劉晨曦 吳勃 王宏宇 晁栓

“新工科”計(jì)劃是我國(guó)教育部在面對(duì)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)變革下工程新業(yè)態(tài)和未來(lái)發(fā)展新趨勢(shì)、國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展新需求以及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)新形勢(shì)下提出的，旨在以應(yīng)對(duì)變化、塑造未來(lái)為建設(shè)理念培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才。顯然，“新工科”的提出對(duì)高等工程教育和工程科技人才培養(yǎng)提出了更高的要求，同時(shí)也為工科專業(yè)的發(fā)展及課程改革提出了新的方向和契機(jī)。

基于課程的學(xué)習(xí)是大學(xué)生專業(yè)能力塑造和綜合素質(zhì)養(yǎng)成的重要途徑，讓學(xué)生在課程開設(shè)的過(guò)程中樂于學(xué)習(xí)、享受學(xué)習(xí)，才能達(dá)成最佳的教學(xué)效果。筆者作為機(jī)械及相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程《公差與檢測(cè)技術(shù)》的主講教師，在深入分析了該課程教學(xué)實(shí)踐現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本著超越知識(shí)本位，為學(xué)生創(chuàng)造“美好學(xué)習(xí)”的理念，積極開展教學(xué)創(chuàng)新和實(shí)踐探索，制定了以線上線下混合式教學(xué)模式為載體，以高效信息技術(shù)與教育“深度融合”為手段的總體創(chuàng)新思路，遵循“知識(shí)建構(gòu)-能力培養(yǎng)-情感認(rèn)知”三位一體目標(biāo)，從學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)活動(dòng)、教學(xué)評(píng)價(jià)多維度進(jìn)行全方面的創(chuàng)新實(shí)踐，為培養(yǎng)多元化、具有創(chuàng)新思維、卓越實(shí)踐能力的工程科技人才提供支撐，也可為其他新工科課程的教學(xué)改革提供參考和借鑒。

一、教學(xué)實(shí)踐中面臨的痛點(diǎn)問(wèn)題

《公差與檢測(cè)技術(shù)》是一門實(shí)踐性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛的專業(yè)基礎(chǔ)課程，帶領(lǐng)學(xué)生掌握準(zhǔn)確表達(dá)技術(shù)要求及檢測(cè)方法的工程語(yǔ)言，與制造行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（特別是產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（Geometrical Product Specification， GPS））緊密銜接。課程著重講述機(jī)械零件公差設(shè)計(jì)與檢測(cè)的相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)零件幾何量精度進(jìn)行理解、分析、設(shè)計(jì)及檢測(cè)的能力。在工業(yè)4.0的驅(qū)動(dòng)下，制造業(yè)正發(fā)生著巨大的轉(zhuǎn)型，而作為組織現(xiàn)代化生產(chǎn)重要技術(shù)基礎(chǔ)的GPS標(biāo)準(zhǔn)體系也正處在更新?lián)Q代的關(guān)鍵時(shí)期。為對(duì)標(biāo)ISO新一代GPS標(biāo)準(zhǔn)體系，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)對(duì)傳統(tǒng)以幾何學(xué)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范進(jìn)行了全面修訂，于2017年起逐項(xiàng)發(fā)布實(shí)施，并仍有較長(zhǎng)的修訂與推廣階段。

《公差與檢測(cè)技術(shù)》（后簡(jiǎn)稱為公差課）作為與GPS標(biāo)準(zhǔn)緊密銜接的專業(yè)課程，必須及時(shí)跟蹤最新標(biāo)準(zhǔn)，并將相關(guān)的主要技術(shù)內(nèi)容貫徹于教學(xué)當(dāng)中。由于本次標(biāo)準(zhǔn)修訂涉及面廣，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，教材的更新無(wú)法與最新發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)做到完全同步。因此，為支持本課程立足于行業(yè)前沿，在每一輪次的教學(xué)過(guò)程中，如何做好課程資源的整合、課程內(nèi)容的重新組織，是教學(xué)實(shí)踐中的痛點(diǎn)問(wèn)題之一。

隨著高等教育教學(xué)的發(fā)展，本科專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃學(xué)分學(xué)時(shí)不斷壓縮，公差課也由早期的48學(xué)時(shí)壓縮至40學(xué)時(shí)，再壓縮至32學(xué)時(shí)，傳統(tǒng)的單一課堂教學(xué)模式為保證知識(shí)邏輯構(gòu)建不得已弱化了對(duì)學(xué)生解決問(wèn)題及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生在后續(xù)實(shí)踐環(huán)節(jié)，特別是在畢業(yè)設(shè)計(jì)中已呈現(xiàn)出較大的問(wèn)題。因此，如何從課程教學(xué)模式上進(jìn)行改革，從源頭重塑教學(xué)設(shè)計(jì)，是提升本課程“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”的另一大痛點(diǎn)問(wèn)題。

