混合式教学法在高校《智能制造技术》教学中的应用

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

赵琳 张安彩 潘广源 张森 付立悦

(临沂大学自动化与电气工程学院 山东临沂 276000 )

摘要

《智能制造技术》不仅是高校教学体系的重点课程,还是现代工业的核心领域,作为培养人才的重要基地,高校需强化《智能制造技术》教学效果,提高学生创造思维能力和知识获取能力等综合能力。混合式教学法凭借自身优势得到了广泛应用,在《智能制造技术》教学中的成效尤为明显。本文将围绕混合式教学法的应用优势、智能制造技术课程的特点、混合式教学法在高校《智能制造技术》教学中的应用策略展开探讨。


关键词

混合式教学法;《智能制造技术》;个性化学习需求;教学策略

正文


引言

混合式教学融合了在线教学和传统面对面授课的教学优势,打造出“线上”+“线下”教学的新模式。混合式教学倡导将学习的主动权交给学生,学生各方面意识和能力均已相对成熟,学生可根据自身能力水平和学习需求随时随地获取学习资源,以满足个性化学习需求。混合式教学法还可以增强教师和学生之间的双向互动,便于教师实时跟踪学生的学习情况,及时指导和纠正,提高教学效果。

一、混合式教学法的应用优势

(一)满足学生个性化学习需求

学生均为独立个体,学习能力、知识储备、专业技能和学习需求都有所不同,混合式教学法可以为整个教学活动提供多样化的资源,包括教学视频、微课课件、电子书籍等,便于学生根据学习需求寻找教学资料。传统教学主要以线下面对面授课形式为主,学生需跟随教师的教学节奏来学习,然而学生各方面能力的差异导致很多学生对学习感到吃力。在混合式教学模式下,学生可以自行安排学习时间,不必受时间、地点等因素限制,且若学生对教师讲授的内容未能充分理解,还可以通过反复观看教学视频、查阅资料等突破该知识点。另外,我国提倡“因材施教”,应用混合式教学法可以帮助教师全面掌握学生学习状况,对学生进行科学分组或分层,再为不同层次的学生制定针对性的辅导方案,缩短优等生、中等生和后进生之间的距离。

(二)丰富教学资源

教学资源涵盖范围较广,除传统意义上的教材、教辅材料外,还便于教师整合电子教材、在线课程和学习视频等,给教师的“教”和学生的“学”奠定物质基础。混合式教学法共分线上教学和线下教学两个部分,互联网时代背景下,信息传播方式更加便捷,教师根据教学经验制作的教学视频可以在网络上发布,且支持观看、互动、下载等功能,使教学资源能够突破时空限制。学生也能通过网络平台访问互动课件、在线测试和实时教学等板块,获得与课堂教学相关的内容。另外,混合式教学法下的教学资源不仅内容丰富,还具备随时更新的优势,确保学生能接触到最新教学内容[1]

(三)增强教学效果

混合式教学法还具备增强教学效果的优势,原因在于其结合了传统面授教学和在线远程教学的优势,既能发挥教师的教学作用,又能提升学生学习主观能动性。该教学法除了能提供丰富的学习资源和促进个性化学习外,还有着极强的教学互动性,师生之间的互动不再局限于课堂,而是能够在线上学习平台上以实时互动、讨论、问答等方式进行。站在学生的角度来看,学生观察网络教学视频时能够发现,同一个教学视频的播放量可能达到几万至百万不等,评论板块下充斥着其他学生提出的问题,也有相应的答案或思路,使得学生茅塞顿开。另外,在线学习平台普遍具有实时评价功能,学生将完成的学习任务上传平台后可以快速获得反馈,包括系统对学习任务的评估结果,以及学生存在哪些问题。教师将系统反馈和自己对学生的评估信息相结合,能够提升教学评价精准性,根据教学结果制定的教学计划更加具有针对性和有效性。

