线上线下混合式教学在“机械制造技术基础”课程中的改革与应用*

王鸿鼎 ，关红艳 ，李 雪 ，袁忠于 ，曹仁涛 ，张艳龙

（兰州交通大学机电工程学院，甘肃 兰州 730070）

0 引言

“制造业是国家经济命脉所系”“制造业高质量发展是我国经济高质量发展的重中之重”“先进制造业是实体经济的一个关键”……习近平总书记多次强调制造业在经济发展中举足轻重的地位[1]。从现在到2035年，是中国制造业实现由大到强的关键时期，“机械制造技术基础”课程作为高校机械工程类专业的一门重要的专业基础课，对今后向各个制造类相关行业输送专业技术人才将起到十分重要的作用。受传统教学内容、学校实验场地和设备以及学期学时的限制，“填鸭式教学”不可避免，学生在课堂上参与度不高导致被动学习，在机械制造方面的创新能力、工程实践能力、解决复杂工程问题能力均较差。

在“互联网+”的浪潮下，实现优势互补的线上线下混合式教学已成为提高教学质量、保障教学效果的重要教学模式[2]。线上线下混合式课程主要指基于MOOC、SPOC等平台，运用雨课堂、课堂派等数字化教学工具，结合学校实际对校内课程进行改造，安排20%～50%的教学时间让学生线上自主学习，与线下讲授合理结合开展翻转课堂、混合式教学，打造线上线下混合式“金课”[3-5]。

课题组基于“机械制造技术基础”课程的特点，结合兰州交通大学国家级一流本科专业建设点（车辆工程专业和机械设计制造及其自动化专业）的人才培养目标，以兰州交通大学2019—2022学年“机械制造技术基础”课程的本科生为调查对象，分析本课程存在的问题，研究开展混合式教学改革前后教学质量及课程达成度的变化情况，提出具体的改革措施，希望能为其他高等院校机械制造类课程的线上线下混合式教学提供一定的参考与借鉴。

1 课程存在的问题

“机械制造技术基础”课程目标：学生通过学习机械制造领域中切削加工的基本原理，能够选择合理的切削加工方法，并提出机械装备方案设计、零部件设计、生产工艺流程和控制系统设计的合理解决方案[6]。该课程具有涉及内容多、综合性强、实践性强等特点[7]。为实现课程大纲所制订的课程目标，本课程开展了线上线下混合式教学。在教学过程中存在以下问题。

1.1 线上学习模式单一，学习过程较难把控

在前期线上教学设计过程中，未对教学内容进行合理区分，线上教学设计不合理。仅要求学生线上查看教学视频、电子课件、支撑材料等，教师在课前、课后的辅助和引导作用不强，线上部分的学习过程未能很好把控，导致学生对线上学习内容重视程度不足，学生学习效果大打折扣。

1.2 线下授课形式单一，学生参与度较低

传统授课模式在有限的课堂时间内，仅能讲授理论知识，学生的课堂参与度较低。另外，师生在课堂上虽有一定的交流互动，但仅限于部分学习态度较好的学生，大部分学生的课堂参与度较低。同时，学生没有在课前预习本节课所学内容，在遇到枯燥的、难理解的知识点时，易产生畏难情绪，而导致注意力不集中，出现上课玩手机、睡觉等现象。

1.3 课程考核方式亟需优化

“机械制造技术基础”课程在前期线上线下混合式教学过程中，考核由传统的平时成绩30%+期末卷面成绩70%组成。其中，平时成绩由学生出勤率、课堂回答问题情况以及作业成绩组成，期末考试以填空、选择、判断、问答等传统题型为主。通过实践发现，这种模式很难真正检测出学生掌握知识和技能的程度，特别是学生分析、解决复杂工程问题的能力很难进行评判。学生的注意力也在期末考前的突击复习上，无法真正全面扎实地掌握课程内容，培养学生分析、解决复杂工程问题能力更是无从谈起。

2 线上线下混合教学的改革与应用

针对以上问题，课题组从线上学习、线下学习、考核方式、持续改进四个方面进行改革与实践，并通过问卷调查和课程达成度的形式评价改革效果。

2.1 线上学习内容的再设计

进一步建设升级SPOC课程线上资源，包括以下几个方面：1）建设试题库，为评价课前预习、课后复习的学习效果做铺垫。过程性考核中的线上测试可从试题库中按章节随机抽取一定数量单选、多选和判断等客观题完成组卷，主要考查学生基础知识的掌握程度，在期末考试时可留出更多空间来考查学生在机械制造方面所具备的工程实践能力。2）选用并提供优质MOOC资源、自媒体资源作为本课程的补充与拓展，使学生获得更多的知识与技能。3）引入与本学科课程相关的工程实际问题，进行探究型教学，引导学生探索其解决方法和途径，培养学生深度分析、大胆质疑、勇于创新的精神和能力。

对教学内容进行细分与再设计，根据课程目标及其对本课程的支撑强度，将教学内容划分为基础内容、重点内容和延伸内容。对于基础内容，要求学生线上完成教学视频的学习及相应测试，教师根据测试结果线下进行答疑、总结与归纳；对于重点内容，要求学生提前完成线上预习及测试，掌握学生预习效果，线下精讲细讲，以启发式教学、案例式教学、分组讨论等形式完成教学活动；课后线上布置课外延伸内容，巩固并拓展所学内容，能够使学生在有限的学时内掌握基础理论知识，进而创造性地运用所学知识解决实际工程问题。

