思政教育融入的工程訓(xùn)練線上線下混合教學(xué)模式探索與實踐

李賢義，張學(xué)昌，李賢華，張 健，何 平，盛 剛

（1.浙大寧波理工學(xué)院機(jī)電與能源工程學(xué)院，浙江 寧波 315100；2.中通客車股份有限公司，山東 聊城 252000）

工程訓(xùn)練是高校機(jī)械、能源、自動化等理工科專業(yè)學(xué)生必修的實踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課程，是人才綜合素質(zhì)和實踐能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)[1]。國內(nèi)許多高校都非常重視工程實踐教學(xué)，并建立了成熟的工程訓(xùn)練中心用于工程訓(xùn)練實踐教學(xué)[2]。清華大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心、浙江大學(xué)工程訓(xùn)練中心、上海交通大學(xué)創(chuàng)新中心、大連理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心等建成了國家級示范中心。我校自2001年建校就創(chuàng)建了工程訓(xùn)練中心，2010年我校機(jī)電與能源實驗中心（含工程訓(xùn)練中心）獲批立項浙江省實驗教學(xué)示范中心建設(shè)點，2015通過驗收成為浙江省實驗教學(xué)示范中心。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》中明確提出要通過互聯(lián)網(wǎng)推廣網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)模式、推動教育資源共享、加快高等教育服務(wù)模式變革[3]。其中，全新的先進(jìn)的教學(xué)工具和教學(xué)理念是決定改革成敗的關(guān)鍵[4]。2019年末，突發(fā)公共衛(wèi)生事件使各大高校不能正常開學(xué)，不得不采用錄播授課或者網(wǎng)絡(luò)授課，讓學(xué)生即使在家也能學(xué)習(xí)[5]。然而以實踐為主的實驗實踐課程，顯然無法全部在線上完成。于是探索線上線下混合教學(xué)的模式。學(xué)生在線上學(xué)習(xí)理論內(nèi)容，并進(jìn)行模擬仿真訓(xùn)練，返校后進(jìn)行實踐訓(xùn)練。

1 現(xiàn)有教學(xué)模式存在的不足

近年來，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)出了諸多先進(jìn)制造技術(shù)，這些技術(shù)逐步被納入工程訓(xùn)練實訓(xùn)教學(xué)中，包括：數(shù)控技術(shù)、電加工技術(shù)、激光加工技術(shù)、3D打印技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、智能制造技術(shù)等。先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展較快，采用常規(guī)的教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足實訓(xùn)教學(xué)的需要。常規(guī)實訓(xùn)教學(xué)采用老師現(xiàn)場講解，學(xué)生現(xiàn)場操作的模式進(jìn)行，實訓(xùn)往往存在以下問題：

（1）課堂教學(xué)時間較長、學(xué)時不足。工程訓(xùn)練作為一門實踐課程，學(xué)生面向的是機(jī)床設(shè)備，傳統(tǒng)的教學(xué)中，學(xué)生對機(jī)床設(shè)備操作進(jìn)行學(xué)習(xí)，同時完成作品設(shè)計、編寫程序、現(xiàn)場加工等內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)生在課堂時間過長，在規(guī)定時間段很難完成相應(yīng)任務(wù)。

（2）教學(xué)設(shè)備數(shù)量有限。由于工程訓(xùn)練中心大部分實訓(xùn)設(shè)備昂貴，故數(shù)控銑床、數(shù)控車床、激光切割、3D打印等設(shè)備無法滿足1人1臺設(shè)備的需求，甚至有些設(shè)備5-10人一臺。這樣學(xué)生不能每人進(jìn)行操作學(xué)習(xí)。

（3）學(xué)習(xí)形式較為死板。傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)方式受時間和空間的限制，只能上課時間進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生對不能聽懂的部分無法回看學(xué)習(xí)。對不懂的只能老師解答或者向同學(xué)請教。

在線下教學(xué)模式下，工程訓(xùn)練受學(xué)時安排的限制，不能對多種設(shè)備進(jìn)行操作演示和培訓(xùn)，教師只能設(shè)計統(tǒng)一的教學(xué)內(nèi)容，在一定程度上限制了學(xué)生的創(chuàng)新空間。而同類型先進(jìn)制造技術(shù)的設(shè)備種類較多，在創(chuàng)新教育背景下，應(yīng)根據(jù)學(xué)生專業(yè)和興趣的不同，基于多種設(shè)備資源開展多樣化、個性化、綜合性的教學(xué)，充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作熱情和創(chuàng)新精神，實現(xiàn)因材施教，在一定程度上也緩解了教學(xué)設(shè)備不足的問題。