二、創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)施

為解決公差課中的真實(shí)痛點(diǎn)問(wèn)題，筆者提出以創(chuàng)造“美好的學(xué)習(xí)”為理念，以線上線下混合式教學(xué)模式為載體，以高效信息技術(shù)與教育的“深度融合”為手段的總體創(chuàng)新思路，遵循“知識(shí)建構(gòu)-能力培養(yǎng)-情感認(rèn)知”三位一體進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，從創(chuàng)設(shè)智慧教學(xué)環(huán)境、整合適應(yīng)性學(xué)習(xí)資源、規(guī)劃多元化學(xué)習(xí)活動(dòng)、實(shí)施多維度教學(xué)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行全方面的創(chuàng)新實(shí)踐。

1.構(gòu)建教室-SPOC平臺(tái)-社交平臺(tái)智慧教學(xué)環(huán)境

受新冠肺炎疫情的突發(fā)影響，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境組織教學(xué)活動(dòng)得到了迅速發(fā)展。線上教學(xué)受益于在線云課堂能打破傳統(tǒng)教室課堂在時(shí)間空間上的限制，又受掣于師生之間互動(dòng)交流大大減少的客觀事實(shí)。學(xué)生雖然可以自由支取云端資源用于自主學(xué)習(xí)，但是反饋渠道狹窄與互動(dòng)時(shí)效不足往往使得學(xué)生產(chǎn)生無(wú)力感，特別是在遇到疑惑得不到有效的幫助和支持。為了提升學(xué)生“學(xué)”的主體意識(shí)和交互性體驗(yàn)，課程將物理空間（包括教室、教具、手機(jī)、電腦終端）、資源空間（包括SPOC學(xué)習(xí)平臺(tái)、電子數(shù)據(jù)庫(kù)）、社交空間（包括慕課堂、企業(yè)微信）進(jìn)行融合，構(gòu)建了教室-SPOC平臺(tái)-社交平臺(tái)智慧教學(xué)環(huán)境。在課程正式開始之前，即利用企業(yè)微信建立班級(jí)群，將教師與學(xué)生通過(guò)手機(jī)/電腦終端連接，便于及時(shí)發(fā)布公告，還作為教師補(bǔ)充教學(xué)資源、學(xué)生分享學(xué)習(xí)資源、在線答疑的重要環(huán)境。SPOC平臺(tái)依托中國(guó)大學(xué)MOOC，由主講老師以省級(jí)一流在線課程為基礎(chǔ)進(jìn)行再建，實(shí)時(shí)添加適應(yīng)性學(xué)習(xí)資源，是學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、在線討論、在線答疑的主要環(huán)境。教室則為師生溝通提供了最佳的環(huán)境，無(wú)論是由教師主導(dǎo)的重難點(diǎn)講解，還是學(xué)生主導(dǎo)的案例研討，通過(guò)面對(duì)面的交流，使學(xué)生有充分的支持感，從而獲得良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。因此，智慧教學(xué)環(huán)境所涉及的三類空間盡管功能各有側(cè)重，但又相互聯(lián)通以支撐全程的教學(xué)活動(dòng)。

2.變“教師單向輸出”為“師-生共建”整合適應(yīng)性學(xué)習(xí)資源

前文對(duì)課程的痛點(diǎn)問(wèn)題分析中提到，公差課與作為組織現(xiàn)代化生產(chǎn)重要技術(shù)基礎(chǔ)的GPS標(biāo)準(zhǔn)體系緊密銜接。新一代GPS標(biāo)準(zhǔn)體系的中國(guó)化仍在進(jìn)行中，因此對(duì)應(yīng)于該課程的學(xué)習(xí)資源也要做到逐步更新、補(bǔ)充迭代。依托省級(jí)一流在線課程，學(xué)生能充分享用優(yōu)質(zhì)的自主學(xué)習(xí)資源，但已有教學(xué)視頻大多基于第一代GPS標(biāo)準(zhǔn)。為確保教學(xué)資源的先進(jìn)性，借助SPOC平臺(tái)和企業(yè)微信推送最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)供學(xué)生對(duì)比學(xué)習(xí)，同時(shí)在課堂上還將新舊標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別進(jìn)行重點(diǎn)講解。另一方面，新世紀(jì)學(xué)生作為“數(shù)字土著”，具有較強(qiáng)的電子資源挖掘能力，以問(wèn)題為導(dǎo)向布置學(xué)習(xí)任務(wù)，能有效調(diào)動(dòng)其自主性和個(gè)性參與相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的獲取與分享。教師引出新一代GPS標(biāo)準(zhǔn)體系的采標(biāo)情況，學(xué)生調(diào)研相對(duì)應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷史，分別找到作廢標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，并在企業(yè)微信中進(jìn)行分享。正是由于改變了傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的單一路徑來(lái)源，使得該課程的學(xué)習(xí)資源在“師-生共建”中更為豐富，而學(xué)生在分享中也大大提升了參與感和主體意識(shí)。更為重要的是在這一過(guò)程中，學(xué)生對(duì)于課程的主旨思想之一標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化的意義產(chǎn)生了內(nèi)化作用，這在學(xué)生參與拓展項(xiàng)目時(shí)得到了明顯的體現(xiàn)。6D796D81-E862-4138-82BC-7887D04FA7AC

