趙 雷, 楊 奕, 張利國, 張 華, 楊 川

(1. 重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣與電子工程學(xué)院, 重慶 402760；2. 重慶理工大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院, 重慶 400054)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師引導(dǎo)、啟迪學(xué)生的學(xué)習(xí)并對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考評(píng)。隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,產(chǎn)生了多種多樣的網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)方式，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,充分表現(xiàn)出學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性?；旌鲜浇虒W(xué)方式強(qiáng)調(diào)情境和活動(dòng)兩種學(xué)習(xí),將傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式與網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)結(jié)合起來,集兩種方式的優(yōu)點(diǎn),達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果[1-3]。

“液壓與氣壓傳動(dòng)”是機(jī)械和機(jī)電一體化類專業(yè)開設(shè)的核心專業(yè)課程,是一門具有很強(qiáng)的實(shí)踐性、技能型課程。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中,理論教學(xué)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)結(jié)合得不緊密,學(xué)生的技能訓(xùn)練不能得到及時(shí)的理論指導(dǎo),而理論課也沒有緊密結(jié)合生產(chǎn)、生活,學(xué)生對(duì)技能的掌握往往不到位。隨著教育部大力推動(dòng)和支持深化教育教學(xué)改革,項(xiàng)目式教學(xué)、行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)、理實(shí)一體化教學(xué)等新的教學(xué)模式在高校中得到推廣應(yīng)用[4]。同時(shí),由于高校在校學(xué)生人數(shù)增加,人均實(shí)訓(xùn)設(shè)備數(shù)量和實(shí)訓(xùn)時(shí)間不足,使得傳統(tǒng)“液壓與氣壓傳動(dòng)”及其類似課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式改革迫在眉睫。

重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院“液壓與氣壓傳動(dòng)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)以重慶市骨干高職院校建設(shè)為背景,進(jìn)行了混合式教學(xué)模式改革。

1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

“液壓與氣壓傳動(dòng)”課程在專業(yè)課程體系中起承前啟后的作用。該課程實(shí)踐性較強(qiáng),學(xué)生應(yīng)通過學(xué)習(xí),初步掌握液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,能夠初步設(shè)計(jì)和搭建簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng),能夠運(yùn)用液壓氣動(dòng)專業(yè)知識(shí)和技能解決工程實(shí)際問題,并且養(yǎng)成良好的職業(yè)道德和團(tuán)隊(duì)合作精神。培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和科研能力,也是該課程教學(xué)的目標(biāo)之一[5]。

2 教學(xué)方法設(shè)計(jì)

2.1 四位一體,虛實(shí)結(jié)合的混合式教學(xué)

為了達(dá)到“液壓與氣壓傳動(dòng)”課程的教學(xué)目標(biāo),該課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)結(jié)合開發(fā)的課程資源和“互聯(lián)網(wǎng)+”等網(wǎng)絡(luò)技術(shù),開發(fā)了四位一體、虛實(shí)結(jié)合的混合式教學(xué)模式,即線上與線下結(jié)合、虛擬與現(xiàn)實(shí)結(jié)合、理論與實(shí)踐結(jié)合、仿真與實(shí)操結(jié)合。四位一體、虛實(shí)結(jié)合的混合式教學(xué)模式如表1所示[6]。

表1 四位一體、虛實(shí)結(jié)合的混合式教學(xué)模式

以換向閥教學(xué)為例,循序漸進(jìn)地進(jìn)行換向閥的結(jié)構(gòu)原理視頻→換向閥的虛擬拆裝→換向回路的FluidSIM軟件運(yùn)動(dòng)仿真→實(shí)訓(xùn)室搭建換向回路等4個(gè)情境的教學(xué)過程,實(shí)現(xiàn)課程的教學(xué)目標(biāo)。

2.2 智能移動(dòng)終端APP教學(xué)

