基于雨課堂的“工業(yè)機器人”課程線上教學(xué)的設(shè)計與實施

劉國華 王天琪

摘要：本文分析了信息化教學(xué)的應(yīng)用現(xiàn)狀，介紹了雨課堂平臺的基本功能，利用雨課堂與工業(yè)機器人課程教學(xué)融合創(chuàng)新，設(shè)計了基于雨課堂的工業(yè)機器人課程混合式教學(xué)模式，并應(yīng)用于具體的教學(xué)實踐。教學(xué)實踐結(jié)果表明，經(jīng)過混合式教學(xué)的實踐后，學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、自主學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，與之前相比都有了較大提高。

關(guān)鍵詞：雨課堂;混合式教學(xué);融合;工業(yè)機器人

2020年春學(xué)期，因為疫情，學(xué)校推遲了開學(xué)時間。為了最大程度的降低本次疫情對新學(xué)期教學(xué)進(jìn)度的影響，各級教育部門號召開展“停課不停學(xué)”的方案。網(wǎng)上教學(xué)是“停課不停學(xué)”的方式之一，是利用信息化手段實施教學(xué)的一種探索。基于這樣的認(rèn)識，本文在“工業(yè)機器人”課程教學(xué)實踐和理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上設(shè)計并實施線上教學(xué)案例，基于“雨課堂”開展線上混合式教學(xué)模式，增加信息技術(shù)與教學(xué)的融合深度，提高教學(xué)質(zhì)量。

1、基于雨課堂的“工業(yè)機器人”教學(xué)模式構(gòu)建及分析

借助智慧教學(xué)工具雨課堂，設(shè)計了“工業(yè)機器人”課程線上混合式教學(xué)模式，以個性化學(xué)習(xí)與小組合作學(xué)習(xí)相結(jié)合，即尊重了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能根據(jù)學(xué)生不同的認(rèn)知能力對其進(jìn)行異質(zhì)分組，既能讓學(xué)生提高自主學(xué)習(xí)的能力，也能讓學(xué)生在合作中各自發(fā)揮自己的優(yōu)勢，促進(jìn)他們之間情感的交流。基于“雨課堂”的混合式教學(xué)模式主要分為課前學(xué)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)和教學(xué)評價等三個環(huán)節(jié)。基于“雨課堂”的“工業(yè)機器人”課程混合式教學(xué)模式如圖1所示。

1.1 教學(xué)準(zhǔn)備

教學(xué)準(zhǔn)備階段，首先需要對學(xué)生的基本情況、“工業(yè)機器人”課程教學(xué)的基本特征進(jìn)行分析，判斷是否適合開展線上混合式教學(xué)。其次，需要完成課程資源的制作和挑選，確定線上教學(xué)組織模式、各階段教學(xué)內(nèi)容和設(shè)計考核方式。教學(xué)準(zhǔn)備主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）在教學(xué)設(shè)計方面，各階段教學(xué)目標(biāo)要明確，考慮學(xué)生的差異化，體現(xiàn)教學(xué)要求的個性化。

2）教學(xué)資源要豐富，包括圖文資源、音視頻資源和多類型的測試題等，而且線上的教學(xué)資源要能夠吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能對他們有所啟發(fā)，并能夠為課堂討論做好準(zhǔn)備，同時，所制作或者挑選的教學(xué)資源要符合網(wǎng)絡(luò)平臺的技術(shù)要求。在本次線上教學(xué)中，選用的教學(xué)資源是“學(xué)堂在線”的國家級精品課程MOOC。

3）在教學(xué)過程方面，設(shè)置答疑、互動環(huán)節(jié)，以便學(xué)生能夠及時反饋學(xué)習(xí)問題。

4）在評價體系設(shè)計方面，遵循評價標(biāo)準(zhǔn)的差異化原則，對學(xué)生進(jìn)行定性與定量的評價。

1.2 課前學(xué)習(xí)

在課程授課前，通過網(wǎng)絡(luò)平臺向?qū)W生發(fā)布教學(xué)任務(wù)單，學(xué)生觀看教師推送的視頻資源、學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識、完成自測題，并主動地參與到在線互動交流中來，對學(xué)習(xí)中遇到的問題向老師反饋，教師同步做好課前學(xué)習(xí)的在線答疑，為課堂的教學(xué)組織做準(zhǔn)備。