二、智能制造技术课程的特点

《智能制造技术》围绕国家战略“十三五”“十四五”规划和《中国制造2025》,紧扣智能制造、基础制造、智能设备、纳米科技、绿色设计、3D打印技术、人工智能、“互联网+”“工业4.0”“数字化工厂”等领域的具体知识,属于自动化类专业的核心课程。与其他机械类和自动化类专业课程相比,《智能制造技术》不仅教学内容更加丰富,还体现出多学科交叉、技术含量高、实践性强、创新性强等特点。从多学科交叉的角度来看,该课程涉及机械工程、计算机科学、自动化技术和电子信息等多学科领域;从技术含量高的角度来看,因其涉及的学科领域较多,却多与数学、物理、计算机、大数据、云计算等有关,本身即蕴含着技术含量高的特点,同时,其对学生各方面能力的要求也较高;从实践性强的角度来看,《智能制造技术》课程涵盖模拟仿真、控制系统设计和智能机器人等实操内容,若学生实践操作能力不佳往往难以在该课程中取得良好的成绩;再从创新性强的角度来看,智能制造技术的发展日新月异,学生在掌握基础知识的同时,还应具备创新思维能力,学会以不同思维看待问题,寻找新的解决问题的方法[2]

二、混合式教学法在高校《智能制造技术》教学中的应用策略

(一)教学资源数字化,奠定教学物质基础

“在线教学”是混合式教学法的重要组成部分,在实施该教学法前,高校应先将教学资源数字化,以便为教师制作教学视频、学生自主学习奠定基础。教学资源数字化需要将传统纸质资源和实物资源转换成数字化的形式,转换后的教学资源更便于存储、管理和传播。教师也应认真剖析教材内容,找出教学重点和难点,为学生录制讲解步骤详细的微课视频。

例如,临沂大学近年来打造了数字化的教育资源库,不仅将教材内容转化为数字化形式,还通过互联网或其他渠道收录了大量优质教学内容,包括线上教学视频、PPT等,同时还打造了虚拟仿真课堂。“智能制造技术”是主要教学内容之一,高校不仅建立了智慧树在线课程,还针对该课程进行了更为细致的划分,包括“机械加工与装备视频库”、“金属切削工程及控制素材库”和“机械制造图片集”等。教师制造教学课件时即可登录系统下载相关资源,学生也可以根据自身学习需求通过索引快速找到合适的学习资源。另外,《智能制造技术》作为省级一流本科课程,以培养具有“爱国情怀、法制意识、社会责任、文化自信、人文精神、学术诚信、工程伦理、价值塑造和沂蒙精神”的创新人才为目标。在建立教育资源库时,收集了此行业的代表性人物信息,包括生平事迹、工作记录影像、照片等。一些典型的“机器人大赛”等也被纳入其中,作为教学案例使用。

(二)以问题为驱动,构建实践实训教学体系

《智能制造技术》具有实践性强的特征,在应用混合式教学法的过程中,需要有完善的实践实训教学体系做支撑,教学过程中也要注重“问题驱动”,调动学生思维运转,引导学生完成理论与实践的结合。教学内容中,“基础制造技术知识模块”的教学内容更具实践性,其主要包括铸造加工工艺、塑性成形加工工艺、焊接加工工艺、热处理工艺和金属材料基础知识;切削刀具材料;超高速加工技术、超精密加工技术、微型机械加工技术、快速原型制造技术等。因此,实践实训教学的重点通常会聚焦在这些知识点上[3]

例如,教学“超高速加工技术”时,教师先从问题驱动的角度入手,激发学生的学习兴趣,提问学生“何为超高速加工技术?”“其对我国机械制造领域产生了怎样的影响?”“超高速加工技术有哪些?”“应用相关技术时应注意哪些细节?”等。为了确保实践教学的有效性,教师需要提前了解本校的实训基地基本情况,以便根据现有的教学资源制定实训方案,或设计仿真实验方案。《智能制造技术》课程要求学生具有创新能力、动手实践能力和解决问题的能力,实践是提升学生各方面能力的有力途径,教师可以根据“超高速加工技术”设计一个模拟实验项目,内容如下:

1 基于超高速加工技术的工业机器人仿真实验内容与实施


线上内容

线下内容

发布学习任务;发布课前预习问题与课中引导问题;预习相关知识。

发布线下实验内容任务与要求。

在线学习智能生产线工业机器人I/O配置设计的步骤及注意事项;结合项目在线学习Robotstudio软件工业机器人I/O配置操作方法;思考实践中超高速加工技术在其中起到哪些作用,具体的应用范围是什么?

