基于SPOC的机械制造技术基础课程混合式教学改革与实践

张 静

（广东海洋大学，广东 湛江 524088）

在教育信息化和全球化的背景下，MOOC得以快速发展，目前比较认可的开放课程主要为基于行为理论的MOOC，强调对内容的记忆，通过观看教学视频学习，辅以在线测评等进行练习，属于知识复制型[1]。MOOC虽然具备完整的教学环节，但是不同学校课程体系构建不同，不同课程知识学习侧重不同，且需要学生具备高度的自觉性，因此，MOOC在专业核心课程教学有比较多的共享资源，但是在学校的课堂教学上并没有占据主体地位。但是之于MOOC基础上发展的SPOC课程具有教学适应性好，可以从专业培养学生全局出发，设置课程内容，教师可以完全介入到学生的学习过程，因材施教[2]。

1 传统课程教学的困境

机械制造技术基础是一门综合课程，与工程实践联系紧密，在课程教学中需要运用较多的先修课程的相关知识和技能，所以在学生调研中普遍反映该门课程难度非常大。课程体系重构中，课程的课时在逐步缩减，传统教学出现困顿，其主要原因为：①有限学时与课程内容广泛、繁杂的矛盾；②学生缺乏工程认知，对制造及工艺方面的专用名称很难短时间理解；③学生基础不一致，课堂难以全面了解学生的阶段性学习情况。简言之，在传统的教学模式里，教师难以全面接收学生学习的反馈情况，难以真正实施“以学生为主体、教师为主导”的教学模式，是传统课堂教学难以突破的困境。

2 基于SPOC课程教学改革的目的和意义

随着教学信息化的升级，基于网络教学的模式可以较好地实施“教与学”的双向反馈，教师可以以“学生发展水平”与“教学实施”的双向反馈信息为基础，对学生主体因势利导，使“以学生为主体、教师为主导”的教学真正发挥作用[3，4]。基于现代信息技术衍生的SPOC课程，教师可以充分发挥在教学上的主导地位，促进在课堂教学上与学生的深入交流，促进教学、考核的多元化，促进教学信息的资源化，推动学生主体地位的发挥，促进课堂教学的可持续改进。

3 基于SPOC实施教学改革的措施

3.1 建立以产出为导向的课程目标，梳理教学活动及内容

本门课程的主要知识体系是围绕“制造一个合格的机器零件”并外延至“装配一个合格的机器”，以此过程为主线将金属切削原理与刀具、装备及加工方法、机械制造工艺、机械加工质量及控制、夹具设计等有机结合起来。以“产出为导向”是OBE的核心理念，在教学过程中应围绕课程知识体系梳理学生的知识目标、能力目标、情感目标（课程思政），以培养学生的核心能力为中心，立德树人。

本课程的知识体系见图1，基于知识体系梳理的教学目标如下。

图1 课程教学内容梳理图Fig.1 The course teaching content framework diagram

教学目标1：能够应用金属切削理论和方法，典型表面的机械加工方法及加工装备，机械加工精度和表面质量方面理论与方法，机械加工和机器装配工艺规程设计理论和方法，夹具及其设计理论与和方法，典型机械制造新技术等知识，解决工程问题。

教学目标2：能运用原始误差分析法和加工误差统计分析法，对具体机械加工工艺系统进行加工误差计算与分析，发现产生加工误差原因和规律，并提出解决方案。

教学目标3：能制定中等复杂零件加工工艺规程以及设计一般复杂程度的专用机床夹具，并体现创新能力。

教学目标4：能对工艺方案进行经济成本分析。

教学目标5（课程思政）：坚定实现民族复兴信心；树立以科技创新促进社会进步的理想；养成又严谨做事，又讲科学方法论的工作作风。

3.2 增强学生学习能动性的教学设计

机械制造技术基础课程的特点是内容繁杂、机械工程专用名词多、并且带有一定的系统性。据调研，学生普遍认为课程比较难学，其中之一就是专用名词太多，其主要原因是学生缺乏工程实践经验，很难短时间理解，而且内容较多，学生信心不足。在教学上增强学生学习的主动性，可以提高学生学习的时效。

