陳玉蓮,李俊文,朱亞峰,高 波,王 娟

(廣州理工學(xué)院,廣東廣州,510540)

一、引言

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,教育現(xiàn)代信息技術(shù)手段越來越多,并逐漸被運用于一線教育。教育現(xiàn)代信息技術(shù)改變了傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式,推動教育領(lǐng)域各環(huán)節(jié)開展變革,使教育環(huán)境、人才培養(yǎng)、教學(xué)方式朝著更加全面和多樣化的方向發(fā)展。黨的二十大報告明確提出,要加快建設(shè)高質(zhì)量教育體系,著力造就拔尖創(chuàng)新人才,聚天下英才而用之。[1］社會和國家發(fā)展對創(chuàng)新人才的需求越來越大。大學(xué)是輸出高素質(zhì)社會人才的重要機(jī)構(gòu),大學(xué)教育教學(xué)創(chuàng)新勢在必行。

廣州理工學(xué)院(以下簡稱我校)地處經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、對高素質(zhì)人才需求極大的珠三角產(chǎn)業(yè)中心區(qū),應(yīng)主動肩負(fù)起培養(yǎng)高素質(zhì)人才的責(zé)任。在考察我校機(jī)械類專業(yè)課程時,筆者發(fā)現(xiàn)在課程教學(xué)方面存在幾個亟待解決的問題。一是部分學(xué)生缺乏科技強國之志和勇于創(chuàng)新的精神。這在一定程度上反映出當(dāng)前機(jī)械類專業(yè)課程思政的質(zhì)量有待提升。因此,機(jī)械類專業(yè)課程教學(xué)在創(chuàng)新工作中需要重點關(guān)注專業(yè)教育和課程思政教育的有效融合,通過將專業(yè)教學(xué)和思政教育融為一體,培養(yǎng)學(xué)生的科技強國之志和勇于創(chuàng)新的精神。二是部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高,存在畏難心理。機(jī)械類專業(yè)要求學(xué)生具備扎實的數(shù)理基礎(chǔ)知識,而數(shù)理知識通常較為抽象,在理解并消化知識時,學(xué)生常會感到生澀難懂,長期處于這種狀態(tài)使部分學(xué)生對專業(yè)知識學(xué)習(xí)產(chǎn)生了較強烈的畏難心理。因此,機(jī)械類專業(yè)課程教學(xué)需要能夠激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)動力,特別是需要依托現(xiàn)代信息技術(shù),積極創(chuàng)新教學(xué)方法,豐富課堂教學(xué),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。為此,本研究積極構(gòu)建機(jī)械類專業(yè)“多維度、立體化”教學(xué)創(chuàng)新模式和“三學(xué)一中心”的創(chuàng)新教學(xué)支持服務(wù)體系,進(jìn)而推動機(jī)械類專業(yè)課程的教學(xué)改革與實踐。

二、“多維度、立體化”教學(xué)創(chuàng)新模式

我校機(jī)械類專業(yè)教學(xué)創(chuàng)新工作基于智慧教育這一教育新形態(tài),以立德樹人為根本任務(wù),以適應(yīng)社會和地方經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才為培養(yǎng)目標(biāo)。首先,為完善教學(xué)條件等教學(xué)保障要素,機(jī)械類專業(yè)教學(xué)創(chuàng)新需要開發(fā)專業(yè)平臺,圍繞教學(xué)體系中教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)境四大要素,分類并逐一細(xì)化知識案例庫,如開發(fā)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計計算系統(tǒng)并將其充實進(jìn)案例庫;需要運用線上線下混合教學(xué),在基本型和專業(yè)型的基礎(chǔ)上增加提高型和補充型教學(xué)法;需要強化教學(xué)過程的實施,在課程教學(xué)的每個環(huán)節(jié)均融入思政元素;需要以科學(xué)合理的教學(xué)評價方式進(jìn)行評價。[2-3］為此,本研究構(gòu)建了機(jī)械類專業(yè)“多維度、立體化”教學(xué)創(chuàng)新模式,基本構(gòu)建思路如下:依托現(xiàn)代信息技術(shù)手段,做好頂層設(shè)計,吸納社會優(yōu)質(zhì)資源,全面落實創(chuàng)新教學(xué),將課程內(nèi)容模塊、工程任務(wù)模塊、教學(xué)方法模塊和教學(xué)評價模塊作為創(chuàng)新教學(xué)實施的主體框架,全面實現(xiàn)課程思政與專業(yè)知識融合。

