基于翻转课堂的《机械制造技术基础》课程教学改革与实践

李晓科 文笑雨 曹阳 何文斌

【摘要】作为机械专业的关键课程，《机械制造技术基础》具有内容多样、教学难度大、实践性强等特点。为提升该课程教学质量，本文引入翻转课堂教学模式，从教学设计入手，通过实际案例对翻转课堂在该课程理论教学和实践环节中的应用展开了创新与改革。在此基础上，本文分析了翻转课堂教学模式在《机械制造技术基础》课程教学过程中的优势与存在的问题，并提出了相应的解决方案。总之，将翻转课堂应用在《机械制造技术基础》中，能够有效提升课程教学质量，同时也提高了学生解决实际问题的能力。

【关键词】《机械制造技术基础》  翻转课堂  课程教学  教学改革

【基金项目】本项目得到《面向智能制造新工科的机械设计制造及其自动化专业改造升级探索与实践》（批准号：2020JGLX051）、河南省高等学校青年骨干教师培养计划（批准号：2021GGJS090）的资助。

【中图分类号】G64   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2022）07-0100-03

一、引言

《机械制造技术基础》是机械工程专业的重要课程，该课程涉及知识面广、信息量大且与实际问题密切相关，对培养学生的工程实践能力至关重要[1]。

本课程有大量的实践教学内容，但由于实习安排存在着诸多不确定性，如实习地点、实习时间及教学任务等因素均给实践教学环节带来诸多限制，难以达到理想的教学目标[2]。因此，将实践课程与理论课程紧密连接至关重要。比如，在对车刀角度测量相关专业知识进行学习时，若能在理论学习后及时开展实践课程，学生就能对刀具的各个角度有直观的了解与深刻的记忆，否则学生不能将所学知识与实际生产进行联系，将会导致理论与实践脱节，产生降低学生的学习积极性，严重影响整体教学质量的后果。

翻转课堂教学模式从培养学生学习兴趣、提高学习主观能动性、促进学习效率等切入点入手，能够有效提高教学质量与教学效率。因此，在《机械制造技術基础》教学中使用翻转课堂将为传统教学带来一种全新的改变。

二、实施翻转课堂的必要性

《机械制造技术基础》是一门从工程材料、热处理、热加工、冷加工等方面研究机械零件加工规律的课程[3]。该课程知识面广、实践性强，但现有教学模式在理论教学和实践教学安排上存在严重的脱节现象[4]，导致理论知识学习难度大、工程实践缺乏理论指导等现象，严重影响了教学质量与效果。因此，探索新的教学模式尤为必要。

翻转课堂是以学生为教学主体、教师为主导的探究式教学模式[4-5]。该教学模式具有高效率、高质量等特点，因此在各大高校得到了大力推广。翻转课堂教学模式将微课堂、在线教学等现代信息技术充分融合，以网络教学平台为载体共享资源，能够随时随地再现教学场景[5]，有效提高了学生对课程的理解程度和工程实践能力[6]。此外，通过翻转课堂教学模式，学生可自主选择在线学习资源，有效缓解了教育资源分配不均和教师水平参差不齐的问题[7-8]。

翻转课堂同样可以运用到实践教学中。例如，在学习车刀角度测量相关知识的实验课程中，授课教师可将学生进行分组，给每组学生不同的车刀，要求学生进行角度测量和三维建模。学生在组长带领下进行任务分工，用车刀量角仪测量角度并记录，根据自己记录的角度利用三维建模软件进行车刀实体还原[9]。通过将教学主动权交给学生，实现从理论到实践再到设计的全方位学习，使学生将理论与实际相结合，有效提高了学习效率与学习积极性，同时也加强了学生对所学知识的深层次认识[10]。

三、教学设计

翻转课堂教学模式的引入，需要重新对教学内容进行设计，从而帮助学生对所学知识进行深入分析，理解各知识间的内在联系[6]。比如，在进行金属切削相关课程的教学过程中，要使学生对切削过程中的各种现象有深刻的了解，可以借助实际刀具和相关视频，学生通过观察、分析以及资料查阅，增强对重、难点知识 的掌握[11]。

