多元融合式教學法在機電綜合實驗教學中的實踐與探索

田豐+李允旺+丁保華

摘要：針對機電綜合實驗教學中存在的問題，對比分析以授課為基礎的教學法、以問題為基礎的教學法和以項目為基礎的教學法的優點，將LBL教學模式和PBL教學模式交叉融合，提出一種多元融合式教學方法。從實驗基礎知識的學習、項目的設計、情境問題的設計、小組團隊的匹配等多方面探討了多元融合式教學方法的可行性。教學實踐結果表明，該教學法能夠提高學生的學習動力、動手能力、綜合知識運用能力和團隊合作能力等，從而大大改善了實驗教學的質量。

關鍵詞：LBL；PBL；多元融合式教學；綜合實驗

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）42-0161-03

當前，隨著新一輪科技革命和產業變革的到來，各國都在加大科技創新力度。為了適應時代的要求，高等院校急需培養出一批具備科研創新能力的人才，這些人才既要儲備一定的知識，又要具備一定的科研素質和技能。大學教育中學生除了接受到扎實理論教學外，實驗教學更是重中之重，是培養高素質創新人才的關鍵。傳統實驗教學模式已遠遠不能滿足學生的需求，因此亟須改革實驗教學，探索嘗試新的教學方法，積極引導學生獨立自主走向科研創新探索之路。

一、教學對象與現狀

機電綜合實驗課程是我院機械工程專業在完成專業基礎理論、技術知識和基本技能訓練基礎上，為進一步提高學生綜合實踐能力，獨立開設的綜合實踐教學課程。當前實驗教學仍然是以驗證型實驗為主的教學模式，在培養學生創造性思維和主動探索精神等方面還存在不足，學生缺乏綜合實踐能力的培養，很難滿足工業現場的用人要求。這些問題的存在促使必須加強和深化綜合實驗教學改革，解決此問題主要思路之一是加強綜合性實驗教學方法的改革，圍繞改革的教學方法配備更新實驗資源和設計新的教學內容，以滿足新型工業化條件下高等教育人才培養的需要。

二、教學內容及目標

綜合實驗課程學習的目標是培養學生掌握有關機電設備及產品性能的檢測方法、工業檢測標準、測試儀器儀表的使用；掌握工業自動設備中典型機電控制系統的設計、組裝與調試；了解有關設計規范與技術標準；培養學生自主學習、理論聯系實際及工程應用能力，使學生得到機電工程師應具有的工程訓練和綜合素質培養。教學主要內容包括：機電設備及產品綜合性能參數的檢測、分析及測試系統的設計；以各種控制器件為控制核心的檢測與控制系統設計；典型機電設備的自動控制仿真；生產裝備自動與生產過程自動的網絡控制技術等綜合實驗。

三、機電綜合實驗教學方法改革

針對實驗教學，許多教師對教學模式、實驗內容、講授和考核方式進行了探索，提出了許多創新性的教學方法，在很大程度上幫助學生更好地完成實驗，提高了實驗的教學質量。但教學方法的改革不僅僅為了創新，更重要的是要達到教書育人和培養人才的目的，因此要綜合考慮綜合實驗教學內容的特點、教學條件、不同專業學生層次類型、教師自身的素質，借鑒不同教學方法的優點，采取合適的教學方法，進行優化組合，對學生進行因材施教。

1.LBL（lecture-based learning）：以授課為基礎的教學法。LBL教學法是目前我國高校普遍采用的以授課為基礎的學習模式，該教學模式以教師為主體，學生被動接受知識，教師精心預設教學內容，把待講授的知識系統化，讓學生明確學習任務和需要解決的問題。各個院校在傳統教學基礎上廣泛采用多媒體技術，教學內容圖文并茂，激發了學生的學習興趣。LBL教學模式對學生的評價方式相對比較簡單，主要從考試成績、實驗成績和平時表現三個方面對學生進行考核，評價的結果也能被學生們接受。