3.以“學(xué)”為中心規(guī)劃多元化學(xué)習(xí)活動(dòng)

在整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)中始終秉持“學(xué)為中心、教師做好牽引和扶持”的教學(xué)理念，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)（如知識(shí)邏輯、理解難易、開放度等），調(diào)度學(xué)生的自主性和自治性，規(guī)劃了多元學(xué)習(xí)活動(dòng)，主要包括基于簡(jiǎn)單任務(wù)的個(gè)人自主學(xué)習(xí)、基于復(fù)雜任務(wù)的分組合作學(xué)習(xí)、基于開放任務(wù)（工程案例）的項(xiàng)目研討學(xué)習(xí)。具體來(lái)說(shuō)，個(gè)人自主學(xué)習(xí)是貫穿于課程各章節(jié)的主要學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)生在SPOC平臺(tái)中觀看講授視頻、參與討論、完成作業(yè)、測(cè)驗(yàn)等;在自主學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問(wèn)由教師進(jìn)行重難點(diǎn)梳理，并提升（線下課堂為主、線上為輔），達(dá)成架構(gòu)知識(shí)邏輯的目標(biāo)。合作學(xué)習(xí)是在自主學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上通過(guò)分組協(xié)作完成復(fù)雜任務(wù)的新型學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生在相互啟發(fā)、相互質(zhì)疑、形成共識(shí)中實(shí)現(xiàn)知識(shí)-能力-情感目標(biāo)的均衡達(dá)成。針對(duì)不同章節(jié)設(shè)計(jì)了不同類型的復(fù)雜任務(wù)，包括課堂討論（如分析車床溜板箱手動(dòng)機(jī)構(gòu)中的配合類型，課堂0.5學(xué)時(shí)）、制作并分享思維導(dǎo)圖（梳理表面粗糙度輪廓及其評(píng)定的基礎(chǔ)知識(shí)和方法，課下+課堂1學(xué)時(shí)）、延拓探索（閱讀前沿學(xué)術(shù)論文了解增材制造中的幾何量精度問(wèn)題，課下）等。為了促成學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的融會(huì)貫通與解決實(shí)際工程中幾何量精度問(wèn)題的能力，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中分節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了兩次基于工程案例的項(xiàng)目研討。第一次安排在課程中段，選取學(xué)生較為熟悉的齒輪減速器中的輸入軸零件，要求分析圖樣中精度設(shè)計(jì)的合理性（課堂1學(xué)時(shí)）;第二次安排在全部課程內(nèi)容學(xué)習(xí)之后，從往屆學(xué)生的實(shí)踐作品智能垃圾箱中選取的幾個(gè)典型零件（主軸、軸承端蓋），要求分組完成零件的結(jié)構(gòu)和精度設(shè)計(jì)改進(jìn)，制作PPT匯報(bào)答辯（課下+課堂2學(xué)時(shí)），與前者相比，后者的挑戰(zhàn)度和創(chuàng)新性要求都有明顯的提升，而學(xué)生的參與熱情也被充分地調(diào)動(dòng)起來(lái)。

4.基于多維度數(shù)據(jù)實(shí)施全過(guò)程立體評(píng)價(jià)

