基于关键能力培养的翻转式工程训练教学研究

邢健 郝德成 黄飞

摘要：该文将“翻轉课堂”的理念引入工程训练教学之中，尝试通过翻转式工程训练教学模式来解决以往教学中存在的若干矛盾，激发学生的主动学习能力和学习积极性，实现个性化的深度学习。根据现有教学内容结构，通过网络信息化技术合理设计，实现翻转教学与工程训练有机结合，在工程训练教学中达到对学生关键能力培养的目的。

关键词：关键能力;网络平台;翻转课堂;工程训练

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）36-0115-02

1 背景

2017年9月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于深化教育体制机制改革的意见》指出：“在培养学生基础知识和基本技能的过程中，强化学生关键能力培养”。由此看出，高等教育教学过程中对学生的四种关键能力（认知能力、合作能力、创新能力、职业能力）的培养至关重要。

2 工程训练翻转课堂研究现状

翻转课堂教学模式是以学生为主体，以全面提升学生素质为目标，一方面注重知识的传授的重要性，另一方面更强调学生对所传授知识的自我吸纳，由此锻炼学生的独立学习能力，培养学生在学习过程相互协作能力，提升学生语言表达技能、提高学生的创造力想象以及组织、管理能力等。我国高校从2012年就逐渐以“翻转课堂”为内容的教学方法改革尝试，至今，在各个学科领域开展诸多研究并取得了丰硕的成果。在中国知网数据库以“翻转课堂”和“大学”为关键词对2012-2019年期间的文献进行检索，检索到相关文献3013篇。但在工程训练教学课程中，运用“翻转课堂”或者“翻转教学”方法进行教学研究的案例很少。在中国知网数据库将“翻转课堂”与“工程训练”同时列为关键词对2012-2019年期间的文献进行检索，找到相关文献仅6篇。其中，杨琦[1]认为行动导向式翻转教学能够提高学生的学习兴趣，使学生自发学习的主动性提高，提升学生在工程训练过程中分析问题与解决问题的能力。黄海龙[2]认为工程训练翻转课堂教学法的实施，对于弥补高校工程训练平台多学科交叉师资力量的不足、激发学生学习兴趣、促进学生主动学习和探索能力培养、提升实践教学效果具有重要的意义。邬宗鹏[3]将翻转课堂应用于钳工教学，实践表明翻转课堂相比传统的填鸭式、灌入式教学有着明显的优势。刘翔[4]提出了“翻转训练”的实训教学新理念，对教学结构进行了重新设计，探索了工程训练教学改革的新思路。赵成龙[5]完善网络实训信息平台建设，优化实训教学过程设计，通过对数控车实训教学案例分析，体现翻转课堂教学优势所在。郑朝霞[6]认为工程训练是一门实践性课程，注重对学生动手能力的培养，在本门课程中运用翻转教学授课时，应该结合该门课程的特性以及各训练工种的特点综合分析考虑。在中国知网数据库未检索到围绕以“关键能力培养”进行设计、论述的“翻转式”工程训练教学内容的文章，因此，本文围绕该项内容进行论述。

3 基于关键能力培养的翻转式工程训练教学研究的意义

工程训练在传统的金工实习的基础上融合了现代制造技术，它不同于普通课程教学，教学过程主要是在实训室通过学生的实践而完成。据调查，多数高校的工程训练中心在开展教学过程都会存在这样或那样的矛盾，归纳总结普遍存在三个具有共性的主要矛盾：其一，实习内容增加较多，而学时增加较少，因此单一工种相对实习时间较短，较多的知识点无法深入展开;其二，工程训练是以实践为主，但一些课堂讲解内容却是不可缺少的，例如基础知识、安全规程、设备操控及加工步骤，这就使操作课时不足的问题更为突出;其三;学生所学专业的差异不但使学生对实训内容的个性化需求不同，而且很大程度上学生影响动手能力的差异，即便拆分成小班，仍无法满足每个学生的个性化需求。此外，结合各高校工程训练中心现有的教学模式，实践教学主要以保护学生安全为前提，因此，多数工程训练内容都是以传统教学方式为主，即重视“教”的过程，轻视“练”的过程。通常这种教学模式属于灌输式教学，学生接受知识是被动地接受，实践过程不能一直保持积极的状态。所以，本文尝试性地将翻转教学思想与我校工程训练教学相融合，目的是采用翻转式工训课堂来解决上述矛盾，激发学生的主动学习能力和学习积极性，实现个性化的深度学习，通过不同途径实现翻转教学与工程训练有机结合，达到对学生认知能力、合作能力、创新能力、职业能力等关键能力的培养.

