齊飛 高書苑 周子云 潘海軍

摘?要：新工科背景下對高等教育教學(xué)的改革勢在必行，盡管目前“互聯(lián)網(wǎng)+”線上教學(xué)在一定程度上能夠滿足日常教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)培養(yǎng)的需求，但其授課效果差、課程活躍度低且缺少師生間的互動交流，嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)效果。本文以機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生為例，綜合分析目前線上線下教學(xué)模式的優(yōu)勢和不足，提出了一種基于目標(biāo)導(dǎo)向的線上線下混合式教學(xué)方法，有效融合線上教學(xué)和線下專題訓(xùn)練的優(yōu)勢，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決實際工程問題的能力，進(jìn)一步推動我國高等教育教學(xué)模式的改革和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：新工科；線上教學(xué)；混合式教學(xué)；機(jī)器人學(xué)

在新時期下，為實現(xiàn)我國從“制造大國”到“制造強(qiáng)國”的轉(zhuǎn)變，國家宏觀層面相繼制定了《中國制造2025》《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》等一系列重大戰(zhàn)略。為適應(yīng)制造業(yè)的發(fā)展需求，在“新工科”背景下高等教育教學(xué)模式正經(jīng)歷一系列前所未有的變革和創(chuàng)新。新的教學(xué)理念、教學(xué)方法和教學(xué)思路正逐步打破傳統(tǒng)的教育模式，對高等學(xué)校的人才培養(yǎng)模式和教育方法均提出新的要求［1］。在這種形勢下，如何有效地融合線上教學(xué)和線下教學(xué)的優(yōu)勢及互補(bǔ)性，保證新時期下的教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)目標(biāo)是高校教師所面臨的嚴(yán)峻問題和挑戰(zhàn)［2］?！皺C(jī)器人學(xué)”是機(jī)電、電氣等機(jī)械專業(yè)的選修課，是一門多學(xué)科交叉融合的綜合性學(xué)科。在新工科背景下對其教學(xué)方法進(jìn)行研究有助于該課程理論知識和實踐訓(xùn)練的有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮其優(yōu)勢互補(bǔ)，相輔相成的教學(xué)特點。

1?新時期下高等教學(xué)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

1.1?線上教學(xué)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

在新工科的大背景下，高校的教育方式發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變和改革。傳統(tǒng)線下授課方式主要由教師采用多媒體和板書等相結(jié)合的方式進(jìn)行知識點的講解、作業(yè)練習(xí)等，然后通過期末試卷檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，最終將教學(xué)資料（作業(yè)、隨堂測試及期末試卷等）提交教務(wù)處存檔。而線上教學(xué)則打破了傳統(tǒng)課程的教學(xué)格局，促進(jìn)高校教師學(xué)習(xí)互聯(lián)網(wǎng)線上授課模式和課程設(shè)計方法，有力推動了我國線上教育模式的快速發(fā)展。

線上教學(xué)具有傳統(tǒng)教學(xué)方式所不具備的優(yōu)勢。首先，教學(xué)場地靈活多變，線上教學(xué)不需要專門的授課場地，教師可以通過互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺進(jìn)行授課，如騰訊會議、釘釘直播、超星課堂、中國大學(xué)生慕課等［34］。其次，教學(xué)資源豐富，線上授課可以利用網(wǎng)絡(luò)上豐富多彩的教學(xué)資源，激勵教師學(xué)習(xí)線上新穎的教學(xué)方法和課程設(shè)計技巧。截至2022年2月底，中國大學(xué)生慕課上線課程數(shù)量已達(dá)5.25萬門，注冊用戶達(dá)3.7億，幾乎涵蓋了所有學(xué)科門類［5］。另外，過程教學(xué)質(zhì)量檢測及考核方便。線上教學(xué)考核能夠直觀地看到學(xué)生簽到情況、作業(yè)情況及成績分析情況等，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)能夠便捷地保留學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和記錄，如視頻學(xué)習(xí)時長、作業(yè)成績及試卷水平等，便于后續(xù)的統(tǒng)一整理和存檔。

