基于工程認證導向的“5E”教學模式在機械基礎課程中的應用研究

摘要：機械基礎是食品科學與工程專業重要的基礎課，對食品專業工科課程教學起到支撐作用，是工程教育人才培養中的關鍵環節。以提高機械基礎的教學質量為目的，提出基于工程認證導向的“5E”教學模式，通過探究（exploration）、吸引（engagement）、解釋（explanation）、評價（evaluation）和遷移（elaboration）5個方法，同時借助雨課堂在線教學平臺將教學過程分為課前、課中和課后3個部分，可提升學生的知識理解能力，提高教學質量，優化教學效果，并為提高食品專業院校機械基礎課程的教學水平提供參考。

關鍵詞：工程認證；“ 5E”教學模式； 機械基礎； 課程改革

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2024）03-0138-03

機械基礎是食品專業重要的基礎課，在工程教育人才培養乃至工程認證培養環節中均占據重要地位。開設此門課程的目的是向學生介紹有關機械的基礎知識、機構零件的類型、機構零件的設計及應用等，有利于提高學生的知識儲備數量及質量。課程支撐工程認證指標點要求能夠運用從機械基礎中學習的知識開展食品機械的識別、維修、操作和設計工作，同時對工程制圖、食品工程原理課程設計、食品工程計算機繪圖等食品專業課起到輔助作用?？梢钥闯觯瑱C械基礎課程對食品學院的整體工科課程設計起到重要的支撐作用[1]。

“5E”教學模式將整體教學進程劃分成課前、課堂和課后3 個過程，探究（exploration）、吸引（engagement）、解釋（explanation）、評價（evaluation）和遷移（elaboration）5個步驟，以期在教與學的交互中實現最佳效果?！?E”教學模式以培養學生的自信和創新能力為宗旨，讓學生以積極的態度投身學習，有利于激發學生的學習熱情[2]。

1 以工程認證為導向的“5E”教學模式的教學需求

1.1 教學模式多樣化的需求

機械基礎在食品專業教學中具有多樣化的需求，這是因為食品行業在生產過程中需要使用各種機械設備。為適應這一需求，食品專業的教學模式需要具有多樣化的特點，需要將理論教學、實踐操作和實習實訓等環節相結合。針對食品行業對機械設備的需求，教學模式應包括系統的機械基礎理論教學，學生需要學習機械工程的基本工作原理、構造及與食品生產相關的機械設備的特點和應用。

1.2 改進學生學習機械基礎現狀的需求

理論知識的學習需要與實踐操作相結合，讓學生親自操作，維護食品生產中常用的各種機械設備，如攪拌機、成型機、包裝機等。通過實際操作讓學生更好地理解機械原理，掌握正確的使用和維護方法。為改進學生學習機械基礎的現狀，還應注重培養學生的動手能力和解決問題能力，引入案例分析和項目實踐等教學方法，讓學生鞏固所學知識，培養創新思維和團隊合作能力。

1.3 理論與實踐相結合的需求

教學模式應將理論與實踐緊密結合。教師可以引導學生關注食品行業的發展趨勢和技術創新，鼓勵學生將所學的機械基礎知識應用于實際工程項目中。通過理論與實際的結合，學生可以更好地理解機械基礎理論的實際意義，為未來的工作做好準備。食品專業教學模式的多樣化需求包括理論教學與實踐操作的結合，有助于培養學生的動手能力和解決問題能力。通過這樣的教學模式，能夠培養實踐能力強的人才。

2 以工程認證為導向的“5E”教學模式的教學思路

2.1 課程特點

采用雨課堂為媒介的線上線下混合式教學模式來引領機械基礎課程改革[3]，以工程認證為指導思想，采用“5E”教學模式進行教學?！?E”模式將整體教學進程劃分成課前、課堂和課后3個過程，通過探究、吸引、解釋、評價和遷移5個步驟，關注教學和學習之間的協同狀態，將以工程認證為導向的教育理念融匯于教學環節中。以學生的行動驅動為核心內容，在教學過程中強調學生的主體地位和教師的主導作用，同時借助各項措施提高學生綜合素養，幫助學生達到期望的學習目標[4]。