虛擬實(shí)訓(xùn)具有開放性和共享性,虛擬教學(xué)資源可以反復(fù)使用,虛擬系統(tǒng)構(gòu)建過程短,功能擴(kuò)展和管理比較方便,學(xué)生可以獲得更多的實(shí)訓(xùn)操作機(jī)會(huì)。實(shí)際上,無法開展的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目也可以虛擬進(jìn)行。

目前,市面上用于高校課程教學(xué)中的APP應(yīng)用程序很少。本課程前期工作已經(jīng)開發(fā)完成液壓與氣動(dòng)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)APP,開發(fā)流程分為4個(gè)階段[7-10]。

第一階段:校企合作,選取企業(yè)生產(chǎn)中使用的真實(shí)液壓與氣動(dòng)元件,構(gòu)建液壓與氣動(dòng)虛擬教學(xué)情境；

第二階段:構(gòu)建面向單臺(tái)PC機(jī)的液壓與氣動(dòng)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)；

第三階段:構(gòu)建面向遠(yuǎn)程訪問的網(wǎng)絡(luò)版液壓與氣動(dòng)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)；

第四階段:構(gòu)建面向移動(dòng)終端的液壓與氣動(dòng)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)APP。

APP教學(xué)可使學(xué)生隨時(shí)隨地通過手機(jī)等移動(dòng)終端方便地獲取實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。將組成液壓與氣動(dòng)元件的所有零件逐個(gè)移除,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)能如同真實(shí)場(chǎng)景一樣展示給學(xué)生,使學(xué)生能夠更好地理解液壓與氣動(dòng)元件的工作原理。APP教學(xué)方式符合當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣,使學(xué)生不受時(shí)間與地點(diǎn)所限，靈活安排自己的學(xué)習(xí),從而更好地掌握必備的專業(yè)知識(shí)與技能,學(xué)校承受的實(shí)訓(xùn)設(shè)備數(shù)量不足的壓力也可減輕。

2.3 人機(jī)交互式自學(xué)教室

“液壓與氣壓傳動(dòng)”課程的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和人機(jī)交互式自學(xué)教室為學(xué)生提供了良好的交互式學(xué)習(xí)環(huán)境(見圖1)。

課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)相當(dāng)于一個(gè)空中教室,能提供豐富的學(xué)習(xí)資源,學(xué)生可以通過學(xué)習(xí)電子教案、電子課件、原理動(dòng)畫、知識(shí)點(diǎn)視頻、回路仿真、真實(shí)案例、章節(jié)同步練習(xí)等方式,實(shí)現(xiàn)人與網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源的交互。該網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供了學(xué)習(xí)論壇和在線交流功能,學(xué)習(xí)論壇時(shí)時(shí)互動(dòng),可以上傳共享學(xué)習(xí)資料、發(fā)表學(xué)習(xí)體會(huì),也可以進(jìn)行主題討論；教師可以針對(duì)大多數(shù)學(xué)生提出的重點(diǎn)、難點(diǎn)定期進(jìn)行在線答疑、交流心得。這樣的學(xué)習(xí)方式既體現(xiàn)了學(xué)生主體地位,又發(fā)揮了教師主導(dǎo)作用。

3 教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

“液壓與氣壓傳動(dòng)”課程的線下教學(xué)活動(dòng)包括主題研討課、集中答疑課、項(xiàng)目仿真訓(xùn)練、典型任務(wù)實(shí)踐操作等；線上教學(xué)活動(dòng)包括師生之間、生生之間的同步交流與異步交流、章節(jié)同步練習(xí)、自我測(cè)試等。不同的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)有不同的側(cè)重點(diǎn)[11-12]。

圖1 人機(jī)交互式自學(xué)教室

(1) 交互式視頻設(shè)計(jì)。針對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的視頻內(nèi)容設(shè)計(jì)幾個(gè)問題,在視頻播放過程中會(huì)隨時(shí)彈出問題對(duì)話框。學(xué)生回答正確后才能繼續(xù)觀看,從而實(shí)現(xiàn)互動(dòng)和對(duì)學(xué)生的監(jiān)督作用。視頻內(nèi)容力求生動(dòng)有趣，貼近生活、生產(chǎn)實(shí)際,展示方式多樣化。例如采用生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采訪形式、場(chǎng)景實(shí)操模式、真人動(dòng)畫模式、完全動(dòng)畫模式等多種新穎的拍攝模式。

