新工科背景下IM-OBE导向的混合式课堂教学研究

    郭锐 赵之谦 袁晓明 赵静一

    

    摘?要：当前传统的液压传动系统课程因为缺乏系统性、针对性的教学与项目实践，已无法满足新工科背景下的人才培养需求。本文以燕山大学《液压传动系统》为例，提出了基于沉浸式学习产出（Immersion-Outcome based education，IM-OBE）的教学方法。在教学过程中，通过线上线下相结合，以学生做为主，应用为本，让学生寓学于做。在项目实践方面，创建沉浸式、快乐型、开放性的团队模式，组内人员相互监督，让学生进行自主式、协作式学习，形成新的培养方案。通过不同角度评判学生的能力，为液压专业方向新工科人才培养探索新路径。

    关键词：液压传动系统;新工科;沉浸式;学习产出

    一、问题的提出与解决

    《液压传动系统》课程是机械工程学科非常重要的技术基础核心课，是液压装备设计、使用和维护所必须掌握的专有技术和专门知识[1]。传统的《液压传动系统》课程缺乏工程性的教学，已不能满足新工科人才的培养需求[2]。高校《液压传动系统》课程的实际教学过程中存在以下问题：

    （1）在缺乏液压系统项目经验的情况下，学生很难掌握与液压工程相关的方法;

    （2）采用传统的考核方法并不能完全真正反映学生的工程能力;

    （3）理论知识的枯燥导致学生主动性和积极性不足。

    因此，在国家推进新工科的建设与发展的战略背景下，本方法改变现有液压传动系统教学模式与项目实践环节，以促进学生理论与实践水平的可持续发展，适应新时代工业发展的要求[3]。

    二、教学方法的基本概念和理论

    （一）基于IM-OBE的教学方法

    在新工科的背景下，依托线上线下教学模式，利用MOOC课程与学习通软件对学生学习进行引导，提出了基于沉浸式学习产出（Immersion-Outcome based education，IM-OBE）的教学方法，用于培养具有创新能力、自主学习能力的实践型学生，本方法以液压传动系统内容为主线的设计思路，以项目为核心，以实践为重心，以线上课程为辅助，完成对学生的教学，把课堂带入讨论课形式，进入一种“沉浸”体验的学习状态，把知识印刻在学生脑海[4]，课程设计反映理论重实践，实践重体验的教学思想;在内容安排上，强调能力训练，为每个学生在知识和技能等方面的协调发展提供平台，引导学生的兴趣、激发学生的潜能，为培养新型高级工程科技人才奠定基础[5]。

    （二）互联网背景下的线上线下混合模式

    把《液压传动系统》传统课程引用到“互联网+教育”线上线下教学模式中[6]，使其从“封闭”走向“开放”，整合校内外优质资源，培养学生主动吸收知识的需求，并将其引入工程实践，训练学生的技能，产出学生积极思考、主动学习的能力，使学生能充分运用专业知识，并提高其解决液压传动系统理论和工程实践问题的能力。课程主旨分为三个模块，其关系如下图所示：

    三、课程特色与教学实施过程

    （一）课程特色

    本课程为学生提供丰富的教学案例、单元测试、模型解释，真正的完成培养全面发展的高素质工程技术人才的目标。在教学上，利用线上课程向学生讲授知识的同时融入互动环节，并向同学进行语音、视频答疑，加深学生对液压传动的实际运用印象;在项目实践环节，利用MOOC平台项目实践课程对相关产品的液压基本回路的简单搭建进行预习，使同学在理解、掌握回路原理的分析之后，进行上手操作，培养自主学习与动手能力。本方法改变了现有给予型的教学方法，进行跨界交叉融合，学生可以体验到课程在实际工程中的应用，变要我学为我要学，从而提高学习意识和学习主动性。让学生和教师都走出舒适区，全面改变教风、学风，发挥师生潜力。

    本课程利用中国大学MOOC平台中燕山大学姚静老师的《液压传动与气动》完成线上教学。利用学习通APP串联线上课程与线下授课，通过学习通对学生线上学习进行实时反馈，在课堂上以学生上台讲演、讨论和实际工程项目设计为教学形式，以项目为驱动，涵盖认知型、设计型和综合型的实验内容，为学生提供全方位的实验资料。同时能够给学生创造良好的教学环境和学习氛围，学生能够自主地完成各个基本模块的学习，能够充分体验整个团队完成工程项目的全过程。

