【高教讨论】罗大兵:“互联网+”时代工科类课程教学的思考

发布:西南交通大学教务处  2017-06-09

随着网络通信、云计算、大数据等技术的迅速发展,以及智能移动互联设备的快速普及,E-learning必将成为一种学习趋势。以慕课、微课以及其他教学APP为典型代表的“互联网+教育”已经给高校的传统教学带来了巨大冲击和挑战,学习者可以通过移动设备随时随地利用在线优质资源进行学习,提高了时间利用率和学习效率。“互联网+教育”也给高校的教学提供了一次难得的改革机遇,将线上学习与校内教学相结合,通过混合教学模式促进深层次学习已在各高校达成一定共识。然而,这种模式是否能够真的解决目前工科课程教学的弊端呢?下面结合机械类课程教改实践,谈谈“互联网+”时代工科类课程教学改革的思考。

一、传统工科课程教学的弊端

我国高校传统工科类课程的教学是以知识传授为主,采用的是教师在课堂讲授、学生听课记笔记的填鸭式教学模式,再配以若干验证性实验加深对一些重要知识的理解。对重要的课程,通常还配有课程设计,以提高学生的设计实践能力。然而,各校的课程设计题目往往雷同,且都是停留在纸面上,不要求实物制作,很难真正达到实践训练的目的。此外,每门课程单独设置课程设计,就机械类课程而言,相当于把机械系统割裂开,不能达到机、电、液、控制综合训练的目的,课程设计内容主要局限在本门课程所讲授知识的应用层面。因此,课程教学、实验、课程设计都是让学生掌握教师讲授的知识,学得最好的学生无非也就是记住了老师所讲授的所有知识。而对工科课程来说,比知识传授更为重要的是设计实践能力的训练,以及解决实际问题的探索能力的培养,而这些正是传统教学中所缺乏的。在当今的信息时代,知识更替速度很快,学生走上工作岗位后,必然面临解决实际问题的探索过程,以及对各类新知识的学习,然而他们并不具备通过自主探索去获取新知识的能力,从而不能适应工作岗位的需求。因此,极有必要对工科类课程传统的教学模式进行改革。

二、基于慕课的混合式教学改革

2013年起,国内掀起慕课课程建设热潮。到目前为止,国内知名的慕课平台就有中国大学MOOC、学堂在线、优课联盟、好大学在线、华文慕课等,累计开出的慕课课程2000余门,基本涵盖了所有的公共基础课和各学科的专业基础课。各高校都将本校最好的课程推到了线上,因此绝大多数线上课程都属于优质在线资源。面对线上大量优质在线课程,校内教学没有必要再去重复讲授课程的基本知识,这给高校课程教学改革提供了一个非常好的契机。将线上慕课与传统课堂教学相结合,开展基于慕课的混合式教学是目前被很多教师认可的一种教学模式。学生先进行慕课线上学习,掌握课程基本知识后再到课堂进行互动讨论,进行深层次学习,以进一步提高教学效果。我校机械设计课程在全国率先开展了基于慕课的大面积混合教学改革实践。

机械设计课程一直是我校的品牌课程,在国家级教学名师吴鹿鸣教授的带领下承担了一系列国家级教改项目,建成了“五位一体”(包括国家级的课程、名师、团队、实验示范中心和工科基地)的机械设计课程教学平台,获得国家级教学成果一等奖2次、二等奖1次。2013年,在原有优质课程资源的基础上,由吴鹿鸣教授领衔,率先建设了国内首门机械基础类慕课课程“机械设计”。目前,该课程正在“中国大学MOOC”平台开设第6轮,累计选课人数超过5万人,成为国内最具影响力的机械类慕课课程之一。

2015年起,西南交大校内的机械设计课程教学大规模地采用了基于慕课的混合式教学,即所有教学班全部进行改革。在具体教改实施中,将原来4学时的课堂讲授改为2学时学生线上学习+2学时课堂互动。在进入教室进行互动讨论之前,要求学生必须先通过慕课进行课程基本知识的学习,并完成线上的测验与考试。在课堂互动中通常包含了课堂前测、重难点回顾、知识应用、工程案例等环节。课堂前测主要检验学生线上学习情况;重难点回顾环节将线上碎片化的知识点进行梳理,使学生更清楚课程的知识脉络;知识应用环节通过互动让学生运用课程所学知识去解决设计问题;工程案例环节则将各类工程案例、学生科创实践遇到的问题引入课堂,讨论如何用课程知识去分析和解决实际问题。在教改实践中,提出了“三堂互融”混合式教学,将慕课课堂、互动讨论课堂、科创实践第二课堂进行线上与线下、课内与课外、理论与实践的深度融合。

