智慧教學背景下互換性與技術測量教學資源建設與教學改革探索

田恒，王曉強，張文虎，張?zhí)鹛?，王恒?/p>

（河南科技大學 機電工程學院，河南洛陽 471003）

隨著科學技術的快速發(fā)展以及人們日益增長的教育需求，傳統(tǒng)教學模式逐漸無法滿足現代教育多元化的發(fā)展，難以滿足對個性化教育、終身教育的需要[1-3]。2016 年6 月，教育部印發(fā)《教育信息化“十三五”規(guī)劃》；2018 年4 月，教育部印發(fā)《教育信息化2.0 行動計劃》；2021 年7 月，教育部等六部門發(fā)布《關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見》。這一系列文件的發(fā)布，旨在推進信息化時代教育變革，挖掘教育的潛力，全面推動教育現代化[4-6]。

智慧教學作為智能時代教育的重要組成部分，其融合了互聯網、“智能+”和大數據等先進技術，能夠提供優(yōu)質的線上教學資源（預習題、教學視頻、復習題等資源），同時，教師能夠利用先進的教學平臺（學習通、雨課堂等），對學生的課前、課中、課后等階段實施學情監(jiān)督[7]。該方式不僅可以拓展教學的時間和空間，提升教學效果，同時，還可以擴展教育環(huán)節(jié)，轉換教學方式，豐富教學的內涵，能夠激發(fā)學生的學習興趣，提高學生學習的自主性和主動性[8]。

互換性與技術測量是面向機械類和近機械類專業(yè)的一門基礎技術課，具有承上（基礎課）啟下（專業(yè)課和實踐課）的作用。該課程以“重基礎、低重心、廣知識、少學時、精內容、寬適應”為指導思想，以幾何精度和標準為基礎，以機械產品精度設計、測量技術和數據處理為主線，是面向從事機械設計、制造、裝配、維修的專業(yè)工程技術人員開設的一門專業(yè)基礎課程[9]。然而，該課程基礎概念、公差符號較多、邏輯性和推理性較弱，使得課堂教學比較枯燥，學生學習興趣較低、對知識點的掌握較弱。同時，因學時較少，教師難以拓展課堂教學內容，使得理論知識與工程實際的聯系不緊密，學生解決工程實際問題的能力不足[10-11]。

基于此，如何提高學生學習興趣，提升學生對基礎知識的掌握能力，增強學生解決工程實際問題的能力，是亟待解決的問題。本文以互換性與技術測量課程為例，在系統(tǒng)梳理知識點、分析課程教學內容及教學方法的基礎上，建設線上教學資源，借助智慧教學方式，改進線下課堂教學方式，從線上和線下教學、預習、復習等多個維度，開展教學方法的改革。

1 互換性與技術測量課程教學現狀分析

隨著高等教育改革的持續(xù)深化及課程體系的不斷調整，互換性與技術測量課程的授課學時由最初的48學時調整至32 學時，使得課堂講授內容只能圍繞關鍵的知識點，無法拓展、延伸，導致授課深度、工程背景介紹、課程思政等方面出現問題，具體表現如下：

1.1 教學資源不完善，授課深度不足

2020 年以來，該課程建立了線上教學資源，但只是將課堂教學內容“復制”到了網上，并未對授課內容進行擴展和深度挖掘，學生仍難以真正掌握理論知識及其工程內涵。線上教學資源也缺少課前預習、課后復習、考核測驗以及課程思政教育等環(huán)節(jié)，且缺少維護與開發(fā)。

1.2 授課內容與工程背景聯系不緊密

互換性與技術測量課程的理論內容是從工程經驗和工程實踐中總結而來的。然而，課堂內容主要是講解基本概念、理論和方法，實際工程背景和應用的引入僅占一小部分。學生參與實踐環(huán)節(jié)較少，缺少工程意識，對精度設計以及測量的認知不深。

1.3 思政元素融入不足

課程思政建設是落實立德樹人根本任務的重要舉措，也是提高人才培養(yǎng)質量的重要任務[12-13]。在前期，教師嘗試在教學過程中添加思政內容，但是對推進課程思政與專業(yè)知識的融合，仍缺乏深入的了解，導致出現專業(yè)教育與思政教育“兩張皮”現象。

1.4 教學方式及方法更新較慢

該課程主要采用PPT 教學，以教師授課、學生被動接受知識為主，理論知識枯燥、信息量大，學生學習積極性不足。雖然教師也結合了一些信息化技術平臺（如雨課堂、騰訊課堂等）進行教學，但并未脫離以講授為主的模式。另外，目前，教師主要通過課后作業(yè)了解學生的學習情況，但是學生思維活躍，固定的試題及考核內容，難以系統(tǒng)地考查學生的學習效果。

2 課程資源建設和教學改革思路

2.1 線上教學資源建設

（1）建設教學資源，合理規(guī)劃時間。

依托超星學習通教學平臺，教師制作互換性與技術測量課程線上教學視頻。課程包括幾何精度設計概論、尺寸精度、表面精度設計和幾何精度設計等8 個章節(jié)，如圖1 所示。其中每個章節(jié)均設置了相應的知識點和關鍵節(jié)點，以此來監(jiān)督學生學習進度。

圖1 互換性與技術測量課程線上教學資源

建成課程習題庫，如圖2 所示。學生根據自身學習進度開展預習答題和復習答題（每章節(jié)限兩次），系統(tǒng)自動組題，分發(fā)給學生。平臺后臺統(tǒng)計學生答題情況，并將答題結果納入平時成績。

