基于信息技術(shù)的“礦山機械”課程教學體系重構(gòu)研究

任春平 劉春生 徐鵬 趙存有 王本永 孔繁朝

黑龍江科技大學機械工程學院 黑龍江哈爾濱 150022

“礦山機械”課程是一門專業(yè)必修課，授課對象為本科三年級機械、機工專業(yè)，學生認知特點為思維活躍、接受現(xiàn)代信息技術(shù)能力強[1-3]。學生起點水平：首先，學生具備液壓與氣壓控制、流體力學前序知識貯備，由于部分專業(yè)課程尚未開設(shè)，大多數(shù)學生對專業(yè)知識理解的廣度、深度相對欠缺；其次，學生習慣能力各不同，雖然有動力，但缺少耐力和專注力，因此該門課程對于后續(xù)流體提升運輸?shù)葘I(yè)課學習具有承上啟下作用。基于上述分析，構(gòu)建了以學生發(fā)展為中心，對教學內(nèi)容進行整合，采用線上與線下相結(jié)合的混合式教學模式，運用優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)教學資源，以此達到課程“兩性一度”的課程目標。

一、“礦山機械”課程教學體系重構(gòu)的必要性

“礦山機械”課程在建設(shè)之初的教學過程中通過實踐發(fā)現(xiàn)存在三大痛點問題，具體需要解決的重點問題如下所述[4-6]：痛點一：課程體系結(jié)構(gòu)僵化，任課教師在教學過程中采用單一教材，僅僅是傳統(tǒng)意義上的“教”教材的知識，學生的學習被動，教師在教學過程中占有了主導作用；教材部分內(nèi)容對于學科知識的前沿性和時代性的介紹和描述不完善。痛點二：課程教學理念陳舊，教師在教學過程中容易忽略塑造學生的情感價值觀，由此導致課程育人功能不全；在授課過程中，任課教師只是講授書本上相應(yīng)的基礎(chǔ)知識點，學生面對復雜問題時分析問題的思維受到局限；教師在授課過程中多數(shù)都是靠傳統(tǒng)的多媒體課件在講課，互動環(huán)節(jié)較少，學生學習興趣低，缺乏現(xiàn)代信息技術(shù)手段，顯得整個課程特別沉悶。痛點三：教學效果評價單一，教師在課程成績考核過程中多以終結(jié)性考試為主，即“期末考試+期中測驗測試+課堂作業(yè)”為主，從而決定學生的成績。顯然對于學生的過程性考核設(shè)計不夠，比如對于學生思考問題、上課回答問題、學生對工程案例分析的思維能力、小組討論等沒有注重考核，學生的素質(zhì)目標體現(xiàn)不夠明顯。

課程在設(shè)立之初，對學生進行了大量問卷調(diào)查和課堂的實際考查，通過對學生的學情分析，發(fā)現(xiàn)也存在以下挑戰(zhàn)，具體如下所示：挑戰(zhàn)一：基礎(chǔ)知識欠缺。雖然學生已經(jīng)學過“機械設(shè)計和機械原理”“液壓與氣壓傳動”“機械振動學”“流體力學”“結(jié)構(gòu)工程”等基礎(chǔ)課程，但大多數(shù)學生對于理解“礦山機械”課程的廣度、深度的知識儲備相對欠缺，無法適應(yīng)更高層理論知識的理解，這是面臨的非常重要的考驗和挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)二：學習認知模糊。雖然學生已經(jīng)學過“工程圖學”基礎(chǔ)課程，但大多數(shù)學生對于理解“礦山機械”課程涉及的概念、結(jié)構(gòu)存在難于理解的挑戰(zhàn)，主要是由于對復雜機構(gòu)圖不理解；學生有抵觸感和畏懼情緒，一看到這種復雜的圖紙就沒有興趣。挑戰(zhàn)三：學習動機迷茫。一部分學生相對比較積極和樂觀，對于“礦山機械”課程非常感興趣、能夠自主地學習；而另一部分學生態(tài)度比較消極，只注重期末考試成績，缺乏實踐創(chuàng)新。

