新工科背景下内燃机专业课《汽车构造》SPOC教学研究与实践

张亮 王靖岳 吴净 苌转

摘要：为响应教育部提出的“卓越计划”及“新工科”建设要求，本次教学改革在“中国大学MOOC”平台上完成了《汽车构造》SPOC平台建设，在教学内容、教学流程及评价方法等方面进行了深入的研究与实践。实践表明这种线上、线下混合教学模式有效的激发了学生的的学习热情，提高了学生的工程实践能力及职业素养，最终提高了教学质量。此次课程改革体现了工程教育与现代信息科技的紧密融合，为“新工科”人才培养模式的探索提供了借鉴与参考。

关键词：新工科;汽车构造 SPOC;混合教学模式

中图分类号：G64                                         文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）10-0238-03

0  引言

随着“工业4.0”概念的提出，我国也提出了“中国制造2025”计划，以实现向制造业强国转变的目标。为适应时代发展需要及应对日趋紧张的国际环境，教育部在“卓越工程师教育培养计划”的基础上，提出的要深化工程教育改革，开展“新工科”建设。“新工科”建设要求改造升级传统工科专业;加快培养新兴工程领域技术人才;探索工程人才培养的新理念、新模式、新技术。“新工科”人才要求具备创新能力、工程实践能力及良好的职业素养。随着信息网络技术的不断发展，社会即将全面步入“5G”时代，我国的教育行业与信息科技技术联系势必更加紧密。始于2020年疫情打乱了社会生活的节奏，线上教学模式起到了关键性作用，线上教育规模得以迅速发展壮大。由于工程教育注重实践的特殊性，可以预见线上与线下的混合教学将是高等工程教育发展的必然趋势。像《汽车构造》这类综合性较强的专业基础课，已经很难完全依靠传统的教学模式、方法达成“新工科”的人才培养目标。对这类专业基础课的教学改革的关键在于：一方面如何调整传统的教学手段、教学内容去适应行业的发展变化;另一方面如何建立、健全、完善这种新型混合教学模式来提高教学质量。

1  《汽车构造》课程特点及教学模式分析

1.1 《汽车构造》的课程特点

《汽车构造》是内燃机专业、车辆工程专业的一门必修课，教学过程由理论教学及实践教学组成。其教学目标是：使学生掌握发动机及汽车各个总成的结构、组成、工作原理;了解汽车新结构、新工艺、新技术;正确拆装发动机等总成部件（实践环节）。课程着重培养学生的工程实践能力、创新能力及探索精神，并为后续《内燃机设计》、《汽车设计》等课程奠定理论基础。传统《汽车构造》课程面临的难题主要体现在三个方面：

1.1.1 学时问题

工程教育越来越重视实践教学，理论课程学时被极大压缩，《汽车构造》属于认知型的专业基础课，其总学时由原来的72缩减到现在的56。随着汽车技术的不断发展，汽车及其各个总成的结构、功能都发生了很大的变化，为了让学生充分了解汽车的发展变化，教学内容上也要增加汽车新结构、新技术等内容。课程需求的增加与学时变少产生了矛盾，这个矛盾是传统教学模式无法调节的。

1.1.2 教材内容滞后

教材更新的速度跟不上汽车技术的进步节奏，陈旧的内容无法调动学生的学习热情，这与创新意识培养目标矛盾。

1.1.3 教学评价方法单一

教学评价包括学生学习效果、课程评价等。教学评价的最终目的在于发现问题（学法与教法的缺陷）及解决问题（改善教学方法以提高教学质量）。传统的教学评价方法很难及时发现问题所在，解决问题更难以做到。

1.2 SPOC教学特点分析

SPOC是指小规模限制性在线课程，它将课堂教学（包括实践环节）与线上教学相融合，打造课前、课中、课后几乎所有的教学活动，重组了教学流程。与MOOC的差别在于：①受众群体规模较小，主要是本校学生;②增加了MOOC不具备的线下指导与互动;③课程评估更加准确、有效。SPOC的教学模式与翻转课堂类似，其模式都是学生课前自主学习+师生课堂互动学习（知识内化）。区别在于翻转课堂是教学模式，而SPOC包含了教學活动的内容及载体（教学平台）。SPOC解决了理论教学时间被压缩的难题;通过网上丰富的教学资源解决了教材内容陈旧的问题;SPOC的课程评价方法更及时、有效，极大地提高了教学质量。因为学生同时参与线上课程考试及测验，因此这种模式也适用于校际合作（本科生联合培养）。

