混合式教学在非机械类专业工程图学课程中的探索与实践
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作者:李海燕 郑敏 魏兴春 董赟 陈卫华
[摘 要] 《国家教育事业发展“十三五”规划》明确提出要“鼓励教师利用信息技术提升教学水平、创新教学模式，利用翻转课堂、混合式教学等多种方式用好优质数字资源。”采用系统化的教学设计模型，基于翻转课堂针对非机械类专业工程图学课程开展混合式教学，分别在两个学期对两个不同的班级进行试验，结果表明，混合式教学促进了学生自主学习的积极性，培养了学生自主解决问题的能力，拓宽了学生的知识面，提高了教学质量，为创新人才的培养打下了良好的基础;同时，为其他课程混合式教学的顺利进行提供了借鉴。
[关键词] 混合式教学;教学设计模型;翻转课堂
《国家教育事业发展“十三五”规划》明确提出要“鼓励教师利用信息技术提升教学水平、创新教学模式，利用翻转课堂、混合式教学等多种方式用好优质数字资源。”可见，目前单纯传统教学或网络教学方式已经不能满足新时代教学的需求。一方面，随着现代技术的发展，学生获取知识的途径超前于教师传统课堂教学内容，能够从网络上获取更多的学习内容;另一方面，应用型、创新型人才的培养是当下高等教育培养的目标，对于大面积扩招学生的本科院校，无疑是一种挑战。而工程图学课程是一门工程技术基础课，具有空间想象力，能够阅读和绘制工程图样是本课程的课程目标，同时学生应该具备计算机绘制图样的能力。因此，对工程图学课程教学改革势在必行。
相比单纯网络教学和传统教学，我团队选择了混合式教学。关于混合式教学的定义，不同的专家有不同的认识。国外一些专家认为，混合式学习是一种将面授教学与基于技术媒介的教学相互结合而构成的学习环境[1]，是技术、场所、教学方法的多方面融合，不仅仅是教学组织形式的结合[2]。国内教育界何克抗教授认为，混合式学习就是把传统教学方式和网络化教学方式结合起来[3，4]。笔者认为，混合式教学是对传统教学和网络化教学的超越和提升，既要發挥教师引导、启发、监控教学过程的作用，同时又要充分调动学生学习的积极性、主动性和创造性;不仅是教学手段，教学方法、教学组织形式的混合，也是教学内容等的混合，应该在恰当的时间地点，应用合适的学习技术学习应该具备的技能，达到最好的学习目标和学习效果[5]。
我校工程图学课程[6]根据专业的不同，分为机械类、近机械类和非机械类专业课程，机械类课程设置学时较多，分两个学期实施;近机械类课程在机械类基础上删减部分内容，也分两个学期进行;而非机械类课程在一个学期完成，要求学生能够阅读和绘制简单的机械图样，会使用计算机绘制简单图样即可。基于以上考虑，在学校政策的支持下，我团队决定对非机械类专业小班授课班级进行试点，若试点成功，再进行推广到近机械类和机械类专业以至于大班授课班级。因此在2017秋季学期和2018秋季学期分别选择自动化卓越班和食品科学工程班进行试点。
一、混合式教学设计模型的建立
混合式教学强调以学生为中心，学生以自主学习和合作探究的学习方式参与到真实问题解决的实践活动中，通过教师的协助和指导来完成的一种教学方式。认知科学家通过试验证明，主动学习是促进知识由短期记忆转化为长期记忆的最佳方式，这正好与中国近代教育家陈鹤琴先生“做中教，做中学，做中求进步”的教学方法论[7]相吻合。Merrill[8]提出了以问题为中心的“首要教学原理”，认为当学生解决真实世界中的问题时，其学习会得到促进。布鲁姆曾经提出过掌握学习理论，就是说只要给予足够的时间和适当的教学，几乎所有的学生对几乎所有的内容都可以达到掌握的程度[9];同时布鲁姆[ 10 ]将认知过程的维度分为六个层次：记忆、理解、应用、分析、评价和创造[ 11 ]，记忆、理解为知识的浅层学习，而应用、分析、评价和创造则是思维的高阶活动，也正是现代大学生为适应社会需求应该具备的能力。由此可见，以上这些理论的提出与混合式教学的理念是完全吻合的，因此，参照这些理论，结合本校学生的实际情况，建立了适合我校学生的混合式教学模型。
本文采用系统化的教学设计模型[ 12 ]（ADDIE），它是一种能够体现通用教学设计特征，涵盖教学设计过程核心步骤的一种设计模型，可分为分析、设计、开发、实施和评价五个步骤，如图1所示。这五个阶段既强调序列性特征，具有很强的步骤化程序和可操作性，又凸显教学的内省循环特征，相互协同，不断调整、矫正和完善，闭环式螺旋提升教学质量，能够促进教学不断优化。
