创造“美好的学习”

刘晨曦 吴勃 王宏宇 晁栓

“新工科”计划是我国教育部在面对技术与产业变革下工程新业态和未来发展新趋势、国家战略发展新需求以及国际竞争新形势下提出的，旨在以应对变化、塑造未来为建设理念培养多元化、创新型卓越工程人才。显然，“新工科”的提出对高等工程教育和工程科技人才培养提出了更高的要求，同时也为工科专业的发展及课程改革提出了新的方向和契机。

基于课程的学习是大学生专业能力塑造和综合素质养成的重要途径，让学生在课程开设的过程中乐于学习、享受学习，才能达成最佳的教学效果。笔者作为机械及相关专业基础课程《公差与检测技术》的主讲教师，在深入分析了该课程教学实践现状的基础上，本着超越知识本位，为学生创造“美好学习”的理念，积极开展教学创新和实践探索，制定了以线上线下混合式教学模式为载体，以高效信息技术与教育“深度融合”为手段的总体创新思路，遵循“知识建构-能力培养-情感认知”三位一体目标，从学习环境、学习资源、学习活动、教学评价多维度进行全方面的创新实践，为培养多元化、具有创新思维、卓越实践能力的工程科技人才提供支撑，也可为其他新工科课程的教学改革提供参考和借鉴。

一、教学实践中面临的痛点问题

《公差与检测技术》是一门实践性强、应用广泛的专业基础课程，带领学生掌握准确表达技术要求及检测方法的工程语言，与制造行业技术标准（特别是产品几何技术规范（Geometrical Product Specification， GPS））紧密衔接。课程着重讲述机械零件公差设计与检测的相关知识，培养学生对零件几何量精度进行理解、分析、设计及检测的能力。在工业4.0的驱动下，制造业正发生着巨大的转型，而作为组织现代化生产重要技术基础的GPS标准体系也正处在更新换代的关键时期。为对标ISO新一代GPS标准体系，国家标准化管理委员会对传统以几何学为基础的产品几何技术规范进行了全面修订，于2017年起逐项发布实施，并仍有较长的修订与推广阶段。

《公差与检测技术》（后简称为公差课）作为与GPS标准紧密衔接的专业课程，必须及时跟踪最新标准，并将相关的主要技术内容贯彻于教学当中。由于本次标准修订涉及面广，持续时间长，教材的更新无法与最新发布标准做到完全同步。因此，为支持本课程立足于行业前沿，在每一轮次的教学过程中，如何做好课程资源的整合、课程内容的重新组织，是教学实践中的痛点问题之一。

随着高等教育教学的发展，本科专业培养计划学分学时不断压缩，公差课也由早期的48学时压缩至40学时，再压缩至32学时，传统的单一课堂教学模式为保证知识逻辑构建不得已弱化了对学生解决问题及创新能力的培养，导致学生在后续实践环节，特别是在毕业设计中已呈现出较大的问题。因此，如何从课程教学模式上进行改革，从源头重塑教学设计，是提升本课程“高阶性、创新性、挑战度”的另一大痛点问题。

二、创新教学设计及实施

为解决公差课中的真实痛点问题，笔者提出以创造“美好的学习”为理念，以线上线下混合式教学模式为载体，以高效信息技术与教育的“深度融合”为手段的总体创新思路，遵循“知识建构-能力培养-情感认知”三位一体进行教学设计，从创设智慧教学环境、整合适应性学习资源、规划多元化学习活动、实施多维度教学评价等方面进行全方面的创新实践。

1.构建教室-SPOC平台-社交平台智慧教学环境

受新冠肺炎疫情的突发影响，基于移动互联网环境组织教学活动得到了迅速发展。线上教学受益于在线云课堂能打破传统教室课堂在时间空间上的限制，又受掣于师生之间互动交流大大减少的客观事实。学生虽然可以自由支取云端资源用于自主学习，但是反馈渠道狭窄与互动时效不足往往使得学生产生无力感，特别是在遇到疑惑得不到有效的帮助和支持。为了提升学生“学”的主体意识和交互性体验，课程将物理空间（包括教室、教具、手机、电脑终端）、资源空间（包括SPOC学习平台、电子数据库）、社交空间（包括慕课堂、企业微信）进行融合，构建了教室-SPOC平台-社交平台智慧教学环境。在课程正式开始之前，即利用企业微信建立班级群，将教师与学生通过手机/电脑终端连接，便于及时发布公告，还作为教师补充教学资源、学生分享学习资源、在线答疑的重要环境。SPOC平台依托中国大学MOOC，由主讲老师以省级一流在线课程为基础进行再建，实时添加适应性学习资源，是学生进行自主学习、在线讨论、在线答疑的主要环境。教室则为师生沟通提供了最佳的环境，无论是由教師主导的重难点讲解，还是学生主导的案例研讨，通过面对面的交流，使学生有充分的支持感，从而获得良好的学习体验。因此，智慧教学环境所涉及的三类空间尽管功能各有侧重，但又相互联通以支撑全程的教学活动。

2.变“教师单向输出”为“师-生共建”整合适应性学习资源

前文对课程的痛点问题分析中提到，公差课与作为组织现代化生产重要技术基础的GPS标准体系紧密衔接。新一代GPS标准体系的中国化仍在进行中，因此对应于该课程的学习资源也要做到逐步更新、补充迭代。依托省级一流在线课程，学生能充分享用优质的自主学习资源，但已有教学视频大多基于第一代GPS标准。为确保教学资源的先进性，借助SPOC平台和企业微信推送最新的国家标准供学生对比学习，同时在课堂上还将新旧标准的区别进行重点讲解。另一方面，新世纪学生作为“数字土著”，具有较强的电子资源挖掘能力，以问题为导向布置学习任务，能有效调动其自主性和个性参与相关技术标准的获取与分享。教师引出新一代GPS标准体系的采标情况，学生调研相对应国家标准的发展历史，分别找到作废标准与现行标准，并在企业微信中进行分享。正是由于改变了传统教学内容的单一路径来源，使得该课程的学习资源在“师-生共建”中更为丰富，而学生在分享中也大大提升了参与感和主体意识。更为重要的是在这一过程中，学生对于课程的主旨思想之一标准和标准化的意义产生了内化作用，这在学生参与拓展项目时得到了明显的体现。6D796D81-E862-4138-82BC-7887D04FA7AC

