革熱潮，尤其是課程教學改革[1]。“機械制造技術基礎”課程作為機械電子工程、車輛工程、機械設計制造及其自動化等機械類專業的必修課，在機械領域中具有舉足輕重的地位且歷史悠久[2]。因此，如何提高“機械制造技術基礎”教學效果和探索“機械制造技術基礎”教學模式已成為當前機械領域教學的改革研究熱點之一。

1 教學現狀

1.1 教學任務緊且內容多

一方面，“機械制造技術基礎”是在“機械制圖”“機械設計”“工程力學”“工程材料”“金屬工藝學”“互換性與技術測量”等課程學習的基礎上進一步建立的課程，它是“金屬切削原理”“刀具設計”“機床概論”“機械制造工藝學”“夾具設計原理”等課程的組合體。作為五門課程的組合體，“機械制造技術基礎”課程教學內容相對十分繁多。

另一方面，隨著高校應用型人才模式導向的提出，許多高校為了讓學生走出校園，紛紛采取了縮短學生在校時間的措施，因此，許多課程的教學課時都受到了一定的沖擊，“機械制造技術基礎”課程也不例外。目前，就筆者所在高校，“機械制造技術基礎”課程在機械設計制造及其自動化專業中課時僅為64學時，在機械電子工程專業中課時僅為56學時，在面對如此多的教學內容時，課時的安排十分緊張。

1.2 課程內容與工程實際聯系不緊密

“機械制造技術基礎”已出版相當多的教材，如盧建恒等編寫的《機械制造技術基礎》、于駿一等編寫的《機械制造技術基礎》等。這些教材雖編著者風格不同，但基本內容和知識點相似，只是在某些內容上側重點存在差異。

隨著科學技術發展，當前制造技術和制造方法均已經發生了實質性的變化；智能制造和綠色制造的提出、增材制造的推廣以及特種加工的進一步普及，使得傳統制造方法市場占有率越來越低。同時，“機械制造技術基礎”課程的基本內容多年未變，雖有版本更新，但還是20年前的內容，依舊主要圍繞傳統加工方法。因此在課程內容、知識點方面，“機械制造技術基礎”課程已與生產實際有所脫節，聯系不夠緊密[3]。

1.3 學生工程能力培養不足

“機械制造技術基礎”是一門實踐性很強的課程，其教學目標之一是培養學生工程能力，包括從工程應用角度理解加工中存在的加工問題、掌握機加工工藝規程和裝配工藝。針對此，其目前主要存在兩個問題：①目前可指導本課程的實踐教學課程（如認識實習、金工實習、生產實習等）與本課程在學期安排上相隔較遠，導致理論學習和實踐學習無法同步進行，進而導致通過理論指導實踐和通過實踐鞏固理論的工程能力培養方式得不到充分發揮。②教師往往是呆板地照搬教材案例進行理論知識介紹，很少結合實踐環節的案例引導學生，進而減少了學生工程實踐思考能力和理解能力培養的機會；同時，“機械制造技術基礎”的傳統授課方式為“填鴨式”面授，學生們很少有實踐的機會，考核方式也較單一，通常為圍繞課本的閉卷考試，不利于提高學生解決工程問題的能力。

2 對分課堂與慕課

2.1 對分課堂

對分課堂是復旦大學心理學教授張學新提出的課堂時間一半用于講授教學、一半用于學生討論的課堂模式，包括“講授、獨立學習、獨立做作業、小組討論、全班討論”五個關鍵環節。其中，“獨立學習、獨立做作業”環節置于課堂內，稱為當堂對分課堂；“獨立學習、獨立做作業”環節置于課后，稱為隔堂對分課堂[4]。于教師而言，對分課堂僅需講授主干內容，可避免了教學任務緊且內容多。但目前對分課堂存在一個難題，就是如何在缺乏對分教材情況下高效地完成獨立學習，即高效地獲取課堂所需知識點。

2.2 慕課

慕課（MOOCS）是大規模在線開放課程教育平臺的簡稱（Massive open online courses），是互聯網時代發展帶來的線上教育。它可實現教學效能最大化，提高學生自主學習能力，突破學習時間和空間的限制[5]。

對“機械制造技術基礎”課程而言，僅采用慕課，還存在以下缺陷：①弱化了教師的指導性，導致學生和教師之間產生距離感，學生學習散漫[6]；②慕課中，師生互動性較差，學生很多疑問難以得到及時快速的解決。因此，僅采用慕課進行“機械制造技術基礎”課程教學是不夠的。

由上可知，對分課堂和慕課各有利弊，二者結合起來，顯然能更好地提高“機械制造技術基礎”課程的教學效果。

3 基于慕課和對分課堂的混合式教學

本文提出的慕課和對分課堂相結合的混合式教學的核心在于將慕課置于隔堂對分課堂的“獨立學習”環節，并在此基礎上，以“慕課”為中心，設計和完善對分課堂的“授課、討論”等其他部分，如圖1所示。

