“跨課程+做中學(xué)”混合式教學(xué)模式實踐思考
——以機械專業(yè)基礎(chǔ)課程“工程材料”為例

婁 燕

（深圳大學(xué) 機電與控制工程學(xué)院，廣東 深圳 518060）

引言

機械專業(yè)具有廣度適應(yīng)性，比如所有領(lǐng)域的裝備設(shè)計制造、設(shè)備維修、數(shù)控維修等，因此它涉及不少交叉學(xué)科，機械專業(yè)學(xué)生要具備敏銳的感受力和獨特的創(chuàng)造力，富于想象力，并具有較強的動手能力。其次，教育部在2016年提出普通高等學(xué)校要加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，讓學(xué)生在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中展現(xiàn)才華、服務(wù)社會。在實施雙創(chuàng)教育過程中，出現(xiàn)“課程冷、競賽熱”等不平衡現(xiàn)象，所以如何提高課程質(zhì)量、加強課程改革尤為重要。

作為機械本科專業(yè)重要的課程體系，機械專業(yè)基礎(chǔ)課一般包括“工程制圖”“工程材料”“機械設(shè)計”“精度設(shè)計”“機械制造基礎(chǔ)”“PLC控制”，以及一些力學(xué)方面的課程，涵蓋了學(xué)生從大一到大三的核心課程安排。專業(yè)基礎(chǔ)課程使學(xué)生認(rèn)知該學(xué)科的主要專業(yè)基礎(chǔ)內(nèi)容，以及推動后續(xù)本科階段的專業(yè)課學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計，是一種重要的必需品和催化劑。

學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課程的目的是使學(xué)生不但認(rèn)識機械專業(yè)的性質(zhì)和特點，而且獲取機械專業(yè)技術(shù)知識及其作用和地位，同時樹立正確的專業(yè)思想和學(xué)習(xí)觀，為今后在校學(xué)習(xí)及離校后的終身學(xué)習(xí)激發(fā)潛力、打下良好的思想和方法基礎(chǔ)。通過對大一到大三學(xué)生的調(diào)研，學(xué)生普遍渴望了解和獲得所學(xué)的專業(yè)有以下三個方面：（1）機械專業(yè)的性質(zhì)和機械技術(shù)當(dāng)前概貌和未來發(fā)展；（2）在學(xué)校環(huán)境學(xué)到的機械專業(yè)基礎(chǔ)知識和技能，與畢業(yè)后企業(yè)需求是否匹配；（3）如何學(xué)好專業(yè)基礎(chǔ)課，似乎每一門課程都很枯燥，課程之間有什么關(guān)聯(lián)，學(xué)好后對本專業(yè)有何作用。

當(dāng)前各專業(yè)基礎(chǔ)課程都存在僅教師授課、單方面?zhèn)魇诘谋锥耍瑫r也存在教師只講授本課程知識點、不涉及與其他相關(guān)課程知識點關(guān)聯(lián)的弊端，基礎(chǔ)課程枯燥、無聊、學(xué)生興趣不高。由于機械專業(yè)具有動手能力強、實踐要求高、知識點涉及面廣的特點，僅書面?zhèn)魇诤蛦握n程傳授無法使學(xué)生真正認(rèn)識該專業(yè)的特點與精髓，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和獲得成就感。深圳是一個先進智能機械制造產(chǎn)業(yè)活力旺盛的城市，有條件、有必要為學(xué)生提供企業(yè)參觀、項目訓(xùn)練的機會，讓學(xué)生在大學(xué)前三年基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)過程中親自看到機械專業(yè)在行業(yè)中的實際應(yīng)用，以及盡量利用已學(xué)知識完成實際項目。

