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摘 要：互换性课程是机械工程领域的一门重要专业基础课，具有理论性和实践性双重特征。随着网络技术的快速发展，线上线下混合式的教学模式正在改变以课堂教学为主的传统教学模式。为了提升互换性课程的教学效果， 在长安大学工业设计专业进行了课程教学改革探索，丰富教学素材、优化教学设计和建设精品在线课程的基础上， 将线上线下混合式教学模式应用于互换性课程教学实践中。结果表明：混合式教学模式明显增强了学生的自学能力， 互换性课程教学质量得到了显著提高。
关键词：混合式教学；互换性课程；教学模式；教学实践
本文引用格式： 万一品，贾洁，宋绪丁 . 线上线下混合式教学在互换性课程中的探索与实践 [J]. 教育现代化 ,2021,8(41):1-4.
Exploration and Practice of Online and Offline Hybrid Teaching Method In Interchangeability CourseWan Yipin, JIa Jie, SOng Xuding(School of Construction Machinery, Chang'an University, Xi'an Shaanxi)
Abstract: interchangeability course is an important basic course in mechanical engineering field, which has both theoretical and practical characteristics. With the rapid development of network technology, the online and offline hybrid teaching mode is changing the traditional teaching mode which is mainly classroom teaching. in order to improve the teaching effect of the exchange course, the course reform is explored in the industrial design specialty of Chang’an University, which enriches teaching materials, optimizes teaching design and builds excellent online courses. On the basis of this, the online and offline hybrid teaching mode is applied to the practice of the interchangeability course teaching. The results show that the hybrid teaching mode has significantly enhanced the students’ self-study ability and the quality of interchangeability courses has been improved significantly.
Keywords: mixed teaching; interchangeable course; teaching mode; teaching practice
一 引言
我国高等教育呈现出大众化的现象，在线精品课程如雨后春笋般涌出。高等学校授课方式逐步向线上线下混合式的方向转变，特别是新冠肺炎疫情对线下教学模式带来了巨大冲击，改变着传统课堂教学模式 [1-3]。
互换性课程旨在培养学生获得产品精度设计和质量保证的基本理论、知识和技能，为进一步应用国家标准和控制产品质量奠定基础。信息科技的飞速发展为相关专业知识的传播与讲授带来了便捷，线上课程资源为授课方式的转变以及知识资源的共享提供了基础，更适合网络化社会发展的知识学习新潮流 [2-6]。利用线上资源授课和线下课堂授课属于两种不同的知识传递路径，如何将二者有机地结合起来形成普适性的混合教学模式，基于该模式下的课堂教学应用方式与实践，成为了当下各个高校不断探索的方向。在“加强基础、重视应用、培养能力、注重创新、提高素质”的指导思想下， 互换性课程成为机械类人才培养的技术基础环节， 必须得到进一步加强。从而使得培养的人才具有扎实专业的基础和较强的应用能力强，具备机械工程师必需的基本素质和应用能力。
二 互换性课程体系与教学问题
