基于TPACK的混合式教學模式實踐*
——以《數控機床裝調維修》課程為例

何群英 單瀾

浙江同濟科技職業學院 浙江 杭州 311231

引言

“數控機床裝調維修”是數控技術、機電一體化技術專業的一門實踐性和綜合性較強的專業核心能力課程，課程內容涉及知識領域廣泛，包括機械結構、電氣控制、計算機、液壓、PLC 等眾多分支，其教學不僅包含相關的基礎知識、分析方法和基本技能，還應融入相關的技術發展前沿概況、工程案例及相關的科技成果，教師的責任不僅在于傳授知識、啟迪智慧，更應著重于引領價值。

1 課程教學現狀

目前，傳統的《數控機床裝調維修》教學中存在以下問題：

1.1 教學設備少，教學效率低下

《數控機床裝調與維修》作為典型的綜合應用類課程，教學過程中必須輔以實踐或者實訓教學來達到教學目標；由于機電類設備價格昂貴，升級更新快，學院的資金限制，實訓室能供實際操作的數控機床太少，遠遠不能滿足學生的需求，常規的實踐和實訓操作都是學生輪流進行操作，在輪流過程中，學生并不會充分利用等待時間自主學習，教師也分身乏術，導致課堂時間浪費，教學效率低下[1]。

1.2 項目缺乏可操作環境

數控機床的裝調維修，主要是要讓學生能夠進行數控機床的裝配、調試，能將一臺數控機床從無到有完整的裝配出來，調試出來，但是作為學校來說完全不具備實踐條件，因為在經濟上我們無法承擔將一臺真的數控機床進行拆裝，也缺乏許多裝調的設備與環境。

1.3 學生學習困難

綜合應用類課程內容涉及知識領域廣泛，《數控機床裝調維修》包括機械、電子控制、計算機、液壓、PLC 等眾多分支。往往一個項目可能會用到很多課程基礎知識，學生在學習時很難記得所有涉及的基礎知識，更何況要做到融會貫通和綜合應用，難度太大也會降低學生的學習興趣。但事實上很多相關知識本身并不復雜，只要有相應的資源提供學習，學會融會貫通的方法，學生并不難解決問題。這些問題極大地影響了《數控機床裝調與維修》課程的教學效果。

2 Tpack混合式教學實施方案

2.1 Tpack混合式教學策略

我們認為混合式教學并不能采用單一的形式，應該“因地制宜”，針對《數控機床裝調維修》這類綜合應用類課程以及其中的不同項目，基于TPACK的混合式教學，既要發揮教師引導學生、啟發學生以及監控整個教學過程的主導作用，也要注重學生綜合素質和能力的培養，發揮學生的積極主動性和創造性。

簡單地說，我們把教學分為課前、課中、課后三個階段。對于線上學習不局限于課前的學習，而是貫穿在整個課前、課中與課后。課前自主學習，與常規混合式教學類似，根據自制的微課資源和操作視頻形成課程學習資源庫，發布到職教云網絡教學平臺，讓學生可以隨時隨地自主學習[2]。但是由于是綜合應用性課程，整個課程通過項目任務驅動，而每個任務涉及的原理并不一定完全是新知識。所以在資源上是主微課和補充資源相結合的方式，學生自行根據自己的掌握程度點擊相關資源。

課中主要進行項目任務的分析和實踐，仍然采用混合式教學。在課堂教學環節中，教師發揮引導者作用，課中學習過程中，充分利用學習通、職教云App，通過App進行各項活動，針對大學生不愿意發言和表達的情況，用App主題討論等形式來回答問題，讓每個學生都參與進去，讓學生將“玩手機”變成在手機中學習。App上的微課資源課前的在線學習很大程度上并沒有很好的效果，所以我們在課中的實踐過程中學生同樣可以進行在線學習，進行相應的“知識補給”。

課后對學生不采用強制要求，以知識拓展為主，或者輔以簡單的在線練習題進行相關知識點的鞏固。有問題可以繼續借助App討論答疑，老師和學生之間可以展開深入交流與互動。教師提供輔助性拓展材料，學有余力的同學可以進一步進行學習，實現課后學習的擴展與延伸，構建學生探究知識的能力。

2.2 混合模式教學設計

一是從數控機床裝配、調試、維修、管理等技術人員的實際崗位和學生在數控加工使用機床碰到的實際問題出發，設置學習情境，在教學內容上要與企業生產實際接軌，現在的數控機床尤其是高端設備面臨著日新月異的變化，無論是機械結構還是電氣控制或是數控系統控制都有不斷變化，因此無論是教材還是教學內容的設計上都要與時俱進；二是根據任務進行混合課堂教學設計，混合式教學實際上多多少少帶帶有一定程度的翻轉，所以每一個任務的教學設計都要體現出對比分析和每個學習環節的教學目標層次。

3 Tpack混合式教學改革各階段實施過程與得失

3.1 第一階段（2020.3-6月）：在線直播課程混合式教學

這一階段剛好處于疫情后的第一段教學時間，幾乎所有的高等院校都實行了在線網絡直播課程，我們學院也進行了在線直播課程，一直到5月份。可以說這個階段的教學，并不能算嚴格意義上的混合式教學，因為所有過程都是在線進行的，但是課程的整體設計仍然是按照混合式教學的模式，將教學分為課前、課中、課后3個環節，課前發布學習任務和資源，課中進行任務操作，課后進行任務補充與作業[3]。