比如，工艺过程是学生早期接触的知识点，也是本门课程比较重要的知识点。在这节课程的设计上，选取学生在工程训练实践中实习数控车和钳工的照片，以学生实践的2个工件为例，讲述工艺过程、工序、安装、工位、工步、走刀，把学生参与的工程实践和课堂讨论结合起来，使学生在实际情景中学习，也提高了学生的兴趣。

再比如，夹具设计的课程内容，直接在实验室授课，并将学生分组，学习夹具及夹具的组成，使学生对夹具有感性的认识。再进一步要求学生汇报夹具设计的思路，夹具定位、夹紧遵守的原则，使学生掌握夹具设计的基本方法。

3.3 采用“课前——课中——课后”的任务教学模式

本门课程是一门大学时、教学内容繁多的课程，在课时相对压缩的情况下，既要保证课程内容的连续性，又要适度融入先进教学内容，仅仅依靠课堂教学，较难达成学生的学习目标；为此，本门课程依照“课前——课中——课后”的任务模式进行教学。

3.3.1 明晰课堂、课外学习任务

该教学模式的中心思想是让学生成为课程教学的主体，学生通过了解“我要学什么”“我要学到什么程度”，并通过线上考核让学生了解“我学到了什么程度”，以此方法让学生做课程学习的主人，提高学生学习的能动性。这种模式主要由老师来引导学生进行，即教师通过向学生发布任务及学习目标、以及布置阶段性任务的方式，以每次课程为一个单元，课前向学生发布课程任务——课前学生应该了解什么或复习什么、课堂授课的内容是什么、上一次课程的作业是什么等。

任务法的首要条件是让学生知道要学习什么，这也是教师在每次授课前应让学生了解的内容。如第一次课程第一个内容就是介绍本门课程的地位、作用以及学习内容、任务目标及学习方法，让学生了解课程学习在自己未来职业发展中的地位和作用，以及总概学习内容，图2为本门课程学习的知识内容，第一次课程就应该传达给学生。再如，每个专题授课时，第一个内容也是向学生介绍本专题的教学内容以及知识点以及知识点应达到什么要求，见图2。图3中用序号①、②、③表示了课程进度，同时用不同的符号表示了学习知识应掌握的程度，让学生在预习、复习和学习过程中能够目标性学习。

图2 课程简要介绍Fig.2 The course content guide map

图3 专题1的知识图谱Fig.3 The knowledge graphs for topic 1

每次授课前，教师在线上发布上课的内容以及课程要求，图4为第1次授课前向学生发布的信息，告诉学生课前、课中、课后应该做什么，让学生在每次学习前习惯去做学习计划，并且规定一定带有积分的考核，提高学生学习的能动性、提高学生学习的满足感。

图4 一次授课通知Fig.4 The one-time class notification

3.3.2 做好课堂的实时监测

在课中实施课堂考核还可以了解学生课堂学习的状态以及学生对知识的理解程度，形成一个较真实的反馈。图5为课上讲过的工序的基本定义考核，可见没答对的2位同学就是需要注意的，如多次考核都是同样结果，就需要对该学生进行关注和引导，必要时报告班主任一同对其做思想工作。另外，可以通过随堂考核、抢答的方式反映学生对知识的理解，由课堂测试把学生知识的领会与运用更真实的传递给教师，既有利于学生发现自己学习的程度和问题，更有利于教师对授课的调整，达到学生的学习目标。