2.PBL（problem-based learning）：以問題為基礎的教學法。PBL教學是基于問題的教學法，目前已成為國際上流行的人才培養模式，更多的院校采用這種方法進行教學或教學實踐改革。PBL教學法的主體為學生，教師是引導者，以問題為學習起點開展討論來獲取與主體相關的知識，讓學生自己勇于發現問題、解決問題，增強學生主動探究新事物的動力。該教學法有利于開發學生的潛力，培養學生的工程能力和創新能力，PBL教學往往以學習組的形式出現，小組成員間互助合作。PBL學習過程中，學生有效吸收到所學知識，運用知識能力得到了顯著提高，真正能夠做到“學以致用”。

3.PBL（project-based learning）：以項目為基礎的教學法。項目教學是教師和學生的“共同事業”，教師組織學生參加項目設計、執行、總結和評價，在項目實施過程中完成教學任務。學生在這個過程中鍛煉了自主學習能力、實踐能力、綜合應用能力以及團結協作能力，教師在和學生相互交流的過程中也有助于提高自身的實踐能力。項目最終的結果不僅要用到所學到的理論知識，還要學習一些新的理論知識，項目往往需要學生、教師或有關部門機構相互協作共同來完成。

4.多元融合式教學方法。針對舊的實驗課程體系和教學模式存在的一系列問題，新版培養方案的改革為機電綜合實驗課程改革創造了有利的條件。本文根據機電綜合實驗特點，綜合以上三種教學方法的優點，把以授課為基礎的教學法、基于問題的教學法和基于項目的教學法融合到教學過程中，提出一種新型的教學方法——多元融合式教學方法，這也是對該課程教育理念的一次創新。鑒于學生的層次類型，目前的教學不能完全脫離傳統的LBL教學模式，在LBL教學法的基礎上采用基于問題的教學法和基于項目的教學法，綜合實驗的設置以項目課題的性質去設計，讓學生盡早介入一些工程實踐類項目，豐富學生對教材以外知識的認識、體驗和經歷，在實踐中完成創新能力的培養，為就業后盡快融入工作崗位打下基礎。在項目課題實施過程中，把項目任務分解成各種任務問題，在問題背景下，驅動學生理解概念、原理、問題的本質和獲取新知識的方法。分配任務由小組各自獨立去完成，最終集中調試完成實驗項目課題。

四、多元融合式教學方法在機電綜合實驗中的應用endprint

1.機電綜合實驗多元融合式教學實施方案。在實踐教學環節中，綜合實驗是非常重要的教學環節，而原有的綜合實驗設計題目固定，多年幾乎未曾更新，學生按照設計的要求去做，自主創新能力較差，而且每組往往只有極少數學生去完成，實驗老師也難以給學生公平的評價。因此在機電綜合實驗中亟須改變目前單一的教學模式，采用多元融合式教學方法來培養學生學習的主動性、綜合實踐及創新能力。目前我院學生采取大類的培養模式，學生不分專業，采取模塊化教學，學生所學知識不能全部涵蓋綜合實驗知識范圍，需要組成團隊共同去完成，因此小組成員的知識結構要合理匹配。創設的項目來自教師現場項目課題或者模擬今后的工作情境，讓學生置于真實的情境中綜合運用知識來解決問題，激發學生的學習興趣和求知欲望。實施實驗項目課題前首先進行內容分析，創設問題情境，設計的問題要對學生具有吸引力，問題編制要由簡單到復雜，帶動學生的思維由淺入深，通過努力逐步接近問題目標，這樣才能達到實驗項目的預期效果。充分利用各種學習資源，通過LBL學習、自主學習、協作學習等多種學習方式，尋找最佳的項目問題解決方案。學生最后的成績評定需要采取自評、小組互評、教師評價相結合，最終給學生一個公平公正的成績評定。

2.實驗基礎知識的LBL學習。在綜合實驗過程中，對一些基本操作、實驗基礎理論知識、一些方法的驗證手段和綜合儀器的使用，仍然采取集中授課的方式傳授給學生，幫助學生盡快構建課程所需的知識脈絡，這樣可以幫助學生節省大量的時間。另外，學生平時所做的課程實驗大多是基本操作和驗證性實驗，尚不具備集成知識解決實際工程問題的能力，對于系統化的解決方案的提出具有一定困難，此時需要教師集中授課指導。學生經過LBL教學，對教學目的任務和綜合實驗所需要掌握的知識有一定的理解，為綜合實驗的順利完成打下一定的基礎。