線上教學(xué)并非完美，在教學(xué)過程中也暴露出諸多問題和挑戰(zhàn)。首先，傳統(tǒng)教學(xué)方式在全國各高校內(nèi)根深蒂固，難以短時間內(nèi)徹底轉(zhuǎn)變，教師的線上教學(xué)能力、課程設(shè)計水平參差不齊。其次，線上課程技術(shù)水平有待進(jìn)一步提高，我國各地網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不齊，軟硬件設(shè)備欠缺及偏遠(yuǎn)山區(qū)無法進(jìn)行線上上課。另外，線上教學(xué)師生互動欠缺，課堂氛圍差，難以調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性［6］。線上教學(xué)，教師無法實時監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和心理動態(tài)，缺乏與學(xué)生的課堂交流，對學(xué)生知識的掌握情況和理解程度無法監(jiān)控。

1.2?線上線下混合式教學(xué)現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

如何有效地實現(xiàn)線上、線下教學(xué)優(yōu)勢的有機(jī)銜接，線上教學(xué)打破傳統(tǒng)教學(xué)時間、空間限制，線下教學(xué)能夠加強(qiáng)與學(xué)生間的互動和溝通，兩者相輔相成，最終實現(xiàn)其優(yōu)勢互補(bǔ)的目標(biāo)是高等教育改革發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)［78］。線上線下混合式教學(xué)不僅鍛煉教師傳統(tǒng)課堂的教學(xué)質(zhì)量和課程設(shè)計水平，而且逐漸改變教師的授課方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)心態(tài)，極大地推動教育模式的改革和發(fā)展。但目前線上線下混合式教學(xué)模式仍處于初級階段，其發(fā)展過程中暴露出一些瓶頸問題有待進(jìn)一步解決。

1.2.1?課程設(shè)置不合理及教學(xué)內(nèi)容單一

目前大多數(shù)線上教學(xué)仍采用線下課堂教學(xué)的內(nèi)容和方案，學(xué)生長時間盯著電腦屏幕觀看視頻容易產(chǎn)生疲勞感，難以保證課堂的學(xué)習(xí)氣氛和教學(xué)質(zhì)量［9］。同時，教師由于前期線上教學(xué)技巧和水平有限，線上課堂教學(xué)設(shè)計和內(nèi)容準(zhǔn)備不足，常將線下課堂教學(xué)的PPT直接通過騰訊會議、釘釘?shù)戎辈テ脚_在線播放和講解，造成學(xué)生學(xué)習(xí)興趣差，理解和掌握程度低。

1.2.2?缺乏合理有效的考核和評價機(jī)制

教學(xué)質(zhì)量的考核和評價是提高教師業(yè)務(wù)素質(zhì)和教學(xué)水平的有力途徑，是高等教學(xué)研究和改革的依據(jù)和數(shù)據(jù)來源［10］。傳統(tǒng)教學(xué)考核基本通過布置作業(yè)、隨堂測驗、專題訓(xùn)練和期末考試等形式對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和掌握程度進(jìn)行考核和評價。而學(xué)生的線上學(xué)習(xí)狀態(tài)和掌握情況難以監(jiān)控和評價，線上學(xué)習(xí)積極性遠(yuǎn)不如線下課堂學(xué)習(xí)，缺乏教師對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的監(jiān)控。另外，學(xué)?；?qū)W院暫無出臺線上教學(xué)監(jiān)管文件，線上教學(xué)紀(jì)律未得到充分保證，缺乏合理有效的考核方式和評價機(jī)制。

1.2.3?線上線下混合式教學(xué)的銜接問題

目前線上線下混合式教學(xué)流于形式，未能真正實現(xiàn)相輔相成、優(yōu)勢互補(bǔ)的目標(biāo)。大多數(shù)線上線下混合式教學(xué)僅僅將線上學(xué)習(xí)資源和線下課堂教學(xué)簡單連接，未曾融合線上線下教學(xué)思想、技巧和理念，特別是對于實驗性和實踐性較強(qiáng)的理論課程，涉及較少。同時教師難以把握學(xué)生線上學(xué)習(xí)狀態(tài)和線下復(fù)習(xí)程度，無法有效地銜接好線上線下教學(xué)內(nèi)容和知識邏輯結(jié)構(gòu)，造成學(xué)生學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量的嚴(yán)重下降。另外，高等教育教學(xué)模式的改革和轉(zhuǎn)變，使得線上線下教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)思維和教學(xué)理念的有機(jī)融合和銜接顯得格外重要。

