戴明華， 張紅哲， 梁延德， 王永青， 劉 闊， 崔恩銘

（大連理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心，遼寧大連116024）

0 引 言

實踐是工程的基礎(chǔ)，實踐教育是工程教育的根基［1-2］，創(chuàng)新高等工程教育模式，培養(yǎng)具有創(chuàng)造性、專業(yè)性的拔尖人才，是高校本科課程教學(xué)改革的核心目標(biāo)。根據(jù)教高〔2019〕8號“教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見”的總體原則，一流本科課程建設(shè)須“提升高階性、突出創(chuàng)新性、增加挑戰(zhàn)度”，拓展內(nèi)容寬度和廣度，科學(xué)“增負”，讓學(xué)生體驗“跳一跳才能夠得著”的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)?！豆こ逃?xùn)練》課程作為工程教育的重要載體，是高校理工科專業(yè)的實踐類必修課，具有教學(xué)內(nèi)容廣、實訓(xùn)學(xué)時長、學(xué)生覆蓋面大的特點［3-4］。因此，根據(jù)一流本科課程建設(shè)要求和“新工科”專業(yè)人才培養(yǎng)需要［5］，對工程實訓(xùn)的教學(xué)模式和內(nèi)容體系進行改革探索［6］具有重要意義。

2020年伊始，新型冠狀病毒性肺炎（COVID-19）突然來襲，打破了大學(xué)正常的學(xué)習(xí)、工作和生活。在教育部“停課不停教，停課不停學(xué)”的號召下，各高校廣泛開展了網(wǎng)絡(luò)直播或線下錄播授課，學(xué)生不返校也能居家學(xué)習(xí)。然而，針對操作性、實踐性占比較大的《工程訓(xùn)練》課程，僅采用線上教學(xué)根本無法完成教學(xué)內(nèi)容。因此，工程訓(xùn)練中心，作為首批綜合性工程訓(xùn)練國家級實驗教學(xué)示范中心，積極響應(yīng)教育部號召，針對教學(xué)內(nèi)容具有前沿性和時代性的先進制造技術(shù)實訓(xùn)模塊，探索實踐線上線下混合式的教學(xué)模式，學(xué)生在線上完成學(xué)習(xí)和作品設(shè)計等內(nèi)容，復(fù)學(xué)后再進入課堂參加線下的作品制作實訓(xùn)。并探討了“互聯(lián)網(wǎng)＋教育”新形態(tài)下多樣化、個性化教學(xué)的可行性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新熱情。

1 常規(guī)工程訓(xùn)練教學(xué)模式的問題

近年來，根據(jù)工程訓(xùn)練教學(xué)應(yīng)“與當(dāng)前工業(yè)主流技術(shù)相銜接”原則［7-9］，越來越多的先進制造技術(shù)被納入實訓(xùn)教學(xué)中，包括激光加工、數(shù)控加工、放電加工、增材制造和智能機器人等，先進制造技術(shù)發(fā)展迅速，技術(shù)前沿，具有加工速度快、效率高的特點，采用常規(guī)線下實訓(xùn)的教學(xué)模式已不能滿足當(dāng)前教學(xué)發(fā)展的需要。常規(guī)實訓(xùn)教學(xué)采用老師現(xiàn)場講解示范，學(xué)生再基于設(shè)備實際操作，實訓(xùn)情況往往受場地、設(shè)備、學(xué)時等條件的限制而存在以下問題。

（1）教學(xué)設(shè)備數(shù)量不足。由于激光加工、增材制造、數(shù)控加工等先進制造技術(shù)往往具有設(shè)備種類多、占地面積大、價格昂貴等特點，高校工程訓(xùn)練中心配備的設(shè)備種類和單品種設(shè)備數(shù)量都有限，基于現(xiàn)場設(shè)備難以充分展現(xiàn)技術(shù)全貌和發(fā)展情況，更不能滿足1個學(xué)生操作1臺設(shè)備開展實訓(xùn)的要求。

（2）實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容統(tǒng)一。在線下教學(xué)模式下，工程訓(xùn)練受學(xué)時安排的限制，不能對多種設(shè)備進行操作演示和培訓(xùn)，教師只能設(shè)計統(tǒng)一的教學(xué)內(nèi)容，在一定程度上限制了學(xué)生的創(chuàng)新空間。而同類型先進制造技術(shù)的設(shè)備種類較多，在創(chuàng)新教育背景下，應(yīng)根據(jù)學(xué)生專業(yè)和興趣的不同，基于多種設(shè)備資源開展多樣化、個性化、綜合性的教學(xué)，充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作熱情和創(chuàng)新精神，實現(xiàn)因材施教，在一定程度上也緩解了教學(xué)設(shè)備不足的問題。

