林立松，王建祥

（山東農業(yè)工程學院 機械電子工程學院，山東 濟南 250100）

在線課程是基于Internet進行現代遠程教育的支撐平臺，是為教育者和學習者提供授課、學習、答疑、討論以及作業(yè)等教學過程的支持平臺，是開展現代遠程教育必備的教學支撐。

1990年由美國克萊蒙特大學教授凱尼斯.格林發(fā)起并主持的一項大型科研項目“信息化校園計劃”是在線課程概念的最早出現[1]。目前在西方，有近95%的學校在網上為學生提供線上課程服務。

國內的校園在線課程建設近年來也得到了迅猛的發(fā)展，中華人民共和國國務院1999年轉發(fā)了 “面向21世紀教育振興行動計劃”，許多高等院校和社會團體加大投入，至今建立了諸如智慧樹、泛雅學習通、畢博平臺等眾多的在線學習平臺。

1 研究意義分析

當前國家正處于抗擊新冠疫情的關鍵時期，在國家堅持兩手抓,停課不停學，統(tǒng)籌做好疫情防控和教育教學工作的要求下[2]，在線混合教學無疑是解決目前教學的最好手段。可以隨時隨地靈活機動地進行多種方式的教學，然而，通過調研發(fā)現在線教學仍然存在以下問題：

1.1 在線課程只是教材的機械替代品，是課堂教學的簡單重復，很多在線課程內容只是大段照搬課本內容，教師表情、語氣、語調一看就是在念教材。

1.2 課程培養(yǎng)目標不清晰，沒有對學生工程設計能力提出整體規(guī)劃。尤其很多應用型本科的專業(yè)課程盡管強調項目化，但是還是以課程章節(jié)性內容為導向（或者僅僅是形式上章節(jié)更換為了項目和任務，忽視了工程項目教學的重要性。

1.3 各知識點缺乏有效地整體聯系，無法實現有序銜接，缺乏對學生創(chuàng)新設計能力和綜合素質的培養(yǎng)。

1.4 教學評價體系極不完善，部分在線課程有一定的評價體系，但是缺乏對工程應用能力、創(chuàng)新能力、表達能力和實踐學習過程的評價。

2 研究內容

2.1 基于OBE-CDIO模式 《電氣控制與PLC》課程教學體系研究

成果導向教育 （Outcome-Based Education，OBE）1981年由Spady率先提出，被認為是追求卓越教育的正確方向。強調能力導向、目標導向、結果導向，注重以學生為中心，以學生“學習成果”為導向。

CDIO工程教育理念是由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學2000年共同研究提出的。CDIO 代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）[3]，它以產品研發(fā)到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程問題。

我們學校試行的新工科教育堅持將以學習產出為導向的OBE理念和以項目為載體的CDIO理念有機結合，建立多元化考核體系，以預期學習產出為中心來組織、實施和評價項目化教學，以成果產出驅動 CDIO的實施，構成基于OBE-CDIO的項目教學體系。

新的培養(yǎng)方案涵蓋了眾多的課程與知識能力，也給教師和學生帶來了新的挑戰(zhàn)，如何運用改革前一半的學時學好比原來更多的知識內容，是專業(yè)授課教師面臨著一道重要的課題?！峨姎饪刂婆cPLC》是機械電子工程專業(yè)的專業(yè)核心課程，也是三名工程中“電氣控制”名課程群的出口性課程。在新冠疫情下采用什么樣的教學模式與方法滿足新工科教學目的尤為重要和突出。

