基于混合教學(xué)的數(shù)控技術(shù)課程網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)研究

任皓 張帆 曾勵(lì) 竺志大

摘? 要 針對(duì)當(dāng)前國家對(duì)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，以數(shù)控技術(shù)課程為研究對(duì)象，進(jìn)行基于混合教學(xué)的課程網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的研究。分析工科核心專業(yè)課程教學(xué)所面臨的各種挑戰(zhàn)，提出基于混合教學(xué)的數(shù)控技術(shù)課程網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)框架，并給出網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)建設(shè)中的三個(gè)實(shí)施原則，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為核心、教師引導(dǎo)支持為主要支撐的新型課程教學(xué)模式，為新環(huán)境下以能力培養(yǎng)為主要目標(biāo)的大學(xué)專業(yè)課程教學(xué)改革提供一種新的思路。

關(guān)鍵詞 高等教育;數(shù)控技術(shù);混合教學(xué)模式;網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái);應(yīng)用型人才;新工科

中圖分類號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）02-0049-03

1 引言

十九大以來，黨和國家對(duì)高等教育高度重視，提出的七大發(fā)展戰(zhàn)略每一個(gè)都與高等教育密切相關(guān)。以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為代表的新經(jīng)濟(jì)對(duì)高等教育尤其是高等教育中工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提出更新更高的要求[1-3]。“中國制造2025”“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展”等國家戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)也渴求高等工程教育在人才培養(yǎng)模式和方法上取得突破，為社會(huì)輸送更多有能力的工程應(yīng)用型人才，以應(yīng)對(duì)智能制造、人工智能、機(jī)器人、大數(shù)據(jù)等新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展對(duì)人才的渴求[4-7]。

數(shù)控技術(shù)作為工科類機(jī)械專業(yè)一門理論性與實(shí)踐性都很突出的必修課程，在課程內(nèi)容方面具有典型的機(jī)、電、控一體化的多學(xué)科交叉特征，在機(jī)械專業(yè)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)中具有非常重要的地位。本文以數(shù)控技術(shù)課程為課程研究對(duì)象，針對(duì)國家對(duì)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的迫切需求和教育部對(duì)推進(jìn)高等教育新教學(xué)方法改革的要求，深入研究在基于混合教學(xué)的數(shù)控技術(shù)課程實(shí)踐中的一項(xiàng)核心工作——網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，對(duì)機(jī)械類專業(yè)課程的教學(xué)改革和創(chuàng)新進(jìn)行嘗試。

2 混合教學(xué)模式下平臺(tái)建設(shè)的新挑戰(zhàn)

混合教學(xué)（Blended Learning）是一種傳統(tǒng)學(xué)校在校園環(huán)境內(nèi)組織開展的課堂教學(xué)與互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下快速發(fā)展起來的網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)碰撞、競(jìng)爭后產(chǎn)生的結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)的新型教學(xué)方式。它既提倡網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)中以學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的重要性，希望通過學(xué)生的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性提升學(xué)習(xí)的效率和質(zhì)量;又強(qiáng)調(diào)發(fā)揮教師在教學(xué)過程中的主導(dǎo)作用，指出教師的引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控有助于學(xué)生系統(tǒng)和全面地掌握所學(xué)的知識(shí)與技能。這種新的教學(xué)模式受到世界各國教育界的重視，美國《地平線報(bào)告：2017高等教育版》指出，混合式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)是未來影響高等教育變革的短期關(guān)鍵趨勢(shì)之一[8-11]。

作為一種新型教學(xué)方法，混合教學(xué)活動(dòng)的開展既涉及課堂內(nèi)又涉及課堂外。在整個(gè)線上線下教學(xué)活動(dòng)中，網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)作為師生之間聯(lián)系的紐帶和學(xué)生學(xué)習(xí)、練習(xí)的重要環(huán)境之一，直接關(guān)系到混合教學(xué)能否取得預(yù)期的教學(xué)改革效果。因此，數(shù)控技術(shù)課程混合教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)建設(shè)是實(shí)施混合教學(xué)活動(dòng)的關(guān)鍵。混合教學(xué)模式下的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與建設(shè)不同于傳統(tǒng)的微課等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，將面臨新時(shí)期高等教育發(fā)展所帶來的各種挑戰(zhàn)。

