基于疫情影響下“雙軌雙線”教學(xué)模式優(yōu)化升級(jí)與實(shí)踐探討
——以機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)為例

丁潔瑾，陳進(jìn)熹

（1.浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 311231；2.杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310018）

2020年初，新型冠狀病毒肺炎疫情致使各高校延期開學(xué)，浙江省教育廳提出了“停課不停學(xué)”的要求[1]。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是高職高專機(jī)械類專業(yè)的一門專業(yè)能力基礎(chǔ)必修課程[2]。本課題團(tuán)隊(duì)對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)改革，提出“雙軌雙線”教學(xué)模式，即“課程+項(xiàng)目”、“線上+線下”的理實(shí)一體化教學(xué)[3]。采用本模式教學(xué)，緊緊圍繞疫情影響下“空中課堂”的特殊性，了解學(xué)生的實(shí)際需求，加強(qiáng)師生之間的互動(dòng)交流，努力克服線上“隔空”教學(xué)存在的問題。本課題團(tuán)隊(duì)依托“職教云”作為在線學(xué)習(xí)載體，通過“騰訊課堂直播”在線討論，發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的在線教學(xué)優(yōu)勢(shì)；利用“理虛實(shí)”一體化教學(xué)，改進(jìn)了“雙軌雙線”教學(xué)模式并將其稱之為“雙軌雙線”2.0版本，以適應(yīng)疫情影響下的教學(xué)需求。但是由于疫情期間學(xué)生只能在家學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生無法同步進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)踐，所以本教學(xué)模式暫時(shí)還無法完全滿足疫情期間的教學(xué)要求。

1 教學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化

1.1 “項(xiàng)目化”教學(xué)，培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的具體研究機(jī)器或機(jī)構(gòu)的原理、特性、設(shè)計(jì)計(jì)算的技術(shù)基礎(chǔ)課程，主要培養(yǎng)學(xué)生分析工作原理、選用合理結(jié)構(gòu)并進(jìn)行計(jì)算分析的能力[4]。讓學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)特性是教學(xué)重點(diǎn)，選用和計(jì)算分析機(jī)構(gòu)和零件是教學(xué)難點(diǎn)。

“雙軌雙線”教學(xué)模式是根據(jù)行業(yè)發(fā)展需求、“新工科”建設(shè)要求、專業(yè)人才培養(yǎng)方案、教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)情分析來設(shè)定教學(xué)目標(biāo)的，如圖1所示。采用本模式教學(xué)，是基于課程特色及學(xué)情特點(diǎn)，根據(jù)職業(yè)崗位能力要求，重組課程教學(xué)模塊，開展“項(xiàng)目化”任務(wù)驅(qū)動(dòng)“進(jìn)階式”教學(xué)。將教學(xué)分為三個(gè)項(xiàng)目，即基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、綜合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新應(yīng)用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖2所示?；A(chǔ)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分采用線上教學(xué)，綜合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以學(xué)生實(shí)際動(dòng)手設(shè)計(jì)制作為內(nèi)容，具體內(nèi)容參考2019～2020學(xué)年第2學(xué)期大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽-智能制造工程背景中的物流小車項(xiàng)目[5]。經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，通過完成智能物流小車的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維，使學(xué)生獲得了所需的職業(yè)能力。

1.2 “網(wǎng)絡(luò)化”學(xué)習(xí)，拓展能力形成的空間

“雙軌雙線”教學(xué)模式是以疫情期間線上教學(xué)改革成果為基礎(chǔ)，融合線下實(shí)踐教學(xué)資源優(yōu)勢(shì)，利用“大數(shù)據(jù)”在線課程平臺(tái)，把課堂教學(xué)拓展至課前、課中和課后三個(gè)階段[6]，如圖3所示。實(shí)施線上理論教學(xué)時(shí)，學(xué)生有充足的時(shí)間思考和理解理論知識(shí)，同時(shí)在虛擬仿真平臺(tái)、案例教學(xué)視頻、專業(yè)教學(xué)資源庫等數(shù)字化資源幫助下，學(xué)生的理論學(xué)習(xí)效果比傳統(tǒng)課堂授課大大提升[7]；實(shí)施線下實(shí)踐教學(xué)時(shí)，在學(xué)生已充分掌握理論知識(shí)的情況下，項(xiàng)目實(shí)踐效率明顯提升?！熬€上理論教學(xué)”和“線下實(shí)踐教學(xué)”相結(jié)合，優(yōu)化教學(xué)過程，構(gòu)建“線上+線下”混合式教學(xué)模式[8]，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，滿足教學(xué)過程從一維向多維轉(zhuǎn)化，拓展能力形成的空間。

2 教學(xué)方法改進(jìn)

2.1 成果興趣導(dǎo)向“做中學(xué)”

