機械測量技術基礎課程混合式教學改革

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摘 要：文章介紹了“機械測量技術基礎”課程開展的線上與線下、理論與實踐、虛擬與現實相結合的混合式教學改革基本情況，在教學設計、教學條件、教學手段和教學內容等方面進行了全新的整體設計，重點闡述了課程教學的改革措施與實踐，對教學質量的提高進行了有益的探索與思考，以期對工程訓練其他工種模塊教學起到良好的促進作用。

關鍵詞：“機械測量技術基礎”；混合式教學；改革與實踐

隨著教學信息技術的升級和教學方法的演變，慕課、微課、共享課等教學形式不斷應用到教學中，三維模型、仿真動畫、虛擬現實、增強現實等教學資源和技術手段眾多，翻轉課堂、智慧課堂等形式多樣，建立起線下線上多種媒體相結合的教學模式[1]。“機械測量技術基礎”是高等工科院校機械類及非機械類專業工程訓練中的一門實用性和操作性很強的模塊化課程。教師在教學實踐過程中不斷探索與實踐，利用網絡教學平臺的智慧課堂教學工具將課程的線上與線下教學相結合，建立了線上與線下、理論與實踐、虛擬與現實相結合的混合式教學模式。通過指導教師與學生之間的互動交流活動，將“機械測量技術基礎”課程打造成一門理論基礎扎實、教學形式靈活、實踐體驗效果好的混合式“金課”。

一、“機械測量技術基礎”課程概況及教學條件

（一）課程概況

“機械測量技術基礎”課程來自作者開設的“機械加工中的測量技術”選修課，從最初集中演示操作練習，到分組實訓，再到工程訓練分層次（A/B/C/D 組）實踐，并滿足競賽及加工需求，在不斷的教學探索中明確了培養目標。機械測量技術同機械設計與制造、質量控制、生產管理等許多領域密切相關，它既是產品加工和驗收過程中的重要環節，也是機械工程專業人員必須掌握的知識和技能。同時，“機械測量技術基礎”作為工科類專業技術課程，應結合不同學生的特質和認知能力，利用常用量具及工具，以技能訓練為主、具體測量與拆裝項目為載體進行課程設計。測量實訓項目的選擇具有典型性、實用性及綜合性特點。主要任務是培養學生機械零件質量意識、責任意識，養成科學、嚴謹的工作態度；零件測量的專業能力；常用量具使用、數據分析判斷及歸納總結能力；團隊合作的社會能力。

（二）教學條件

安徽工業大學專門建立了測量與拆裝實訓室，購置了大量的測量裝備。實訓室配備了 16 個測量平臺，并配置多媒體教學設備，可同時滿足 32 人 / 組的實訓教學；配置了 8 臺各類實用減速器、16 臺單級和兩級圓柱齒輪減速器教學模型，可滿足 32 人 / 組的演示和拆裝教學。課程教學團隊成員的學歷都在本科以上，專業技術職稱或職業等級為實驗師、技師及高級技師，有著豐富的教學和實踐經驗。同時利用超星泛雅網絡教學平臺建設了線上課程（如圖 1），設計教學章節內容，并在實踐中使用智慧教學工具開展混合式教學，同時不斷豐富各類教學資源。