2.2 疫情下 《電氣控制與PLC》在線學習平臺建設研究

2.2.1 教師將項目典型相關知識以及規(guī)范化操作視頻制作成項目化教學課件，錄制教學視頻。

2.2.2 建立體現各知識點與工程應用能力試題庫。

2.2.3 精心設計搭建基于新工科的《電氣控制與PLC》課程OBE-CDIO項目化在線課程。

本研究以國內高等院校與一線企業(yè)為調研對象，以本學校目前試行的新工科培養(yǎng)專業(yè)（機械電子工程本科專業(yè)）學生為授課主體，特別注重針對新冠疫情形勢，利用泛雅學習通系統(tǒng)和直播系統(tǒng)，結合與優(yōu)化教師剛剛自行研發(fā)的電氣控制綜合實驗箱，充分綜合學生在線自主學習、網上直播指導、實驗箱在線演示、學生工程案例在線調試等方式，在《電氣控制與PLC》教學中將以學習產出為導向的OBE理念和以項目為載體的CDIO理念有機結合，針對新工科的特點，分層次地進行應用能力與綜合素質的培養(yǎng)，突出本校農業(yè)特色項目，堅持在線CDIO模式運行，同時建立多元化考核體系，激發(fā)學生主動學習興趣，腳踏實地地進行基于校企合作項目化在線課程混合教學改革與實踐，探索教學新模式，從而解決新工科培養(yǎng)方案中課程高度融合帶來的課時少、任務重的問題。這對豐富高等院校尤其是應用型本科院校專業(yè)課程項目化教學研究，指導新冠疫情和后疫情形勢下電氣控制方面乃至整個工科領域工程教育的在線混合教學具體實施具有現實的意義。

3 《電氣控制與PLC》在線項目化混合教學具體研究

本研究包括:電氣控制與PLC項目化內容研究、電氣控制與PLC在線課程學習平臺建設研究、超星學習通在線直播系統(tǒng)混合教學研究。

課題整體研究框架如圖1。

圖1 課題整體研究框架

3.1 《電氣控制與PLC》課程分級項目體系

3.1.1 調研企業(yè)項目并總結出項目化案例，將典型的工程工作任務設計為跟本校注重的農業(yè)特色培養(yǎng)相關的一個綜合課程項目：智慧農業(yè)大棚電氣控制設計。

3.1.2 分析綜合課程項目并分解為課程分項目。將課程項目分解為幾個相互關聯的課程分項目：智慧農業(yè)大棚卷簾機繼電器控制、智慧農業(yè)大棚補光燈控制、智慧農業(yè)大棚出入口控制、智慧農業(yè)大棚卷簾機PLC控制。

3.1.3 將課程分項目細化為多個有機聯系的分任務，層層遞進地構成與崗位有關的課程相關知識。形成完整的課程項目-課程分項目-分任務-相關知識-工程應用能力-學時課程庫體系。

3.1.4 繪制CDIO知識-素質-能力一體化魚骨圖。魚骨圖模型見圖2

3.2 《電氣控制與PLC》在線學習平臺建設中的具體研究

3.2.1 教學視頻制作。視頻力求生動、實用，作為小單元有機地嵌入到在線課程章節(jié)設計中。有利于學生課前預習，課堂查閱，課后復習，全方位全時間段方便學生有目的地進行學習。

學生進行項目實施時往往要進行動手操作，安全規(guī)范的操作是CDIO項目化教學中非常重要的一個問題，為此除了再三強調安全規(guī)程之外，制作典型項目規(guī)范化操作視頻是非常必要的，因此，線上課程將典型操作規(guī)范也錄制成視頻，視頻有的是教師操作，也有的是往屆優(yōu)秀學生操作。隨著項目化教學的推廣，逐步建立典型項目視頻庫，既完成了對上一級優(yōu)秀同學的考核與激勵，又為下一級同學提供了示范與鼓勵，形成了良性循環(huán)。

3.2.2 教師根據具體項目的基本理論與工程應用能力建立海量習題庫，按照單選題、多選題、判斷題、填空題、簡答題、計算題、設計題等形式上傳到課程中，隨機產生課堂同步練習、作業(yè)、單元測驗、考試，通過課程評價數據來督促、檢查學生自主學習。

3.2.3 教師上傳課程介紹、視頻、課件、動畫、參考資料。項目教學相關的項目要求、相關基礎知識與工程應用能力、工程設計和項目實施要求也一并上傳。同時將疫情教育、思政教育融入知識點與工程案例實施過程。

