郭浦山，劉雅玄，潘海軍，張 屹

（常州大學(xué) 機(jī)械與軌道交通學(xué)院，江蘇 常州 213164）

引言

基于“中國制造2025”對(duì)智能制造的戰(zhàn)略要求，融合了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、智能裝備等關(guān)鍵技術(shù)的智能制造工程作為新工科專業(yè)在“十三五”期間蓬勃發(fā)展［1-2］。進(jìn)入“十四五”時(shí)期以來，根據(jù)“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和國家教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動(dòng)要求［3-4］，智能制造工程在探索新專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)上，教學(xué)模式亟須進(jìn)行線上線下融合、虛擬仿真等數(shù)字化轉(zhuǎn)型［5-6］。教學(xué)實(shí)踐表明，單一線上教學(xué)模式雖然具有形式多樣、內(nèi)容新穎、不受教學(xué)場(chǎng)所限制等優(yōu)勢(shì)，但也要求學(xué)生具備足夠的自律和自學(xué)能力，否則教學(xué)效果反而不如傳統(tǒng)線下教學(xué)模式。因而，在智能制造工程專業(yè)開展線上線下融合教學(xué)模式（Online-Merge-Offline，簡稱OMO）優(yōu)化研究，基于傳統(tǒng)線下教學(xué)積累，吸收線上教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化豐富數(shù)字化教學(xué)模式內(nèi)涵，以期促進(jìn)新工科背景下智能制造工程教學(xué)模式的發(fā)展［7-8］。

線上線下融合教學(xué)模式在依托線下課堂教學(xué)的同時(shí)，還需通過線上教學(xué)資源和平臺(tái)將教學(xué)過程延伸到線上，讓學(xué)生在課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)以及課后復(fù)習(xí)時(shí)都可以進(jìn)行線上線下交互融合的自主學(xué)習(xí)。這種教學(xué)模式對(duì)于實(shí)現(xiàn)高等教育的個(gè)性化和針對(duì)性教學(xué)具有很大的推動(dòng)作用，也能豐富培養(yǎng)計(jì)劃，促進(jìn)培養(yǎng)具備優(yōu)秀綜合素質(zhì)的新時(shí)代大學(xué)生的教學(xué)工作［9］。同時(shí)，線上線下融合教學(xué)模式并不是“線上”和“線下”兩種教學(xué)方式的簡單疊加，而是“線上”和“線下”兩種教學(xué)方式在整個(gè)教學(xué)過程中相互穿插和補(bǔ)充，并最終達(dá)到相互融合的效果［10］。此外，相較于單一線上教學(xué)模式，線上線下融合教學(xué)模式融合了線下教學(xué)內(nèi)容和過程，可以通過面對(duì)面的教學(xué)過程，提升師生之間的情感交流，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的臨場(chǎng)感，并能有效監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)。而線上線下融合教學(xué)模式在智能制造工程專業(yè)基礎(chǔ)課程“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”教學(xué)中的應(yīng)用，可以充分發(fā)揮智能制造工程在人工智能、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)等領(lǐng)域的專業(yè)優(yōu)勢(shì)，提高教學(xué)過程的全面性和個(gè)性化，為落實(shí)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文結(jié)合實(shí)際教學(xué)情況，對(duì)線上線下融合教學(xué)模式課程教學(xué)優(yōu)化應(yīng)用策略進(jìn)行了研究，以期為智能制造工程專業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供新樣本。