(一)課程內(nèi)容模塊

課程內(nèi)容模塊包括專業(yè)知識和思政內(nèi)容。專業(yè)知識具體體現(xiàn)在每門課程的教學(xué)內(nèi)容中,課程的教學(xué)內(nèi)容需在教學(xué)大綱中按照參考教材的主體內(nèi)容制定,或以知識模塊的形式呈現(xiàn),總之要符合教育對象特點,體現(xiàn)社會功能,滿足教學(xué)目標(biāo)。[4-5］教學(xué)大綱是教學(xué)實施過程中的綱領(lǐng),是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識能力的綱要,是設(shè)計教學(xué)計劃的指導(dǎo)文件。在制定教學(xué)大綱前,要進(jìn)行學(xué)情分析,對國家的政策導(dǎo)向、學(xué)生的學(xué)習(xí)和思想狀況、課程的授課條件等作針對性分析,這是課程教學(xué)的前提,也是課程思政實施的前提。[6］有調(diào)查發(fā)現(xiàn),部分工科學(xué)生的厭學(xué)和畏學(xué)情緒較高,缺乏學(xué)習(xí)自信心和吃苦耐勞等精神,同時學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)生動力也不足。[7］課程目標(biāo)要針對學(xué)生實際學(xué)情進(jìn)一步細(xì)化,在知識目標(biāo)和能力目標(biāo)基礎(chǔ)上增加思政目標(biāo),突出科技強國和專業(yè)素養(yǎng)的思政教育。教師要深入挖掘課程思政點,從國家層面、社會層面和個人品質(zhì)層面等多層面出發(fā),結(jié)合思政元素找到精準(zhǔn)案例,最終形成完整的課程案例庫,包括工程案例和思政案例,突出案例的典型性、時代性、前沿性等,對標(biāo)“兩性一度”的課程要求。[8］

為了提高課程思政教學(xué)設(shè)計的效率,厚植學(xué)生家國情懷和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,機(jī)械類專業(yè)課程教學(xué)創(chuàng)新要依托新工科專業(yè)建設(shè)背景,從思政內(nèi)容出發(fā),采取由多點課程單元匯聚成專業(yè)面的方法,構(gòu)建智能制造工程專業(yè)動態(tài)網(wǎng)格式的課程思政模塊化系統(tǒng)。[9］該系統(tǒng)針對專業(yè)課程群特點,從理論到實踐、課內(nèi)到課外等多角度分析課程內(nèi)容,將專業(yè)課程、思政元素、融合方法、評價方法四個模塊進(jìn)行有機(jī)交叉匹配,形成每個課程單元的課程思政教學(xué)模塊。整個系統(tǒng)呈動態(tài)網(wǎng)格式架構(gòu),看似靜態(tài),實則動態(tài),不同的課程形成不同的網(wǎng)格,即每門課程的課程思政教學(xué)模塊不同。圖1是以智能制造工程專業(yè)中兩門主干課程、學(xué)科競賽等部分主要內(nèi)容構(gòu)建的智能制造工程專業(yè)動態(tài)網(wǎng)格式的課程思政模塊化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。課程思政的育人目標(biāo)依靠每門課程的思政教學(xué)設(shè)計模塊達(dá)成。

圖1 智能制造工程專業(yè)動態(tài)網(wǎng)格式的課程思政模塊化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