4 基于关键能力培养的翻转式工程训练教学设计

4.1 基于认知能力培养的课程设计

培养学生的认知能力即引导学生独立思考、信息加工、学会学习、语言表达和文字写作等素养。结合认知能力的培养，建立教学信息交流平台，该平台可以为微信群、QQ群或网络平台。在教学设计上要求各工种任课教师根据授课内容提炼课程重点与难点，同时结合学生专业水准制作教学PPT、演示视频，内容需要由教研组全体授课教师把关。视频内容不宜过长，要重、难点突出，要求学生做好预习记录，对不懂内容及时标出，先通过同学之间相互交流或上网寻找答案，最后将难以理解的内容带到课堂，集中解答。此外，教师要在课上随机抽取学生代表，根据预习情况对本节课内容进行讲解，从而了解学生对知识点的掌握情况，略去较多基础知识讲解时间，给学生留有更多的动手实践的时间。该项教学设计的具体内容设计包括车削台阶轴、机械自由锻造。

车削台阶轴：将车床基本知识以PPT形式准备好，以视频形式对台阶轴加工工艺进行讲解，完成台阶轴的机床加工演示。课前一周，将PPT和演示视频传送给学生。课上，主要介绍车床操作要点，现场对学生的预习进行答疑，略去理论知识讲解部分，留下更多时间让学生操作;机械自由锻造：将锻造理论知识以PPT形式呈现，录制锻造各环节操作视频。课前一周，将PPT和演示视频传送给学生。课上，主要讲解锻造操作要领，针对学生的预习进行答疑，略去理论知识讲解部分，留下更多时间让学生实践操作。通过上述过程，学生能够锻炼自学、独立思考的能力，一定程度上培养了学生的认知能力。

4.2 基于合作能力培养的课程设计

培养合作能力即引导学生学会与他人合作，学会过集体生活，学会处理好个人与社会的关系。

培养学生的合作能力，需要建立“实践工作小组”。要求教师结合实际训练内容，合理划分工作小组，以小组形式布置课前任务，要求以小组分工形式完成整个任务，提高专业素养前提下，锻炼学生的合作能力。

该项教学设计内容以钳工制作六角螺母锤为例。在课前要求教师传送六角螺母图片（标有尺寸范围，但尺寸不唯一），让学生用机械制图软件（AutoCAD、Catia、Pro/e等）绘制六角螺母的零件草图，每组学生可以自行设定并标注草图相应尺寸，同时要求学生通过三维制图软件绘制出六角螺母的三维模型。因此，要求每组学生在上课之前需要通过相互交流研究，共同学习相关制图软件，达到能绘制零件的要求。对于教师还有几点要求：一是要各组制定六角螺母的加工工艺文件;二是要准备该课程的任务书，主要包含课程目标、课程任务、课程过程、评分细则等;三是要准备相关视频，例如量具使用的教学视频、加工过程或工具使用的视频。学生在课前通过观看教师传达的教学视频，对本次课程就有了大概的了解，对于不易理解的问题，可以通过网络查阅资料或者小组内相互研究讨论的方式进行解决。如果还有不懂的问题，可以留在课上向老师请教。在课上，教师首先要对课前视频传送的六角螺母的加工要求、加工工艺过程、重点注意问题等重复讲解，加深学生对六角螺母制作的认知程度。然后针对学生的疑难问题进行解答，之后按照课前研讨情况将3-5人定为一组，在小组学生中选出一份绘制比较好的零件图作为小组加工标准图纸。各小组通过集体讨论制定加工工艺文件，依据工艺文件选取工具和设备并讨论其使用方法，合理分配加工时间，提出工艺优化方案。通过六角螺母的设计加工过程，学生不但锻炼了实践动手能力，还能够熟练掌握钳工基本操作要领和方法，同时能够锻炼学生对具体零件加工工艺流程的制定方法，体验工程上如何将图纸按照技术要求转化为加工工艺文件。学生充分通过相互研讨，能够提出技术改进方案和优化措施，在课前预习、课上加工过程也锻炼了小组学生之间相互合作、相互协调的能力。