（3）現(xiàn)場教學(xué)時間較長?！豆こ逃?xùn)練》作為實踐課，必須基于教學(xué)現(xiàn)場的設(shè)備開展學(xué)習(xí)和制作。在常規(guī)教學(xué)模式中，學(xué)生通常在現(xiàn)場完成所有的實訓(xùn)內(nèi)容，包括知識了解、設(shè)備原理和操作學(xué)習(xí)、作品設(shè)計、執(zhí)行程序編制、作品加工、甚至是實訓(xùn)報告撰寫，導(dǎo)致學(xué)生在教學(xué)現(xiàn)場的學(xué)習(xí)時間較長，易出現(xiàn)學(xué)習(xí)疲勞和思維局限。

2 線上線下混合式實訓(xùn)教學(xué)的建設(shè)

近年來，隨著混合式教學(xué)模式在理論課中的廣泛應(yīng)用［10-11］，部分高校也在嘗試將其應(yīng)用于各類實驗、實訓(xùn)教學(xué)［12］。而先進制造技術(shù)實訓(xùn)與傳統(tǒng)機加工實訓(xùn)不同，實訓(xùn)過程中軟件及編程的學(xué)習(xí)、作品的CAD設(shè)計和編程等占用時間較多，且設(shè)備往往由程序驅(qū)動，加工速度快，操作技術(shù)性不強，因而特別適合采用線上線下混合式教學(xué)模式。2020年年初，COVID-19暴發(fā)，更推動了其教學(xué)模式由常規(guī)線下向線上線下混合模式轉(zhuǎn)變，形成了特有的“線上教學(xué)，線下實訓(xùn)”的教學(xué)模式。

在教學(xué)設(shè)計階段，教師通過互聯(lián)網(wǎng)搜集與實訓(xùn)內(nèi)容相關(guān)的優(yōu)質(zhì)多媒體教學(xué)資源、設(shè)計教學(xué)內(nèi)容、錄制設(shè)備操作教學(xué)視頻、制作安全教育資料，形成以知識點為主題的線上“微課程”。學(xué)生在線完成知識學(xué)習(xí)、作品主題選擇、作品設(shè)計、設(shè)備操作的初步學(xué)習(xí)及安全教育等內(nèi)容，作品設(shè)計圖經(jīng)老師審核通過后，學(xué)生分批次到實訓(xùn)場地完成線下實訓(xùn)內(nèi)容。以時間換空間，增大了人機配比，增加了學(xué)生的實操比例，降低了學(xué)生聚集的密度，保證了疫情期間線下教學(xué)的安全距離。線下實訓(xùn)過程中，教師要根據(jù)課程學(xué)時、實操時間及設(shè)備配置情況，合理安排實訓(xùn)批次，確保每位同學(xué)都能操作設(shè)備完成作品的加工制作，實訓(xùn)過程中，學(xué)生可隨時使用線上資源實現(xiàn)一對一的教學(xué)指導(dǎo)。實訓(xùn)結(jié)束后，學(xué)生再將設(shè)計圖紙、作品照片及實訓(xùn)報告上傳線上教學(xué)平臺，在線完成課后習(xí)題、討論、互評及課程評價等環(huán)節(jié)（見圖1）。采用線上線下混合式教學(xué)模式，學(xué)生在課前就掌握了具體的實訓(xùn)內(nèi)容，有效提高了線下授課效率，給學(xué)生爭取了更多的設(shè)備操作時間；線上數(shù)字化教學(xué)資源的使用，可鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)的技能，讓學(xué)生從被動的灌輸式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃臃e極的探索式學(xué)習(xí)。

圖1 實訓(xùn)教學(xué)的線上線下混合式教學(xué)設(shè)計

2.1 設(shè)計多元化實訓(xùn)內(nèi)容

隨著學(xué)生層次的多元化發(fā)展，多樣化、個性化教學(xué)在高等教育中的重要性日益凸顯。先進制造技術(shù)的種類眾多、發(fā)展迅速［13-14］，基于其開展個性化、多樣化教學(xué)具有得天獨厚的優(yōu)勢。先進制造實訓(xùn)教學(xué)往往以“作品驅(qū)動”方式進行，多元化教學(xué)的關(guān)鍵在于多樣化實訓(xùn)主題的設(shè)計。例如，在《工程訓(xùn)練A2》的“激光加工創(chuàng)新設(shè)計制作”實訓(xùn)教學(xué)中［9，15］，指導(dǎo)教師應(yīng)根據(jù)實驗室設(shè)備配置情況，設(shè)計平面激光雕刻切割、立體拼插、水晶玻璃激光內(nèi)雕、創(chuàng)意名片激光打標(biāo)等多樣化的作品主題（見表1），將多種激光加工技術(shù)的操作應(yīng)用納入實訓(xùn)教學(xué)。而常規(guī)線下教學(xué)由于課堂時間有限，無法對多種設(shè)備和多樣化作品主題一一講解，根本實現(xiàn)不了多樣化教學(xué)。在混合式教學(xué)模式下，老師還可以根據(jù)作品復(fù)雜程度設(shè)定分數(shù)等級，對于普通的學(xué)生，可以設(shè)計一般的作品主題（等級B）；對于善于思考、敢于挑戰(zhàn)的學(xué)生，可以設(shè)計較復(fù)雜的實訓(xùn)主題（等級A）；而對于學(xué)有余力、樂于創(chuàng)新的學(xué)生，還可以組合不同的作品主題，設(shè)計“必修＋選修”的多元化教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生根據(jù)個人能力和興趣愛好，遵循“先必修后選修”的實訓(xùn)原則，利用自由時間完成線上作品設(shè)計，在有限的線下時間內(nèi)操作多種設(shè)備開展加工制作，充分鍛煉自己的綜合能力。