2 工程訓(xùn)練線上線下混合式教學(xué)可行性分析

線上課程具有教學(xué)視頻內(nèi)容精煉、碎片化教學(xué)、線上互動方便、輔助教學(xué)信息化等特點，這些特點與實踐性課程實訓(xùn)教學(xué)契合度較高[6]。

（1）工程訓(xùn)練實訓(xùn)項目所對應(yīng)的實訓(xùn)內(nèi)容各知識點相互獨(dú)立，與碎片化教學(xué)特點的線上課程相吻合。

（2）實訓(xùn)教學(xué)過程中需要廣泛的互動。在學(xué)生動手實訓(xùn)時，需要操作設(shè)備完成作品的加工制作，對遇到的問題要與教師溝通或相互交流，與線上課程方便互動的特點吻合。

（3）實訓(xùn)教學(xué)的主要目標(biāo)是讓學(xué)生動手操作，要求理論講解的內(nèi)容簡潔，把理論知識、設(shè)備介紹、設(shè)備操作步驟等內(nèi)容制作成視頻，讓學(xué)生進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，這樣可以課堂留出充足的時間進(jìn)行交流討論。

3 工程訓(xùn)練線上線下混合式教學(xué)模式構(gòu)建

線上線下混合式教學(xué)中，創(chuàng)建線上課程是建設(shè)的關(guān)鍵。工程訓(xùn)練實訓(xùn)課程包含：緒論、鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、車工、銑工、刨工、磨工、鉗工、數(shù)控車、數(shù)控銑、3D打印、激光切割、三坐標(biāo)測量、工業(yè)機(jī)器人等實訓(xùn)項目。

線上課程采用超星學(xué)習(xí)通平臺，學(xué)生不僅可以在超星學(xué)習(xí)通學(xué)習(xí)相應(yīng)內(nèi)容，而且老師可以在后臺看到學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)度和測試成績。通過搶答、搜索、點名、查詢、互動、問卷調(diào)查等功能的融合，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍了課堂氛圍，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂，避免了老師對照課件照本宣科的問題。工程訓(xùn)練線上課程如圖1所示。

圖1 工程訓(xùn)練線上課程

由于工程訓(xùn)練課程是實踐課程，線上與線下之間的相互融合是關(guān)鍵。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，線上教學(xué)變得越來越方便。實踐課程和理論課程不同，不能簡單地把內(nèi)容搬到線上。要采用線上線下混合教學(xué)的方式進(jìn)行。把理論內(nèi)容和實訓(xùn)操作步驟制作成視頻、放到線上課程；為了讓學(xué)生提前了解設(shè)備操作，利用ilab平臺模擬仿真資源把每個實訓(xùn)項目的模擬仿真引入線上課程；另外，還有PPT、課堂測試、作業(yè)等，用來檢驗學(xué)生線上學(xué)習(xí)的效果。每個實訓(xùn)項目線上資源如圖2所示。

圖2 工程訓(xùn)練線上資源

3.1 課前

學(xué)生通過超星學(xué)習(xí)通線上課程學(xué)習(xí)理論視頻、操作視頻、安全操作規(guī)程等內(nèi)容，初步了解實訓(xùn)項目的實訓(xùn)目的、實訓(xùn)設(shè)備介紹、實訓(xùn)操作步驟、安全注意事項等。另外，通過線上課程的學(xué)習(xí)還可以鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力。

3.2 課中

在傳統(tǒng)的實訓(xùn)課堂教學(xué)中，教師首先對實訓(xùn)目的、實訓(xùn)設(shè)備、實訓(xùn)步驟等進(jìn)行講解，學(xué)生按照老師教授的內(nèi)容進(jìn)行實踐操作，這種模式不能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。在線上線下混合式教學(xué)模式下，由于在課前，學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，掌握了相關(guān)內(nèi)容，這樣可以節(jié)約有限的課堂時間，讓學(xué)生能夠把更多的時間用來進(jìn)行課堂互動、創(chuàng)新實踐中來。

