基于混合教學的數控技術課程網絡化平臺研究

任皓 張帆 曾勵 竺志大

摘? 要 針對當前國家對工程應用型人才培養的要求，以數控技術課程為研究對象，進行基于混合教學的課程網絡化教學平臺建設的研究。分析工科核心專業課程教學所面臨的各種挑戰，提出基于混合教學的數控技術課程網絡化教學平臺的結構框架，并給出網絡化教學平臺建設中的三個實施原則，實現以學生自主學習為核心、教師引導支持為主要支撐的新型課程教學模式，為新環境下以能力培養為主要目標的大學專業課程教學改革提供一種新的思路。

關鍵詞 高等教育;數控技術;混合教學模式;網絡化教學平臺;應用型人才;新工科

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）02-0049-03

1 引言

十九大以來，黨和國家對高等教育高度重視，提出的七大發展戰略每一個都與高等教育密切相關。以新技術、新產業、新模式為代表的新經濟對高等教育尤其是高等教育中工程應用型人才的培養提出更新更高的要求[1-3]。“中國制造2025”“創新驅動發展”等國家戰略的實現也渴求高等工程教育在人才培養模式和方法上取得突破，為社會輸送更多有能力的工程應用型人才，以應對智能制造、人工智能、機器人、大數據等新興產業快速發展對人才的渴求[4-7]。

數控技術作為工科類機械專業一門理論性與實踐性都很突出的必修課程，在課程內容方面具有典型的機、電、控一體化的多學科交叉特征，在機械專業工程應用型人才培養中具有非常重要的地位。本文以數控技術課程為課程研究對象，針對國家對工程應用型人才培養的迫切需求和教育部對推進高等教育新教學方法改革的要求，深入研究在基于混合教學的數控技術課程實踐中的一項核心工作——網絡化教學平臺的建設，對機械類專業課程的教學改革和創新進行嘗試。

2 混合教學模式下平臺建設的新挑戰

混合教學（Blended Learning）是一種傳統學校在校園環境內組織開展的課堂教學與互聯網環境下快速發展起來的網絡在線教學碰撞、競爭后產生的結合兩者優點的新型教學方式。它既提倡網絡在線教學中以學生作為學習主體的重要性，希望通過學生的主動性、積極性與創造性提升學習的效率和質量;又強調發揮教師在教學過程中的主導作用，指出教師的引導、啟發、監控有助于學生系統和全面地掌握所學的知識與技能。這種新的教學模式受到世界各國教育界的重視，美國《地平線報告：2017高等教育版》指出，混合式學習設計是未來影響高等教育變革的短期關鍵趨勢之一[8-11]。

作為一種新型教學方法，混合教學活動的開展既涉及課堂內又涉及課堂外。在整個線上線下教學活動中，網絡化教學平臺作為師生之間聯系的紐帶和學生學習、練習的重要環境之一，直接關系到混合教學能否取得預期的教學改革效果。因此，數控技術課程混合教學網絡化教學平臺建設是實施混合教學活動的關鍵。混合教學模式下的網絡化教學平臺的設計與建設不同于傳統的微課等網絡教學平臺，將面臨新時期高等教育發展所帶來的各種挑戰。

1）普及化階段教育的挑戰。當前我國高等教育已經基本完成從大眾化教育向普及化教育轉變，大學生毛入學率即將超過50%。在這樣的社會狀態下，大量不同層次、不同能力、不同心態的學生進入大學，必然給原有的大學教學模式帶來沖擊，傳統精英化教育單一的教學手段和單調的教學管理已不再適應新的情況。新的教育環境要求網絡化教學平臺的建設從不同學生的認知能力出發，結合專業教學培養目標，為學生提供全面的學習資源和練習環境，構造不同的課程教學場景與學習途徑，讓學生能夠選擇適合的學習途徑，從而激發學習興趣，提高學習的效率和質量。

2）科技快速發展的挑戰。科學技術的快速發展帶動了全球經濟的巨大變革，科技與社會發展的日新月異要求高等教育適應當前知識爆炸式發展的新趨勢。這就需要改革現有的教學培養體系，把新科技、新知識引入課堂，針對新興的產業和新經濟建立新的專業，培養掌握新科技的新型專業人才。當前我國高等學校開展的“新工科”人才培養改革就是應對這一挑戰的國家教育策略。“新工科”人才培養需要網絡化教學平臺加快新知識進入教學平臺的周期，適應新知識產生速度不斷加快的趨勢，以保障學生能夠快速高效地理解和掌握這些最新的科技與知識。

3）社會快速發展對人才能力要求的挑戰。科技與社會的發展變化對現代科技人才在各方面能力都提出新的要求。新興產業和新經濟急需專業實踐能力強、創新能力強、協作溝通能力強、能引領技術發展趨勢的高素質復合型“新工科”人才。網絡化教學平臺必須要適應“新工科”對于人才全方位能力培養的需要，不能再局限在傳統專業知識傳授這單一方向，需要增加多種能力培養與鍛煉的項目與功能，建成適應“新工科”人才培養需要的新型課程教學環境，讓學生真正能夠通過在教學平臺中進行各種學習活動，鍛煉自己的各方面能力。

3 數控技術課程混合教學平臺架構

應對上述高等教育發展所帶來的挑戰，數控技術課程教學平臺建設的重點是重構教學過程和教學環境，不同于一般慕課、微課等零散化學習的網絡學習平臺建設，要綜合新興的網絡化、虛擬化教學手段和工程領域的最新成果，以專業培養目標為主線，建立一個能夠進行知識學習、技能鍛煉和能力培養的綜合網絡虛擬學習空間。教學平臺必須支持學習過程從課堂向課外延伸，支持多元化教學過程的組織和管理，提供支持學習和技能訓練虛實結合的網絡化學習環境。平臺架構如圖1所示，包含應用界面、功能模塊和基礎環境三個結構層次。