二、“機械測量技術基礎”課程混合式教學設計

混合式教學是將網絡化在線教學和傳統教學的教學優勢結合起來的一種線上 + 線下的教學，并通過兩種教學方式的有機融合，可以把學習者的學業由淺入深地帶到更加廣泛的學習領域[2]。“機械測量技術基礎”課程緊緊圍繞新工科提出的人才工程教育培養路徑，以項目驅動的教學方式，精心設計課程教學內容。“機械測量技術基礎”課程以機械測量前沿技術為背景，以具體零件測量項目、典型機械設備的拆裝和測繪為教學內容，培養學生發現并解決問題的能力。教學流程的設計是混合式課堂教學設計的基礎和核心，它涵蓋了課前、課中和課后 3 個環節[3]。課前：學生預先掌握“機械測量技術基礎”課程線上章節的內容，打好“機械測量技術基礎”課程理論知識的基礎，通過章節中PPT、視頻、圖片、動畫等多媒體資源的學習，積累對機械測量技術知識的感性認識，便于課堂教學內容的內化；課中：掌握機械測量技術知識的重難點，內化有關知識點，鞏固和加深認識；課后：進一步加深和強化學習，實踐操作能力得到提高，學以致用，并且更加注重線上教學平臺、QQ 群等多種途徑與師生進行互動交流。同時課程中蘊含著大量的課程思政元素，將有益于思想政治教育的相關知識元素融入到課堂知識講授中，采用有益于學科元素融入的形式達到思想政治教育的目的，因此在課程設計時，應在機械測量技術相關章節知識點上充分地融入思政元素，如古代測量工具（王莽的青銅卡尺）、中國制造 2025、工匠精神、大國工匠、國之重器等，通過價值觀的引領，達到“課程育人”的目標。將思想政治理論課程中的世界觀、人生觀和價值觀，意識形態教育，社會主義核心價值觀等與一門學科課程教育中的教師職業道德、敬業精神、工匠創造精神、團隊精神等緊密地、有機地結合起來，在潛移默化中使學生真正接受到社會主義核心價值觀的物質啟發和精神熏陶，真正達到培養具有全球視野、家國情懷、創新精神、專業素養的優秀人才的教育目標[4]。按照課程教學大綱的目標與要求，厘清教學思路，重新整理教學內容，對教學多媒體課件、教學指導書等教學資料進行修訂，制作常用量具三維模型庫、課程試題集，以及 VR3D 資源庫等，并根據不同層次組別的實訓時間安排合理的教學項目內容。線上課程基于超星泛雅網絡教學平臺建設，將課程分為機械測量技術常識、尺寸測量等10個章節，每個章節根據知識點的不 同 插 入 視 頻 、音 頻 、動 畫等，并設計主題討論、章節測試等環節內容。線下實訓教學環節，學生動手操作常用測量工具及典型拆裝設備，對零件進行測量并檢驗尺寸是否達到圖紙技術要求。學生要在規定時間內完成零件的測量、設備拆裝及典型零部件的測繪等任務。通過完整的測繪教學過程，有利于培養和提高學生解決問題的意識與能力，尤其是對零部件的加工設計及裝配等工藝的分析意識和技術操作能力，實現對其他專業技術素質的培育；訓練項目一般采用團隊小組制，組內的學生之間既有分工又可以互相合作，在實踐的過程中可以有針對性地培養學生獨立思考及動手、分工和互相協同解決復雜工程問題等綜合能力。“機械測量技術基礎”課程中有大量的測量工具，以及典型拆裝設備，將先進的虛擬現實技術與課程實踐教學結合起來，形成虛擬與實踐的混合式教學，為課堂教學提供了一種嶄新的途徑，轉換了教師和學生之間的位置，學生不再單純依靠“聽”來獲取知識，更多的是通過實際動手“做”來加深學習的印象。在廣泛的機械測量與拆裝測繪知識內容中提供無限的虛擬體驗，從而加速和鞏固學生學習知識的過程，親身經歷、親身感受比空洞抽象的說教更具說服力，主動地去交互與被動的灌輸，有本質的差別。使用機械專用建模軟件對實訓教學里的測量工具、拆裝設備及零件等進行三維建模，將原本 PPT 課件中二維且靜態的圖片、圖紙素材呈現為三維動態可視化，并在素材與三維模型之間建立鏈接，讓學生更加容易理解常用量具的結構，從而吸引學生的注意力。通過 VR 眼鏡及操作筆在專業的 VR 設備上進行交互操作，讓學生更好地了解量具和機械設備的內部結構，激發學生的學習動力和興趣。使用先虛后實的教學方式，完善拆裝設備操作的安全性，利用 VR 專業軟件開發虛擬機械拆裝操作系統，在保證教學效果的前提下，極大地節省了成本（昂貴的測量儀器及拆裝設備），并且 VR 機械拆裝設備可以反復使用，不會出現物理損傷，學生在虛擬實訓環境中，可以放心地去做各種拆裝操作。

三、“機械測量技術基礎”課程混合式教學實施

（一）課前預習

“機械測量技術基礎”課程按照微課的形式將所涉及的章節內容詳細地劃分為若干個知識點，針對每個知識點編寫 PPT 、微視頻等大量教學資源。學期開學時，教師將教務處選課學生的名單導入“機械測量技術基礎”線上課程，每輪實習前通過學習通 APP 發布通知，讓學生提前自學線上課程相關章節內容，并在線上發布討論話題及練習。指導教師通過超星平臺學習數據反饋，及時了解學生的自學情況，梳理線下教學內容。