一、線上線下融合教學(xué)模式優(yōu)化策略

（一）課程教學(xué)內(nèi)容全面線上數(shù)字化

智能制造工程專業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)在于專業(yè)內(nèi)涵的數(shù)字化升級(jí)，而專業(yè)課程的數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)在于教學(xué)內(nèi)容的數(shù)字化重構(gòu)及數(shù)字化教學(xué)技術(shù)的提高。因而，開展線上線下融合教學(xué)模式，首先需要將線下教學(xué)模式中課程教學(xué)涉及的相關(guān)內(nèi)容全面轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上教學(xué)視頻、PPT、虛擬仿真課堂（虛擬現(xiàn)實(shí)〔VR〕和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)〔AR〕）等數(shù)字化教學(xué)資源，為教學(xué)模式優(yōu)化奠定基礎(chǔ)?！皺C(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”建立了學(xué)習(xí)通在線課程，并針對(duì)課程建立了機(jī)械加工與裝備視頻庫、金屬切削過程及控制素材庫、機(jī)械制造圖片庫等線上資源，為學(xué)生提供更多的線上資源選擇空間。課程教學(xué)內(nèi)容全面線上數(shù)字化既為學(xué)生提供了基礎(chǔ)線上學(xué)習(xí)資源，又能使教學(xué)過程實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，打破師師、師生、生生之間交流的時(shí)間和空間限制，實(shí)現(xiàn)視頻、語音和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、深度交互，增加學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)的場(chǎng)景。教學(xué)方式從線下教學(xué)模式的“教師教”為主轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下融合教學(xué)模式的“學(xué)生學(xué)”為中心。學(xué)生學(xué)習(xí)方式也從被動(dòng)接受向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，最大限度地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、自主性和創(chuàng)新性。同時(shí)，課程教學(xué)內(nèi)容全面線上數(shù)字化可以促進(jìn)高校之間的教學(xué)資源共享，為不同地域之間教師和學(xué)生的溝通學(xué)習(xí)提供了條件，也會(huì)推動(dòng)全國性的網(wǎng)絡(luò)化教育教學(xué)體系的建立。

（二）增加線上線下融合學(xué)習(xí)交流

作為智能智造工程專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程具有理論深度大、實(shí)踐要求高、知識(shí)點(diǎn)密集等特點(diǎn)，單個(gè)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易產(chǎn)生理論體系難以建立、知識(shí)點(diǎn)難以消化等問題。傳統(tǒng)線下教學(xué)過程中，學(xué)習(xí)交流以課堂為主，交流方式和對(duì)象相對(duì)單一，學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握程度會(huì)呈現(xiàn)顯著的差異化，無法實(shí)現(xiàn)高水平的整體教學(xué)效果。在線上線下融合教學(xué)模式優(yōu)化過程中增加了學(xué)習(xí)交流方式與頻次，包括師生交流、生生交流以及線上資源交流，通過豐富的學(xué)習(xí)交流場(chǎng)景，學(xué)生容易找到自身最適合的學(xué)習(xí)交流組合，再進(jìn)行課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)以及拓展閱讀，能夠加深對(duì)教材整體知識(shí)體系的掌握和思考，實(shí)現(xiàn)整體教學(xué)效率和質(zhì)量雙提高。以“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”為例，學(xué)生可以通過在線互動(dòng)課堂、即時(shí)聊天軟件等方式與教師隨時(shí)交流，教師和學(xué)生之間具備智能化通信和視頻遠(yuǎn)程互動(dòng)系統(tǒng)，可以將學(xué)習(xí)交流場(chǎng)景擴(kuò)展到課堂之外的任意場(chǎng)景。此外，學(xué)生可以將課程相關(guān)疑問發(fā)布在校內(nèi)線上學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生和教師均可進(jìn)行答疑，有效輔助學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)。

（三）實(shí)現(xiàn)教學(xué)全流程數(shù)字化追蹤

線上線下融合教學(xué)模式雖然擁有學(xué)校線上資源以及阿里云大學(xué)、國家開放大學(xué)學(xué)習(xí)網(wǎng)、藍(lán)墨智能云教學(xué)等海量線上學(xué)習(xí)資源，但如果教師在整個(gè)教學(xué)過程中缺乏追蹤和反饋，將會(huì)限制學(xué)生學(xué)習(xí)效果從量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)化。因而，在撰寫“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程大綱階段，即對(duì)預(yù)授課學(xué)生開展線上問卷調(diào)查，分析總結(jié)學(xué)生對(duì)課程的期望。在線上線下融合教學(xué)階段，學(xué)生依托學(xué)校現(xiàn)有線上教學(xué)平臺(tái)或者商業(yè)數(shù)字化平臺(tái)對(duì)自身學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)估，教師利用后臺(tái)數(shù)據(jù)分析掌握學(xué)生對(duì)課程知識(shí)掌握和理論體系建立的情況，進(jìn)而調(diào)整教學(xué)進(jìn)度或安排答疑。在課后環(huán)節(jié)，學(xué)生可以通過線上學(xué)習(xí)平臺(tái)問答解決學(xué)習(xí)中的疑問，也可以通過線上和線下反饋給老師進(jìn)行答疑。通過實(shí)現(xiàn)教學(xué)全流程數(shù)字化追蹤，可以充分利用數(shù)字化分析和總結(jié)功能，實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，依據(jù)追蹤結(jié)果，分析學(xué)生共性和個(gè)性差異化問題，使師—生、生—生之間的溝通與交流更為精確和具體，可進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量、提高教學(xué)效果，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我認(rèn)知、自我調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)過程，逐步實(shí)現(xiàn)課程學(xué)習(xí)的自我完善。

