数控技术课程在线教学方法探索与实践

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  摘  要:利用优学院教学平台对数控技术课程的线上教学方法进行探索与实践。从教学设计与方法、教学过程、教学效果这三个方面着手,探索研究并尝试开展了“一主体、三情境、双保障、多元考核”的教学方式,以达到有效提高教学质量和教学效果的目的。
  关键词:数控技术;教学设计;线上教学;教学方法
  中图分类号:G642      文献标志码:A          文章编号:2096-000X(2021)25-0080-05
  Abstract: This paper uses the teaching platform of excellent college to explore and practice the online teaching method of Numerical Control Technology course. According to the characteristics of the course, starting from the three aspects of teaching design and method, teaching process and teaching effect, this paper explores and tries to carry out the teaching method of "one subject, three situations, double guarantee and multiple assessment", so as to achieve the purpose of effectively improving teaching quality and teaching effect.
  Keywords: Numerical Control Technology; teaching design; online teaching; teaching method
  2020年初新冠肺炎疫情席卷全球,為在线教学的发展按下了快进键,“停课不停教、停课不停学”既是疫情防护的需要[1],也是学生学习成长的刚需。数控技术是机电工程专业一门代表性的专业课程,其课程内容具有多学科交叉、理论实践结合、发展更新快等特点,教学团队针对本课程的特点,积极响应学校号召,精心组织课程的在线教学工作,设计思政融入专业课程的教学内容,制定多元考核的教学方案,探索并开展了“一主体、三情境、双保障、多元考核”的教学模式。
  通过教师与学生在一个学期内完整开展的居家教与学的教学实施,最终检验了此教学模式在进行线上教学活动推进中的计划性和步骤性,保证了学生们线上学习的质量,取得了较好的教学效果。
  一、课程特点及线上教学问题分析
  数控技术是本科机械电子工程专业的一门专业课,授课对象为大学三年级的本科学生。课程内容涉及机械、电子、计算机、自动控制、数学等多学科交叉的技术知识,教学目标是培养机械电子工程专业本科生对数控技术、数控系统与数控装备的认知水平、技术架构、算法思想和基本的编程应用能力。核心教学内容包括数控机床的组成与工作原理、数控系统组成及工作原理、数控插补算法、数控编程基础及方法等。课程的特点是更新快,学科交叉,学科界限模糊,实践性强。对应用型本科生的教学来说,课程教学内容和知识点需要与技术发展的步伐接轨,注重拓宽视野和学习思维的培养,使学生能获得对数控技术持续学习的能力,应对技术发展的快速变化。因此,数控技术这门课程在线上教学过程中面临以下问题:
  1. 交叉学科知识点讲授难。数控技术课程内容涉及多个学科交叉知识点,对于机械专业的学生而言,在一些概念较多的非机械类知识点上,由于线上教学无法直接面对面交流沟通,学生理解起来难度较大,会影响学生对课程学习的兴趣。
  2. 缺少实物实践环境。线上教学在课程实践性内容的教授部分,无法同线下教学一样在教学实验室操作实验设备以及实际动手编程加工进行知识验证,会影响学生对知识内容掌握的深度。
  3. 课程答疑的时效性高。线下面对面教学方式下,教师对学生提出的疑问可以及时解答,答疑效率高。线上教学过程中,不同学生可能在不同时刻出现疑问,这对于教师答疑时效性的保证措施和方法提出了要求。
  二、教学设计与方法