（一）分析阶段
分析阶段的内容主要包括教学对象分析、教学内容分析和教学环境分析。本次教学对象涉及大学一年级学生，初次实践选择的是基础相对扎实的我校自动化专业红柳卓越班和红柳基地班学生，这些学生有较好的学习主动性，对知识的渴求相对强烈，能够很好地配合老师完成目标任务。与第一次实践相比，第二次实践选择的是历年成绩较差的生物工程和食品科学专业学生，学生的学习主动性较差，需要老师督促才能完成布置的任务。关于教学内容，根据大纲要求，学生需要掌握画法几何基本知识、机械制图基本知识和运用绘图软件绘制简单的机械图样等知识点，本文教学设计就是围绕这些知识点开展的。混合式教学环境主要包括网络数字化学习环境和课堂教学活动环境，学生网络学习使用超星泛雅网络学习平台在移动设备手机上进行，课堂教学活动是基于翻转课堂进行设计的，根据教学内容以及学生对知识点的掌握程度，教学活动场所灵活安排，教室、自习室、机房、实验室等地点。
（二）设计阶段
教学设计包括教学目标与重难点的设计、教学媒体选择和教学策略设计、教学过程与教学资源设计等方面，是混合式教学实施的关键所在。进行教学设计之前，首先应该将知识点进行重构、重新梳理，将知识点分离出来，结合教学目标作出相应的教学方法、教学手段以及教学过程设计的选择。在两次实验过程中，对知识点的碎片化没有作过多的调整，只是针对不同层次的学生作了教学方法及手段的调整，相应教学过程也作了不同程度的调整。
（三）开发阶段 开发阶段重在选择合适的教学平台，制作生成自主学习任务单和以微视频为核心的在线配套课程资源的建设，为混合式教学过程课前学习提供了有力的保障。本研究基于超星泛雅教学平台，将设计好的任务单以及在线配套课程资源上传到该平台，学生可以登录自己的用户名和密码，观看学习网络资源，同时还可以和同学老师进行讨论交流，促进了学生自主学习的能力和创新能力，同时，对学生协作完成任务的能力也有所帮助。
（四）实施阶段
实施阶段是混合式教学成功的关键因素，教师通过合适的教学手段，使学生最大化的掌握知识点的过程。本研究是基于翻转课堂的混合式教学，因此，教学过程分为课前、课中和课后三个阶段。
（五）评价阶段
混合式教学实施成败取决于评价[ 13，14 ]阶段。本次研究通过过程评价和总结评价共同体现。过程评价包括混合式教学实施过程中对学生的监控（包括到课情况、视频观看情况、预习题目的学习和单元测试等）、问卷调查以及访谈等形式，总结评价包括学生期末考试成绩、知识应用能力等体现。
二、混合式教学实施过程
混合式教学实施阶段是混合式教学成败的关键，本混合式教学的实施是基于翻转课堂[ 15，16 ]进行的，因此，整个实施过程按照时间进程可分为课前、课中和课后环节，按照上课空间可分为线上、线下环节。具体实施过程如图2所示。
（一）课前
教师在课前要准备大量的教学资源，包括微视频的录制以及制作，电子课件、配套测试题目以及扩展资源。其中，微视频是教学资源的核心内容，因此，按照教学目标要求，将每一章节内容分成几个知识点，每个知识点视频讲解时间为8～10分钟，视频录制使用Camtasia Studio 8.0软件，画面清晰，方便后期制作。电子课件是与视频讲解相对应的，上传到教学平台上方便学生下载学习，讨论交流。配套测试题目是检验学生观看视频的效果必备的教学资源，题目不宜太难，学生通过观看视频完全可以解决的问题，激发学生学习的兴趣。扩展资源在选择是一定要与本节内容相关，让学生了解本节所学知识有何用处，最好是实际联系紧密相关的，它能够开阔学生的视野，提升学生的创新思维和创新能力。
资源准备就绪后，教师要对学生作相应的引导，为学生布置任务，学生通过视频学习完成任务，这一阶段，学生是线上学习。通常情况下，学生只看视频，比较盲目，对问题的理解不够深刻，结合教师布置的任务观看视频，有一定的目的性，能够找出问题的关键所在，从而主动寻求解决问题的办法，加深对问题的理解，也为课中讨论探究问题的深度奠定了基础。
（二）课中
课中即为课堂教学，本阶段的学习实行线下教学，教师在开始上课时给出学生线下学习内容的综合题目，本环节旨在检测学生线下学习效果，锻炼学生独自思考问题的能力、语言表达能力和团队协作的精神。
