尤芳怡 李遠(yuǎn) 劉曉梅 黃輝 姜峰

摘? 要：通過提升專業(yè)教師的教學(xué)和科研能力，打造一流的教學(xué)團(tuán)隊(duì)?；贠BE的教學(xué)理念，華僑大學(xué)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》的教學(xué)目標(biāo)對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了改革。完成了一系列教學(xué)資源的建設(shè)，將科研成果融入本科教學(xué)中，以研促教。基于雙語教學(xué)及國家精品在線開放課程兩個慕課平臺，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂和對分課堂實(shí)現(xiàn)了多維框架下的混合教學(xué)模式，提高了教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：OBE;機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ);混合教學(xué);對分課堂;翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）04-0024-03

Abstract： Improved teaching and scientific research capabilities of teachers for build a first-class teaching team. The teaching team of Hua qiao University reformed their teaching content and teaching methods to fit training targets base on the goals of OBE and has reformed the teaching content and teaching methods according to the teaching objectives of Basis of Machine Manufacture Techniques. Completed the construction of a series of teaching resources， integrated research results into undergraduate teaching， and promoted teaching through research. Based on bilingual teaching and national excellent online open courses， two MOOC platforms， combining flipped classrooms and bisected classrooms have realized a mixed teaching mode under a multidimensional framework， which has improved the quality of teaching.

Keywords： OBE; Basis of Machine Manufacture Techniques; blended instructional model; pad class; flipped classroom

一、基于OBE的《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》教學(xué)改革及課程建設(shè)

近年來Outcome-based Education即OBE教育理論受到了高等教育界的廣泛關(guān)注[1]?；贠BE的教學(xué)設(shè)計，以教學(xué)成果為導(dǎo)向來設(shè)計教學(xué)，對教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過程、教學(xué)方法和教學(xué)評價進(jìn)行調(diào)整，促進(jìn)學(xué)生各方面能力的提高，從而滿足工程教學(xué)需求[2]。在OBE教育中，必須對學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)達(dá)到的能力及其水平有清楚的構(gòu)想，然后尋求設(shè)計適宜的教育結(jié)構(gòu)來保證學(xué)生達(dá)到這些預(yù)期目標(biāo)。

《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程是華僑大學(xué)為機(jī)械類學(xué)生開設(shè)的專業(yè)核心課，面向機(jī)械設(shè)計制造及自動化、機(jī)械工程、材料成型及自動化和車輛工程等專業(yè)。內(nèi)容包括緒論、制造系統(tǒng)及機(jī)械加工方法、金屬切削加工基礎(chǔ)知識、金屬切削基本規(guī)律與刀具、金屬切削機(jī)床、機(jī)床夾具原理與設(shè)計、機(jī)械加工質(zhì)量分析與控制、機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定以及機(jī)械裝配工藝基礎(chǔ)，具有涉及面廣、概念性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。

首先根據(jù)機(jī)械專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求制定課程對應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)。再根據(jù)課程對畢業(yè)要求的支撐指標(biāo)權(quán)重安排各個章節(jié)的學(xué)時及作業(yè)，將教學(xué)目標(biāo)貫穿于教學(xué)過程。本課程于2019年獲得校級一流混合課程建設(shè)立項(xiàng)，建設(shè)目標(biāo)是基于OBE以學(xué)生為中心，應(yīng)用多個慕課平臺和多種教學(xué)資源設(shè)計多維混合的線上、線下教學(xué)活動;以先進(jìn)教學(xué)方法的融合來提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效果。

二、提升教學(xué)和科研能力，打造一流的教學(xué)團(tuán)隊(duì)