（二）課堂教學

線下實習時首先通過學習通發布定時簽到，并發布常用量具安全測試，限時 10 分鐘完成，之后指導教師根據答題情況予以講評。由于理論知識學生已經在線上完成自學，因此重點是通過課堂小測驗及答疑等活動對線上的共性知識難點進行深入講解。實踐教學指導教師的集中演示操作，重點講解每個量具的正確讀數方法及在使用過程中的注意細節。每個量具講解后及時與學生互動交流，詢問他們是否理解和掌握，同時知識點講解中充分融合課程思政元素。常用量具的操作是“機械測量技術基礎”課程的核心環節，其教學以線下實踐為主，以學習每個量具的熟練使用及注意事項為主線，主要包括：結構名稱、測量范圍、刻線原理、讀數方法、使用保養。線上教學學生學習每個量具的理論知識點，并深入理解思考，線下教學則是在指導教師的演示講解下，學生通過對量具實物的練習來完成，如圖 2 所示。演示操作結束后，學生分成小組進行練習，結合每個測量平臺上放置的多個測量零件，熟練掌握量具的基本操作技能。練習過程中，指導教師巡回指導，糾正學生的錯誤操作和回答相關提問，使學生對基本知識點融會貫通，在實踐中不斷提升自身能力。練習結束前，通過尺寸數據的小測驗，檢驗學生對每個量具的熟練掌握程度，并在課堂提出問題，通過課堂小組討論提升學生的合作學習能力。有效的課堂討論，有利于調動學生投入自我探索的積極性；有利于師生互動、生生互動，有利于師生情感的溝通和信息的交流；有利于培養學生獨立思考的習慣、語言表達能力和合作精神，進而不斷提高學生的學習興趣。因此，在課程的理論講解、集中演示、實訓練習，以及圖紙考核環節里，始終將討論式教學貫穿其中。

（三）課后復習

每次課程實習結束后及時統計總結并合理布置線上課程的學習任務，讓每輪學生在下次課程實習前提前完成相關課程各個章節的自學，并在線提交相應作業。教師對于基礎知識掌握相對薄弱的學生通過學習通 APP、QQ群進行具有針對性的輔導。在課程中的每章自學課程完成之后，學生需要對這一章節中所學的內容運用思維引路導圖方法進行總結，隨后還會進行章節測試，學生可以借助這一章節的考試來檢測自己的學習效果。對于考試成績低于 60 分的學生還應利用智慧工具設置重新完成測驗提醒，直到完全掌握這一章節所學內容。

四、“機械測量技術基礎”課程教學評價

教學評價是指依據教學目標對其教學過程和結果進行有效性的價值判斷并能夠為其教學決策提供有效性服務的一種活動，是對其教學活動中現實的或潛在的有效性做出判斷。教學評價主要包括對教學過程中的教師、學生，以及教學內容、教學技術手段、教學環境、教學管理等諸多要素的評價。教學評價的兩個重要核心環節：對教師教學工作（包括教學設計、組織、實施等）的評價，以及學生的學習成績與效果評價———即考試與檢查。課堂教學評價有診斷、激勵及調節作用[5]。混合式教學在“機械測量技術基礎”課程實踐教學中充分應用后，通過 2020—2021 年 1 學期的課程教學的隨機在線調查（樣本數 253 人）統計表明，其中線上學習掌握了機械測量技術知識后對線下實習的期待達 97.29%（其中非常期待占 72.97.%），在回答“教師能有效利用線上授課時間、教學進度控制適中、上課效率高”問題時，有97.21%的學生給出肯定的答案，為線下的實習現場教學奠定良好的基礎。基于超星泛雅網絡教學平臺建設的“機械測量技術基礎”線上開放課程，目前點擊量達到 17 萬次，已被正式收錄為教學示范包，同時申報獲批省級質量工程項目———智慧課堂試點（“機械測量技術基礎”）、教育部校企協同育人項目———機械測量與拆裝 +VR 課程開發、省級教學示范課，以及校級首批課程思政建設立項；課程還獲得第二十四屆全國教師教育教學信息化交流活動項目———信息化教學課程案例三等獎、第六屆全國應用型人才綜合技能大賽———匠心?園丁情教師創課大賽二等獎及全國高校教師教學創新大賽———3D/VR/AR 數字化虛擬仿真主題賽項三等獎，并與國泰安公司完成了機械測量與拆裝 VR 軟件的制作，充分將智慧教學工具應用到實踐教學過程中，初步探索出“機械測量技術基礎”課程混合式教學方法，有效地將課程實踐教學與網絡線上教學相融合，提高了學生的實踐動手能力與自學能力，但課程后期的建設還需進一步交流與學習，并在后續不斷將更多的教學資源上傳網課。

作者：鄔宗鵬 王培珍 黃寧輝 單位：安徽工業大學