新工科背景下“機械制造基礎”課程改革研究

溫 泉，王 娜

（1.東北大學機械工程與自動化學院 遼寧 沈陽 110819；2.沈陽城市建設學院機械工程學院 遼寧 沈陽 110167）

伴隨著產業的升級轉型，教育部于2017年2月在復旦大學召開了高等教育發展研討會，會上首次提出了“新工科”專業建設。所謂“新工科”是相對于傳統工科專業而得名，特指面向新興產業，突出多個學科交叉融合的復合型、寬口徑的本科專業，主要目的是培養適應新興產業的創新型、復合型“新工程”領域技術人員。以智能制造工程專業為例，該專業隸屬于機械工程學科，主要面向精密裝備、數控裝備、航空航天、汽車制造、軌道客車和能源裝備等領域，培養智能裝備研發與設計、智能工廠規劃與仿真和工業應用軟件開發與應用等方面的專業技術人才。為支撐該專業的培養目標，“機械制造基礎”課程整合了“機械工程材料”“互換性原理及技術測量”和“機械制造技術基礎”三門課的機械類專業基礎內容，為后續課程學習奠定工程基礎。線上線下混合教學模式是“課堂教學革命”的典型模式，解決了傳統教學的弊端，將互聯網和信息化技術與課堂教學相融合，以學生為中心，借助教學交互工具，實現多角色、多環節、多空間、多手段教學，從而實現教與學角色的轉變。

1 教學改革背景及現狀

“機械制造基礎”課程是機械類各專業的先修基礎課程，傳統課堂教學老師“講”“寫”“畫”“練”，學生“聽”“記”“背”“算”，顯然這種“填鴨式”的授課模式不能充分調動學生學習的積極性，單一進行知識傳授已無法滿足新工科專業創新型、復合型的人才培養需求，具體表現為以下四個方面：

本課程的知識內容是多門課程交叉融合而成，專有名詞和工程術語較多，內容繁雜抽象，綜合性強，學習起來有一定難度。還要求學生有扎實的工程基礎，課上兼顧復習“工程制圖”“材料力學”等先修課程的基礎知識，課堂教學學時緊張。

傳統課堂教學的形式單一，屬于“填鴨式”教學，以教材為主，結合板書和教學課件、演示動畫等手段，進行系統的知識點講解，學生被動式接受，這種教學方式學生的參與度極低，不容易激發學生的學習興趣和熱情。

學生習慣以課堂學習為主，課上做筆記、劃重點，課后被動地完成作業，沒有自主系統地學習，學習主動性沒有得到好的培養，因此課程教學目標達成度較低。

考核形式單一，傳統課程教學70%－80%的成績以期末考試為主，學生到期末考試前突擊復習，集中背誦筆記上的知識點，忽視平時的過程學習，不重視實踐技能的培養，因此考核結果往往難以全面地反映學生的工程技能和學習效果。

2 教學改革的指導思想與改革目標

2.1 政策驅動

教育部發布了《教育信息化2.0 行動計劃》，該計劃強調要推進新技術與教育教學的深度融合。中共中央、國務院印發的《中國教育現代化2035》中也指出：要充分利用現代信息技術，加快推動人才培養模式改革。2019年教育部頒發的《關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》中進一步明確提出：大力推動國家級和省級一流課程建設，打造一大批線上線下混合教學模式的“金課”。發展“互聯網+教育”、探索信息化教學、智能教育新形態，大力推動課堂教學革命。教師應致力于激勵學生刻苦學習，下大力度開展教學改革，應側重于增加學生的學習興趣和時間投入，增加學生自主學習的時間比例，著重引導學生多讀書、深思考、善提問、勤實踐。

2.2 改革目標

線上與線下混合式教學模式其根本目的是促進學生學習和發展，將現代化信息技術和新興教學手段融入課堂教學，建立師生共同探索、學習的和諧模式，是一種充分利用線上線下的教學空間、學習資源，開展多形式的教學交互、教學管理和學習評價的新型教學方式。最終目的是淘汰水課、打造金課，大幅度提升教學質量，具體目標如下：

角色轉變，以學為本。傳統教學中，教師是教學活動的主體，教學的進程和掌握程度均由教師掌控。混合式教學能夠打破傳統教學這種“先教后學”，轉換成為“先學后教”“教學相長”的模式。課前利用慕課平臺開展輔助教學，學習提前了解基本知識點，以便于課堂學習有的放矢。課上引導學生深入思考，主動提出問題，師生共同解決學習中的困惑和難點。課后引導學生利用網絡教學平臺上的優質教學資源進行有針對性的復習，完成作業，實現課程教學目標的達成。

空間轉換，調取資源。混合式教學突破了傳統教學空間上的限制，學生可以隨時隨地地調取優質的教學資源，更大程度地滿足了學生多樣化學習的需求，進而可以實現教與學的角色轉變。