教師是教育的根本，只有教師的教學(xué)能力得到提升，教學(xué)質(zhì)量才能提升[3]。有效的高校內(nèi)部教學(xué)發(fā)展機(jī)構(gòu)是研究型大學(xué)提升教師教學(xué)能力、提高教育教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量的根本途徑[4]。華僑大學(xué)始終堅(jiān)持“面向海外、面向港澳臺”的辦學(xué)方針和“僑校+名校”的發(fā)展戰(zhàn)略，以“雙一流”建設(shè)為契機(jī)，堅(jiān)定不移地走內(nèi)涵發(fā)展之路、特色興校之路、人才強(qiáng)校之路，全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量和整體辦學(xué)水平。開闊教師教育視野是提升教師教學(xué)能力的重要途徑。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)6名教師具有公派國外名校的留學(xué)經(jīng)歷;多人參加了校內(nèi)外的教師教學(xué)能力提升培訓(xùn)，包括在線課程教學(xué)方法培訓(xùn)、基于雨課堂的混合式教學(xué)培訓(xùn)等專題研修班。團(tuán)隊(duì)積極開展教學(xué)改革，獲得多項(xiàng)校級教改項(xiàng)目。在學(xué)校的大力支持下于2018年1月至今舉辦了三屆混合課程教學(xué)沙龍，邀請國內(nèi)相關(guān)高校的骨干教師到校做關(guān)于混合教學(xué)方法研究的學(xué)術(shù)報告，對課程改革、教學(xué)能力的提升途徑及有效方法進(jìn)行了深入研討，并為課程建設(shè)的方向和教學(xué)提升提出了寶貴意見。

課程組是一支具有較高科研水平的教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)。12名成員中9名具有高級職稱，其中1名博導(dǎo)，6名碩導(dǎo)。成員在機(jī)械工程領(lǐng)域的不同方向從事科研，主持過8項(xiàng)國家自然科學(xué)基金，作為主要成員參與20多項(xiàng)國家級項(xiàng)目，多人次獲省校級教學(xué)優(yōu)秀成果獎。團(tuán)隊(duì)的成果涉及金屬切削機(jī)理及材料塑性變形和特殊能場加工、增材制造、金剛石工具制備及其在切磨削加工中的應(yīng)用、微細(xì)刀刃制備及其切削成形機(jī)理、切磨削溫度監(jiān)測及其對加工過程的影響等方向。團(tuán)隊(duì)成員專業(yè)知識扎實(shí)，對機(jī)械制造有較深入的理論研究和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將有特色的科研成果融入課堂教學(xué)、設(shè)計入教學(xué)內(nèi)容，為本課程提供了高水平的教學(xué)資源。

三、建立完善的課程體系，理論與實(shí)踐相結(jié)合

《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》主要研究機(jī)械制造工藝方法和工藝過程，具有涉及面廣、概念性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。如何把握理論教學(xué)與實(shí)踐之間關(guān)系，以及科研與實(shí)踐的關(guān)系是能否講好這門課并把課程講得有趣的關(guān)鍵。

首先優(yōu)化了課堂教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)培養(yǎng)計劃修訂及課程整合的要求，更新教學(xué)內(nèi)容，增加了金屬切削基本規(guī)律、車床與刀具、磨削加工與磨削工具三個章節(jié)。隨著制造技術(shù)科學(xué)的發(fā)展，學(xué)生有必要了解機(jī)械學(xué)科前沿研究進(jìn)展與本課程基本知識之間的關(guān)系，因此補(bǔ)充了先進(jìn)制造工程、先進(jìn)監(jiān)測技術(shù)在制造過程中的應(yīng)用等內(nèi)容。同時結(jié)合我校在機(jī)械工程領(lǐng)域科研成果，在課程教學(xué)中增加新型切磨削工具研制及應(yīng)用對產(chǎn)品加工效率和加工質(zhì)量的影響的內(nèi)容。

隨著科技發(fā)展，制造加工方法不斷出現(xiàn)，教學(xué)內(nèi)容隨之不斷更新。在注重講授基礎(chǔ)理論、技術(shù)和方法的基礎(chǔ)上，注意吸收先進(jìn)制造的最新技術(shù)成果并引入教學(xué)中，不斷豐富和完善教學(xué)內(nèi)容。將現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與本校科研優(yōu)勢相結(jié)合形成了一個較為完善的課程體系。以機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)理論為核心，結(jié)合先進(jìn)切磨削理論、特種加工及增材制造等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，參照美國密西根大學(xué)等國際知名院校的課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，形成了既有理論依據(jù)，又有豐富實(shí)踐內(nèi)容以及先進(jìn)制造研究成果支撐的課程體系，實(shí)現(xiàn)以研促教。

