基于SPOC的機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程混合式教學(xué)改革與實(shí)踐

張 靜

（廣東海洋大學(xué)，廣東 湛江 524088）

在教育信息化和全球化的背景下，MOOC得以快速發(fā)展，目前比較認(rèn)可的開放課程主要為基于行為理論的MOOC，強(qiáng)調(diào)對(duì)內(nèi)容的記憶，通過觀看教學(xué)視頻學(xué)習(xí)，輔以在線測(cè)評(píng)等進(jìn)行練習(xí)，屬于知識(shí)復(fù)制型[1]。MOOC雖然具備完整的教學(xué)環(huán)節(jié)，但是不同學(xué)校課程體系構(gòu)建不同，不同課程知識(shí)學(xué)習(xí)側(cè)重不同，且需要學(xué)生具備高度的自覺性，因此，MOOC在專業(yè)核心課程教學(xué)有比較多的共享資源，但是在學(xué)校的課堂教學(xué)上并沒有占據(jù)主體地位。但是之于MOOC基礎(chǔ)上發(fā)展的SPOC課程具有教學(xué)適應(yīng)性好，可以從專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生全局出發(fā)，設(shè)置課程內(nèi)容，教師可以完全介入到學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，因材施教[2]。

1 傳統(tǒng)課程教學(xué)的困境

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)是一門綜合課程，與工程實(shí)踐聯(lián)系緊密，在課程教學(xué)中需要運(yùn)用較多的先修課程的相關(guān)知識(shí)和技能，所以在學(xué)生調(diào)研中普遍反映該門課程難度非常大。課程體系重構(gòu)中，課程的課時(shí)在逐步縮減，傳統(tǒng)教學(xué)出現(xiàn)困頓，其主要原因?yàn)椋孩儆邢迣W(xué)時(shí)與課程內(nèi)容廣泛、繁雜的矛盾；②學(xué)生缺乏工程認(rèn)知，對(duì)制造及工藝方面的專用名稱很難短時(shí)間理解；③學(xué)生基礎(chǔ)不一致，課堂難以全面了解學(xué)生的階段性學(xué)習(xí)情況。簡(jiǎn)言之，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式里，教師難以全面接收學(xué)生學(xué)習(xí)的反饋情況，難以真正實(shí)施“以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的教學(xué)模式，是傳統(tǒng)課堂教學(xué)難以突破的困境。

2 基于SPOC課程教學(xué)改革的目的和意義

隨著教學(xué)信息化的升級(jí)，基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的模式可以較好地實(shí)施“教與學(xué)”的雙向反饋，教師可以以“學(xué)生發(fā)展水平”與“教學(xué)實(shí)施”的雙向反饋信息為基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生主體因勢(shì)利導(dǎo)，使“以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的教學(xué)真正發(fā)揮作用[3，4]。基于現(xiàn)代信息技術(shù)衍生的SPOC課程，教師可以充分發(fā)揮在教學(xué)上的主導(dǎo)地位，促進(jìn)在課堂教學(xué)上與學(xué)生的深入交流，促進(jìn)教學(xué)、考核的多元化，促進(jìn)教學(xué)信息的資源化，推動(dòng)學(xué)生主體地位的發(fā)揮，促進(jìn)課堂教學(xué)的可持續(xù)改進(jìn)。

3 基于SPOC實(shí)施教學(xué)改革的措施

3.1 建立以產(chǎn)出為導(dǎo)向的課程目標(biāo)，梳理教學(xué)活動(dòng)及內(nèi)容

本門課程的主要知識(shí)體系是圍繞“制造一個(gè)合格的機(jī)器零件”并外延至“裝配一個(gè)合格的機(jī)器”，以此過程為主線將金屬切削原理與刀具、裝備及加工方法、機(jī)械制造工藝、機(jī)械加工質(zhì)量及控制、夾具設(shè)計(jì)等有機(jī)結(jié)合起來。以“產(chǎn)出為導(dǎo)向”是OBE的核心理念，在教學(xué)過程中應(yīng)圍繞課程知識(shí)體系梳理學(xué)生的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)、情感目標(biāo)（課程思政），以培養(yǎng)學(xué)生的核心能力為中心，立德樹人。