(二)工程任務(wù)模塊

工程任務(wù)模塊包括工程實踐和創(chuàng)新設(shè)計,以課程建設(shè)為抓手,以工作室為載體,創(chuàng)新實踐教學(xué)模式,圍繞課程的專業(yè)知識開展課內(nèi)工程項目訓(xùn)練。工程任務(wù)模塊的實施采用小組協(xié)作的方式,需要學(xué)生在專業(yè)課程實訓(xùn)中設(shè)計并制作小型創(chuàng)新機(jī)器,這有助于全面提高學(xué)生的專業(yè)綜合實踐能力。此外,傳統(tǒng)的實踐教學(xué)模式通常只包含課內(nèi)實驗和生產(chǎn)實習(xí)兩部分,機(jī)械類專業(yè)課程教學(xué)創(chuàng)新則在此基礎(chǔ)上,積極組織學(xué)生開展參加專業(yè)相關(guān)學(xué)科競賽、參與教師的教科研項目、撰寫學(xué)術(shù)論文、申報專利等第二、三課堂活動,這是通過擴(kuò)大學(xué)生的活動參與面,提升學(xué)生的專業(yè)綜合能力。

(三)教學(xué)方法模塊

教學(xué)方法模塊包括傳統(tǒng)教學(xué)方法和智慧教學(xué)方法。有效的教學(xué)方法能保證課程教學(xué)高效開展,是達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的基本途徑,也是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的有效途徑。傳統(tǒng)教學(xué)方法主要是結(jié)合課件和板書進(jìn)行講授,已不能完全滿足現(xiàn)代信息技術(shù)背景下課程教學(xué)要多樣化、人才培養(yǎng)要具有全面性的要求。機(jī)械類專業(yè)課程教學(xué)創(chuàng)新可采用多種教學(xué)方法以豐富課程教學(xué),如采用案例教學(xué)法、實景教學(xué)法、項目驅(qū)動法等,同時結(jié)合線上掃碼學(xué)習(xí)法、設(shè)計計算軟件開發(fā)等。豐富的教學(xué)方法能減輕學(xué)生對工科課程的畏難情緒,使學(xué)生愛學(xué)樂學(xué),從而提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

一是借助案例教學(xué)法讓學(xué)生深入工程實踐。教師可以搜集大量與機(jī)械相關(guān)的前沿動態(tài)和工程實際案例素材,逐步建立工程案例庫,同時搜集各思政元素相關(guān)案例,形成兼顧專業(yè)知識和思政元素的完備案例庫。案例內(nèi)容范圍廣,素材類型多樣化,如新聞報道、前沿講座、影視片段、學(xué)科前沿文獻(xiàn)等。教師在分享素材時也可做到方式多元化,可采用線上學(xué)習(xí)平臺發(fā)放、鏈接推送、云盤共享等多種方式,將工程案例和思政案例全面融入課堂教學(xué),保持課堂的活力和高效性。學(xué)生在活躍的課堂氛圍中,更有可能打破自身被動吸收知識的狀態(tài),進(jìn)而轉(zhuǎn)向主動求知。

二是采用實景教學(xué)法呈現(xiàn)設(shè)計模型。課堂教學(xué)中若涉及機(jī)構(gòu)原理與現(xiàn)象、機(jī)械模型、機(jī)器結(jié)構(gòu)等知識的教學(xué),教師可采用實景教學(xué)法:通過拍攝實景實物,將實驗室或企業(yè)實際工程實物等在課堂中展現(xiàn)給學(xué)生,幫助學(xué)生更好地理解課程的理論知識,同時了解相關(guān)的工程實踐現(xiàn)場。

三是在課中采用掃碼學(xué)習(xí)法營造趣學(xué)氛圍,創(chuàng)設(shè)在生活中學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)生活化的情境,讓學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣愈加濃厚,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。教師運用掃碼學(xué)習(xí)法時,需要先整理好傳遞給學(xué)生的課程重要知識點、課程思政案例、工程案例、前沿動態(tài)等知識素材,再運用技術(shù)手段將這些知識素材轉(zhuǎn)成二維碼,進(jìn)而讓學(xué)生可以通過手機(jī)掃碼進(jìn)行移動式學(xué)習(xí),不受時間和地點限制。這種較為新穎的教學(xué)方式能夠給學(xué)生帶來不同的學(xué)習(xí)體驗感,讓學(xué)生保持學(xué)習(xí)興趣和熱情。

