岳一領(lǐng)，董 科，張志鴻，張華君，馬立峰，常爭艷，銀 明

（太原科技大學(xué)機械工程學(xué)院，山西 太原 030024）

為主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，加快制造強國、創(chuàng)新型國家建設(shè)，新工科的建設(shè)意義尤為凸顯。2017 年教育部發(fā)布 《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》，強調(diào)新工科研究和實踐圍繞工程教育改革的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系開展。中國工科教育旨在打造好培養(yǎng) “大國工匠”的搖籃[1]。為此，筆者在新工科5 個新的導(dǎo)向下，根據(jù)新工科對機械類專業(yè)提出的要求，結(jié)合 “機械原理”的課程特點和教學(xué)目標(biāo)，提出了一種遞推式混合教學(xué)模式，以培養(yǎng)大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)探究能力，塑造大學(xué)生的創(chuàng)新精神和工匠精神。

1 課程教與學(xué)存在的主要問題

1）目前太原科技大學(xué)機械原理課程教學(xué)評價體系存在一些不合理的成分，教學(xué)活動模式僵化，考試幾乎成為評定學(xué)生學(xué)業(yè)成績的唯一形式。學(xué)生不是把精力放在學(xué)習(xí)和鉆研課程內(nèi)容上，而是放在考試上。由此，導(dǎo)致相當(dāng)一部分學(xué)生缺乏研究專業(yè)的動力和熱情。而且，只在一門課程結(jié)束時組織一次考試，使得那些自控能力較差的學(xué)生平時都懶得去上課或是到了課堂也只是低頭玩手機、睡覺或小聲聊天，導(dǎo)致課堂上學(xué)生抬頭率很低，學(xué)期末學(xué)生突擊準(zhǔn)備考試的現(xiàn)象發(fā)生。最終，在這種評價體系下，學(xué)生的成績也并不理想，甚至出現(xiàn)教師 “發(fā)愁”學(xué)生考試及格率的擔(dān)憂。

2）教學(xué)靠教材、老師講教材、學(xué)生學(xué)教材和考試考教材的現(xiàn)象充斥著課程教學(xué)評價體系。這種填鴨式的教學(xué)抑制了學(xué)生的創(chuàng)造力，調(diào)動不了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在課堂上，大多數(shù)老師只講教材的知識點、實驗操作步驟和習(xí)題的答題思路和技巧，一廂情愿地將一些知識 “喂”給學(xué)生，沒有思考如何調(diào)動學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識、主動探究意識和創(chuàng)新實踐意識。多數(shù)學(xué)生對老師的授課內(nèi)容與期末考試直接畫上等號，只為應(yīng)付考試，只是上課聽一聽，課下并不去落實、反思和專研，更談不上實踐應(yīng)用。

3）通過和學(xué)生溝通了解得知，大學(xué)生平均每周的課外閱讀量很少，能主動翻閱與專業(yè)相關(guān)的書籍文獻(xiàn)的大學(xué)生更少。更有一些大學(xué)生在本科階段竟沒有去過學(xué)校圖書館，沒有登錄過學(xué)校圖書館的電子資源庫。大多數(shù)大學(xué)生的學(xué)習(xí)僅僅局限于課堂上老師的講授，課下閱讀也僅局限于教材。有些大學(xué)生下了課則無所事事，泡網(wǎng)吧，宿舍打游戲、看影視劇等，沒有很好地利用和珍惜大學(xué)提供的資源，浪費了大好的青春時光。此外，和學(xué)生溝通交流發(fā)現(xiàn)，針對機械類專業(yè)大多數(shù)學(xué)生并不知道自己要學(xué)哪方面的知識和掌握哪方面的技能，更談不上畢業(yè)后自己能從事什么樣的工作。這種現(xiàn)象導(dǎo)致很多大學(xué)生跟著社會上讀研的就業(yè)風(fēng)向，簡單地理解為大學(xué)就是學(xué)好考研必備課程，從而忽略專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)和提升。

