U-Learning環(huán)境下O2O智慧課程教學(xué)設(shè)計與實踐
——以“數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與編程”為例

孫曉輝

（廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院，廣州 510925)

泛在學(xué)習(xí)（U-Learning），顧名思義就是指每時每刻的溝通，無處不在的學(xué)習(xí)，是一種任何人可以在任何地方、任何時刻獲取所需的任何信息的方式，即4A（Anyone，Anytime，Anywhere， Anydevice）。泛在學(xué)習(xí)是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)（E-Learning）的延伸，充分利用移動通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)的進(jìn)步，使學(xué)生能夠基于學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)，自我導(dǎo)向，主動求知解惑，使學(xué)習(xí)更具自主性、個性化和快捷化。因此，信息化時代，泛在學(xué)習(xí)將會是普適計算環(huán)境下的主流學(xué)習(xí)方式[1]。在泛在學(xué)習(xí)（U-Learning）時代潮流下，不少高校開始O2O線上線下智慧課堂的探索與實踐[2-4]。改革傳統(tǒng)教學(xué)中以教師為主體的純課堂教育模式，構(gòu)建以學(xué)生為主體、教師引領(lǐng)、線上線下相融合的教學(xué)活動，從而實現(xiàn)教學(xué)資源、教學(xué)方式、師生角色、教學(xué)過程以及教學(xué)評價等多方面的系統(tǒng)化整合，打造高效能移動的教學(xué)格局。

翻轉(zhuǎn)課堂是指教育者把知識傳授的過程放在教室外，而把知識內(nèi)化的過程放在教室內(nèi)。翻轉(zhuǎn)課堂的主要特征在于使傳統(tǒng)的教學(xué)習(xí)慣和教學(xué)模式發(fā)生顛倒，從過去“課堂上聽教師講解，課后回家做作業(yè)”變成如今“課前在家里學(xué)習(xí)教師的視頻講解，課堂上在教師的指導(dǎo)下完成作業(yè)”[5]。

“數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與編程”課程是數(shù)控技術(shù)專業(yè)的必修課，是一門實操性極強(qiáng)的課程。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握常用編程指令、具有正確設(shè)計零件的數(shù)控加工工藝的能力、能熟練利用數(shù)控車床對零件進(jìn)行加工。在以往教學(xué)中，該課程采用的是理論、實操一體化教學(xué)，教師在課上教授加工指令，學(xué)生根據(jù)所學(xué)指令手工編寫加工程序，經(jīng)教師對程序進(jìn)行檢查后，學(xué)生將程序輸入機(jī)床進(jìn)行加工。如此學(xué)生在課上手工編寫程序并經(jīng)教師檢查需要花費一節(jié)課甚至更長的時間，在課時有限的條件下顯得有些浪費時間，且教學(xué)仍然表現(xiàn)為教師為中心，沒有體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，無法充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此，對該課程進(jìn)行改革，采用翻轉(zhuǎn)課堂將理論部分知識的學(xué)習(xí)由課上教師講授轉(zhuǎn)變?yōu)檎n前學(xué)生自主學(xué)習(xí)，同時引入仿真軟件驗證程序，減少檢查程序的時間，構(gòu)建起U-Learning環(huán)境下O2O的教育智慧課堂。

1 U-Learning學(xué)習(xí)方式為O2O教學(xué)模式提供便利條件

信息通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展以及智能終端的普及，使學(xué)生能夠根據(jù)教學(xué)要求獲得相關(guān)信息進(jìn)行U-Learning學(xué)習(xí)，為課前、課中、課后O2O學(xué)習(xí)的開展提供便利條件。

教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，制定學(xué)習(xí)計劃和學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)利用移動終端和學(xué)習(xí)資源展開線上和線下自主學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)的過程中，可實時通過多種渠道就學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行師生、生生間的溝通、交流和答疑解惑。

2 教學(xué)設(shè)計

2.1 課程任務(wù)

構(gòu)建以學(xué)生為主體、教師引領(lǐng)的教學(xué)模式。“數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與編程”課程以任務(wù)為載體驅(qū)動教學(xué)，將理論教學(xué)、虛擬仿真、實踐操作相結(jié)合，利用線上線下教學(xué)相融合的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，采用將泛在學(xué)習(xí)、素養(yǎng)提升、教學(xué)評價貫穿教學(xué)始終的整體教學(xué)設(shè)計。

