信息技術(shù)在本科教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用

朱立達(dá) 李宗元 鞏亞?wèn)| 史家順 林君哲

摘 要 以機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程為例，介紹二維碼視頻、藍(lán)墨云班課、3D打印技術(shù)在本科教學(xué)工作中的應(yīng)用，并通過(guò)成績(jī)分析說(shuō)明這些創(chuàng)新應(yīng)用的具體效果。

關(guān)鍵詞 信息技術(shù)；本科教學(xué)；二維碼視頻；藍(lán)墨云班課；機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)；混合式學(xué)習(xí)；MOOC

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）23-0032-03

1 信息技術(shù)的發(fā)展及其對(duì)本科教學(xué)的影響

隨著世界進(jìn)入信息時(shí)代，越來(lái)越多的領(lǐng)域在信息技術(shù)發(fā)展的沖擊下不斷變革、不斷發(fā)展，教育領(lǐng)域也是如此。因此，將信息技術(shù)與教學(xué)工作相結(jié)合，是目前教學(xué)發(fā)展的首要目標(biāo)。教育部出臺(tái)的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2010—2020年）》中著重強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)與教育深度融合是實(shí)現(xiàn)教育信息化的有效途徑[1]。教育領(lǐng)域的學(xué)者們對(duì)信息技術(shù)在教育領(lǐng)域產(chǎn)生的影響進(jìn)行了多方面的研究，例如：杜世純等人認(rèn)為，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的混合式學(xué)習(xí)，融合了面對(duì)面學(xué)習(xí)與在線學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了兩種學(xué)習(xí)方式的并存[2]；梁林梅等認(rèn)為，利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)來(lái)滿足越來(lái)越多樣化的學(xué)習(xí)者需求，已經(jīng)成為眾多高校的必然選擇[3]。

很多學(xué)者從理論的角度論證了信息技術(shù)對(duì)本科教學(xué)的積極影響。尹邦旭等對(duì)教學(xué)信息化發(fā)展歷程的總結(jié)為：以多媒體為代表的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)階段；以互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)輔助學(xué)習(xí)階段；以O(shè)CW（開(kāi)放課程）為代表的全球教育資源共享階段；以MOOC（大規(guī)模在線開(kāi)放課程）為代表的信息新技術(shù)應(yīng)用階段[4]。而在大多數(shù)本科教育教學(xué)工作中，對(duì)信息技術(shù)應(yīng)用較為熟練的，還僅僅停留在多媒體教學(xué)這一層次。

2 信息技術(shù)在本科教學(xué)中的應(yīng)用

信息技術(shù)作為信息時(shí)代的核心技術(shù)，在本科教學(xué)中的應(yīng)用通常卻較為僵化。想做到信息技術(shù)與教育的深度融合，不是依靠一般的技術(shù)應(yīng)用，而是信息技術(shù)與教育教學(xué)的相互滲透、相互促進(jìn)，是將信息技術(shù)融入整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中[5]。下面以東北大學(xué)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)為例，分析基于信息技術(shù)的一些新應(yīng)用、新思路。

二維碼視頻 二維碼是近年來(lái)智能手機(jī)終端上非常流行的一種編碼方式，但作為互聯(lián)網(wǎng)的新入口，卻很少應(yīng)用于教育教學(xué)事業(yè)中。

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程所用教材于2017年上半年進(jìn)行了更新。在這次更新中，不僅增加了機(jī)械制造發(fā)展相關(guān)的數(shù)據(jù)以及諸多具有說(shuō)服力的圖表，出版了配套的習(xí)題集，更重要的是教材添加了知識(shí)點(diǎn)二維碼視頻功能，將二維碼印刷在重點(diǎn)難點(diǎn)章節(jié)附近，通過(guò)掃碼可以觀看相關(guān)的教學(xué)視頻。該功能主要用于學(xué)生在課下進(jìn)行預(yù)習(xí)或復(fù)習(xí)時(shí)遇到難以理解的知識(shí)點(diǎn)，可以利用手機(jī)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，從而提高學(xué)習(xí)效率，提升學(xué)習(xí)興趣。

與傳統(tǒng)教學(xué)相比，這項(xiàng)創(chuàng)新打破了傳統(tǒng)教學(xué)強(qiáng)調(diào)的圍繞教師建立教學(xué)體系、固定課堂為教學(xué)地點(diǎn)的束縛，當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到需要講解的問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)觀看視頻得到解惑，在不占用教師課余時(shí)間的情況下，解決了教師與學(xué)生互動(dòng)機(jī)會(huì)少的問(wèn)題。觀看教學(xué)視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)的高度自由化，改變了學(xué)生只能在課堂上學(xué)習(xí)的情況，削弱了時(shí)間、空間對(duì)學(xué)習(xí)的影響。

