項目驅動的應用型課程翻轉式教學初探

徐哲 劉西 黃澤好 路世青

摘 要：翻轉教學能夠有效提高學生掌握知識的程度和獲取知識的能力。文章以《汽車故障診斷與檢測》課程為例 分析應用型課程的翻轉教學特點 選取課程重點內容以項目方式設計翻轉內容 開展知識庫建立、教學流程、課堂組織、課程考核等的規劃 并對與應用型課程翻轉教學緊密相關的實驗室開放問題進行探討。教學實踐表明 該方案具有一定的可操作性。

關鍵詞：應用型課程;翻轉教學;項目驅動;實驗室開放

中圖分類號：G420? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）18-207-04

Abstract： Flipped classroom mode can effectively improve students' ability to master and acquire knowledge. Taking the course of automobile fault diagnosis and detection as an example， we summarizes the characteristics of the flipped classroom of the application-oriented curriculum， designs some teaching contents in the way of project， carries out the planning of flipped teaching， and makes comments on the laboratory opening problems.

Keywords： Application-oriented curriculum; Flipped classroom; Project driven method; Lab opening

CLC NO.： G420? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）18-207-04

引言

當前國家正在推動部分高校向應用型本科轉型 以滿足現代工業社會對高素質技能型人才的需求。應用型本科要求培養的人才兼具一定的工程基礎和分析能力[1] 在這個過程中 應用類課程發揮著重要的作用。應用類課程往往采用以教為主或先教后練的方式進行 雖然學生能夠解決預先學習的案例中的問題 但當條件發生一定變化時 學生往往又無所適從[2]。要解決該問題 需要進一步提高學生獲取知識的能力和邏輯推理能力。

翻轉式課堂轉換了學生在學習過程中的角色 有利于培養其自主學習能力 在當前教學研究中已形成一股潮流[3-4]。在應用型課程中應用翻轉式教學能夠讓學生面對具體的工程項目 自主去發現問題 并使學生在工程實踐中逐漸掌握解決問題的方法 是解決應用型課程教學困境的一個途徑[5]。本文針對《汽車故診斷與檢測》課程 采用項目驅動教學方法解決翻轉課堂教學中的實際問題 選擇課程重要內容設計項目 一方面做到重點突出、效果顯著 另一方面將未知風險限定在已知的范圍內。

1 應用型課程《汽車故障診斷與檢測》特點

《汽車故障診斷與檢測》是一門實用性比較強的課程 主要讓學生通過觀察、嗅覺、聲音判斷等方式和推理相結合尋找故障原因 并掌握專用故障診斷設備的使用方法 其主要內容分為兩個部分。汽車檢測部分的任務主要是講授汽車專用檢測設備的使用方法 完成對汽車各個零部件、總成和整車的檢測 在知識體系上與汽車構造的知識體系兼容 因此可以依據傳統順序講授 以有利于學生構建檢測的知識體系。

汽車故障診斷部分由于實際故障多種多樣 有限的課程內不可能覆蓋汽車可能發生的全部故障。傳統教學方式僅以PPT或視頻的方式展示某些故障現象 往往給學生一種迎刃而解的感覺 但是實際操作和分析過程會比想象的要復雜和多變 如果依然按照汽車結構的順序進行講解 將造成與實際嚴重脫節 難以獲得故障檢測能力。

汽車故障診斷與檢測課程另一個特點是操作教學往往需要花費較多的時間 對設備原理的學習基礎而繁雜。如果用傳統的課堂講授方式進行教學 較長的講授時間會造成操作與講授脫節。而且課程時間有限 也不允許安排過多的學時。

2 應用型課程翻轉式教學的建設方式

針對《汽車故障診斷與檢測》課程的特點 選取了項目驅動方式設計翻轉式教學過程。建設中進一步明確學習目標和規范學習內容 把教學內容隱含在項目之中 讓學生在項目的解決過程中提出問題 并經過思考和老師的指導 自己解決問題。為充分利用學生的高效學習時間 僅對重點部分采用翻轉教學 其它部分內容則課堂講授和學生自學相互結合。

2.1 翻轉內容規劃

結合汽車故障與診斷課程的課時 共選取了5個方面作為翻轉內容 這五個項目難度由簡單到復雜 具體包括：

2.1.1 發動機的無負荷測功方法

該內容主要突出檢測方法 學生能夠通過該項目的學習 學會轉化測量目標 設置合理的測量過程。該部分著重培養學生的理論分析能力 也使學生認識到分析的重要性 避免學生形成認為檢測就是讀儀表數據的觀念。

2.1.2 發動機點火系統的檢測與診斷

該部分內容主要對汽油機的點火信號進行測量 要求學生能夠使用專用示波器 掌握發動機的點火系統的基本原理 學會采用正-逆向思維相結合的方式去對故障進行診斷。

2.1.3 車輪定位檢測

該部分內容主要學習設備的使用方法 包括設置檢測過程 結合車輛的狀態與操縱對車輪的定位參數進行測量。

2.1.4 車輪不平衡度檢測

主要掌握車輪動不平衡的原理 以及車輪重新平衡的方法。該部分是將檢測與再平衡維修相結合的內容。

2.1.5 車輪側滑量檢測

對車輛側滑檢測的原理進行掌握 促進學生理解車輛整車檢測的過程和原理 能夠理解整車檢測的意義和目的。

從以上五個項目的內容可以看出 所設計的項目突出本科層次特點 內容上理論和實踐相結合 能使學生對故障診斷和檢測過程有進一步的感悟。

2.2 項目驅動設計

在翻轉課程內容構建過程中 需要將知識內容蘊含于項目中。具體設計內容有：（1）項目目標;（2）項目的基本對象認知;（3）項目相關理論;（4）項目相關工具的原理與操作;（5）項目的基本學習流程;（6）項目成員設計共六個部分。以發動機無負荷測功項目為例 具體內容如下：