（四）引入線上線下多元評(píng)價(jià)體系

教學(xué)評(píng)價(jià)作為教學(xué)模式中的重要環(huán)節(jié)，引入線上線下多元評(píng)價(jià)體系意義重大［11］。當(dāng)前智能制造工程專業(yè)課程評(píng)價(jià)仍以終結(jié)性評(píng)價(jià)為主，評(píng)價(jià)體系較為單一。線上線下融合教學(xué)模式，在傳統(tǒng)線下過程性考核的基礎(chǔ)上，通過線上教學(xué)平臺(tái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行在線測(cè)驗(yàn)、作業(yè)、答疑、討論、知識(shí)競(jìng)賽等教學(xué)活動(dòng)，并對(duì)上述活動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，作為最終性考核的一部分?！皺C(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”會(huì)分階段開展線上評(píng)價(jià)，包括自我評(píng)價(jià)和師生互評(píng)，學(xué)生可以基于階段評(píng)價(jià)優(yōu)化學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、方式和方法，教師可以依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果改進(jìn)后期教學(xué)過程進(jìn)度與方法［12］。“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”涉及的實(shí)驗(yàn)課程同樣會(huì)結(jié)合線上和線下資源進(jìn)行教學(xué)和評(píng)價(jià)。以“車刀幾何角度測(cè)量”實(shí)驗(yàn)為例，除了借助回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式量角臺(tái)測(cè)量外圓車刀、負(fù)刃傾角車刀等車刀的主偏角、刃傾角、負(fù)偏角、前角、后角，還會(huì)通過VR/AR技術(shù)綜合模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)讓學(xué)生更直觀地感受多種角度測(cè)量過程，使學(xué)生對(duì)車刀幾何角度有更深刻的認(rèn)識(shí)，實(shí)驗(yàn)課程評(píng)價(jià)會(huì)結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)成績綜合得出，實(shí)驗(yàn)課程評(píng)價(jià)也會(huì)作為最終性考核的組成部分。

二、線上線下融合教學(xué)模式優(yōu)化效果

通過優(yōu)化線上線下融合教學(xué)模式在“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”中的應(yīng)用，以學(xué)生為中心、教師為指導(dǎo)的教學(xué)過程得以真正實(shí)現(xiàn)，打破了課上與課下的界限，保證了學(xué)生課程學(xué)習(xí)的整體質(zhì)量，初步實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)化教學(xué)和學(xué)習(xí)資源共享，為智能制造工程其他專業(yè)課程的線上線下融合教學(xué)模式提供了案例。

（一）學(xué)習(xí)場(chǎng)景擴(kuò)充，學(xué)習(xí)熱情提升

基于課程教學(xué)內(nèi)容全面線上數(shù)字化，學(xué)習(xí)場(chǎng)景不斷擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)了線上—線下與課前—課中—課后的多重混合學(xué)習(xí)場(chǎng)景，學(xué)生對(duì)于“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”中涉及的機(jī)械加工工藝規(guī)程、機(jī)械加工工序、加工精度與加工誤差等知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)熱情高漲，并能利用線上資源延伸學(xué)習(xí)課程相關(guān)的機(jī)械工程材料、材料成型技術(shù)、互換性與測(cè)量技術(shù)等內(nèi)容，形成了正向反饋、高效學(xué)習(xí)的線上線下融合學(xué)習(xí)氛圍。

（二）共同協(xié)作學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效能提高

結(jié)合線上線下融合學(xué)習(xí)交流，增加學(xué)習(xí)交流方式與頻次，促進(jìn)了包括教師在內(nèi)的共同協(xié)作學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了整體學(xué)習(xí)效能的提高。機(jī)械加工工藝路線擬定作為“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”的重難點(diǎn)，通過線上線下小組化的共同協(xié)作融合學(xué)習(xí)，能夠?qū)⒍ㄎ换鶞?zhǔn)的選擇、表面加工方法的選擇、加工階段的劃分等難點(diǎn)知識(shí)牢固掌握，并能為本課程的課程設(shè)計(jì)順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。