圖2 預習和復習題庫部分題目

（2）擴充工程應用，挖掘理論來源。

教師在教學資源庫中增加工程應用的實例，加強理論知識點與工程背景的結合。深入工廠拍攝機械零部件（例如軸承、齒輪等）的設計、制造、測量等視頻，解釋生產線上互換性及公差知識（如粗糙度、幾何公差等），使學生加強對工程知識的了解，深度挖掘理論知識點的工程來源，實現實踐與理論相結合，切實掌握理論知識。

（3）融合專業(yè)知識，創(chuàng)新思政內涵。

教師需積極收集課程思政元素，將其與專業(yè)知識融合，例如將“全國勞模精神”“大國重器”“大國工匠”等思政元素有機融入幾何公差、軸承零部件等知識點中，培養(yǎng)學生“以知促行，知行合一”的學習理念和務實求真的精神。教師根據課程內容添加中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化內容，例如，在講述尺寸公差和測量誤差時引用“失之毫厘，謬以千里”“寸而度之，至丈必差”，引導學生認識中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中的科學知識。教師充分發(fā)揮專業(yè)課程的優(yōu)勢，將育人要求和價值觀教育內容融入課程，在課程教學和生產活動中發(fā)揮思政課程的育人功能，切實提升教學效果。

2.2 智慧教學下的教育教學改革

（1）革新教學方式，融合教學方法。

創(chuàng)新教學方法的核心是改革傳統(tǒng)的課堂講授方式，形成以學生為中心的教學思路，引導學生主動思考、積極探索。傳統(tǒng)板書式教學能夠讓學生跟隨教師的板書過程，進行思考，更好地理解與掌握新知識，是教學必不可少的部分。多媒體生動解釋精度設計中的原理及思路，節(jié)省大量時間。教師可以在超星學習通發(fā)起投票、搶答、選人答題等活動，與學生進行交流，活躍教學氣氛。教師聯合使用多媒體、板書及超星學習通等教學方式，通過啟發(fā)式、翻轉式以及線上線下結合等形式多樣的教學方法，改進課堂教學方式，調整課堂教學節(jié)奏，活躍課堂氣氛，調動學生參與學習的興趣。這些方式可以讓學生積極主動地參與課堂教學活動，促進學生自主思考，提高學生學習的主動性。同時，上述方式也加強了師生的互動，幫助教師及時準確地獲取學生反饋，為后續(xù)的教學改進奠定基礎。

（2）加強過程考核，完善評價標準。

教師通過過程考核不僅可以了解學生的知識掌握情況，還可以根據反饋調整教學方法和教學方式，提升教學效果和質量[14]。目前，互換性與技術測量課程以平時作業(yè)（10%）、實驗報告（20%）和期末考試（70%）三種方式組合進行考核。為進一步了解學生對理論基礎知識的掌握情況，引導學生探索該領域的工程背景知識，在線上教學資源建設、習題庫優(yōu)化的基礎上，教師改進了課程的考核方式，如圖3 所示。

圖3 互換性與技術測量課程智慧教學考查評價模式

基于智慧教學的互換性與技術測量課程采用課外學習、課內學習和考試相結合的考核評價方式。課外學習，以學生自主學習為主要的評價指標，內容涉及預習答題（5%）、視頻學習(10%)、復習答題（10%）。課內學習，以參與課堂教學過程的情況以及課堂學習效果為評價指標，包括課堂搶答及投票等情況（5%）、翻轉課堂或實驗操作等環(huán)節(jié)的活躍度（5%）、隨堂測驗（5%）、實驗報告（10%）。期末考試仍然占據較大比重（50%），主要系統(tǒng)地考查學生對知識的掌握情況，以及促進學生在課內外學習的積極性和主動性。該課程的評價標準完善了過程性考核，促使學生去積極主動地學習，培養(yǎng)了學生的自學意識和能力；同時兼顧了結果性考核，全面考查學生對理論知識的掌握情況，使學生鞏固了專業(yè)基礎知識。

2.3 教學效果

經過此次教學改革，教師不僅厘清了課程知識框架和結構，掌握了較為先進的教學方法，還能及時準確地獲取學生的學習情況，為后續(xù)的改進提供依據。學生通過教學視頻、習題庫測驗、課堂互動等形式，較好地掌握了課程知識點，能夠靈活運用所學知識，學習興趣及學習成績都得到了明顯提升。以2020 級河南科技大學機電控制專業(yè)方向學生為例，成績優(yōu)秀率提升到了12.68%，良好率提升到了36.62%，不及格率下降到了8.45%，學生成績分布如圖4 所示。相較于2019級同專業(yè)方向的班級（如圖5 所示），優(yōu)秀率和良好率都有了較大的提高。

圖4 2020 級成績分布

圖5 2019 級成績分布

3 結語

（1）在深入理解智慧教學以及充分考慮培養(yǎng)大綱的前提下，本文整合更新和充實了互換性與技術測量課程的授課內容，促進了工程圖學、機械設計以及相關課程設計中知識的前后呼應、相互融入，克服了課程內容及理論知識聯系不深的缺點。

（2）本文建立了信息化理論課程教學資源，完善了知識點、習題庫、工程實錄等內容；拓展了工程背景，培養(yǎng)了學生的綜合思考能力和全面的工程觀念，為提升應用型人才培養(yǎng)質量奠定基礎。

（3）融合線上線下的教學改革、靈活多變的綜合性教學方式和完善的考核評價標準，不僅提升了教師教學的技能，也激發(fā)了學生的學習興趣和主動性，科學客觀地考核了學生的綜合應用水平，為提高學生自主學習能力奠定了基礎。