線上線下混合式教學在實踐課中的應用研究
——以《智能制造技術》課程為例

梁 艷 賈 先

（西安思源學院，陜西 西安 710038）

【關鍵字】線上線下；混合式教學；實踐教學

0 引言

隨著媒體設備和媒體手段的豐富，線上教學越來越被人們接受。 如圖1 所示，單純的線上或線下教學各有利弊，所以在教學中尤其在實踐課教學中越來越多的教師嘗試將線上和線下教學混合進行，充分發揮各自的優勢。 在實踐課環節，線下教學因其面對面交流示范、實時調節等特點具有很強的優勢，但傳統教學方法抑制了學生學習的主動性、創新性，不能夠激發學生的學習興趣，無法滿足學生個性化發展需求[1]。線上線下混合教學一方面要發揮MOOC 資源豐富、互動方便的優勢，另一方面也要發揮實驗課堂教育在培養學生實際操作方面不可替代的優勢[2]。 所以在教學中，對于一些以顯性知識傳授為主、隱性知識傳授為輔的識記類課程，可以采用以線上教學為主、線下教學為輔的模式，而對于一些實踐為主的課程和需要更多的協作、團隊學習、手把手輔導的課程，還應以線下教學為主、線上教學為輔的模式[3]。

圖1 線上線下教學模式特點對比

因此，在實踐課的線上線下混合教學中，如何對教學內容進行線上線下分配和銜接，教師在線上和線下教學中怎樣進行角色互換充分調動學生的積極性是本科教學單位需要研究的內容。 本文以“智能制造技術” 這門實踐課為對象開展了線上線下混合式教學，并根據實踐過程對教學情況進行了分析和總結。

1 智能制造技術課程的特點分析

“智能制造技術” 課程是西安思源學院在智能制造需求背景下開設的一門針對應用型機械類學生的實踐課。 該課程主要以學校工業4.0 實驗室的一條智能制造生產線為藍本，以加工一組特定零件的智能生產線組線為項目實例，從零件的工藝分析設計、到智能生產線的構建、 再到數控編程、PLC 控制及工業機器人的集成應用等多個模塊對機械設計制造及其自動化學生的所學相關課程理論知識進行實踐訓練，根據課程內容及實驗形式該課程具有如下特點：

（1）課程涉及技術內容學科和時間跨度大。 該課程涉及機械制造技術、數控編程技術、傳感技術、PLC 控制技術、 工業機器人集成應用技術、robotstudio 仿真軟件應用、MES 系統應用技術等多種技術的綜合應用；學科跨度大；且課程開設時間從大二到大四，時間跨度長。

（2）課程理論聯系實踐性強。 智能制造技術實踐課程是以智能制造生產線的設計為實例，需要將所學知識與實踐進行緊密聯系。

（3）知識的綜合應用要求高。項目中應用到工藝設計與數控編程及智能生產線的結構設計關系應用、數控機床與工業機器人及PLC 控制的集成應用，綜合集成度要求較高。

（4）實踐形式多樣。 課程的實踐有觀摩實驗、仿真操作驗證實驗、現場測繪及設計實驗等多種形式。

綜上所述，“智能制造技術”這門實踐課，學科范圍廣、課程內容多、課程理論性強、綜合實踐應用要求高。 學生要很好地掌握這門課程，除了要將以前的基礎課程理論基礎打好之外，還需要：

（1） 對已學的必要知識進行復習和拓展應用，并對一些重要操作進行提前演示演練。

（2）在掌握各種理論知識在具體的綜合設計應用中的方法、原則、步驟。

（3）在實踐過程中需要通過現場的觀摩、測量、仿真、操作、設計等具體的手段來保證實踐應用的正確。

（4）教師需要在現場引導學生進行討論和實驗驗證從而使學生投身于工作現場完成具體的設計應用。

根據以上分析，“智能制造技術” 課作為一門實踐課程，它有需要對抽象理論進行理解和應用的部分、也有需要學生現場觀察、操作和討論設計的內容，還有需要學生對不同時期學過的知識進行消化并綜合應用內容， 所以該課程采用線上線下混合式教學的模式使線上教學和線下教學內容形成優勢互補會效果更好。

2 線上線下混合教學的實踐與分析

“智能制造技術”課程在17 級機械設計制造及其自動化專業中進行線上線下混合式教學實施。該課程內容根據機械設計制造及其自動化專業學生知識背景分為四個模塊， 分別為智能制造生產線總體規劃、智能制造生產線倉庫單元設計、智能制造生產線加工單元設計、智能制造生產線總控單元設計。

2.1 線上教學實施

“智能制造技術”課程線上教學課程，具體的實踐內容和適合采用的線上線下教學方式如圖2 所示。 根據智能制造技術課程內容和要求，工作原理、設計原則類內容適合在線上進行， 如智能制造生產線總體規劃模塊中的智能制造工藝設計方法及流程、生產設備的選擇方法原則等；立體倉庫單元模塊中的立體倉庫的構成、常用形式選擇方法、堆碼機的工作原理和常用機構形式、PLC 硬件選擇方法步驟等； 加工單元模塊中的數控機床與工業機器人的集成方法步驟、Robotstudio 軟件的具體應用示范等；總控單元模塊中的總控單元任務確定方法等。 以上內容需要提前預習或者花費時間理解及需要反復觀看并熟悉過程的部分， 可以提前給學生布置并配備相應的學習任務要求學生在線上完成。

