工程訓練課程線上線下混合教學模式研究

陳海波 曾 山 徐相華 盧玉華

工程訓練課程線上線下混合教學模式研究

陳海波a曾 山b徐相華a盧玉華a

（華南農業大學 a.基礎實驗與實踐訓練中心;b.工程學院,廣東 廣州 510642）

打造“金課”是當前高等院校課程建設的重要內容。在教育部提出的五大“金課”目標中，線上線下混合式金課凸顯了信息時代教育教學的新特點，是適合工程訓練課程的一種形式。以建設工程訓練課程“金課”為目標，分析了傳統工程訓練教學模式中存在的問題，從課程開展混合教學的意義出發，對課程的線上線下混合教學模式進行了探索研究，構建了“線上線下”教學體系，并對其進一步的優化和改進進行了探討，可為高校實踐類課程教學改革提供一定的參考。

工程訓練；線上線下；混合教學；課程改革

工程訓練是在我國發展起來的獨特的工程教育方式，最初起源于金工實習，經過二十多年的發展，工程訓練已從一種單一的以金工實習為主要內容的實踐教學方式拓展成一種實踐教育方式，被認為是能夠提供系統、高效和規模化工程實踐能力基礎培訓的最有效的校內承載平臺，是適合現階段中國特色的校內工程實踐教學模式，具有其他課程不可替代的重要作用，成為工程教育的重要組成部分[1-3]。工程訓練的對象也從工科學生拓展到農、工、文、理、經、管、法等多學科門類的不同專業學生，促進了其通識教育屬性的推行和跨學科的發展。近年來，隨著互聯網技術的不斷滲入，以線上線下(offline-to-online，O2O)為代表的混合式教學模式已越來越受到教育界的重視和推廣[4]。

2016年教育部印發了關于《教育信息化“十三五”規劃》(以下簡稱《規劃》)的通知，《規劃》提出一個核心理念，要堅持不懈地推進教育教學工作與信息技術的深度融合，不斷探索網絡條件下的新型教學方式[5]。工程實踐教育如何適應這一趨勢，有效地利用好豐富的線上資源，把傳統教學和網絡學習的優勢相結合，既發揮教師的主導作用，又充分體現學生的積極性、主動性和創造性，構建“互聯網+”與教育深度融合的工程實踐教育新模式。這對于節約辦學資源、提高教學效果、打造高校實踐類課程線上線下混合式“金課”意義重大。

1 傳統工程訓練教學模式問題分析

1）教學中缺乏有效互動和自主性學習，教學效果不理想

目前的工程訓練面向農、工、文、理、經、管、法等多學科專業學生開設，專業類型和數量眾多是它的一大特點，不同專業學生對工程實踐訓練有不同的需求；學生的工程知識水平、學習風格、接受知識的能力也各不相同。在傳統的課堂教學模式下，出現以下兩種情況，導致學習效果不理想。首先，有些專業學生對教師安排的教學內容興趣不高，課堂上被動應付，積極性和參與度不高；其次，有些學生由于沒有提前進行有效預習，無法當場消化教師所講授內容，在分組訓練項目中顯得無所適從，使學習成效大打折扣。

2）教學學時、軟硬件及資源條件制約了學生的深入學習，教學滿意度較低

工程訓練課程教學內容由機械工程實訓、電工電子實訓和農業裝備實訓三個教學模塊組成。相比專業課來說工程訓練涵蓋知識面廣，班容量大。在有限的教學學時、軟硬件資源和師資條件下完成高質量的教學內容和管理，對于教育者來說是個巨大的挑戰。傳統教學模式下人工教學管理分散了教師的教學重點，并占用過多的教學時間；基于出勤率和實踐報告的課程考核方式也使考核具有隨意性、偶然性。近兩年學生評教結果反饋對本課程的教學滿意度較低。

2 工程訓練開展線上線下混合教學的意義

線上線下混合式教學模式就是將線上教學平臺引進課程教學體系，作為教師教學活動和課堂管理的輔助工具，借助網絡化教學資源與多種信息化教學手段，充分發揮學生的主動性、積極性和創造性，實現真正的自助式、交互式和協助式的學習[6-7]。與傳統教學相比，它具有以下三個特點：第一，強調學生的自主性。基于網絡信息技術的教學平臺提供了內容豐富的學習資源，學生可利用碎片化時間自主開展學習。第二，增加了多元教學互動。網絡教學平臺成為師生、生生互動的重要平臺。第三，全過程記錄學習過程。學生在網絡教學平臺上的瀏覽過程、提問內容、作業完成的情況、互動交流過程等都被記錄下來，這為詳細分析學情提供了數據支撐。工程訓練課程開展線上線下混合教學對于打造“互聯網+”與教育深度融合的工程實踐教育新模式具有重要意義。