圖1 混合式教學的教學設計

3.1 講授

講授是對分課堂的風向標，主要由知識點面授和任務布置兩部分構成。知識點面授要求教師在約1/2課堂時間內將本堂課的知識要點、知識重點和注意事項以拋磚引玉的方式給學生講解，讓學生明白“為什么學、學什么，怎么學和學到什么程度”。任務布置則是面授的基礎上，給學生布置相應獨立學習和小組討論內容。

對分課堂的講授環節對教師水平要求相對較高，一方面要求教師對知識點的把握十分明確，知道學習要點和難點，以及怎么學比較好；同時還要求老師清楚相關慕課的內容，從而才能針對地布置自學任務。

以“機械制造技術基礎”課程中的“常見的定位方式和定位元件”章節為例。講授環節中知識點面授為精簡講授不完全定位、欠定位和過定位的區別，并詳細講授1～2種常用支撐釘，重點介紹其結構要點和應用情形；任務布置環節中的獨立學習為要求學生仿照支撐釘的學習方式，通過慕課學習支撐板、可調支撐結構、外圓柱面定位機構等；任務布置環節中的討論內容為論述指定工件可采用的定位結構。

3.2 獨立學習

獨立學習是通過慕課實施的，目前較優秀的慕課有太原理工大學王時英等錄制的“機械制造技術基礎”課程、天津大學張冠偉等錄制的“機械制造技術基礎”課程和西安交通大學張俊等錄制的“機械制造技術基礎”課程。獨立學習時，為減少搜索時間，提高時間效率，可由老師指定慕課視頻；其次，為提高學習效果，學生應帶著問題學習，所帶問題由教師布置，難度等級為簡單。

以“機械制造技術基礎”課程中的“常見的定位方式和定位元件”章節為例。獨立學習環節為自行觀看太原理工大學錄制的“機械制造技術基礎”課程視頻中“（四）固定式定位元件”下的第00：06：00—00：21：50時間段視頻，然后以表格方式整理并呈現視頻中出現的定位元件的結構要點和應用情形，后者也是視頻學習時需要考慮的問題。

3.3 獨立完成作業

鑒于“機械制造技術基礎”課程當前的考核方式主要為閉卷考試，因此，作業采用理論為主，題型為“選擇題+問答題+思考題”的模式。選擇題和問答題以考查課本理論知識為主要目標，思考題則以啟發和引導工程思維為主要目標。必要時，思考題亦可作為小組討論的題目。

3.4 小組討論和全班討論

“機械制造技術基礎”作為工程性很強的課程，其教學目標之一是培養學生的工程表達能力和工程思維能力。小組討論模式為學生自由討論，避免了學生面向教師產生的緊張感，進而可引導和培養學生面對工程問題時的思維發散能力和問題表達能力。小組討論是對分課堂教學效果呈現最明顯的環節，其討論時間占約課堂時間的1/4～1/3。

全班討論在小組討論之后，其模式為隨機抽取1～2學習小組向全班分享其討論結果；同時教師對核心知識點和討論結果做總結。整個過程宜低于課程時間的1/5。

以“機械制造技術基礎”課程中的“常見的定位方式和定位元件”章節為例。學生分組自由討論工件（由教師設計或指定）可采用的定位方式、定位結構，并闡明理由。為提高討論效果，所制定或設計的工件宜具有多個加工表面，且每個表面加工需要的理想定位元件不同。然后，針對不同的表面，抽取不同討論小組介紹其方案。最后，老師總結案例工件宜采用的定位元件，以及總結各定位元件特點及應用場景。

綜上所述，相比于傳統填鴨式面授，基于慕課和對分課堂的混合式教學具有以下優勢：①緩解了教師對教學的緊張心理，對分課堂要求教師無需做到對知識點面面俱到的掌握，僅介紹課程中的重難知識點，剩余知識點通過學生自學，顯然能明顯減少課時的需求量，降低教學緊張度；②增強了課程內容與實際工程的關聯性，小組討論過程為工程實際案例分析討論，包括課本中缺乏但當前工程卻經常使用的案例，這樣的案例分析顯然增加與當前實際工程的銜接性和關聯性；③培養了學生工程表達能力和工程問題解決能力，案例自由討論加深了學生對理論的理解，并鍛煉了如何利用理論知識解決實際工程問題的能力和加強了學生的工程表達能力。此外，課堂的對分降低了教師的面授時間，可避免對學生注意力持續性要求高的困境，同時多環節也能提高學生的學習興趣，避免單一模式過長帶來的疲倦感。

4 結語

通過分析“機械制造技術基礎”教學特點和教學現狀，提出了基于慕課和對分課堂的混合式教學方法。混合式教學的核心為將慕課置于隔堂對分課堂的“獨立學習”環節，并圍繞“慕課”設計和完善對分課堂其他環節。通過利用各個環節的優勢，可有效解決現有教學現狀中存在的不足，從而為“機械制造技術基礎”課程未來教學改革提供寶貴經驗。