2.2 線下教學實施

根據圖2 所示，“智能制造技術”線下教學內容在學生學習線上內容的基礎上需要具體現場實踐為主。如智能制造生產線總體規劃模塊中的智能生產線加工過程現場觀摩、智能加工設備和生產線的現場觀察等； 立體倉庫單元模塊中的倉庫形式和規格現場勘測、貨格及行走機構的行程等現場測量；出入庫控制實現方式的硬件使用和現場布線情況觀察分析，加工單元模塊中的數控機床與工業機器人集成應用現場布局觀測及集成硬件應用和布置情況勘察，數控機床動作與程序設計及工業機器人動作與程序設計現場實驗； 總控單元模塊中的各模塊PLC 控制設計及驗證，運行管理系統現場觀摩與設計及驗證等。

2.3 線上線下混合式教學在實踐課程中的應用特點分析

通過“智能制造技術”實踐課的線上線下實施發現，線上課程的內容適合進行實踐課程的抽象理論理解、剖析，設計原則的熟悉和理解，設計步驟的提前熟悉，實驗設備的操作方法及注意事項，綜合類實驗早期知識的復習和多種理論知識的聯系和串講。以上內容線上教學，既可以使學生提前復習遺忘的內容也可以使學生有足夠的時間對復雜設計、操作步驟進行熟悉并對復雜或抽象理論進行理解，更能夠節省線下實踐課實施時間，使學生做到實踐過程有的放矢、熟練高效。

圖2 智能制造技術線上線下實驗內容分配原則

線下課程的內容適合進行現場的驗證、 觀摩、測試、對比類實驗，如對復雜應用的觀摩實驗，在理解抽象理論的基礎上對該理論在實踐應用中效果驗證，模擬實際應用情況進行現場設計并根據現場實驗場景進行驗證等。具有這些特點的內容適合在線下進行，線下教學一方面使抽象的理論變成現實呈現在學生面前增強學生理論聯系實踐的能力， 另一方面通過現場的觀摩、測試、操作對設計過程和結果進行引導、矯正和驗證，增強學生的實踐應用能力，使學生的實踐應用能力更貼近于實際應用，并且提高課堂教學效率。

線上線下混合式教學除了在教學內容上具有不同特點和聯系外， 在課程的教學實施上和教師的作用上也有不同的特點。 線上課程一般要在線下課程前進行學習任務和內容的發布， 學習時可以根據線下實踐內容設置問題進行循序引導， 幫助學生理解學習內容以備線下使用； 教師在線上教學過程中是理論的講解者和課堂學習的過程的實施者。 實踐課的線下課程是在線上課程學習完成的基礎上進行的， 線下課程的實施以學生已經具備了實踐課所要求的理論內容為基礎，可以根據線上內容的學習和實踐課的教學內容要求來進行實踐實施，所以是學生進行實踐的過程；在這個過程中以學生的“學”和“實踐”為主，學生處于主導地位，教師處于輔助地位， 教師引導和鼓勵學生進行討論和實踐，通過觀察、操作、勘測、設計等手段發揮學生的主動性使學生將理論和實踐進行結合， 使線上和線下內容進行無縫對接，完成教學目標。

2.4 應用效果

在“智能制造技術”實踐課程的線上線下混合式教學實施過程中，課堂效率、學生興趣及主動性都得到了有效提高。如表1 所示的加工單元模塊的工業機器人I/O 配置設計及仿真實驗。

“工業機器人I/O 配置設計及仿真實驗” 單純進行線下實驗時需要8 個課時，第1、2 課時進行相關內容復習和設計步驟講解，第3～8 課時進行流程完善和軟件仿真，因為本實驗需將工業機器人和數控加工流程進行綜合考慮并進行設計，且需要綜合應用工業機器人和其仿真軟件的知識，學生需要回顧之前的知識和軟件操作過程且需要學習新的綜合應用知識，用時長、內容多，純線下教學因為時間緊、內容綜合性強、學生因為知識多、聯系廣、實踐性強要么不能很好完成，要么興趣不高，實驗效果不理想。采用了線上線下混合式教學后， 學生可以在線上反復觀看教學視頻，線下實施是有備而來，且學生因為線上學習為線下打下了良好基礎，從而線下實踐積極性高且容易發揮主觀能動性，4 個課時就可以完成， 縮短了50%的線下課時并教學效果明顯。

表1 工業機器人I/O 配置及仿真實驗內容及實施

3 結論

通過對“智能制造技術”實踐課的線上線下混合式實踐，得出以下結論：（1）實踐課程進行線上線下混合式教學效果更明顯。 （2）實踐課程進行線上線下混合式教學時，要注重線上和線下內容的分配。（3）實踐課程進行線上線下混合式教學時，要對線上和線下內容的銜接進行有效設計。 （4）實踐課程進行線上線下混合式教學時，教師要適時進行角色轉換，做好引導。

線上線下混合教學需要在教學中注意以下問題：（1）學生需有較強的自律性，尤其是線上學習環節，由于教師不能面對面交流和監督需要學生有一定的自律性。 （2）需要教師提前對線上線下部分內容進行合理分配并通過多種手段進行引導。 （3）需要有靈活多樣的考核方式對學生的線上線下學習效果進行考核。