朱振國，左 武，汪 涌，張作勝，李旗號

（1.安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械工程學(xué)院，安徽 合肥 230011；2.青島雙星股份有限公司，山東 青島 266400；3.合肥工業(yè)大學(xué) 機械工程學(xué)院，安徽 合肥 230051）

0 引言

為應(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、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略出臺。教育部通過“復(fù)旦共識”提出建設(shè)“新工科”，是有別于傳統(tǒng)工科專業(yè)建設(shè)和工程人才培養(yǎng)的新體系、新模式、新動能[1-3]。新工科強調(diào)學(xué)科的實用性和綜合性，這對于培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)能力具有較好的促進作用，相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要的是實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才。這也要求教師在授課過程中要脫離傳統(tǒng)教學(xué)方法，以一種新型的、高效的教學(xué)模式適應(yīng)新工科的發(fā)展。

混合式教學(xué)是指在適當?shù)臅r間，通過應(yīng)用適當?shù)拿襟w技術(shù)，提供與學(xué)習環(huán)境相契合的資源和活動，培養(yǎng)學(xué)生的能力，取得最優(yōu)化教學(xué)效果的教學(xué)方式[4,5]?；旌鲜浇虒W(xué)提升了教學(xué)的效率，打破了傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生與教師的“孤島”，滿足了新工科對人才培養(yǎng)機制創(chuàng)新的要求?，F(xiàn)以《逆向工程與快速成型技術(shù)應(yīng)用》課程的混合式教學(xué)模式改革為例進行介紹。

1 課程特點及存在問題

逆向工程（reverse engineering，RE）是對已有的產(chǎn)品或?qū)嵨镌瓦M行CAD模型重建，即對已有的產(chǎn)品或?qū)嵨镌屠萌S數(shù)字化測量設(shè)備快速、準確地獲取實物表面的三維坐標數(shù)據(jù)，并根據(jù)坐標數(shù)據(jù)使用三維幾何建模的方法重建實物CAD模型[6]。

《逆向工程與快速成型技術(shù)應(yīng)用》課程邏輯性強，尤其是逆向設(shè)計教學(xué)過程中的三維掃描階段，相對傳統(tǒng)正向設(shè)計，其需要更多具體的教學(xué)設(shè)備進行輔助，如三維掃描設(shè)備，因此要求教師在教學(xué)過程中為學(xué)生提供更多實踐操作的機會，同時逆向技術(shù)的教學(xué)概念較為抽象，具有較強的理論性和實踐性，以教師為主導(dǎo)的教學(xué)方式是不適合的。在實際教學(xué)過程中該課程還存在3個問題：①課程學(xué)時少，學(xué)習內(nèi)容多和強度大，該課程包含數(shù)字化測量技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)，涉及的軟件包括Geomagic Studios、UG、DX等，尤其是數(shù)據(jù)處理階段，要熟練掌握DX等軟件，否則難以學(xué)懂弄通，達不到學(xué)習的效果，但僅依靠傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，學(xué)生動手能力較差，教學(xué)效果不佳；②學(xué)生參與度差，缺乏“促學(xué)”動力，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，課堂的教學(xué)以教師講授為主，而講授內(nèi)容單一、講授方法枯燥、學(xué)習難度較大、課堂教學(xué)任務(wù)較重，致使大部分學(xué)生較少參與課程學(xué)習，存在“老師上面教，學(xué)生下面玩”的情況，同時也違背了“學(xué)生本位”的思想，沒有相應(yīng)的“促學(xué)”機制帶動學(xué)生進行學(xué)習，學(xué)習積極性和主動性也不高；③授課形式較為單一，學(xué)生培養(yǎng)與企業(yè)實際需求脫鉤，《逆向工程與快速成型技術(shù)應(yīng)用》課程包括掃描測量技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和產(chǎn)品模型重構(gòu)技術(shù)，這些都屬于偏實踐性質(zhì)教學(xué)的內(nèi)容，因此在教學(xué)過程中要有相應(yīng)配套的實踐環(huán)境，但是傳統(tǒng)的教學(xué)僅以教室為基地，缺少實踐場所，限制了學(xué)生的動手能力，這也進一步模糊了學(xué)校為社會和企業(yè)培養(yǎng)專業(yè)技能人才的定位，出現(xiàn)“學(xué)校熱，企業(yè)冷”的不對稱需求現(xiàn)象，增加了學(xué)生畢業(yè)后找工作的難度。