實(shí)踐教學(xué)方面，新增獨(dú)立設(shè)課的《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)綜合實(shí)驗(yàn)》。重視學(xué)生動手能力培養(yǎng)，改變原有的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)為綜合實(shí)驗(yàn)，同時強(qiáng)化科研反哺教學(xué)，綜合實(shí)驗(yàn)根據(jù)理論課堂的教學(xué)進(jìn)程合理安排進(jìn)度[5]。由于機(jī)械制造過程是一個由資源向產(chǎn)品或零件轉(zhuǎn)變的典型的、具體的制造系統(tǒng)。教學(xué)內(nèi)容突出“工藝”及“系統(tǒng)”，重視理論教學(xué)環(huán)節(jié)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)配合，以工藝為主線， 綜合考慮質(zhì)量、生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性問題。以產(chǎn)品質(zhì)量為目標(biāo)， 注重多學(xué)科間的知識交叉與滲透，注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法，提高學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識解決實(shí)際問題的能力。

四、建設(shè)豐富的線上線下教學(xué)資源

教材是人才培養(yǎng)中最基本的教學(xué)資源，在高等教育內(nèi)涵式發(fā)展中推動人才培養(yǎng)的理念、模式及教學(xué)行為。建設(shè)一流課程需要有優(yōu)秀的教材。因此選用盧秉恒院士主編的“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》。該書知識體系完整，理論與實(shí)踐并重，是目前國內(nèi)本科高校使用最廣泛的經(jīng)典教材。

目前開設(shè)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)綜合實(shí)驗(yàn)》課程的國內(nèi)高校不多，可用的教材更是稀缺。根據(jù)團(tuán)隊(duì)共同設(shè)計的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，自編了一套綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。在綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)施中結(jié)合科研平臺和學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢，改進(jìn)教學(xué)手段使本課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)既可以跟理論教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合又可以培養(yǎng)學(xué)生動手能力，開啟學(xué)生創(chuàng)新的科研思維。此外，課程組出版的教學(xué)輔導(dǎo)材料《金屬切削有限元仿真軟件AdvantEdge FEM用戶手冊》可作為拔尖學(xué)生的課外拓展學(xué)習(xí)材料，有利提升優(yōu)秀學(xué)生的科研意識。

團(tuán)隊(duì)于2016年完成的網(wǎng)絡(luò)課程資源及題庫，陸續(xù)在不同慕課平臺上運(yùn)行。以學(xué)校提高本科教學(xué)水平工作目標(biāo)為指導(dǎo)，進(jìn)一步深化教學(xué)改革和課程建設(shè)，開展了課程案例庫建設(shè)工作。完成經(jīng)典夾具設(shè)計案例、常見夾具設(shè)計的錯誤案例等相關(guān)動畫視頻，并陸續(xù)上傳到網(wǎng)絡(luò)課程平臺實(shí)現(xiàn)資源共享。

《制造技術(shù)基礎(chǔ)（雙語）》于2016年建設(shè)完成且獲省級網(wǎng)絡(luò)在線精品課程建設(shè)立項(xiàng)。與此同時，引進(jìn)太原理工大學(xué)王時英教授主持的《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》國家精品在線開放課程，該課程于2018年在部分班級使用，后續(xù)將進(jìn)一步推廣使用。團(tuán)隊(duì)并與供課方建立良好的合作與溝通關(guān)系。由供課方協(xié)助本管理師生教學(xué)活動行為狀態(tài)和學(xué)習(xí)結(jié)果相關(guān)數(shù)據(jù)。多慕課平臺聯(lián)合使用的教學(xué)方式經(jīng)過本校兩屆學(xué)生使用后，發(fā)現(xiàn)學(xué)生更好地掌握了知識點(diǎn)，期末成績大幅度提高。