混合式课堂教学主要解决的是学生线上学习遇到的问题，对本节重点难点知识点的强化，因此，本环节需要根据学生课前反应的问题以及重难点知识准备课堂资料。通常情况下，对个别问题在线上直接个别辅导，对共性问题设置一些讨论题目，分组讨论，课堂讨论10分钟，然后每组派一位代表分享讨论结果，教师点评，总结讲解，课堂结束布置相关课后习题，巩固重难点知识。
（三）课后
课后对本节课进行总结，学生需提交相应的作业，分电子版和纸质版两种，教师对知识掌握相对薄弱的学生针对性辅导，辅导方法是多方位的，可以通过QQ、微信或网络教学平台在线辅导，能够及时解决学生所遇到的问题。在每一章结束之后，学生要对本章所学内容利用思维导图进行总结，这是本次混合式教学的一大创新之处，随后有在线单元测试，学生可以通过考试检测本章学习效果。考试成绩低于60分的提醒学生复习本章学习内容，5天之后重新进行测试，直到掌握本章所学内容为止。
三、混合式教学的评价与效果
混合式教学实验第一轮试点2017秋季学期自动化卓越班，第二轮试点2018秋季学期食品科学工程班。经过两轮混合式教学的实验，教学效果良好，赢得了學校专家的一致好评，并且受到学生的欢迎。
（一）学生学习成绩评定体系
传统教学学生上报成绩是由平时成绩（出勤和纸质作业）和卷面成绩加权得到，而混合式教学上报成绩是由平时成绩（出勤、电子和纸质作业、视频学习时长）、课堂表现（课堂讨论、课堂测试和课堂表现）和卷面成绩加权得到，如表1所示。由表中所列内容可见，传统教学考核相对简单，考核内容较单纯，而混合式教学注重学生学习过程的考核，考核内容较全面。两种教学都对学生卷面成绩进行考核，对普通班和实验班使用同一套试卷。
（二）学生成绩分析
由于混合式教学和传统教学对学生考察的试卷都是同一套试卷，因此，分析对比两种教学方式的教学效果应该按照卷面成绩进行分析。
图3为2017年秋季成绩与2018年秋季成绩对比图，图中分别列出了每个分数段实验班成绩百分比和其他所有班平均成绩百分比，从图中可以发现，两次实验班成绩在高分段（≥90，80～89）都远远超过其他班平均成绩，其他班平均成绩分数段主要集中在60～79之间，另外，实验班不及格的同学所占比重也比其他班要少甚至没有。可见，采用混合式教学，一方面，可以提高高分占比率，优秀学生将变得更加优秀，降低不及格率;另一方面，能够起到促进学习的作用，使得整体平均成绩提高一个档次。
两次实验成绩对比，也是存在很大的差异性的。2017年实验班选的是非机械类专业中历年制图成绩较好的学生，而2018年选的是在非机械类专业中以往制图成绩最差的学生。从图中可以看出，2017年实验班成绩明显高于2018年实验班。因此，不同专业、不同基础、不同背景、不同环境下的学生对知识的领悟程度是存在差异的，2017年实验班同学无论从基础知识的扎实程度还是学习的主动性上都要优于2018年实验班同学，这也从另一个侧面反映了学习主动性对学生学习的重要性。总之，从成绩上分析，混合式教学模式优于传统教学模式。 （三）教学效果评价
1.专家评价情况。顺应课程改革的潮流，我校最近两年共开设上百门次混合式教学，在课程实施过程中，每门课程负责老师会不定期地分享心得体会，我们团队的分享受到同行专家的高度赞扬，同时，督导专家对我团队的杰出表现也给予了肯定，并在学期末评估中给出了高分。
2.学生问卷调查及评教情况。我团队分别对2017和2018实验班学生在课程一开始实行、课程进行一半和课程结课后分别进行三次问卷调查[ 17 ]，经统计，课程一开始问卷中有一半以上的学生不喜欢这种形式的上课方式，理由是感觉传统教学中，老师灌输式学习，不需要自己去总结、调理比较清晰;而在中期调查中发现有90%以上的学生喜欢这种教学方式，原因是之前学过的知识点可以随时回放，做到随时随地复习;另外，对新知识的预习较扎实，能够做到带着问题去上课，更加有效地利用时间。在课程结束后的调查中，基本上99%的学生写下了对这种教学方法的感激之情。有一些优秀的学生写下了这门课通过这种教学方式激发了他的学习兴趣，拓宽了他的视野，同时取得了优秀的成绩，是不可多得好方法;也有一些空间想象力稍差的学生说如果不是这种教学方法，他可能会考试不及格，非常感谢这门课的教学方法给了他学习的动力。