3.3 《電氣控制與PLC》在線混合教學細化研究

3.3.1 教師提前在在線課程上發(fā)布項目要求、相關基礎知識和工程應用能力、任務點，在學習平臺發(fā)布通知，布置學習計劃，指導學生預習、查詢相關資料。

3.3.2 學生提前利用手機或電腦自行進行預習學習。根據教師提出的討論問題，帶著問題進行預習，有目的地進行學習。

3.3.3 上課前教師手機或電腦發(fā)起簽到，然后教師利用手機邀請同學進入同步課堂，引導所有同學進行學習。學生學習在線課程上的基本知識點，穿插回答教師提出討論題、搶答題、練習題，這樣利用豐富的課堂活動基本可以保障每一個同學不偷懶、不掉隊，比課堂教學更能保證出勤率與課堂參與程度。

3.3.4 基本知識點學習結束，教師可以發(fā)出邀請，開設直播課（當然視學習內容不同，基本知識點學習期間可以穿插直播，但考慮到疫情需要，無法實現線下教學，建議教師盡量減少切換次數，這樣有利于保持學生專注度）。直播形式可以選擇手機，也可以采用電腦操作，建議手機直播適合于課余時間或流動性現場教學與學生進行交流，課堂直播最好選用電腦操作，推薦教師們使用學習通直播系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以靈活方便地調用視頻文件、圖片、PPT講稿，還可以選擇屏幕共享，將電腦上屏幕操作現場直播出去，這樣教師可以帶領學生一起去觀看在線課程知識點，可以指導學生合理利用其它網上資源，可以穿插播放視頻文件、聲音文件，可以啟動編程軟件設計程序，可以使用攝像頭顯示現場下載程序，現場調試。更讓老師舒適的是整個講解過程還可以選擇不同的繪圖工具類似黑板講解。

直播系統(tǒng)中也可以現場出題，客觀題系統(tǒng)會自動判斷正確與否，并提示正確答案，教師和學生都能看到所有同學的正確率，便于教師判斷該做什么程度的講解。

另外直播課系統(tǒng)中顯示學生在線情況，學生可以現場提出問題，教師解答，比起現場線下教學，隔著屏幕更給學生提供了提出問題的勇氣與思考機會，而且因為沒有聲音的相互影響，更不影響教師直播課堂的進程，教師可以選擇有代表性的問題統(tǒng)一解答。直播時間最后小結、布置作業(yè)。

3.3.5 下課后教師發(fā)布作業(yè)（還可以根據課堂學習情況臨時調整作業(yè)），作業(yè)題以成績的形式反饋給教師和學生，教師可以根據實際情況決定作業(yè)的完成時間與允許重做的次數。

課程結束后可以發(fā)出問卷或討論，征求學生對本堂課建議，加強教師和學生之間、學生之間交流。也可以根據問題引導學生復習知識點或回放直播中某一段內容。

項目設計與實施情況學生可以自行完成設計，需要現場調試的學生可以將程序發(fā)給教師（或助教），由教師或助教通過直播下載到教師剛剛自主研發(fā)的“電氣控制綜合實驗箱”，利用新型實驗箱的多功能特點，快速按學生提供的接線圖完成接線，配合學生完成調試。教師可以選擇代表性問題在課下或下次課前對所有同學直播現場調試與運行情況。

每一個項目結束后設置有單元測驗題，引導學生將與該項目相關的知識點綜合起來加以理解，有能力的同學還可以選擇拓展任務繼續(xù)學生，這樣就達到了新工科教育下所有學生達到基本要求，有能力的同學進一步學習的目的。

3.4 在線課程評價與考核體系精細研究

在線課程提供學習訪問量、討論、簽到、投票、搶答/指定人回答、問卷、測驗、直播、作業(yè)、測驗、考試、成績等多種評價體系，教師通過各種圖表和數據隨時可以查看學生整體和個人的課堂參與程度、學習時間、學習效率、知識掌握情況，形成課程平時成績。