五、多種教學(xué)方法融合的多維混合教學(xué)方法改革

由于存在教學(xué)內(nèi)容不斷增多但課時不斷減少的矛盾。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍感覺不易掌握，從而缺乏興趣。因此除了優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，迫切需要通過改進(jìn)教學(xué)方法來提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和主動性。傳統(tǒng)的單一灌輸式授課模式已經(jīng)越來越難以適應(yīng)該類課程的教學(xué)需求，更是難于培養(yǎng)符合實(shí)際工程需要的專業(yè)型人才?！靶鹿た啤弊鳛楣こ探逃男吕砟睢⑿履Ｊ揭呀?jīng)引起教育界的廣泛重視。結(jié)合當(dāng)下新興的e-Learning在線課程與翻轉(zhuǎn)課堂，采用MOOC-對分課堂及“線上-線下”結(jié)合的混合教學(xué)框架，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，符合“新工科”的教學(xué)理念。課程組按照國內(nèi)同領(lǐng)域教學(xué)要求推行了多種教學(xué)方式。提出一種加強(qiáng)案例示范教學(xué)、使用多慕課平臺輔助課堂教學(xué)的多維混合教學(xué)方式。通過線上多慕課平臺的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)結(jié)合線下對分課堂和翻轉(zhuǎn)課堂以及課外的思維導(dǎo)圖及產(chǎn)品展示評比的創(chuàng)新混合教學(xué)模式。

線下采用多媒體課堂教學(xué)，結(jié)合綜合實(shí)驗(yàn)和案例教學(xué)。不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，采用案例教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)和思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生掌握課本章節(jié)的知識脈絡(luò)，并利用課外學(xué)生作品集中展示和評比的方法提升學(xué)生的表達(dá)能力和對課程的學(xué)習(xí)熱情。線上同時使用愛課堂平臺上的《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》國家精品在線課程和自建的《制造技術(shù)基礎(chǔ)（雙語）》網(wǎng)絡(luò)課程，結(jié)合論壇、項(xiàng)目作業(yè)等多種形式;師生線上、線下互動，以加強(qiáng)師生之間的交流。

雙語慕課有助學(xué)生以英語為語言文字載體學(xué)習(xí)新知識、拓展國際化視野。引進(jìn)的國家精品課程主導(dǎo)思想符合本課程培養(yǎng)要求，覆蓋教學(xué)大綱的知識點(diǎn)。雙語慕課與引進(jìn)的國家精品網(wǎng)絡(luò)課相結(jié)合，資源互補(bǔ)，最大限度給予學(xué)生良好的教學(xué)資源。

（一）在案例教學(xué)設(shè)計中以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)線

采用科學(xué)的教學(xué)方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的課堂授課，加強(qiáng)案例教學(xué)設(shè)計及應(yīng)用。如在講解零件加工的定位和夾緊問題，設(shè)計案例教學(xué)：以六點(diǎn)定位原理為例，選擇典型的連桿機(jī)構(gòu)所使用的一面兩銷定位原理。分別講解底面和兩個銷所起的定位作用及其組合之后共同限制了六個自由度，讓學(xué)生掌握六點(diǎn)完全定位及定位分析的步驟。再比如介紹加工帶中心孔的盤類零件選用的一面一孔的定位方式，讓學(xué)生了解不完全定位在工程實(shí)際中是允許的，可以在保證加工精度的前提下簡化夾具設(shè)計。與此同時對學(xué)生強(qiáng)調(diào)“既要滿足工程需要，又要考慮成本”。機(jī)械制造過程中始終存在著質(zhì)量、效率和經(jīng)濟(jì)性三者之間的矛盾。因此教學(xué)實(shí)施過程把解決工程實(shí)際問題的這個指導(dǎo)思想貫徹于始終。

影響機(jī)械加工質(zhì)量的因素分別以不同的規(guī)律及程度影響著加工質(zhì)量，其中通常會有一個因素影響最大、最直接。教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生在分析和解決機(jī)械制造過程的多影響因素時，能夠找出主要影響因素，從而提出解決問題的措施。例如，講述機(jī)床幾何誤差對加工精度影響時，強(qiáng)調(diào)判斷誤差敏感方向，并找出誤差敏感方向上的原始誤差;介紹提高工藝系統(tǒng)剛度的措施時，強(qiáng)調(diào)通過提高工藝系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的剛度，是提高系統(tǒng)總剛度最有效的途徑。

（二）以學(xué)生為中心的翻轉(zhuǎn)課堂和對分課堂

部分教學(xué)內(nèi)容采用翻轉(zhuǎn)課堂和對分課堂的混合教學(xué)方式。課前教師上傳課程視頻、課件及參考文獻(xiàn)，并布置任務(wù)。學(xué)生根據(jù)任務(wù)完成線上相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)。線下教學(xué)，則由教師先簡單介紹相關(guān)章節(jié)的知識脈絡(luò)，然后由學(xué)生分組討論，最后形成共性問題，再由教師提供解決問題的參考方式。