在基于慕课的“三堂互融”混合式教学模式下,由于学生已经在线上学习了课程基本知识,课堂中就有更多的时间对课程的重难点、各类工程案例进行深入讨论。在教学中,积极鼓励学生参加科创竞赛,因为科创竞赛通常需要完成实物作品,对学生的动手能力和综合知识运用能力是很好的训练。学生为了解决科创竞赛遇到的设计问题,会自觉去线上查找并学习相关知识,以及进行课堂讨论,之后再利用课程所学知识去完成科创实践。为了帮助学生更好地开展科创实践,本课程团队今年初在“中国大学MOOC”平台陆续推出了“大学生科技创新系列课程”8门慕课,对学生的科创实践进行线上指导。

三、“互联网+”时代工科课程教学的进一步思考

采用基于慕课的混合式教学相比传统工科课程的教学模式在教学效果上有了一定改观,但大多数混合式教学仍是围绕课程知识而展开的,即使鼓励学生参加科创实践竞赛,但毕竟参赛人数比例有限。因此,大多数学生的实践能力训练仍是不够的。欧美国家工程教育给了我们很好的启发,我们知道欧美国家的工程教育主要是基于项目制的,对课程的基本知识讲授较少,通过几个设计实践项目,让学生去自觉获取知识,自主解决设计、制作等问题,因此设计实践能力得到了很好的训练。比如本校利兹学院主要采用利兹大学的培养方案,其中机械工程专业开设的design and manufacture III两门课程涵盖了国内机械制图、制造技术基础、机械原理、机械设计等多门课程的内容(国内讲课共计约200学时)。利兹学院这两门课每门对学生来说都是200学时,然而其讲课学时仅分别为20学时和13学时,即课堂上只讲授课程最基本的知识,其余学时主要以小组形式围绕3个项目展开:面向装配的设计(对门锁进行拆装,并提出改进建议)、小车的设计(设计并制作具有悬挂系统、控制系统的小车)和水力发电装置设计(设计制作一个微型的水力发电装置,并进行发电测试)。三个项目不仅要求学生自行查找相关资料进行学习,而且后两个项目均要求制作张贴海报和完成实物调试,并要进行小组间的比赛。不仅考察学生的设计、绘图、建模和分析能力,而且培训了学生的自主学习、动手实践、团队协作和科学表达等能力。然而,欧美工程教育的主要诟病是学生的知识体系不完善,在项目制的教学中,实践项目不能覆盖课程所有基本知识,学生只对项目涉及的知识印象深刻,而对课程其他相关内容知之甚少。我国沿用前苏联的教学模式,课程知识体系十分完善,但实践训练强度不足。

在“互联网+”时代,慕课给两种教学体系的融合提供了一个非常好的契机。在经过一段混合式教学的过渡时期后,若能对现有教学计划进行调整,让所有的专业基础课都通过慕课学习,并组织专门的线下考试进行检验,使学生建立完整的知识体系。同时,开设1~2门综合课程,实行项目制教学,通过几个包含机、电、液、控制的机械系统设计与制作实践项目,训练学生的自主学习能力、动手实践能力和团队协作能力。校内不再开设专业基础课,也去除相关的课程设计,学生有充裕的时间进行线上学习和开展实践项目训练。这种调整充分利用了“互联网+”时代的优势,兼顾了欧美模式和传统工科教学模式的优点,既培养了学生的综合能力,又保证了完整的知识体系。当然,要进行这样的调整需要制定周密的教学计划和完善的监管考核体系。

总之,在“互联网+”时代背景下,传统工科课程教学模式已越来越不能适应时代的需求,探索一种能够有效利用当前教育技术和教学资源,切实提高学生自主学习能力和综合实践能力的教学新模式势在必行。

(本文作者:罗大兵,系西南交通大学机械工程学院副教授)


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