面向智能網聯專業的工程數學混合式教學研究與實踐

周 驍 王思山

（湖北汽車工業學院 湖北·十堰 442000）

混合式教學，即將在線教學和傳統教學的優勢結合起來的一種"線上+線下"的教學。通過兩種教學組織形式的有機結合，可以把學習者的學習由淺到深地引向深度學習。2003年12月，何克抗教授在第七屆全球華人計算機教育應用大會上，首次在我國提出倡導“混合式學習”，拉開了國內研究混合式學習的序幕，國內諸多學者對混合式教學展開研究。2009年美國教育部公布的《在線學習的實證研究評價：對在線學習的元分析與評價》調查報告顯示：混合學習是最有效的學習方式。2020年3月初，教育部開展專題研究，跟蹤高校在線教學進展。“調查結果顯示，超過80%的教師愿意在疫情后繼續開展在線教學或混合式教學。”因此混合式教育教學會成為大勢所趨。本項目基于前期在線教學積累，就遵循OBE理念的工程數學開展混合式教學實踐與探索。

1 線上、線下有資源，資源的建設規格實現對知識的講解

線上的資源是開展混合式教學的前提，混合式教學就是希望把傳統的課堂講授通過微視頻上線的形式進行前移，給予學生充分的學習時間和空間，盡可能讓每個學生都帶著較好的知識基礎走進教室，從而充分保障課堂教學的質量。在課堂上我們的講授部分僅僅針對重點、難點，或者學生在線學習過程中反饋回來的共性問題。

為更好的進行線上授課，依托學習通平臺建設了工程數學在線平臺，該平臺于2018年開始建設使用，課程已成功運行4個學期。目前平臺注冊學生1467人，其中2019-2020學年第二學期同時在線1145人，涉及學校6個二級學院，14個專業。平臺現有5門線上課程，課程包括教學視頻、習題庫、作業庫、試卷庫、活動庫等各類教學資源。為了方便混合式教學的開展，課程負責人對2019-2020學期課程內容進行了框架重構，按照自學導讀/教學視頻/教學課件/隨堂測驗/拓展閱讀進行設置，優化了課程資源尤其補充了豐富的習題、新版電子教材和拓展閱讀超鏈接，豐富線上資源，拓展學生專業視野。平臺在2019-2020學年第二學期得到了很好的實踐，線上教學得到了學生的熱烈回應，其中線性代數、概率論與數理統計兩門課程點擊率均突破百萬，積累了豐富的學生在線學習數據。

1.1 線上資源建設，建成工程數學在線教學平臺

（1）自建題庫，這是工程數學平臺最大的特色。線上活動均圍繞題庫展開。題庫擁有完全自主知識產權，題目來源廣泛，類型豐富、格式統一。線上題庫題目類型分為填空題（考察基礎知識點）、判斷題（考察逆向思維能力）、計算題（考察計算能力）、證明題（考察邏輯思維能力）四種類型，其中填空題、判斷題為線上作業，線上每道習題均統一格式：依次為考察知識點，題目內容、選項、提示。

（2）創新在線教學的形式和內容。替代傳統的課件，獨創網頁版的開放性學習資料。將章節涉及的背景、前沿知識、概念、重難點以閱讀形式出現，設置題目幫助理解鞏固，方便學生在一個界面便能完成學習。

（3）題目設置有溫度、有新意。題目色彩豐富，圖文并茂，讓學生對題目有感情。每道題目由題目本身、圖片、動圖、視頻、解析等組成。動圖、視頻、音頻帶來視聽上的沖擊，解析用來比對完善步驟，反饋用來及時交流。

