基于TPACK的混合式教学模式实践*
——以《数控机床装调维修》课程为例

何群英 单澜

浙江同济科技职业学院 浙江 杭州 311231

引言

“数控机床装调维修”是数控技术、机电一体化技术专业的一门实践性和综合性较强的专业核心能力课程，课程内容涉及知识领域广泛，包括机械结构、电气控制、计算机、液压、PLC 等众多分支，其教学不仅包含相关的基础知识、分析方法和基本技能，还应融入相关的技术发展前沿概况、工程案例及相关的科技成果，教师的责任不仅在于传授知识、启迪智慧，更应着重于引领价值。

1 课程教学现状

目前，传统的《数控机床装调维修》教学中存在以下问题：

1.1 教学设备少，教学效率低下

《数控机床装调与维修》作为典型的综合应用类课程，教学过程中必须辅以实践或者实训教学来达到教学目标；由于机电类设备价格昂贵，升级更新快，学院的资金限制，实训室能供实际操作的数控机床太少，远远不能满足学生的需求，常规的实践和实训操作都是学生轮流进行操作，在轮流过程中，学生并不会充分利用等待时间自主学习，教师也分身乏术，导致课堂时间浪费，教学效率低下[1]。

1.2 项目缺乏可操作环境

数控机床的装调维修，主要是要让学生能够进行数控机床的装配、调试，能将一台数控机床从无到有完整的装配出来，调试出来，但是作为学校来说完全不具备实践条件，因为在经济上我们无法承担将一台真的数控机床进行拆装，也缺乏许多装调的设备与环境。

1.3 学生学习困难

综合应用类课程内容涉及知识领域广泛，《数控机床装调维修》包括机械、电子控制、计算机、液压、PLC 等众多分支。往往一个项目可能会用到很多课程基础知识，学生在学习时很难记得所有涉及的基础知识，更何况要做到融会贯通和综合应用，难度太大也会降低学生的学习兴趣。但事实上很多相关知识本身并不复杂，只要有相应的资源提供学习，学会融会贯通的方法，学生并不难解决问题。这些问题极大地影响了《数控机床装调与维修》课程的教学效果。

2 Tpack混合式教学实施方案

2.1 Tpack混合式教学策略

我们认为混合式教学并不能采用单一的形式，应该“因地制宜”，针对《数控机床装调维修》这类综合应用类课程以及其中的不同项目，基于TPACK的混合式教学，既要发挥教师引导学生、启发学生以及监控整个教学过程的主导作用，也要注重学生综合素质和能力的培养，发挥学生的积极主动性和创造性。

简单地说，我们把教学分为课前、课中、课后三个阶段。对于线上学习不局限于课前的学习，而是贯穿在整个课前、课中与课后。课前自主学习，与常规混合式教学类似，根据自制的微课资源和操作视频形成课程学习资源库，发布到职教云网络教学平台，让学生可以随时随地自主学习[2]。但是由于是综合应用性课程，整个课程通过项目任务驱动，而每个任务涉及的原理并不一定完全是新知识。所以在资源上是主微课和补充资源相结合的方式，学生自行根据自己的掌握程度点击相关资源。

课中主要进行项目任务的分析和实践，仍然采用混合式教学。在课堂教学环节中，教师发挥引导者作用，课中学习过程中，充分利用学习通、职教云App，通过App进行各项活动，针对大学生不愿意发言和表达的情况，用App主题讨论等形式来回答问题，让每个学生都参与进去，让学生将“玩手机”变成在手机中学习。App上的微课资源课前的在线学习很大程度上并没有很好的效果，所以我们在课中的实践过程中学生同样可以进行在线学习，进行相应的“知识补给”。

课后对学生不采用强制要求，以知识拓展为主，或者辅以简单的在线练习题进行相关知识点的巩固。有问题可以继续借助App讨论答疑，老师和学生之间可以展开深入交流与互动。教师提供辅助性拓展材料，学有余力的同学可以进一步进行学习，实现课后学习的扩展与延伸，构建学生探究知识的能力。

2.2 混合模式教学设计

一是从数控机床装配、调试、维修、管理等技术人员的实际岗位和学生在数控加工使用机床碰到的实际问题出发，设置学习情境，在教学内容上要与企业生产实际接轨，现在的数控机床尤其是高端设备面临着日新月异的变化，无论是机械结构还是电气控制或是数控系统控制都有不断变化，因此无论是教材还是教学内容的设计上都要与时俱进；二是根据任务进行混合课堂教学设计，混合式教学实际上多多少少带带有一定程度的翻转，所以每一个任务的教学设计都要体现出对比分析和每个学习环节的教学目标层次。

3 Tpack混合式教学改革各阶段实施过程与得失

3.1 第一阶段（2020.3-6月）：在线直播课程混合式教学

这一阶段刚好处于疫情后的第一段教学时间，几乎所有的高等院校都实行了在线网络直播课程，我们学院也进行了在线直播课程，一直到5月份。可以说这个阶段的教学，并不能算严格意义上的混合式教学，因为所有过程都是在线进行的，但是课程的整体设计仍然是按照混合式教学的模式，将教学分为课前、课中、课后3个环节，课前发布学习任务和资源，课中进行任务操作，课后进行任务补充与作业[3]。