1.3 課堂學(xué)習(xí)

在課堂學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，教師首先構(gòu)建完整的學(xué)習(xí)場景，呈現(xiàn)學(xué)習(xí)任務(wù)或者是討論主題，學(xué)生通過小組合作的形式，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。教師在這個過程中，仔細(xì)觀察各個小組合作討論的情況，聆聽并記錄小組問題討論遇到的學(xué)習(xí)難點，對普遍存在的問題，采取集中講解的方式，對個別小組存在的問題，采取個別指導(dǎo)的方式。

1.4 教學(xué)評價

教學(xué)評價是教學(xué)中必不可缺少的部分，它是在教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，通過有效的技術(shù)手段，對整個教學(xué)過程、教學(xué)結(jié)果進(jìn)行衡量，并給予價值性地判斷。教學(xué)評價可以了解學(xué)生課程的掌握情況，可以檢驗教學(xué)效果、診斷教學(xué)問題、提供反饋信息、調(diào)控教學(xué)進(jìn)程、引導(dǎo)教學(xué)方向等，從整體上反映教學(xué)的進(jìn)展情況。

2、基于雨課堂的“工業(yè)機器人”混合式教學(xué)實踐和教學(xué)效果分析

2.1 教學(xué)實踐

將“雨課堂”引入線上教學(xué)，主要是借助其手機推送、學(xué)習(xí)報告反饋、學(xué)習(xí)痕跡存留、掃碼簽到、匿名投票統(tǒng)計、同步課件、彈幕互動、投稿留言、資料發(fā)布等功能模塊支持學(xué)生的問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)，彌補線下課堂一對多的認(rèn)知指導(dǎo)受限、反饋不及時、元認(rèn)知督導(dǎo)與交互匱乏等問題，實現(xiàn)有效的混合式教學(xué)。隨著線上教學(xué)的深入，可以采取少講多練，引導(dǎo)學(xué)生通過自學(xué)和實踐獲得對機器人系統(tǒng)的分析和設(shè)計的能力，關(guān)注學(xué)生系統(tǒng)的、動態(tài)的思維能力的養(yǎng)成。

2.2 教學(xué)效果分析

根據(jù)“雨課堂”的預(yù)習(xí)反饋、教學(xué)報告、學(xué)生評價等線上數(shù)據(jù)和課堂觀察、測驗成績、問卷調(diào)查等線下數(shù)據(jù)，從教學(xué)過程、目標(biāo)達(dá)成度等方面分析“工業(yè)機器人”課程的教學(xué)效果。

1）課堂教學(xué)過程觀察

通過“雨課堂”的線上教學(xué)數(shù)據(jù)，記錄課堂觀察的學(xué)生學(xué)習(xí)情況，可以量化分析學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)主動性、學(xué)習(xí)時長、學(xué)習(xí)效果;通過線上教學(xué)中的彈幕情況和討論區(qū)的討論，可以了解學(xué)生對知識點的掌握程度，進(jìn)而可以動態(tài)調(diào)整課堂的授課方法。

2）教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度分析

除了教學(xué)過程數(shù)據(jù)分析體現(xiàn)的學(xué)習(xí)情況外，教學(xué)目標(biāo)包含的成績提升、能力提升、學(xué)習(xí)體驗改善情況將在教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度數(shù)據(jù)分析中體現(xiàn)，特別是期末測驗成績和課后習(xí)題的完成情況，集中體現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)達(dá)成情況。

3、總結(jié)

通過“工業(yè)機器人”課程線上教學(xué)的理論與實踐相結(jié)合的方式，充分利用線上教學(xué)優(yōu)勢，以信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的教與學(xué)改革創(chuàng)新，在疫情期間能保證“停課不停學(xué)”，保證了授課教學(xué)質(zhì)量，同時豐富了“雨課堂”教學(xué)實踐研究領(lǐng)域。

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作者簡介：

劉國華，男，河北省唐山人，研究生，教授，研究方向：機器視覺與圖像處理

2019年教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目資助（《工業(yè)機器人》課程體系的改革與實踐，項目編號：201901145016）

（天津工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院?天津?300387）