2.1 符合工程訓練通識教育的屬性

對機械類學生來說，工程訓練是專業基礎課程，而對于農、工、文、理、經、管、法等其他學科專業學生來說，工程訓練具有通識教育的屬性。教育者需要面對大規模的工程實踐教育群體，因此依托互聯網融入線上教育方式，可以與傳統教學方式優勢互補，在教學和管理上都更具有優勢。

2.2 適應教育碎片化管理特點

“互聯網+”時代高等教育面臨一個主要問題就是教育信息海量化、知識碎片化，給學習者帶來契機的同時，也帶來了挑戰。混合式教學模式的出現解決了這一難題。首先，它利用通信技術、網絡平臺和移動便攜設備，突破了傳統教學方式的對于時間和空間的限制，其碎片化的教學方式使得學習變得便捷和靈活；其次，它將知識模塊化、碎片化進行，也符合學習的自然規律，統一集中學習與碎片化學習相結合將起到事半功倍的效果。

2.3 滿足工程訓練的課程特點

工程訓練課程是一門實踐性的技術基礎課，但它的通識教育屬性又使其兼備了理論課的一些特點，因此單純的實踐操作訓練是不完整的，理論知識與實踐操作的有機結合，將極大地拓展內容、時間和空間。工程訓練課程能給學生完整的工程實踐教育，學生能體驗到工業制造和工業文化；工程訓練課程能更好地引導學生從宏觀的視野了解“工程”的全貌，深刻理解工程中的設計、材料、先進制造技術、電工電子技術、物聯網技術、人工智能技術等多學科內容，從而構建出多學科交叉融合的工程認知體系，培養學生大工程觀、建立工程概念、樹立工程創新意識。新教學模式中，線下教學側重實踐訓練，而以前占據課堂大量時間的理論知識講授，則安排線上教學由學生碎片化時間自主學習完成，這樣既解決了學習者的差異性問題，同時也解放出更多的課堂時間用于完成各種訓練任務，進行輸出型教學。

3 線上線下混合教學構建

3.1 線上課程平臺建設

學校層面已經建設有統一的校內在線教育綜合平臺。在教育在線平臺上能夠進行課程平臺建設，包括教學管理、課程建設、學習分析等欄目，這為工程訓練課程開展線上線下混合教學提供了基礎保障。2020年初新冠疫情爆發，這對教學工作產生了巨大的影響，根據學校要求很多課程啟用線上教學模式，造成學校在線教育綜合平臺在高峰時段出現網絡擁堵，運行不暢。為了改善這種情況，學校對教育在線平臺進行了擴容以及資源格式兼容等方面的改進。當然，混合式教學模式也不能完全地依賴于一個平臺，需要開發其它平臺進行輔助，形成優勢互補。

2015年華南農業大學工程訓練中心組建了工程訓練課程教學團隊，包括課程負責人和主講教師共15人。近五年立項的相關教學改革與質量工程項目有國家級一流課程、省級工程教育中心、廣東省教改項目，團隊在實訓軟硬件設施、教材、教學內容體系、人才培養大綱、教學方法、課程資源和師資隊伍等方面開展了建設。完成編寫的《工程通識訓練》教材于2020年在機械工業出版社出版并投入使用；創建了開放課程網站（https://efttc. scau.edu.cn/gcjcjx/），積累了一些多媒體資源，包括基本資源和拓展資源。在課程課件和教學視頻方面，將教學內容進行模塊化、碎片化，以知識點為單位制作成微視頻。圍繞碎片化的知識點視頻資料，針對性地設計線上知識點討論和分組任務等環節。拓展資源則在方向和深度方向體現分層教學的特點，基礎能力訓練方面側重實際操做技能與實踐能力的掌握與鞏固，專業特長能力訓練方面則側重研究能力和創新能力的培養。

華南農業大學工程訓練課程教學團隊還依托農業工程學科的科研成果創建了虛擬仿真實驗體系，其中“水稻生產全程機械化關鍵環節虛擬仿真實驗”被認定為國家級虛擬仿真實驗項目，“農業采摘機器人虛擬仿真實驗”“無人機設計與飛行模擬虛擬仿真實驗”被認定為校級虛擬仿真實驗項目。另外，在眾多的在線課程資源中，選取了MOOC平臺上的由南京航空航天大學建設的“工程訓練”課程和學銀在線平臺的由華南理工大學建設的“工程認知”課程資源推薦給學生共享。