(2) 異步討論主題設(shè)計(jì)。教師針對(duì)學(xué)生提出的問題,精選出具有一定深度、廣度和復(fù)雜性的問題(例如溢流閥與減壓閥的區(qū)別),形成討論空間,引導(dǎo)學(xué)生思考,讓不同的觀點(diǎn)碰撞出火花,激發(fā)學(xué)生的興趣和參與熱情。在論壇上,學(xué)生之間可以實(shí)現(xiàn)互動(dòng),豐富了討論區(qū)的內(nèi)容,又促進(jìn)了學(xué)習(xí)交流[13]。

(3) 課程答疑庫設(shè)計(jì)。當(dāng)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)在人機(jī)交互式教室進(jìn)行自主學(xué)習(xí)時(shí)遇到問題,不能像在傳統(tǒng)教室的學(xué)習(xí)那樣得到教師的及時(shí)指導(dǎo),所以靶向性的及時(shí)答疑和幫助尤為重要。課程小組的任課教師將課程教學(xué)中學(xué)生經(jīng)常遇到的問題及答案,按照章節(jié)進(jìn)行總結(jié)和排列,放置在課程答疑庫里。當(dāng)學(xué)生遇到問題時(shí),首先去答疑庫中搜索是否有類似的問題,獲取答案及幫助。通過答疑庫,可以幫助學(xué)生解決一些學(xué)習(xí)過程中的難點(diǎn)問題,同時(shí)也減輕了教師對(duì)相同問題重復(fù)答疑的工作量[14]。

(4) 作業(yè)的設(shè)計(jì)。通過做作業(yè),學(xué)生可以鞏固所學(xué)的知識(shí),更好地進(jìn)行下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。學(xué)生完成作業(yè)的情況也是對(duì)教學(xué)效果的檢驗(yàn)與反饋。作業(yè)要避免雷同,支持個(gè)性化的學(xué)習(xí)。例如:讓學(xué)生提交的液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,提供給每個(gè)學(xué)生的液壓元件和要求完成的回路動(dòng)作都不一樣,學(xué)生設(shè)計(jì)出的電氣控制線路圖和完成的作業(yè)也不可能雷同。

(5) 在線測(cè)試題庫設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)課程將在線測(cè)驗(yàn)試題放在題庫中,學(xué)生可以按照章節(jié)進(jìn)行測(cè)試練習(xí),系統(tǒng)也可以隨機(jī)組合出一套試題,供學(xué)生進(jìn)行全真模擬考試訓(xùn)練。題目的形式是以各個(gè)知識(shí)點(diǎn)為依據(jù)的選擇題,每套試題都能覆蓋課程所有的知識(shí)點(diǎn)。每次測(cè)試要有詳細(xì)的成績(jī)分析及薄弱知識(shí)點(diǎn)的分析,為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)提供參考意見[15]。

4 教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

基于混合式教學(xué)的“液壓與氣壓傳動(dòng)”課程強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的真實(shí)感受與體驗(yàn),強(qiáng)調(diào)的是過程,而不僅是傳統(tǒng)學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)結(jié)果?！耙簤号c氣壓傳動(dòng)”課程采用線上和線下融合、過程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)結(jié)合的多元化考核評(píng)價(jià)體系(見圖2)[16-17]。

網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)可以全面跟蹤整個(gè)學(xué)習(xí)過程,后臺(tái)對(duì)每位學(xué)生的累計(jì)學(xué)習(xí)時(shí)間、資源查閱與使用、章節(jié)練習(xí)、在線交互討論、課程測(cè)試的情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。學(xué)生可以隨時(shí)查看學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)成果、存在的問題,教師也可以隨時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,從而輔助學(xué)生解決問題、改進(jìn)學(xué)習(xí)方法,取得更好的學(xué)習(xí)效果。同時(shí),評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)也應(yīng)該實(shí)時(shí)更新、實(shí)時(shí)分析,實(shí)現(xiàn)過程評(píng)價(jià)。