2 新工科背景下多元混合教學(xué)模式的目標

新工科背景下課程改革和創(chuàng)新注重多元性和開放性，依據(jù)對課程的分析，主要研究以“線上+線下”、“以賽促學(xué)”、“企業(yè)項目驅(qū)動式教學(xué)”為主的多元化混合式教學(xué)模式下《逆向工程與快速成型技術(shù)應(yīng)用》課程的教學(xué)方法實踐與探究，多元化混合式教學(xué)是不同教學(xué)方法的有機組合，如圖1所示。

圖1 多元化混合式教學(xué)

立足并結(jié)合《逆向工程與快速成型技術(shù)應(yīng)用》課程特點與問題，制定以下研究目標。

（1）構(gòu)建線上線下混合教學(xué)保障體系?！赌嫦蚬こ膛c快速成型技術(shù)應(yīng)用》課程課時少、內(nèi)容多，為了提升教師授課和學(xué)生學(xué)習效率，需改變傳統(tǒng)“上課滿堂灌”的教學(xué)方法，新工科背景下課程改革突出“開放式”和線上線下相結(jié)合的特點，因此可以采用“線上+線下”相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，回歸“學(xué)生主體、教師引導(dǎo)”的教學(xué)，其中線上線下混合式教學(xué)保障體系主要包括線上的云課堂、慕課、SPOC等以及線下的討論、答疑、師生互動等。

（2）制定“以賽促學(xué)”科學(xué)實施標準。新工科背景下課程改革還倡導(dǎo)創(chuàng)新授課方式，“以賽促學(xué)”對于激發(fā)《逆向工程與快速成型技術(shù)應(yīng)用》課程的學(xué)生學(xué)習熱情發(fā)揮重要作用。技能大賽是學(xué)生展示自我的平臺，在該平臺上職業(yè)能力、職業(yè)精神將得到發(fā)揮。以技能大賽為契機，促進學(xué)生全面發(fā)展，大賽就是“洗禮”過程，技能大賽主要是自主學(xué)習，完成從學(xué)生到職業(yè)人的轉(zhuǎn)化，通過專業(yè)技能比賽學(xué)習、交流經(jīng)驗，不斷促進學(xué)生專業(yè)技能水平的提高，注重內(nèi)化職業(yè)素養(yǎng)。利用技能大賽機制，有效地調(diào)動學(xué)生學(xué)習積極性，明確學(xué)習動機，技能大賽不僅能提高學(xué)生的心理素質(zhì)，而且能提升學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)，為他們終身學(xué)習、繼續(xù)深造和走向崗位奠定良好的基礎(chǔ)。

（3）完善企業(yè)項目驅(qū)動式教學(xué)長效機制。項目驅(qū)動式教學(xué)模式是以“項目”為中心，學(xué)習者在教師指導(dǎo)下，根據(jù)某學(xué)習項目，通過團隊合作方式，自主分析、探究、創(chuàng)新、解決學(xué)習問題，同時提交研究成果的教學(xué)模式[7]。新工科背景下企業(yè)對于學(xué)生素質(zhì)能力的要求也有相應(yīng)變化，為了滿足企業(yè)要求和學(xué)生實際學(xué)習需要，項目的實踐必須本著循序漸進的原則，按照教學(xué)大綱的要求進行專業(yè)基礎(chǔ)知識的教學(xué)和實踐，而在重要實踐環(huán)節(jié)引入企業(yè)項目，引導(dǎo)學(xué)生按照企業(yè)的要求進行軟件項目的開發(fā)實踐，培養(yǎng)滿足企業(yè)崗位需求的合格人才。

