基于“互聯網+”的高校《過程控制》課程混合教學模式探討

祝國強 張秀宇 孫靈芳 王建國 李靜 張利輝 李志偉

摘要：針對高校《過程控制》課程，該研究提出了一種基于“互聯網+”的線上、線下混合教學模式。該教學模式以“雨課堂”為載體，充分利用現有的MOOC教學資源，設計基于問題為導向PBL的《過程控制》課程教學方式。該教學模式打通了授課教師-學生-網絡資源的聯系通道，從課前教學準備、課中互動交流和課后鞏固提升三個階段實施教學過程，從而實現以最低成本、最大限度地發揮面對面教學和在線學習結合的雙重優勢，有效地完成知識的內化和固化，有利于提高學生學習效果，增強學習信心，促進教師與學生的溝通，提高教學效果。

關鍵詞：互聯網+；過程控制；雨課堂；混合式教學

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）30-0113-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 引言

“互聯網+”是利用互聯網技術的優勢，將各個傳統行業和互聯網進行有機結合，賦予傳統行業互聯網的屬性，在互聯網層面進行更加快速、有序的發展。2015年全國“兩會”期間，國家將“互聯網+”列為國家戰略，進一步推進了互聯網思維進一步融入社會經濟生活的各個方面，推動經濟和社會形態不斷地發生演變。高校教育和教學過程也與互聯網結合越來越緊密，“互聯網+”教育已不是單純的教育技術變革，而成為聯系教育過去、現在和未來的橋梁[1-3]。2016年，“中國制造2025”計劃正式啟動，將智能制造作為未來發展的重要方向，其目的在于通過智能化技術提高生產效率，創造更高的經濟效益。自動控制技術專業人才是智能制造目標實現的前提和基礎，但該方面人才短缺的現狀限制了目標的實現，這為高校控制類課程的建設指明了改革方向[4]。

MOOC即慕課，是將學習者作為核心的一種創新教學方式[5-6]。在慕課平臺上能夠上傳和下載各種網絡課程資源，并且所有網絡課程對外免費開放，被廣泛地推廣和應用在高等教育以及其他領域。MOOC匯集了國內外眾多名校、名師的課程資料，數量和質量得到全面提升[7]。雖然MOOC資源豐富，種類繁多，但由于高校的行業背景存在巨大差異，MOOC中所涉及的例子和實踐對象都具有明顯行業特色[8-10]。比如東北電力大學自動化專業的《過程控制》課程，所面向的對象為熱力發電廠的生產過程，涉及鍋爐、汽包、汽輪機、發電機等發電設備，以及燃煤的化學能轉化為高溫高壓的過熱蒸汽進而推動汽輪機帶動發電機產生電能這一生產過程。這對其他院校的學生來講不合適，同樣其他學校的MOOC課程也不能完全適合本校學生學習。因此、如何利用現有豐富的MOOC網絡課程資源，同時考慮高校自身的行業特色，打造適合本校學生學習的課程學習方式是目前教學改革不可忽視的問題。

以問題為基礎的學習法PBL（Problem-Based Leaning）于1969年由美國的神經病學教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學首創，強調以學生的主動學習為主，改變了傳統教學中的以教師講授為主的教學方式[11-14]。目前，包括我國在內的許多國家都將這種先進的教學方法應用到教學實踐中[13-15]。采用PBL模式能夠幫助學生樹立中缺的學習觀念，遇到問題之后對問題進行分析，尋找解決問題的方法，在學習的過程中提升學生的信息檢索能力、思維能力、合作能力等，培養出能夠真正學會思考，有創新意識的新時代大學生。BL教學案例的編寫增加了不同學科的教師之間的聯系，有利于基礎知識和實踐緊密結合，真正做到因材施教，教學相長。