根据调查结果显示，学生由一开始不了解这种方法而有抵触心理，随着时间的推移，逐渐理解这种方法后，开始喜欢，到后来看到成绩之后满怀感激。从这一系列学生的心理变化分析，两轮教学实践还是深受学生欢迎的。
随之在2017秋季学期结束后的评教中，全校50门混合式教学试点课中，我团队获得92.25分，比平均成绩90.993高出一个多百分点。
四、结论
本文采用系统化的教学设计模型，基于翻转课堂开展的混合式教学是我校工程图学教学改革的一大重要举措，与传统教学相比，不仅以学生为主，提高了学生自主学习的积极性，拓宽了学生的知识面，而且还提升了学生解决实际问题的能力，同时还提高了教学质量，受到了学生的欢迎。本次小班试验为以后大班制的混合式教学提供了一些经验，同时为同行实行混合式教学提供了借鉴。
参考文献
[1]Graham C R. Blended Learning Systems： Definition， Current Trends， and Future Directions[A]. Edited by C J Bonk，，C R Graham.The Handbook of Blended Learning： Global Perspectives， Local Designs， Sanfrancis -co， CA： Pfeiffer Publishing， 2006： 3–21.
[2]Elizabeth Stacey， Philippa Gerbic. Success Factors for Blended Learning[EB/OL]. [2010-12-26]. http：//www.ascilite.org.au/conferences/melbourne08/rocs/stacey.pdf.
[3]何克抗.从BlendingLearning看教育技术理论的新发展[J].电化教育研究，2004（7）.
[4]何克抗.一场深刻的教育革命：e-Learning与高等学校的教学改革[J].现代远程教育研究，2002，5（3）：13-20.
[5]阮春红，黄其柏，黄金国等.基于信息技术的工程图学课程混合式学习模式的设计与实践[J].图学学报，2016，37（6）：846-850.
[6]王芳，孙青云，孙志武，郑梅生.非机类“工程图学”课程教学改革的探索[J].中国林业教育，2018（1）：66-69.
[7]张毅龙.陈鹤琴教学法[M].北京：教育科學出版社，2007：31
[8]Merrill M D.First Principles of Instruction[J].Educational Technology：Research and Development，2002（3）：43-59.
[9][美]安德森·布卢姆教育目标分类学：分类学视野下的学与教及其测评（修订版）（完整版）[M].蒋小平，译.北京：外语教学与研究出版社，2009：96.
[10]郑建.浅谈布鲁姆掌握学习理论[J].外国教育研究，1990（1）：27-30.
[11]史俊伟，董羽，陈章良.高校工程制图课程混合式教学模式探索与实践[J].图学学报，2018，39（4）：791-796.
[12]李逢庆.混合式教学的理论基础与教学设计[J].现代教育技术，2016，26（9）.
[13]史俊伟，陈章良，刘刚，等.高校混合式教学改革研究及效果评价——以工程制图及CAD课程为例[J].中国教育技术装备，2017（16）：114-117.
[14]于洪涛.高等学校混合式教学改革效果评价案例研究——以内蒙古民族大学为例[J].中国电化教育，2017，11（130）：128-133.
[15]钟晓流，宋述强，焦丽珍.信息化背景中基于翻转课堂理念教学设计研究[J].开放教育研究，2013，19（1）：58-64.
[16]肖志玲，王振，孟凡念.工程图学课程现代混合式教学探究——“翻转课堂+MOOC+SPOC”[J].教改探索，2016（8）：128-130.
[17]赵国栋，原帅.混合式学习的学生满意度及影响因素研究[J].中国远程教育，2010（6）：32-38.
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