  针对课程特点及线上教学面临的问题,利用网络课程平台优学院,结合微信平台和腾讯QQ,教学团队采用如图1所示的“一主体、三情境、双保障、多元考核”教学模式,重新梳理课程知识体系架构,融入课程思政元素,精细化课程内容设置,更新最新技术发展的知识点,构建起主题鲜明、体系完善、资源丰富的数控技术线上课程。
  (一)“一主体”:以学生为中心主体的教学内容设计与安排
  在线教学不同于传统面对面课堂以教师为主的教学模式,教师和学生在网络的两端,物理空间上的隔离使教师无法即时感知学生的学习状态,难以实施传统课堂上的即时性教学内容和教学方式的调整,以教师为主体的传统教学方式难以适应线上教学的需要,因此本课程转换师生主体,强调“一主体”即以“学生为主体”[2],围绕如何让学生主体保持对课程内容的兴趣,更好地理解和掌握知识来开展教学内容的组织,教学次序的编排。
  如表1所示,教学内容组织上,线下教学模式按照从核心到应用的逻辑组织教学内容,先介绍数控技术的核心载体数控系统的硬件和软件构成、工作原理,进一步介绍其核心算法,再进入到编程基础和指令,然后讲授数控技术的应用对象数控机床,最后讲述在数控机床上如何编程加工一个复杂零件,此方式下的授课内容组织上,知识点的前后逻辑性强,讲授起来前后知识点衔接紧密。
  但在线上教学时,学生无法与教师面对面沟通互动,讲授过程中不能及时从学生的眼神、表情得到反馈,教师不容易掌握讲课过程中学生对知识点的理解程度,因此将授课内容和次序进行了调换,以学生为中心,从学生容易理解的角度出发,先讲数控机床的组成和工作原理,让学生对数控技术的直接工具载体有直观的了解,然后再讲到数控机床的核心——数控系统[3],老师讲解数控系统如何对数控机床进行控制,进而再深入到数控系统内部的组成原理、插补算法[4],最后再进行编程方法的学习。此内容的组织虽然在知识点的逻辑结构上较线下教学松散,但是从实物直观认识到内部原理算法的内容组织,更容易让学生分段理解和掌握。   (二)“三情境”:紧密连接课前、课中、课后三情境的教学活动部署
  将课程建设的过程分为授课前、授课中、授课后三种情境。对本科学生而言,在线教学过程中,教师更多的是学生学习资源的提供者、学习过程的帮助者和引导陪伴者,学生是信息加工的主体和学习的主动者[5]。在课前、课中、课后三种情境下,需要有针对性设计不同的教学组织内容。通过对“三情境”下不同侧重的课程内容和方式的设计,让教学活动衔接更为紧密,学生学习更顺畅、更有效、更有获得感。教学过程的用来实现師生有效互动,强调学生的主动性和参与性,把更多的学习自主权和时间交给学生,把“控”变为“引”,把“教”变为“学”,把“管”变为“伴”。教学过程紧密连接课前、课中、课后三情境的教学活动部署,包括课前教学准备,课中跟进互动,课后答疑解惑。
  1. 课前教学准备。如图2所示,课前需根据教学大纲设置的每次课程内容,认真设计知识点表达形式,以文字、表格、图片、照片、视频等多种形式制作ppt,并合理设计思政元素的融入与表现方式,录制课程视频上传优学院“课件”,设置学习计划,明确学习任务,并设计课中测试题、主题讨论话题以及课后作业,同时搜集课程内容相关的资源(视频、文章、报道、论文等)上传优学院的“资源”库,供学生课前预习和课后复习下载使用。本课程构建了较为丰富的教学资源库,包括录制的课程视频、ppt课件、电子书等课件资源,相关技术文章、报道、技术视频、照片、论文等拓展资源,还有单元测试、综合测试等各类试题库,大约总计有300多个资源。
  每次授课前,教师根据上次授课的学生反馈情况,进一步优化课程内容,做好课程视频的录播,同步优学院更新课程内容,如图3所示在优学院上设置课程学习要求和学习计划,如图4所示课前提醒学生做好课前准备等工作。
  2. 课中适时互动。课中跟进互动形式如图5所示。上课过程中,提前10分钟打开优学院进行签到,并在微信群即时发布未签到名单,督促学生按时签到上课。课中查看优学院学习进度情况表,对进度慢的同学进行学习提醒,同时根据学生进度情况,如图6所示在微信群发起“抢答”、“随机点名”答题、“投票”等提醒,如图7所示利用优学院平台课堂互动功能,了解学生课堂知识掌握情况的同时也有助于课堂气氛的活跃。课中遇到断线等临时紧急情况,启动备用方案,在微信群上直接发布教学视频供学生学习。授课中,教师应充分利用优学院平台和微信平台等多种互动方式,提醒学生按时签到进入课堂,跟进学生学习进度,互动研讨主题话题,同时结合微信群的即时性沟通,与学生保持即时交流,同步掌握学生的课堂在线学习情况和遇到的临时性问题,对共性问题进行解答。这样可以做到有效的管理监督,督促学生主动学习,并及时检验教学效果。
