反转课堂教学模式在《基础工业工程》课程教学中的应用

唐娟

摘  要：基于反转课堂教学模式的基本理念，从理论和实验教学内容及方式、教学视频设计和制造及教学效果评价方式等方面，对工业工程专业《基础工业工程》课程进行教学改革，以提高《基础工业工程》课程的教学效果，进而提高学生分析问题和解决问题的能力。

关键词：基础工业工程;教学内容;反转课堂;教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）10-0101-04

Abstract： Based on the basic idea of reverse classroom teaching mode， from the theoretical and experimental teaching contents and methods， the design and production of teaching video， teaching effect evaluation methods， etc.， the teaching of Fundament of Industrial Engineering in industrial engineering is reformed to improve the teaching effects， which can further enhance students' ability to analyze and solve problems.

Keywords： Fundament of Industrial Engineering; teaching content; reverse classroom; teaching reform

一、概述

《基础工业工程》是工业工程专业的核心课程之一。该课程以工作研究和现场管理为主要教学内容，要求学生能够掌握经典的工业工程技能，学会综合运用这些知识和技术解决生产实际问题，以实现生产系统运行过程的不断优化。据统计，工作研究和现场管理是企业最常用的工业工程技能，能够帮助企业充分利用现有的各种资源，在不需要投入或很少投入的前提下，降低成本、提高生产率。该课程专业技术特色显著、实践性强、各个知识点紧密联系。其不仅要求学生能够掌握理论知识，还要具有较强的动手操作能力。因此，在教学过程中，需注重理论与生产现场的结合，加强实践环节的建设，积极探索先进的教学理念、改革教学方法和手段，以提高课程的教学效果，培养学生的综合能力。

目前，已有不少学者针对自身学校工业工程专业办学的特点和教学条件，对《基础工业工程》课程的教学内容、教学方法和手段进行改革，如徐偉[1]针对福建工程学院《基础工业工程》课程的特点及教学中存在的主要问题，提出了课程的教学改革思路;周丽彦[2]对项目式教学下《基础工业工程》课程的教学思路、教学内容、要求及考核方法进行了探讨;宋维宾[3]以模拟的邮寄包裹服务流程为研究对象，从实验过程和内容、模拟情景创设和训练要点设置三个方面开发了流程程序分析实验，并对实验的效果进行分析和改善;王建林[4]依托盐城工学院的办学条件，从积极进行案例教学、引入现代教育技术、综合开发实验装置、开发网络课程学习平台、课程设计与生产企业同步等五个方面对《基础工业工程》进行课程改革;周清华[5]以工业工程特色专业建设项目为背景，分析了《基础工业工程》课程在整个学科体系中的地位，并从师资队伍建设、课程教学模式和内容、教材和实践教学模式等方面提出了课程的改革方案。李卫红等[6]基于学以致用模式，对《基础工业工程》课程的教学理念、教学方法、实践手段及考核方式进行改革。

综上可知，现有学者已对《基础工业工程》课程的理论教学改革和实验教学改革进行了较多的研究，但是，不同高校办学定位及教学资源的差异性，使得课程设置的时间及课时量具有较大的差异;同时，《基础工业工程》课程的实践性极强特点，使得该课程需加强实践教学内容的改革。笔者以所在单位面向工业工程专业卓越工程师培养的学科体系为依托，借助反转课堂教学模式，对《基础工业工程》课程教学内容、教学方法和教学手段进行改革，以促进学生准确理解课堂知识，认识知识从理论到实践过程中的重点和难点，提高学生运用知识发现问题和解决问题的能力，实现以学促用，以用促学，学用相长的教学目标。

二、反转课堂教学模式及适用性分析

反转课堂，又称为翻转课堂，颠倒课堂，是一种将线上课堂和面授课堂有机结合的新型教学模式。教师根据课程的教学目标和知识结构，制作短小精悍、教学信息清晰明确的视频，学生在课外通过视频和教师的在线辅导，完成知识的学习，实现学习过程中的信息传递;课堂上，教师可以针对学生学习过程中遇到的问题和难点进行有效的讲解，让学生展开充分的互动交流，进行自主思考，进而实现知识的吸收内化。反转课堂教学模式极大的改变了传统教学模式中教师和学生的定位与角色，已被越来越多的老师关注和尝试[7，8]。