3.以“学”为中心规划多元化学习活动

在整个教学设计中始终秉持“学为中心、教师做好牵引和扶持”的教学理念，根据教學内容的特点（如知识逻辑、理解难易、开放度等），调度学生的自主性和自治性，规划了多元学习活动，主要包括基于简单任务的个人自主学习、基于复杂任务的分组合作学习、基于开放任务（工程案例）的项目研讨学习。具体来说，个人自主学习是贯穿于课程各章节的主要学习活动，学生在SPOC平台中观看讲授视频、参与讨论、完成作业、测验等;在自主学习中产生的疑问由教师进行重难点梳理，并提升（线下课堂为主、线上为辅），达成架构知识逻辑的目标。合作学习是在自主学习基础上通过分组协作完成复杂任务的新型学习方式，促进学生在相互启发、相互质疑、形成共识中实现知识-能力-情感目标的均衡达成。针对不同章节设计了不同类型的复杂任务，包括课堂讨论（如分析车床溜板箱手动机构中的配合类型，课堂0.5学时）、制作并分享思维导图（梳理表面粗糙度轮廓及其评定的基础知识和方法，课下+课堂1学时）、延拓探索（阅读前沿学术论文了解增材制造中的几何量精度问题，课下）等。为了促成学生对课程知识的融会贯通与解决实际工程中几何量精度问题的能力，在整个教学过程中分节点进行了两次基于工程案例的项目研讨。第一次安排在课程中段，选取学生较为熟悉的齿轮减速器中的输入轴零件，要求分析图样中精度设计的合理性（课堂1学时）;第二次安排在全部课程内容学习之后，从往届学生的实践作品智能垃圾箱中选取的几个典型零件（主轴、轴承端盖），要求分组完成零件的结构和精度设计改进，制作PPT汇报答辩（课下+课堂2学时），与前者相比，后者的挑战度和创新性要求都有明显的提升，而学生的参与热情也被充分地调动起来。

4.基于多维度数据实施全过程立体评价

现代信息化技术在本课程的教学开展中起着巨大的支撑作用，借助慕课堂工具，学生在前文所述的智慧教学环境中的各类学习活动得到了有效的数据闭环，并便于统计分析。基于简单任务的个人自主学习主要在SPOC平台完成，相应的线上学习成绩由平台自动给出，并同步至慕课堂中。学生在教室里参与的随机点名、课堂练习、签到、讨论等活动得到了有效记录，形成了学生的过程学情统计。利用慕课堂中问卷功能，可对分组学习任务进行生生评分，并计入平时综合成绩部分。课程总评成绩分为线上综合、平时综合、线下期末考试和试验四部分，分别占比15%、15%、50%和20%。线上成绩评分标准为：讨论表现占20%、单元测验成绩占20%、单元作业成绩占20%、线上期末考试成绩占40%;其中讨论成绩根据学生的有效参与次数计分，单元测验及期末成绩由系统判定，单元作业由学生互评判定。

三、教学效果及反思

笔者针对公差课亲身经历了由传统课堂教学转向在线开放课程建设、线上线下平行式教学、线上线下混合式教学的多轮次改革探索和实践，在教学效果上有较为明显的改进。通过对比近几个教学周期教学班课程总评成绩平均值及学生评教结果，可以看出线上线下混合式教学模式得到了学生的认可，也取得了更好的教学效果。学生能真正理解GPS标准和标准化的意义，掌握零件精度设计的方法。在教学班发布调查问卷统计显示，半数以上的学生对前文所述的教学改革表示欢迎，自己的学习获得感有切实提升，特别是项目研讨能明显提升学习热情，促进协作意识。

教学持续改进永无止境，在“新工科”需求的大背景下，学生培养目标一方面要能快速适应多元知识的更新迭代，更重要的是满足对创新型卓越工程人才的要求。随着制造业信息化生产的发展和CAD/CAM/CAQ/CAT等的实用化进程，未来还将在学科交叉及创新能力培养方面做出更多的教学创新和实践探索。

四、结语

《学记》言：“君子之于学也，藏焉，修焉，息焉，游焉。”这句来自中国古代教育论著中的文字，与当今“新工科”背景下人才培养目标不谋而合。意指学习不能浮于表面，透过实操和反复训练而有更深刻的体会，将所学内化为自己的素质，最终能够在相关领域开发、想象和创新。本文详细介绍了在“新工科”背景下的课程教学创新探索与实践，基于线上线下混合式教学模式，借助高效信息技术，为学生打造全程“美好的学习”，达成“知识建构-能力培养-情感认知”三位一体的课程目标。所述创新实践经验对新工科课程教学改革具有参考和借鉴意义。

【项目来源：江苏大学高等教育教改研究课题（2021JGYB058）“后疫情时代提升学生学习自主性的策略探索与实践研究”、教育部机械基础/工程训练教指委联合立项教改重点课题（JJ-GX-JY202109）“金工课程教材与课程协同创新中的课程思政问题研究与实践”。】6D796D81-E862-4138-82BC-7887D04FA7AC