新工科背景下“机械制造基础”课程改革研究

温 泉，王 娜

（1.东北大学机械工程与自动化学院 辽宁 沈阳 110819；2.沈阳城市建设学院机械工程学院 辽宁 沈阳 110167）

伴随着产业的升级转型，教育部于2017年2月在复旦大学召开了高等教育发展研讨会，会上首次提出了“新工科”专业建设。所谓“新工科”是相对于传统工科专业而得名，特指面向新兴产业，突出多个学科交叉融合的复合型、宽口径的本科专业，主要目的是培养适应新兴产业的创新型、复合型“新工程”领域技术人员。以智能制造工程专业为例，该专业隶属于机械工程学科，主要面向精密装备、数控装备、航空航天、汽车制造、轨道客车和能源装备等领域，培养智能装备研发与设计、智能工厂规划与仿真和工业应用软件开发与应用等方面的专业技术人才。为支撑该专业的培养目标，“机械制造基础”课程整合了“机械工程材料”“互换性原理及技术测量”和“机械制造技术基础”三门课的机械类专业基础内容，为后续课程学习奠定工程基础。线上线下混合教学模式是“课堂教学革命”的典型模式，解决了传统教学的弊端，将互联网和信息化技术与课堂教学相融合，以学生为中心，借助教学交互工具，实现多角色、多环节、多空间、多手段教学，从而实现教与学角色的转变。

1 教学改革背景及现状

“机械制造基础”课程是机械类各专业的先修基础课程，传统课堂教学老师“讲”“写”“画”“练”，学生“听”“记”“背”“算”，显然这种“填鸭式”的授课模式不能充分调动学生学习的积极性，单一进行知识传授已无法满足新工科专业创新型、复合型的人才培养需求，具体表现为以下四个方面：

本课程的知识内容是多门课程交叉融合而成，专有名词和工程术语较多，内容繁杂抽象，综合性强，学习起来有一定难度。还要求学生有扎实的工程基础，课上兼顾复习“工程制图”“材料力学”等先修课程的基础知识，课堂教学学时紧张。

传统课堂教学的形式单一，属于“填鸭式”教学，以教材为主，结合板书和教学课件、演示动画等手段，进行系统的知识点讲解，学生被动式接受，这种教学方式学生的参与度极低，不容易激发学生的学习兴趣和热情。

学生习惯以课堂学习为主，课上做笔记、划重点，课后被动地完成作业，没有自主系统地学习，学习主动性没有得到好的培养，因此课程教学目标达成度较低。

考核形式单一，传统课程教学70%－80%的成绩以期末考试为主，学生到期末考试前突击复习，集中背诵笔记上的知识点，忽视平时的过程学习，不重视实践技能的培养，因此考核结果往往难以全面地反映学生的工程技能和学习效果。

2 教学改革的指导思想与改革目标

2.1 政策驱动

教育部发布了《教育信息化2.0 行动计划》，该计划强调要推进新技术与教育教学的深度融合。中共中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》中也指出：要充分利用现代信息技术，加快推动人才培养模式改革。2019年教育部颁发的《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》中进一步明确提出：大力推动国家级和省级一流课程建设，打造一大批线上线下混合教学模式的“金课”。发展“互联网+教育”、探索信息化教学、智能教育新形态，大力推动课堂教学革命。教师应致力于激励学生刻苦学习，下大力度开展教学改革，应侧重于增加学生的学习兴趣和时间投入，增加学生自主学习的时间比例，着重引导学生多读书、深思考、善提问、勤实践。

2.2 改革目标

线上与线下混合式教学模式其根本目的是促进学生学习和发展，将现代化信息技术和新兴教学手段融入课堂教学，建立师生共同探索、学习的和谐模式，是一种充分利用线上线下的教学空间、学习资源，开展多形式的教学交互、教学管理和学习评价的新型教学方式。最终目的是淘汰水课、打造金课，大幅度提升教学质量，具体目标如下：

角色转变，以学为本。传统教学中，教师是教学活动的主体，教学的进程和掌握程度均由教师掌控。混合式教学能够打破传统教学这种“先教后学”，转换成为“先学后教”“教学相长”的模式。课前利用慕课平台开展辅助教学，学习提前了解基本知识点，以便于课堂学习有的放矢。课上引导学生深入思考，主动提出问题，师生共同解决学习中的困惑和难点。课后引导学生利用网络教学平台上的优质教学资源进行有针对性的复习，完成作业，实现课程教学目标的达成。

空间转换，调取资源。混合式教学突破了传统教学空间上的限制，学生可以随时随地地调取优质的教学资源，更大程度地满足了学生多样化学习的需求，进而可以实现教与学的角色转变。