（4）題目有現實生活的氣息。根據“新工科”建設的精神，工程數學一定要聯系實際，因此題目選取上設置了大量與現實生活緊密相關的題目，讓學生覺得學有所用。

1.2 線下資源建設

重新制定遵循專業認證OBE理念的工程數學教學大綱、教學計劃進度表、教案、課件。為配套線上題目線下重新設計了習題集，習題集主要由計算題目與證明題組成，需紙質提交。

線下作業提高難度設置挑戰。線下作業設置具有一定的難度習題，學生需要跳一跳才能夠做得出。針對學有余力的學生引入全國大學生數學預賽、決賽試題及考研真題。

2 線上線下有活動，檢驗、鞏固、轉化線上知識的學習

以精心設計的課堂教學活動為載體，組織學生把在線所學到的基礎知識進行鞏固與靈活應用，以便課堂實現一些更加高級的教學目標，學生有更多的機會在認知層面參與學習。

2.1 流程設計，以工程數學在線開放學習平臺為抓手實現線上線下交互融合

2.1.1 線上流程設計

教學策略：用注重體驗的教學方式提高學生黏度、拓展課程深度、激發學生的學習動力和專業志趣，打造“私享課堂”與“樂享課堂”。

2.1.2 線下流程設計

教學策略：突出工程背景，重點在于問題的引入，模型的建立與應用。將工程知識、數學建模能力、學生素質有機融合，培養學生利用工程數學解決復雜問題的綜合能力和高階思維。方案設計：工程數學可視化。利用mathematics數學軟件制作動圖，做到一節課、一幅動圖，將整節課核心內容濃縮在一張動圖內，不僅形象更有利于學生理解與記憶。

2.2 方案實施，工程數學線上混合式三步教學法

（1）課前線上自主學習。依托工程數學平臺資源，學生進行線上自主學習。

（2）課中直播課堂實現更加高級的教學目標，讓學生有更多的機會在認知層面參與學習。通過在線學習學生掌握基本知識點，課中通過精心設計的課堂教學活動為載體，組織同學們把在線所學到的基礎知識進行鞏固與靈活應用。

課前十分鐘以學習強國為主要媒介。課中通過投票、問卷以及后臺數據等方式統計學生預習環節出現的高頻問題并進行重點講解。通過題庫中的閱讀理解題目重點講解本節重難點，使用白板進行重難點的推理與習題的講解，使用主題討論提煉本節的關鍵詞，并將直播同步至云盤，方便學生回看。發布課堂測驗了解學生的掌握程度，針對高頻問題進行語音直播，此環節鼓勵學生將解答的完整過程通過圖片和語音的形式發至群聊界面，教師進行點評。發布分組任務鍛煉學生的協作能力.教師課前編輯任務，設置任務時長、發布任務，分組方式分為四種：固定分組、學生自選分組、組長建組、隨機分組，每次任務采用不同的分組方式。

（3）課后課后鞏固提高，記錄階段性學習成果。整理并發布線上作業。作業分為新知識點的預習與本節的正式作業。

通過數據持續關注學生學習行為，針對學生學習習慣做出實時改進。強調個性化教學，通過學習報告準確把握每名學生的學習軌跡，及時把握每個人的目標、基礎和進程。

3 過程和結果均有評估

優化多元評價機制，突出過程性評價在總體評價中的比重。教學評價聚焦在學習成果上。采用多元評價標準，強調達成學習成果的內涵和個人的學習進步，不強調學生之間的比較。每個學生都能在各個環節獨樹一幟，根據每個學生能達到的教育要求程度，賦予不熟練到優秀等級，進行針對性評價。強調過程考核，在課程評價指標設計中充分考慮了線上和線下需要完成的重點內容。

4 教學成果

4.1 思政效果初顯。課程與思想政治理論課程同向而行，形成協同效應

建成工程數學課程思政案例庫，通過深度挖掘將思政元素融入工程數學課程內容，教學過程中注重主流價值引領。團隊教師以身作則，疫情期間主動下沉社區，并將自己的親身經歷分享給學生，學生在教師的帶動下主動聯系醫護人員子女并進行學業輔導，思政效果初顯。

4.2 教師教研能力得到提升

經過兩年的教學實踐，教師團隊沉淀了豐富的混合式教學經驗尤其是教學信息化素養得到極大提高。教師的在線教學組織能力、生成性資源處理能力、設計開放性作業能力、微課開發能力、組織差異教學能力、應用網絡信息技術的能力均得到鍛煉。

4.3 學生對混合式教學體系的滿意度顯著

2018年以來，我校網上評教顯示，工程數學課程滿意度逐年上升。2020年隨機抽取623名學生進行問卷調查，學生對混合式在線學習的接受度、整體滿意度、期望確認度和持續使用度分別為95%、92%、90%、93%均處于較高水平。工程數學綜合學習平臺在2019-2020學年第二學期得到了很好的實踐，線上教學得到了學生的熱烈回應，其中線性代數、概率論與數理統計兩門課程點擊率均突破百萬。

4.4 線上教學與線下教學實質等效

2018-2019-2為線上線下混合式教學，2019-2020-2為完全線上教學，通過對比作業成績、卷面成績及總評成績三項指標，實現了線上教學與線下教學的實質等效。