    （二）教学实施过程

    （1）开课前，教师应该使学生充分了解学习通、MOOC平台，明确课程教学目标与教学内容、课程教学安排与考核方法，培养学生的自我管理能力。

    （2）在線上，利用学习通建立课程，利用MOOC中授课，上传教学资源并逐步完善，并通过学习通APP接收老师发布的作业通知并可查看教学资源。学生在MOOC课程平台上完成教学PPT、习题及其他扩展资源的自主学习，对学生做的每一章节的单元测试进行定时检查，未完成者按缺勤处理。

    （3）在线下，对于MOOC课程中没有听懂的内容，学生可在讨论时间自主发问，老师对线上出错率高的习题进行一一讲解，不把问题留在课堂，增强学生学习的自觉性，变被动学习为主动学习。具体实施步骤如下：

    ①课前，利用学习通APP一键签到或者手势签到，实现高效考勤。

    ②课中，学生通过老师引导自主发问，每位学生都可以发表自己的想法与观点。对于典型问题，同学们可以在课堂上面对面发表言论，任意发表自己的想法。利用学习通记录每个学生的学习结果，根据学生的回答，老师可以现场作出评价，并记录在学习通上。认真听讲的学生会得到额外的加分，而那些课堂上表现糟糕的进行减分，这些都会计入总成绩中，而且学生可以在学习通APP中查询到自己的课堂得分，从而调动课堂上学生的积极性。

    ③课后，老师可以额外地布置作业或兴趣项目，让那些想要更进一步了解液压的学生得到知识扩充，综合能力得到提升。利用学习通APP对教学进程进行监督，实现相互监督和信息交流，通过APP提交作业具有一定的新鲜感，提高学生对课程的积极性。

    ④学生利用对液压传动基础知识的理解，针对液压基本原理、规律等问题，独立设计并实施验证实验，采集数据，并对数据进行分析得出结论。创建沉浸式、快乐型、开放性的团队模式，组长对组内人员的工作进行分工，每个组内成员根据自己的分工，组内人员相互监督，向组长提交相应的研究报告，最终全组汇总成一份项目报告。

    四、结论

    本论文将IM-OBE教学法应用到《液压传动系统》教学中，将理论教学融入到实践过程中。改变传统的以教师讲授为主的教学模式，学生在整个课程学习的过程中处于主导地位，不仅可以学到理论知识，而且锻炼了学生工程应用能力，培养了协作共赢的品质，充分发挥学生的主动意识，培育与“产出”学生分析、理解和解决本课程的理论和实践问题的能力。基于IM-OBE的教学以塑造全面型人才为方针，以创新、融合、共享为建设理念，为培养液压人才，推动新工科建设，发挥了积极的推动作用。

    参考文献：

    [1]张俊俊，兰若璇，刘丽娟.“新工科”理念下的液压技术人才培养课程体系改革[J].西南科技大学高教研究，2020，36（01）：52-55.

    [2]马长林，冯永保，李锋，等.提高《液压传动》课堂教学效果的探索与实践[J].教育教学论坛，2015（13）：147-148.

    [3]刘成强，李志，何绍华，等.新工科背景下应用型本科院校液压传动课程教学探讨[J].中国教育技术装备，2019（24）：82-84.

    [4]刘丽兰，陈恩来，谭晶，等.增强现实技术在《机械设计》课堂教学的应用[J].教育教学论坛，2018（08）：177-180.

    [5]王会.机械原理课程的混合式教学研究与实践[J].河北农机，2020（05）：53-54.

    [6]曹阳，郭尔聪，何文斌.工程认证下翻转课堂在《液压传动》中的應用[J].教育教学论坛，2019（02）：202-203.

    基金项目：燕山大学机械工程学院教学研究与改革项目（编号：JX2019HUJG01;JX2019JCJS03）;燕山大学研究生课程思政教学建设与改革项目（SZJG201905）;燕山大学研究生教育教学改革项目（JG201815）

    作者简介：郭锐（1980—），男，汉族，河北衡水人，博士研究生，副教授，研究方向：机械电子工程。

    通讯作者：袁晓明（1984—），男，吉林白城人，讲师，主修机械专业。