3 新工科背景下多元化混合教學(xué)模式的實施

新工科背景下課程改革的重點是“線上+線下”混合教學(xué)模式，課前的知識點導(dǎo)入和學(xué)習目標的引入都可以在線上完成，課中是線下的面對面授課[8]。一般情況下，線上教學(xué)和線下課堂是穿插式、交替式進行，將整個課程提前進行學(xué)習項目分類（A、B、C……），同時將學(xué)生進行分組，便于后期互動管理。對于概念性的課程（如逆向工程的概念），教師在上課前兩天通過云課堂發(fā)布線上學(xué)習資料，這些資料包括慕課、PPT、SPOC等，讓學(xué)生掌握課程中的基礎(chǔ)知識，老師在課堂上設(shè)置提問、答疑等互動環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生快速掌握；而對于需要動手實踐的課程（如三維數(shù)據(jù)掃描），教師也提前兩天通過云課堂發(fā)布線上學(xué)習資料，這些資料不僅包括慕課、微課等，還包括讓學(xué)生在網(wǎng)上搜索動手實踐操作的視頻學(xué)習，課后按照企業(yè)項目驅(qū)動式方法引導(dǎo)學(xué)生動手操作，并進行學(xué)生自評、小組互評、教師評定的綜合模式，圖2所示為線上線下相結(jié)合教學(xué)模式。

圖2 線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式

“以賽促學(xué)”是新工科背景下的課程改革創(chuàng)新之舉，是指讓技能大賽與《逆向工程與快速成型技術(shù)應(yīng)用》課程相融合，將班級每6人分成一個小組，按照賽程標準將每個小組分為產(chǎn)品制造、前端掃描和數(shù)據(jù)處理，進行情景模擬，表1所示為按照全國技能大賽評分細則修改后的標準。在該過程中學(xué)生會提高對《逆向工程與快速成型技術(shù)應(yīng)用》課程的認知程度，直觀操作現(xiàn)場設(shè)備增強自信心，同時學(xué)生為了爭奪競賽名額，會形成良好的學(xué)習競賽氛圍，促進良好的學(xué)風形成。教師在該過程中也要起到引導(dǎo)作用，在課程教學(xué)中始終堅持“做中學(xué)、做中教，實現(xiàn)教學(xué)做一體化”，實現(xiàn)了課程教學(xué)“先理論后實踐”轉(zhuǎn)變?yōu)椤按筚惾诤?、以賽促學(xué)”的整體。

表1 全國技能大賽評分細則修改后的標準

新工科背景下要實現(xiàn)企業(yè)與學(xué)校的有機對接，即實現(xiàn)“學(xué)校所學(xué)正是企業(yè)所需”的情況以及線下教學(xué)中為了能更好地將理論與實踐相結(jié)合而進行“企業(yè)項目驅(qū)動式教學(xué)”，項目的實踐必須本著循序漸進的原則，按照教學(xué)大綱的要求進行《逆向工程與快速成型技術(shù)應(yīng)用》相關(guān)知識的教學(xué)和實踐，而在重要實踐環(huán)節(jié)，例如三維掃描、產(chǎn)品制造等引入企業(yè)項目，引導(dǎo)學(xué)生按照企業(yè)的要求進行逆向工程項目的開發(fā)實踐，培養(yǎng)滿足企業(yè)崗位需求的合格人才。為了盡可能地提高學(xué)生所學(xué)與企業(yè)所需的匹配性，制定“企業(yè)推薦、教師審定”的主題設(shè)計方法，即：教師需根據(jù)教學(xué)課程計劃安排，提前掌握學(xué)生的基本情況，包括基本專業(yè)理論知識學(xué)習程度、操作技能熟悉程度、逆向能力等，綜合考量設(shè)置難易適中的企業(yè)項目，并圈定其主題選擇范圍，再由教師審定其可行性，確立最終的項目主題[9,10]，圖3所示為企業(yè)項目選擇流程。

圖3 企業(yè)項目選擇流程

4 結(jié)束語

基于新工科背景下的“線上+線下”、“以賽促學(xué)”、“企業(yè)項目驅(qū)動式教學(xué)”為主的多元化混合式教學(xué)模式促進了專業(yè)課程的教學(xué)改革，讓學(xué)生在創(chuàng)新樂趣中學(xué)習，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習興趣。實施創(chuàng)新混合模式教學(xué)取得了顯著成績，機械制造與自動化專業(yè)、模具專業(yè)等學(xué)生共獲得11次逆向設(shè)計工業(yè)大賽獎勵，學(xué)生的專業(yè)技術(shù)能力也多次被頂崗實習單位表揚。