3.2 混合教學模式設計

傳統教學模式以教為中心，線上線下混合教學模式以學為中心，在教學目標、評價標準、學習理論和角色性質都發生了根本的變化，傳統教學模式和混合教學模式的比較列于表1。

表1 傳統教學模式和混合教學模式的比較

混合教學模式實施過程中，為了充分發揮線上資源和平臺教學的優勢和特點，最大程度實現人機互動、生生互動、師生互動；增強教師的動態跟蹤和過程性指導，引導和督促學生自主學習，保證學習效果。工程訓練教學團隊在具體教學設計環節上采用“課前—課中—課后”連續滾動推送資源的方式，往復式推進教學并實時檢查反饋，線上線下混合教學課程教學環節設計列于表2。

表2 線上線下混合教學課程環節的資源類型設計

混合式教學模式不是簡單的線上線下的結合，而是線上線下的深度融合，線上進行知識的傳授，線下進行知識的整合與研究創新能力的培養，從“教”和“學”上進行改革創新。線上部分以大量數字化、案例化教學資源、仿真和教學視頻為載體，進行輸入性教學。線下教學部分以CDIO理念（conceive構思、design設計、implement實施、 operate運作）為指導，以項目式學習為主要教學方式，傳授方法體會，開展主題討論、隨機分組任務等，幫助學生自主學習、協作學習和研究式學習，培養學生的創新能力和科研能力，進行輸出型教學。另外積極挖掘本門課程的思政元素，幫助學生樹立正確的三觀。

3.3 混合教學模式評價

課程考核是高校人才培養過程中的重要環節。在混合教學模式中，改變傳統的相對單一的課程評價方式，采用過程性評價與總結性評價相結合。平時成績反映了學生參與課程的程度，過程性考核鼓勵學生積極參與課堂活動，鼓勵學生融合創新，實現從已有實訓項目到創新訓練項目，從單一實踐項目到系列實踐項目、從單一設計方案到多種設計方案等方面的進階；開發新的實踐創新案例，將工程實踐問題、學科競賽問題、創新創業和科研項目問題等融入課程教學中。評價方式包括考勤、網上資源學習任務的完成情況、課堂活動參與情況、課堂實踐操作、實訓報告書寫和實踐作品等，評價方式體現個性化、多元化。

4 線上線下混合教學模式的思考

2018年吳巖就“一流專業和一流課程”議題，提出打造有“創新性、挑戰度的金課”，在今后四到五年時間里教育部要建設兩萬門“金課”[8]。“工程訓練”課程將繼續建設，進行優化和改進，向國家一流課程標準努力。

1）線上網絡資源和學習支持服務的優化。如何提高學生自主學習的興趣是優化網絡課程新的標準。當前的學習資源已從書本、報告等文本材料拓展到圖片、視頻、動畫等更為直觀的學習材料。為了進一步滿足不同學習風格和不同層次類型學生的人性化學習需求，教師還應繼續完善學習資源。在手段上充分發揮現代信息技術，對不同類型媒體素材進行二次加工或融合創新；在途徑上利用科教融合，把農業工程的研究熱點和優秀的研究成果制作成視頻資料；在技術上虛實結合、以虛補實，采用三維建模、動畫、視頻、人機交互等技術研發虛擬仿真實驗系統，克服實物實驗存在的問題和困難，有效拓展學習內容的深度和廣度。優質的學習支持服務是在線學習得以順利開展的重要條件，也是保障在線教學質量的關鍵。進一步優化導學、助學和促學三個環節，導學是指教師對學習者的指導，這方面的工作包括課程簡介、學習通知、幫助手冊等內容；助學包括主題交流論壇、個性化輔導、集中答疑、問題反饋、相關學習資源推薦等環節；促學則包括課程信息提醒、課程進度提醒等。教師要轉變思維，扮演好引導者的新角色。

