基于“慕课+翻转课堂”的工...图混合式教学模式实践与研究_高菲.pdf

2023.2黑龙江教育 理论与实践构建新兴工科与传统工科相结合的学科专业新结构，已成为高校建设和发展新工科迫切需要解决的问题1。在机械相关行业，数字化设计技术、智能制造技术、3D 打印技术构成了制造业新业态2。这三大技术的核心作用对象是“三维模型”。当前制造业，从“甩图板”到“甩图纸”，三维设计逐步取代传统的二维设计3。三维设计及即将到来的三维表达时代对制造业从业人员的图学基础有了新的要求4。因此，大连理工大学工程制图教学团队，积极探索与三维设计相适应的图学基础，加强了三维设计要求的正确构形思维能力的训练。一、基于满足行业需求的新课程知识体系，建设在线开放课程（慕课）根据十年来“工程图学”课程教学改革的研究与实践，依据机械工业行业现状，大连理工大学工程图学教研室编写了 现代工程制图 新形态教材，于2017 年 2 月由高等教育出版社出版。针对设计方法和手段对产品表达的需求，教材重构了形体形状的描述与构形、投影法和机械图样画法相融合的新知识体系，为学生掌握企业目前普遍应用的现代设计方法打下图学基础。大连理工大学围绕新知识体系建设了数字化教学资源，于 2016 年至 2017 年在中国大学慕课平台上发布了在线开放课程“现代工程制图（上）（下）”。团队教师总结了长期教学改革实践经验，精心提炼了教学内容，运用现代教育技术研制了授课资源，认真研究慕课学习的特点，录制了高水平的教学视频。与知识点配套发布的“在线测试”，具有学习和测试两大功能，除了检验概念、投影特性等基本知识的掌握情况之外，重点训练学生的构形思维能力。目前，“现代工程制图（上）”在中国大学慕课平台上已经开课 11 轮，“现代工程制图（下）”开课 10 轮；在中国大学慕课平台选课人数累计达到 12.5 万人次，在校生平均年受益约 3000 人。“现代工程制图（上）（下）”于 2018年 12 月获批教育部国家精品在线开放课程。二、创新育人手段，践行基于“慕课+翻转课堂”的工程制图混合式教学模式课程是高等教育最基础的细胞，除了承载知识传授和能力培养两大功能之外，更应承担育人使命。基于此，团队教师打破了学生对面授的依赖，使学生走出舒适2023 年第 2 期（总第 1416 期）No.2，2023Serial No.1416黑龙江教育（理论与实践）HEILONGJIANG EDUCATION（Theory&Practice）收稿日期：2022-03-04修回日期：2022-03-24作者简介：高菲（1971），女，辽宁朝阳人，大连理工大学机械工程学院副教授，研究方向：工程图学、CAD 等研究。基金项目：本科教学工程国家级一流课程建设项目“现代工程制图”（ZL2019020）摘要：行业新业态（数字化设计、智能制造）带来的设计方法和手段的变革，要求高校及时调整“工程图学”课程内容和教学方法，从工程实际出发重构课程知识体系。面对“互联网+”的新学习生态，大连理工大学提出并实践了基于“现代工程制图”“慕课+翻转课堂”的混合式教学模式，以学生学习、成长与发展为中心进行教学设计，将传授知识放在课外，消化和吸收知识放在课内，重构教学生态，不仅提高了教学效果，还总结出一套创新“课程、教材、教法”的混合式教学解决方案。关键词：“工程图学”课程；混合式教学；翻转课堂；慕课中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1002-4107（2023）02-0043-03基于“慕课+翻转课堂”的工程制图混合式教学模式实践与研究高菲，王丹虹，王雪飞（大连理工大学，辽宁 大连 116023）混合式教学43黑龙江教育 理论与实践2023.2基于“慕课+翻转课堂”的工程制图混合式教学模式实践与研究区，尝试并适应主动学习。第一学期以“自适应式”模式为主。学生在课前进行线上学习和测试，教师则在线下采用翻转课堂模式通过测试考查学生学习效果，对问题进行分析、讨论、综合、修正，引导学生将知识内化为能力。