本課程的知識(shí)體系見圖1，基于知識(shí)體系梳理的教學(xué)目標(biāo)如下。

圖1 課程教學(xué)內(nèi)容梳理圖Fig.1 The course teaching content framework diagram

教學(xué)目標(biāo)1：能夠應(yīng)用金屬切削理論和方法，典型表面的機(jī)械加工方法及加工裝備，機(jī)械加工精度和表面質(zhì)量方面理論與方法，機(jī)械加工和機(jī)器裝配工藝規(guī)程設(shè)計(jì)理論和方法，夾具及其設(shè)計(jì)理論與和方法，典型機(jī)械制造新技術(shù)等知識(shí)，解決工程問題。

教學(xué)目標(biāo)2：能運(yùn)用原始誤差分析法和加工誤差統(tǒng)計(jì)分析法，對(duì)具體機(jī)械加工工藝系統(tǒng)進(jìn)行加工誤差計(jì)算與分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生加工誤差原因和規(guī)律，并提出解決方案。

教學(xué)目標(biāo)3：能制定中等復(fù)雜零件加工工藝規(guī)程以及設(shè)計(jì)一般復(fù)雜程度的專用機(jī)床夾具，并體現(xiàn)創(chuàng)新能力。

教學(xué)目標(biāo)4：能對(duì)工藝方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)成本分析。

教學(xué)目標(biāo)5（課程思政）：堅(jiān)定實(shí)現(xiàn)民族復(fù)興信心；樹立以科技創(chuàng)新促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步的理想；養(yǎng)成又嚴(yán)謹(jǐn)做事，又講科學(xué)方法論的工作作風(fēng)。

3.2 增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)能動(dòng)性的教學(xué)設(shè)計(jì)

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)是內(nèi)容繁雜、機(jī)械工程專用名詞多、并且?guī)в幸欢ǖ南到y(tǒng)性。據(jù)調(diào)研，學(xué)生普遍認(rèn)為課程比較難學(xué)，其中之一就是專用名詞太多，其主要原因是學(xué)生缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，很難短時(shí)間理解，而且內(nèi)容較多，學(xué)生信心不足。在教學(xué)上增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)效。

比如，工藝過程是學(xué)生早期接觸的知識(shí)點(diǎn)，也是本門課程比較重要的知識(shí)點(diǎn)。在這節(jié)課程的設(shè)計(jì)上，選取學(xué)生在工程訓(xùn)練實(shí)踐中實(shí)習(xí)數(shù)控車和鉗工的照片，以學(xué)生實(shí)踐的2個(gè)工件為例，講述工藝過程、工序、安裝、工位、工步、走刀，把學(xué)生參與的工程實(shí)踐和課堂討論結(jié)合起來，使學(xué)生在實(shí)際情景中學(xué)習(xí)，也提高了學(xué)生的興趣。

再比如，夾具設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容，直接在實(shí)驗(yàn)室授課，并將學(xué)生分組，學(xué)習(xí)夾具及夾具的組成，使學(xué)生對(duì)夾具有感性的認(rèn)識(shí)。再進(jìn)一步要求學(xué)生匯報(bào)夾具設(shè)計(jì)的思路，夾具定位、夾緊遵守的原則，使學(xué)生掌握夾具設(shè)計(jì)的基本方法。

3.3 采用“課前——課中——課后”的任務(wù)教學(xué)模式

本門課程是一門大學(xué)時(shí)、教學(xué)內(nèi)容繁多的課程，在課時(shí)相對(duì)壓縮的情況下，既要保證課程內(nèi)容的連續(xù)性，又要適度融入先進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，僅僅依靠課堂教學(xué)，較難達(dá)成學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)；為此，本門課程依照“課前——課中——課后”的任務(wù)模式進(jìn)行教學(xué)。

3.3.1 明晰課堂、課外學(xué)習(xí)任務(wù)

該教學(xué)模式的中心思想是讓學(xué)生成為課程教學(xué)的主體，學(xué)生通過了解“我要學(xué)什么”“我要學(xué)到什么程度”，并通過線上考核讓學(xué)生了解“我學(xué)到了什么程度”，以此方法讓學(xué)生做課程學(xué)習(xí)的主人，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性。這種模式主要由老師來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行，即教師通過向?qū)W生發(fā)布任務(wù)及學(xué)習(xí)目標(biāo)、以及布置階段性任務(wù)的方式，以每次課程為一個(gè)單元，課前向?qū)W生發(fā)布課程任務(wù)——課前學(xué)生應(yīng)該了解什么或復(fù)習(xí)什么、課堂授課的內(nèi)容是什么、上一次課程的作業(yè)是什么等。