四是應(yīng)用專業(yè)軟件服務(wù)教學(xué)。教師可利用UG、Solidworks、ProE等專業(yè)軟件對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維設(shè)計,做到機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計理論計算與三維數(shù)字化建模技術(shù)相結(jié)合,更直觀形象地向?qū)W生展現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)。教師還可以結(jié)合Matlab、Delphi等軟件,開發(fā)齒輪、軸承、軸等零件的設(shè)計計算和查詢系統(tǒng),并生成可執(zhí)行文件,運用在布置給學(xué)生的知識學(xué)習(xí)和創(chuàng)新設(shè)計任務(wù)中。學(xué)生使用軟件時能夠獲得更真實的學(xué)習(xí)體驗感,有助于提高設(shè)計效率,在一定程度上減輕了畏難心理。

(四)教學(xué)評價模塊

教學(xué)評價模塊包括基礎(chǔ)評價和多元評價。機(jī)械類專業(yè)課程教學(xué)要以學(xué)生為中心,以學(xué)生掌握工程核心技術(shù)能力為根本。根據(jù)我校的學(xué)分替換文件,學(xué)生可在近20類不同的實踐性環(huán)節(jié)中獲得替代學(xué)分。評價模塊對多種實踐活動給予認(rèn)證,學(xué)生參與項目研究、設(shè)計機(jī)器、撰寫論文和申報專利等均可替代學(xué)分,具體替代學(xué)分分?jǐn)?shù)由學(xué)業(yè)導(dǎo)師和學(xué)生的實踐情況綜合評定。同時,教學(xué)評價采用多種考核方式,保證考核的科學(xué)性和全面性,如線上和線下相結(jié)合,并對考核結(jié)果進(jìn)行交叉分析,科學(xué)展示效果,根據(jù)分析結(jié)果及時反饋,合理調(diào)整教學(xué)進(jìn)度等。這是教學(xué)評價機(jī)制的一大變革,能夠激勵學(xué)生積極參與不同類型的智能化工程能力訓(xùn)練,從不同方面提高自身的專業(yè)技能,還能夠鼓勵學(xué)生利用實驗實訓(xùn)室、創(chuàng)客空間、工作室等多個場所自主學(xué)習(xí),讓教學(xué)評價具有全程化、多元化、多樣化的特點。

三、創(chuàng)新教學(xué)支持服務(wù)體系

完備的教學(xué)支持服務(wù)體系是保證創(chuàng)新教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。因此,機(jī)械類專業(yè)課程教學(xué)要將課程教學(xué)資源與社會資源有效融合,將大數(shù)據(jù)、5G、人工智能等智能技術(shù)相互融合。為了提高教學(xué)效果,本研究基于OBE教學(xué)理念,將導(dǎo)學(xué)、促學(xué)和助學(xué)貫穿整個教學(xué)過程,采用“三學(xué)一中心”的創(chuàng)新教學(xué)支持服務(wù)體系,具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。該模式以學(xué)生為中心,落實全程導(dǎo)學(xué)、多元促學(xué)和全員助學(xué)。

圖2 創(chuàng)新教學(xué)支持服務(wù)體系

全程導(dǎo)學(xué)以“學(xué)—講—練—結(jié)”為主線,在課前給定預(yù)習(xí)目標(biāo),引導(dǎo)學(xué)生有效完成學(xué)習(xí)任務(wù)。在此基礎(chǔ)上,教師課上集中講授知識點并設(shè)計小組活動,使師生之間和生生之間得到充分互動,保證課堂的高效性,同時結(jié)合實際工程案例設(shè)計訓(xùn)練任務(wù),鞏固當(dāng)堂知識,最后緊扣專業(yè)前沿知識進(jìn)行總結(jié)和拓展,進(jìn)一步深化知識,提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

多元促學(xué)通過以“融”促學(xué)、以“創(chuàng)”促學(xué)、以“研”促學(xué)、以“賽”促學(xué)和以“考”促學(xué),多管齊下。為了有效實施思政育人,教師要深挖課程思政點,在課堂中將其融入,培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷,燃起學(xué)生科技強國之夢,結(jié)合創(chuàng)新教學(xué)方法提升學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力。教師要以工作室為載體,指導(dǎo)學(xué)生參與科研項目和學(xué)科競賽,開展學(xué)科方面的研究,促進(jìn)學(xué)生工程核心實踐能力的提高。教師要科學(xué)分析學(xué)生的教學(xué)評價考查結(jié)果,向?qū)W生反饋學(xué)習(xí)效果,讓學(xué)生找到不足并不斷改進(jìn)。