因此，本教改項目以機械專業(yè)基礎(chǔ)課程改革為目標(biāo)，重點分析“工程材料”課程的“跨課程+做中學(xué)”混合式教學(xué)模式，通過引入多位主講基礎(chǔ)課程教師共同參與，將此教學(xué)模式擴展到其他基礎(chǔ)課程中，做到跨課程知識點講授為主的課堂教學(xué)模式，企業(yè)參觀、項目訓(xùn)練為輔的實踐教學(xué)模式，科研賦能，使學(xué)生對機械在產(chǎn)業(yè)的實際應(yīng)用盡可能進行充分了解，并學(xué)以致用，從而樹立專業(yè)信心，激發(fā)學(xué)習(xí)動力，學(xué)會自主學(xué)習(xí)能力。

一、混合式教學(xué)模式研究內(nèi)容

機械專業(yè)基礎(chǔ)課程主要指本科生大一至大三的核心課程，結(jié)合“能解決復(fù)雜機械工程問題的高層次應(yīng)用型專業(yè)人才”的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，旨在讓學(xué)生對機械專業(yè)有一個較為全面的認(rèn)識，學(xué)習(xí)到本專業(yè)基本知識點，以及理解專業(yè)內(nèi)涵、發(fā)展方向與未來就業(yè)等情況。專業(yè)基礎(chǔ)課程采用教師授課、討論、項目訓(xùn)練、科研賦能等多種方式，讓學(xué)生對機械專業(yè)有一個全面的認(rèn)識，并學(xué)以致用。下面以“工程材料”課程為例，具體研究內(nèi)容如下。

（一）積極探索和創(chuàng)新授課模式

在采用多媒體授課的基礎(chǔ)上向啟發(fā)式、互動式、案例式、探究式等多樣化教學(xué)方式轉(zhuǎn)變，從以教為主向以學(xué)為主轉(zhuǎn)變，以教師單向傳授知識為主向師生協(xié)同互動轉(zhuǎn)變，以課堂教學(xué)為主向課內(nèi)外結(jié)合轉(zhuǎn)變，提高課程的教學(xué)質(zhì)量。“工程材料”課程具有知識點多、知識點分散等特點，如果不用“一根線串珍珠”的方式授課，學(xué)生會感覺知識點雜亂無章，產(chǎn)生無從下手的困惑，因此在“串珍珠”的授課模式下，鼓勵學(xué)生探究型學(xué)習(xí)，積極參與課上課下討論，前后知識點貫通，多問“為什么”來提高教學(xué)效果。除了探索以上新的教學(xué)模式外，充分利用QQ群和微信等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在授課教師與學(xué)生之間建立互動學(xué)習(xí)平臺，實現(xiàn)無時間、無空間限制的全方位交流，及時探討和解決各種學(xué)習(xí)問題，并分享機械行業(yè)新動態(tài)、新技術(shù)、新成果等，形成良好的師生互動，更有利于教學(xué)和學(xué)習(xí)效果的提高。

（二）做好科研反哺課堂教學(xué)

科學(xué)研究為教學(xué)改革提供了源源不斷的動力和物質(zhì)基礎(chǔ)，鼓勵在教學(xué)過程中，將教師的科研成果及時融入課堂授課內(nèi)容中。把最新的知識和信息傳遞給學(xué)生，從而豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，真正做到科研賦能作用，彌補基礎(chǔ)課程知識基礎(chǔ)性強、新穎性不足的缺陷，引導(dǎo)學(xué)生對科學(xué)研究的興趣。鼓勵學(xué)生參與主講教師的科研項目、生產(chǎn)實踐工作，提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。比如，強調(diào)不同工程材料的加工性能千差萬別，并與前序?qū)嶒炚n程金工實習(xí)關(guān)聯(lián)，探討不同工程材料機械加工的特性和用途。此外，將課程的實驗教學(xué)部分盡可能壓縮驗證性實驗，增加綜合性、探索性實驗部分。同時，工程材料實驗室全天候向?qū)W生開放，鍛煉和提高學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力。