任務(wù)法的首要條件是讓學(xué)生知道要學(xué)習(xí)什么，這也是教師在每次授課前應(yīng)讓學(xué)生了解的內(nèi)容。如第一次課程第一個(gè)內(nèi)容就是介紹本門課程的地位、作用以及學(xué)習(xí)內(nèi)容、任務(wù)目標(biāo)及學(xué)習(xí)方法，讓學(xué)生了解課程學(xué)習(xí)在自己未來職業(yè)發(fā)展中的地位和作用，以及總概學(xué)習(xí)內(nèi)容，圖2為本門課程學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容，第一次課程就應(yīng)該傳達(dá)給學(xué)生。再如，每個(gè)專題授課時(shí)，第一個(gè)內(nèi)容也是向?qū)W生介紹本專題的教學(xué)內(nèi)容以及知識(shí)點(diǎn)以及知識(shí)點(diǎn)應(yīng)達(dá)到什么要求，見圖2。圖3中用序號(hào)①、②、③表示了課程進(jìn)度，同時(shí)用不同的符號(hào)表示了學(xué)習(xí)知識(shí)應(yīng)掌握的程度，讓學(xué)生在預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和學(xué)習(xí)過程中能夠目標(biāo)性學(xué)習(xí)。

圖2 課程簡(jiǎn)要介紹Fig.2 The course content guide map

圖3 專題1的知識(shí)圖譜Fig.3 The knowledge graphs for topic 1

每次授課前，教師在線上發(fā)布上課的內(nèi)容以及課程要求，圖4為第1次授課前向?qū)W生發(fā)布的信息，告訴學(xué)生課前、課中、課后應(yīng)該做什么，讓學(xué)生在每次學(xué)習(xí)前習(xí)慣去做學(xué)習(xí)計(jì)劃，并且規(guī)定一定帶有積分的考核，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性、提高學(xué)生學(xué)習(xí)的滿足感。

圖4 一次授課通知Fig.4 The one-time class notification

3.3.2 做好課堂的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

在課中實(shí)施課堂考核還可以了解學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的狀態(tài)以及學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度，形成一個(gè)較真實(shí)的反饋。圖5為課上講過的工序的基本定義考核，可見沒答對(duì)的2位同學(xué)就是需要注意的，如多次考核都是同樣結(jié)果，就需要對(duì)該學(xué)生進(jìn)行關(guān)注和引導(dǎo)，必要時(shí)報(bào)告班主任一同對(duì)其做思想工作。另外，可以通過隨堂考核、搶答的方式反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，由課堂測(cè)試把學(xué)生知識(shí)的領(lǐng)會(huì)與運(yùn)用更真實(shí)的傳遞給教師，既有利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己學(xué)習(xí)的程度和問題，更有利于教師對(duì)授課的調(diào)整，達(dá)到學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

圖5 一次隨堂考試的結(jié)果Fig.5 The result of a classroom exam

3.4 解析核心能力培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合大作業(yè)實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂

3.4.1 解析核心能力培養(yǎng)目標(biāo)

零件制造工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的能力和夾具設(shè)計(jì)的能力是本門課程學(xué)生需要達(dá)到的2個(gè)重要的課程目標(biāo)，學(xué)生現(xiàn)實(shí)學(xué)情是缺少較為完整的工廠實(shí)習(xí)階段，無論對(duì)零件的工藝編制還是夾具的設(shè)計(jì)都缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為此課程目標(biāo)3能制定中等復(fù)雜零件加工工藝規(guī)程以及設(shè)計(jì)一般復(fù)雜程度的專用機(jī)床夾具，并體現(xiàn)創(chuàng)新能力的課程目標(biāo)解析不是學(xué)生學(xué)完這門課程應(yīng)具備系統(tǒng)的、全面的能力，而是具備“通過查閱文獻(xiàn)、分析、評(píng)價(jià)”零件工藝規(guī)程和夾具設(shè)計(jì)的能力，進(jìn)而能夠?qū)o出零件和工序通過一般的基本原則和文獻(xiàn)的理解與利用，完成工藝文件的簡(jiǎn)要編制和夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。而課程目標(biāo)3能力應(yīng)是在機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械制造生產(chǎn)實(shí)習(xí)后，學(xué)生完成了理論學(xué)習(xí)，經(jīng)歷了工程實(shí)踐的鍛煉，使相關(guān)知識(shí)和理論相融合，在機(jī)械設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐Ⅳ中得以全面、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