2.2 线下授课模式的调整

在课堂时间内，教师以总结、归纳、提问等方式完成对重难点知识的讲授，其余时间则以分组讨论、项目式教学的方式展开。

1）使用小白板作为教具，有效组织分组课堂讨论，提高学生积极性与互动性。为提高课堂互动性，学生自由组成5～6人的学习小组。在线下课堂教学过程中，学生按组就座，方便讨论与管理。通过白板分组进行课堂讨论，提高了学生课堂参与度和学习成效，避免传统教学中学生参与度不够的问题。讨论结束后，及时在全班面前展示各小组讨论的结果，用集体荣誉感来调动整组学生的积极性，激发学生求知欲望。

调查结果表明，对于“你认为本课程采用的白板讨论方式对课堂教学有无帮助”的问题，接近96%的学生认为采用白板讨论的方式能够更好地帮助他们理解课程内容。同时有学生指出“希望能继续采用白板教学，这样能继续提高同学们学习的积极性，继续采用线上线下教学相结合的方法，这样效率会很高”，该结果表明学生对白板教学法的认同度较高。

2）加强项目式教学方式，开展工艺规程拟定的研讨。本课程加强项目式教学，开展工艺规程拟定的研讨。借助企业实际工作中使用的零件图、毛坯图，项目通过小组团队合作制定零件的机械加工工艺规程。在项目开展过程中，教师提前布置任务，让学生带着问题学习理论知识，指导学生按实际工作步骤和内容完成项目零件加工过程的各项任务，并在学期末以翻转课堂的形式展示其项目成果，最终实现对学生解决复杂工程问题能力的培养。

调查结果表明，对于“你认为本课程采用的‘工艺规程拟定的研讨’对课程学习与掌握是否有帮助”的问题，68%的学生认为“非常有帮助”，23%的学生认为“比较有帮助”，9%的学生认为“有一定帮助”。该结果表明绝大多数学生认为项目式教学即工艺规程拟定的研讨能够更好地帮助他们理解课程内容。

2.3 课程考核方式的优化

线上线下混合式教学需强化线上部分的考核，进一步细化过程性考核成绩比例构成。通过调研，确定了“机械制造技术基础”线上线下混合式教学的课程考核方式，形成了六维评价体系（线上资源学习10%、线上测验5%、答（质）疑研讨5%、作业25%、工艺规程拟定研讨5%、结课考试50%），并于2020—2021学年第一学期开始实行。结课考试试题全部由主观题组成，并进一步增强题目的应用性、实践性，以提升学生在机械制造方面的创新能力、工程实践能力、分析与解决复杂工程问题能力。

调查结果表明，对于“你认为要完成本课程学习目标是否具有难度与挑战度”的问题，21%的学生认为“有一定难度”，46%的学生认为“较有难度”，33%的学生认为“难度很大”。该结果表明强化、增加开放性、研究性、综合性内容，迫使学生提高其学习主动性，加大学习投入，合理“增负”，能增强学生经过刻苦学习收获能力和提高素质的成就感，体现挑战度。

2.4 课程持续改进

课程的持续改进是提升教学质量的内在动力，也为培养目标、毕业要求和课程体系的持续改进奠定了基础。在进行课程持续改进过程中，按照“评价—反馈—改进”原则建立长效的良性循环机制[8-9]。通过对本轮课程教学过程的评价与分析，明确学生在完成培养目标、课程目标时的薄弱环节，提出改进措施并在新一轮教学中实施。之后通过对改进措施的实施效果进行评价，提出新的改进措施，如此循环改进，不断提高教学质量[10]。本课程在教学过程中，主要通过以下方法进行持续改进。

1）问卷调查，在学期初、中、末期开展问卷调查，了解混合式教学模式下学生对本课程的需求、疑惑及评价，及时进行调整。

2）测验、答（质）疑研讨，掌握学生在混合式教学模式下对于不同章节的掌握程度，及时进行复习及教学模式的调整。

3）结课后，根据“机械制造技术基础”课程考核及成绩评定细则所规定的内容，计算课程目标的达成度，找到薄弱环节，提出改进措施，并在新一轮教学中实施。

经过两轮线上线下混合式教学改革与实践，“机械制造技术基础”课程的课程目标4的课程达成度由0.635（2019—2020学年第一学期未开展线上线下混合式教学）逐步提升至0.68。课程目标3的课程达成度由0.59（2019—2020学年第一学期未开展线上线下混合式教学）逐步提升至0.73，说明教学质量显著提高。

3 结论

综上所述，通过将线上线下混合式教学模式应用于“机械制造技术基础”，以SPOC课程为基础，将雨课堂等数字化教学工具引入教学，让学生充分利用移动端在课前、课中和课后全方位、多角度地融入教学过程，线上和线下教学的充分结合，采取分组研究、分组白板讨论、加强项目实践等线下教学方式，让学习更具互动性、挑战性，优化课程考核方式，提高学生线上线下参与度和学习成效。通过课程持续改进，优化教学方法，不断提升教学质量，最终以“金课”标准和OBE理念为依据，引导学生提升在机械制造方面的创新能力、工程实践能力、分析与解决复杂工程问题能力。