為了更好地開展教與學(xué)，在課程開課前開展問卷調(diào)研，了解學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣、基礎(chǔ)認(rèn)知及興趣方向，根據(jù)學(xué)生關(guān)注熱點(diǎn)定制項(xiàng)目。在課程內(nèi)容中融入學(xué)生感興趣的“新技術(shù)、新工藝、新規(guī)范”，增加服務(wù)機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人、共融機(jī)器人等最新技術(shù)，用行業(yè)最新的工藝和設(shè)計(jì)規(guī)范來指導(dǎo)學(xué)生開展項(xiàng)目設(shè)計(jì)，始終保持課程內(nèi)容更新與行業(yè)發(fā)展同步。

教師通過運(yùn)用不同形式的“做中學(xué)”方法開展豐富的課堂活動(dòng)，如圖4所示。教師引導(dǎo)學(xué)生自主運(yùn)用所學(xué)理論基礎(chǔ)嘗試性地解決問題，以此來提升學(xué)生的技能。讓學(xué)生圍繞具體項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行實(shí)踐，以達(dá)到“用中學(xué)，實(shí)中思”的目的。例如，利用動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)軟件Geogebra構(gòu)建平面機(jī)構(gòu)模型，將書本上的知識(shí)通過移動(dòng)終端立體化，通過案例拓展啟發(fā)學(xué)生學(xué)以致用；利用三維建模軟件將機(jī)械結(jié)構(gòu)虛擬仿真，動(dòng)態(tài)分析結(jié)構(gòu)參數(shù)及運(yùn)動(dòng)軌跡；通過實(shí)物制作來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的合理性和可行性，進(jìn)一步改進(jìn)和完善設(shè)計(jì)方案。

2.2 信息技術(shù)融滲“理虛實(shí)”

利用信息技術(shù)教學(xué)，樹立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，構(gòu)建符合本課程特點(diǎn)和實(shí)際情況的“方案構(gòu)思—仿真建模—裝配實(shí)踐—優(yōu)化設(shè)計(jì)”的“理虛實(shí)”一體化教學(xué)模式。該教學(xué)模式是以常用機(jī)構(gòu)和通用零件原理特性、設(shè)計(jì)方法為“理”，以動(dòng)態(tài)幾何數(shù)學(xué)軟件、三維虛擬仿真軟件及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)為“虛”[9]，以智能機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室實(shí)踐項(xiàng)目為“實(shí)”，如圖5所示。學(xué)生通過“虛實(shí)”結(jié)合，運(yùn)用“職教云”移動(dòng)學(xué)習(xí)端，在實(shí)踐中思原理，實(shí)現(xiàn)理論提升、虛擬仿真與實(shí)踐操作的有機(jī)融合。教師在課程教學(xué)過程中不僅要注重學(xué)生聆聽、記憶、理解、思辨能力的訓(xùn)練，更加要注重學(xué)生動(dòng)手觀測(cè)、模仿、設(shè)計(jì)和制作能力的培養(yǎng)[10]，從而切實(shí)解決職業(yè)崗位能力培養(yǎng)過程中學(xué)生存在的“理論要點(diǎn)靠死記、實(shí)際案例難聯(lián)系”的痛點(diǎn)問題，有效提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

3 教學(xué)實(shí)踐成效

3.1 德技并修，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)熱情

在課程教學(xué)中，通過服務(wù)機(jī)器人播放國(guó)內(nèi)外疫情和體現(xiàn)中國(guó)國(guó)力強(qiáng)盛的機(jī)械裝備等視頻資源，讓學(xué)生開展思想辯證討論，以達(dá)到德育滲透和職業(yè)道德滲透的目的，培育學(xué)生的社會(huì)主義核心價(jià)值觀。通過視頻播放當(dāng)今中國(guó)的國(guó)之重器，把思政教育生動(dòng)形象地融入課堂，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)情懷、民族自豪感和主人翁意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注了解國(guó)家裝備制造特別是智能制造的有關(guān)政策，使學(xué)生樹立為實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)而刻苦學(xué)習(xí)的理想信念。在分析機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)，引入各種工程事故案例，重點(diǎn)展示事故后觸目驚心的現(xiàn)場(chǎng)圖片，給學(xué)生以警示，以培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)操守和責(zé)任意識(shí)，讓學(xué)生明白細(xì)節(jié)決定成敗[11]。在課程實(shí)踐中融入培養(yǎng)學(xué)生工匠精神的任務(wù)內(nèi)容[12]，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生探究精神。在任務(wù)考核中，不僅要考察任務(wù)是否完成，還要考察任務(wù)完成的質(zhì)量，以引導(dǎo)學(xué)生樹立探索創(chuàng)新、精益求精、價(jià)值追求、耐心專注的“工匠精神”，如圖6所示。