針對比較突出的問題，老師集中講解，增加講解的針對性，引導(dǎo)學(xué)生在課堂上進(jìn)行討論。以問題為導(dǎo)向，通過超星學(xué)習(xí)通進(jìn)行隨機(jī)選人搶答。活躍了課堂氣氛。針對比較重要的操作步驟，教師進(jìn)行再講解，這樣學(xué)生能夠重點掌握關(guān)鍵步驟。在實訓(xùn)過程中，學(xué)生對不能掌握的操作步驟隨時隨地可以利用手機(jī)端觀看線上操作視頻，按照操作視頻步驟進(jìn)行操作。線下實訓(xùn)過程中，根據(jù)時間、學(xué)時、設(shè)備數(shù)量情況合理安排實訓(xùn)批次，保證學(xué)生有更多的實際動手操作時間，也可以解決設(shè)備不足問題。

3.3 課后

這個環(huán)節(jié)是總結(jié)歸納環(huán)節(jié)，主要完成以下工作：對實訓(xùn)過程進(jìn)行總結(jié)歸納，對學(xué)習(xí)過程進(jìn)行自我評價；完成線上測試題和實驗報告、討論、互評及課程評價。

工程訓(xùn)練線上線下混合教學(xué)模式見表1所示。

表1 工程訓(xùn)練線上線下混合教學(xué)模式

4 工程訓(xùn)練課程思政的融入

教育的根本任務(wù)在于立德樹人。基于工匠精神，工程訓(xùn)練融入課程思政，將思想政治教育融入專業(yè)知識和專業(yè)技能的教學(xué)培養(yǎng)過程中，以有效發(fā)揮工程訓(xùn)練課程的價值引領(lǐng)作用，構(gòu)建教書育人、立德樹人新機(jī)制[7-8]。

工程訓(xùn)練的課程內(nèi)涵與工匠精神緊密相連，教師可以此為切入，根據(jù)課程特點和不同教學(xué)環(huán)節(jié)，挖掘更加廣泛的課程思政素材。

部分工程訓(xùn)練實訓(xùn)項目教學(xué)內(nèi)容與課程思政融合點，如表2所示。

表2 部分實訓(xùn)項目與課程思政融合點

在線上資源中，融入焊工、車工、銑工、鉗工、數(shù)控加工領(lǐng)域的大國工匠供學(xué)生學(xué)習(xí)，使課程思政潤物細(xì)無聲地融入線上課程。在線下實訓(xùn)課堂，通過對學(xué)生的嚴(yán)格要求，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識、一絲不茍的工匠精神，團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。

5 實施效果

工程訓(xùn)練線上線下混合式教學(xué)已經(jīng)進(jìn)行了7個學(xué)期的教學(xué)實踐。累計訪問量474700次，累計選課人數(shù)1571人，累計互動次數(shù)1556次。教學(xué)資源數(shù)量及選課人數(shù)如圖 3（P120）所示。

圖3 線上課程教學(xué)資源及選課人數(shù)

通過工程訓(xùn)練線上線下教學(xué)實踐，效果顯著。受到教師和學(xué)生的好評，提高了學(xué)生的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力。為實驗教學(xué)的教學(xué)改革提供了借鑒。

（1）學(xué)生的工匠精神、安全意識、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、家國情懷等得到明顯提升。通過融入思政教育的線上線下工程訓(xùn)練教學(xué)實踐，從學(xué)生線上感言可以看出學(xué)生的工匠精神、安全意識、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、家國情懷等得到明顯提升。學(xué)生感言如圖 4（P120）所示。

圖4 學(xué)生感言

（2）學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力得到明顯提高。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，很多學(xué)生對工程實踐課程不夠重視，在實驗時不夠認(rèn)真。采用線上線下混合式教學(xué)模式后，學(xué)生的興趣明顯提高。通過工程訓(xùn)練課程的學(xué)習(xí)成果豐碩，近三年獲工程訓(xùn)練綜合能力競賽省級以上獎項15項，大學(xué)生機(jī)械設(shè)計競賽獲省級以上獎項12項，另外學(xué)生獲互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、挑戰(zhàn)杯、機(jī)器人大賽獎項多項。

6 結(jié)語

通過融入課程思政的工程訓(xùn)練線上線下混合式教學(xué)模式進(jìn)行實踐，解決了現(xiàn)有教學(xué)過程中存在的問題。實踐證明學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力得到明顯提升，學(xué)生的工匠精神、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、家國情懷、安全意識等得到明顯提高。