自新冠肺炎疫情蔓延以來，對全球范圍內的教育事業產生非常嚴重的影響，大多數中小學，高校不得不采取線上授課的方式，這也為教育事業發展帶來新的“機遇”。在教育部“停課不停教、停課不停學”的號召下造就了全國范圍內的在線教學盛況[16-17]。隨著我國信息技術、網絡技術等先進技術的推廣和應用，線上教育便捷、多元等眾多優勢，使其成為新冠疫情期間最常用的教學方法?，F階段，雨課堂憑借其專業性、便利性、科學性的特點，在眾多線上教學模式或者平臺中脫穎而出，使得越來越多的高校加入其中。“雨課堂”實現了對課前-課上-課后教學全過程的動態學習數據的收集和分析[18-20]?？梢载灤┙虒W的全過程，能夠對課前預習數據進行全面采集，對課堂教學資料進行合理分析，對課后作業資料進行科學匯總，為實現精準教學奠定堅實的基礎，最大限度地釋放教與學的能量，推動混合式教學，形成全方位評價，多通道互動，驅動教學探微。

2 《過程控制》課程特點

過程控制課程是自動化、測控技術與儀器專業學生必修的主要專業課程，具有強理論性、系統性及實踐性等特點，涉及電路、機械、計算機等多個學科的知識體系。要求學生具備自動控制理論、計算機控制技術等專業基礎知識。其主要任務是學習生產過程中常用的控制系統組成原理、結構特點及典型單元操作過程控制方案的分析，培養學生具有完成生產過程自動控制系統設計的能力。

傳統課堂教學過程中，教師主要借助多媒體設備進行灌輸式或者填鴨式教學，學生們處于被動地位，無法有效激發學生們參與課堂教學的主動性，對于教師布置的任務，學生們只是機械性地完成，導致過程控制課程教學實效較差，存在的問題主要表現為：

（1）采用的教學方式、方法單一，教學觀念落后，難以激發學生的主觀能動性，處于被動學習狀態，難以激發學習興趣。

（2）課前學生缺少有效的預習和必要的知識點儲備?，F階段專業課教學方案設置不合理，教學內容較多，但是教學時間較短，且需在有限的時間內完成所有課程內容講解，如果課前學生不進行相關知識的預習和儲備，很容易跟不上課堂節奏。

（3）課中師生之間缺少必要的互動交流，教師難以把握每一名學生學習狀態。專業課教學主要采用講解的方式，在課堂教學過程中缺少和學生之間的互動，或者只是采用課堂提問的方式，但該種方式只能夠掌握個別學生的學習情況，無法實現對所有學生知識掌握情況的全面了解。

（4）課后缺少有效的反饋，而且評價方式單一。傳統教學的時效性較差，當學生遇到專業問題時，無法在課堂上獲得幫助，缺少有效的反饋，而且評價方式以期末考試成績加為數不多的幾次課后作業為主，形式較為單一。

從整體分析，現階段《過程控制》課程教學方式不合理，學生處于被動接受知識的狀態，缺乏有效互動，即使遇到問題也不能夠快速獲得幫助，導致學生們參與《過程控制》課程的積極性較低，極大地影響了教學質量和教學效果。

3 “雨課堂”教學模式

雨課堂教學模式的優勢在于其能夠對信息技術、網絡技術進行最大化地利用，并將其與微信平臺、PPT等科學結合，創建溝通課堂與課外的橋梁，教師和學生可以通過雨課堂隨時隨地地溝通、交流，可以實現學生全天候在線學習。雨課堂在《過程控制》教學中的應用能夠貫穿整個教學過程，讓教與學更高效。為進行教學模式和評估方法的探索和創新提供了強有力的工具。雨課堂具有如下特點：

（1）方便智能。在《過程控制》課程教學前，教師只需要在PPT中安裝免費的插件，就可以將提前準備的教學方案接入雨課堂，學生們只需要掃碼就能夠直接進入課堂學習，既方便又智能。學生們既可以在教學過程中在線回答問題，也可以對遇到的問題進行總結，并反饋給教師，教師及時為學生提供解決方案。同時，教師還可以把各種學習資源推送到手機端，學生們登錄后就可以查閱和學習，顯著提高學習質量。