1）普及化階段教育的挑戰(zhàn)。當(dāng)前我國高等教育已經(jīng)基本完成從大眾化教育向普及化教育轉(zhuǎn)變，大學(xué)生毛入學(xué)率即將超過50%。在這樣的社會(huì)狀態(tài)下，大量不同層次、不同能力、不同心態(tài)的學(xué)生進(jìn)入大學(xué)，必然給原有的大學(xué)教學(xué)模式帶來沖擊，傳統(tǒng)精英化教育單一的教學(xué)手段和單調(diào)的教學(xué)管理已不再適應(yīng)新的情況。新的教育環(huán)境要求網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)從不同學(xué)生的認(rèn)知能力出發(fā)，結(jié)合專業(yè)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)，為學(xué)生提供全面的學(xué)習(xí)資源和練習(xí)環(huán)境，構(gòu)造不同的課程教學(xué)場(chǎng)景與學(xué)習(xí)途徑，讓學(xué)生能夠選擇適合的學(xué)習(xí)途徑，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的效率和質(zhì)量。

2）科技快速發(fā)展的挑戰(zhàn)。科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展帶動(dòng)了全球經(jīng)濟(jì)的巨大變革，科技與社會(huì)發(fā)展的日新月異要求高等教育適應(yīng)當(dāng)前知識(shí)爆炸式發(fā)展的新趨勢(shì)。這就需要改革現(xiàn)有的教學(xué)培養(yǎng)體系，把新科技、新知識(shí)引入課堂，針對(duì)新興的產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)建立新的專業(yè)，培養(yǎng)掌握新科技的新型專業(yè)人才。當(dāng)前我國高等學(xué)校開展的“新工科”人才培養(yǎng)改革就是應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的國家教育策略。“新工科”人才培養(yǎng)需要網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)加快新知識(shí)進(jìn)入教學(xué)平臺(tái)的周期，適應(yīng)新知識(shí)產(chǎn)生速度不斷加快的趨勢(shì)，以保障學(xué)生能夠快速高效地理解和掌握這些最新的科技與知識(shí)。

3）社會(huì)快速發(fā)展對(duì)人才能力要求的挑戰(zhàn)。科技與社會(huì)的發(fā)展變化對(duì)現(xiàn)代科技人才在各方面能力都提出新的要求。新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)急需專業(yè)實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、協(xié)作溝通能力強(qiáng)、能引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才。網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)必須要適應(yīng)“新工科”對(duì)于人才全方位能力培養(yǎng)的需要，不能再局限在傳統(tǒng)專業(yè)知識(shí)傳授這單一方向，需要增加多種能力培養(yǎng)與鍛煉的項(xiàng)目與功能，建成適應(yīng)“新工科”人才培養(yǎng)需要的新型課程教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生真正能夠通過在教學(xué)平臺(tái)中進(jìn)行各種學(xué)習(xí)活動(dòng)，鍛煉自己的各方面能力。

3 數(shù)控技術(shù)課程混合教學(xué)平臺(tái)架構(gòu)

應(yīng)對(duì)上述高等教育發(fā)展所帶來的挑戰(zhàn)，數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的重點(diǎn)是重構(gòu)教學(xué)過程和教學(xué)環(huán)境，不同于一般慕課、微課等零散化學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)，要綜合新興的網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化教學(xué)手段和工程領(lǐng)域的最新成果，以專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)為主線，建立一個(gè)能夠進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)、技能鍛煉和能力培養(yǎng)的綜合網(wǎng)絡(luò)虛擬學(xué)習(xí)空間。教學(xué)平臺(tái)必須支持學(xué)習(xí)過程從課堂向課外延伸，支持多元化教學(xué)過程的組織和管理，提供支持學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練虛實(shí)結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)環(huán)境。平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示，包含應(yīng)用界面、功能模塊和基礎(chǔ)環(huán)境三個(gè)結(jié)構(gòu)層次。

應(yīng)用界面是數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)平臺(tái)面向使用者的應(yīng)用接口。在混合教學(xué)模式中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教學(xué)平臺(tái)需要為學(xué)生提供一個(gè)方便的應(yīng)用界面，讓他們進(jìn)行學(xué)習(xí)資源的瀏覽、觀看，完成作業(yè)練習(xí)，進(jìn)行自測(cè)考評(píng)，甚至參與課程綜合拓展項(xiàng)目的實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)自主把握學(xué)習(xí)進(jìn)程，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量的目標(biāo)。教師在混合教學(xué)模式中是監(jiān)督和引導(dǎo)學(xué)習(xí)進(jìn)程的重要支撐，需要通過教學(xué)平臺(tái)提供的應(yīng)用界面，完成各種教學(xué)資源、練習(xí)資源、測(cè)試資源和綜合項(xiàng)目等教學(xué)內(nèi)容的發(fā)布，對(duì)平臺(tái)采集的學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以便對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程加以指導(dǎo)。應(yīng)用界面還應(yīng)提供師生教與學(xué)的交流界面，方便師生答疑、研討和指導(dǎo)交流。

