“新工科”环境下“机械制造技术基础”混合式教学探究＊

庹军波，杜彦斌，李 平

（重庆工商大学机械工程学院，重庆400067）

教育部为满足新技术、新业态、新产业、新经济等发展需求提出的“新工科”建设，已成为新时期国家推进高等教育改革的新战略，并在国内工科高校掀起了教育教学改革热潮，尤其是课程教学改革[1]。“机械制造技术基础”课程作为机械电子工程、车辆工程、机械设计制造及其自动化等机械类专业的必修课，在机械领域中具有举足轻重的地位且历史悠久[2]。因此，如何提高“机械制造技术基础”教学效果和探索“机械制造技术基础”教学模式已成为当前机械领域教学的改革研究热点之一。

1 教学现状

1.1 教学任务紧且内容多

一方面，“机械制造技术基础”是在“机械制图”“机械设计”“工程力学”“工程材料”“金属工艺学”“互换性与技术测量”等课程学习的基础上进一步建立的课程，它是“金属切削原理”“刀具设计”“机床概论”“机械制造工艺学”“夹具设计原理”等课程的组合体。作为五门课程的组合体，“机械制造技术基础”课程教学内容相对十分繁多。

另一方面，随着高校应用型人才模式导向的提出，许多高校为了让学生走出校园，纷纷采取了缩短学生在校时间的措施，因此，许多课程的教学课时都受到了一定的冲击，“机械制造技术基础”课程也不例外。目前，就笔者所在高校，“机械制造技术基础”课程在机械设计制造及其自动化专业中课时仅为64学时，在机械电子工程专业中课时仅为56学时，在面对如此多的教学内容时，课时的安排十分紧张。

1.2 课程内容与工程实际联系不紧密

“机械制造技术基础”已出版相当多的教材，如卢建恒等编写的《机械制造技术基础》、于骏一等编写的《机械制造技术基础》等。这些教材虽编著者风格不同，但基本内容和知识点相似，只是在某些内容上侧重点存在差异。

随着科学技术发展，当前制造技术和制造方法均已经发生了实质性的变化；智能制造和绿色制造的提出、增材制造的推广以及特种加工的进一步普及，使得传统制造方法市场占有率越来越低。同时，“机械制造技术基础”课程的基本内容多年未变，虽有版本更新，但还是20年前的内容，依旧主要围绕传统加工方法。因此在课程内容、知识点方面，“机械制造技术基础”课程已与生产实际有所脱节，联系不够紧密[3]。

1.3 学生工程能力培养不足

“机械制造技术基础”是一门实践性很强的课程，其教学目标之一是培养学生工程能力，包括从工程应用角度理解加工中存在的加工问题、掌握机加工工艺规程和装配工艺。针对此，其目前主要存在两个问题：①目前可指导本课程的实践教学课程（如认识实习、金工实习、生产实习等）与本课程在学期安排上相隔较远，导致理论学习和实践学习无法同步进行，进而导致通过理论指导实践和通过实践巩固理论的工程能力培养方式得不到充分发挥。②教师往往是呆板地照搬教材案例进行理论知识介绍，很少结合实践环节的案例引导学生，进而减少了学生工程实践思考能力和理解能力培养的机会；同时，“机械制造技术基础”的传统授课方式为“填鸭式”面授，学生们很少有实践的机会，考核方式也较单一，通常为围绕课本的闭卷考试，不利于提高学生解决工程问题的能力。

2 对分课堂与慕课

2.1 对分课堂

对分课堂是复旦大学心理学教授张学新提出的课堂时间一半用于讲授教学、一半用于学生讨论的课堂模式，包括“讲授、独立学习、独立做作业、小组讨论、全班讨论”五个关键环节。其中，“独立学习、独立做作业”环节置于课堂内，称为当堂对分课堂；“独立学习、独立做作业”环节置于课后，称为隔堂对分课堂[4]。于教师而言，对分课堂仅需讲授主干内容，可避免了教学任务紧且内容多。但目前对分课堂存在一个难题，就是如何在缺乏对分教材情况下高效地完成独立学习，即高效地获取课堂所需知识点。

2.2 慕课

慕课（MOOCS）是大规模在线开放课程教育平台的简称（Massive open online courses），是互联网时代发展带来的线上教育。它可实现教学效能最大化，提高学生自主学习能力，突破学习时间和空间的限制[5]。

对“机械制造技术基础”课程而言，仅采用慕课，还存在以下缺陷：①弱化了教师的指导性，导致学生和教师之间产生距离感，学生学习散漫[6]；②慕课中，师生互动性较差，学生很多疑问难以得到及时快速的解决。因此，仅采用慕课进行“机械制造技术基础”课程教学是不够的。

由上可知，对分课堂和慕课各有利弊，二者结合起来，显然能更好地提高“机械制造技术基础”课程的教学效果。

3 基于慕课和对分课堂的混合式教学

本文提出的慕课和对分课堂相结合的混合式教学的核心在于将慕课置于隔堂对分课堂的“独立学习”环节，并在此基础上，以“慕课”为中心，设计和完善对分课堂的“授课、讨论”等其他部分，如图1所示。