多元互动，多维评价。混合式教学在实施过程中，除了主讲教师以外，还需要线上智能助教、课程教学团队等教学服务角色。借助教学交互工具，实现“师生互动”“师师互动”“生生互动”“人机互动”，更有利于开展形成性评价、多元化评价、多维度评价。通过动态的、全方位的考核评价，从而促进学生学习的投入和积极性，达到深度挖掘学生学习效果和个性化服务的目标。

3 线上线下混合教学改革模式

“机械制造基础”课程线上线下混合教学模式是一个有机的系统，各环节相互关联、相互依托、相互影响。

3.1 网络教学平台与课程资源建设

网络教学借助于MOOC 网的SPOC 平台开展线上教学活动，根据课程的教学目标和课程教学大纲，在网站上为学生提供大量优质的网络教学素材，包括微课讲解视频、多媒体课件、案例库、工程图纸资料、习题集及授课视频等资源，教师预先设定学习内容、达成目标及学习时长。同时，为学生提供先进的实践教学资源，例如生产制造过程、机床切削过程、装配调试、质量检测等视频或动画，从而提高学生对专业知识的感性认识，加深对产品生产过程和智能制造等技术的理解。

3.2 课程实施过程

课前学习——自主预习。教师课前布置学习任务，学生利用网络教学平台开展自主学习，课前完成预习作业。课前任务设置截止时间，以督促学生及时完成课前学习。课前自主预习主要包括四方面的内容：①概念及专业术语。通过微课、文档等资源，简明扼要地帮助学生了解基本概念和专业术语，课前先理解基本知识点；②章节重点和难点。教师以知识清单的形式，列出本章节学习的重点，对于难点设置分步骤的学习挑战；③相关扩展资料和应用案例。在基本知识点的基础上，进一步为学生提供扩展资料，包括国家技术标准、新兴科技等；④问题反馈。教师在评论交流区记录预习收获，鼓励学生提出预习问题，以便精准开展线下学习。

课堂学习——助力翻转。课堂教学主要包括以下四方面：①问题反馈。教师根据预习任务完成情况的反馈，进一步讲授学生没有掌握的薄弱知识点；②精讲重点和难点。课堂教学要再次精讲重点和难点，梳理各知识点之间的联系等；③案例研究式学习。教师给出案例，学生以小组为单位，通过团队协作拟定解决方案，开展组间成果汇报和交流；④总结评价。教师总结各组学生的完成情况，组织开展组内自评、教师点评和组间互评。线下教学最主要的目的是解决学生课前学习的疑惑，教师组织和指导学生讨论交流，同时适时地开展随堂测试，通过典型的案例研究式学习帮助学生将知识转化为能力。

课后学习——拓展提升。在课后学习中，教师一方面布置典型工程计算问题作业，另一方面以开放式的大作业设计为主，引导学生分析问题、查阅资料，形成自己的观点和解决方案。每次大作业侧重整合一个模块的课程内容，覆盖若干个相关联的知识点，同时融合最新的产业和技术发展，训练学生运用所学知识分析处理工程实际问题。课后学习能进一步帮助学生系统地掌握课程的教学内容，从而达到学以致用的目的。

3.3 学生考核与评价

本课程最终考核成绩由平时成绩（过程成绩）和期末考试成绩（结课成绩）组成，课前学习占总成绩的10%，考核形式以线上测验为主，主要考核学生完成预习任务并参加线上测验的完成情况；课堂学习占总成绩的20%，考核学生个人或小组参与讨论、交流、汇报等活动完成情况；课后学习占总成绩的20%，主要以设计作业为主，考核学生个人或小组完成设计作业的情况以及成果质量；期末综合考核占总成绩的50%，以闭卷考核为主，综合评价学生对知识点的掌握程度以及作答的准确性。混合式教学模式相对于传统线下的教学更注重学习过程中的考核。全方位关注学生的平时表现，包括观看视频时长、自主查阅资料、完成预习任务、讨论区的发言、课堂参与表现、随堂测验、课后作业完成情况等，最终与期末考试成绩合成，更加公平客观地评价学生的学习效果。

4 结语

“机械制造基础”课程是智能制造工程专业重要的学科基础课，课程本身知识跨度广、重难点多、与工程实践结合紧密。本课程教学团队经过几年研究与探索，对照新工科专业建设指南，从课程的教学内容、教学形式、考核评价等方面开展了全面的改革与实践。教学中充分利用网络优质教学资源，实施多角色、多环节、多空间、多手段教学，从而实现教与学角色的转变、“填鸭式”课堂向思考型课堂的转变、传统课堂向开放式课堂的转变。经全面客观的分析和评价，线上线下混合式的教学模式更符合学生知识学习的认知规律，更有利于学生理解和综合运用知识。经问卷调查了解到，新的教学模式更有利于促进学生学习时间和精力的投入，增进知识的理解和工程实践能力的提升，切实保证了教学目标的达成。