通過具體實(shí)踐設(shè)計(jì)任務(wù)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)外推力，激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在智能物流小車設(shè)計(jì)的子任務(wù)中，規(guī)定了設(shè)計(jì)基本參數(shù)和設(shè)計(jì)要求，讓學(xué)生產(chǎn)生完成任務(wù)的壓力并將壓力轉(zhuǎn)化為學(xué)生個(gè)人及團(tuán)隊(duì)的有效驅(qū)動(dòng)力。在發(fā)揮主觀能動(dòng)性的前提下，學(xué)生通過查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)和規(guī)范來完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)。具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)是完成項(xiàng)目任務(wù)的必要前提，這就倒逼學(xué)生在在線學(xué)習(xí)階段要掌握?qǐng)?jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。隨著課程的不斷推進(jìn)，據(jù)“職教云”大數(shù)據(jù)給出的分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度、積極性和主動(dòng)性有明顯的提升，學(xué)習(xí)效果和教學(xué)質(zhì)量明顯提高，如圖7所示。

3.2 構(gòu)建“學(xué)測(cè)練賽”模式，提升綜合職業(yè)技能水平

把競(jìng)賽納入到教學(xué)活動(dòng)中，構(gòu)建“理論學(xué)習(xí)、知識(shí)測(cè)驗(yàn)、技能訓(xùn)練及競(jìng)賽評(píng)比”四環(huán)節(jié)漸進(jìn)式循環(huán)模式，如圖8所示。以實(shí)施大學(xué)生競(jìng)賽項(xiàng)目為抓手，組建機(jī)器人課程項(xiàng)目平臺(tái)，選拔協(xié)同創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)[13]；以特色課程體系建設(shè)為依托，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)理論學(xué)習(xí)和機(jī)器人技術(shù)項(xiàng)目實(shí)踐的教學(xué)目標(biāo)；以機(jī)器人應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展為方向，培養(yǎng)智能制造和機(jī)器人方向的創(chuàng)新型綜合技能人才。

學(xué)生參賽的目的是激勵(lì)、交流、展示與進(jìn)步。讓學(xué)生通過參加競(jìng)賽評(píng)比，提升自己的專業(yè)技能及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、反思自身學(xué)習(xí)的不足、不斷改進(jìn)學(xué)習(xí)方法、加強(qiáng)薄弱技能的訓(xùn)練、提升核心競(jìng)爭(zhēng)能力，從而達(dá)到“以賽促學(xué)”的效果[14]。

3.3 創(chuàng)新立體評(píng)價(jià)體系，培養(yǎng)學(xué)生合作競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)

構(gòu)建“三階段、三評(píng)價(jià)、三模塊、三指標(biāo)”的立體化評(píng)分體系，如圖9所示。教師要求學(xué)生根據(jù)任務(wù)填寫分工情況，將職業(yè)素養(yǎng)和安全操作規(guī)范作為評(píng)價(jià)指標(biāo)納入對(duì)學(xué)生的能力考核之中，將職業(yè)素養(yǎng)教育和規(guī)范操作教育融入到專業(yè)課程。每次課程結(jié)束后，小組長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)任務(wù)成績(jī)。教師在學(xué)習(xí)平臺(tái)上公布各小組分?jǐn)?shù)對(duì)比柱狀圖，學(xué)生可通過柱狀圖了解自己所在小組在整個(gè)班級(jí)的排名情況。通過成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)反饋系統(tǒng)，在組與組之間營(yíng)造“比學(xué)趕超”的良性競(jìng)爭(zhēng)氛圍，樹立學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生爭(zhēng)先創(chuàng)優(yōu)的思想。另外，采用競(jìng)賽方式實(shí)施小組項(xiàng)目綜合成果評(píng)價(jià)，加速提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)科交叉知識(shí)的應(yīng)用遷移，為學(xué)生今后從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)崗位工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

“雙軌雙線”2.0教學(xué)模式改進(jìn)了“課程+項(xiàng)目”、理論與實(shí)踐同步的教學(xué)模式，將理論教學(xué)前置，項(xiàng)目實(shí)踐后置，適用于應(yīng)對(duì)疫情等突發(fā)狀況下的教學(xué)。疫情影響下的教學(xué)目前還處于摸索實(shí)踐階段，不同的專業(yè)、不同的課程有所差異。本課題組以機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程為例，將在線直播和線上交互結(jié)合起來，開展線上授課、線下項(xiàng)目實(shí)踐鍛煉，積極探索疫情影響下的教育教學(xué)工作，使學(xué)生獲得良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。為本課程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目化教學(xué)案例、“學(xué)測(cè)練賽”教學(xué)模式以及立體評(píng)價(jià)體系可為其他課程教學(xué)提供一定的參考與借鑒。本課題組將通過不斷實(shí)踐探索，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)出更好的教學(xué)實(shí)施方案。