對分課堂的關(guān)鍵是事先對學(xué)生分組并安排其過線上學(xué)習(xí)任務(wù)及之后的線下課堂任務(wù)。各組的學(xué)生代表在線下課堂分別講解其負(fù)責(zé)的章節(jié)內(nèi)容。允許學(xué)生采用PPT，結(jié)合知識脈絡(luò)圖、思維導(dǎo)圖和和案例分析、動態(tài)模擬圖等各種方式展示學(xué)習(xí)報告。其他小組的學(xué)生對其提問并評分，最后由教師答疑和點(diǎn)評。這種以學(xué)生為中心的對分課堂大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和熱情。學(xué)生課后再根據(jù)教師和其他小組同學(xué)的意見修改學(xué)習(xí)報告，進(jìn)一步鞏固所學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)。通過翻轉(zhuǎn)課堂和對分課堂，發(fā)揮了學(xué)生在教學(xué)活動中的主體作用。

督學(xué)則通過雨課堂或者慕課平臺對學(xué)生發(fā)布學(xué)習(xí)指令;當(dāng)課程學(xué)習(xí)時間即將截止，對未完成學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)生發(fā)出預(yù)警。安排專門的助教線上與學(xué)生討論及批改作業(yè)，專門的教師負(fù)責(zé)線下輔導(dǎo)與答疑。學(xué)院安排專門的學(xué)生勤工助學(xué)崗位，輔助課程建設(shè)和資料收集。

（三）線下課堂啟發(fā)式教學(xué)模式誤差分析與計算

在知識爆炸的時代，教師不能只局限傳授學(xué)生知識，而應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生找到合適自己的方法去獲取知識。通過啟發(fā)學(xué)生在教學(xué)活動中的主體作用，讓其學(xué)會自己提出問題并思考、找到解決的方法，最后得到結(jié)論。比如齒輪加工時的定位通常以底面和內(nèi)孔表面組合的一面一孔定位。但是根據(jù)孔在軸線的位置不同，定位誤差計算方法也不同。當(dāng)孔軸線是水平放置，由于重力的作用，孔與銷在鉛垂方向單邊接觸，此時強(qiáng)調(diào)有一個外加的重力的作用。進(jìn)而通過分析，得出定位基準(zhǔn)位移誤差的表達(dá)式。接著講授定位銷垂直放置時定位基準(zhǔn)位移誤差的分析與計算。由于孔與銷是任意邊接觸，在工序尺寸方向上是雙邊接觸，得到的定位基準(zhǔn)位移誤差比定位銷水平放置時定位基準(zhǔn)位移誤差大一倍。因此可以提出“當(dāng)定位銷垂直放置時，如何減小定位基準(zhǔn)位移誤差？”引導(dǎo)學(xué)生思考;甚至可以提示，第二種方案跟前一種的區(qū)別是沒有重力的作用，從而讓學(xué)生能夠自己提出在工序尺寸方向施加一個力，將工件與定位銷從任意邊的接觸方式轉(zhuǎn)化為單邊接觸，此時基準(zhǔn)位移誤差可減半。最后討論一面兩孔定位的轉(zhuǎn)角誤差時，學(xué)生便能夠得出通過在垂直于兩孔中心線方向施加力有效減小一面兩銷定位的轉(zhuǎn)角誤差的方法。

六、結(jié)束語

通過提升專業(yè)教師的教學(xué)和科研能力，打造一流的教學(xué)團(tuán)隊(duì)?；贠BE的教學(xué)理念，根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了改革。完成了一系列教學(xué)資源的建設(shè)，將科研成果融入本科教學(xué)中，以研促教?；趦蓚€慕課平臺，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂和對分課堂實(shí)現(xiàn)了多維混合教學(xué)模式。經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)熱情有了大幅度提升，期末成績與其使用線上資源的時長成正相關(guān)。因此這種多維的混合教學(xué)方式值得進(jìn)步一推廣。

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