第二学期以“项目式”合作方式开展学习，完成综合性专业图项目实践。经过几轮的新模式教学实践，学生有了“严谨、耐心”的自觉、“主动、计划”的自觉，注重细节刨根问底的学生多了，不求甚解的学生少了。学生通过主动实践，养成受益终生的良好习惯。（一）翻转课堂在教学实践过程中，团队教师深切体会到翻转课堂的教学设计对保证教学效果至关重要5。团队教师对翻转课堂如何与线上内容（慕课）配合、如何在设计每个知识点时引入情境、怎样与学生开展充分的互动，以及学生之间的互教互学等，进行自主思考，在这个过程中实现对翻转课堂与知识点融合的深层理解。对翻转课堂教学设计进行细化，才能有效地达成教学目标6。教学团队组织骨干教师深入讨论，整理总结出一整套翻转课堂教学设计方案。首先，整理学生在慕课讨论区及学习群里的常见问题，对这些问题进行分析、解答，对学生在课程学习中遇到的难点和易错点，进行全方位的解答。其次，针对问题进行分析归类，积极调整翻转课堂的教学内容，形成学生常见问题知识库。最后，教师在完成一次翻转课堂后，针对课堂设计进行效果评价，提出心得和体会，边实践、边总结，不断完善课堂教学设计方案、丰富知识库资源。“慕课+翻转课堂”教学模式使课程由单向的知识传授，转变为学生自主学习、合作学习的主动获取7。教师角色从讲授者转变为引导者。教师通过翻转课堂的引导与补充、总结、分析与综合、项目实践活动等多种教学方式，帮助学生将知识内化为能力。（二）项目实践教师针对专业图，设计综合性实践项目，选择典型的工业产品，让学生完成零件的测绘、表达、三维建模及装配、出图等任务，在配备电脑的实验室里边测绘、边建模，使其通过综合实践项目把课程中许多孤立的知识点有效结合起来，并且把创新设计融入其中。这对学生初步建立工程意识和设计思想、产品构成的整体意识具有重要作用。综合性项目实践改变了以往学生学到了许多孤立的知识却依然缺乏工程意识的弊端。其注重体现学科之间的集成和关联，使教师注重教授现代工程设计理念和初步方法，而不是专注于教授软件工具的使用方法。在项目实践、自主学习的过程中，学生通过小组合作、讲练结合、面授与讨论结合等方式培养创新的思维方式、严谨的工作作风、敬业精神和合作精神。三、新模式下的课程教学质量保障措施得当，形成了混合式教学模式解决方案混合式教学模式解决方案包括线上线下授课资源，混合式教学模式教师手册、助教手册，交互式训练系统等。线上授课资源包括授课视频、在线测试题库、典型例题、讨论专题。线下授课资源包括课堂测试题、习题、翻转课堂电子教案、电子解题指导、习题答案及评分标准、课堂测试解析并形成自测题库及评分标准、徒手绘图范图、作业问题解析、零件图项目实践图纸、装配图项目实践图纸、项目实践报告、上机练习题、上机模拟题、上机测试题、调查问卷等。团队教师充满热情并认真负责地设计和管理各教学环节（如线下课堂测试、线上专题讨论、三维设计工具使用、上机测试、徒手绘图、两个专业图项目实践），以“过程考核”控制各教学环节，并将工程技术从业人员基本素质的培养纳入考核指标，提高对学生作品（作业、测验、项目图纸及报告）规范性、严谨性的要求。两个学期的成绩评定方法如表 1 和表2 所示。考核方法保证了学生投入到学习全过程，效果提升显而易见。学生的课程总成绩包括线上、线下两部分。由于学生能力提升明显，线上、线下试题难度均比传统课程的试题难度有不同程度的提高。“慕课+翻转课堂”混合式教学模式解决方案，既服务于从事制图课程的教师，保证教学质量，也为培养青年教师提供了有效途径。四、主要教学成果（一）学生成绩显著提高“慕课+翻转课堂”的混合式教学模式，推动了课堂表 1“现代工程制图（上）”成绩评定对比第 1 轮课程平时作业15课堂测试15上机测试15在线测试15在线讨论5期末在线考试 15期末考试20第 3 轮课程平时作业15课堂测试15上机测试15在线测试12.5在线讨论2.5期末考试40原课程平时作业10上机测试15期末考试75（%）表 2“现代工程制图（下）”成绩评定对比第 1 轮课程在线测试20课堂测试10平时作业10零件图项目实践 15装配图项目实践 20实验5期末考试20第 3 轮课程在线测试10课堂测试5平时作业10零件图项目实践 10装配图项目实践 20实验5期末考试40原课程平时作业 25期中考试 20项目实践 20实验5期末考试 30（%）442023.2黑龙江教育 理论与实践基于“慕课+翻转课堂”的工程制图混合式教学模式实践与研究革命8。