多元互動，多維評價。混合式教學在實施過程中，除了主講教師以外，還需要線上智能助教、課程教學團隊等教學服務角色。借助教學交互工具，實現“師生互動”“師師互動”“生生互動”“人機互動”，更有利于開展形成性評價、多元化評價、多維度評價。通過動態的、全方位的考核評價，從而促進學生學習的投入和積極性，達到深度挖掘學生學習效果和個性化服務的目標。

3 線上線下混合教學改革模式

“機械制造基礎”課程線上線下混合教學模式是一個有機的系統，各環節相互關聯、相互依托、相互影響。

3.1 網絡教學平臺與課程資源建設

網絡教學借助于MOOC 網的SPOC 平臺開展線上教學活動，根據課程的教學目標和課程教學大綱，在網站上為學生提供大量優質的網絡教學素材，包括微課講解視頻、多媒體課件、案例庫、工程圖紙資料、習題集及授課視頻等資源，教師預先設定學習內容、達成目標及學習時長。同時，為學生提供先進的實踐教學資源，例如生產制造過程、機床切削過程、裝配調試、質量檢測等視頻或動畫，從而提高學生對專業知識的感性認識，加深對產品生產過程和智能制造等技術的理解。

3.2 課程實施過程

課前學習——自主預習。教師課前布置學習任務，學生利用網絡教學平臺開展自主學習，課前完成預習作業。課前任務設置截止時間，以督促學生及時完成課前學習。課前自主預習主要包括四方面的內容：①概念及專業術語。通過微課、文檔等資源，簡明扼要地幫助學生了解基本概念和專業術語，課前先理解基本知識點；②章節重點和難點。教師以知識清單的形式，列出本章節學習的重點，對于難點設置分步驟的學習挑戰；③相關擴展資料和應用案例。在基本知識點的基礎上，進一步為學生提供擴展資料，包括國家技術標準、新興科技等；④問題反饋。教師在評論交流區記錄預習收獲，鼓勵學生提出預習問題，以便精準開展線下學習。

課堂學習——助力翻轉。課堂教學主要包括以下四方面：①問題反饋。教師根據預習任務完成情況的反饋，進一步講授學生沒有掌握的薄弱知識點；②精講重點和難點。課堂教學要再次精講重點和難點，梳理各知識點之間的聯系等；③案例研究式學習。教師給出案例，學生以小組為單位，通過團隊協作擬定解決方案，開展組間成果匯報和交流；④總結評價。教師總結各組學生的完成情況，組織開展組內自評、教師點評和組間互評。線下教學最主要的目的是解決學生課前學習的疑惑，教師組織和指導學生討論交流，同時適時地開展隨堂測試，通過典型的案例研究式學習幫助學生將知識轉化為能力。

課后學習——拓展提升。在課后學習中，教師一方面布置典型工程計算問題作業，另一方面以開放式的大作業設計為主，引導學生分析問題、查閱資料，形成自己的觀點和解決方案。每次大作業側重整合一個模塊的課程內容，覆蓋若干個相關聯的知識點，同時融合最新的產業和技術發展，訓練學生運用所學知識分析處理工程實際問題。課后學習能進一步幫助學生系統地掌握課程的教學內容，從而達到學以致用的目的。

3.3 學生考核與評價

本課程最終考核成績由平時成績（過程成績）和期末考試成績（結課成績）組成，課前學習占總成績的10%，考核形式以線上測驗為主，主要考核學生完成預習任務并參加線上測驗的完成情況；課堂學習占總成績的20%，考核學生個人或小組參與討論、交流、匯報等活動完成情況；課后學習占總成績的20%，主要以設計作業為主，考核學生個人或小組完成設計作業的情況以及成果質量；期末綜合考核占總成績的50%，以閉卷考核為主，綜合評價學生對知識點的掌握程度以及作答的準確性。混合式教學模式相對于傳統線下的教學更注重學習過程中的考核。全方位關注學生的平時表現，包括觀看視頻時長、自主查閱資料、完成預習任務、討論區的發言、課堂參與表現、隨堂測驗、課后作業完成情況等，最終與期末考試成績合成，更加公平客觀地評價學生的學習效果。

4 結語

“機械制造基礎”課程是智能制造工程專業重要的學科基礎課，課程本身知識跨度廣、重難點多、與工程實踐結合緊密。本課程教學團隊經過幾年研究與探索，對照新工科專業建設指南，從課程的教學內容、教學形式、考核評價等方面開展了全面的改革與實踐。教學中充分利用網絡優質教學資源，實施多角色、多環節、多空間、多手段教學，從而實現教與學角色的轉變、“填鴨式”課堂向思考型課堂的轉變、傳統課堂向開放式課堂的轉變。經全面客觀的分析和評價，線上線下混合式的教學模式更符合學生知識學習的認知規律，更有利于學生理解和綜合運用知識。經問卷調查了解到，新的教學模式更有利于促進學生學習時間和精力的投入，增進知識的理解和工程實踐能力的提升，切實保證了教學目標的達成。