2.2 研究現狀

2.2.1 存在問題

當前，我國機械基礎課程教學面臨一些挑戰，這些問題主要集中在兩個核心方面。首先，教學過程中缺乏高效的電子教學資源，限制了教學內容的更新和豐富性。目前，電子教學資源主要依賴網絡下載，但這些資源往往內容陳舊、形式單一，難以滿足現代教育的需求。因此，迫切需要加強虛擬模型庫的建設，積極引入優質的互聯網教育資源，以提升教學資源的質量和多樣性。其次，教學中缺少實踐性教學活動，會影響學生將理論知識應用于實際問題的解決中。實踐性教學是培養學生動手能力和創新思維的重要途徑，缺乏實踐環節會削弱學生的學習體驗和實際應用能力。為解決上述問題，需要將傳統的實體課堂教學與先進的信息技術相結合，這不僅能夠激發學生的學習熱情，還能有效提升學生的學習能力。通過采用多樣化的教學方式，可以全面提高教育教學質量，為學生提供更加全面和深入的學習體驗。這種綜合教學模式將有助于學生更好地掌握機械基礎知識，提升綜合素養，可為未來的學術和職業生涯打下堅實基礎。

2.2.2 現有教學模式與先進教學模式的對比

在先進教學模式中，機械基礎課程的理論課與實踐結合多，書本教學與數字化教學結合多，習題作業少，動手制作多，課堂討論多（“5E”教學模式），屬于教師引導大于灌輸式的課堂教學（“5E”教學模式）。相比先進教學模式，現有的機械基礎教學主要差距在于數字化教學、工程實踐教學和思維引導教學3個方面。鑒于現有的教學條件和基礎改革的循序漸進性，應依照思維引導教學改革（短期容易實現）→工程實踐教學改革（需要實踐環境，中期可實現）→數字化教學改革（需要數字化模型搭建，中長期可實現）的過程開展，其中思維引導教學改革更容易提升機械基礎課程的教學質量。

3 以工程認證為導向的“5E”教學模式的教學實施

“5E”教學模式是一種常用于教育領域的教學模式，在機械基礎課程中，應用該教學模式可以提高學生的學習效果和參與程度。通過應用“5E”教學模式，學生將更積極地參與到機械基礎課程學習中，有助于培養實踐能力、問題解決能力和創新思維，激發學習興趣，提高學習效率。

3.1 目標導引，自主探究

在課程開始之前，采用探究式學習方法能夠有效點燃學生對機械基礎課程的好奇心和興趣。為此，教師可以利用雨課堂平臺，提前給學生分發精心設計的任務記錄單，使學生能夠明確地把握課程的核心要點和難點。這種準備不僅能幫助學生有針對性地預習，也可為他們指明學習方向，從而使學生在課堂上能夠更專注地參與討論和實踐，提升學習效率。

此外，教師可以通過提出引人深思的問題，展示與機械基礎緊密相關的現實世界案例，或通過激發學生已有的知識基礎，進一步吸引學生的注意力。例如，教師可以探討機械基礎在現代生活中的廣泛應用，如交通工具、家用電器等，讓學生認識到學習機械基礎的重要性和實用性。通過這種方式，學生不僅能夠理解機械原理，還能夠看到這些原理是如何在實際生活中發揮作用的，從而激發他們深入學習的動力。這種教學策略有助于培養學生的批判性思維和解決問題能力，能為他們的終身學習奠定堅實基礎。