應用界面是數控技術課程教學平臺面向使用者的應用接口。在混合教學模式中，學生是學習的主體，教學平臺需要為學生提供一個方便的應用界面，讓他們進行學習資源的瀏覽、觀看，完成作業練習，進行自測考評，甚至參與課程綜合拓展項目的實踐，實現自主把握學習進程，提高學習質量的目標。教師在混合教學模式中是監督和引導學習進程的重要支撐，需要通過教學平臺提供的應用界面，完成各種教學資源、練習資源、測試資源和綜合項目等教學內容的發布，對平臺采集的學生學習數據進行分析，以便對學生的學習進程加以指導。應用界面還應提供師生教與學的交流界面，方便師生答疑、研討和指導交流。

應用界面僅僅是一個應用接口，而各種教學功能的實現在功能模塊層中完成。如學習資源的上傳、發布、瀏覽、修改、訪問次數統計、瀏覽時長統計等功能，就要通過學習空間功能模塊進行統一實現，再通過應用界面把相關的功能權限發放給學生或教師，以完成相關的學習進程。功能層的建設是平臺建設的核心，需要平臺的開發者與教師通過深入溝通，以完善平臺對教學活動的有效支持。

基礎環境是教學平臺實現的軟硬件綜合。教學資源數據庫為平臺的學習、練習、測試項目等多種教學活動網絡化的海量數據的存儲、使用和管理提供支撐;數字孿生實踐環境將最新的數字孿生技術與虛擬實踐教學方法相結合，為數控技術課程的工程實踐訓練和工程探索提供虛實結合的學習空間;網絡社交平臺為混合教學平臺與微信、QQ等常用社交軟件建立方便的通道，方便學生與教師的教學交流。

4 數控技術課程混合教學的實施

課程知識點碎片化? 數控技術課程混合教學網絡化教學平臺的實踐需要在教學設計上按照學生的基本認知和學習規律，結合信息化社會學習和信息傳播的特點，改造原有課堂教學模式集中傳授知識方法。國外行為學和心理學研究表明，人類在知識獲取過程中學習效率最高的持續時間一般在6～7分鐘，超過這個時間，學習和記憶的效率就會快速衰減。根據這一認知規律，最高效的學習方法是碎片化學習。因此，教學平臺的學習資源組織需要對課程涉及的知識點進行分解細化，構建便于學生學習和掌握的知識碎片。與知識點的碎片化相對應，練習與自測也需要設計得短小而頻繁。學習進程中設置每天、每周的知識點練習與自測計劃，每個練習與自測的量要小，通過增加測試或練習的頻繁度保障知識點復習的覆蓋率，從而提高學習效率。

課程技能練習的虛擬化? 數控技術課程不僅包含大量的專業知識，還涉及數控加工設備的使用和維護等技能方面的內容。這部分內容在慕課等網絡課程設計中往往會被忽視或僅做相關知識的講解，現有的課程教學體系則是通過實驗課與實踐訓練環節鍛煉學生的實際操作技能。在兩種教學方式中都存在教學組織困難、技能訓練量不足、技能訓練綜合度不高等問題。數控技術課程混合教學網絡化教學平臺實施的一個重要工作就是將虛擬現實技術和網絡技術的最新成果相結合，構造與實際技能訓練的設備環境相對應的網絡化虛擬孿生訓練空間，使學生能夠更方便地在虛擬環境中練習操作技能，通過更多的操作練習機會提高工程技能的熟練度，并通過該環境完成深度實踐項目訓練與實際操作技能考核，全面增強學生工程實踐能力和創新能力的培養效果。

以項目和學科競賽為抓手，提升學生創新能力? 數控技術課程混合教學網絡化教學平臺的實踐始終要重視學生工程能力與創新能力的培養與鍛煉。能力的培養不是僅靠知識傳授與轉移、技能的學習與鍛煉就能獲得的，通常要通過全方位的鍛煉和經歷，從小到大、從局部到全面，通過眾多的鍛煉和全面的經歷，讓學生在實踐過程中體會、總結和領悟，才能最終得到提高，尤其是創新能力的培養更是所有能力培養中最為復雜的。因此，在平臺建設中要為學生的能力培養設計相應的實踐項目和競賽目標，通過一個個從小到大、從簡單到復雜的項目訓練，讓學生把課程中掌握的知識與技能學以致用，在實踐中鍛煉自己的能力。在項目實踐之外安排貫穿課程教學進程的競賽活動，激發學生你追我趕的學習熱情，同時培養學生解決實際工程問題的創新能力。

5 結語

基于混合教學的課程網絡化教學平臺建設是當前高等工程教育開展教學改革，提高教學質量的一項重要教學建設措施。根據多年的數控技術課程教學經驗，針對基于混合教學的數控技術課程網絡化教學平臺建設開展探索研究與實踐嘗試，提出數控技術課程混合教學網絡化教學平臺的三層型架構，給出混合教學平臺建設的重要方法。研究表明，充分利用碎片化學習的新型學習模式和虛實結合技能訓練，能提高學生學習的自主性和學習興趣，外延的教學過程和方便的師生交流可以很好地改善學生的學習效果，擴展的綜合創新項目與學科競賽極大地鍛煉了學生的工程創新能力。混合式教學探索是一項長期工作，需要不斷將新的信息技術與課程教學深度融合，為學生專業能力的提高和發展提供更好的途徑。

參考文獻

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