（三）全面追蹤評(píng)價(jià)，達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)

依托教學(xué)全流程數(shù)字化追蹤和多元評(píng)價(jià)體系，可以及時(shí)掌握當(dāng)前學(xué)期“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”的教學(xué)效果，獲得學(xué)生階段性和整體性的評(píng)價(jià)，能夠掌握從事機(jī)械工程工作所需的設(shè)計(jì)、制造等專業(yè)知識(shí)，并用于智能制造及相關(guān)機(jī)械工程問題的計(jì)算，也能將本課程所學(xué)的工程科學(xué)基本原理和技術(shù)手段用于特定需求的機(jī)械類工程問題。同時(shí)，通過評(píng)價(jià)引導(dǎo)在整個(gè)教學(xué)過程中培育學(xué)生的制（智）造強(qiáng)國戰(zhàn)略思想，培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的人生觀、價(jià)值觀，激發(fā)學(xué)生投身先進(jìn)機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展的原動(dòng)力。

三、反思與改進(jìn)

（一）拓展線上資源，深化模式優(yōu)化

雖然目前“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”已建立學(xué)習(xí)通在線課程和機(jī)械加工與裝備視頻庫、金屬切削過程及控制素材庫、機(jī)械制造圖片庫等線上資源庫，但仍需不斷拓展線上資源，覆蓋課程的各個(gè)章節(jié)和重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，并以此為契機(jī)不斷提升線上線下教學(xué)的融合程度，提高學(xué)生的數(shù)字化自主學(xué)習(xí)程度。

（二）關(guān)注技術(shù)進(jìn)步，更新活頁教材

雖然作為一門專業(yè)基礎(chǔ)類課程，“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”涉及的內(nèi)容和最新加工技術(shù)有一定的距離，但據(jù)已就業(yè)學(xué)生反饋，目前企業(yè)的加工制造技術(shù)不斷更新?lián)Q代，因而對(duì)于課程第八章《機(jī)械技術(shù)的發(fā)展》，在大綱修改中需要不斷增加課時(shí)，及時(shí)從線上/線下獲得新技術(shù)進(jìn)步資料，持續(xù)更新活頁教材，保證課程知識(shí)的新鮮度。

結(jié)語

智能制造工程線上線下融合教學(xué)模式優(yōu)化研究是對(duì)高等教育教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的嘗試，不僅承接過往教育教學(xué)中所積累的線上教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，也為構(gòu)建高質(zhì)量高等教育發(fā)展體系、實(shí)現(xiàn)高等教育高質(zhì)量發(fā)展提供前期探索。本文以智能制造工程專業(yè)基礎(chǔ)課程“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”為例，通過課程教學(xué)內(nèi)容全面線上數(shù)字化、增加線上線下融合學(xué)習(xí)交流、實(shí)現(xiàn)教學(xué)全流程數(shù)字化追蹤和引入線上線下多元評(píng)價(jià)體系等策略，將數(shù)字化覆蓋學(xué)習(xí)資源、教學(xué)管理、學(xué)習(xí)空間、學(xué)生成長和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，為學(xué)生提供個(gè)性化和精準(zhǔn)化的學(xué)習(xí)支持，不斷滿足學(xué)生各階段的學(xué)習(xí)需求，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我認(rèn)知、自我調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)過程，逐步實(shí)現(xiàn)課程學(xué)習(xí)的自我完善，助力培養(yǎng)面向新工科需求的知識(shí)、能力并重的綜合型創(chuàng)新人才，并已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)熱情提升、學(xué)習(xí)效能提高等初期目標(biāo)。同時(shí)，針對(duì)高等教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的要求，“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”將在線上線下融合教學(xué)優(yōu)化模式的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探索沉浸式教學(xué)、VR/AR互動(dòng)課堂、翻轉(zhuǎn)課堂等新型教育教學(xué)手段的應(yīng)用，使教學(xué)過程更加開放、復(fù)雜和動(dòng)態(tài)化，能夠提供更加個(gè)性化和精準(zhǔn)化的學(xué)習(xí)支持，幫助學(xué)生更好地進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)能力及綜合水平。