基于工程案例导入的翻转课堂教学设计与应用

郝鸿雁

摘要：在理解翻转课堂理念的基础上，结合培养应用型工程技术人才的要求，提出基于工程案例导入的翻转课堂教学模式及其设计原则。在“机械工程测试技术”课程教学中，以“船舶推进轴系扭振与轴功率测量”具体工程案例导入为例，介绍了该模式的设计与应用全过程。

关键词：翻转课堂；工程案例导入；教学；设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）47-0047-02

随着我国高等教育的改革深入，伴随着信息技术的快速发展，各种新型的教学模式相继出现。这些教学模式从不同程度上改变了传统课堂教学的形式，更加注重学习者的主体地位和能力的培养。我国《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》指出，“教育信息化的发展要以教育理念创新为先导，以优质教育资源和信息化学习环境建设为基础，以学习方式和教育模式创新为核心”。并且明确鼓励应用翻转课堂新理念。目前，已经有越来越多的学校将翻转课堂运用到实际教学中，并取得了良好的效果。

翻转课堂的基本思路是：把传统的学习过程翻转过来，让学生在课外时间完成针对知识点和概念的自主学习，课堂则变成了教师与学生之间互动的场所，主要用于解疑答惑、汇报讨论等，从而达到更好的教学效果。

《浙江省高校课堂教学创新行动计划（2014—2016年）》（浙教高教[2014]102号）文件精神中要求把提高学生的工程应用能力作为重点。浙江海洋大学东海科学技术学院（以下简称我校）机械设计制造及其自动化专业是省级特色专业，所开设的诸多专业课程具有理论性强、推导复杂、难于理解、多学科多知识点融合的特点。传统的教师讲授的教学模式很难调动学生的学习积极性，学生也不能从根本上理解所学的理论知识和实际的工程应用之间的关系，也就是不知“为何学”、“學为何”，学习效果不是很好。将工程案例导入到课堂能很好地解决这样的问题。但大学每门课程课时数有限，理论学习和工程案例导入在有限的课时安排中存在“厚此薄彼”的问题。所以可以引入翻转课堂这种理念，就是把必须掌握的理论知识让学生在课下通过老师提供的多媒体资料（包括录像、课件、学习文档等）来完成。老师在课上结合工程具体案例巩固所学知识点，把理论和工程实际运用进行对接，来提高学生分析和解决实际工程问题的能力。

“机械工程测试技术”课程是高等学校机械类各专业的一门专业基础课。通过本课程的学习，培养学生能合理地选用测试装置并初步掌握静、动态测量和常用工程试验所需的基本知识和技能。下面结合笔者在讲授该课程中的具体运用情况，介绍和分析基于工程案例导入的翻转课堂教学方法。

一、翻转课堂教学设计原则

翻转课堂作为一种全新的教学模式，只有对其进行合理的设计，对整个教学流程进行有效规划，才能发挥该模式的教学效果。笔者在理解翻转课堂内涵的基础上，结合培养应用型人才的实际需求，辅以长期一线教学的相关经验，总结得出基于工程案例导入翻转课堂设计中应遵循的原则：（1）教师引导，学生为主原则；（2）翻转课堂前期学习资源全面性、多样性原则；（3）课上工程案例选择以真实性、与基本理论充分结合、便于拓展为要；（4）全面的考试评价体系有助于促进学生学习的积极性；（5）翻转课堂适度原则，并不需要每节课都要“翻转”。

下文以“船舶推进轴系扭振与轴功率测量”具体工程案例导入为例，介绍翻转课堂的教学设计全过程。

二、课堂前期学习资料的准备制作

该翻转课堂适合课程进行到中后期实行。按照一般教材的章节安排，学生已经学习过的知识点包括信号初步、测试装置、各种传感器的动静态特性、信号处理等。结合实际工程案例需求，需要学生重点掌握的知识点包括：振动测试、力与扭矩测量、虚拟仪器技术等。

学习资料包含一部分文档资料，主要包括教材、讲稿、参考书籍等，还有一部分视频资料，包括通过屏幕截屏自己制作的一些讲解小段落，还有一些来源于网络上的视频资料，需要仔细甄别选用。

三、课堂中导入工程案例

工程案例要来源于工程现场，笔者选用的工程案例包括现场录像、测试设备现场连接状况、测试真实数据等。

在导入工程案例前，同学们讨论：“船舶推进轴系扭振与轴功率测量”工程案例要解决的工程问题是什么？被测量包括哪几个？分别使用什么传感器来测量？测量效果和精度能否满足工程需要？现场测试过程中应注意哪些事项以尽量减小误差？带着这些问题需求解决的方案，有助于学生树立工程意识，提高解决实际工程问题的能力。

让同学们观看现场录像后，请大家画出测量系统原理图，和参考原理图对比，分析合理性和优劣。参考原理图如下图1和图2所示。

船舶推进轴系是船舶动力装置的主要组成部分，对其进行必要的检验和测试对船舶能否安全可靠地运行有重要的意义。在船舶制造完成或者大型检修完毕后都要进行相关试验。

提供给大家现场实测数据，请大家分析和计算结果：得出在不同转速状态下的轴功率，根据扭振测量数据得出转速禁区等。

进行知识扩展。例如参考原理图中所示的传感器能否采用其他类型的传感器替代？转速测量共有多少种方式？转矩测量的方式是什么？应变片的信号可否有线传输？扭振测量可否采用接触测量？……

从以上例子可以看出，一个选择得当的工程案例可以包括课程中的绝大多数内容，并且能把课堂中散碎的知识点进行有效串联，使得课程知识成为一个立体化的体系。通过翻转课堂的设计，近乎于将工程现场搬到课堂中来的工程案例导入可以使得学生和工程实现零距离接触，极大提高学生的积极性和工程素养，为将来作为工程技术人才打下良好的基础。

四、结论

基于培养应用型工程技术人才的实际需求，采用翻转课堂的模式，充分利用课上与课下时间，合理组织安排，将工程案例导入课堂，是一种行之有效的方式，笔者在应用中取得了较好的教学效果，学生普遍反映良好。同时在实施翻转课堂的教学中，从前期准备资料，后期工程案例选择，提出问题、分析问题到解决问题的全过程中自己也得到锻炼和提高，有利于以后更好地适应当代高等教育发展要求。

当然，在实施基于工程案例导入的翻转课堂教学过程中也会有许多值得思考和解决的问题：在一门课程教学中实施几次翻转课堂为宜？导入几个工程案例？任何一个工程案例不可能把全部教学内容都包含进去，这些“知识死角”如何讲授？……这就要求我们认真思考，多和学生交流，积累经验，以期进一步提高教学质量。

参考文献：

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