项目驱动的应用型课程翻转式教学初探

徐哲 刘西 黄泽好 路世青

摘 要：翻转教学能够有效提高学生掌握知识的程度和获取知识的能力。文章以《汽车故障诊断与检测》课程为例 分析应用型课程的翻转教学特点 选取课程重点内容以项目方式设计翻转内容 开展知识库建立、教学流程、课堂组织、课程考核等的规划 并对与应用型课程翻转教学紧密相关的实验室开放问题进行探讨。教学实践表明 该方案具有一定的可操作性。

关键词：应用型课程;翻转教学;项目驱动;实验室开放

中图分類号：G420  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）18-207-04

Abstract： Flipped classroom mode can effectively improve students' ability to master and acquire knowledge. Taking the course of automobile fault diagnosis and detection as an example， we summarizes the characteristics of the flipped classroom of the application-oriented curriculum， designs some teaching contents in the way of project， carries out the planning of flipped teaching， and makes comments on the laboratory opening problems.

Keywords： Application-oriented curriculum; Flipped classroom; Project driven method; Lab opening

CLC NO.： G420  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）18-207-04

引言

当前国家正在推动部分高校向应用型本科转型 以满足现代工业社会对高素质技能型人才的需求。应用型本科要求培养的人才兼具一定的工程基础和分析能力[1] 在这个过程中 应用类课程发挥着重要的作用。应用类课程往往采用以教为主或先教后练的方式进行 虽然学生能够解决预先学习的案例中的问题 但当条件发生一定变化时 学生往往又无所适从[2]。要解决该问题 需要进一步提高学生获取知识的能力和逻辑推理能力。

翻转式课堂转换了学生在学习过程中的角色 有利于培养其自主学习能力 在当前教学研究中已形成一股潮流[3-4]。在应用型课程中应用翻转式教学能够让学生面对具体的工程项目 自主去发现问题 并使学生在工程实践中逐渐掌握解决问题的方法 是解决应用型课程教学困境的一个途径[5]。本文针对《汽车故诊断与检测》课程 采用项目驱动教学方法解决翻转课堂教学中的实际问题 选择课程重要内容设计项目 一方面做到重点突出、效果显著 另一方面将未知风险限定在已知的范围内。

1 应用型课程《汽车故障诊断与检测》特点

《汽车故障诊断与检测》是一门实用性比较强的课程 主要让学生通过观察、嗅觉、声音判断等方式和推理相结合寻找故障原因 并掌握专用故障诊断设备的使用方法 其主要内容分为两个部分。汽车检测部分的任务主要是讲授汽车专用检测设备的使用方法 完成对汽车各个零部件、总成和整车的检测 在知识体系上与汽车构造的知识体系兼容 因此可以依据传统顺序讲授 以有利于学生构建检测的知识体系。

汽车故障诊断部分由于实际故障多种多样 有限的课程内不可能覆盖汽车可能发生的全部故障。传统教学方式仅以PPT或视频的方式展示某些故障现象 往往给学生一种迎刃而解的感觉 但是实际操作和分析过程会比想象的要复杂和多变 如果依然按照汽车结构的顺序进行讲解 将造成与实际严重脱节 难以获得故障检测能力。

汽车故障诊断与检测课程另一个特点是操作教学往往需要花费较多的时间 对设备原理的学习基础而繁杂。如果用传统的课堂讲授方式进行教学 较长的讲授时间会造成操作与讲授脱节。而且课程时间有限 也不允许安排过多的学时。

2 应用型课程翻转式教学的建设方式

针对《汽车故障诊断与检测》课程的特点 选取了项目驱动方式设计翻转式教学过程。建设中进一步明确学习目标和规范学习内容 把教学内容隐含在项目之中 让学生在项目的解决过程中提出问题 并经过思考和老师的指导 自己解决问题。为充分利用学生的高效学习时间 仅对重点部分采用翻转教学 其它部分内容则课堂讲授和学生自学相互结合。

2.1 翻转内容规划

结合汽车故障与诊断课程的课时 共选取了5个方面作为翻转内容 这五个项目难度由简单到复杂 具体包括：

2.1.1 发动机的无负荷测功方法

该内容主要突出检测方法 学生能够通过该项目的学习 学会转化测量目标 设置合理的测量过程。该部分着重培养学生的理论分析能力 也使学生认识到分析的重要性 避免学生形成认为检测就是读仪表数据的观念。

2.1.2 发动机点火系统的检测与诊断

该部分内容主要对汽油机的点火信号进行测量 要求学生能够使用专用示波器 掌握发动机的点火系统的基本原理 学会采用正-逆向思维相结合的方式去对故障进行诊断。

2.1.3 车轮定位检测

该部分内容主要学习设备的使用方法 包括设置检测过程 结合车辆的状态与操纵对车轮的定位参数进行测量。

2.1.4 车轮不平衡度检测

主要掌握车轮动不平衡的原理 以及车轮重新平衡的方法。该部分是将检测与再平衡维修相结合的内容。

2.1.5 车轮侧滑量检测

对车辆侧滑检测的原理进行掌握 促进学生理解车辆整车检测的过程和原理 能够理解整车检测的意义和目的。

从以上五个项目的内容可以看出 所设计的项目突出本科层次特点 内容上理论和实践相结合 能使学生对故障诊断和检测过程有进一步的感悟。

2.2 项目驱动设计

在翻转课程内容构建过程中 需要将知识内容蕴含于项目中。具体设计内容有：（1）项目目标;（2）项目的基本对象认知;（3）项目相关理论;（4）项目相关工具的原理与操作;（5）项目的基本学习流程;（6）项目成员设计共六个部分。以发动机无负荷测功项目为例 具体内容如下：

