激光加工實訓線上線下混合式教學改革和實踐

周俊波 董建明

基金項目：2022年第二批產學合作協同育人項目+“新冠疫情常態化背景下激光加工線上/線下混合教學模式的改革和實踐”（220704988235440）；成都理工大學2022-2024 年體美勞素質教育專項人才培養質量和教學改革項目+基于產教融合的金工實習勞動教育實踐與培養模式探索（JG221014）；成都理工大學2021-2023年高等教育人才培養質量和教學改革項目+“疫情常態化背景下金工實訓教學體系改革與實踐”（JG2130218）

摘? 要：金工實訓教學過程中，存在實訓課時少、實訓設備不足、學生對理論知識理解不深刻等問題。針對此現狀，文章構建了融入工程教育專業認證和質量管理體系理論的線上線下混合式教學新模式，優化了成績評價體系并融入課堂思政，同時在激光加工實訓中開展了實踐教學。實踐教學結果表明，這種新型混合教學模式深受學生和老師的歡迎，得到了師生一致好評，該教學模式不僅增強了學生自主學習能力和動手能力，培養了主動交流能力和團隊意識，而且豐富了教師的教學手段，提升了信息化處理能力，大幅度提升了實訓教學效果。

關鍵詞：線上線下混合教學模式；激光加工實訓；實踐教學

中圖分類號：G642.0? 文獻標識碼：A? 文章編號：1002-4107（2024）04-00? -0

一、引 言

金工實訓屬于重親歷、重體驗的實踐課程，是工科類高校教學規模最大、學生受眾人數最多的工程實踐教學平臺之一[1]，參訓人員多，動手操作實訓具有不可替代性[2]。因金工實訓與實訓設備不足存在矛盾、實訓環節重實踐與講授理論知識存在矛盾，導致了學生對理論知識理解不深刻等問題的出現。在新時代背景下，基于翻轉課堂、MOOC等線上線下混合教學模式成為了“教-學”的主流方式[3-5]。不少學者在機械制造基礎實驗教學[3]、機械設計實驗教學[4]、自動控制原理[5]等課程中進行了混合教學模式的教學改革與實踐，并提供了豐富的教改經驗，但在金工實訓中開展混合模式實踐教學的文獻報道尚不多見，因而相關研究具有重要意義和實踐指導價值。

文章介紹了新型混合教學模式的總體思路，在激光加工實訓中開展了實踐教學并調查了教學成效。經過1學年的實踐反思，指出了在實施混合教學模式過程中尚需注意的問題，并相應給出了整改措施，為各高校金工實訓課程開展線上線下混合教學提供了具有參考價值的實踐案例。

二、混合式教學模式的總體思路

線上線下混合教學模式是指借助于各種智能化工具或移動設備，結合線上高質量的網絡課堂與線下傳統教學形式的一種新型教學模式[6]。混合教學模式不是憑空而起，而是基于“課前、課內、課外”教學模式的繼承和創新，從而形成的“課前自學、課中答疑解惑、課后拓展”新型混合教學模式，其總體思路包含4個環節（如圖1所示）。一是前期分析環節。前期重點分析學習對象和評估學習環境，便于后續教學環節的開展。二是課程設計環節。課程設計環節中融入工程教育專業認證理論，從為什么學、學什么、怎么學和學得怎么樣4個方面，結合各專業畢業要求指標點篩選教學內容，并準備相應教學資源，如視頻、動畫、教學課件、線上測試題目等。三是教學實施環節。教學實施環節是以學生為主體，包含“課前自學、課中答疑解惑、課后拓展”三層次教學活動。四是課程評價環節。課程評價環節貫穿整個教學過程，一方面評定學生成績，另一方面融入質量管理體系理論，由學校和學院兩級教學督導組監控教學過程，并依托教務處評教系統獲取學生滿意度以及采用問卷調查等方式調研教學效果，便于持續改進。

三、混合式教學模式的實踐教學

下面詳細介紹線上線下混合教學模式在激光加工實訓中的教學活動。

（一）前期分析

教學設計前，調查學生基本情況以及進行線上線下混合教學模式的主客觀條件分析很有必要。作者采用問卷調查方式調查了學生情況、學習習慣以及對混合教學模式的態度等基本信息，旨在調研學生是否具備開展線上教學的主客觀條件（表1）。