應(yīng)用界面僅僅是一個(gè)應(yīng)用接口，而各種教學(xué)功能的實(shí)現(xiàn)在功能模塊層中完成。如學(xué)習(xí)資源的上傳、發(fā)布、瀏覽、修改、訪問次數(shù)統(tǒng)計(jì)、瀏覽時(shí)長統(tǒng)計(jì)等功能，就要通過學(xué)習(xí)空間功能模塊進(jìn)行統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)，再通過應(yīng)用界面把相關(guān)的功能權(quán)限發(fā)放給學(xué)生或教師，以完成相關(guān)的學(xué)習(xí)進(jìn)程。功能層的建設(shè)是平臺(tái)建設(shè)的核心，需要平臺(tái)的開發(fā)者與教師通過深入溝通，以完善平臺(tái)對(duì)教學(xué)活動(dòng)的有效支持。

基礎(chǔ)環(huán)境是教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的軟硬件綜合。教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫為平臺(tái)的學(xué)習(xí)、練習(xí)、測(cè)試項(xiàng)目等多種教學(xué)活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)化的海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、使用和管理提供支撐;數(shù)字孿生實(shí)踐環(huán)境將最新的數(shù)字孿生技術(shù)與虛擬實(shí)踐教學(xué)方法相結(jié)合，為數(shù)控技術(shù)課程的工程實(shí)踐訓(xùn)練和工程探索提供虛實(shí)結(jié)合的學(xué)習(xí)空間;網(wǎng)絡(luò)社交平臺(tái)為混合教學(xué)平臺(tái)與微信、QQ等常用社交軟件建立方便的通道，方便學(xué)生與教師的教學(xué)交流。

4 數(shù)控技術(shù)課程混合教學(xué)的實(shí)施

課程知識(shí)點(diǎn)碎片化? 數(shù)控技術(shù)課程混合教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)的實(shí)踐需要在教學(xué)設(shè)計(jì)上按照學(xué)生的基本認(rèn)知和學(xué)習(xí)規(guī)律，結(jié)合信息化社會(huì)學(xué)習(xí)和信息傳播的特點(diǎn)，改造原有課堂教學(xué)模式集中傳授知識(shí)方法。國外行為學(xué)和心理學(xué)研究表明，人類在知識(shí)獲取過程中學(xué)習(xí)效率最高的持續(xù)時(shí)間一般在6～7分鐘，超過這個(gè)時(shí)間，學(xué)習(xí)和記憶的效率就會(huì)快速衰減。根據(jù)這一認(rèn)知規(guī)律，最高效的學(xué)習(xí)方法是碎片化學(xué)習(xí)。因此，教學(xué)平臺(tái)的學(xué)習(xí)資源組織需要對(duì)課程涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分解細(xì)化，構(gòu)建便于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握的知識(shí)碎片。與知識(shí)點(diǎn)的碎片化相對(duì)應(yīng)，練習(xí)與自測(cè)也需要設(shè)計(jì)得短小而頻繁。學(xué)習(xí)進(jìn)程中設(shè)置每天、每周的知識(shí)點(diǎn)練習(xí)與自測(cè)計(jì)劃，每個(gè)練習(xí)與自測(cè)的量要小，通過增加測(cè)試或練習(xí)的頻繁度保障知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)的覆蓋率，從而提高學(xué)習(xí)效率。

課程技能練習(xí)的虛擬化? 數(shù)控技術(shù)課程不僅包含大量的專業(yè)知識(shí)，還涉及數(shù)控加工設(shè)備的使用和維護(hù)等技能方面的內(nèi)容。這部分內(nèi)容在慕課等網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)中往往會(huì)被忽視或僅做相關(guān)知識(shí)的講解，現(xiàn)有的課程教學(xué)體系則是通過實(shí)驗(yàn)課與實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)生的實(shí)際操作技能。在兩種教學(xué)方式中都存在教學(xué)組織困難、技能訓(xùn)練量不足、技能訓(xùn)練綜合度不高等問題。數(shù)控技術(shù)課程混合教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)實(shí)施的一個(gè)重要工作就是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最新成果相結(jié)合，構(gòu)造與實(shí)際技能訓(xùn)練的設(shè)備環(huán)境相對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)化虛擬孿生訓(xùn)練空間，使學(xué)生能夠更方便地在虛擬環(huán)境中練習(xí)操作技能，通過更多的操作練習(xí)機(jī)會(huì)提高工程技能的熟練度，并通過該環(huán)境完成深度實(shí)踐項(xiàng)目訓(xùn)練與實(shí)際操作技能考核，全面增強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)效果。