然而，《基础工业工程》的课程特色使得其完全运用反转课堂难以改善教学效果，原因如下：1. 课程以制造型企业的生产过程为主要分析对象，其较强的实践性特征使得教学过程中需要讲解大量的企业案例。虽然，现有主流教材中教学案例较多，但是，案例以文字和图形方式描述，相关背景信息缺失;且课程开课较早，学生无法理解、分析和优化案例;2. 课程所涉及的理论知识及方法虽较为简单，但是因其来源于实践，知识面较广，涉及的专业名词较多，学生需要花费较多的时间进行资料阅读和查找方能明白基本概念，因此，单纯依靠课外视频学习会加大学生课后负担，不容易激发学生的课程兴趣;3. 大部分地方应用型本科院校学生的学习参与度不高，课外学习视频和在线辅导而课堂不讲授会使学生无法充分认识课程的重要性;部分学生对教学内容没有兴趣，不学习或较少进行课外视频学习。鉴于此，笔者借鉴反转课堂教学模式的基本理念，针对《基础工业工程》课程各部分内容的特点，部分运用反转课堂教学模式（半反转课堂教学模式），对该课程进行改革。在半反转课堂教学模式下，学生需要在课外通过视频和教师的在线辅导，完成部分知识点的预习;在课堂上，教师依据知识点的难易程度选择不同的教学方法，如针对较容易的知识点，以提问或让学生自行讲解为主;针对较难知识点，则以教师课堂讲解为主。通过教学过程的组织、引导及讲解，横向扩展学生思维，鼓励学生敢于发言;纵向提升学生思维，拔高其思路，培养其系统分析问题和解决问题的能力。

三、基于半反转课堂教学模式的课程内容设计

（一）理论教学内容的设计

《基础工业工程》课程的理论教学内容较为稳定，主要分为方法研究、作业测定、产线平衡和现场管理4部分，整个课程一般为32课时，理论课时为24课时。在半反转课堂教学模式下，每部分的教学内容、课时分配及教学方式如表1所示。

（二）实验教学内容的设计

在《基础工業工程》的课程设置中，实验课时一般为8～10课时，在该课时内只能完成3-5个实验;而在半反转课堂教学模式下，则可完成7-9个实验。同时，实验产品的选择对学生实验的兴趣和主动性具有较大的影响。传统的机械产品如喷油泵，结构简单，易于理解和操作，但是，该产品不具有趣味性，且结构固定，无法在实验过程中调动学生的好奇心和创新性，实验效果不甚理想。因此，笔者采用“巧手机械师16合1”玩具车建模系统为实验产品;该系统由29种机械零件构成，学生可根据自己的兴趣将其进行任意组装，形成不同的产品。经过5年的实验教学发现，该类产品的使用可帮助学生在组装产品过程中体验产品开发过程的乐趣，提高其进行后续实验的积极性和主动性;且该产品成本低，可反复拆解使用。在半反转课堂教学模式下，可完成的实验项目及教学要求如表2所示。

（三）视频的设计和制作

视频的制作和获取是实施半反转课堂教学的主要素材。《基础工业工程》课程的视频主要来源于实验室制作。针对理论教学模块，依据各个教学模块的知识难度及教学要求，组织多个授课教师，讨论、设计和制作视频。针对实验环节，依据各个实验项目的要求，以“巧手机械师16合1”玩具车建模系统为实验产品，设计实验任务、实验目的及训练要点，并选择若干名高年级工业工程专业学生，加以训练，使其能够以熟练工的操作速度完成既定产品的组装，并对实验过程录制视频。利用iDo视频编辑软件，对采集的视频资料进行后期处理，配以详细的讲解，并依据各模块涉及的知识点进行提问，引导学生巩固已学的知识。视频制作后，以依据现有的面向智能手机、平板电脑等移动终端的移动学习专业平台，发布教学视频、教学大纲及教案，并组织课程的学习、讨论、测试及作业提交和批改。

四、基于半反转课堂教学模式的评价方式研究

半反转课堂教学模式需要学生花费大量的课后时间进行视频的学习及相关知识的在线测试，同时，考虑《基础工业工程》的课程属性及实验环节在课程中所占的课时，可加大平时表现和实验环节在课程总成绩中的比重。具体成绩分布可按照实验成绩占30%，平时成绩占30%，考试卷面成绩占40%，计算课程的综合成绩。其中，平时成绩由学生观看视频的次数、在线测试结果、课堂表现及案例教学中改善方案的设计等构成;在实验成绩中，实验报告占20%，带教学生代表实验讲解和团队实验成果汇报各占40%。