2.2.1 项目目标

了解无负荷测功的原理 实现对发动机的无负荷测功 评价发动机的性能。

2.2.2 项目的基本对象认知教学设计

发动机在车上的位置及开启过程;发动机功率测量的工具;发动机测量的基本步骤;发动机功率测量变量的测量方法;视频和实车相结合的知识支持。

2.2.3 项目相关理论教学设计

提供板书视频 讲解发动机无负荷测功的基本原理 加速时间法和瞬时加速度法。

2.2.4 项目相关操作的教学

包括设备使用、设备安装、操作过程等方面的知识 可以通过视频的方式讲解。

2.2.5 项目基本学习流程的規划

通过安排文档资料和视频资料的排列顺序 和对资料按一定的顺序设置解锁环节 进行学习流程规范。

2.2.6 项目成员设计

将全班学生分组 由同学互帮互助提高翻转教学的效率 根据任务初步设计每个小组由5人组成。

需要指出的是翻转学习过程主要完成理论的准备和基本对象的认知 以及对操作过程的了解。实际测量或试验过程还是要在老师的指导下完成 避免学生在不完全掌握规范的情况下操作设备 特别是发动机等运转设备 造成安全问题。

2.3 建立系统知识库

知识库是开展翻转课堂的基本条件 知识库中的内容除了课本知识外 还应该补充课堂外的知识。知识库内容的载体包括视频类、图片类、文档类等多种形式 知识库构建主要表现出以下特点：

2.3.1 逆向-正向相结合的知识体系

故障诊断与检测是对以往课程知识的运用 在故障分析的过程中 需要对以往的知识点进行逆向思考。这就需要学生具有扎实的专业基础 对汽车构造 汽车理论 汽车电气与电子设备等知识能够有较为深刻的掌握。由于实际上学生对这些知识点的掌握参差不齐 因此需要构建相应的基础知识库 补充相应的知识。

2.3.2 多种媒介的知识库体系

网络的普及为翻转课堂的开展提供了便利条件 现有知识的媒介包括书本、声音、视频等 其中视频对应用型课程的教学更为重要 比如对设备的操作讲解 采用图像和声音结合的解说比纯文字更直观 也更为有效。

2.3.3 碎片化知识点和系统化的知识体系

根据学生学习的特点 对课程涉及到的知识点需要以较为碎片化的方式进行组织。比如 示波器的使用 在以往的课程和实践中并没有涉及 需要将示波器的相关功能做成视频进行简短的介绍。

碎片化的知识展示特点在于重点突出 但是课程最终要以建立完整的知识体系作为目标 因此需要从整体上进行规划 如在网页上采用知识树的形式整体知识体系。结合教学步骤规划 完成知识系统性的学习。

2.3.4 实物知识库

实物操作知识是知识库的一部分 是应用型课程知识准备的关键 内容上包括实际试验台或车辆 以及与试验台相关的操作软件和说明文档。实物准备是应用型课程区别于理论课程翻转教学的一大特色 为课程准备的各种试验台应对应不同层面的知识 包括简单操作、设备认知、系统综合等层面。应用型课程在设备的需求量、设备的价值等方面明显高于理论课程。

3 翻转式教学的组织

3.1 翻转学习流程引导

在学生自我学习过程中 需要按照一定的顺序去理解和实施项目。以发动机无负荷测功为例 学生需要首先了解什么是无负荷测功 为什么要有无负荷测功 懂得该方式是评定使用过程中汽车发动机功率的有效方式。然后了解无负荷测功瞬态法的基本工作原理。在知识的理解上 要知道测量功率 需要知道扭矩和转速。

学习流程的引导 一方面要在相应的阶段以师生互动的方式去完成 另一方面要融合于知识库的构建过程中。

另外还需要对学生的自学进度进行监督。从知识的传授方面考虑 课前的督促的内容一方面要看学生取得的成果 另一方面也要看学生遇到了哪些问题 具体的操作方法包括：划分适当的时间节点 提供节点的任务安排 包括作业等。

3.2 翻转式教学的组内互助

学生水平参差不齐 而且一个人的精力也有限 思路上也有可能陷入死循环。结合项目的工作量 构建学习小组 可以有效提高学生的学习效率。在构建学习小组时 需要注意人员的水平搭配和性别比例结构。

3.3 翻转式教学师生沟通

学生学习过程中遇到问题如果不能及时解决 会形成挫折感 伤害学习积极性。翻转式教学设计需要建立沟通平台回答学生在教学中遇到的各种问题。沟通平台在交流中需要允许咨询问题的任意性 对学生问题的回复也可以由课程助理完成。学生在学习中往往会遇到相同的问题 所以可以设置平台全体可见 对重复问题学生可自行查询。

3.4 翻转式教学的课堂组织

采用翻转式教学后 课堂内容的组织主要目标是检查学生对基础知识包括基本概念、基本原理、基本操作步骤的了解 并在课堂上对学生的理解进行规范和引导。其中试验台的使用过程部分会遇到课堂过大 教师无法全面指导的问题 所以课堂教学中 往往还需要教学助理的参与 教学助理可以从研究生中选择。