終結(jié)性評(píng)價(jià)主要設(shè)有課程學(xué)習(xí)總結(jié)的在線測(cè)試、線下虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室的回路設(shè)計(jì)仿真測(cè)試,它是對(duì)課程最終效果進(jìn)行的評(píng)價(jià),用以評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

圖2 “液壓與氣壓傳動(dòng)”課程多元化考核評(píng)價(jià)體系

5 “液壓與氣壓傳動(dòng)”在線開放課程的特色

(1) 四位一體,虛實(shí)結(jié)合。充分利用開發(fā)的教學(xué)資源,結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”等網(wǎng)絡(luò)技術(shù),采用從線上到線下、從虛擬到現(xiàn)實(shí)、從理論到實(shí)踐、從仿真到實(shí)操的“四位一體,虛實(shí)結(jié)合”混合式教學(xué)模式。

(2) 面向遠(yuǎn)程訪問。構(gòu)建面向遠(yuǎn)程訪問的液壓氣動(dòng)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái),對(duì)液壓氣動(dòng)元件進(jìn)行虛擬拆裝,教學(xué)資源豐富,實(shí)驗(yàn)器材頻繁使用而不會(huì)被損壞?？梢愿鶕?jù)科技的進(jìn)步和企業(yè)的發(fā)展靈活添加元件,擴(kuò)展性好。

(3) 基于移動(dòng)終端的虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)APP。APP的學(xué)習(xí)方式,使學(xué)生隨時(shí)隨地可獲取實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,不受時(shí)間、空間的限制,幫助學(xué)生掌握更多的使用技能,符合當(dāng)今大學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)。

(4) 人機(jī)交互式自學(xué)教室。通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)設(shè)計(jì)交互式的視頻,在視頻播放過程中隨時(shí)彈出問題對(duì)話框,學(xué)生回答正確后才能繼續(xù)觀看,人機(jī)互動(dòng),增強(qiáng)趣味性。通過章節(jié)練習(xí)、自測(cè)等方式實(shí)現(xiàn)人與教學(xué)內(nèi)容交互,通過在線交流、學(xué)習(xí)論壇等實(shí)現(xiàn)學(xué)生與教師交互、學(xué)生與學(xué)生交互。學(xué)生雖然身各一方,但仍在互聯(lián)網(wǎng)的大教室里共同學(xué)習(xí)和討論。

(5) 校企合作,共建共享課程。選取企業(yè)生產(chǎn)中使用的液壓氣動(dòng)元件作為教學(xué)資源,選取企業(yè)的液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備作為典型案例,到企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)錄制教學(xué)視頻,使教學(xué)更貼近企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際。課程也對(duì)企業(yè)開放,為企業(yè)員工提供技能培訓(xùn),開展社會(huì)服務(wù),共建共享課程。

6 結(jié)語

重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院“液壓與氣壓傳動(dòng)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)潛心研究基于混合式教學(xué)的在線開放課程,致力于課程教學(xué)改革。圍繞“液壓與氣壓傳動(dòng)”課程的在線開放,先后申請(qǐng)立項(xiàng)了重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“泛在學(xué)習(xí)模式下的液壓與氣壓傳動(dòng)數(shù)字教材開發(fā)與應(yīng)用”“面向PC與安卓移動(dòng)終端訪問的虛擬網(wǎng)絡(luò)氣動(dòng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”等多項(xiàng)課題,獲得重慶市職業(yè)教育學(xué)會(huì)高職優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)課程三等獎(jiǎng)和2017年重慶市高等教育教學(xué)成果獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的“液壓與氣動(dòng)測(cè)試題庫”APP、“液壓與氣動(dòng)典型回路仿真”APP將陸續(xù)投入教學(xué)使用。

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