全員助學(xué)涉及教師、學(xué)校、合作企業(yè)等多教育主體。學(xué)校的日常教學(xué)管理不僅要針對學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)作出部署,還有必要聯(lián)合產(chǎn)學(xué)研相關(guān)企業(yè)或產(chǎn)業(yè)與學(xué)院開展工程核心能力訓(xùn)練活動,如到企業(yè)參觀、請工程師入校培訓(xùn)、安排學(xué)生到企業(yè)實習(xí)等,促進(jìn)學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)。學(xué)生在校內(nèi)學(xué)習(xí)過程中遇到任何問題均可隨時與教師交流,教師可在學(xué)習(xí)通或微信等平臺解答學(xué)生的疑惑。

導(dǎo)學(xué)、促學(xué)和助學(xué)之間的聯(lián)系非常緊密,兩兩之間相互交融,導(dǎo)中有促、導(dǎo)中有助,促中有導(dǎo)、促中有助,助中有導(dǎo)、助中有促,覆蓋整個教學(xué)過程。教師、學(xué)校、合作企業(yè)等多教育主體做到全程導(dǎo)學(xué)、多元促學(xué)、全員助學(xué),保證課程教學(xué)的順利開展,促進(jìn)高效培養(yǎng)。

四、改革成效

一是學(xué)生具備了較好的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新素質(zhì)。在近3年的專業(yè)課程教學(xué)中,學(xué)生全員參與創(chuàng)新機(jī)械作品的設(shè)計與制作,創(chuàng)造出雕刻與數(shù)控銑一體機(jī)、交替往復(fù)式?jīng)_壓機(jī)、小型搬運機(jī)器人、智能分棋機(jī)器人、韭菜收割機(jī)等作品,這些作品均能體現(xiàn)出創(chuàng)新元素的融入,說明學(xué)生具備較好的創(chuàng)新意識。二是學(xué)生的專業(yè)實踐能力和綜合素質(zhì)在實踐中得到了充分展現(xiàn)。我校機(jī)械類專業(yè)近3年已組織近百個學(xué)生團(tuán)隊參加省級以上的多種機(jī)械類學(xué)科賽事,且均取得了較好成績,共獲得近30項省級以上獎項,在2021年更是取得了全國大學(xué)生機(jī)器人大賽ROBOCON的一等獎。學(xué)生專利工作也收到較好反饋,受理的實用新型專利有100余項。三是課程建設(shè)和教研教改方面取得了一定成績,創(chuàng)新教學(xué)改革得到了有效推進(jìn)。課程組近3年有2門專業(yè)課被認(rèn)定為省級一流本科課程,獲4項省級教研教改項目立項。

五、結(jié)語

本研究全面解讀機(jī)械類專業(yè)“多維度、立體化”的創(chuàng)新教學(xué)模式,為專業(yè)課程教學(xué)提供一種范式參考。機(jī)械類專業(yè)在實施教學(xué)創(chuàng)新工作的過程中,以立德樹人為根本,強調(diào)課程思政的引領(lǐng)作用,為提高思政育人效果,搭建智能制造工程專業(yè)動態(tài)網(wǎng)格式的課程思政模塊化系統(tǒng),將課程思政元素、融入方法和評價方式等進(jìn)行交叉匹配后有機(jī)組合成每門課程的課程思政教學(xué)模塊;為保證教學(xué)的有效實施,提高教學(xué)質(zhì)量,將教學(xué)模式的實施落到實處,采用“三學(xué)一中心”創(chuàng)新教學(xué)支持服務(wù)體系作有力保障?！岸嗑S度、立體化”創(chuàng)新教學(xué)模式和創(chuàng)新教學(xué)支持服務(wù)體系對機(jī)械類專業(yè)課程教學(xué)的有效實施發(fā)揮出全方位的作用,能幫助學(xué)生朝著高素質(zhì)人才的方向發(fā)展。