在翻转课堂教学过程中，教师要充分把握课前准备、课中学习和课后复习三个阶段的工作。

课前，教师需引导学生利用网络教学平台观看相关教学视频，提前了解所学章节的重难点内容。由于《机械制造技术基础》教学内容专业性极强，其涉及理论与实践两大层面，在教学中更应当将理论联系实践作为主要原则。对教师来说，规划教学设计、制定课程导向是课前准备的重中之重。教师应当把握理论与实践的关系，在课件制作与课程设计过程中设置相关问题，引导学生思考，激发学生兴趣。对学生来讲，课程的教学内容与实际生产过程密切相关，学生不仅要掌握基本概念、原理，也应注重典型零件工艺路线、加工质量控制等车间实际生产视频的学习[12]，通过在课前用生动的实操视频教学替代书本上枯燥的理论知识，可以更好地激发学生学习热情，提高学生创新能力、自学能力和理论联系实际能力等[3]。

课中，教师应当注重引导，有意让学生成为课堂主体，可根据学生的特长、能力等方面对学生进行分组，让学生自主讨论、学习与探究。在设置分组时，也应当注意组内人数设定，若人数过少，难以形成浓厚的学习氛围，可能导致学习效率低下，甚至是有的学生浑水摸鱼;若人数过多可能因为课程时间的限制导致无法让所有学生阐述观点，更无法在小组内对其观点进行充分讨论。以上情况都不利于学生对课程知识的学习与内化。因此在设置分组时，应当将人数控制在3～5人，并根据课堂学生的总人数将组数控制在10组之内。为了激发学生的积极性，对小组的学习讨论实施小组与个人积分制，根据学生回答问题的积极性、准确性与难易程度给予相应的加分，最终的积分按一定比例纳入期末成绩，从而大幅提升学生在课堂中的参与度[11]。例如，在一面两销定位方式的讲解过程中，教师可以让学生分组进行讨论，从两个长圆柱销到两个短圆柱销，再到一个短圆柱销和一个短销边销的演变过程，让学生探究不同的定位销所限制的自由度，并要求学生能准确判断不完全定位、完全定位、过定位等现象。通过对定位规律变化的学习，引导学生发现问题、解决问题，从而锻炼学生的创造性思维[13]。

课后，学生可将课中没有理解的问题或课后遇到的新问题，利用网络教学平台进行公开讨论达到更深层次理解。同时，将教师布置的任务上传到教学平台，教师根据不同学生的完成情况进行评分，作为学生成绩的第二次评定依据。此外，教师将课上教学内容与课后习题进行整合，并上传到网络教学平台，使学生能够随时进行复习[12]。另外，教师还可根据课堂内容，布置零件加工过程仿真课题。如利用HyperWorks等虚拟仿真软件，对零件加工过程进行模拟，研究加工工艺参数对于材料成形的影响，提高学生使用现代工具研究、解决工程问题的能力。

另外，在线上教学过程中，教师可以设置双语课程教学模式。对于新工科的专业知识，很多先进的知识内容是由外国人提出的，相关的文献也均为外语，不同的书籍有着不同的翻译，而学生直接学习译文将会对知识的认知存在不同程度的偏差，这将对学生在未来工作中的沟通交流带来不便。若学生直接阅读外文原始文献，就可以对所学专业知识有更直观、更纯粹的理解。同时，双语课程能有效提升学生的英文水平，增强学生阅读外文文献的能力，帮助学生拓展国际化视野。

四、存在的问题及解决方案

虽然在教学过程中引入翻转课堂能够大幅度提升学生参与度，但在《机械制造技术基础》等工科专业课程教学过程中引入翻转课堂教学模式的实际操作中仍然可能存在一定的问题。

部分学生尤其是基础薄弱的学生可能存在对翻转课堂教学模式适应性差的情况。由于翻转课堂的教学模式需要学生课前进行预习，让学生在课前将相关专业名词等知识进行提前学习，才能使师生面对面交流时可以直接切入主题，拥有更高效的教学过程。但学生的学习能力参差不齐，甚至会有一些自制力较弱的学生在课前并不会自觉地进行预习，因此在课前学生预习阶段并不能保证学生都能对相关知识进行全面、清晰的认识，这将导致课堂上学生无法将自己在预习过程中不明白的点向教师表达，同时教师也无法有针对性地对学生进行解惑，所以教师与学生之间可能无法根据课程内容建立有效的沟通，甚至严重影响预期的教学效果[14]。

此外，在基于翻转课堂的《机械制造技术基础》课程教学过程中，教师之间需要通过多方面配合才可以顺利完成教学任务，其中包括教学大纲的编写、课前视频制作、教学活动安排、课后评估等一系列环节[15]。教师在每个环节的教学过程中都应针对不同的学生制定适宜的学习计划。例如，教師应仔细斟酌哪些内容适合学生通过视频独立学习，哪些内容适合在课堂中讨论，以及哪些内容适合留作课后复习等[16-17]，只有这样才能最大幅度地提高教学质量与学生的综合应用能力。

