基于混合教学模式“汽车发动机支架数据采集”教学探索

卞青青

（广东科学技术职业学院，广东 珠海 519090）

混合式教学，即将网络化学习优势和传统教学的优势结合起来的一种“线上”+“线下”的教学，既能够发挥教师引导、启发、监控作用，又能充分激发学生学习主动性、创造性和积极性。通过两种教学组织形式的有机结合，可以将知识学习以微课、动画、PPT 等形式放到线上即网络平台上，让学生分组学习，而把知识的内化与实践这一最难的部分放到线下，通过讨论和实践完成，这一教学模式促进学习者深度学习。

1 运用混合教学模式改革的必要性

传统的《逆向工程技术及应用》课堂以教师讲授为主，教师“满堂灌”现象普遍存在，从而忽视了以学生为主体的自主学习模式。这种以“教师为主导”的教学模式使学生在短时间内很难掌握所学的逆向设计知识，更难将学到的理论应用到具体的逆向设计各环实践中。

本课选取了数据采集这一教学内容，运用线上线下混合式教学模式，重新设计了“发动机支架数据采集”这一教学任务，进行了课前引导、课中探究和课后拓展三个阶段的具体混合线上线下混合教学设计。

2 基于混合教学模式的“汽车发动机支架数据采集”教学设计

2.1 技术平台选择

技术支持需求：学习任务发布、微课视频及PPT 等学习资料的呈现、在线讨论和测试以及课后任务布置以及贯穿于全过程的个性化指导等。

为了让学习者不再被限制于电脑桌前，而是根据学习者学习需求随时随地进行不同方式和不同目的的学习，采用移动学习方式。为了能够实现移动学习，可选学习通、智慧职教、雨课堂等平台，学生可通过手机APP 在线访问课程。

移动学习与混合式教学模式的结合，使学生能够使用手机，利用零碎的课余时间随时随地学习，更有利于教学目标的实现。

2.2 教学目标的确定

为了更有效地实施翻转课堂，笔者调研了三年制、二年制的机械设计与制造专业的学生的学习情况，调研结果显示：从具备的基础知识来看，学生具备尺规测量基础；在能力基础方面，学生了解手机拍摄全景照片；在学习特点方面，信息化手段接受程度高，但是学习被动，动手实践能力、创新能力有待加强。为了提高学生学习主动性，增强实践能力，激发学生创新精神，提升学习效果，确定了“汽车发动机支架数据采集”的教学目标。

知识目标：了解光栅式扫描仪工作原理；掌握光栅式扫描仪操作界面命令的使用。

能力目标：学会光栅式扫描仪的调节；能够进行系统标定，并对模型进行粘贴标记点；能够操作扫描仪软件，完成汽车发动机支架的数据采集。

素质目标：培养学生分析、解决实际问题的能力，提高学生的职业技能和专业素质；养成学生的自主学习习惯，培养精益求精的工匠精神。

2.3 汽车发动机支架数据采集教学任务“三阶五步”模型设计

结合线上线下混合教学模式，笔者设计出“三阶五步”混合教学模型，三阶是指课前、课中、课后三个阶段，五步是指在课中学习新知、制定方案、筛选方案、具体实施、评估检查。在整个教学过程中，教师起到监督、引导、组织、讲解关键问题点的作用。

第一阶段：课前引导，学习方式为线上学习。课前，教师制定课前“导学案”，教师需要根据学情和教学内容，借助信息化教学平台，以动画、微视频、ppt、图片等形式设计课前导学案，视频以2 ～3 个为宜，课前在线学习和测验一般不超过20 分钟。导学案中包含本次任务描述、学习目标、学习方式、考核方式以及课前学习包和在线测试。本次任务课前学习包：零件形体尺寸测量的方法及应用微课1 个、基于OKIO-3M 光栅扫描仪扫描零件底座的视频1 个、在线客观测试题1 份；在线任务：（1）讨论使用哪一种测量设备能够获得精度为0.02mm 汽车发动机支架测量数据。（2）客观测试题2 ～3 个题目。导学案设计完成后，教师在平台上设置完成截止时间后发布，一旦发布，学生手机端立即收到通知及学习资料。学生自主制定学习计划，使用手机上的APP，结合自身实际情况，观看导学案学习资料，对学习资料中的收获和疑问发布到移动学习端，然后进入在线测试。系统后台自动记录学生自测情况。通过自测结果和学生在线提问可知：学生对于是否粘贴标志点及怎么粘贴标志点失分比例很高。参照学生自测结果，确定了制定扫描策略及标志点粘贴方法为教学难点。