上述分析存在的“痛點與挑戰(zhàn)”包涵了“礦山機械”課程在教學理念中遇到的問題，教學目標中面對不明確的問題，學生對于教學內(nèi)容不能很好接受、吸收和利用，教學過程與方法相對單一、考核評語反饋等各個方面的問題，對課程教學質(zhì)量的提升帶來了不容忽視的挑戰(zhàn)與壓力，這也是該門課程教學團隊旨在突破和解決的關(guān)鍵問題。

二、“礦山機械”課程教學體系重構(gòu)的措施

該門課程教學體系重構(gòu)的措施分別從教學理念和目標、教學內(nèi)容、過程與方法、考評與反饋等方面開展重構(gòu)與探索研究。

(一)教學理念與目標

“礦山機械”課程是機械和學校的特色專業(yè)緊密結(jié)合，秉承“學為中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)改進”的理念；從學生的具體學情出發(fā)；理論聯(lián)系實際，注重訓練學生對知識的理解和應(yīng)用能力；知識傳授由淺入深，幫助學生逐步形成跨學科的知識體系。課程遵循“四個結(jié)合、兩個依據(jù)、三個著力”的思路。四個結(jié)合，即結(jié)合“新工科”對機械類人才培養(yǎng)的要求、結(jié)合本校特色學科資源、結(jié)合中國大學慕課平臺優(yōu)質(zhì)課程資源、結(jié)合教學團隊編寫的特色教材優(yōu)勢。兩個依據(jù)，即依據(jù)課程標準要求，依據(jù)學生具體學情基礎(chǔ)。三個著力，即著力培養(yǎng)學生實踐應(yīng)用能力，著力構(gòu)建學生的學習共同體，著力培育學生深厚的家國情懷。

(二)教學內(nèi)容

“礦山機械”課程的教學內(nèi)容對應(yīng)“新工科”對機械專業(yè)的要求、基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求，具有明顯的實踐應(yīng)用和價值引領(lǐng)的特點。以自編校本教材為主要載體，結(jié)合課外拓展閱讀；用專業(yè)理論知識進行基本實踐操作，不斷提升應(yīng)用能力；樹立科學、正確的價值觀和人生觀，能夠傳承中國傳統(tǒng)科技文化，學會用機械語言傳播中國聲音。學生通過“礦山機械”課程28學時的學習，針對以往的教學內(nèi)容陳舊課程思政無法融入的問題，構(gòu)建了“整合知識+礦山機械案例+文獻案例+思政元素內(nèi)嵌”的四大模塊，具體如下所述。模塊一：整合知識，所謂整合知識指的是將目前現(xiàn)有教材內(nèi)容和知識進行整合。以往教師在授課中僅是“教”教材，把教材知識傳授給學生，而本次創(chuàng)新就是將教材“再加工”，把知識分為不同主題，每個主題知識利用思維導圖的形式整合在一起，力求內(nèi)容充實與精要，并且重點、難點內(nèi)容突出。模塊二：礦山機械案例的融入，所謂礦山機械案例融入指的是在授課的每個章節(jié)中融入相關(guān)熱點采掘機械案例和問題，可以是生活案例，便于學生更好地理解本章節(jié)的知識。模塊三：文獻案例的融入，每個章節(jié)中融入關(guān)于礦山機械的前沿文獻，通過知網(wǎng)或PubMed系統(tǒng)查閱文獻，便于學生更好地銜接和融合基礎(chǔ)知識。模塊四：思政元素內(nèi)嵌，思政元素內(nèi)嵌自始至終貫穿于整個教學內(nèi)容，其價值目標是培養(yǎng)具有愛國主義情懷、堅定愛國信念和承擔工程師責任的人才，將我們的學生培養(yǎng)為“走得出”“飛得高”和“回得來”的人才。由具有俄語博士學位的中方教師和具有工程師資格的俄方教師共同組建國際化教學團隊，并充分利用學院合作辦學、國際交流的優(yōu)勢，在語言知識層面和專業(yè)知識層面合力打造課程，團隊成員將主持及參與的國際級項目成果應(yīng)用于教學，使課程內(nèi)容緊跟學科研究新進展、實踐發(fā)展新經(jīng)驗、社會需求新變化。以上從“整合知識+礦山機械案例+文獻案例+思政元素內(nèi)嵌”的四大模塊重構(gòu)了“礦山機械”課程的教學內(nèi)容施。