课后，教师还要通过与学生交流、增加实践练习、布置课后作业等环节来了解学生知识掌握的情况，并根据学生对专业知识实际掌握情况进行分析与总结，针对学生所欠缺的内容及时进行指导教学，这不仅需要学生在课前、中、后将预习、学习、实习几个层面均认真对待，更需要教师投入更多的时间和精力，将不同的授课阶段进行合理安排，包含课件、教具与实验设施等，以此保证翻转课堂的整体教学质量。此外，在翻转课堂教学模式进行一段时间后，授课教师应鼓励学生根据教学内容提出反馈，并根据反馈对教学内容、教学计划与教学团队进行及时商讨、探究，做到对教学反馈进行动态修改，促使教学计划与教学过程更加具有科学性和针对性，尽可能制定更合适的教学计划，持续改进课程教学质量。

五、总结

本文分析了《机械制造技术基础》课程在传统教学中可能存在的问题，提出了一种基于翻转课堂的新型教学模式，实现了课堂教学从教师主体到学生主体、从灌输到对话、从封闭到开放、从单一向多元的转变。翻转课堂教学模式在《机械制造技术基础》课程教学中的应用，为“以学生为中心、因材施教”提供了平台，转变了传统课程中教师和学生的固有身份，学生是课程教学中主动学习知识的角色，教师不再是知识的灌输者，而是作为课堂教学的组织者、学生学习的指导者，有针对性地为学生解惑，并注重理论联系实际，善于运用实际的生产场景替换课本上枯燥的原理，呈现出有声音、有动作、有讲解的教学，使理论和实践紧密衔接，提高学生的工程实践能力，更有利于培养学生成为一名合格的大国工匠。因此，在《机械制造技术基础》教学中使用翻转课堂，是一种改善传统教学模式可行的选择。

参考文献：

[1]张树仁，刘薇娜.“机械制造技术基础”课程教学方法的探索与实践[J].中国大学教学，2012（10）：65-66.

[2]李中凯，洪兆溪.机械设计教学改革探析[J].黑龙江教育（高教研究与评估版），2015（11）：3-4.

[3]张春燕.翻转课堂在《机械制造技术基础》课堂教学中的应用[J].当代教育实践与教学研究（电子版）， 2017（10）：18-19.

[4]陶亮，陈娟，潘克强，等.《机械制造技术基础》课程教学改革探究[J].教育教学论坛，2018（39）：32-33.

[5]毛明清.数字化建模与虚拟仿真技术在“机械制造基础”课程改革中的应用策略[J].教育现代化，2019 （63）：121-123+128.

[6]孙鸿远.基于翻转课堂的机械制造技术基础课程教学的探索与实践[J].南方农机，2019（24）：106+119.

[7]季晔.机械制造技术基础课程教学方法改革探索[J].中国教育技术装备，2014（20）：113-115.

[8]张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志，2012（4）：6.

[9]程瑞.“机械制造技术基础”课程教学改革与实践[J].湖北农机化，2020（8）：129.

[10] 张云河.自主学习型在线开放课程资源建设与应用研究[J].现代教育科学，2019（9）：143-147.

[11] 刘金婷.“互联网+”内涵浅议[J].中国科技术语，2015（3）：61-65.

[12] 李洪洲，孙雪梅，王月，等.翻转课堂在机械制造技术基础课程中的教学应用[J].黑龙江科技信息，2015（24）：161.

[13]成图雅，刘敏丽.优质专科高等职业院校建设 ——机械制造与自动化（智能制造）专业群建设研究与探讨[J].现代商贸工业，2018（16）：147-148.

[14] 张心越.翻转课堂在计算机应用基础课程教学中的应用研究[J].数码世界，2018（4）：57-58.

[15] 路君.基于微课和微视频的翻转教学模式下构建交互式学习环境[J].科教文汇，2016（23）：99-100.

[16] 童文军.翻转课堂教学模式研究[J].考试周刊，2016（25）：34-35.

[17] 朱从容.机械制造技术基础课程教学改革探索[J].高等农业教育，2012（3）：63-64.

作者简介：

李晓科，工学博士，副教授。

文笑雨，工学博士，副教授。

曹阳，工学博士，副教授。

何文斌，工学博士，教授。