课前“导学案”是教师为学生设计的有学习目标、学习内容、学习流程的学习活动方案，是激发学生学习兴趣，培养学生自主学习和建构知识能力的一种重要媒介，它的着眼点与侧重点在于如何充分调动学生的学习积极性，如何引导学生获取知识、培养能力。这一块的设计初衷是激发学生学习兴趣，帮助学生将已具备的知识和新知识建立连接，并试图找出自己的疑惑点，为课堂内的探究学习做好准备。

第二阶段：课中探究，线上学习和线下探究相结合的学习方式。在课中，教师导入任务，客户为改进发动机支架的设计，委托我司采用合适的测量方法，获取汽车发动机支架点云数据，精度要求0.02mm。分析任务，结合学生课前自学内容，引导学生使用工业级光学扫描仪来逆向扫描支架。以学生为主体，通过学习新知、制定方案、筛选方案、具体实施、评估检查五环完成任务。结合课前自测结果和学生留言，在课堂上教师针对教学难点，按照由浅入深、由易到难，循序渐进的原则，设计为贴点原因、贴点方法、贴点找错、实际应用、讨论改进，将其分布到前三环中，通过小组互学、助学以及教师的指导、引导学生将知识的内化。

第一环中：线上推送学习资料：“光学扫描仪工作原理PPT”“OKIO-3M 扫描仪的标定微课”；小组助学后完成（1）扫描仪的标定；（2）讨论影响扫描精度的原因和常用的解决方法；

第二环中教师线上推送“OKIO 扫描仪扫描模式（单片扫描、拼接扫描）PPT”和“标志点的使用PPT”，这部分是学生关注的难点，在此部分教师给出典型错误实例，让学生分组讨论分析。在学生掌握基本贴点技巧后制定扫描策略；

第三环中：学生分组汇报扫描策略，教师和学生共同点评扫描策略，找出问题，让学生分组完善，这一部分加深贴点技巧的应用；

第四环中：教师线上推送“喷涂显像剂微课”“扫描仪操作步骤微课”，学生观看视频记录操作要点后领取显像剂、手套、镊子等工具对待扫描物体进行扫描前的喷涂处理，检查喷涂效果达到要求后开始扫描操作。

第五环：评估检查。线上线下混合教学的评价机制与传统课堂的评价完全不同。评价指标包含：过程评价、结果评价、态度评价、5S 评价四个维度，每个维度评价内容涉及线上自主学习过程、测试结果和线下讨论和实践结果评价。评价主体不止有教师评价，还包含自我评价、生生评价。

这个阶段，课程结束前教师在课堂上对本次任务进行回顾与总结，对知识点再进一步进行梳理，让学生能彻底理清知识脉络。需要注意的是，在整个过程中，每组有一位同学记录阶段讨论结果，并拍照上传，便于教师全程监控指导，为提供组内个性辅导或者对组间共性问题的讲解。

第三阶段：课后巩固延伸-课后测验、深度分析，以学生线上交流和讨论为主。

在这个阶段，教师或企业工程师在平台上推送阶梯难度任务，与课中任务难度相近的带底座人头像，较难的玉白菜模型、更难的长钣金件。企业工程师和师生通过移动平台进行互动和交流。这部分内容的设计，教师应考虑学生个性差异，设计不同层次的训练项目，学生可以视情况自由选择。通过合理的拓展对学生进行综合性训练才能提高学生举一反三、综合运用知识的能力。同时也可以通过平台上课后拓展的交流，继续改进教学设计，为下一届授课做好准备。

3 教学效果评价

线上线下混合式教学模式在学习内容、学习方式、学习环境发生了变化，它将课堂从枯燥的理论传授中解放出来，使得师生、生生之间能够在线下开展深度学习和互动，使课堂变成知识内化的主阵地。通过教学模式的改变，学生自主学习和解决问题的能力得到提升，实践能力有了进步。