4）“機械原理”是高等學(xué)校機械類專業(yè)的一門重要的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，是大學(xué)生在本科階段第一次比較系統(tǒng)地接觸機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理和方案設(shè)計的課程。前期，學(xué)生只在金工實習(xí)和機械制圖中有過斷斷續(xù)續(xù)的接觸和了解，很多專業(yè)術(shù)語、概念和理論是學(xué)生沒有接觸過的，學(xué)生極易將 “機械原理”和先修課程 （如 “大學(xué)物理”和“理論力學(xué)”等）的學(xué)習(xí)方法和課程要求等同對待，而忽略 “機械原理”是機械類課程中比較適合培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一門課程，是幫助學(xué)生樹立正確設(shè)計思想和理念的關(guān)鍵課程。

針對以上問題，遵循機械原理課程培養(yǎng)目標(biāo)，應(yīng)探索如何應(yīng)用新方法和新技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生從整體上把握知識結(jié)構(gòu)，幫助教師改善課堂教學(xué)效果和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。本文嘗試探究遞推式混合教學(xué)模式，實現(xiàn)教材內(nèi)容從課堂向線上和線下資源的擴充，從時間上向課外延伸，從空間上向圖書館、實驗室和其他實踐場所拓展。探索如何將課堂灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)槔蠋熍c學(xué)生進(jìn)行知識、思維和心靈對話的空間課堂。研究具有可操作性的方式和方法，真正落實學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，實現(xiàn)以學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展為中心，樹立能力導(dǎo)向的課程觀，喚醒學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識。在此基礎(chǔ)上，研究將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念融入課堂的途徑和方法，以培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神和工匠精神。遞推式混合教學(xué)模式旨在全面提升學(xué)生的知識、能力和素質(zhì)，從而構(gòu)建有利于提升大學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)和探究鉆研興趣的可持續(xù)性發(fā)展的生態(tài)教學(xué)評價體系。

2 混合式教學(xué)模式的本質(zhì)

通過查閱文獻(xiàn)可知，“混合”是指學(xué)習(xí)理論、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)環(huán)境的多種混合[1]?；旌鲜浇虒W(xué)模式不簡單是在傳統(tǒng)教學(xué)體系中嵌入線上教學(xué)模式，同時教師還要調(diào)整、改善與創(chuàng)新線下教學(xué)策略、方式和方法，把線下線上教學(xué)優(yōu)勢有機結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地學(xué)習(xí)；基于建構(gòu)主義、人本主義以及教育傳播、虛實交融和情境認(rèn)知等多種理論，以學(xué)生為中心，倡導(dǎo)探究式、自主式和協(xié)作式學(xué)習(xí)[1]，并從學(xué)生心理學(xué)層面上分析研究提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與動力的影響因子，通過精心設(shè)計課程和創(chuàng)新教學(xué)方法，盡可能地讓學(xué)生樂意接受并主動學(xué)習(xí)新知識和新技能，并進(jìn)行創(chuàng)新性探索和實踐。

混合式教學(xué)模式雖從外在表現(xiàn)形式上是采用“線上”和 “線下”兩種途徑，課內(nèi)和課外兩個空間場所協(xié)同開展教學(xué)，但并沒有統(tǒng)一的模式，即混合式教學(xué)改革必須根據(jù)教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)傳統(tǒng)課堂教學(xué)體系，拓展教和學(xué)的時間和空間，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、探究能力、協(xié)作能力和表達(dá)能力的目的。

3 遞推式混合教學(xué)模式的建構(gòu)

通過對混合式教學(xué)模式的本質(zhì)探究可知，混合教學(xué)模式的 “混合”方式多種多樣，如并列型、輔助型、遞進(jìn)型、交替型 （翻轉(zhuǎn)型）、螺旋型等。根據(jù)新工科對機械類專業(yè)提出的要求，結(jié)合 “機械原理”的課程特點和教學(xué)目標(biāo)，筆者提出了一種遞推式混合教學(xué)模式，見圖1。

圖1 遞推式混合教學(xué)模式

遞推的本質(zhì)是通過現(xiàn)有條件和資源，按照教與學(xué)的規(guī)律逐次推進(jìn)，實現(xiàn)教學(xué)效果或逼近教學(xué)目標(biāo)。筆者提出的遞推式混合教學(xué)模式就是利用優(yōu)質(zhì)線上課程資源 （如在線開放課程、視頻公開課、資源共享課和MOOC）、線下資源和互聯(lián)網(wǎng)資源，遵循以本為本的原則，按照循序漸進(jìn)的規(guī)律，通過對話課堂，喚醒學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識和創(chuàng)新意識，通過過程評價體系和過程管理訓(xùn)練學(xué)生的自我學(xué)習(xí)與鉆研能力，提高專業(yè)素養(yǎng)和興趣。依托實踐環(huán)節(jié) （課程實驗和機械原理課程設(shè)計）、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目和學(xué)科競賽鼓勵學(xué)生小試牛刀，培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)和工匠精神。