图5 一次随堂考试的结果Fig.5 The result of a classroom exam

3.4 解析核心能力培养目标，结合大作业实施翻转课堂

3.4.1 解析核心能力培养目标

零件制造工艺规程设计的能力和夹具设计的能力是本门课程学生需要达到的2个重要的课程目标，学生现实学情是缺少较为完整的工厂实习阶段，无论对零件的工艺编制还是夹具的设计都缺少实践经验，为此课程目标3能制定中等复杂零件加工工艺规程以及设计一般复杂程度的专用机床夹具，并体现创新能力的课程目标解析不是学生学完这门课程应具备系统的、全面的能力，而是具备“通过查阅文献、分析、评价”零件工艺规程和夹具设计的能力，进而能够对给出零件和工序通过一般的基本原则和文献的理解与利用，完成工艺文件的简要编制和夹具结构的设计。而课程目标3能力应是在机械设计制造技术基础、机械制造生产实习后，学生完成了理论学习，经历了工程实践的锻炼，使相关知识和理论相融合，在机械设计综合实践Ⅳ中得以全面、系统的实现。

3.4.2 理论授课和人物驱动相结合

在机械零件工艺规程设计中，授课主要为理论授课和任务驱动。理论授课往往是通过片段的实践讲授，但理论系统是完整的；任务驱动往往是实践过程是完整的，理论是碎片化的；两者的融合不太可能是理论和实践过程全部都完整；为此，教学上，首先系统讲授理论，通过碎片化的实践图片，讲授相关原则及应用；再给学生布置一个轴类零件的工艺规程编制的任务，让学生去查阅相关资料，查找1～2个轴类零件的工艺规程设计资料，课上通过讨论的方式完成轴类零件工艺规程的编制方法的选择和规则的实现，让学生理解“工艺方案合理”，进而具备对编制方案初步判定的能力。在夹具设计上，把一次课程搬到实验室，通过夹具原型介绍夹具的组成、定位件、夹紧件、夹紧力作用点的选择原则、夹紧力作用方向的选择原则、定位夹紧的结构形式与特点、零件结构的工艺性、连接等，用于夹具设计知识、装配知识的理解与夹具设计能力的培养。

3.4.3 大作业考核

工艺规程设计的能力和夹具设计的能力均是需要知识的综合，为此采用大作业的方式进行考核，一般以小组的方式完成。在教学中发现，以大作业完成的能力考核，课程的学习是以学生交完作业为结束，相当于结果性考核，学生不了解自己成果的好坏，也不关心成果的好与坏，就造成了学生对工艺规程、夹具设计合理性评价的缺失；而且以小组的形式完成会有学生搭车现象，还出现为了完成作业而作业，缺少研究的环节；进而使达成“学生工艺规程设计和夹具设计的能力目标”大打折扣。为此，大作业考核环节要从结果性考核转化为过程性考核，增加学生答辩的环节，学生讲授设计思路，并且小组每个同学至少回答教师1～2个问题，也需要回答小组间的提问，答辩后小组需要提交改善后的大作业，这种方式使学生必须经过思考完成作业，同时需要学生交完善后的作业，最终成绩由“问答+最终评价”打分，既可以让学生觉得公平，又可以增加学生的满足感，提高学生的学习能动性。

4 实施教学改革的成效

随着现代信息技术在教育中的逐步运用，给教师最大的好处是“教师可以在教学过程中全面监测学生”，解决了在教学中“比较简单、已经会了”的假反馈现象，对学生的监测可以到“学生个体”，向学生发布学业预警以及对学生及时辅导和帮助。混合式课堂可以增加学生的学习能动性，对学习过程的评分更趋于公正，增加学生学习的满足感。在结合信息技术的教学中，使教师在课上、课下对全体学生进行考核成为一件比较容易的事情，也使教学过程的实时反馈成为可能，更有利于教学的持续改进。

5 结语

机械制造技术基础在机械类课程体系中占有重要的地位，是学生生产实习、综合设计课程、毕业设计的重要前置课程之一。这门课程有很强的工程实践性，其中的机械加工工艺编制及夹具设计需要学生查找资料，并进行计算、分析、比较，最终确定合理的方案，需要学生具备较强的综合能力。基于SPOC的混合式课程在学生能力培养上更容易让学生作为课堂的主角，使教师成为学生学习的引导者，使过程考核更趋于公正公平，增强学生的学习能动性。