基于工程案例導入的翻轉課堂教學設計與應用

郝鴻雁

摘要：在理解翻轉課堂理念的基礎上，結合培養應用型工程技術人才的要求，提出基于工程案例導入的翻轉課堂教學模式及其設計原則。在“機械工程測試技術”課程教學中，以“船舶推進軸系扭振與軸功率測量”具體工程案例導入為例，介紹了該模式的設計與應用全過程。

關鍵詞：翻轉課堂；工程案例導入；教學；設計

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）47-0047-02

隨著我國高等教育的改革深入，伴隨著信息技術的快速發展，各種新型的教學模式相繼出現。這些教學模式從不同程度上改變了傳統課堂教學的形式，更加注重學習者的主體地位和能力的培養。我國《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》指出，“教育信息化的發展要以教育理念創新為先導，以優質教育資源和信息化學習環境建設為基礎，以學習方式和教育模式創新為核心”。并且明確鼓勵應用翻轉課堂新理念。目前，已經有越來越多的學校將翻轉課堂運用到實際教學中，并取得了良好的效果。

翻轉課堂的基本思路是：把傳統的學習過程翻轉過來，讓學生在課外時間完成針對知識點和概念的自主學習，課堂則變成了教師與學生之間互動的場所，主要用于解疑答惑、匯報討論等，從而達到更好的教學效果。

《浙江省高校課堂教學創新行動計劃（2014—2016年）》（浙教高教[2014]102號）文件精神中要求把提高學生的工程應用能力作為重點。浙江海洋大學東?？茖W技術學院（以下簡稱我校）機械設計制造及其自動化專業是省級特色專業，所開設的諸多專業課程具有理論性強、推導復雜、難于理解、多學科多知識點融合的特點。傳統的教師講授的教學模式很難調動學生的學習積極性，學生也不能從根本上理解所學的理論知識和實際的工程應用之間的關系，也就是不知“為何學”、“學為何”，學習效果不是很好。將工程案例導入到課堂能很好地解決這樣的問題。但大學每門課程課時數有限，理論學習和工程案例導入在有限的課時安排中存在“厚此薄彼”的問題。所以可以引入翻轉課堂這種理念，就是把必須掌握的理論知識讓學生在課下通過老師提供的多媒體資料（包括錄像、課件、學習文檔等）來完成。老師在課上結合工程具體案例鞏固所學知識點，把理論和工程實際運用進行對接，來提高學生分析和解決實際工程問題的能力。

“機械工程測試技術”課程是高等學校機械類各專業的一門專業基礎課。通過本課程的學習，培養學生能合理地選用測試裝置并初步掌握靜、動態測量和常用工程試驗所需的基本知識和技能。下面結合筆者在講授該課程中的具體運用情況，介紹和分析基于工程案例導入的翻轉課堂教學方法。

一、翻轉課堂教學設計原則

翻轉課堂作為一種全新的教學模式，只有對其進行合理的設計，對整個教學流程進行有效規劃，才能發揮該模式的教學效果。筆者在理解翻轉課堂內涵的基礎上，結合培養應用型人才的實際需求，輔以長期一線教學的相關經驗，總結得出基于工程案例導入翻轉課堂設計中應遵循的原則：（1）教師引導，學生為主原則；（2）翻轉課堂前期學習資源全面性、多樣性原則；（3）課上工程案例選擇以真實性、與基本理論充分結合、便于拓展為要；（4）全面的考試評價體系有助于促進學生學習的積極性；（5）翻轉課堂適度原則，并不需要每節課都要“翻轉”。

下文以“船舶推進軸系扭振與軸功率測量”具體工程案例導入為例，介紹翻轉課堂的教學設計全過程。

二、課堂前期學習資料的準備制作

該翻轉課堂適合課程進行到中后期實行。按照一般教材的章節安排，學生已經學習過的知識點包括信號初步、測試裝置、各種傳感器的動靜態特性、信號處理等。結合實際工程案例需求，需要學生重點掌握的知識點包括：振動測試、力與扭矩測量、虛擬儀器技術等。

學習資料包含一部分文檔資料，主要包括教材、講稿、參考書籍等，還有一部分視頻資料，包括通過屏幕截屏自己制作的一些講解小段落，還有一些來源于網絡上的視頻資料，需要仔細甄別選用。

三、課堂中導入工程案例

工程案例要來源于工程現場，筆者選用的工程案例包括現場錄像、測試設備現場連接狀況、測試真實數據等。

在導入工程案例前，同學們討論：“船舶推進軸系扭振與軸功率測量”工程案例要解決的工程問題是什么？被測量包括哪幾個？分別使用什么傳感器來測量？測量效果和精度能否滿足工程需要？現場測試過程中應注意哪些事項以盡量減小誤差？帶著這些問題需求解決的方案，有助于學生樹立工程意識，提高解決實際工程問題的能力。

讓同學們觀看現場錄像后，請大家畫出測量系統原理圖，和參考原理圖對比，分析合理性和優劣。參考原理圖如下圖1和圖2所示。

船舶推進軸系是船舶動力裝置的主要組成部分，對其進行必要的檢驗和測試對船舶能否安全可靠地運行有重要的意義。在船舶制造完成或者大型檢修完畢后都要進行相關試驗。

提供給大家現場實測數據，請大家分析和計算結果：得出在不同轉速狀態下的軸功率，根據扭振測量數據得出轉速禁區等。

進行知識擴展。例如參考原理圖中所示的傳感器能否采用其他類型的傳感器替代？轉速測量共有多少種方式？轉矩測量的方式是什么？應變片的信號可否有線傳輸？扭振測量可否采用接觸測量？……

從以上例子可以看出，一個選擇得當的工程案例可以包括課程中的絕大多數內容，并且能把課堂中散碎的知識點進行有效串聯，使得課程知識成為一個立體化的體系。通過翻轉課堂的設計，近乎于將工程現場搬到課堂中來的工程案例導入可以使得學生和工程實現零距離接觸，極大提高學生的積極性和工程素養，為將來作為工程技術人才打下良好的基礎。

四、結論

基于培養應用型工程技術人才的實際需求，采用翻轉課堂的模式，充分利用課上與課下時間，合理組織安排，將工程案例導入課堂，是一種行之有效的方式，筆者在應用中取得了較好的教學效果，學生普遍反映良好。同時在實施翻轉課堂的教學中，從前期準備資料，后期工程案例選擇，提出問題、分析問題到解決問題的全過程中自己也得到鍛煉和提高，有利于以后更好地適應當代高等教育發展要求。

當然，在實施基于工程案例導入的翻轉課堂教學過程中也會有許多值得思考和解決的問題：在一門課程教學中實施幾次翻轉課堂為宜？導入幾個工程案例？任何一個工程案例不可能把全部教學內容都包含進去，這些“知識死角”如何講授？……這就要求我們認真思考，多和學生交流，積累經驗，以期進一步提高教學質量。

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