該門課程共54學(xué)時，涉及到多個G代碼、M代碼、T代碼等，并將代碼指令的知識點融入到7個任務(wù)中。在該課程的構(gòu)建中，每個任務(wù)又分解為課前、課中、課后任務(wù)。學(xué)生在完成任務(wù)的同時，需達(dá)成知識、技能和素養(yǎng)要求培養(yǎng)的目標(biāo)。

第一，課前任務(wù)。在線上完成指令的理論學(xué)習(xí)與測試，為后續(xù)編寫程序及零件加工夯實基礎(chǔ)。將理論部分的學(xué)習(xí)放在課前完成，此過程中學(xué)生可以選擇適合自己的資源自主學(xué)習(xí)，還可就疑難問題與同學(xué)和教師展開討論。

第二，課中任務(wù)。編寫并驗證程序后在數(shù)控車床上加工工件，鍛煉實操技能與提升職業(yè)素養(yǎng)。編寫、驗證程序的過程中，主要以小組合作探究的方式開展。在此過程中，拓寬思維，培養(yǎng)思維的嚴(yán)謹(jǐn)性。為了鍛煉操機(jī)技能，要求每位學(xué)生獨立加工工件，并嚴(yán)格按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)控制尺寸，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的態(tài)度。程序的驗證主要通過仿真軟件實現(xiàn)，有問題的程序語句軟件會給予提示，通過軟件與學(xué)生的交互改正程序，減少程序檢查的時間。

第三，課后任務(wù)。針對程序及加工過程中存在的問題進(jìn)行總結(jié)，揚(yáng)長避短，提升職業(yè)素養(yǎng)。

2.2 教學(xué)資源設(shè)計

學(xué)習(xí)資源的設(shè)計是開展泛在學(xué)習(xí)和線上線下教學(xué)的基礎(chǔ)。為了達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)課程的特點、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)生學(xué)情，整合線上、線下教學(xué)資源，尤其是線上教學(xué)資源，需要教師精心選擇與準(zhǔn)備，不但要豐富，而且要考慮不同基礎(chǔ)的學(xué)生學(xué)習(xí)需求，才能滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)特點。在該課程教與學(xué)中，線上主要完成指令部分的理論學(xué)習(xí)，掌握指令的格式、參數(shù)的意義、走刀路徑。因此，在設(shè)計教學(xué)資源時，主要考慮如何將枯燥的知識生動化，將冗長的知識點碎片化。

2.2.1 生動多元的教學(xué)資源

針對某個知識點如G71指令，提供多種學(xué)習(xí)元素，如PPT課件、微課視頻、動畫仿真以及圖片等。學(xué)生可以根據(jù)自身學(xué)習(xí)的特點，自由選擇其中一種元素或多種元素進(jìn)行學(xué)習(xí)，以達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，體現(xiàn)自主學(xué)習(xí)和個性化學(xué)習(xí)的特點。

2.2.2 碎中有序的教學(xué)資源

將冗長枯燥的知識點進(jìn)行碎片化處理。所謂碎中有序是指教學(xué)資源對應(yīng)的知識點按需設(shè)置，不但要短小、精悍、碎片化，而且要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，要有強(qiáng)的邏輯性，而非知識點的簡單堆砌。例如，在準(zhǔn)備教學(xué)資源時，將G71的知識點分解為指令格式、參數(shù)意義、走刀路徑和指令用法4部分。4部分內(nèi)容共同構(gòu)成完整的G71指令學(xué)習(xí)，學(xué)生可以優(yōu)先選擇任何一部分內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，但4部分是一個有機(jī)的整體，缺一不可。

2.2.3 組建線上試題庫

線上試題是一種重要的線上資源。通過在線考核，教師可以清楚地了解學(xué)生線上學(xué)習(xí)時對知識點的掌握情況，學(xué)生也會對自己的在線學(xué)習(xí)有一個清楚的認(rèn)識。因此，針對每個指令都準(zhǔn)備了相應(yīng)的測試題。通過測試分析，教師的教學(xué)更加有的放矢，學(xué)生則對自身有了全面了解，學(xué)習(xí)更具有目的性。

