基于微课模式的金工实习闯关式教学创新实践

程乾坤

（桂林航天工业学院，广西 桂林 541004）

金工实习是一门针对机械大类和近机械类学生的重要实践基础课程，是学生了解机械加工生产过程的必修课，是培养动手实践能力、提高综合工程能力，培养工程情感、态度和价值观不可缺少的实践环节[1]，在培养学生的创新意识以及工程素养等方面具有其他课程无法替代的作用[2]。传统的金工实习教学模式以教师讲授为主，学生按照教师所讲内容进行技术模仿完成零件的加工，和实习报告的撰写。这种教学模式方法单一，难以做到以学生为本，不利于培养学生的主观能动性和创新意识。针对金工实习过程中的痛点问题进行分析，采用线上线下混合式教学，在课堂理论教学中将复杂烦琐的重点难点问题制作成微课，机床实操环节加入虚拟仿真教学环节，构建闯关式教学模式，对传统的金工实习教学体系进行改革，提高金工实习教学质量。

1 金工实习教学目标及教学痛点问题分析

金工实习教学的主要任务是使学生初步接触机械加工知识，积累工程领域相关知识，为后续的相关学习建立实践基础，金工实习主要围绕八大机械基础制造工种展开，主要包括钳工加工实习、车加工实习、铣削加工实习、焊接加工实习和铸造加工实习等。针对传统金工实习教学进行分析，主要存在以下几点问题。

1.1 学生理论学习能力强，实践能力弱，工程素养较差

金工实习教学主要面对的是机械类或近机械类的理工科学生。这些学生具有较好的理工科理论基础，理论学习能力强，应试能力强，具有较强的动手实践欲望，但是没有经过专门的制造类技术技能训练，工程素养较差。

1.2 金工实习教学知识点较多，教学重点难点琐碎分散，理论教学占用时间长

以桂林航天工业学院为例，针对机械专业学生，需要完成包括钳工、车工、铣工、焊工在内共计90个学时的学习。以钳工教学为例，在整个金工实习教学环节中为30学时，普遍的学时安排方法为12个理论学时和18个实践学时，在12个理论学时中，学生要学习钳工安全操作规程、金属切削原理、钳工加工基本方法、加工精度检测方法、工艺编排、装配基础等在内的15个知识点，学生的注意力不能保持长时间的集中，在实践环节中学生要练习操作包括划线、锯削、锉削、钻孔、螺纹加工、量具使用、台虎钳装配以及完成鸭嘴榔头的加工。对教师来说教学任务量大，课时安排紧张，对学生来说在短时间内要学习大量的新知识和实践训练，学习任务重，完成实践作业时间紧张。

1.3 缺乏科学的考核方法，影响了对学生实际学习效果的客观评价

教师对学生成绩评定主要依赖于学生完成的实践作业质量，但是在较短的教学和实践环节中，对学生实践作业的考核仅仅只能反映出学生在短时间内掌握技能的能力，不能综合反映学生在学习过程中所提高的自身工程素养、合作能力以及面对复杂工程问题时找出解决方法的能力和创新能力。

1.4 教师教学手段单一，无法满足创新应用型人才培养需求

金工实习教学过程中，主要采用老师讲授、演示，学生听讲、模仿的教学方式，尤其是实操训练环节，教师演示时不能多方位多角度地展示给学生，学生在教学过程中处在被动，缺乏主动性，难以锻炼学生主动克服困难的能力，难以体现以学生为本的教学观念，难以培养学生的合作精神和工匠精神，学生的综合素质难以得到提高。

2 创新理念及思路

2017年2月18日，综合性高校工程教育发展战略研讨会在复旦大学召开，在此次会议上，新工科一词被正式提出，随后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”等新工科建设的三个指向。新工科建设是高等工程教育为了应对新一轮科技革命与产业变革的挑战而采取的积极行动，是以新技术、新产业、新业态和新模式为特征的新经济对高等工程教育改革的强烈需求。[3]金工实习是高校工程素质教育中的第一个环节，以“新工科”为指导思想，结合以培养应用型人才为主要目标，拟定如下创新思路：