表1 分等級的激光加工創(chuàng)新設(shè)計制作作品主題

多元化實訓(xùn)內(nèi)容的開展，滿足了不同層次學(xué)生的需要，實現(xiàn)了傳統(tǒng)教學(xué)“統(tǒng)一性”到混合式教學(xué)“個性化”的轉(zhuǎn)變，符合創(chuàng)新教育大背景下當(dāng)代學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的心理特征。多元化實訓(xùn)內(nèi)容匹配分等級的實訓(xùn)成績，可以有效激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新制作熱情，引導(dǎo)學(xué)有余力、熱衷加工制作的學(xué)生開展優(yōu)質(zhì)作品的創(chuàng)新制作，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力。

2.2 建設(shè)碎片化線上教學(xué)資源

自教育部召開改革開放后第一次新時代中國高等學(xué)校本科教育工作會議以來，一流本科教育一直是高等教育界乃至社會的熱議話題，消滅“水課”、建設(shè)“金課”的號召不絕于耳?！敖鹫n”建設(shè)的關(guān)鍵在于優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)計和優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，實踐類教學(xué)的特點是“實踐”，要求學(xué)生實際動手去制作、去探索，但這種實踐探索不是盲目的、娛樂的，而是要基于理論、結(jié)合理論，進而在實踐中將理論內(nèi)化為自身的知識和能力。因此，要打造線上線下混合式實踐教學(xué)“金課”，必須做好配套教學(xué)資源的建設(shè)。

線上教學(xué)與線下課堂的互動教學(xué)不同，長時間集中授課往往使學(xué)生感到視聽疲憊，注意力不集中，因而線上數(shù)字化教學(xué)資源的建設(shè)，應(yīng)遵循碎片化、微型化、優(yōu)質(zhì)、精簡的原則進行。

針對教學(xué)知識點，可以參考“微課”的碎片化模式制成教學(xué)PPT，圖文并茂，簡潔明了，避免了觀看教學(xué)視頻的尾大不掉，方便學(xué)生利用碎片化時間瀏覽學(xué)習(xí)，并設(shè)置試題進行學(xué)習(xí)檢測。針對設(shè)備操作類教學(xué)資源的建設(shè)，應(yīng)根據(jù)課程需要，按照案例的形式錄制成教學(xué)微視頻（5～10 min），介紹設(shè)備原理、組成、操作方法和安全操作規(guī)程，學(xué)生結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備觀看學(xué)習(xí)后，能達到動手操作就行，而不能求全責(zé)備，將設(shè)備的所有功能都呈現(xiàn)出來，且過長過復(fù)雜的教學(xué)視頻也會讓學(xué)生疲倦，產(chǎn)生畏難情緒。針對實訓(xùn)內(nèi)容和作品設(shè)計要求部分，①可以制成PPT配合語音介紹，在線推送給學(xué)生，內(nèi)容包括典型優(yōu)秀作品的成品照片、作品種類規(guī)格及細節(jié)要求，讓學(xué)生在課前就能獨立完成作品設(shè)計，延伸課堂時間，引導(dǎo)優(yōu)秀作品的產(chǎn)出；②應(yīng)在實訓(xùn)現(xiàn)場制作教學(xué)展板，方便教師線下教學(xué)指導(dǎo)，避免出現(xiàn)理解上的偏差。針對拓展性、思政引導(dǎo)性內(nèi)容，則可以通過推送優(yōu)秀慕課、微課或視頻的方式來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，開闊學(xué)生眼界，通過將“制造大國”“創(chuàng)新強國”等思政理念引入教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)愛國情操。

實訓(xùn)課程的混合式教學(xué)有效整合了線上優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，突破傳統(tǒng)實訓(xùn)中僅依靠實訓(xùn)指導(dǎo)書和現(xiàn)場設(shè)備開展教學(xué)的局限；《工程訓(xùn)練》作為通識性工程實踐類課程，其教學(xué)知識點多，內(nèi)容覆蓋面廣，具有非專業(yè)性、非職業(yè)性的特點，特別適合學(xué)生利用碎片化［16］時間觀看學(xué)習(xí)，還可以鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和時間管理能力。