学校与合作的企业取得联系,为学生争取现场观察智能生产线加工工作情况;观察现场人员工作情况,分析作业流程图;利用Robotstudio仿真软件进行实验。

引导学生在线讨论超高速加工技术在工业机器人中的应用领域及要点;将重点信息整理成表格或文字提交至系统。

教师根据学生表现对学生加以评价和指导,帮助学生解决实践过程中出现的问题。

(三)融入“课程思政”元素,开展跨学科联动

基于《智能制造技术》课程的特点,在开展混合式教学的过程中,还要注重融入“课程思政”元素,使学生在获得知识的同时,能引发对价值领域的思考,在教师的指导下成长为具有爱国主义情怀、法制意识;社会责任、文化自信、职业道德的高品质人才。因此,很多高校会从跨学科联动的角度入手,通过剖析教材内容中的课程思政元素,融入思想道德教育。通常情况下“课程思政”元素的融入更多地体现在线上课堂,而线下课堂和实践环节更多的是要让学生将在线课程中学习到的内容内化为形成。

例如,教师先充分了解了课程内容,挖掘出相应的思政元素,然后围绕这些元素和具体的教学内容为学生制备了课件,方便学生自主学习。模块一“智能制造技术预备知识模块”主要包含制造业变革及挑战;智能制造技术概念、实质及工业化国家制造业的发展战略;智能制造技术的内涵与关键技术;智能制造技术发展方向;智能制造技术的技术前沿几方面内容。若要融入课程思政的内容,教师可以结合华为“5G”案例,让学生客观地了解我国芯片技术的发展现状,使学生认识到“科技兴则民族兴,科技强则国家强,核心科技是国之重器。”或分析中美贸易摩擦中制约中国的核心要素——科技创新,以及中国在智能制造的诸多核心领域依然“缺芯少核”,激发学生的爱国情怀和为国争光的热情,树立课程信心,建立专业荣誉感和职业使命感[4]

(四)采用多元考核方式,促进学生全面发展

教学考核是教学活动的重要组成部分,分析教学考核结果能够让教师全面了解学生的学习状况,学生也能明晰自身存在哪些学习问题。以往的教学评价方式已经难以满足当下的教学需求,需要改革考试考核方式,让学生对“课程思政+创新能力”的内化变被动为主动,解决学生为获得学分而被动学习的现象。另外,校企联合已经成为高校教育的主流方式,评价主体需要从单一的“教师评价”转换成“教师评价+企业评价+学生自评+生生互评”的形式,评价方式上也应体现出多样化。

例如,临沂大学通过混合式教学法开展《智能制造技术》教学工作时,对传统考核体系进行了优化,采用了“过程性+期末”多元考核方式,以智慧树线上学习考核、演讲展示考核、研究报告、期末考试、思想和政治评估等方式全面评价学生表现,再根据具体的评价结果制定后续教学方案。如演讲展示考核,教师为学生提供20篇关于智能制造技术的最新研究外文文献,要求学生以小组的形式完成翻译,并制作PPT用于课堂展示;再如期末考试,在常规性知识类考核的基础上加入科技论文考试,同时设置25分结合思政考核的非标准化试题。最后由教师整合关于学生评价的全部信息,为之后的教学提供依据[5]

结束语

综上所述,高等教育以为国家培养杰出人才为主要目标,采用混合式教学法不仅能帮助学生巩固理论知识,还能提升学生的专业能力,在培养学生创新精神和科学研究精神等方面也能起到积极作用。教师应掌握混合式教学法的应用要点,并从整合教学资源、构建实训教学体系、促进跨学科联动、推进产教融合和优化考核方式几方面入手制定具体的教学计划。
参考文献

[1]祝洲杰,陈昌安,尤光辉.虚实一体,提质增效——智能制造数字孪生技术实践基地建设探索与教学实践[J].中国多媒体与网络教学学报(中旬刊),2023,(12):127-130.

[2]郭浦山,刘雅玄,潘海军,张屹.智能制造工程线上线下融合教学模式优化研究——以“机械制造技术基础”课程为例[J].教育教学论坛,2023,(47):169-172.

[3]刘永刚,姚立权.基于数字孪生的虚拟仿真技术远程教学实训的应用研究——以智能制造技术专业为例[J].湖北开放职业学院学报,2023,36(18):145-147.

[4]吴兴.智能制造视野下机械制造技术课程教学问题及改革策略研究[J].农机使用与维修,2023,(01):133-135.

[5]梁艳,贾先.线上线下混合式教学在实践课中的应用研究——以《智能制造技术》课程为例[J].科技视界,2020,(34):18-20.

 

课题项目:本文系:第二批山东省一流本科课程《漫谈智能制造技术》,项目编号:鲁教高函〔202124 -95,山东省教育厅,20218

 

 


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