（2）實時互動。雨課堂具備彈幕功能、實時答題等功能，學生們在學習過程中可以隨時發送彈幕提問，教師在線解答，良好、實時的互動能夠幫助教師更加快速、準確、動態地了解學生的知識掌握情況，從而大大提高教學質量。

（3）數據驅動?！坝暾n堂”實現了對課前-課上-課后教學過程的每一個環節進行動態學習數據的收集和分析，量化分析學生學習情況，為精準教學提供數據支撐。

4 混合教學模式實施方案

混合式教學是在線教學和傳統教學的有機結合，借助網絡平臺增強學生學習的自主性和靈活性，融合線下教學的特點，做到師生零距離溝通。

基于雨課堂的《過程控制》課程教學模式可以分為課前教學準備階段、課中互動交流階段和課后鞏固提升階段，每個階段可以以PPT和微信為基礎，借助雨課堂來實現師生之間的全面互動，整體教學模式框架如圖1所示。

（1）課前教學準備階段（線上模式）。教師首先基于PBL教學方法設計課程教學大綱、授課計劃，PPT課件。根據將要學習的新知識點，創設有意義的、與工程實踐相關的問題和任務，精選相關的MOOC資源形成預習課件。課前通過“雨課堂”把預習課件推送到學生手機端，使得學生能夠方便地了解到本次課程的知識點和相關學習資源。授課教師還可以根據課程需要在預習課件中插入教師自己的語音講解，彌補了單一形式預習課件的不足，幫助學生更好地理解和學習。學習過程中存在的問題可通過在線留言的方式提交到云端服務器，授課教師通過云端服務器查閱每個學生的學習進度及學生存在的問題，及時調整后續線下授課側重點。

（2）課中互動交流階段（線下模式）。采用與傳統授課方式相同的集中授課方式。授課教師首先對本節課中比較復雜的知識點進行詳細講解，在知識點講授過程中可根據課前學生預習情況針對性地對相應知識點做重點分析、精講和拓展，同時還可設置一些小測試，一鍵發送學生端，對學生容易犯錯的問題進行針對性講解。本階段包含線上和線下兩種教學模式，以線下集中授課為主，線上互動方式為輔，幫助教師和學生之間建立有效的溝通方式，提高學生學習興趣，幫助教師把握教學進程。

（3）課后（線上模式）。授課結束后，“雨課堂”通過云服務器可產生本次授課過程的全方位數據分析，授課教師可詳細掌握授課整體情況及單個學生的學習動態，為授課教師對授課過程全方位評價提供更為精確的數據。學生也可在課后進行復習，課堂所講授的PPT課件、引用的網絡資源、習題情況都可以通過手機端方便查閱。學生課堂上不懂的內容和錯題，雨課堂也已經進行了分類收集，對疑問還可以在線提交，教師實時在線答疑，及時解決問題。本次課堂授課結束后，授課教師可通過雨課堂中本次課堂教學數據分析，清楚地知道每位學生的學習情況，課堂中的習題作答及學生學習不理解反饋詳情，從而掌握學生的學習動態，及時進行教學總結和對學生的學習行為、學習效果、測試成績做出綜合評價。教師可以根據雨課堂的反饋情況及時調整課程進度，進而提高課程教學效果和學生的課程學習效率。

通過對教學的課前、課中、課后的三個階段采用線上線下混合教學模式，全方位打通了授課—教師—學生—網絡資源的聯系通道，以最低成本、最大限度地發揮面對面教學和在線學習結合的雙重優勢，更有效地完成知識的內化和固化，有利于大幅度地提高學生學習效果，增強學習信心，促進教師與學生的溝通。

5 結語

基于“互聯網+”技術，設計基于“雨課堂”的課堂教學模式并應用于《過程控制》的教學中，一方面可以把一些優質的教學資源（MOOC）整合在一起，采用PBL理論設計教學過程打通課前、課中、課后的教學過程，對學生課內與課外學習時間進行科學重構和整體設計，既滿足了學生個性化學習的需求，激發了學生的學習興趣，同時也提升了學生的自我學習能力。新的課程教學模式形成了線上線下相結合的高效學習模式，既有效提升了課堂教與學的體驗，又增強了師生互動效果，顯著提高了課堂教學效率。

參考文獻：

[1] 劉剛，李佳，梁晗.“互聯網+”時代高校教學創新的思考與對策[J].中國高教研究，2017（2）：93-98.

