對分課堂在互換性與測量技術課程在線教學中的應用研究

萬書佳 劉偉 魯道邦 李根全

摘要：在新冠肺炎席卷全球，在線教學成為主要教學手段的背景下，將對分課堂引入互換性與測量技術課程的在線教學實踐中，依托中國大學MOOC平臺，提出了一種將對分課堂應用于在線教學的實踐方案。實踐結果表明，對分課堂與在線教學的融合能夠實現功能互補，更好地發揮出兩種教學模式各自的優勢，極大地激發學生的學習興趣和主觀能動性，提高課堂的教學效果和課程的教學質量。

關鍵詞：對分課堂;在線教學;MOOC平臺;互換性與測量技術;教學模式改革

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）11-0141-03

Research on the application of Pad Class in Online Teaching of Interchangeability and Measurement Technology

WAN Shu-jia， LIU Wei， LU Dao-bang， LI Gen-quan

（School of Electro-mechanical Engineering， Nanyang Normal University， Nanyang 473061， China）

Abstract： With the COVID-19 sweeping the globe and online teaching as the main teaching means， the Pad Class is introduced in online teaching process of the Interchangeability and Measurement Technology course. Based on the MOOC platform of China University， a practice of applying the Pad Class to online teaching is proposed. The practical results show that the integration of Pad Class and online teaching can achieve complementary functions， better play to their respective advantages， greatly stimulate students' interest in learning and subjective initiative， and improve the teaching effect and teaching quality of the course.

Key words： pad class; online teaching; MOOC platform; interchangeability and measurement technology; teaching mode reform

1 引言

2020年春期，由于新冠肺炎疫情的影響，教育部做出了延遲開學的決定。為響應教育部“停課不停學”的要求，在線教學成為主要教學手段。釘釘、騰訊等各種直播、會議軟件和QQ、微信等群聊天軟件迅速成為主要教學手段，MOOC平臺、超星學習通、雨課堂等在線學習平臺成為在線教學的主陣地。南陽師范學院機電工程學院互換性與測量技術課程團隊也積極響應號召，對該課程的在線教學實踐進行了研究。

2 該課程在線教學的現狀

2.1 課程簡介

“互換性與測量技術”課程即“機械精度設計與檢測基礎”課程，是高等工科院校本科、專科機械類專業的一門應用性很強的技術基礎課[1]。課程教學內容包括機械零件的精度設計和檢測基礎兩部分，其中精度設計注重理論教學，檢測基礎偏重實驗教學。課程的特點是知識點零碎、工程應用性強，涉及的標準多且更新換代快，術語概念比較抽象，理解難度大。南陽師范學院開設該課程的專業為機械電子工程專業，開設學期為第四學期，課時為36學時，選用的教材是哈爾濱工業大學出版的由張也晗等主編的《機械精度設計與檢測基礎》（第10版）一書。該課程的在線資源比較豐富，經過仔細遴選，在開展在線教學實踐過程中采用了中國大學MOOC平臺上武漢理工大學課程團隊分享的國家精品課程資源。

2.2 在線教學的優勢

相比傳統課堂教學，在線教學具有以下優勢：一是能夠充分利用線上豐富的教學資源，取長補短，避免閉門造車。通過在線觀看其他學校一些名師的課程講解以及進行在線練習，學生能夠在掌握知識點的同時更好地與國內其他高校接軌。二是能夠在不增加教師備課負擔的前提下更好地利用多媒體優勢。該課程有的概念術語理解難度較大，采用多媒體動畫的形式教學能夠幫助學生更好地建立直觀印象，加深理解。采用在線教學可以使教師充分利用網上豐富的課程資源，避免重復制造，增加備課負擔。三是在線教學具有傳統課堂不具備的互動性優勢。例如在線教學過程中，教師可以采取投票的形式考查學生對某個知識點的掌握程度。借助于釘釘、QQ等軟件，投票制作簡單，收集快，教師能夠根據投票結果快速掌握學生對知識點的掌握程度，從而合理分配教學時間。

2.3 在線教學的不足

同時，在實踐中也暴露出在線教學的一些不足：一是教師對課堂的掌控力不夠。理想的在線教學課堂應該是一個學生主動發現學習的過程。但是受學生興趣、自制力等因素的影響，如果教師放松對課堂的監管，那么部分學生可能出現應付現象。因此，實際的在線教學課堂應該是一個在教師適度掌控下的學生主動發現學習的過程。在線教學過程中教師對學生學習態度的掌控不夠直觀，雖然可以通過各種形式進行抽查，但是與面對面的傳統課堂相比，不夠實時、準確、高效。受網絡條件影響，學生可以把沒有及時回應抽查歸因于網絡不好，而教師無法查實。二是在線課程資源與教材大綱的契合度不高。不同學校、專業對該課程的要求是不同的，選用的教材和制定的大綱也不同。其他學校分享的在線課程資源與自己學校的教材大綱契合度不高，完全依靠在線課程資源進行教學，無法做到按綱施教，與專業的培養目標也不一致。