五、实验结果对比

（一）对比实验安排

为体现半反转课堂教学模式在《基础工业工程》课程教学中实施的可行性和效果，特针对本校2016级工业工程学生，以实验教学环节为对象，开展对比实验。将全专业学生分为两组，每组20名学生。一组为实验组，按照半反转课堂教学模式下设计的方式和方法进行实验教学;共需完成6个实验，其中，工艺程序分析、动作分析和秒表测时在课内进行，需消耗8个课时（工艺程序分析需2课时，动作分析需2课时，秒表测时需4课时）;人机操作分析、联合操作分析、工作抽样和工时评价均以作业形式安排在课外。每一小组同学将事先获得各个实验的视频材料，以学习各个实验项目的要领;老师不再占用课内实验时间讲解实验的目的及安排，由学生以小组为单位，自行组织，在实验室内操作、讨论，老师则负责解答和指导;实验产品可在登记的前提下带出实验室。另一组为对照组，按照传统的方式进行，即在实验室内，先由实验老师讲解实验的目的和要求;然后，学生依据实验指导书，组织工艺程序分析、动作分析和秒表测时实验，实验产品不可带出实验室。

（二）两组学生成绩对比

以实验报告、实验讲解及团队实验成果汇报、实验知识点测试及问卷调查等形式，对两组学生的实验成绩和实验效果进行统计分析。两组的实验成绩分析结果如表3所示。

取显著性水平α=0.05，对实验组和对照组学生的实验报告、实验讲解及成果汇报、实验知识点测试成绩的均值和方差进行显著性检验。检验结果显示：实验组和对照组学生的三项成绩均值及方差均有显著性差异。其中，实验组学生的各个项目平均成绩均高于对照组;实验报告成绩的方差、实验讲解及成果汇报的结果显著高于对照组，实验知识点测试成绩的方差则显著小于对照组。该结果表明半反转课堂教学模式能够显著提高学生实验的主动性，减少学生在实验中的惰性，显著提高了实验教学的效果。

另外，针对实验目的、实验要求、实验安排、实验指导等各个方面，对实验组和对照组的学生进行问卷调查。在实验组中，89%的学生对实验的安排较为满意，并认同半反转课堂教学模式;7%的学生认为教学效果不显著;4%的学生认为教学效果差。在对照组中，60%的学生认为需要对实验目的、实验要求和实验步骤进行更为具体的讲解;40%的学生认为实验时间过短，导致部分实验的操作未能在课内完成。在实验效果方面，38%的学生认为实验有助于理论知识的理解和运用;45%的学生认为实验有助于理论知识的理解，但是在知识运用层面效果不显著;17%的学生则认为实验对理论知识的理解和运用作用不大。

六、结束语

针对《基础工业工程》课程在工业工程专业课程体系中的重要性和课程的实践性较强的特性，基于半反转课堂教学模式的基本理念，对该课程理论教学和实验教学的教学内容、教学方式和教学效果评价方式进行改革，并以笔者所在工作单位2016级工业工程学生《基础工业工程》课程实验的教学实践，对半反转课堂教学模式在该课程实验中的良好教学效果进行了论证。下一步，笔者将借助面向智能手机、平板电脑等移动终端的移动学习专业平台，实施《基础工业工程》课程教学的全面改革，并对移动教学的有效性进行分析。

参考文献：

[1]徐伟.《基础工业工程》教学新模式的研究与实践[J].机电技术，2014（3）：149-150.

[2]周丽彦.《基础工业工程》项目教学模式研究与探索[J].福建质量管理，2016（5）：184.

[3]宋维宾，马金山，兰建义，等.工业工程基础综合性实验开发与实践[J].实验科学与技术，2013，11（4）：31-34.

[4]王建林，马如宏，周峰.基础工业工程课程改革的研究与实践[J]. 高校实验室工作研究，2013（4）：27-28.

[5]周清华，肖吉军，张于贤，等.基于特色专业建设的课程建设与改革研究——以《基础工业工程》课程为例[J].教育教学论坛，2014（28）：265-266.

[6]李卫红，李和瑾，范海龙.“学以致用”模式的“基础工业工程”课程改革研究[J].常州工学院学报，2017，30（3）：79-82.

[7]殷海霞.基于反转课堂教学模式下的大学英语教学的探索[J].海外英语，2016（7）：54-55.

[8]李钊，王笑音，徐纪伟.反转课堂教学模式在组织胚胎学实验教学中的应用与评价[J].中国中医药现代远程教育，2016，14（5）：18-19.

[9]张绪柱.工业工程实验与实习教程[M].北京：机械工业出版社，2006.