調查結果顯示，100%的學生具備開展混合教學模式的客觀條件。從學習習慣和對混合教學模式的態度可以看出，接近80%的學生具備開展混合教學模式的主觀條件，如接近80%的學生愿意嘗試新型混合教學模式，有課前預習以及觀看視頻的習慣等。不過，也有接近20%的學生不具備開展混合教學模式的主觀條件，如16%的學生對學習中遇到的困難不管，20%的學生沒有觀看視頻的習慣等，這部分學生在教學實施環節中需要重點給予關注。

（二） 課程設計

課程設計重點是根據激光加工實訓的特點和教學要求，重新梳理知識點，合理規劃線上線下教學內容等（表2）。對于線上教學內容，要錄制或選擇質量高、短而精的Flash動畫或視頻等教學資源，并設計提問環節、討論交流話題及隨堂測試題目等內容；對于線下教學內容，重點講解重難點問題和學生的疑惑點，確保其與線上教學內容有效銜接。

混合教學模式需要學生自主學習線上教學資源，因此，優化線上教學資源的數量和質量具有重要意義。研究表明，5 min 以內的短視頻能夠有效降低學生在線學習時注意力不集中的現象，有助于提高學習效果。因此，老師需精心準備，確保每一個教學視頻在5min以內且僅講解一個知識點，從而降低學生抵觸心理和提高學習興趣。激光加工實訓教學視頻內容及教學目的如表3。

（三）教學實施過程

教學實施過程是實現教學目標的重要階段，主要包括課前預習、課中教學、課后分析和拓展訓練等（圖2）。

1. 課前：線上教學

教師提前將教學視頻（動畫）、課件、實訓任務等教學資源上傳到MOOC教學平臺；學生自主學習教學資源，掌握軟件的使用方法以及設備的操作流程等相關知識點，并且完成線上測試。學生遇到問題可通過網絡與教師或同學交流討論，教師通過平臺掌握學生自學情況以及重難點，便于在線答疑或線下教學中重點講解。

2.課中：線下教學

激光加工實訓線下教學包含3個步驟：（1）實訓開始前，教師提出若干問題，旨在考察學生線上學習效果，并結合MOOC教學中收集到的相關信息，重點講解實訓中的重點或疑難點問題。（2）實訓環節，采用項目教學法開展實訓教學，旨在激發學生積極性，提高學生的創新能力和團隊精神。學生自行討論并編制程序和制定操作方案等，經教師指導、完善后實操。教師主要教學活動是規范學生操作和解答學生在實訓操作中遇到的問題，旨在保障實訓環節的有效實施。（3）實訓結束后，學生對實訓的作品進行自評和互評，教師隨后點評并對存在的問題進行分析和講解。

3.課后分析和拓展訓練

工程教育專業認證和質量管理體系核心理念注重教學環節的持續改進，這需要學生和教師開展課后分析。實訓結束后，學生完成實訓報告并對教學環節進行評價和反饋，便于教師改進。教師也需要及時進行課后反思，對實訓教學環節再認識、再思考，總結經驗教訓和完善教學過程，從而提高自身教學水平。

受課時限制，傳統實訓教學沒有開展后續的拓展訓練，因而在教學過程中常常遇到這樣的情況，學生參加競賽或創新項目時需要利用激光加工零部件，他們往往會單獨找教師進行指導和加工。這不僅加重了教師負擔，而且僅有少數學生受益。在混合教學模式中，可將這部分的指導教學上傳到教學平臺，讓更多感興趣的學生在線學習。這一改革措施不僅擴大了實訓的受益面，而且有益于下一屆參賽學生去學習和借鑒。

（四） 優化學生成績評價體系

基于認證專家反饋意見，結合學生反饋建議，優化學生成績評價體系。學生成績評價體系重視學生實訓過程控制，增添了學生答辯和自評互評環節，并且隱形融入課堂思政，達到“育人無聲”的教學效果[7]。另外，評價體系中增添了“一票否決權”，即當學生在實訓環節中出現嚴重的違規或違紀行為時，其實訓成績不合格，從而約束學生的實訓行為，培養嚴謹的科學態度。激光加工課程的成績評價體系及其對應的培養目標和畢業指標點如圖3所示。