與MOOC相比，采用二維碼視頻功能的優(yōu)勢(shì)包括：所有的二維碼都印刷在相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)小節(jié)標(biāo)題右側(cè)，方便查找且與教材聯(lián)系緊密；可以做到知識(shí)點(diǎn)對(duì)接講解，而不是像MOOC那樣要將一節(jié)甚至一門(mén)課從頭看到尾，相比之下針對(duì)性更強(qiáng)；所有的二維碼視頻均為本校任課教師錄制，與課

堂、考試內(nèi)容結(jié)合度高，學(xué)生也不必重新適應(yīng)不同教師的講課教學(xué)方式；作為一種輔助教學(xué)手段，并不會(huì)對(duì)高校原本的教學(xué)工作產(chǎn)生沖擊，而是進(jìn)行補(bǔ)充。

但另一方面，二維碼視頻功能也存在一些缺點(diǎn)，例如：只有教材重新出版或重新印刷時(shí)才能夠?qū)⒍S碼加進(jìn)去，而在大學(xué)本科教學(xué)中，很多學(xué)生會(huì)使用循環(huán)教材或購(gòu)買(mǎi)舊書(shū)進(jìn)行學(xué)習(xí)，這對(duì)二維碼視頻功能的推廣存在較大干擾；二維碼所鏈接的視頻需要任課教師錄制，增大了任課教師的教學(xué)工作量。

藍(lán)墨云班課 藍(lán)墨云班課是一款基于移動(dòng)設(shè)備或個(gè)人電腦的移動(dòng)教學(xué)助手軟件，其應(yīng)用模式較為簡(jiǎn)單，只需教師事先在該軟件中創(chuàng)建自己的班課，應(yīng)用將自動(dòng)生成“班課號(hào)”；學(xué)生下載并安裝該應(yīng)用后，只需輸入該“班課號(hào)”即可加入相應(yīng)的班課。藍(lán)墨云班課有機(jī)結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和移動(dòng)社交媒介應(yīng)用于混合式學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，規(guī)避了兩者的不足[5]。在機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)日常教學(xué)中，任課教師可以大膽使用該應(yīng)用。

藍(lán)墨云班課根據(jù)其便于管理、便于展開(kāi)互動(dòng)、激發(fā)自主學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)進(jìn)度跟蹤評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)理念，提供了下面一些功能。

1）快捷簽到。該應(yīng)用提供簽到功能，整個(gè)點(diǎn)名簽到過(guò)程被極度簡(jiǎn)化。以機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程為例，每個(gè)課堂約有120名學(xué)生參與，點(diǎn)名耗時(shí)由20分鐘縮減至一兩分鐘甚至幾十秒，給教學(xué)留出更多時(shí)間的同時(shí)完成對(duì)學(xué)生的出勤考查。不僅如此，傳統(tǒng)點(diǎn)名方法存在的一人替多人答到的作弊現(xiàn)象也不會(huì)存在，使得點(diǎn)名簽到成為一件有趣的課堂活動(dòng)，提高了學(xué)生的積極性。

2）課堂互動(dòng)。在課上，當(dāng)教師提出問(wèn)題后，不僅可以讓學(xué)生在藍(lán)墨云平臺(tái)上舉手回答，或是直接點(diǎn)名回答，還可以采用搶答等緊張刺激且無(wú)法出現(xiàn)在傳統(tǒng)教學(xué)課堂上的回答方式，既提高了課堂教學(xué)效率，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在課下，藍(lán)墨云平臺(tái)提供了更好的教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的交流溝通機(jī)會(huì)，教師還可以利用該應(yīng)用組織答疑。

3）發(fā)布學(xué)習(xí)通知和資源。教師所發(fā)布的所有課程信息、學(xué)習(xí)要求、課件、微視頻等學(xué)習(xí)資源，都可以即時(shí)傳遞到學(xué)生的移動(dòng)設(shè)備上，從而增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)移動(dòng)設(shè)備的利用率。同時(shí)，由于應(yīng)用具有推送消息提醒的功能，因此可以提醒學(xué)生按照進(jìn)度要求進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

4）學(xué)習(xí)進(jìn)度跟蹤評(píng)價(jià)。通過(guò)記錄學(xué)生平時(shí)發(fā)言情況、隨堂測(cè)試成績(jī)等數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每位學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度的跟蹤和學(xué)習(xí)成效評(píng)價(jià)，學(xué)期末可以得到每位學(xué)生的數(shù)字學(xué)習(xí)評(píng)估報(bào)告。