高等教育工科院校均开设了互换性课程，并将其定义为专业基础课，既有专业课的性质又有基础课的特征。互换性课程为机械设计类课程和机械制造类课程搭建了一个相互联系的桥梁，将误差与公差两个相互牵绊的专业术语联系在一起，也为机械类本科毕业生的毕业设计绘图标注提供了知识储备。在教学计划设置上，互换性课程通常安排在大二下学期或大三上学期，学生在学习完画法机械与机械制图、机械原理以及相关力学课程后，掌握一定绘图技能、力学知识以及机构基础知识后，再安排本门课程的学习。倘若学生没能完全掌握互换性课程中的公差标准知识，则在零件图与装配图绘制时， 将暴露出较为严重的问题。
互换性课程在机械类专业教学中占有十分重要的地位，长安大学在进行互换性课程的实践时，构建了知识内容结合实验实训的教育体系，贯彻了理论课程与实验课程并重的教育思想，在课程的各个阶段有机地编排相应的实验课程。2019 年编写完成了本课程的最新理论教学和实践教学教材，教材全部采用了最新的国际和国家标准。教材为机械工程学科的“十三五”规划教材。取得了一系列的教学研究与改革成果，以互换性课程群为基础的课题“机械基础系列课程教学内容和课程体系改革的研究与实践”获陕西省教学成果二等奖。长安大学的互换性课程通过近年的努力，在课程建设、实验平台建设、特色教材建设和教学改革等方面在国内同类课程中处于领先行列。互换性课程具有自身明显的课程特点，概念多、符号多、逻辑少，其课程知识体系如图 1 所示。
由上图可知，该课程的课程体系较为繁冗，对于没有生产实践经验的本科生而言，需要完全掌握整个知识体系并进行灵活应用，难度很大。该课程将国际、国家的几何参数相关标准整理后，对学生进行宣贯讲解。涉及标准的概念阐释多， 看似简单的概念，却蕴含着极为丰富的公差控制内涵，学生倘若无法理解概念，将很难学习到互换性的精髓。
涉及的符号多，在图样标注上语言略显繁琐，符号蕴含了诸多控制含义，初学者仅靠记忆符号，很难完全掌握图样标注的深层次知识。逻辑少， 该课程将误差视为研究的起源，误差来源于机械制造过程，用公差相应的去控制，尺寸、形状、方向、位置、跳动等公差之间关联少，概念与符号之间只有一一对应关系，并无逻辑关系。因此，对于有较为缜密的逻辑思维能力的机械类学生而言，单纯的记忆概念、符号，再进行图样标注，自然而然地让这门专业基础课变得死板。但在实际应用过程中， 对于不同的对象，公差在应用起来具有明显的灵活性，这使得学生死记知识，却又难以灵活应用。
互换性课程要求学生理论联系实际较紧密，而学生普遍反映本课程存在难学习、难记忆、难懂、难以灵活应用的问题。目前，互换性课程教学中主要存在的问题是长期采用填鸭式的教育，缺乏教师与学生间的互动式教学，老师与学生的交流较少。特别是在多校区办学的双一流高校中，教师与学生不在同一校区，教师课堂讲授结束后返回另一个校区，老师与学生的交流就更少，影响了教学质量的提高。
三 课程讲授对象的特点
高等教育以本为本的教育理念在近几年得到了大力的贯彻执行，以学生为主的本科教学改革，首先需要明确学生的特点，因材施教方能达到较为理想的教学效果 [7-9]。互换性课程作为专业基础课，其基础课特征的最显著表现为课程讲授对象是大二下学期或大三上学期的本科生。互换性课程又兼顾了专业课的性质，能够激起学生求知机械工程领域相关专业技能的欲望。
该阶段的本科生，即将学习完或刚刚学习完通识教育课程，进行专业分流和专业课程的学习。他们目标明确，在机械大类招生的背景下，选择了自己认可的专业方向，并对该方向的知识充满兴趣， 对该专业的未来充满期待，开始接受专业教育。
该阶段的本科生，兴趣爱好广泛，具有很强的创新潜质，能够对未知事物进行开创性的探索学习， 求知欲望高，逻辑能力强。借助现代信息技术和互联网获取课外知识的意愿和水平明显高于刚入学大一新生和即将毕业的大四学生。对 2019 年下半学年，受疫情影响未能返校的互换性课程大二和大三各 100 名学生进行关于线上线下混合式教学模式的接受度在线问卷调查，调查结由上图可知，90% 以上的学生能够接受并完成线上线下混合式教学的教学任务。因此，该阶段的学生不会对线上线下混合式教学模式产生抵触情绪， 绝大多数同学愿意也能够利用网络平台参与并完成互换性课程的线上线下教学，这对于混合式教学在该课程中的有序开展意义重大。
四 混合式教学的探索路径
混合式教学是利用线上资源和线下讲授两种形式共同作用，来达到期望的教学目的。将线上精品课程资源引入到课堂教学中，通过教学内容整合、教学资源建设和课程特色提升，引导学生实现自主学习、自主探究，实现线上线下教学模式的改革。混合式教学探索路径主要包括以下几方面：
（1）出版优质教材
与西安电子科技大学出版社建立合作，将课程创新内容、实验方案、虚拟资源融入教材中，整合学生的疑问与习题易错点，出版课堂讲授用的教材与课下复习用的复习指导书以及习题集等。