3 對分課堂對在線教學的補充

3.1 對分課堂簡介

對分課堂[2]是張學新教授于2014年首次提出的一種新型教學模式，此后在各高校引起廣泛關注和實踐探索，并獲得了高度評價和積極推廣[3-4]。對分課堂教學模式已被成功應用于醫學類[5-6]、化學類[7]、物理類[8]等大學課程，而在機械類課程中的應用研究較少。對分課堂的主要思想是將一堂課對分為兩半，一半的時間交給教師進行精講，另一半的時間交給學生，由學生分組進行討論，并回答教師布置的問題。對分課堂的本質是將奧蘇貝爾所提倡的有意義的接受學習[9]和布魯納所倡導的發現學習[9]融合在一起。這樣做的好處是既可以發揮接受學習的優勢，通過教師的精講，在短時間內將課程知識的重點傳授給學生，也可以發揮發現學習的優勢，通過分組討論并回答教師布置的問題，使學生獲得發現知識的成就感。

3.2 對分課堂的優勢

對分課堂可以提高教師對在線課堂的掌控度。采用對分課堂模式的在線課堂，通過將課堂時間對分為兩半，一半時間由教師對教學重點進行精講、細講，幫助學生建立知識發現過程的直觀印象，另一半時間交給學生分組討論教師布置的問題。由于學生課下已進行了充分的預習，而且上節課教師已對本節的典型例子進行過精講，再加上小組討論的思想碰撞，很容易使學生獲得發現知識的成就感與滿足感，從而激發學生持續學習的興趣。因此對分課堂在時間安排上，一般是前半節課先進行小組討論，后半節課由教師對下節課要學習的典型案例進行精講，并布置討論題目。采用這種教學模式，其中前半節課小組討論可以采用釘釘視頻會議的形式，先由各小組自行開會討論，教師限定討論時長，再由教師組織所有學生共同開會，從所有小組中抽取個別小組進行匯報，最后由教師對小組的匯報進行點評。后半節課教師精講可以采用釘釘直播的形式。相比傳統的在線教學模式，如教師全程直播講課或者學生完全依托各平臺自學等，融合了對分課堂的在線教學模式師生之間互動性更強，學生獲得的知識更加系統化。

此外對分課堂也解決了在線課程資源與教材大綱契合度不高的問題。對分課堂包含了教師精講的環節，教師講授的內容必然是緊緊圍繞教材和大綱的，布置的討論題目也是緊扣教材和大綱的，學生可以在課下從學習平臺上獲取各個高校分享的課程資源，但要回答教師布置的討論題目，就必須對獲得的知識有一個再加工、吸收和轉化的過程。這個過程就是學生將學到的知識經驗與自身的知識體系建立聯系，內化吸收的過程，也是發現學習的過程。

4 對分課堂與在線教學融合在互換性與測量技術課程中的應用

4.1 基于對分課堂的在線教學流程

以南陽師范學院為例，每學期為18周，每周1次課，每次課為2學時。除去課間休息時間，可將每次上課對分為兩小節，每小節45分鐘。2018級機械電子工程專業共有51名學生，4個人一組，分為13組。第一小節安排分組討論，限定時長30分鐘，剩余15分鐘為小組匯報和教師點評，每次抽取2-3個小組進行匯報，采用釘釘視頻會議的形式。第二小節課為案例精講，講畢教師布置下次課的討論題目和預習要求，講課采用釘釘直播的形式，便于學生回放觀看。學生利用課下時間進行自主學習，學習的范圍包括但不限于教師分發的學習資料（電子版教材、課件等）、教師在MOOC平臺上發布的學習資源（來源于武漢理工大學互換性與測量技術課程團隊分享的國家精品課程資源）和布置的作業練習題等。除第一周和最后一周外，其余每周均采用這種形式上課。第一周的課采用傳統的在線教學模式，由教師進行直播授課。最后一周的課第一小節安排分組討論，第二小節由教師對課程重點進行總結梳理，便于學生復習并形成系統化知識體系，不再布置討論題目。具體教學流程如圖1所示。

4.2 以確定孔、軸配合代號為例的對分課堂設計

互換性與測量技術的教材內容可大致分為兩篇，第一篇介紹基礎理論，如優先數系、尺寸精度設計、幾何精度設計和表面粗糙度輪廓等，第二篇介紹一些典型零件的精度設計，其本質是第一篇基礎理論在具體零件上的應用。學好第一篇中的基礎理論知識，對于掌握課程的理論體系具有重要意義。其中尺寸精度設計又是第一篇內容的重點。下面以尺寸精度設計中孔、軸配合代號的確定為例，來介紹一下對分課堂的設計方法。