3D打印技術(shù) 3D打印無(wú)疑是現(xiàn)階段關(guān)注度最高的技術(shù)之一，將3D打印技術(shù)引入信息技術(shù)型課題，以對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行完善和補(bǔ)充，便于學(xué)生對(duì)某些難以想象的模型加以理解。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課任課教師利用3D打印技術(shù)，在講解刀具角度與標(biāo)注相關(guān)知識(shí)時(shí)，可以放大打印刀具模型，不再僅僅依靠語(yǔ)言、圖片、視頻等間接的方式進(jìn)行教學(xué)，而是利用3D打印模型教具作為補(bǔ)充，一舉解決相關(guān)的重點(diǎn)難點(diǎn)。

如圖1所示車(chē)削教具，展示了車(chē)削時(shí)刀具與工件的相對(duì)位置關(guān)系以及切削方式。圖2教具則展示了刀具的主要參考平面，其中褐色為基平面Pr，黃色為切削平面PS，白色為主剖面P0，在此基礎(chǔ)上再對(duì)各平面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度進(jìn)行講解，同時(shí)與教材中的傳統(tǒng)圖片注釋相互補(bǔ)充，既能較為精確地描述刀具的五個(gè)基本角度，又能以三維模型進(jìn)行直觀展示，解決了學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)難以理解、難以想象的問(wèn)題。

除此之外，任課教師在夾具設(shè)計(jì)及裝配等內(nèi)容上也可以為學(xué)生提供3D打印模型，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和興趣。

3 在本科教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用效果

通過(guò)統(tǒng)計(jì)參加2017年機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程期末考試的18個(gè)班級(jí)、527名學(xué)生的試卷成績(jī)數(shù)據(jù)后，任課教師對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)字特征分析，并與往年學(xué)期末學(xué)生試卷成績(jī)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果進(jìn)行比較。其統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，分?jǐn)?shù)值基本屬于正態(tài)分布，絕大部分成績(jī)分布在平均成績(jī)附近，說(shuō)明試題難易程度合理，考查出學(xué)生的實(shí)際水平。如圖3所示，平均成績(jī)77.5分，將近68%的學(xué)生集中在70～89分；各班級(jí)成績(jī)方差133.9，標(biāo)準(zhǔn)差11.6，說(shuō)明學(xué)生成績(jī)分布范圍較大，主要因素為個(gè)別學(xué)生分?jǐn)?shù)過(guò)低；但不及格僅占3%，說(shuō)明學(xué)生利用本課程所學(xué)習(xí)基本理論和基本知識(shí)分析與解決問(wèn)題能力相對(duì)較好。

根據(jù)現(xiàn)存的往年試卷分析顯示：2012年平均68.50分，2013年平均62.26分，2014年平均69.36分。相較之下，2017年首年在考研之前進(jìn)行期末考試，很多學(xué)生要在準(zhǔn)備考研的同時(shí)對(duì)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課進(jìn)行復(fù)習(xí)，最終卻取得平均成績(jī)77.5分的飛躍式進(jìn)步。通過(guò)對(duì)分值標(biāo)準(zhǔn)差的比較可以發(fā)現(xiàn)，與往年試卷難度相差不大。因此，造成平均分較大差異的原因除了教材內(nèi)容更新、出版配套習(xí)題集以外，在本科教學(xué)中應(yīng)用智能手機(jī)進(jìn)行輔助教學(xué)的因素占了較大比例。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出的幾種信息技術(shù)在本科教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用，都是基于信息技術(shù)的發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)本科教學(xué)手段進(jìn)行的創(chuàng)新，同時(shí)是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的一種補(bǔ)充，二者在教學(xué)實(shí)踐中能夠較為完美地融合在一起，取精華、去糟粕，將諸多優(yōu)點(diǎn)有效地保留，對(duì)一些難以克服的缺點(diǎn)進(jìn)行相互補(bǔ)充完善，從機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)這門(mén)課程的考試成績(jī)這一直接現(xiàn)象上的反映來(lái)看，其確實(shí)對(duì)本科教學(xué)工作帶來(lái)較大幫助。

另一方面，不論是二維碼視頻功能、藍(lán)墨云班課，還是3D打印，也都存在其自身的一些不足之處，如二維碼視頻功能的發(fā)揮需要教材重新出版或印刷，錄制二維碼視頻會(huì)增大任課教師的教學(xué)工作量。

在目前信息技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步下，本科教學(xué)工作的改革勢(shì)在必行，但任何創(chuàng)新的應(yīng)用推廣都不是一朝一夕之事，其涉及因素眾多。本文僅以機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程為例，簡(jiǎn)述在教學(xué)中對(duì)新技術(shù)應(yīng)用的嘗試，為優(yōu)化和推進(jìn)高校本科教學(xué)改革工作略盡微薄之力。

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