4.3 基于合作能力、创新能力、职业能力培养的课程设计

创新能力的培养能够激发学生好奇心、想象力和创新思维，养成创新人格，鼓励学生勇于探索、大胆尝试、创新创造，积极动手实践和解决实际问题。

结合该方面能力的培养，需要开展实际项目进行针对训练。开展实际项目训练是翻转课堂在工程训练应用过程中对实践技能训练的进阶练习，是提高大学生工程训练综合能力的重要途径。其一，实践操作的内容以实际项目为载体，这个过程是在前期实习培训基础上开展进行，围绕具体产品生产周期的全过程，要求各小组针对项目产品进行市场需求分析、结构方案设计、工艺方案设计、制作成本预算等一系列分析。其二，开展实际项目训练进行小组组建，尽可能地合理搭配学科、特长，即小组成员尽量涵盖不同专业，成员之间兴趣、特长要有所差异，这样才有可能充分实现成员之间的能力互补，使其各尽其能，为项目合作开展打下良好基础。其三，在项目合作推进过程中，学生之间通过合作学习和观点的交流，就可以达到更多的理解，形成良性的互动与竞争。最后，小组要根据阶段性的成果形成报告，小组成员要定期举行报告会，成员之间对阶段性成果进行汇报、总结、分析，同时探讨遇到的问题以及相互提出下一步解决方案以及下一阶段的计划，直至项目结束。通过上述过程的训练，对培养学生创新能力和职业能力都具有重要意义。

该项教学内容设计将依托全国大学学生各类科技竞赛，通过竞赛学生设计或加工具体作品，真正意义上锻炼了合作能力、创新能力、职业能力。

4.4 教学检验

按照上述教学设计，对电自1911-电自1915班，每班随机抽取5名同学，总计25名同学进行一学期试验。试验结果显示每班被抽测5名同学，操作成绩均处于该班级前15%，期末理论成绩均处于该班级前20%以内。25同学中有20人参加省级大学生科技竞赛，10人参加2项以上大学生科技竞赛，3人参加国家大学生科技竞赛，大赛参与率是未参加抽测同学的8倍。实验结果表明上述教学设计效果良好，达到预期目的。

5 结束语

通过实践证明，在工程训练过程中实施翻转教学，能够激发学生的主动学习能力和学习积极性，实现个性化的深度学习，不但能够提高学习效果，更重要的是能够达到对学生认知能力、合作能力、创新能力、职业能力等关键能力的培养。

参考文献：

[1] 杨琦，邓小民.翻转课堂和行动导向教学模式在工程训练中的应用[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2016，33（3）：74-75，88.

[2] 黃海龙，李元.基于翻转课堂理念的工程训练教学改革探索[J].实验室研究与探索，2016，35（12）：215-218.

[3] 邬宗鹏，陈彬.基于翻转课堂教学模式在工程训练教学中的探索与应用[J].湖北函授大学学报，2017，30（8）：126-127，145.

[4] 刘翔，夏旭辉，龚园，等.“翻转训练”教学模式探究[J].中国冶金教育，2017（5）：27-29.

[5] 赵成龙，石南辉，刘科明，等.翻转课堂教学模式在工程训练中的应用探究[J].国网技术学院学报，2018，21（4）：63-67.

[6] 郑朝霞，马红兵.翻转课堂在工程训练教学中的应用探索[J].中国教育技术装备，2018（18）：86-87，92.

【通联编辑：谢媛媛】