3.2 興趣吸引，合作探討

在教學中，教師要在課前制定完善的學習任務記錄表，讓學生以小組形式在課堂上進行思考、討論，并協同處理任務記錄表中關聯的各類問題。通過自主設計、獨立開展并得出正確結論，學生將積極參與到學習過程中，通過實驗、小組討論或探索性的學習活動，可培養學生的實踐能力和解決問題能力。在機械基礎課程中，學生可以通過拆解和組裝機械設備、觀察機械運作及進行簡單實驗等方式探索機械基礎原理。

3.3 教師引導，解難釋惑

教師不僅要傳授給學生基本的理論知識，更要幫助學生深入理解知識，從而激發學生的洞察力及創造力。此外，精彩的實踐活動也會讓學生更清晰地掌握所學知識，從而更好地發揮自身潛能。教師可以引導學生整理和歸納所探究和總結出的知識和經驗，通過示意圖、表格、模型等工具來解釋相關原理，幫助學生建立概念框架。

3.4 自我檢測，相互評價

隨著時代發展，當前的教育更加注重培養學生的綜合素質和創新思維。教育團隊正努力探索一種更新穎、更科學、更全面、更客觀、更公正的考核方式，旨在更好地激發學生潛能，促進學生的全面發展。同時，要進一步引導學生將所學知識擴展和應用到新情境中?？梢栽O計一些拓展性的任務或項目，讓學生運用機械基礎原理解決實際問題并進行更深入的研究，例如讓學生設計一個簡單的機械裝置或分析一個復雜的機械系統。

3.5 知識遷移，能力拓展

當一門課程即將結束時，教師應根據學生的需求給予適當的指導，幫助學生梳理所需的信息，以提高學生的個人能力，培養學生的獨立思考能力。通過小測驗、項目報告、展示等方式來檢查學生的學習成果，也可幫助教師進一步調整和改進教學策略。課堂改革應以實際案例出發，配合知識點的講授來解決實際問題，同時結合食品領域的需求對課堂知識點進行梳理，并在課后進行在線復習和預習，形成閉環的高效教學模式[5]。

機械基礎教學改革的實際操作如圖1所示。

4 結語

基于工程認證導向的“5E”教學模式是為適應機械基礎教學的新需求而提出的，強調以成果為目標、以學生為本，采用逆向思維教育理念，通過探究、吸引、解釋、評價和遷移5個步驟，能有效激發學生的學習熱情，使學生積極參與課堂活動，從而達到最佳的教學效果。在教學中，不斷深入實踐“5E”教學模式，可以顯著提升教學質量，培養學生的職業技能。將“5E”教學模式成功應用于課堂教學中，形成一套適合食品學院學生的機械基礎授課模式，不僅可以考查學生的學習情況，也能加強學生對問題的理解。“5E”教學模式更注重學生在課前課后的持續學習效果，讓學生對機械感興趣，有利于激發學生的求知欲，真正讓機械基礎課程發揮后續工科課程的“排頭兵”作用，從而為工程認證的持續改進作出貢獻。

參考文獻

[1] 鄧佳佳，胡友武，盧金樹.基于工程教育認證的機械設計基礎課程教改探索[J].管理觀察，2019（23）：140-142.

[2] 馮英浩，張小奇，仲夢媛.基于行動導向的“5E”教學模式在中職機械基礎課程中的應用研究[J].新疆農機化，2022（4）：46-48.

[3] 李坤，馬懷宇，林洪，等《. 果樹栽培學基礎》線上線下混合式教學應用研究[J].農業科技與裝備，2023（5）：91-92.

[4] 牛紅恩，韋翠翠.基于能力提升與過程評價融合的機械設計基礎課程設計教改探索[J].內燃機與配件，2021（20）：238-239.

[5] 張歡唱，蔡春芳，丁艷.基于在線開放課程線上線下混合式教學模式考核評價方式研究——以機械基礎課程為例[J].現代職業教育，2022（18）：104-106.

基金項目：沈陽農業大學教育教學研究青年項目（2022-158）