翻轉課堂遞進式教學模式在工程訓練課程中的探索與研究

田萬一 王群 易守華

摘要：在新工科建設大背景下，為了達到更好的教學效果，將翻轉課堂遞進式教學模式創新性的引入到工程訓練中心的課程體系中。在課程體系中，采用翻轉課堂形式，調整課堂內外時間，提升工程訓練課程的教學效果，培養具有創新思維的復合人才。并且基于此，通過虛擬仿真軟件實現遞進式教學模式的建立，使教學過程生動形象，可以達到加深學生對課程內容的記憶的目的，并且提高學生參與度和學習創新積極性。同時，在智能量化評分機制下，極大地減少不確定性因素對成績評價的影響。

關鍵詞：翻轉課堂;遞進式教學;工程訓練

1 緒論

創新型復合人才培養教學包括理論教學和實踐教學，實踐教學是培養創新型復合人才的重要環節，具體的在使學生掌握科學方法和強化實踐動手能力等方面意義重大。高校主要的實踐教學基地就是工程訓練中心，其教學模式對于創新型復合人才的輸出質量具有絕對性影響，然而在目前高等教育中，工程訓練作為高校重要實踐教學課程，存在以下弊端：一是形式單一，教學方式還是以教師講授，學生被動接受參與感低;二是內容陳舊，目前大多數高校工程訓練都一直沿用引進設備時教學內容，內容陳舊無味，學生上課無新鮮感、無積極性，學習效率大打折扣。因此，圍繞國家“一流本科建設點”方針政策和新工科本科院校教學改革研究重點，迫切需要構建具有特色的工程訓練教學模式，以此為培養創新型復合人才提供支撐。

2 課堂教學模式研究現狀

在當前教學改革實踐中，王文娟等[1]認為首先需要從教學內容、教學教材、教學手段、考核內容等方面進行了創新，以便培養出滿足市場需求的應用技能型人才。彭永忠等[2]認為應當以學生為核心，以就業市場為導向的教學體系，以突破原有的教學形式，來提高學生的綜合素質能力。上述教改思路都想在現有的教學基礎上，突破原有的教學模式，力圖找到一種效率高、效果好的教學方式。但實踐證明，只是教學內容上的改變，并不能達到理想的效果，無法滿足當前形勢下對雙創型人才的需求，于是很多老師開始探索新的教學形式。劉春玲等[3]提出了分層教學、以賽促學、真崗實操等教學方法，旨在從根本上改變工程訓練的授課形式，提高同學們參與加工實踐的熱情。以上工程實踐教學改革模式取得了良好效果，但此種模式主要培養應用型人才。對于理工類或綜合類本科院校來說，應當以培養具有創新型復合人才為目標，推動高質量可持續發展高端裝備制造水平。韓軍等[4]將CAD/CAM技術運用于教學中，取得了較好教學效果。Wang等[5]以學生為中心，發展課外電子媒體和課堂內容互動學習等活動，實施在英語閱讀與寫作課程中，得到了眾多學生認可。但這些實踐過程忽略了制定相應公平、公正、公開的評分機制加以輔教，在眾多不確定性因素下對學生成績產生影響，即難以確保教學考核的公平性，同時缺乏一套學生自學環節的良好機制，教學內容較為枯燥無味。

本研究擬著力于新工科背景下教學模式，將翻轉課堂引入到工程訓練課程當中，旨在調動本科生參與工程訓練課程的主觀積極性。在此基礎上，通過虛擬仿真軟件實現遞進式項目教學模式的建立，提高學生參與度和學習創新積極性。同時，在智能量化評分機制下，減少不確定性因素對成績評價的影響。通過本教學形式，以打造對教學知識的深入認識。

3 翻轉課堂遞進式教學模式的探索與研究

翻轉課堂遞進式教學模式通過工程訓練課程翻轉課堂教學方式的構建、工程訓練課程虛擬仿真軟件的建立、翻轉課堂教學模式下工程訓練課程虛擬仿真軟件線上平臺的搭建三部分完成整個課程體系的搭建，來完成對整個課程體系的搭建。

3.1 工程訓練課程翻轉課堂教學方式的構建

在常規工程訓練課程基礎上，開發出具有激發學生自我學習意識和創造能力的翻轉課堂教學模式，如下圖所示。

所提課程包括教學內容的調整和考核體系的建立，教學內容由基礎教學內容和實踐內容兩部分組成，基礎教學內容屬于課程基礎，其以工程訓練基本操作與數控編程的一般步驟和方法為主，以理論講解工程訓練相關基礎知識為輔，在熟悉基本操作的基礎上，培養學生創新能力，這部分內容學生將在課前通過虛擬仿真軟件線上平臺的自我學習實現;實踐訓練是翻轉課堂教學模式課程核心，引導學生在課堂上對實踐過程中所遇問題進行探討，并以此為基礎進行各類零件的加工，并且自主設計作品創作，加深對工程訓練系列理論與實踐的理解，這部分內容作為課堂教學的主體;考核體系是對學生學習成果和解決問題能力的檢驗，翻轉課堂教學模式將包括兩個考核部分，一部分是以學生在課前課后通過虛擬仿真軟件線上平臺的學習和訓練情況確定，即根據平臺所達到解決實際問題能力等級，由仿真軟件中智能分數評定系統自動進行分數評定，以此作為學習成績的一部分，另一部分是以課堂實踐訓練中自主設計創作作品進行分數評定，兩者結合評定學生的總成績，以此提高工程訓練考核體系的效率和精確性。