現(xiàn)代信息化技術(shù)在本課程的教學(xué)開展中起著巨大的支撐作用，借助慕課堂工具，學(xué)生在前文所述的智慧教學(xué)環(huán)境中的各類學(xué)習(xí)活動(dòng)得到了有效的數(shù)據(jù)閉環(huán)，并便于統(tǒng)計(jì)分析?；诤?jiǎn)單任務(wù)的個(gè)人自主學(xué)習(xí)主要在SPOC平臺(tái)完成，相應(yīng)的線上學(xué)習(xí)成績(jī)由平臺(tái)自動(dòng)給出，并同步至慕課堂中。學(xué)生在教室里參與的隨機(jī)點(diǎn)名、課堂練習(xí)、簽到、討論等活動(dòng)得到了有效記錄，形成了學(xué)生的過(guò)程學(xué)情統(tǒng)計(jì)。利用慕課堂中問(wèn)卷功能，可對(duì)分組學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行生生評(píng)分，并計(jì)入平時(shí)綜合成績(jī)部分。課程總評(píng)成績(jī)分為線上綜合、平時(shí)綜合、線下期末考試和試驗(yàn)四部分，分別占比15%、15%、50%和20%。線上成績(jī)?cè)u(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為：討論表現(xiàn)占20%、單元測(cè)驗(yàn)成績(jī)占20%、單元作業(yè)成績(jī)占20%、線上期末考試成績(jī)占40%;其中討論成績(jī)根據(jù)學(xué)生的有效參與次數(shù)計(jì)分，單元測(cè)驗(yàn)及期末成績(jī)由系統(tǒng)判定，單元作業(yè)由學(xué)生互評(píng)判定。

三、教學(xué)效果及反思

筆者針對(duì)公差課親身經(jīng)歷了由傳統(tǒng)課堂教學(xué)轉(zhuǎn)向在線開放課程建設(shè)、線上線下平行式教學(xué)、線上線下混合式教學(xué)的多輪次改革探索和實(shí)踐，在教學(xué)效果上有較為明顯的改進(jìn)。通過(guò)對(duì)比近幾個(gè)教學(xué)周期教學(xué)班課程總評(píng)成績(jī)平均值及學(xué)生評(píng)教結(jié)果，可以看出線上線下混合式教學(xué)模式得到了學(xué)生的認(rèn)可，也取得了更好的教學(xué)效果。學(xué)生能真正理解GPS標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化的意義，掌握零件精度設(shè)計(jì)的方法。在教學(xué)班發(fā)布調(diào)查問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)顯示，半數(shù)以上的學(xué)生對(duì)前文所述的教學(xué)改革表示歡迎，自己的學(xué)習(xí)獲得感有切實(shí)提升，特別是項(xiàng)目研討能明顯提升學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)協(xié)作意識(shí)。

教學(xué)持續(xù)改進(jìn)永無(wú)止境，在“新工科”需求的大背景下，學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)一方面要能快速適應(yīng)多元知識(shí)的更新迭代，更重要的是滿足對(duì)創(chuàng)新型卓越工程人才的要求。隨著制造業(yè)信息化生產(chǎn)的發(fā)展和CAD/CAM/CAQ/CAT等的實(shí)用化進(jìn)程，未來(lái)還將在學(xué)科交叉及創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面做出更多的教學(xué)創(chuàng)新和實(shí)踐探索。

四、結(jié)語(yǔ)

《學(xué)記》言：“君子之于學(xué)也，藏焉，修焉，息焉，游焉?！边@句來(lái)自中國(guó)古代教育論著中的文字，與當(dāng)今“新工科”背景下人才培養(yǎng)目標(biāo)不謀而合。意指學(xué)習(xí)不能浮于表面，透過(guò)實(shí)操和反復(fù)訓(xùn)練而有更深刻的體會(huì)，將所學(xué)內(nèi)化為自己的素質(zhì)，最終能夠在相關(guān)領(lǐng)域開發(fā)、想象和創(chuàng)新。本文詳細(xì)介紹了在“新工科”背景下的課程教學(xué)創(chuàng)新探索與實(shí)踐，基于線上線下混合式教學(xué)模式，借助高效信息技術(shù)，為學(xué)生打造全程“美好的學(xué)習(xí)”，達(dá)成“知識(shí)建構(gòu)-能力培養(yǎng)-情感認(rèn)知”三位一體的課程目標(biāo)。所述創(chuàng)新實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)新工科課程教學(xué)改革具有參考和借鑒意義。

【項(xiàng)目來(lái)源：江蘇大學(xué)高等教育教改研究課題（2021JGYB058）“后疫情時(shí)代提升學(xué)生學(xué)習(xí)自主性的策略探索與實(shí)踐研究”、教育部機(jī)械基礎(chǔ)/工程訓(xùn)練教指委聯(lián)合立項(xiàng)教改重點(diǎn)課題（JJ-GX-JY202109）“金工課程教材與課程協(xié)同創(chuàng)新中的課程思政問(wèn)題研究與實(shí)踐”?！?D796D81-E862-4138-82BC-7887D04FA7AC