在此階段是機電18-01和機電18-02兩個班級的《數控機床裝調與維修》課程教學。在這個混合式教學中，最困難的在于課中的教學，因為課中教學的主要環節就是完成項目任務，由于進行的是在線課程，項目任務的完成主要借助于仿真軟件，而實際數控設備的操作主要以視頻的演示為主。事實上，這一階段就充分體現了Tpack理論，信息技術是教師知識體系中的重要成分，融信息意識、信息知識、信息技能和信息道德為一體的信息素養對教師來說顯得尤為重要。我們充分利用各種信息手段，在課堂上同時進行教學與項目指導。但是在線直播課程的缺點也很明顯，一是講解或者演示過程無法實時監控到學生的一個情況，而高職學生學習積極主動性相對較差，所以在整體授課過程中，我們采用各種方式，例如時不時地上職教云在線提問，騰訊課堂內的互動，將這些參與與活動都作為課堂平時表現的依據，一定程度上解決了監控教學過程困難的問題。但是整體來說效果還是要比線下的效果要差。二是在線指導效率低下。因為是在線操作，老師對學生是通過網絡，而不是面對面的指導，相對而言效果要大打折扣，而且指導是一對一，一個一個輪流指導效率非常低。而在線下任務進行了，既可以是團隊的合作，也可以是同學之間的互幫互助，效率要快很多。針對這種情況，將每個項目任務的具體操作流程進行視頻錄制，作為學生的操作參考，因此很多同學在操作過程中碰到問題可以盡可能的自己去先解決問題，自己先思考，在比較難以獲得幫助的情況下，這種模式一方面將問題簡化，另一方面促進學生自己解決問題。

3.2 第二階段（2021.3-6月）混合式教學

此階段是機電19-01/02/03 3個班的教學，在這個階段已經完成了在線精品課程建設，積累了大量的操作過程視頻資源，因此進行了較為規范的線上線下混合式教學。我們分別就課前課后課中3個階段的情形進行分析。

首先，在課前發布學習任務和資源，在職教云在線精品課程中完成視頻資源學習和答題。此課前階段最大的難點在于視頻資源的學習遠遠不能達到預想的效果，可以說對于大部分高職院校的學生來說，所謂的視頻學習就是刷課，他并沒有真正地去學習相應的知識點，同時對于很多同學表示自己通過視頻學習看不懂。所以常規來講我們應該在課中進行知識點的學習，但是對于數控機床裝調課程來說，本身就一門綜合應用課程，大部分的原理和知識點都在其他相應的課程中學習過，雖然很多同學會表示“老師我學得不好”、“老師，我全忘了”，但是這些知識內容，比如電工電子、plc等基礎，學生并不會完全沒概念，所以在課中的時候我們仍然直接先進行項目任務的操作，完成操作后再補充相應的知識點。從平時和期末知識點的考核結果來看，與以前傳統教學相比進步較為明顯。可以說教學過程比較順暢。最后課后階段是知識點的鞏固，以在線題庫練習為主，由于本身題量并不大，并沒有增加很多工作量，很多同學在課堂上就能夠完成。

但是，在最后考核的項目任務結果看，結果并不理想，比如數控機床電氣線路的連接與調試，這一模塊考核成績總體還比2017屆、2016屆等傳統教學的成績要差。經過分析，原因如下：因為實踐條件的限制，電氣連接與調試以仿真操作為主，在混合式教學過程中，教師會在演示過程中一邊演示一邊講解原理，講解完后同時會提供完整的接線過程視頻用以輔助，學生可以根據過程視頻一步一步完成接線與調試，但是也正是由于有詳細的操作視頻，導致大量的同學并不關注原理，而是單純跟著操作視頻完成操作任務，從考核結果看，3個班該任務完成100分的竟然只有一個，其中好多在平時表現比較好的同學也表示缺乏視頻指導以后就連接比較慢，會但是來不及。而這個結果相比于原來的教學是反而有所下降的。

3.3 第三階段（2021.9-2022.1月）混合式教學

此階段是機電20-01/02/03三個班的教學，針對上一階段出現的問題，我認為教學過程中并不能一味地提供更多的資源給學生，要分情況而論。尤其對于仿真操作而言，比如課程的核心內容機械機構的裝調、電氣控制系統的連接與裝調，太周全的提供完整的過程步驟，會導致很多同學不進行思考。因此，在這個混合式教學過程中，跟隨我們機械工程學院興起的課程思政的浪潮，我們在混合式教學的過程中更多課程思政元素，包括學生“三觀”塑造，家國情懷、自豪感的培養，學生各種學習能力比如資料檢索、工程實踐能力，獨立完成任務的能力，以及團隊合作精神。在這個過程中，有些環節對于學生來說是有點抵抗情緒在的，但是最后執行下來的結果還是比較理想，仍然以電氣控制系統的連接與裝調為例，在授課過程中不再提供完整的操作步驟，只提供電氣原理圖講解的微課內容，學生需根據電氣原理圖來完成的線路的連接與調試，避免了很多同學完全不看電氣原理就完成任務。這三個班在最后考核的該任務中，有近10位同學獲得滿分，成績較好的也比較多。可以說，從結果來看還是比較理想的。但是有一個缺點就是教學進度很稍微慢一些，尤其對于學習主動性不太高的，比如像這次的機電2班，教學進度明顯落后一些。但是相比來說，能力的培養還是要更重于單獨知識的傳授。

4 結束語

基于Tpack混合式教學的“數控機床裝調維修”課程，充分體現了教和學的新變化，不 僅采用了先進的教學技術，也能隨著疫情形勢的變化及時改變教學模式，同時兼顧學生的特點，遵循教學規律，采用了移動互聯網技術，構建課前/課中/課后的立體育人環境。開展了基于Tpack的混合式教學，學生不僅學習和掌握了 “數控機床裝調維修”課程的學科內容，完成了項目任務的操作，也鍛煉了學生的學習能力、資料檢索能力、工程實踐能力、文檔編輯能力、團隊合作精神等等，在一定程度上改善了“數控機床裝調與維修”課程的教學效果。