智慧教学背景下互换性与技术测量教学资源建设与教学改革探索

田恒，王晓强，张文虎，张甜甜，王恒迪

（河南科技大学 机电工程学院，河南洛阳 471003）

随着科学技术的快速发展以及人们日益增长的教育需求，传统教学模式逐渐无法满足现代教育多元化的发展，难以满足对个性化教育、终身教育的需要[1-3]。2016 年6 月，教育部印发《教育信息化“十三五”规划》；2018 年4 月，教育部印发《教育信息化2.0 行动计划》；2021 年7 月，教育部等六部门发布《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》。这一系列文件的发布，旨在推进信息化时代教育变革，挖掘教育的潜力，全面推动教育现代化[4-6]。

智慧教学作为智能时代教育的重要组成部分，其融合了互联网、“智能+”和大数据等先进技术，能够提供优质的线上教学资源（预习题、教学视频、复习题等资源），同时，教师能够利用先进的教学平台（学习通、雨课堂等），对学生的课前、课中、课后等阶段实施学情监督[7]。该方式不仅可以拓展教学的时间和空间，提升教学效果，同时，还可以扩展教育环节，转换教学方式，丰富教学的内涵，能够激发学生的学习兴趣，提高学生学习的自主性和主动性[8]。

互换性与技术测量是面向机械类和近机械类专业的一门基础技术课，具有承上（基础课）启下（专业课和实践课）的作用。该课程以“重基础、低重心、广知识、少学时、精内容、宽适应”为指导思想，以几何精度和标准为基础，以机械产品精度设计、测量技术和数据处理为主线，是面向从事机械设计、制造、装配、维修的专业工程技术人员开设的一门专业基础课程[9]。然而，该课程基础概念、公差符号较多、逻辑性和推理性较弱，使得课堂教学比较枯燥，学生学习兴趣较低、对知识点的掌握较弱。同时，因学时较少，教师难以拓展课堂教学内容，使得理论知识与工程实际的联系不紧密，学生解决工程实际问题的能力不足[10-11]。

基于此，如何提高学生学习兴趣，提升学生对基础知识的掌握能力，增强学生解决工程实际问题的能力，是亟待解决的问题。本文以互换性与技术测量课程为例，在系统梳理知识点、分析课程教学内容及教学方法的基础上，建设线上教学资源，借助智慧教学方式，改进线下课堂教学方式，从线上和线下教学、预习、复习等多个维度，开展教学方法的改革。

1 互换性与技术测量课程教学现状分析

随着高等教育改革的持续深化及课程体系的不断调整，互换性与技术测量课程的授课学时由最初的48学时调整至32 学时，使得课堂讲授内容只能围绕关键的知识点，无法拓展、延伸，导致授课深度、工程背景介绍、课程思政等方面出现问题，具体表现如下：

1.1 教学资源不完善，授课深度不足

2020 年以来，该课程建立了线上教学资源，但只是将课堂教学内容“复制”到了网上，并未对授课内容进行扩展和深度挖掘，学生仍难以真正掌握理论知识及其工程内涵。线上教学资源也缺少课前预习、课后复习、考核测验以及课程思政教育等环节，且缺少维护与开发。

1.2 授课内容与工程背景联系不紧密

互换性与技术测量课程的理论内容是从工程经验和工程实践中总结而来的。然而，课堂内容主要是讲解基本概念、理论和方法，实际工程背景和应用的引入仅占一小部分。学生参与实践环节较少，缺少工程意识，对精度设计以及测量的认知不深。

1.3 思政元素融入不足

课程思政建设是落实立德树人根本任务的重要举措，也是提高人才培养质量的重要任务[12-13]。在前期，教师尝试在教学过程中添加思政内容，但是对推进课程思政与专业知识的融合，仍缺乏深入的了解，导致出现专业教育与思政教育“两张皮”现象。

1.4 教学方式及方法更新较慢

该课程主要采用PPT 教学，以教师授课、学生被动接受知识为主，理论知识枯燥、信息量大，学生学习积极性不足。虽然教师也结合了一些信息化技术平台（如雨课堂、腾讯课堂等）进行教学，但并未脱离以讲授为主的模式。另外，目前，教师主要通过课后作业了解学生的学习情况，但是学生思维活跃，固定的试题及考核内容，难以系统地考查学生的学习效果。

2 课程资源建设和教学改革思路

2.1 线上教学资源建设

（1）建设教学资源，合理规划时间。

依托超星学习通教学平台，教师制作互换性与技术测量课程线上教学视频。课程包括几何精度设计概论、尺寸精度、表面精度设计和几何精度设计等8 个章节，如图1 所示。其中每个章节均设置了相应的知识点和关键节点，以此来监督学生学习进度。

图1 互换性与技术测量课程线上教学资源

建成课程习题库，如图2 所示。学生根据自身学习进度开展预习答题和复习答题（每章节限两次），系统自动组题，分发给学生。平台后台统计学生答题情况，并将答题结果纳入平时成绩。