[2] 靳軍.互聯網+課堂教學的實踐研究——以職高《計算機應用基礎》為例[D].哈爾濱：哈爾濱師范大學，2018.

[3] 肖連軍，高玲玲.高等教育教學信息化條件下線上教學模式分析[J].電腦知識與技術，2021，17（17）：149-150.

[4] 舒杭，王帆，錢文君.“互聯網+”時代高校教學的雙生邏輯與三維結果[J].現代教育管理，2016（2）：14-19.

[5] 孫雨生，程亞南，朱禮軍.基于MOOC的高校教學模式構建研究[J].遠程教育雜志，2015，33（3）：65-71.

[6] Andone D，Mihaescu V. Blending Moocs Into Higher Education Courses-a Case Study[C]//2018 Learning With MOOCS （LWMOOCS）.Madrid，Spain.IEEE， 2018：134-136.

[7] Zhu M N，Bonk C J，Sari A R. Instructor Experiences Designing MOOCs in Higher Education： Pedagogical， Resource， and Logistical Considerations and Challenges[J].Online Learning，2018，22（4）： 203-241.

[8] 徐葳，賈永政，阿曼多·?？怂?，等.從MOOC到SPOC——基于加州大學伯克利分校和清華大學MOOC實踐的學術對話[J].現代遠程教育研究，2014（4）：13-22.

[9] 袁莉，斯蒂芬·鮑威爾，比爾·奧利弗，等.后MOOC時代：高校在線教育的可持續發展[J].開放教育研究，2014，20（3）：44-52.

[10] 歐丹麗.基于MOOC及騰訊課堂的《跨境電子商務》在線教學新范式[J].電腦知識與技術，2021，17（33）：202-203，223.

[11] Chen J B，Kolmos A，Du X Y.Forms of Implementation and Challenges of PBL in Engineering Education：a Review of Literature[J].European Journal of Engineering Education，2021，46（1）：90-115.

[12] Nurtanto M，Sofyan H，Fawaid M，et al.Problem-based Learning （PBL） in Industry 4.0：Improving Learning Quality through Character-based Literacy Learning and Life Career Skill （LL-LCS）[J].Universal Journal of Educational Research，2019，7（11）：2487-2494.

[13] 劉景福.基于項目的學習模式（PBL）研究[D].南昌：江西師范大學，2002.

[14] 竇亞玲，劉金平.PBL模式下的嵌入式系統中斷機制教學案例[J].電腦知識與技術，2021，17（33）：170-172.

[15] 劉陽.PBL教學模式下的數學課堂教學設計研究[D].曲阜：曲阜師范大學，2015.

[16] 焦建利，周曉清，陳澤璇.疫情防控背景下“停課不停學”在線教學案例研究[J].中國電化教育，2020（3）：106-113.

[17] 曾燕，高俊，王清香，等.基于“雨課堂”的課程教學實踐探索——以高職《C語言程序設計》為例[J].電腦知識與技術，2021，17（33）：156-158.

[18] Yang C B，Huan S L，Yang Y.Application of big data technology in blended teaching of college students：a case study on rain classroom[J].International Journal of Emerging Technologies in Learning （IJET），2020，15（11）：4.

[19] Li D H，Li H Y，Li W，et al.Application of Flipped Classroom based on the Rain Classroom in the Teaching of Computer-aided Landscape Design[J].Computer Applications in Engineering Education，2020，28（6）： 357-366.

[20] 陳芳芳.基于雨課堂的數字電子技術課程混合式教學研究與實踐[D].貴陽：貴州師范大學，2019.

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