3.1 對話課堂以喚醒自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新意識

運用多種教學(xué)組織形式，嘗試反向教學(xué)、探究式教學(xué)、問題式教學(xué)和合作式教學(xué)[2]，喚醒學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識。

1）緒論課上，引用一些機械創(chuàng)新和應(yīng)用的話題啟發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生明白本課程在以后工作中的應(yīng)用體現(xiàn)在哪些方面，如何應(yīng)用、應(yīng)該掌握哪些輔助技能，除教材外還應(yīng)閱讀哪些參考資料，讓學(xué)生自主選者學(xué)習(xí)方式。

2）線下課堂引導(dǎo)性地拋給學(xué)生一些小問題或小命題，讓學(xué)生分組合作研究，學(xué)生利用線上資源和圖書館資源去探索研究這些小問題和小命題 （見表1），制作PPT，并進(jìn)行5 min 演講，來加深對課程中各種機構(gòu)和機械原理的認(rèn)識和理解，進(jìn)一步實現(xiàn)更想學(xué)和更會學(xué)，同時也可培養(yǎng)學(xué)生的書面表達(dá)和口頭表達(dá)能力。這樣的一個教學(xué)小技巧，在一定程度上更容易讓初學(xué)機械的學(xué)生對機械產(chǎn)生興趣。

表1 機械原理課程學(xué)生自主研究的部分問題

3）鼓勵學(xué)生自學(xué) “機械原理”課程中的一些有意思章節(jié)，例如連桿機構(gòu)設(shè)計和其他常用機構(gòu)的工作原理和功用，學(xué)生利用線上資源搞明白后，再在課堂上演講自己制作的PPT，然后老師再進(jìn)行點評和補充，既活躍了課堂又培養(yǎng)鍛煉了學(xué)生。鼓勵學(xué)生課堂上積極回答問題，與老師互動，采用搶答方式。

4）針對 “機械原理”課程特點，要求學(xué)生對重要的知識點隨堂在課本空白處做好筆記，便于課后復(fù)習(xí)鞏固，并隨時檢查作為平時成績給定的依據(jù)之一。

5）穿插設(shè)計案例剖析課，這些案例選擇是本校往屆學(xué)生的創(chuàng)新作品，一方面，讓學(xué)生從心理上感覺創(chuàng)新和自己很近，并不失時機地鼓勵學(xué)生自己努力也可以；另一方面讓學(xué)生感受教材中的各種機構(gòu)組成原理和設(shè)計方法的用途。

6）在學(xué)期中間穿插幾次開卷小測驗，目標(biāo)是檢測學(xué)生對重要知識點的掌握情況，及時查缺補漏并作為平時成績給定的依據(jù)之一。

學(xué)生的反饋證明，通過上述混合式教學(xué)模式應(yīng)用，在一定程度上可以幫助教師改善課堂教學(xué)效果和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和樹立正確的設(shè)計思想和理念。

3.2 改革教學(xué)模式以構(gòu)建教學(xué)評價體系

遞推式混合教學(xué)模式要分析研究學(xué)生的學(xué)習(xí)動機和內(nèi)在驅(qū)動力，構(gòu)建多層次、多維度、過程化和綜合化的可持續(xù)性發(fā)展生態(tài)教學(xué)評價體系。遞推式混合教學(xué)模式強調(diào)展現(xiàn)和檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和過程收獲，過程養(yǎng)成習(xí)慣、過程培養(yǎng)能力、過程孕育成果、過程形成氛圍、過程決定成敗。在這種教學(xué)模式下，線下課堂和教師已不再是學(xué)生獲得知識的唯一渠道，學(xué)生帶著問題和任務(wù)進(jìn)行線上自主學(xué)習(xí)、走進(jìn)圖書館查閱資料，學(xué)習(xí)如何分工研究問題、如何制作PPT 和如何表達(dá)清楚所講問題。過程的實施效果取決于學(xué)生學(xué)業(yè)成績評定的形式。隨著教學(xué)模式的改革，考試將不是評定學(xué)生學(xué)業(yè)成績的唯一形式，平時成績也不再是提高考試通過率的神器。表2 為課程成績評定比例。