图2 预习和复习题库部分题目

（2）扩充工程应用，挖掘理论来源。

教师在教学资源库中增加工程应用的实例，加强理论知识点与工程背景的结合。深入工厂拍摄机械零部件（例如轴承、齿轮等）的设计、制造、测量等视频，解释生产线上互换性及公差知识（如粗糙度、几何公差等），使学生加强对工程知识的了解，深度挖掘理论知识点的工程来源，实现实践与理论相结合，切实掌握理论知识。

（3）融合专业知识，创新思政内涵。

教师需积极收集课程思政元素，将其与专业知识融合，例如将“全国劳模精神”“大国重器”“大国工匠”等思政元素有机融入几何公差、轴承零部件等知识点中，培养学生“以知促行，知行合一”的学习理念和务实求真的精神。教师根据课程内容添加中华优秀传统文化内容，例如，在讲述尺寸公差和测量误差时引用“失之毫厘，谬以千里”“寸而度之，至丈必差”，引导学生认识中华优秀传统文化中的科学知识。教师充分发挥专业课程的优势，将育人要求和价值观教育内容融入课程，在课程教学和生产活动中发挥思政课程的育人功能，切实提升教学效果。

2.2 智慧教学下的教育教学改革

（1）革新教学方式，融合教学方法。

创新教学方法的核心是改革传统的课堂讲授方式，形成以学生为中心的教学思路，引导学生主动思考、积极探索。传统板书式教学能够让学生跟随教师的板书过程，进行思考，更好地理解与掌握新知识，是教学必不可少的部分。多媒体生动解释精度设计中的原理及思路，节省大量时间。教师可以在超星学习通发起投票、抢答、选人答题等活动，与学生进行交流，活跃教学气氛。教师联合使用多媒体、板书及超星学习通等教学方式，通过启发式、翻转式以及线上线下结合等形式多样的教学方法，改进课堂教学方式，调整课堂教学节奏，活跃课堂气氛，调动学生参与学习的兴趣。这些方式可以让学生积极主动地参与课堂教学活动，促进学生自主思考，提高学生学习的主动性。同时，上述方式也加强了师生的互动，帮助教师及时准确地获取学生反馈，为后续的教学改进奠定基础。

（2）加强过程考核，完善评价标准。

教师通过过程考核不仅可以了解学生的知识掌握情况，还可以根据反馈调整教学方法和教学方式，提升教学效果和质量[14]。目前，互换性与技术测量课程以平时作业（10%）、实验报告（20%）和期末考试（70%）三种方式组合进行考核。为进一步了解学生对理论基础知识的掌握情况，引导学生探索该领域的工程背景知识，在线上教学资源建设、习题库优化的基础上，教师改进了课程的考核方式，如图3 所示。

图3 互换性与技术测量课程智慧教学考查评价模式

基于智慧教学的互换性与技术测量课程采用课外学习、课内学习和考试相结合的考核评价方式。课外学习，以学生自主学习为主要的评价指标，内容涉及预习答题（5%）、视频学习(10%)、复习答题（10%）。课内学习，以参与课堂教学过程的情况以及课堂学习效果为评价指标，包括课堂抢答及投票等情况（5%）、翻转课堂或实验操作等环节的活跃度（5%）、随堂测验（5%）、实验报告（10%）。期末考试仍然占据较大比重（50%），主要系统地考查学生对知识的掌握情况，以及促进学生在课内外学习的积极性和主动性。该课程的评价标准完善了过程性考核，促使学生去积极主动地学习，培养了学生的自学意识和能力；同时兼顾了结果性考核，全面考查学生对理论知识的掌握情况，使学生巩固了专业基础知识。

2.3 教学效果

经过此次教学改革，教师不仅厘清了课程知识框架和结构，掌握了较为先进的教学方法，还能及时准确地获取学生的学习情况，为后续的改进提供依据。学生通过教学视频、习题库测验、课堂互动等形式，较好地掌握了课程知识点，能够灵活运用所学知识，学习兴趣及学习成绩都得到了明显提升。以2020 级河南科技大学机电控制专业方向学生为例，成绩优秀率提升到了12.68%，良好率提升到了36.62%，不及格率下降到了8.45%，学生成绩分布如图4 所示。相较于2019级同专业方向的班级（如图5 所示），优秀率和良好率都有了较大的提高。

图4 2020 级成绩分布

图5 2019 级成绩分布

3 结语

（1）在深入理解智慧教学以及充分考虑培养大纲的前提下，本文整合更新和充实了互换性与技术测量课程的授课内容，促进了工程图学、机械设计以及相关课程设计中知识的前后呼应、相互融入，克服了课程内容及理论知识联系不深的缺点。

（2）本文建立了信息化理论课程教学资源，完善了知识点、习题库、工程实录等内容；拓展了工程背景，培养了学生的综合思考能力和全面的工程观念，为提升应用型人才培养质量奠定基础。

（3）融合线上线下的教学改革、灵活多变的综合性教学方式和完善的考核评价标准，不仅提升了教师教学的技能，也激发了学生的学习兴趣和主动性，科学客观地考核了学生的综合应用水平，为提高学生自主学习能力奠定了基础。