2.3 教學(xué)平臺搭建

“數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與編程”課程在學(xué)習(xí)通平臺上建課，可實現(xiàn)智能手機(jī)端與PC網(wǎng)絡(luò)教學(xué)端數(shù)據(jù)同步。同時，學(xué)習(xí)通平臺本身也提供了海量資源，學(xué)生可根據(jù)學(xué)習(xí)需要通過首頁一鍵查找資料，拓展了學(xué)習(xí)的深度與廣度，滿足了學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求。

學(xué)生應(yīng)用智能手機(jī)登錄平臺即可查看教師發(fā)布的任務(wù)、微課、視頻以及測試等信息，利用碎片時間隨時隨地可以進(jìn)行學(xué)習(xí)或者與教師互動，突破了學(xué)習(xí)的時空限制，培養(yǎng)了自身學(xué)習(xí)的自覺性與主動性。

平臺的應(yīng)用使多元化過程性考核變成現(xiàn)實。O2O相融合的教學(xué)模式貫穿于學(xué)生學(xué)習(xí)的整個過程。學(xué)生在平臺中的每一項學(xué)習(xí)或測試活動都會留下軌跡，如任務(wù)點數(shù)、視頻觀看時長、課堂教學(xué)的出勤率、在線作業(yè)、參與討論以及在線測試等。通過設(shè)置每項的權(quán)重，可獲取過程性考核成績。這樣的評價體系能夠使評價范圍更加全面，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和自信心。

2.4 教學(xué)方法與手段

教學(xué)方法與手段的合理使用，不但能提高課堂教學(xué)效果，而且能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”技術(shù)手段的飛速發(fā)展，教學(xué)方法與手段隨之不斷的豐富。在該課程的教學(xué)中，除用到傳統(tǒng)的教學(xué)方法如講授法、討論法、示范法、合作探究法以及任務(wù)驅(qū)動法外，還用到了信息化教學(xué)法如O2O混合教學(xué)法、翻轉(zhuǎn)課堂法、線上交流討論法以及虛擬仿真法等，共同構(gòu)建起U-Learning環(huán)境下的O2O的智慧課堂。傳統(tǒng)課堂與信息化技術(shù)的有機(jī)融合，既能夠幫助教師起到引導(dǎo)和監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，也能夠幫助學(xué)生建立課堂學(xué)習(xí)的主體地位，提升自身的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性。

3 教學(xué)實施

U-Learning環(huán)境下O2O翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式分為課前理論學(xué)習(xí)、課中實踐操作、課后總結(jié)拓展3個階段，學(xué)生在每個階段都要完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)。

3.1 課前線上理論學(xué)習(xí)夯實基礎(chǔ)

教師在學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布本次課的任務(wù)單（包含課前、課中、課后任務(wù)），學(xué)生查看任務(wù)單，明確課前任務(wù)。根據(jù)任務(wù)要求，學(xué)生在學(xué)習(xí)通平臺上選擇適合自己的資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，如課件或微課視頻、動畫等。遇到問題時，學(xué)生可在學(xué)習(xí)通平臺交流、討論，最后在學(xué)習(xí)通平臺完成測試，檢驗自己的學(xué)習(xí)成果。根據(jù)學(xué)生在討論區(qū)提出的疑難問題及測試結(jié)果，教師可掌握本次課的難點，調(diào)整教學(xué)方案。

3.2 課中實踐操作鍛煉技能

課中進(jìn)入課堂教學(xué)環(huán)節(jié)。針對課前收集的問題，教師給予集中解答；引入案例，教師演示指令的具體用法和講授使用指令時需要的注意事項；學(xué)生以小組為單位，根據(jù)任務(wù)書上的零件圖編寫程序，寫好的程序須經(jīng)驗證后方能加工，否則可能引起生產(chǎn)事故；學(xué)生將編寫好的程序?qū)敕抡孳浖M(jìn)行模擬驗證，發(fā)現(xiàn)問題，討論后及時修正，減少了因程序錯誤而產(chǎn)生的加工問題；要求學(xué)生按照企業(yè)流程加工工件，將職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)融于教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度、團(tuán)隊協(xié)作精神及精益求精的工匠精神；師生共同對工件進(jìn)行自評、互評及點評。在此過程中，每位同學(xué)都在努力挖掘自身在整個流程中可能存在的問題，查漏補(bǔ)缺，揚(yáng)長避短，找到努力的方向。