另外，根據CDIO教學的特點，鼓勵學生分組進行工程設計與項目實施，共同完成答辯報告、工程接線圖、硬件配置、軟件程序以及調試視頻上傳，由教師和別的同學進行評分，同組間由組長評分、組員相互評分，教師或助教線上調試評分，最后產生項目完成分數，真正意義上體現專業(yè)能力、創(chuàng)造能力、協作能力與交流能力培養(yǎng)。課程最后考核分數由平時在線學習成績、項目完成分數和期末考試分按比例產生。其中期末考試視疫情情況靈活掌握，如果疫情條件不允許現場考試就采用在線課程上的“考試”進行。單選題、多選題、判斷題、填空題等客觀題自動閱卷，簡單題、計算題、設計題、論述題等主觀題由教師線上閱卷。如果疫情后期條件允許則參加學校統(tǒng)一進行的期末考試。由于在線課程平時學習中作業(yè)、測驗已經積累了大量的習題庫，考試試題可以方便地從試題庫中進行手動選題或隨機選題，然后進行合理修改。

當然評價與考試不是目的而是為了促進學生積極學習的手段，教師可以設置各種任務完成最低限度，對達不到的學生利用在線課程進行教學預警，指導督促學生完成既定任務。在線課程還鼓勵學生對課程和教師進行評價，幫助教師改善在線課程建設，也有利于學校進行督導與考評。

由于課程評價采用了成績評價，每個學生都可以通過手機隨時查詢自己學習分數，所以同學們表現出較高的學習主動性與積極性，且疫情期間同學大部分時間都在家里或宿舍，也方便學生在閑暇時間利用手機隨時自主學習。從試運行周期來看，學習效果特別顯著。

4 在線課程評價與考核體系研究

4.1 教師對學生評價?！峨姎饪刂婆cPLC》在線學習平臺提供了一整套完整的課程評價體系，方便教師進行選擇與權重設置，對每個學生平時學習過程進行評價。

4.2 學生互評。學生可以通過課程中評價體系對每個同學進行評價，相互督促。

4.3 項目設計與實施能力評價。同學根據小組在線調試視頻為小組評分，教師為小組打分，組長為組員按權打分。

4.4 期末考試評價。教師通過在線課程手動或隨機選擇組合試題產生試卷，學生在指定時間內完成考試。

4.5 學生課程總評由以上幾部分按比例產生。

4.6 學生對課程和教師進行評價。學生可通過在線課程給教師打分，幫助教師提高授課能力與課程建設能力，改善在線課程建設，也方便學校進行督導與考評[4]。

5 體會

5.1 視頻制作

教學視頻（尤其是動手操作視頻）的錄播和后期制作是一個龐大的工程，建議使用比較專業(yè)點的高清主播攝像頭，例如羅技C920e，性價比較高。視頻制作軟件推薦使用Camtasia 9，此款軟件可以方便地根據PPT進行視頻錄制、插入視頻和圖片、后期編輯、噪聲處理、轉場特效，可以直接轉存MP4格式。想選擇更簡單操作的老師可以選擇Powerpoint 2016及之后的版本，Powerpoint 2013安裝mix插件也能達到相同的錄制效果。

5.2 工程應用能力培養(yǎng)的體現

整個在線課程中，從課件的制作、視頻的錄制、章節(jié)設計、海量的習題、工程設計與實施，處處滲透工程應用能力的培養(yǎng)，需要教師進行精心的設計。

5.3 課后輔導交流

從試運行周期來看，學生在線提出的問題很多，為了保證教學質量，保持學生良好的學習氛圍，教師需要付出大量的時間與熱情保持與學生的交流與鼓勵。不過作為教師，看到學生因為自己精心創(chuàng)建的在線課程而忙于學習，應該是好的回報吧。

5.4 預期效果

在新冠疫情下，通過實施基于新工科背景下OBE-CDIO的項目化在線課程混合教學改革，學生不僅解決了因疫情不能集中上課的問題，而且從運行的兩周期情況來看，學生爆發(fā)出前所未有的學習興趣與熱情，因此可以預見這對推進我校機械電子工程專業(yè)的新工科課程教學改革，提高電氣控制綜合工程實踐應用能力，豐富高等院校尤其是應用型本科院校專業(yè)課程項目化教學研究，為新冠疫情乃至后疫情下電氣控制方面乃至整個工科領域工程教育的在線混合教學改革提供有益的借鑒。