2.3 構(gòu)建合適的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

《工程訓(xùn)練》課程與理論課和普通實驗課不同，具有“模塊化、多層次、綜合交叉”的特點［17］，由于各教學(xué)模塊的學(xué)時、小組人數(shù)和指導(dǎo)老師人數(shù)有所不同，指導(dǎo)老師與學(xué)生呈多對多相互交叉的關(guān)系。在先進制造技術(shù)實訓(xùn)的線上線下混合式教學(xué)中，如何構(gòu)建合適便捷的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，打造方便師生的訓(xùn)練模式至關(guān)重要。目前，多種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺如“雨課堂”“學(xué)習(xí)通”“中國大學(xué)MOOC”等呈百花齊放之勢，但并不是所有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺都適用于實訓(xùn)教學(xué)的要求。目前，工訓(xùn)中心基于超星泛雅的學(xué)習(xí)通平臺，建立了SPOC課程，將視頻、PPT、文本等多媒體資料及測驗題上傳平臺，由平臺完成學(xué)生管理、學(xué)習(xí)過程記錄、成績管理等教務(wù)工作，學(xué)生可以根據(jù)自己的實訓(xùn)課表完成線上學(xué)習(xí)任務(wù)；而線下的現(xiàn)場實訓(xùn)部分，由于單工種實訓(xùn)組別小，班級內(nèi)各小組學(xué)生分批次實訓(xùn)安排不一致，不同學(xué)生在同一時間的實訓(xùn)內(nèi)容也不同，根本不允許有統(tǒng)一的線上線下互動教學(xué)，但學(xué)生可以根據(jù)實訓(xùn)需要隨時使用線上資源進行一對一的教學(xué)指導(dǎo)，大大簡化了線下教學(xué)環(huán)節(jié)，節(jié)約了教學(xué)時間，方便了多樣化、個性化教學(xué)。學(xué)生完成某一模塊的線下實訓(xùn)后，通過上傳實訓(xùn)作品照片完成“大作業(yè)”，老師再根據(jù)學(xué)生現(xiàn)場實訓(xùn)情況給出線下成績。

2.4 建立混合式實訓(xùn)考評機制

常規(guī)線下實訓(xùn)課程的考核通常包括現(xiàn)場的實訓(xùn)操作和實訓(xùn)報告兩部分，且前者占主要部分，但由于實訓(xùn)過程的監(jiān)管做不到很全面，實訓(xùn)成績的客觀性一般。而基于線上線下混合式教學(xué)模式，通過網(wǎng)絡(luò)平臺就可以優(yōu)化實訓(xùn)考評機制，構(gòu)建“線上＋線下”的混合式考評機制。線上教學(xué)平臺可以統(tǒng)計學(xué)生的簽到頻次、在線學(xué)習(xí)時長及答題情況，為實訓(xùn)成績的綜合評定提供翔實參考；線下實訓(xùn)操作的成績評定，可以引入“學(xué)生自評、生生互評、教師評價”三位一體的綜合評價體系，一方面能有效彌補老師評分時主觀性較強的缺點，也讓學(xué)生清楚地認識自己的優(yōu)勢和不足，激發(fā)競爭意識，激勵優(yōu)秀作品，而多樣化實訓(xùn)制作主題匹配分等級的成績設(shè)定，可以進一步調(diào)動學(xué)生創(chuàng)新制作的積極性。

3 結(jié) 語

采用線上線下混合式教學(xué)模式開展先進制造技術(shù)實訓(xùn)教學(xué)，將現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)深度融合，充分利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)資源拓展課程廣度和深度，設(shè)計多元化教學(xué)內(nèi)容，給學(xué)生科學(xué)“增負”，引導(dǎo)學(xué)生進行探究式與個性化學(xué)習(xí)，符合教育部一流本科課程建設(shè)基本要求?；旌鲜綄嵱?xùn)課程的建設(shè)，需要指導(dǎo)教師在建設(shè)前期投入較大精力；多元化實訓(xùn)內(nèi)容的開展，對教師的業(yè)務(wù)水平、教學(xué)經(jīng)驗及綜合能力也提出了更高要求。隨著一流本科課程建設(shè)和混合式教學(xué)模式在實際教學(xué)中的不斷推進，中心將面向《工程訓(xùn)練》課程的7大模塊、120個實訓(xùn)項目全面開展線上線下混合式教學(xué)，將自主研發(fā)的教務(wù)管理系統(tǒng)、虛擬仿真教學(xué)項目和國家級資源共享課等納入教學(xué)，構(gòu)建統(tǒng)一的線上教學(xué)平臺，為高校工程實踐教育教學(xué)改革提供參考。