2.2.1 項目目標

了解無負荷測功的原理 實現對發動機的無負荷測功 評價發動機的性能。

2.2.2 項目的基本對象認知教學設計

發動機在車上的位置及開啟過程;發動機功率測量的工具;發動機測量的基本步驟;發動機功率測量變量的測量方法;視頻和實車相結合的知識支持。

2.2.3 項目相關理論教學設計

提供板書視頻 講解發動機無負荷測功的基本原理 加速時間法和瞬時加速度法。

2.2.4 項目相關操作的教學

包括設備使用、設備安裝、操作過程等方面的知識 可以通過視頻的方式講解。

2.2.5 項目基本學習流程的規劃

通過安排文檔資料和視頻資料的排列順序 和對資料按一定的順序設置解鎖環節 進行學習流程規范。

2.2.6 項目成員設計

將全班學生分組 由同學互幫互助提高翻轉教學的效率 根據任務初步設計每個小組由5人組成。

需要指出的是翻轉學習過程主要完成理論的準備和基本對象的認知 以及對操作過程的了解。實際測量或試驗過程還是要在老師的指導下完成 避免學生在不完全掌握規范的情況下操作設備 特別是發動機等運轉設備 造成安全問題。

2.3 建立系統知識庫

知識庫是開展翻轉課堂的基本條件 知識庫中的內容除了課本知識外 還應該補充課堂外的知識。知識庫內容的載體包括視頻類、圖片類、文檔類等多種形式 知識庫構建主要表現出以下特點：

2.3.1 逆向-正向相結合的知識體系

故障診斷與檢測是對以往課程知識的運用 在故障分析的過程中 需要對以往的知識點進行逆向思考。這就需要學生具有扎實的專業基礎 對汽車構造 汽車理論 汽車電氣與電子設備等知識能夠有較為深刻的掌握。由于實際上學生對這些知識點的掌握參差不齊 因此需要構建相應的基礎知識庫 補充相應的知識。

2.3.2 多種媒介的知識庫體系

網絡的普及為翻轉課堂的開展提供了便利條件 現有知識的媒介包括書本、聲音、視頻等 其中視頻對應用型課程的教學更為重要 比如對設備的操作講解 采用圖像和聲音結合的解說比純文字更直觀 也更為有效。

2.3.3 碎片化知識點和系統化的知識體系

根據學生學習的特點 對課程涉及到的知識點需要以較為碎片化的方式進行組織。比如 示波器的使用 在以往的課程和實踐中并沒有涉及 需要將示波器的相關功能做成視頻進行簡短的介紹。

碎片化的知識展示特點在于重點突出 但是課程最終要以建立完整的知識體系作為目標 因此需要從整體上進行規劃 如在網頁上采用知識樹的形式整體知識體系。結合教學步驟規劃 完成知識系統性的學習。

2.3.4 實物知識庫

實物操作知識是知識庫的一部分 是應用型課程知識準備的關鍵 內容上包括實際試驗臺或車輛 以及與試驗臺相關的操作軟件和說明文檔。實物準備是應用型課程區別于理論課程翻轉教學的一大特色 為課程準備的各種試驗臺應對應不同層面的知識 包括簡單操作、設備認知、系統綜合等層面。應用型課程在設備的需求量、設備的價值等方面明顯高于理論課程。

3 翻轉式教學的組織

3.1 翻轉學習流程引導

在學生自我學習過程中 需要按照一定的順序去理解和實施項目。以發動機無負荷測功為例 學生需要首先了解什么是無負荷測功 為什么要有無負荷測功 懂得該方式是評定使用過程中汽車發動機功率的有效方式。然后了解無負荷測功瞬態法的基本工作原理。在知識的理解上 要知道測量功率 需要知道扭矩和轉速。

學習流程的引導 一方面要在相應的階段以師生互動的方式去完成 另一方面要融合于知識庫的構建過程中。

另外還需要對學生的自學進度進行監督。從知識的傳授方面考慮 課前的督促的內容一方面要看學生取得的成果 另一方面也要看學生遇到了哪些問題 具體的操作方法包括：劃分適當的時間節點 提供節點的任務安排 包括作業等。

3.2 翻轉式教學的組內互助

學生水平參差不齊 而且一個人的精力也有限 思路上也有可能陷入死循環。結合項目的工作量 構建學習小組 可以有效提高學生的學習效率。在構建學習小組時 需要注意人員的水平搭配和性別比例結構。

3.3 翻轉式教學師生溝通

學生學習過程中遇到問題如果不能及時解決 會形成挫折感 傷害學習積極性。翻轉式教學設計需要建立溝通平臺回答學生在教學中遇到的各種問題。溝通平臺在交流中需要允許咨詢問題的任意性 對學生問題的回復也可以由課程助理完成。學生在學習中往往會遇到相同的問題 所以可以設置平臺全體可見 對重復問題學生可自行查詢。

3.4 翻轉式教學的課堂組織

采用翻轉式教學后 課堂內容的組織主要目標是檢查學生對基礎知識包括基本概念、基本原理、基本操作步驟的了解 并在課堂上對學生的理解進行規范和引導。其中試驗臺的使用過程部分會遇到課堂過大 教師無法全面指導的問題 所以課堂教學中 往往還需要教學助理的參與 教學助理可以從研究生中選擇。