(三)教學過程與方法

“礦山機械”課程依據(jù)學生具體學情進行教學設(shè)計，在每單元學習之前，以學習小組為單位，進行前修基礎(chǔ)、預期目標、學習策略三個方面的學情統(tǒng)計和分析，有針對性地進行教學設(shè)計。做到以“學”的基礎(chǔ)定“教”的起點，以“學”的需求定“教”的策略。基于具體學情的教學設(shè)計解決了學生基礎(chǔ)參差不齊的問題，構(gòu)建線上、線下混合的教學模式，培養(yǎng)學生自主學習能力，打造高效課堂。線上活動，包括課前預習、觀看視頻、提交作業(yè)及任務(wù)單、提出問題，以及課后前言文獻的拓展學習、討論分享、線上測試及反饋評價等。線下活動，包括課堂協(xié)作探究、小組討論、展示交流、學生互評、教師點評等。混合教學模式將課前導學、課中研學和課后練學整合成有機的統(tǒng)一體，同時解決了課時較少、學習任務(wù)較重及優(yōu)質(zhì)教學資源利用不充分的問題。

授課對象為機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)、機械電子工程專業(yè)和機械工藝專業(yè)的學生，他們工科領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識不強。針對這一情況(現(xiàn)場授課)，每單元有1～2學時在學校其他學院的實驗室或?qū)嵱柣剡M行現(xiàn)場授課，能夠幫助學生將機械專業(yè)術(shù)語與其所表示的實物相對應(yīng)。實踐操作中，學生通過現(xiàn)場觀察和實際動手操作，豐富學生的感性認知，提升學生將機械理論知識應(yīng)用于實踐的能力；現(xiàn)場實踐的教學解決了理論與實踐結(jié)合不夠緊密的問題；從課程內(nèi)容的跨學科特點出發(fā)，授課過程中采用實訓教學、多媒體教學、網(wǎng)絡(luò)教學相結(jié)合的教學手段，達到綜合培養(yǎng)學生知識、能力和技能的目標；采用基于能力培養(yǎng)的教學手段解決了課程內(nèi)容難度較大、學生學習中有畏難情緒的問題。

學生是學習者，教師是助學者，以授課班級為單位，在共同完成“礦山機械”課程學習任務(wù)的過程中，進行充分溝通、交流分享學習資源，成員相互影響、相互促進，學生自主學習能力、協(xié)調(diào)溝通能力、運用信息新技術(shù)等能力得到系統(tǒng)性提升。實現(xiàn)教師、學生、家長之間的心理相容與溝通，教師始終關(guān)注學生的學業(yè)進步與心靈成長。在與學生進行定期的線上反饋時，得到了部分家長的熱情關(guān)注，家長就“機械+技術(shù)”知識的學習及就業(yè)前景與教師展開討論。家校聯(lián)合為“機械+”知識學習提供了全面保障。以上從學情分析、混合式教學、現(xiàn)場實踐、能力培養(yǎng)、學習共同體構(gòu)建、家校聯(lián)合六個方面重構(gòu)了課程教學的過程與設(shè)計。