  3. 课后答疑解惑。课后通过优学院讨论吧话题的讨论、作业的批改、微信线上即时沟通和交流,了解学生们的知识掌握情况,通过讨论吧(见图8)、微信群开展答疑解惑,及时给学生进行回复和问题解答。利用优学院的学习统计分析,了解不同班级、不同学生的课堂学习进度和时间,并通过课程微信群定向找人,一对一单独沟通答疑解惑。授课后,在优学院平台和微信平台为学生提供课后复习和知识扩充的线上资源(见图9),在优学院互动讨论吧进行课后的话题研讨,通过作业区和测试区了解学生对本次课内容的掌握和理解程度,以便在后面的课程内容中做出相应调整,在微信平台随时与学生保持互动交流,及时答疑回复(见图10)。并针对各知识点出一定数量的测试题,要求学生必须限时完成等。
  (三)“双保障”:平台线上资源预置与微信群应急资源发布双重保障教学不掉线
  新冠肺炎疫情期间,考虑到线上教学可能会因网络拥堵造成课程中出现掉线或资源卡顿严重的问题,导致课堂学习无法进行,本课程设计了平台线上资源预置和微信群应急资源发布的“双保障”建课方式,每次课前将课程视频、主题讨论话题和拓展的学习资源在优学院平台系统上传,供学生在非课堂时间下载。课堂中,遇到优学院系统掉线或卡顿时,即时转移到课堂微信群启动备选方案,将本次课次的视频资料和讨论话题发布到微信群继续完成课程教学,保障学生课堂学习不掉线。
  (四)“多元考核”:综合在线学习表现+实验考核+期末考核
  为了保证学生的线上学习质量,课程采用“多元考核”方式对学生学习情况进行考核,相比传统教学方式,线上教学方式更加注重对学生学习过程的考核,也是对学生学习过程的督促,“综合在线学习表现”包含了课件学习成绩、课件学习时长、课件学习进度、作业、讨论、课堂点名以及课堂表现多元考核项(见图11)。
  三、教学效果
  通过课前精心准备、课中良好互动、课后及时反馈、持续优化升级,学生反映总体教学效果良好,课程参与人数158人,课程访问量43926人次。课程资源浏览次数达到2261次,下载次数428次,视频资源达到211个,学生提交作业份数1196份,讨论话题学生回帖数达到1595个(见图12)。
  四、结束语
  本课程重点围绕在线教学如何教怎样学这一主题,开展了“一主体、三情境、双保障、多元考核”的线上教学模式的探索与实践,取得了一定的成效。在线教学对教师和学生来说都是一种全新的教学体验,给所有一线教师带来了主动改革改进教学的机会和动力,也提出了更高的要求与期待。如何呈现一堂有态度、有温度、有深度、有效度的高质量、高品质专业课教学,如何全面及时准确掌控课堂并兼顾学生自主学习与自主思考,如何更好地激发不同学生的学习积极性和自觉自律性,如何确保学习基础和学习能力不同的学生不掉队不散心,如何持续保持师生在线教学的激情和创造力,如何润物无声和谐自然地融入思政元素,如何不断改进提高在线教学质量等问题,都需要持续不断地加以实践探索和进行理论研究。
  参考文献:
  [1]姜延,张巨俭,陈春丽.疫情期间高校线上教学三部曲——以数据库基础课程的教学组织为例[J].计算机教育,2020,8(6):37-41.
  [2]段世红,姚琳,何杰,等.面向对象程序设计课程定位的探索和实践[J].计算机教育,2019(5):101-106.
  [3]强华,肖定寿.《数控加工技术》课程教学改革与实践[J].西南师范大学学报(自然科学版),2016(6):199-201
  [4]韩彥勇,于惠力,王妍玮,等.应用型本科数控课程实践教学的研究与实践[J].实验室科学,2013,16(4):119-123.
  [5]郭小荟,梁银,杜明.基于在线网络教学平台的程序设计课程混合学习模式及实践[J].计算机教育,2018(9):140-144.
  基金项目:广东省高等教育教学研究和改革项目“面向新工科的SPOC混合教学在数控技术课程应用与实践探索”(粤教高函[2018]180号);广东省教育厅创新强校项目“广东省普通高校机器人与智能装备重点实验室”(编号:2017KSYS009);广东省普通高校特色创新项目“面向大数据应用的车间装备智能化关键技术及应用开发”(编号:2017KTSCX176);东莞理工学院平台项目“东莞理工学院机器人与智能装备创新中心”(编号:KCYCXPT2017006)
  作者简介:尹玲(1978-),女,汉族,湖北黄冈人,博士,副教授,硕士研究生导师,广东省精品课程资源共享课负责人、东莞市科技特色人才,研究方向:智能制造与数控技术。先后承担国家重点研发计划专项、广东省重大科技项目等课题攻关,国家基金、广东省基金等基金项目。
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