图1 混合式教学的教学设计

3.1 讲授

讲授是对分课堂的风向标，主要由知识点面授和任务布置两部分构成。知识点面授要求教师在约1/2课堂时间内将本堂课的知识要点、知识重点和注意事项以抛砖引玉的方式给学生讲解，让学生明白“为什么学、学什么，怎么学和学到什么程度”。任务布置则是面授的基础上，给学生布置相应独立学习和小组讨论内容。

对分课堂的讲授环节对教师水平要求相对较高，一方面要求教师对知识点的把握十分明确，知道学习要点和难点，以及怎么学比较好；同时还要求老师清楚相关慕课的内容，从而才能针对地布置自学任务。

以“机械制造技术基础”课程中的“常见的定位方式和定位元件”章节为例。讲授环节中知识点面授为精简讲授不完全定位、欠定位和过定位的区别，并详细讲授1～2种常用支撑钉，重点介绍其结构要点和应用情形；任务布置环节中的独立学习为要求学生仿照支撑钉的学习方式，通过慕课学习支撑板、可调支撑结构、外圆柱面定位机构等；任务布置环节中的讨论内容为论述指定工件可采用的定位结构。

3.2 独立学习

独立学习是通过慕课实施的，目前较优秀的慕课有太原理工大学王时英等录制的“机械制造技术基础”课程、天津大学张冠伟等录制的“机械制造技术基础”课程和西安交通大学张俊等录制的“机械制造技术基础”课程。独立学习时，为减少搜索时间，提高时间效率，可由老师指定慕课视频；其次，为提高学习效果，学生应带着问题学习，所带问题由教师布置，难度等级为简单。

以“机械制造技术基础”课程中的“常见的定位方式和定位元件”章节为例。独立学习环节为自行观看太原理工大学录制的“机械制造技术基础”课程视频中“（四）固定式定位元件”下的第00：06：00—00：21：50时间段视频，然后以表格方式整理并呈现视频中出现的定位元件的结构要点和应用情形，后者也是视频学习时需要考虑的问题。

3.3 独立完成作业

鉴于“机械制造技术基础”课程当前的考核方式主要为闭卷考试，因此，作业采用理论为主，题型为“选择题+问答题+思考题”的模式。选择题和问答题以考查课本理论知识为主要目标，思考题则以启发和引导工程思维为主要目标。必要时，思考题亦可作为小组讨论的题目。

3.4 小组讨论和全班讨论

“机械制造技术基础”作为工程性很强的课程，其教学目标之一是培养学生的工程表达能力和工程思维能力。小组讨论模式为学生自由讨论，避免了学生面向教师产生的紧张感，进而可引导和培养学生面对工程问题时的思维发散能力和问题表达能力。小组讨论是对分课堂教学效果呈现最明显的环节，其讨论时间占约课堂时间的1/4～1/3。

全班讨论在小组讨论之后，其模式为随机抽取1～2学习小组向全班分享其讨论结果；同时教师对核心知识点和讨论结果做总结。整个过程宜低于课程时间的1/5。

以“机械制造技术基础”课程中的“常见的定位方式和定位元件”章节为例。学生分组自由讨论工件（由教师设计或指定）可采用的定位方式、定位结构，并阐明理由。为提高讨论效果，所制定或设计的工件宜具有多个加工表面，且每个表面加工需要的理想定位元件不同。然后，针对不同的表面，抽取不同讨论小组介绍其方案。最后，老师总结案例工件宜采用的定位元件，以及总结各定位元件特点及应用场景。

综上所述，相比于传统填鸭式面授，基于慕课和对分课堂的混合式教学具有以下优势：①缓解了教师对教学的紧张心理，对分课堂要求教师无需做到对知识点面面俱到的掌握，仅介绍课程中的重难知识点，剩余知识点通过学生自学，显然能明显减少课时的需求量，降低教学紧张度；②增强了课程内容与实际工程的关联性，小组讨论过程为工程实际案例分析讨论，包括课本中缺乏但当前工程却经常使用的案例，这样的案例分析显然增加与当前实际工程的衔接性和关联性；③培养了学生工程表达能力和工程问题解决能力，案例自由讨论加深了学生对理论的理解，并锻炼了如何利用理论知识解决实际工程问题的能力和加强了学生的工程表达能力。此外，课堂的对分降低了教师的面授时间，可避免对学生注意力持续性要求高的困境，同时多环节也能提高学生的学习兴趣，避免单一模式过长带来的疲倦感。

4 结语

通过分析“机械制造技术基础”教学特点和教学现状，提出了基于慕课和对分课堂的混合式教学方法。混合式教学的核心为将慕课置于隔堂对分课堂的“独立学习”环节，并围绕“慕课”设计和完善对分课堂其他环节。通过利用各个环节的优势，可有效解决现有教学现状中存在的不足，从而为“机械制造技术基础”课程未来教学改革提供宝贵经验。