在此阶段是机电18-01和机电18-02两个班级的《数控机床装调与维修》课程教学。在这个混合式教学中，最困难的在于课中的教学，因为课中教学的主要环节就是完成项目任务，由于进行的是在线课程，项目任务的完成主要借助于仿真软件，而实际数控设备的操作主要以视频的演示为主。事实上，这一阶段就充分体现了Tpack理论，信息技术是教师知识体系中的重要成分，融信息意识、信息知识、信息技能和信息道德为一体的信息素养对教师来说显得尤为重要。我们充分利用各种信息手段，在课堂上同时进行教学与项目指导。但是在线直播课程的缺点也很明显，一是讲解或者演示过程无法实时监控到学生的一个情况，而高职学生学习积极主动性相对较差，所以在整体授课过程中，我们采用各种方式，例如时不时地上职教云在线提问，腾讯课堂内的互动，将这些参与与活动都作为课堂平时表现的依据，一定程度上解决了监控教学过程困难的问题。但是整体来说效果还是要比线下的效果要差。二是在线指导效率低下。因为是在线操作，老师对学生是通过网络，而不是面对面的指导，相对而言效果要大打折扣，而且指导是一对一，一个一个轮流指导效率非常低。而在线下任务进行了，既可以是团队的合作，也可以是同学之间的互帮互助，效率要快很多。针对这种情况，将每个项目任务的具体操作流程进行视频录制，作为学生的操作参考，因此很多同学在操作过程中碰到问题可以尽可能的自己去先解决问题，自己先思考，在比较难以获得帮助的情况下，这种模式一方面将问题简化，另一方面促进学生自己解决问题。

3.2 第二阶段（2021.3-6月）混合式教学

此阶段是机电19-01/02/03 3个班的教学，在这个阶段已经完成了在线精品课程建设，积累了大量的操作过程视频资源，因此进行了较为规范的线上线下混合式教学。我们分别就课前课后课中3个阶段的情形进行分析。

首先，在课前发布学习任务和资源，在职教云在线精品课程中完成视频资源学习和答题。此课前阶段最大的难点在于视频资源的学习远远不能达到预想的效果，可以说对于大部分高职院校的学生来说，所谓的视频学习就是刷课，他并没有真正地去学习相应的知识点，同时对于很多同学表示自己通过视频学习看不懂。所以常规来讲我们应该在课中进行知识点的学习，但是对于数控机床装调课程来说，本身就一门综合应用课程，大部分的原理和知识点都在其他相应的课程中学习过，虽然很多同学会表示“老师我学得不好”、“老师，我全忘了”，但是这些知识内容，比如电工电子、plc等基础，学生并不会完全没概念，所以在课中的时候我们仍然直接先进行项目任务的操作，完成操作后再补充相应的知识点。从平时和期末知识点的考核结果来看，与以前传统教学相比进步较为明显。可以说教学过程比较顺畅。最后课后阶段是知识点的巩固，以在线题库练习为主，由于本身题量并不大，并没有增加很多工作量，很多同学在课堂上就能够完成。

但是，在最后考核的项目任务结果看，结果并不理想，比如数控机床电气线路的连接与调试，这一模块考核成绩总体还比2017届、2016届等传统教学的成绩要差。经过分析，原因如下：因为实践条件的限制，电气连接与调试以仿真操作为主，在混合式教学过程中，教师会在演示过程中一边演示一边讲解原理，讲解完后同时会提供完整的接线过程视频用以辅助，学生可以根据过程视频一步一步完成接线与调试，但是也正是由于有详细的操作视频，导致大量的同学并不关注原理，而是单纯跟着操作视频完成操作任务，从考核结果看，3个班该任务完成100分的竟然只有一个，其中好多在平时表现比较好的同学也表示缺乏视频指导以后就连接比较慢，会但是来不及。而这个结果相比于原来的教学是反而有所下降的。

3.3 第三阶段（2021.9-2022.1月）混合式教学

此阶段是机电20-01/02/03三个班的教学，针对上一阶段出现的问题，我认为教学过程中并不能一味地提供更多的资源给学生，要分情况而论。尤其对于仿真操作而言，比如课程的核心内容机械机构的装调、电气控制系统的连接与装调，太周全的提供完整的过程步骤，会导致很多同学不进行思考。因此，在这个混合式教学过程中，跟随我们机械工程学院兴起的课程思政的浪潮，我们在混合式教学的过程中更多课程思政元素，包括学生“三观”塑造，家国情怀、自豪感的培养，学生各种学习能力比如资料检索、工程实践能力，独立完成任务的能力，以及团队合作精神。在这个过程中，有些环节对于学生来说是有点抵抗情绪在的，但是最后执行下来的结果还是比较理想，仍然以电气控制系统的连接与装调为例，在授课过程中不再提供完整的操作步骤，只提供电气原理图讲解的微课内容，学生需根据电气原理图来完成的线路的连接与调试，避免了很多同学完全不看电气原理就完成任务。这三个班在最后考核的该任务中，有近10位同学获得满分，成绩较好的也比较多。可以说，从结果来看还是比较理想的。但是有一个缺点就是教学进度很稍微慢一些，尤其对于学习主动性不太高的，比如像这次的机电2班，教学进度明显落后一些。但是相比来说，能力的培养还是要更重于单独知识的传授。

4 结束语

基于Tpack混合式教学的“数控机床装调维修”课程，充分体现了教和学的新变化，不 仅采用了先进的教学技术，也能随着疫情形势的变化及时改变教学模式，同时兼顾学生的特点，遵循教学规律，采用了移动互联网技术，构建课前/课中/课后的立体育人环境。开展了基于Tpack的混合式教学，学生不仅学习和掌握了 “数控机床装调维修”课程的学科内容，完成了项目任务的操作，也锻炼了学生的学习能力、资料检索能力、工程实践能力、文档编辑能力、团队合作精神等等，在一定程度上改善了“数控机床装调与维修”课程的教学效果。