2.“畢業指標要求”中的數字為：基于工程教育認證標準，機械工程專業的畢業指標要求的指標點）

四、教學效果分析

（一） 混合式教學模式的教學成效

實訓結束后，隨機抽取3個班級（96名學生），采用問卷調查及個體訪談等方式調查了學生對線上線下混合教學模式的評價和意見。調查結果表明，線上線下混合教學模式受到了多數學生的歡迎和好評，75%學生認為這種混合教學模式很好。學生普遍認為線上教學資源豐富，拓展了視野，激發了實訓興趣。不過，接近15%的同學認為線上教學資源少，在交流過程中還有學生表示教學資源的質量有待改進，如部分視頻存在明顯裁剪痕跡等。在自學和交流方面，接近75%的學生認為線上學習氣氛熱烈，可以無約束地交談。不過，接近10%的學生存在厭學現象，主要表現為對實訓缺乏興趣、學習環節中不參與互動交流、自學能力差等，這些群體在混合教學模式中應予以重點關注。

此外，線上線下混合教學模式也受到了實訓教師的歡迎和好評。實訓老師普遍認為，線上互動環節有助于增強師生間的交流和了解，教師不需要重復講解簡單的知識點，如激光案例、軟件介紹等，從而有更多時間和精力進行有針對性的講解。其次，制作視頻或動畫的過程有利于提升信息化處理能力。

（二）提升混合教學效果的整改措施

1. 多措施提升線上教學資源的數量和質量

提升線上教學資源的數量和質量是混合教學模式的關鍵。首先，教師對教學內容細分成若干知識點，并對每一個知識點反復推敲，有針對性的在海量網絡資源中尋找或錄制學生們喜聞樂見的教學視頻、動畫和案例等教學資源，并加以二次加工處理，如裁剪、添加字幕等，以確保教學資源的精講性和準確性。其次，教師有意識地引導學生收集和整理相關教學視頻或案例，這不僅鍛煉學生自學能力，而且有利于增加網絡教學資源數量。此外，可以找專業人員制作視頻或動畫，這不僅確保教學資源質量，而且進一步提升教師的信息化處理能力。

2. 多關注少數厭學群體

受學生個體和環境等因素影響，部分學生存在厭學現象，調查結果表明，接近10%的學生存在厭學現象。若在混合式教學中缺乏有效的制約和幫助，這類厭學群體將更加容易掉隊。因此，混合教學模式下，教師需要重點關注這群厭學群體，以確保在教學環節中不放棄每一名學生。教師需要在平時注重積累合適的“段子”并加以靈活運用，打造幽默課堂，增強教學環節的趣味性，從而提升厭學群體的學習興趣。線上教學環節中，教師可以有針對性的為他們推送教學資源和提問；線下實訓環節中，教師可以多鼓勵、多關心，重點督促和指導他們實訓加工，從而最大限度地提高厭學群體的學習積極性和動手實操能力。

五、結論

文章基于工程教育專業認證和質量管理體系理論，構建了線上線下混合實訓教學模式，并在激光加工實訓中開展實踐教學。教學實踐結果證明，該混合實訓教學模式受到了學生和老師的好評和認可，大幅度提升了實訓教學效果。此外，基于課堂反思，文章還指出了在實施混合教學模式中尚需注意的問題，并給出了整改措施。

參考文獻

[1]盧健，魏德強，王喜社，等.基于創新創業教育的工程訓練中心創新模式的探討[J].教育教學論壇，2017（19）：42-43.

[2]張戈，張學軍，朱玉平，等.智能制造背景下工程訓練中心建設探究[J].實驗技術與管理，2017，34（2）：209-213.

[3]劉雅靜，史成坤，陳嬌嬌.基于線上+線下的機械制造基礎實驗教學研究[J].北京航空航天大學學報（社會科學版）， 2022，35（1）：168-172.

[4]馬超，曽紅，王宏祥.線上線下混合實驗教學模式研究[J].實驗室研究與探索，2019，38（5）：185-189.

[5]Ke Wang，Shuguang Liu， Xiaofeng Zhang. Construction and Application of Online and Offline Mixed Teaching Mode Under the Background of "Internet + Education"[C].Advances in Networked-Based Information Systems，2020（1264）？：382-389.

[6]吳春雷，王雷全，張俊三，等. SPOC混合教學模式在綜合實踐課程中的應用[J].實驗室研究與探索，2019，38（1）：153-157.

[7]周俊波，郝興安，王艷華.“機械工程實訓”課程思政教學實踐[J].黑龍江教育（理論與實踐）， 2021，（75）9：21-22.