慕课视频和在线测试取代了知识性的面授。翻转课堂中的课堂测试，检查学生的自学效果；总结性和引导性的面授，启发学生思维，开展问题的探索和课堂讨论。学生在学习知识的同时，培养了软实力和硬功夫，能力和技能明显提高。以 2018 年夏季学期工程制图 C1 期末考试为例，慕课班平均分远高于非慕课班，并且慕课班 90分以上的学生数量明显增加。这说明线上教学资源能够满足优秀学生对知识深度和宽度拓展的需求，讨论与交流平台能够及时解决学生在学习中的困难9。通过慕课班与非慕课班各分数段人数对比可以看出，学生成绩分布的峰值分数段有效前移，“慕课+翻转课堂”混合式模式促进学生整体知识水平的提高（图 1）。（二）学生软实力显著增强，获得感强，育人效果明显学生自主学习能力、时间管理能力增强；作业更规范、错误率下降；构形能力、读图能力均大幅提高。在 2019年全国大学生机械产品数字化设计大赛中有 9 组学生获奖。学生学习态度、作业质量都体现出严谨、细致、认真、耐心等工程技术人员必备的核心素养。学业完成率高于传统课程，表明学生在学习过程中能够保持自律，并自主解决问题。学生获得感强。有学生表示，“在课程中收获很多，这种以学生为主体的混合式教学模式最大限度地激发了学生的积极性，我们的动手能力、合作意识、自主学习的热情都展现出来，对课堂气氛、激烈的讨论都留下很深的印象”。还有学生表示，“在学习过程中遇到了许多困难，都在老师的指导和自己的摸索下找到了解决的方法，在这一过程中老师充当了一个引导者的角色，我们是自主学习，这样学到的知识才真正属于自己”。（三）促进了教师专业发展，提高了教师执教能力以教学改革为契机，通过实施以学生为中心的教学新模式，培养和锻炼团队教师。教研室通过开展经常性的教研活动，活跃教师教学思想，提高其责任感和使命感，在推动教学改革的同时，促进教师的专业发展，整体提升团队教师的教学水平和其在信息化环境中创新课程教学的能力，取得了教师、学生双赢的结果。团队教师调整知识体系，重构教学内容，使教学内容满足行业数字化设计、智能制造、3D 打印技术对产品模型表达的要求，契合新工科背景下教学与行业发展新业态紧密结合的趋势。在二维、三维表达并存的当下，团队教师探索教学内容合理取舍的平衡点，解决“学什么”的问题。“慕课+翻转课堂”“自主学习+合作学习”取代了传统课程的面授环节，知识的传授通过线上线下的数字化学习和合作学习实现。翻转课堂检测学生学习效果，并对学生所学做补充与修正、分析与综合，实现课堂革命，解决“怎么学”的问题。以教材、资源、队伍建设促进教学质量稳步提升。精心设计的教学环节，高水平、丰富的教学资源，现代化的教学手段，科学的过程管理与考评机制，教师的引导与帮助等一系列措施形成“慕课+翻转课堂”的混合式教学模式的解决方案，保证了学生有效学习，实现了向以学生学习为中心的转变，与传统教学模式相比，学生知识、能力大幅度提升。参考文献：1栾英艳，王迎，何蕊.新工科背景下工程图学课程改革研究J.图学学报，2020，41（1）：164.2周济.智能制造：“中国制造 2025”的主攻方向J.中国机械工程，2015，26（17）：2273.3袁宝民，闫成新.面向现代工程中两种设计方法的工程制图教学改革J.工程图学学报，2006（4）：138.4于勇，刘静华，赵罡.与基于模型定义技术相融合的工程图学课程教学探讨J.图学学报，2019，40（4）：816.5梁艳书，丛萌.基于 MOOC 的工程图学翻转课堂教学模式的研究与实践J.教育教学论坛，2019（51）：143.6王晓晨，张佳琪，杨浩，等.深度学习视角下