2?線上線下混合式教學(xué)模式在“機(jī)器人學(xué)”課程中的探索

“機(jī)器人學(xué)”是我校機(jī)械電子工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，是一門集機(jī)器人設(shè)計、建模、運(yùn)動規(guī)劃、傳感器及控制等學(xué)科交叉融合的綜合性課程，是面向國家智能制造2025及新工科人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)課程。該課程內(nèi)容涉及的基礎(chǔ)理論部分理解難度較大，線上講解不易呈現(xiàn)，效果較差；而有些章節(jié)需要運(yùn)動仿真訓(xùn)練，可借助于互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)資源和虛擬仿真平臺進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，這樣線上線下混合式教學(xué)模式就尤為重要。為此，本文針對目前混合式教學(xué)模式存在的若干問題和挑戰(zhàn)，以“機(jī)器人學(xué)”課程教學(xué)為例，提出了以下三點教學(xué)思考和建議。

2.1?課程的合理化設(shè)計和優(yōu)化

首先，應(yīng)重新對線上線下課程學(xué)時比例進(jìn)行合理分配，充分考慮線上線下課程教學(xué)的優(yōu)勢及課程教學(xué)內(nèi)容的相互對接，有效利用線上豐富的音頻、視頻和動畫等網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行理論知識點的講解。而在線上教學(xué)部分則重點以“機(jī)器人運(yùn)動學(xué)仿真，控制程序編程”等內(nèi)容進(jìn)行直播教學(xué)，使同學(xué)們直觀形象地看到機(jī)器人的運(yùn)動狀態(tài)和操作情況。其次，根據(jù)不同學(xué)生的理解能力、基礎(chǔ)知識掌握情況，在課堂設(shè)計過程中采用多樣模塊化的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能夠分點分面逐步學(xué)習(xí)和掌握。同時根據(jù)學(xué)院教學(xué)基礎(chǔ)和學(xué)生專業(yè)背景，開設(shè)不同的機(jī)器人相關(guān)的知識競賽，如創(chuàng)意設(shè)計競賽、三維設(shè)計和運(yùn)動操作競賽等，開闊學(xué)生的眼界，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

2.2?合理有效的考核方式和評價機(jī)制

首先，教師能夠充分利用線上新技術(shù)、新方法和新理論，并將其融入到日常課堂教學(xué)過程中。比如“機(jī)器人學(xué)”課程中，教師利用網(wǎng)絡(luò)上的視頻、圖片和動畫等資源將機(jī)器人的實際應(yīng)用案例、操作過程生動直觀地帶入到課堂上，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和帶入感。同時可以在教學(xué)過程中通過分組討論、專題研究或個人調(diào)查報告等形式進(jìn)行過程化考核，增加師生間的交流和溝通。其次，教師應(yīng)提升教學(xué)設(shè)計水平及與學(xué)生的互動能力，充分融合傳統(tǒng)線下考核方式與線上評價優(yōu)勢，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自我評價并反饋。比如機(jī)器人是如何工作的問題，以鼓勵學(xué)生自我在線學(xué)習(xí)和搜集資料，教師通過分析學(xué)生提交的視頻、音頻和報告等材料進(jìn)行評價，并對教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行跟蹤和反饋，以便及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，形成完善合理的閉環(huán)考核和評價機(jī)制。

2.3?線上線下混合式教學(xué)課堂的融合和銜接

“機(jī)器人學(xué)”是一門理論性較強(qiáng)的綜合性課程，涉及機(jī)械設(shè)計、建模、軌跡規(guī)劃、傳感器和編程控制等一系列內(nèi)容。對于初次學(xué)習(xí)該課程的學(xué)生來說，有些概念和公式推導(dǎo)過程顯得過于復(fù)雜和難以理解，尤其對于居家在線學(xué)習(xí)的學(xué)生。而線下課堂教學(xué)中，教師能夠通過學(xué)生的眼神或表情等反應(yīng)就能感知學(xué)生的理解程度和學(xué)習(xí)狀態(tài)。為實現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)的融合和靈活銜接，根據(jù)“機(jī)器人學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容的特點和布局，在教材目錄基礎(chǔ)下重新進(jìn)行知識點的整理和劃分。如將機(jī)器人相關(guān)的概念、知識點等內(nèi)容化為一個專題，將機(jī)器人坐標(biāo)系定義、參數(shù)轉(zhuǎn)化和運(yùn)動學(xué)建模推導(dǎo)、動力學(xué)分析等內(nèi)容化為另外一個專題，按照此方法重新整理成若干個子課題后進(jìn)行教學(xué)，這樣可使學(xué)生分點分片逐步學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)知識點，若有遺漏，可以及時查漏補(bǔ)缺，集中而學(xué)。線上教學(xué)應(yīng)結(jié)合實際案例和以解決實際問題為導(dǎo)向的提問式教學(xué)法進(jìn)行授課，使得學(xué)生對機(jī)器人技術(shù)有更為深入的了解和認(rèn)識。線下課堂教學(xué)應(yīng)以專題訓(xùn)練及各個模塊內(nèi)容間的聯(lián)系和邏輯關(guān)系進(jìn)行講解，最終彌補(bǔ)線上教學(xué)的不足和缺陷，提高學(xué)生解決實際工程問題的能力。另外，教師也可通過QQ、微信或郵箱等方式加強(qiáng)與學(xué)生一對一的溝通和交流，以彌補(bǔ)線下課程教學(xué)時間和空間上的不足，從而發(fā)現(xiàn)線下教學(xué)中的不足和問題，進(jìn)而對混合式教學(xué)模式進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。