(四)考評與反饋

“礦山機械”課程采用多元化的教學評價體系，分為學生和教師兩個評價主體。評價學生注重過程性考核和終結(jié)性考核相結(jié)合，過程性考核占總成績的50%，其中課堂討論環(huán)節(jié)、課下自主學習效果、小組協(xié)作學習的任務(wù)比重、科技俄語領(lǐng)域社會實踐、階段性測試五個部分各占10%，終結(jié)性考核占總成績的50%，采用閉卷、筆答的形式，試題中主觀性題目占比40%，客觀性題目占比10%。評價學生的目的是綜合培養(yǎng)學生的學習能力，評價教師的目的是促進課程建設(shè)。為提升小組協(xié)作學習的成效，在成果展示環(huán)節(jié)采用“教師點評+學生互評”相結(jié)合的方式。學生互評以小組為單位，就完成的任務(wù)從內(nèi)容講解、作品展示、行業(yè)價值、分工合作、PPT制作、提問回答等六個方面，以百分制的形式進行相互評價，學生通過互評進行相互借鑒和學習。為培養(yǎng)學生的自主學習能力，以學習單元為單位，學生就不同學習內(nèi)容，從課前任務(wù)單完成情況、課堂探討發(fā)言、知識理解、應(yīng)用操作、協(xié)作能力、課后拓展、線上研討交流等七個方面，以百分制進行自我評價，學生通過反思學習能力得到提升。

課程共采用六種評價方式，根據(jù)評價內(nèi)容的不同，反饋形式為分數(shù)、等級或評語，反饋對象為學生個人、小組或家長，反饋周期為每課、每周、每單元、每月或每學期，反饋載體為線上或線下。目的是綜合評價、嚴格考核、有效診斷，使貫穿整個教學活動的評價具有連貫性、完整性和可回溯性。根據(jù)評價的數(shù)據(jù)建立學生的個性化學情檔案，促進語言知識和專業(yè)技能的全面提升。同時讓學生、家長、教師了解學生的成長之路，為今后學生終身學習習慣的養(yǎng)成奠定良好基礎(chǔ)。課程通過采用多元化的評價手段，鼓勵探究式學習，學生的知識領(lǐng)域得到擴展，創(chuàng)新性思維得到鍛煉，實現(xiàn)了課堂的高效性。以上從多元化評價、互評、自評、評價反饋、學情檔案、評價成效六個方面重構(gòu)了課程的評價與反饋。

“礦山機械”課程經(jīng)過四輪的教學實踐，機械專業(yè)2015級至2018級的學生在機械知識、專業(yè)技能、就業(yè)單位的認可度等方面均有提升，在國家級、省級比賽中均有獎項斬獲。在山東舉辦的專業(yè)建設(shè)討論會議上，團隊成員做了“礦山機械”課程創(chuàng)新理念的專題報告。此外，團隊編寫的特色教材《礦山機械》，正在被部分兄弟高校礦業(yè)類專業(yè)的學生所使用。學生作為志愿者參加哈洽會、國際產(chǎn)學研用合作會議等大型會議，為大會提供專業(yè)領(lǐng)域的服務(wù)，學生正在用所學到的機械知識服務(wù)龍江地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，助力龍江發(fā)展建設(shè)。以上就是“礦山機械”課程對應(yīng)國家、行業(yè)、專業(yè)需求，在符合校情、學情基礎(chǔ)上所進行的課程改革和探索，以及目標達成的具體路徑。

結(jié)語

“礦山機械”課程采用以“前沿為導向+問題為線索+學生為主體+創(chuàng)新為目的”的理念，對教學理念開展了創(chuàng)新設(shè)計，突破了原有傳統(tǒng)教學模式，教學理念新穎，針對性強。課程的教學目標從目標的前瞻性、目標的高階性和目標的創(chuàng)新進行分析，突破原有的教學目標單一的局限性。構(gòu)建了“線上自學+線下導學+線上拓展”的混合式模式，突破原有的教學模式和陳舊的教學觀念。課程采用綜合能力評價與個性化能力評價相結(jié)合的方式進行綜合考核，突破原有以終結(jié)性為主的教學考核方式。