3.2 工程訓練課程漸進式項目虛擬仿真軟件的建立

隨著教育教學改革的深入，融合計算機技術的教學方式已逐漸成為一種廣受學生喜愛的主流教學模式。本研究通過將工程訓練課程與計算機虛擬仿真技術有機集成，建立工程訓練教學虛擬仿真軟件，該軟件能夠模擬工程訓練項目的真實訓練環境。同時采用遞進式項目教學方式，一方面對虛擬仿真軟件內工程項目進行有序設置，即根據工程項目難度進行分級，按知識點由淺入深分級呈現，引導學生循序漸進地掌握工程訓練理論知識和實踐能力，最終觸及當前工程難點;另一方面按項目分級情況設置項目等級制度，利用成功激勵法激發學生學習積極性。為保證軟件內項目的實踐性，項目庫將按中冶、中聯等國有大型企業實際生產項目集進行搭建，對項目分級也采用企業評級方法。同時該軟件設置智能分數評定系統，該系統以標準化操作過程及工程項目實踐過程為參考，利用基于深度學習算法的圖像識別技術，對學生學習狀況和實踐訓練情況進行評定，判斷是否通過相應等級考核，并根據所達到等級進行分數評定。最終本項目搭建起一種全新工程訓練課程漸進式項目虛擬仿真軟件，打造出一門能夯實基礎、著重應用、富含特色，培養高素質復合型人才的工程訓練教學模式，這是本項目研究的首要內容。

3.3 翻轉課堂教學模式下工程訓練課程虛擬仿真軟件線上平臺的搭建

將計算機技術、網絡通信技術及虛擬仿真等前沿技術融合于翻轉課堂中，將工程訓練課程做到教學趣味性，教學過程通俗性，幫助學生更好地理解所學知識，使學生實現課前基礎知識和操作訓練的自主線上學習以及課后工程實踐能力的線上拓展。進一步基于該平臺開發綜合性強、創新性強、復雜度高的工程實踐項目，為學生工程能力和創新精神培養提供了良好平臺。

4 結語

以工程訓練課程體系改革為研究對象，圍繞國家“一流本科建設點”方針政策和新工科本科院校教學改革研究重點，構建出具有特色的工程訓練教學模式，其主要研究內容如下：

（1）建立工程訓練翻轉課堂教學方式。將學習的主動權由教師轉移給學生，讓學生有更多課堂時間來創造自己作品，解決具有挑戰性的工程問題，調動本科生參與工程訓練的主觀積極性，提升工程訓練課程的教學效果;

（2）將虛擬仿真技術與遞進式項目教學思想相結合，構建工程訓練課程虛擬仿真軟件。該軟件模擬實際工程任務環境，按由淺入深形式設置，啟發引導學生循序漸進地掌握工程訓練課程能力，能將知識的廣度與深度很好地串聯起來;

（3）建立翻轉課堂教學模式下工程訓練課程虛擬仿真軟件的線上平臺。利用該平臺學生可以課前學習基礎知識與操作，并利用計算機虛擬仿真軟件教學專業算例庫自主選擇學習和訓練，課后在該線上平臺繼續拓展工程實踐能力的目的。

參考文獻：

[1]王文娟，李秀峰.高職院校《數銑零件加工》課程優化創新研究[J].傳播力研究，2019，3（01）：153

[2]彭永忠.高職“機械加工工藝”課程教學模式改革探析[J].科技風，2019（03）：41

[3]劉春玲，閆瑞濤，周忠寶，徐斌.數控加工實訓教學改革的探討[J].農機使用與維修，2018（11）：65

[4]韓軍，秦波，常瑞麗.面向本科生的《數控原理與加工技術》課堂教學改革研究[J].科技創新導報，2018，15（32）：118-121

[5]Shan Wang.The Application of Micro-Lessons and Flipped classes in College English Reading and Writing Classes in Independent Colleges[C].Institute of Management Science and Industrial Engineering.Proceedings of 2020 3rd International Conference on Financial Management，Education and Social Science（FMESS 2020）.Institute of Management Science and Industrial Engineering：計算機科學與電子技術國際學會（Computer Science and Electronic Technology International Society），2020：358-363

項目：湖南省2019年普通高校教學改革研究項目

作者簡介：田萬一（1982— ），男，漢族，遼寧營口人，博士，副教授，研究方向：非標裝備設計。