2）開展線上線下混合教學理論基礎方面的研究。線上線下混合教學模式出現以來，便引起了教育界極大的關注和興趣，很多學者對此進行了積極地研究與實踐。蔣玉宇等[9]使用MOOC在線課程與翻轉課堂相結合的教學模式構建程序設計類實驗課程平臺。李俊剛[10]從線上教學的實施方式、線上線下課時分配比例、線上與線下教學的結合方式和線上資源過程性考核方式的具體運用效果評估等這幾方面探索了線上線下混合教學的應用策略。王杜春[11]認為線上線下混合教學將是后疫情時代的主要教學模式，須著力在教學形態、教學方法、教學內容和教學管理方面進行變革以提高教學成效。張潔[12]將布魯姆分類教學目標引入混合教學模式中，為線上教學和線下教學分配相互獨立且關聯的教學內容，使得學習能力分層遞進關系明確。結果證明在布魯姆教育目標分類學指導下可使教學者授課效率更高，學習者的個性化得以充分尊重，更適合應用型高校的教學目標。當前大多數線上線下混合教學模式局限于教學形式上的研究，對于其理論基礎的研究還有待深入。混合教學模式在“工程訓練”等實踐課程中的應用處于起步階段，如何進一步結合相關理論研究進行線上線下深度融合的探索，是教學團隊下一步的研究目標。

3）樹立大數據管理思維，有效促進“學生中心、產出導向、持續改進”的教育教學理念的實施。線上平臺上所形成的數據種類多樣、數據量龐大，目前我們主要采用這些數據用于登錄頻次統計、學習時長分析、成績計算，以此作為學生過程性考核成績的一個部分。應用大數據采集與自動化系統，實時掌握教學效果；使用學生行為模式分析系統，定時提取學生在線時長、留言、作業等數據；通過人工智能分析完成學情統計。通過大數據分析并以此指導學習資源的優化、調整授課節奏、答疑重點，形成更為科學有效的教學設計，提升學生對課程滿意度和學習成效。

5 結 語

本文以建設工程訓練課程“金課”為目標，分析了傳統工程訓練教學模式中存在的問題，從課程開展混合教學的意義出發，對課程的線上線下混合教學模式進行了探索研究，構建了“線上線下”教學體系，并對其進一步的優化和改進進行了探討。線上線下混合“金課”的打造需要教師基于“學生中心、產出導向、持續改進”的教育教學理念，在教學工作中有“教”有“研”，通過繼承與創新、交叉與融合，構建科教相融、農工融合、通專平衡的課程資源，以學生為中心不斷改革教學方法和手段，培養學生的創新意識和創新能力，切實提高教學效果和質量。學生也要轉變學習觀念和方式，開展自主學習、協作學習和研究式學習等新型學習模式，提高自身的自學能力與創新能力，為成為高素質應用型人才和拔尖創新型人才而努力。

[1]孫康寧,傅水根,梁延德,等.淺論工程實踐教育中的問題、對策及通識教育屬性[J].中國大學教學,2011(9): 17-20.

[2]曹其新,李翠超,張培艷.中國特色的工程訓練教學模式與內容思考[J].實驗室研究與探索,2016,35(1):129-131,160.

[3]李海越,李文雙,徐靖.基于“CO-PR-PRO”原則,提高工程訓練教學質量[J].黑龍江教育(高教研究與評估),2016(7): 38-39.

[4]陳凱泉,高蕾,孟祥紅.高校混合式教學中的線上學習路徑挖掘及對教學改革的啟示：以某大學《生物化學》課程為例[J].高教探索,2020(5):5-13.

[5]劉海軍.構建有效互動的O2O教學模式[J].教學與管理, 2018(3):49-51.

[6]陽會兵.線上線下混合式金課教學模式的研究與實踐：以《“互聯網+”現代農業》課程應用為例[J].長春工程學院學報(社會科學版),2020,21(1):130-133,144.

[7]何克抗.從Blending Learning看教育技術理論的新發展(上)[J].電化教育研究,2004(3):1-6.

[8]吳巖.建設中國“金課”[J].中國大學教學,2018(12):4-9.

[9]蔣玉宇,劉鎮.基于云平臺的O2O實驗教學體系構建[J].實驗室研究與探索,2016,35(10):188-191.

[10]李俊剛.面向法學課程線上線下混合式教學實踐：以西方法律思想史為例[J].黑龍江教育(高教研究與評估),2020(5): 6-8.

[11]王杜春.線上線下混合教學將是后疫情時代的主要教學模式[J].中國農業教育,2020,21(2):30-35,54.

[12]張潔.布魯姆教育目標分類學在O2O混合式教學中的應用：以“程序設計”課程為例[J].高等教育研究學報,2020, 43(1):116-120.

G642.0

A

1673-2219（2021）05-0110-04

2021-04-13

廣東省教學改革研究項目（粵教高函〔2018〕1號）。

陳海波（1973－），女，浙江余姚人，博士，副教授，研究方向為農業機械工程和精準農業航空。

曾山（1973－），男，貴州安順人，博士，副研究員，研究方向為農業機械工程。

（責任編校：宮彥軍）