3.3 課后線上總結(jié)拓展強(qiáng)素養(yǎng)

教師總結(jié)學(xué)生在理論學(xué)習(xí)和實踐操作中的不足，有針對性地布置線上拓展任務(wù)。學(xué)生總結(jié)歸納知識點，完善程序并完成拓展任務(wù)，在總結(jié)與歸納中實現(xiàn)知識、技能與素養(yǎng)的提升。

3.4 考核評價

考核評價是教育教學(xué)的重要組成部分。合理全面的評價能達(dá)到督促學(xué)生學(xué)習(xí)、提高學(xué)習(xí)效果的目的。該課程將過程性考核與期末總結(jié)性考核相結(jié)合，力爭全面多元地反映學(xué)生該課程的學(xué)習(xí)情況。過程性考核能及時肯定學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中取得的成績，激發(fā)學(xué)習(xí)的動力與自信心，同時也能反映學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題與不足，引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展方向，更加明確自身的學(xué)習(xí)目標(biāo)；期末總結(jié)性考核可促使學(xué)生將所學(xué)的知識融會貫通，提高綜合應(yīng)用能力，實現(xiàn)知識內(nèi)化和遷移。

4 教學(xué)效果

U-Learning環(huán)境下O2O翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，改變了傳統(tǒng)課堂滿堂灌的填鴨式教學(xué)，將理論部分的學(xué)習(xí)放在課前線上進(jìn)行。學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)與目標(biāo)，結(jié)合自身特點，隨時隨地選擇適合自己的學(xué)習(xí)資源，由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”，實現(xiàn)了個性化學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的目標(biāo)。課中任務(wù)以學(xué)生為主體、教師引領(lǐng)，線上線下相融合的方式開展。學(xué)生以小組為單位，探究工藝方案、編寫程序、仿真驗證程序，發(fā)現(xiàn)問題及時修改，然后獨立加工，最后展示作品，營造交流討論、表演展示、互動互評的良好學(xué)習(xí)氛圍。通過課后拓展總結(jié)，學(xué)生的綜合職業(yè)素養(yǎng)得以提高。

4.1 平臺教學(xué)學(xué)生參與度提高、師生互動頻繁

平臺是師生共有的，也是個人獨有的。平臺就像是一塊自留地，灑下知識的種子，通過辛勤耕耘，必將收獲成熟的果實。每位同學(xué)都要在自己的線上平臺完成課前、課中、課后任務(wù)，學(xué)生參與度達(dá)到100%，對學(xué)習(xí)的主動性和學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)起到了積極的促進(jìn)作用。豐富的線上活動使生生間、師生間互動頻繁，為學(xué)生提供了交流的平臺，為充分展示其才能提供了舞臺。在交流與展示中，學(xué)生得到認(rèn)可，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動力與自信心。

4.2 多種教學(xué)方法與手段綜合運用實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)

借助多種教學(xué)方法、手段和資源，輔助學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)，強(qiáng)化重點、易化難點，“理、虛、實”相結(jié)合，線上線下相融合，真正做到“做中學(xué)、學(xué)中做”，達(dá)成知識、技能、素養(yǎng)三標(biāo)。

4.3 職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)貫穿始終

嚴(yán)格按照企業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范由編程到加工的全過程，致力于培養(yǎng)學(xué)生精益求精、勇于創(chuàng)新的工匠精神。此外，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度、吃苦耐勞和團(tuán)隊合作精神的培養(yǎng)貫穿教學(xué)的始終。

5 結(jié)語

通信技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使U-Learning逐漸成為常態(tài)。只要有智能終端和網(wǎng)絡(luò)，隨時隨地都能開展在線學(xué)習(xí)和討論，為線上線下相融合的教學(xué)模式提供了便利條件。教與學(xué)的過程實現(xiàn)了以學(xué)生為主體、教師引領(lǐng)學(xué)習(xí)的模式，學(xué)習(xí)者真正站在自身角度，有目的地開展學(xué)習(xí)。引領(lǐng)者從關(guān)注知識傳授的有效性向在復(fù)雜環(huán)境下完成整體任務(wù)的效率轉(zhuǎn)變，成為學(xué)習(xí)者的協(xié)同者，指導(dǎo)學(xué)習(xí)者在完成任務(wù)過程中提高知識、技能與素養(yǎng)。