由于對分課堂中教師講授的時間縮短為傳統課堂的一半，因此教師在選擇講授內容時必須精選，最好選擇有代表性的案例進行講解。例如教材3.4節“尺寸精度的設計”中涵蓋的內容有：配合制的選用、標準公差等級的選用、配合的選用和線性尺寸的未注公差的選用四部分。從內容層次上看，這四部分內容是并列關系而非遞進的主次關系，不宜只選擇一個方面進行精講，也不宜壓縮時間進行理論灌輸。因為理論知識是高度概括抽象的，很難與學生頭腦中現有的知識體系建立起聯系，而具體的應用案例則是溝通二者的橋梁。案例中的研究對象是學生常見的事物，解決問題的過程則蘊含著理論知識的應用，通過教師抽絲化繭的講解使學生逐步掌握分析問題、解決問題的能力。在設計時可以選擇以下面這個案例來進行精講，當然需要提前布置學生對本節內容進行預習。

【例】設有一滑動軸承機構，公稱尺寸為[?]40mm的配合，經計算確定極限間隙為+20～+90[μm]，試確定此配合的配合制，孔、軸公差等級和配合代號，畫出其尺寸公差帶圖。

此題是一個確定間隙配合的配合代號的例子，通過精講，要使學生學會舉一反三，對于過渡配合和過盈配合的例子便不需要再講。通過這個例子，使學生將配合制的選用、標準公差等級的選用和配合的選用等知識融會貫通，將理論與實踐聯系起來，提高學生的應用能力。討論題目的設置可以選擇兩個類似的題目，分別考查過渡配合代號和過盈配合代號的確定以及基孔制和基軸制的應用場景，可附加設置一道題目考查線性未注公差的選用。討論題目的選擇盡量以綜合性的應用型題目為主，以突出對學生應用能力的考查，最好與精講的案例具有一定的聯系，以便于學生能夠從教師的講授中獲得線索，提高發現知識的成功率。對分課堂成功的一個關鍵就是要讓學生從不斷的發現學習中獲得成就感，從而形成對學生持續學習欲望的一個正向激勵。

4.3 對分課堂與在線教學融合模式與傳統課堂的教學效果對比

為評價對分課堂與在線教學融合模式的實際教學效果，下文對南陽師范學院2017級和2018級機械電子工程專業《互換性與測量技術》課程的期末考試成績進行對比，結果如圖2、圖3所示。需要說明的是，這兩個年級學生的人數、整體素質接近，任課教師、課程教材、教學大綱、電子課件及課時量均相同，2017級學生采用的傳統課堂教學模式，2018級學生采用的對分課堂與在線教學融合的教學模式，期末考試均采用試題庫命題方式進行，試卷難度相當。

從圖2可以明顯看出，使用對分課堂與在線教學融合的教學模式以后，學生成績有了明顯提高。具體來說，2018級學生優秀、良好人數有大幅度提升，而及格、不及格人數大幅度下降。為了更加直觀，表1列舉出了各成績區間段的人數比例。從表中可以看出，相比2017級學生，2018級學生的良好率有大幅提高，從8.2%上升至45.1%，接近人數的一半，不及格率明顯下降，從11.5%下降至2%，整體成績提升明顯，平均分從65.6分上升至77.3分，成績分布的標準差分別為9.2分和8.97分，比較接近。

5? 結論

本文通過對在線教學的現狀和不足以及對分課堂的優勢分析，提出了將對分課堂與在線教學融合應用于《互換性與測量技術》課程的一種課程教學改革模式，并以尺寸精度設計為例，介紹了對分課堂設計的具體方法，最后通過對比采用對分課堂與在線教學融合的教學模式與之前傳統課堂教學模式的考試成績，證明了該模式對提高學生學習興趣、學習自主性和學習效果具有積極作用。

參考文獻：

[1] 張也晗，劉永猛，劉品.機械精度設計與檢測基礎[M].10版.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2019：1-2.

[2] 張學新.對分課堂：大學課堂教學改革的新探索[J].復旦教育論壇，2014，12（5）：5-10.

[3] 丁磊，丁福聚，余敏，等.混合式對分課堂在高校生命科學類學科教學中的研究與實踐——以“生物化學”課程教學為例[J].云南大學學報（自然科學版），2020，42（S1）：74-77.

[4] 牛樹林.基于對分課堂的高校課堂教學模式研究——評《對分課堂：中國教育的新智慧》[J].領導科學，2020（2）：126-127.

[5] 暨明， 羅自強， 馮丹丹， 向陽， 許建平. 對分課堂在生理學教學改革中的應用[J]. 基礎醫學教育， 2019，21（7）：514-517.

[6] 錢潔，邢麗波，桂馨，等.“對分課堂”教學模式在細胞工程實驗教學中的應用[J].實驗室科學，2020，23（4）：94-96，99.

[7] 曹佳佳.對分課堂在“無機化學實驗”教學中的應用研究[J].實驗室科學，2019，22（1）：144-147.

[8] 樊冬艷，孫致學，付帥師，等.基于仿真實驗平臺的滲流物理實驗對分課堂教學模式初探[J].實驗室研究與探索，2017，36（9）：153-155，220.

[9] 熊士榮，徐進.發現學習、接受學習、探究學習比較研究[J].教師教育研究，2005，17（2）：5-9.

【通聯編輯：王力】