3.4.2 理論授課和人物驅(qū)動(dòng)相結(jié)合

在機(jī)械零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中，授課主要為理論授課和任務(wù)驅(qū)動(dòng)。理論授課往往是通過片段的實(shí)踐講授，但理論系統(tǒng)是完整的；任務(wù)驅(qū)動(dòng)往往是實(shí)踐過程是完整的，理論是碎片化的；兩者的融合不太可能是理論和實(shí)踐過程全部都完整；為此，教學(xué)上，首先系統(tǒng)講授理論，通過碎片化的實(shí)踐圖片，講授相關(guān)原則及應(yīng)用；再給學(xué)生布置一個(gè)軸類零件的工藝規(guī)程編制的任務(wù)，讓學(xué)生去查閱相關(guān)資料，查找1～2個(gè)軸類零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)資料，課上通過討論的方式完成軸類零件工藝規(guī)程的編制方法的選擇和規(guī)則的實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生理解“工藝方案合理”，進(jìn)而具備對(duì)編制方案初步判定的能力。在夾具設(shè)計(jì)上，把一次課程搬到實(shí)驗(yàn)室，通過夾具原型介紹夾具的組成、定位件、夾緊件、夾緊力作用點(diǎn)的選擇原則、夾緊力作用方向的選擇原則、定位夾緊的結(jié)構(gòu)形式與特點(diǎn)、零件結(jié)構(gòu)的工藝性、連接等，用于夾具設(shè)計(jì)知識(shí)、裝配知識(shí)的理解與夾具設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。

3.4.3 大作業(yè)考核

工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的能力和夾具設(shè)計(jì)的能力均是需要知識(shí)的綜合，為此采用大作業(yè)的方式進(jìn)行考核，一般以小組的方式完成。在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，以大作業(yè)完成的能力考核，課程的學(xué)習(xí)是以學(xué)生交完作業(yè)為結(jié)束，相當(dāng)于結(jié)果性考核，學(xué)生不了解自己成果的好壞，也不關(guān)心成果的好與壞，就造成了學(xué)生對(duì)工藝規(guī)程、夾具設(shè)計(jì)合理性評(píng)價(jià)的缺失；而且以小組的形式完成會(huì)有學(xué)生搭車現(xiàn)象，還出現(xiàn)為了完成作業(yè)而作業(yè)，缺少研究的環(huán)節(jié)；進(jìn)而使達(dá)成“學(xué)生工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)的能力目標(biāo)”大打折扣。為此，大作業(yè)考核環(huán)節(jié)要從結(jié)果性考核轉(zhuǎn)化為過程性考核，增加學(xué)生答辯的環(huán)節(jié)，學(xué)生講授設(shè)計(jì)思路，并且小組每個(gè)同學(xué)至少回答教師1～2個(gè)問題，也需要回答小組間的提問，答辯后小組需要提交改善后的大作業(yè)，這種方式使學(xué)生必須經(jīng)過思考完成作業(yè)，同時(shí)需要學(xué)生交完善后的作業(yè)，最終成績(jī)由“問答+最終評(píng)價(jià)”打分，既可以讓學(xué)生覺得公平，又可以增加學(xué)生的滿足感，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性。

4 實(shí)施教學(xué)改革的成效

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)在教育中的逐步運(yùn)用，給教師最大的好處是“教師可以在教學(xué)過程中全面監(jiān)測(cè)學(xué)生”，解決了在教學(xué)中“比較簡(jiǎn)單、已經(jīng)會(huì)了”的假反饋現(xiàn)象，對(duì)學(xué)生的監(jiān)測(cè)可以到“學(xué)生個(gè)體”，向?qū)W生發(fā)布學(xué)業(yè)預(yù)警以及對(duì)學(xué)生及時(shí)輔導(dǎo)和幫助。混合式課堂可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，對(duì)學(xué)習(xí)過程的評(píng)分更趨于公正，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的滿足感。在結(jié)合信息技術(shù)的教學(xué)中，使教師在課上、課下對(duì)全體學(xué)生進(jìn)行考核成為一件比較容易的事情，也使教學(xué)過程的實(shí)時(shí)反饋成為可能，更有利于教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。

5 結(jié)語

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)在機(jī)械類課程體系中占有重要的地位，是學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)、綜合設(shè)計(jì)課程、畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要前置課程之一。這門課程有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性，其中的機(jī)械加工工藝編制及夾具設(shè)計(jì)需要學(xué)生查找資料，并進(jìn)行計(jì)算、分析、比較，最終確定合理的方案，需要學(xué)生具備較強(qiáng)的綜合能力。基于SPOC的混合式課程在學(xué)生能力培養(yǎng)上更容易讓學(xué)生作為課堂的主角，使教師成為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，使過程考核更趨于公正公平，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性。