2  《汽车构造》教学过程实施

《汽车构造》SPOC教学活动内容及流程主要包括：①教师课前发布教学大纲及学习计划;定期发布教学视频及教学材料;布置作业及测验;学生依照学习清单完整视频观看、自主学习、讨论。②课中教师组织线上和线下授课（含实践）、学习交流、课堂讨论、课堂答疑。③课后学生完成线上、线下测验及作业，由SPOC系统生成课程评价，教师根据教学评价有针对性指导、改善教学效果，教学过程如图1。

本次课程改革以中国大学MOOC平台为基础，完成了SPOC的课程平台搭建。教师首先按照知识点对授课内容进行整理归纳，在学校的资助下依据知识点录制了相关教学视频，并由教师将其上传到教学平台中。经过后期不断的修葺完善SPOC的教学资源中不仅包括大量精心录制的教学视频（对应知识点），还针对教学视频（知识点）设置了相应的作业、测验习题供学生自主学习、巩固记忆及复习。

2.1 课前活动安排

按照教学计划要求，教师在SPOC平台上通过发布课程动态、课程计划、课程配置资料、课程活动通知、教学大纲等相关教学资源，向学生展示课程知识结构框架，以便学生对课程形成总体认识和概括了解。通过自主观看教学视频，学生初步掌握相关理论知识，在SPOC平台上以提问、留言等方式进行初步的互动交流。SPOC平台实现了在线教学平台和移动课堂的融合，只要有网络的地方学生就可以通过移动端（手机、笔记本等）进行课程学习。

2.2 有序开展线上、线下教学活动

在线实时教学则可以通过课程平台或雨课堂等在线教育软件实现与学生的互动及交流。为达到良好的线上教学效果，教师将根据《汽车构造》的授课内容及学生预习（自主学习）的效果，采用串讲、精讲、课堂讨论等多种形式进行在线辅导。由于是在线教学，教师无法与学生面对面交流。为了增强交流效果，教师需要在教学手段和教学方法上多下功夫。这一点要向直播界的网红学习，尽可能的活跃课堂（直播间的）气氛，带动课堂节奏，避免课程枯燥、无趣。例如在线教学过程中可以采用点名、提问、抢答的方法紧紧抓住学生的注意力，及时把控课程节奏、掌握学生的知识的理解情况。

线下教学则在教室或实验室中进行。通过线上的自主学习及在线教育，学生已经基本掌握课程的内容，教师可以进行有针对性的指导及答疑解惑，从而释放了线下课堂的教学时间压力。SPOC支持教师将时间和精力转向更高价值的活动中，如互动交流、任务实践、讨论等，完成知识的延伸及内化。而像《汽车构造》之类的专业课更注重实践环节，通过现场观摩、动手拆装等形式更有利于学生实践能力、工程素质的培养。

2.3 课后教学评价

当结束一个章节的学习，学生需要及时完成并提交线上测验及作业，SPCO线上平台可以自动完成测验及作业评分（根据教师上传的答案文件及评分规则），生成课程统计报告：包括课程数据统计、测验成绩评估、学习数据统计等，如图2。教师可以籍此直观掌握学生的学习时间、知识掌握情况。及时掌握学生的学习动态有助于教师进一步制定、调整教学内容，以提高教学质量。

3  教学思考

本次课程教学改革采用了SPOC线上、线下混合教学模式，解决了传统教学模式诸多问题，其优势体现在如下几个方面：

①更加自由的教学模式。SPOC教学统支持多种教学理论及教学方式及教学设计;支持不同学生的学习方式、学习方法和学习过程，有效地提高了教学效率，改善了教学质量。

②具有更高的教学效率。学生课前预习及自主学习使得教师线上、线下授课更具有针对性，节约了课堂时间，提高了教学效率。

③全面掌握教学过程。通过SPOC统计工具，教师能够及时掌握学生学习状况;通过线上、线下的答疑、反馈、交流令教师全面介入学生的学习过程，改善了学生学习效果。

④良好的出勤保证。借助SPOC学习统计，有效掌握学生的日程出勤情况;学生也需在指定时间内完成相应作业及测验，保证了出勤率。

⑤因材施教。根据课程统计工具，教师全面洞悉学生各方面信息，更有利于因材施教。例如在教学中的某些知识点，根据学生不同的情况提出不同的要求或问题。

与其他教学方案相比较（傳统教学、MOOC、翻转课堂），SPOC更适合《汽车构造》这类的工程教育教学，其特点比较如图3。当然，不管是SPOC还是MOOC都是刚刚兴起，面对这一新兴事物，学校、教师、学生都需要一个认知和适应过程，任重而道远。教师更要以积极乐观的心态去面对，不断改善教学手段、丰富教学内容以达到更好地教学效果。

4  总结

为了达成《汽车构造》的课程教学目标，满足“新工科”的高素质人才培养方案要求，本课程进行了“线上课程”与“线下课程”相结合的SPOC教学改革。本次教学实践改革为其他工科课程线上教学提供了借鉴与帮助。

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