（1）将培养学生的工匠精神以及爱国主义精神融入课堂思政教学，以大国工匠事迹为典范，加强学生对工匠精神的学习引导，引起学生学习兴趣，鼓励学生在实践环节中挑战更高难度和加工精度；（2）将教学内容制作成微课分享到校内线上教学平台，将线上教学纳入教学环节，打造线上线下的混合式教学模式；（3）机床实操实践环节增加虚拟仿真教学环节。学生在教师演示结束后，先通过机床操作虚拟仿真APP进行练习，达到一定熟练度之后才可上机实操。（4）建立闯关式的教学模式，合理规划好教学过程中的重点难点梯度，将不同难度的知识环节分开，学生只有达到相应的教学目标要求才可以向下一个教学环节挑战。（5）改善成绩考核机制，将学生的工程素养、理论环节、实践环节、合作环节、挑战环节表现综合考量纳入成绩评定。

3 创新方式及手段

3.1 采用线上线下混合式教学

采用线上线下混合式教学方法，教师提前将教学中的次要内容制作成微课，在课前给予学生预习，课后学生巩固和复习，在课堂上减少次要内容和琐碎知识点的时间占比，将主要时间都用在教学的重点难点上，充分利用学生注意力集中的时间，提高课堂效率。

3.2 课程微课化

针对教学中的重点难点问题，在课堂上采用微课化的教学方式，难点问题当堂解决，例如在钳工装配的教学中，将关于装配的基础理论知识和装配技术问题通过微课有效地结合，在讲解结束后循环播放，给学生呈现一个更为直观的装配教学环境，减少了教师组织学生所浪费的时间，教师可以有更多的时间对学生进行指导，因材施教。

3.3 机床实操训练环节加入虚拟仿真教学

实操训练环节，教师采用演示法授课，学生无法多方位多角度地观察教师实操技术，容易在实操中忽略细节，产生安全隐患，加工出的零件精度也很难达到教学要求，学生数量也较多，教师难以照顾到每一位学生。在教师实操演示结束后，学生先通过机床虚拟仿真APP进行模拟练习，教师可以针对每位学生出现的问题进行指导，学生达到一定的熟练程度后才上机实操，大大降低了学生发生意外的概率。

3.4 建立分级闯关式的教学模式

分级闯关式教学就是在新工科范式下以学生为本，尊重学生间的个体差异，因材施教。考虑到每个学生的动手能力和学习能力不同，建立分级闯关式的实践模式，设置有一定难度梯度的教学模块。在教学过程中，教师先设定一个难度较低的教学目标，学生需要在规定时间内完成要求拿到对应项目的基础分值，学生只有在完成本阶段的学习任务之后才可以继续下一阶段难度更高的学习任务，使学生在学习过程中形成一种闯关式的学习模式，实施多层次、全方位的实践训练，形成学生之间互相追赶的学习局面，激发学生学习兴趣，提高学生学习的目的性、积极性、和成就感，培养学生的挑战精神，使学生知道理论知识在实际工程问题上的应用，形成理论应用于实践，实践反馈于理论的学习模式，从而拓展学生的应用能力、创新意识、科学态度和团队精神，使他们既具有一定的动手能力，又具有工程设计能力，综合提升学生的工程素养。

4 教学创新评价

基于微课程的闯关式教学创新实践改革，较好解决了金工实习钳工教学过程中的痛点问题，同时提高了教学质量。教学质量的提高主要体现在五个方面：（1）教学过程中利用线上线下混合式教学，优化了课堂理论和时间，提高了课堂教学效率，使学生实践环节时间更充足；（2）使用微课程的方式教学，给学生呈现一个更为直观的教学环境，大大减少了教师组织学生所浪费的时间，教师可以有更多的时间对实践过程中的学生进行指导，提高了课堂效率；（3）机床实操训练引入虚拟仿真教学，缓解了人机比压力，降低了学生产生意外的概率。（4）分级闯关式教学模式激发了学生的学习兴趣，提高了学生学习的目的性、积极性、和成就感，培养了学生的挑战精神和合作竞争意识。（5）教学环节融入对学生的工匠精神和爱国主义精神的培养，综合提升了学生的工程素养

整体而言金工实习钳工教学改革改变了传统的教学模式和教学方法，使教师的教学效率提高，学生的学习效率提高，增加了学生的学习积极性，提升了学生的综合能力，同时提升了教师教学能力，做到教学相长。