3.設計項目，創設教學情境問題。實驗室是高校培養高素質復合型人才的基本單元，實驗項目課題的選擇非常關鍵，直接影響到學生整個實踐過程?，F代各個學科之間相互交叉融合，科技創新也往往發生在學科交叉領域，因此首先應當保證多門學科專業知識點能夠融入本實驗項目中，又要保證項目來自實際或逼近實際情境，有一定代表性、實用性、啟發性等。另外教學情境問題的設計也非常關鍵，首先要考慮學生是否有能力完成和方便對學生實驗項目能力的檢測，保證通過問題的解決達到實驗教學目標。而問題設計的質量對基于問題教學法和基于項目教學法的成功實施也會產生直接的影響。

4.學習小組匹配和任務分配。在已設計好的項目情境基礎上，對學生的知識結構進行分析，將學生分成項目小組，開始組成團隊共同去完成教師精心設計的項目問題。每組5名學生，需要合理匹配小組成員的知識結構，人員匹配不合理會直接影響總體實驗的進度。把項目課題分解成各個具體任務單元由組員分別來完成，尋求最佳的問題解決途徑，教師在這個過程中要密切關注學生的進展情況，對他們積極引導和促進，對于學生們遇到的共同問題進行集中授課指導，最終學生在多種教學方法的指導下順利完成實驗，使自身能力得到有效的鍛煉。

5.開展小組學習探究，合作解決問題。項目小組團隊建立之后，小組成員要對任務制定嚴格的工作學習計劃，為實驗項目的完成做各種準備。針對實驗項目提出問題情境，小組成員首先對問題進行分析，借助各種手段獲取解決問題的知識，包括已擁有的知識、自學到的知識，提出問題可能的解決方案。學生在進行活動時，因為缺乏工程化背景，需要在實驗項目進行過程中提供技術支持，由于實驗項目往往跨越多個學科，因此需要在全院建立一個指導老師庫，由不同專業的老師提供更多的技術支持，及時獲得解決問題的方法，避免走入誤區，影響實驗項目的進度。在已提出問題情境的基礎上，需要進一步挖掘更深層次的問題，經過再學習，獲取解決問題的新知識。如果每個小組方案經過反復討論仍然無法確定，需要成員繼續分析問題情境，繼續學習，同時借鑒同組其他成員共享的資料，補充解決問題需要的新知識，另外小組成員之間要相互協調，發揮團隊合作精神，完成自己任務方案制定的同時，還要兼顧其他成員的任務方案制定。最終在老師的指導下確認問題解決方案。

6.綜合實驗項目評價。實驗項目完成后，需要對學生的實驗活動進行客觀公允的評價，不能再采用傳統的評價方式：按照實驗老師要求完成實驗，遞交實驗報告，老師直接進行最后的評定。因此需要在原來的評價體系基礎上構建多元融合式教學新的評價體系，評價體系指標體現在學習的積極主動性、獲取信息的能力、團隊合作精神、自我學習能力、創新思維能力、綜合知識運用和設計能力等，評價的內容由傳統的知識點評價轉向實驗過程評價和知識綜合運用能力評價，評價的方式采取自我評價、小組評價和教師評價相結合，在實驗項目每個模塊單元完成后進行定量和定性的分析評價。

五、結束語

本文首先綜合了多種教學方法的優點，提出多元融合式新型的實驗教學方法。針對綜合實驗的特點，改變傳統單調的一元化教學方法，彌補了傳統實驗教學方法的不足，采用豐富、生動的多元化教學手段，以實驗項目為導向，以學生為中心，教師輔助引導，發揮學生學習的主動性，培養自主學習、解決實際問題的能力。在當前的教學體制下，新型實驗教學模式的實施必然會面臨許多困難，該模式的完善仍然需要在實驗過程中進行不斷的探索。

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