（2）优化教学大纲
以新工科和国际工程教育认证为依据，通过企业人才需求调研分析，将机械工程实际需求与互换性课程知识体系相互融合，制定与行业对接的人才培养方案。在此基础上修订优化课程教学大纲，将基础知识与工程应用有机结合，保证教学内容的实用性和先进性。
（3）丰富教学资源
以优化后的教学大纲为准，开发教学资源，从课程的基本概念、公差原则和标注方法出发，引进VR 虚拟技术和现代化教学手段，制作线上线下 PPT 教案，完善新教材，搭建课程习题库，丰富教学资源。
（4）强化实验教学
在现有实验教学的基础上，开发新的适合课程的实验项目，特别是结合企业的先进技术，开发虚拟仿真实验项目，达到强化实验教学的目的。在丰富完善实验室建设的同时，激发学生参加实验的热情，培养学生动手操作能力。
（5）构建在线课程
基于上述教学大纲、教学资源和实验项目，利用网络工具搭建在线课程平台，在线上传教学课件、课后习题、实验内容、自测题库等资源，并将新知识、新理论、新观念和新技术融入新的课程体系中，构建在线课程。
（6）拓宽教学模式
借助课程教学网站，通过线上线下混合式教学拓宽教学模式。以知识掌握和应用能力培养为主线， 通过线上线下混合式教学的探索，借助于网络学习、在线互动讨论、网上自测、虚拟仿真实验等途径， 实现教师与学生、学生与学生之间的协同学习与实时探讨，拓宽学生获取和掌握课程知识与实验技能的途径。
通过上述路径，在保证课程内容的新颖性、适用性、系统性和独立性的基础上，满足专业教学体系对学生知识能力结构培养的系统性与完整性要求， 培养学生解决实际工程问题的能力。
五 混合式教学的具体实践
针对上述探索路径，教学团队与昆山巨林科教实业有限公司合作，遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原则，对互换性课程进行混合式教学的实践研究。
以国际工程教育认证为依据，以行业、企业对人才需求为导向，积极探索课堂教学模式的创新， 打破传统教学模式，采用“线上自学、线下探究” 的课堂模式，以学生探究为主，教师引导补充为辅， 探索线上线下混合式教学新模式。将产业和技术的最新发展、行业对人才培养的最新要求引入教学过程，将机械制造业最新发展技术与课程知识点相结合，更新教学内容，完善课程体系，突出课程特色，建成满足行业发展需要的课程和教材资源，提升教学质量。制定符合行业人才需求的核心课程教学大纲，包括模块化处理的知识章节、对应的具体课时分配、实验教学与实践、线上线下习题库等。
以问题为导向，改建并完善核心课程的实验实践教学，增加线上虚拟仿真实验内容，完善线下实验内容与实验方案。注重实践教学环节建设，将实际生产中的典型问题引入到教学中，以案例分析为主提升学生解决实际问题的能力，校企联合共同开发实验项目，尤其是虚拟仿真实验，实现企业新技术在课程建设中的应用。
在企业的支持下，全面升级实验中心公差实验分室，并突出教学内容在车辆工程、工程机械、机械制造等特色专业的应用，借助大学生创新比赛以及挑战杯比赛中实物模型的制作，使教学内容与实际相结合。同时贯彻“理论课程和实验课程”并重的思想，将实验教学从以前的验证性实验改变为“验证性实验 + 创新性实验”模式，进一步激发学生学习与探究的积极性和主动性。
综合考虑课程相关的教学队伍、教学体系、教学内容和教学方法等因素，进行教学大纲和实验大纲的修订。参照国家、国际新标准，制作新的电子课件与试题库，对教材进行了与时俱进的修订。加强创新教育与实验课的建设，开发课程教学软件和精品课程网站，通过教学软件和精品课程网站，来表现一些复杂的图形和位置关系，提高知识点与相关概念的可视化与可理解性，促进教学质量的提升。今后，将继续加强互换性课程的精品课程和资源共享课程的建设，在建成省级精品资源共享课程的基础上，继续加强课程内容和实验环节的改革， 融入英文课程内容，将互换性课程的测量实验向创新型实验的方向发展。以大学生机械创新设计大赛、“挑战杯”和大学生创新项目为契机，结合课程特点， 提高学生的实践能力和创新能力。
六 结语
在互联网信息技术飞速发展以及新冠肺炎疫情的影响下，高等教育模式向线上线下混合式教学模式的转变势在必行。在混合式教学模式的探索与实践中，应当结合行业发展需求、现代教学技术、授课对象特点以及混合式教学模式的固有形式，与行业企业共同进行课程教学和实验资源以及教学方法的开发、整合、改革，从而完成线上线下混合教学。在改进课程内容，优化课程体系，创新教学方法的基础上，制作线上教学资源，完善并形成新的课程内容资源库与完整的课程体系，结合本科生课外学术比赛，增强学生的自主学习能力，培养学生解决问题的实践能力。
参考文献
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