（三）基于跨課程知識點，整合和優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

機械基礎(chǔ)課程之間都具有關(guān)聯(lián)性，因此結(jié)合課程培養(yǎng)方案和學(xué)科發(fā)展，研究和審訂工程材料課程與其他基礎(chǔ)課程、科學(xué)技術(shù)發(fā)展要求相結(jié)合；探索與各專業(yè)課程、行業(yè)現(xiàn)狀，以及學(xué)科前沿相適應(yīng)的教學(xué)要求；充分考慮本門課程在整個教學(xué)計劃中的地位和任務(wù)，在培養(yǎng)人才目標(biāo)上的作用及通過學(xué)習(xí)要達到的目的和要求，同時以學(xué)科的科學(xué)體系為基礎(chǔ)，保持科學(xué)體系自身的基本邏輯系統(tǒng)和完整性，及時更新教學(xué)內(nèi)容并修訂教學(xué)大綱。

在“工程材料”各章節(jié)的內(nèi)容上，明確章節(jié)內(nèi)容的分工，處理好各理論知識的側(cè)重點，加入該課程與前序和后續(xù)課程知識點之間的關(guān)聯(lián)（見圖1），從而保證在有限的時間內(nèi)教授給學(xué)生更多、更精彩的內(nèi)容，并給予學(xué)生更加完整的專業(yè)知識體系框架。另外，針對實踐性強的課程特點，要求對課程內(nèi)容強調(diào)理論與應(yīng)用相結(jié)合的整體設(shè)計，這樣有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)效果。

圖1 各章節(jié)內(nèi)容及與前序和后續(xù)課程知識點之間的關(guān)聯(lián)

通過上述改革，從各方面提升學(xué)生的能力：（1）培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。養(yǎng)成主動思考的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高查閱文獻和歸納總結(jié)的能力，培養(yǎng)調(diào)查、收集、加工各種信息的能力和獲取機械專業(yè)相關(guān)知識的能力，致力于終生學(xué)習(xí)。（2）提高專業(yè)實驗研究的能力，提高實踐動手能力，通過分析、評估、交流中收集到的實驗信息評估事務(wù)的價值和有效性。（3）培養(yǎng)組織工作的能力。提高人際溝通能力，培養(yǎng)團隊協(xié)作和負(fù)責(zé)任的擔(dān)當(dāng)精神，增強愛國主義情懷，將個人成才融入民族偉大復(fù)興的歷史使命中。（4）培養(yǎng)口語表達和撰寫科技論文和技術(shù)、學(xué)術(shù)報告的能力，正確運用國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)語言闡述理論和技術(shù)問題的能力。（5）培養(yǎng)創(chuàng)新思維習(xí)慣，堅持誠信、公正、科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn)求實的工作作風(fēng)。

二、“工程材料”課程教學(xué)改革設(shè)計

以“工程材料”課程為例，消除“重知識灌輸，輕互動討論，輕能力培養(yǎng)”等弊端，設(shè)計出具體項目方案。（1）講授：材料失效；討論：材料失效后的檢測手段。（2）講授：金屬微結(jié)構(gòu)——晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶。（3）講授：金屬宏觀力學(xué)性能——強度、硬度、塑性、韌性；實驗：材料硬度試驗；討論：從微觀角度解釋硬度大小的原因。（4）講授：金屬的塑性變形；討論：從微觀角度上解釋材料塑性變形好壞的原因。（5）講授：回復(fù)、再結(jié)晶及熱加工；討論：冷加工和熱加工的區(qū)別，以及它們的應(yīng)用。（6）講授：合金結(jié)構(gòu)與相圖基本知識；實驗：金相制作實驗；討論：從微觀角度解釋材料性能與金相之間的關(guān)系。（7）講授：鐵碳合金及其相圖；討論：常用鐵碳合金的組織和相圖。（8）講授：鋼的熱處理；實驗：淬火實驗。（9）講授：工業(yè)用碳鋼、合金鋼、鑄鐵牌號；討論：與“機械制造基礎(chǔ)”課程關(guān)聯(lián)，不同材料的加工特性及優(yōu)缺點。與“機械設(shè)計”課程相關(guān)聯(lián)，不同材料在結(jié)構(gòu)設(shè)計校核過程中有什么區(qū)別。（10）講授：金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料。（11）討論：論述一件產(chǎn)品從材料、加工、熱處理，到最終成品的過程。與“精度設(shè)計”課程關(guān)聯(lián)，如果同一種零件采用不同材料加工，精度是否一致？比如齒輪。（12）實驗：企業(yè)參觀。（13）討論：分組討論總結(jié)。