以項(xiàng)目和學(xué)科競(jìng)賽為抓手，提升學(xué)生創(chuàng)新能力? 數(shù)控技術(shù)課程混合教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)的實(shí)踐始終要重視學(xué)生工程能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與鍛煉。能力的培養(yǎng)不是僅靠知識(shí)傳授與轉(zhuǎn)移、技能的學(xué)習(xí)與鍛煉就能獲得的，通常要通過全方位的鍛煉和經(jīng)歷，從小到大、從局部到全面，通過眾多的鍛煉和全面的經(jīng)歷，讓學(xué)生在實(shí)踐過程中體會(huì)、總結(jié)和領(lǐng)悟，才能最終得到提高，尤其是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)更是所有能力培養(yǎng)中最為復(fù)雜的。因此，在平臺(tái)建設(shè)中要為學(xué)生的能力培養(yǎng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)踐項(xiàng)目和競(jìng)賽目標(biāo)，通過一個(gè)個(gè)從小到大、從簡單到復(fù)雜的項(xiàng)目訓(xùn)練，讓學(xué)生把課程中掌握的知識(shí)與技能學(xué)以致用，在實(shí)踐中鍛煉自己的能力。在項(xiàng)目實(shí)踐之外安排貫穿課程教學(xué)進(jìn)程的競(jìng)賽活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生你追我趕的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的創(chuàng)新能力。

5 結(jié)語

基于混合教學(xué)的課程網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)建設(shè)是當(dāng)前高等工程教育開展教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量的一項(xiàng)重要教學(xué)建設(shè)措施。根據(jù)多年的數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)基于混合教學(xué)的數(shù)控技術(shù)課程網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)建設(shè)開展探索研究與實(shí)踐嘗試，提出數(shù)控技術(shù)課程混合教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)的三層型架構(gòu)，給出混合教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的重要方法。研究表明，充分利用碎片化學(xué)習(xí)的新型學(xué)習(xí)模式和虛實(shí)結(jié)合技能訓(xùn)練，能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和學(xué)習(xí)興趣，外延的教學(xué)過程和方便的師生交流可以很好地改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，擴(kuò)展的綜合創(chuàng)新項(xiàng)目與學(xué)科競(jìng)賽極大地鍛煉了學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。混合式教學(xué)探索是一項(xiàng)長期工作，需要不斷將新的信息技術(shù)與課程教學(xué)深度融合，為學(xué)生專業(yè)能力的提高和發(fā)展提供更好的途徑。

參考文獻(xiàn)

[1]鮑存會(huì).新工科背景下地方高校人才培養(yǎng)的困境與突破途徑[J].河南教育：高教，2019（4）：42-44.

[2]陳郡，李梅，孫健敏.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下基于混合式學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J].黑龍江教育：高教研究與評(píng)估，2019，26（4）：33-35.

[3]胡波， 馮輝，韓偉力，等.加快新工科建設(shè)，推進(jìn)工程教育改革創(chuàng)新：“綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)”綜述[J].復(fù)旦教育論壇，2017（2）：20-27.

[4]孫科學(xué)，郭宇鋒，肖建.面向新工科的工程實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)與探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2018，35（5）：233-235.

[5]杜星月，李志河.基于混合式學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)空間構(gòu)建研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2016（6）：34-40.

[6]王燕華，陸金鈺，吳剛.面向卓越工程師培養(yǎng)的創(chuàng)新教學(xué)實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2019，38（7）：151-154.

[7]李志河，周娜娜，等.網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間下混合式學(xué)習(xí)共同體活動(dòng)機(jī)制構(gòu)建[J].中國電化教育，2019，26（9）：104-111.

[8]谷艷華，苗廣文，楊得軍.混合教學(xué)模式下虛擬仿真教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2019，36（7）：188-191.

[9]任軍.高校混合式教學(xué)模式改革推進(jìn)策略研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017，27（4）：74-78.

[10]Adams B S， Cummins M， et al. NMC horizon report： 2017 higher education edition[R].Austin， Texas： New Media Consortium，2017：18.

[11]Kiviniemi M T Effects of a blended learning approach on student outcomes in a graduate-lever pub-lic health course[J].BMC Medical Education，2014，14（1）：1-7.