表2 課程成績評定比例 （%）

3.3 小試牛刀以培養(yǎng)工程素養(yǎng)和工匠精神

“機械原理”是一門與工程實際結(jié)合緊密的專業(yè)基礎(chǔ)課，是比較適合培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和設(shè)計能力的關(guān)鍵課程。遞推式混合教學(xué)模式旨在教會大學(xué)生會自己學(xué)、會思中學(xué)、會做中學(xué)[2]。通過課堂上喚醒學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識，利用線上資源，將課堂延伸到課外，再將課程教學(xué)與大學(xué)生學(xué)科競賽相融合，嘗試為大學(xué)生構(gòu)建一個創(chuàng)新實踐的多維空間（2014 年成立領(lǐng)創(chuàng)設(shè)計空間），形成一種氣氛，感染、熏陶和同化盡可能多的大學(xué)生。在這個空間內(nèi)，學(xué)生可以根據(jù)需要自由交流、學(xué)習(xí)和組合一個項目團(tuán)隊。從虛擬樣機設(shè)計到實物作品制作，學(xué)生的工程素養(yǎng)和技能都得到了全方位的培養(yǎng)。使大學(xué)生在項目實踐中學(xué)會思考問題、解決問題，從而培養(yǎng)創(chuàng)新研究的基本素質(zhì)、項目工程運作的理念和創(chuàng)業(yè)所需的一種人文和技術(shù)相交融的情懷。領(lǐng)創(chuàng)設(shè)計空間為學(xué)生學(xué)習(xí) “機械原理”課程打開了一扇窗，也拉近了老師和學(xué)生之間的距離。

4 遞推式混合教學(xué)模式教學(xué)的實踐和成效

在遞推式混合教學(xué)模式下，原來課程教與學(xué)中存在的主要問題得到一定程度的解決。通過學(xué)生學(xué)習(xí)總結(jié)分析，80%以上大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與設(shè)計能力得到提升，使大學(xué)生在最美的年紀(jì) “只爭朝夕，不負(fù)韶華”。同時，教師的自身素質(zhì)和實踐教學(xué)意識也得到提升，使 “教”與 “學(xué)”更加相得益彰，達(dá)到 “以賽促學(xué)，以賽促教”的目的[3]。

通過對大學(xué)生的畢業(yè)流向統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)遞推式混合教學(xué)模式下培養(yǎng)的學(xué)生更能勝任設(shè)計崗位，團(tuán)隊協(xié)作能力更強，更容易得到企業(yè)認(rèn)可和重用。5年來，依托全國大學(xué)生機械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計大賽、全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、中國 “互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽等諸多平臺，以及大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目，吸引大學(xué)生主動參與創(chuàng)新設(shè)計人數(shù)達(dá)到300 多人，近半數(shù)學(xué)生獲獎，獲省級以上獎60 項。指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目21 項，包括國家級5 項 （4 項已結(jié)題）、省級3 項 （2 項已結(jié)題），校級13 項 （不包含已申報國家級和省級的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目）。其中國家級5 項，已優(yōu)秀結(jié)題并推薦全國參展3 項（分別入選2015 年、2016 年和2018 年全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)年會，并在2016 年第九屆全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)年會上獲得 “創(chuàng)新方法應(yīng)用優(yōu)秀學(xué)生團(tuán)隊獎”）；探索培養(yǎng)大學(xué)生的知識產(chǎn)權(quán)和專利意識，指導(dǎo)大學(xué)生成功申請各種專利8 項，在申請3 項。近3 年指導(dǎo)在校本科學(xué)生在省級以上期刊發(fā)表論文3 篇，EI 檢索1 篇。學(xué)生表示，在整個過程中更深刻地感悟了機械原理與設(shè)計的內(nèi)涵，學(xué)會了有目標(biāo)的自主學(xué)習(xí)，體驗了智慧和知識技能相融合產(chǎn)生的神奇，收獲了知識、技能、經(jīng)驗和友誼。