三、混合式教學(xué)模式實踐基礎(chǔ)

前期在專業(yè)改革創(chuàng)新和課程教學(xué)改革方法上積累的經(jīng)驗為本項目的開展奠定基礎(chǔ)。同時，學(xué)校和學(xué)院對機械基礎(chǔ)課程大力支持，包括教學(xué)資源、實驗室、經(jīng)費等。

1.提供成熟、穩(wěn)健、開放、高效的組織架構(gòu)、教學(xué)服務(wù)體系、堅實的行政后勤保障和人員支持；同時校圖書館和各個學(xué)院建成的資料室可以提供種類齊全的藏書、各類資料、電子資料數(shù)據(jù)庫等，學(xué)生能夠根據(jù)課程理論學(xué)習(xí)和工程項目設(shè)計的需要，準(zhǔn)確、快速地查閱和獲取相關(guān)信息，為機械專業(yè)基礎(chǔ)課程的混合式教學(xué)打下堅實的基礎(chǔ)。

2.工程訓(xùn)練中心是省級實驗教學(xué)示范中心，擁有先進制造技術(shù)實訓(xùn)室、普通機加工實訓(xùn)室、電子工藝實訓(xùn)室。擁有一支結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良、實訓(xùn)教學(xué)經(jīng)驗豐富、理論知識和專業(yè)技能結(jié)構(gòu)合理、穩(wěn)定的實驗教學(xué)隊伍，實現(xiàn)了集科學(xué)研究、實訓(xùn)教學(xué)的融合，為機械專業(yè)提供了專業(yè)技能實踐平臺。

3.本學(xué)院的機械基礎(chǔ)實驗教學(xué)中心是省級實驗教學(xué)示范中心，建立了計算機輔助制造實驗室、機電一體化實驗室、機械原理設(shè)計實驗室、工程測試技術(shù)實驗室、計算機圖形學(xué)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)實驗室和汽車工程等6個教學(xué)實驗室。中心教師具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗、教學(xué)創(chuàng)新意識和學(xué)科建設(shè)能力，并具有較強的科學(xué)研究和科技開發(fā)能力。學(xué)生能夠充分使用相關(guān)實驗設(shè)備完成機械專業(yè)基礎(chǔ)課程相關(guān)的實驗實踐類學(xué)習(xí)。

4.本學(xué)院建有28家本科生實踐教學(xué)基地，其中深圳市高訓(xùn)中心是省級本科生實踐教學(xué)基地，學(xué)生能充分參與企業(yè)項目完成機械專業(yè)基礎(chǔ)課程相關(guān)實踐類學(xué)習(xí)。

結(jié)語

首先，學(xué)生通過“跨課程+做中學(xué)”混合式基礎(chǔ)課程培養(yǎng)，主要加強學(xué)生自主性探究型學(xué)習(xí)方式，主動掌握本專業(yè)基本知識和前沿科學(xué)文化，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。通過跨課程知識點融合、實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)、小組討論及企業(yè)參觀實習(xí)，建立工程概念，逐步培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力。

其次，基礎(chǔ)課程團隊中有多位具有豐富專業(yè)背景、10年以上教齡的教師；專業(yè)基礎(chǔ)課程中的“工程制圖”是國家級線下一流課程，為混合式基礎(chǔ)課程培養(yǎng)打下堅實的基礎(chǔ)。

最后，融入跨課程知識點的介紹，有效深化學(xué)生對本專業(yè)知識體系構(gòu)建的認(rèn)識；融入企業(yè)參觀、實習(xí)及科研項目訓(xùn)練環(huán)節(jié)，科研賦能，有效提高學(xué)生對本專業(yè)的認(rèn)識；項目導(dǎo)向式配合小組探究型研討，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。