3?混合式教學(xué)效果分析與對比

為驗證混合式教育教學(xué)方法的效果和質(zhì)量，作者以2021年機(jī)電181班級和2022年機(jī)電191班級學(xué)生為例，分別采用不同的教學(xué)模式進(jìn)行“機(jī)器人學(xué)”課程的授課。機(jī)電181班級采用傳統(tǒng)的線上授課方式，機(jī)電191班級采用混合式教學(xué)方法進(jìn)行授課，最終通過對比線上課堂教學(xué)班級的期末綜合成績驗證混合式教學(xué)方式的正確性和有效性。

由下表和下圖可知，混合式教學(xué)班級成績明顯優(yōu)于線上教學(xué)班級成績，混合式教學(xué)班級成績成正態(tài)分布，且學(xué)生成績主要集中在80分以上，達(dá)到良好、優(yōu)秀的水平。成績優(yōu)秀的學(xué)生占比高達(dá)12.5%，說明混合式教學(xué)能夠更好地提高優(yōu)秀學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，對其個人素質(zhì)和自學(xué)能力具有很大的促進(jìn)作用。同時混合式教學(xué)班級學(xué)生與從傳統(tǒng)線上教學(xué)班級相比，及格（60～70分）的學(xué)生人數(shù)在減少，良好與優(yōu)秀人數(shù)在增加。這表明混合式教學(xué)模式對基礎(chǔ)薄弱、自控能力差的同學(xué)具有監(jiān)督促進(jìn)作用，進(jìn)一步驗證了混合式教學(xué)方式的優(yōu)越性和可行性，以上的研究成果為高等教育的改革和發(fā)展奠定了一定的理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗。

總而言之，國家制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略需求有力推動了高等教育教學(xué)模式的探索和改革，還進(jìn)一步促進(jìn)了線上線下教育模式的融合和優(yōu)勢互補(bǔ)。這種混合式教學(xué)模型不僅是傳統(tǒng)教育模式和線上教育模式在時間、空間上的融合，更多的是在教學(xué)理念、教學(xué)方法等方面的有效銜接和融合。以上研究成果和經(jīng)驗對高等教育教學(xué)模式的改進(jìn)和提高具有一定的促進(jìn)作用和指導(dǎo)意義。

結(jié)語

新時期下，對高等教育教學(xué)模式的改革和發(fā)展提出了新的要求。本文以機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生為例，通過“機(jī)器人學(xué)”課程研究了一種線上線下混合式教學(xué)模式，該模式綜合分析線上教學(xué)的不足，融合線下專題訓(xùn)練的優(yōu)勢，提出了一種基于目標(biāo)導(dǎo)向的線上線下混合式教學(xué)方法，有效促進(jìn)了線上線下教育內(nèi)容和目標(biāo)的融合和銜接，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決實際工程問題的能力，進(jìn)一步推動我國高等教育教學(xué)模式的改革和發(fā)展，取得了不錯的教學(xué)成果。本文所提方法對線上教育和線下教育等教學(xué)理念、方法的融合和改進(jìn)具有一定的參考意義。

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基金項目：本文系常州大學(xué)校級教育教學(xué)研究課題（項目編號：JXJY2020004、JXJY2020009、JXJY2020010、GJY?2021069）

作者簡介：齊飛（1990—?），男，漢族，河南新鄉(xiāng)人，講師，研究方向：混合式教學(xué)模式；高書苑（1989—?），女，漢族，江蘇常州人，講師，研究方向：混合式教學(xué)模式；周子云（1987—?），女，漢族，遼寧沈陽人，講師，研究方向：線上教學(xué)模式；潘海軍（1988—?），男，漢族，河南周口人，講師，研究方向：混合式教學(xué)模式。